DE102019217507A1

DE102019217507A1 - Facettenspiegel und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102019217507A1
Application number: DE102019217507.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Ramolla; Thomas Fischer
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2019-02-04
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2020-08-06

Abstract

Bei einem Facettenspiegel (19, 20) für eine Beleuchtungsoptik (4) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) weisen die Facetten (25, 29) Hauptkrümmungsradien-Paare auf, welche verschieden sind. Facetten unterschiedlicher Radienklassen können aus demselben Grundkörper gefertigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Facettenspiegel für eine Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Beleuchtungsoptik, eine Beleuchtungssystem und ein optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage sowie eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Facettenspiegel. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Facettenspiegels. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements sowie ein verfahrensgemäß hergestelltes Bauelement.
Beleuchtungsoptiken für Projektionsbelichtungsanlagen sind beispielsweise aus der DE 10 2015 209 453 A1 und der DE 10 2015 208 514 A1 bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Facettenspiegel für eine Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern.
Diese Aufgabe ist durch einen Facettenspiegel gemäß Anspruch 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, Teilmengen der Facetten eines Facettenspiegels mit verschiedenen Hauptkrümmungsradien-Paaren (R_xi; R_yi) auszubilden. Zwei Hauptkrümmungsradien-Paare (R_x1, R_y1), (R_x2, R_y2) sind verschieden, wenn gilt: R_x1 ≠ R_x2 und/oder R_y1 ≠ R_y2.
Hierbei können unterschiedliche Facetten des Facettenspiegels teilweise identische Krümmungsradien-Paare aufweisen. Die Krümmungsradien-Paare lassen sich daher in unterschiedliche Klassen, Hauptkrümmungsradien-Paar-Klassen oder kurz Radienpaarklassen, einteilen. Hierbei enthält jede Radienpaarklasse ausschließlich Facetten mit identischen Hauptkrümmungsradien-Paaren. Facetten aus unterschiedlichen Radienpaarklassen haben unterschiedliche Hauptkrümmungsradien-Paare.
Die Anzahl der Radienpaarklassen liegt im Bereich von 2 bis N, wobei N die Gesamtzahl der Facetten bezeichnet. Die Anzahl der Radienpaarklassen beträgt vorzugsweise mindestens 3, mindestens 4, insbesondere mindestens 5, insbesondere mindestens 6. Sie beträgt vorzugsweise höchstens N/2, insbesondere höchstens 20, insbesondere höchstens 15, insbesondere höchstens 10, insbesondere höchstens 7.
Allgemein liegt die Anzahl der Facetten in den Radienpaarklassen im Bereich von 1 bis N - 1. Die Anzahl der Facetten in den Radienpaarklassen beträgt vorzugsweise mindestens 2, insbesondere mindestens 3, insbesondere mindestens 5.
Die Anzahl der Facetten der unterschiedlichen Radienpaarklassen kann unterschiedlich sein. Die Facetten können auch gleichmäßig oder annähernd gleichmäßig auf die unterschiedlichen Radienpaarklassen verteilt sein.
Die Hauptkrümmungen der Facetten werden hierbei insbesondere an einem vorbestimmten Punkt, beispielsweise im Flächenschwerpunkt der Reflexionsfläche der jeweiligen Facetten, ermittelt.
Die Hauptkrümmungsradien (R_xi, R_yi) einer gegebenen Facette sind insbesondere unterschiedlich, R_xi ≠ R_yi.
Zumindest der kleinere der Hauptkrümmungsradien ist endlich. Vorzugsweise sind beide Hauptkrümmungsradien endlich. Die Reflexionsfläche der Facetten wird in diesem Fall auch als torische Reflexionsfläche, die Facetten als torische Facetten bezeichnet.
Der größere der beiden Hauptkrümmungsradien kann unendlich sein. In diesem Fall ist die Reflexionsfläche zylindrisch ausgebildet. Dies stellt einen Spezialfall einer torischen Reflexionsfläche dar.
Die Krümmungen in den Hauptkrümmungsebenen können sphärisch oder asphärisch ausgeführt sein. Sie lassen sich beispielsweise durch eine Entwicklung von zueinander orthogonalen Basisfunktionen beschreiben.
Die Reflexionsflächen der Facetten können insbesondere auch durch Ellipsoid-Flächen oder Paraboloid-Flächen beschrieben werden. Derartige Ausbildungen seien im Folgenden im Begriff torische Reflexionsfläche beziehungsweise torische Facette inbegriffen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass sich die optische Qualität einer Beleuchtungsoptik durch einen Facettenspiegel mit verschiedenen Hauptkrümmungsradien-Paaren verbessern lässt. Eine derartige Ausbildung ist allerdings mit einem wesentlich höheren Herstellungsaufwand verbunden, weshalb hiervon bislang abgesehen wurde.
Durch eine derart individuelle Ausbildung der einzelnen Facetten des Facettenspiegels kann gezielt auf die individuell unterschiedlichen Weglängen von den einzelnen Facetten zum Objektfeld Rücksicht genommen werden. Auch andere Eigenschaften des Strahlengangs im Bereich zwischen dem Facettenspiegel und dem Objektfeld können bei der Auslegung der einzelnen Facetten individuell berücksichtigt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Facettenspiegel zwei disjunkte Teilmengen (TM1, TM2) von Facetten auf, wobei zu jeder der Facetten der ersten Teilmenge jeweils eine Facette der zweiten Teilmenge existiert, so dass diese beiden innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs Dz gerade vertauschte Hauptkrümmungsradien aufweisen (R_x1 = R_y2 und R_x2 = R_y1). Es ist insbesondere möglich, die Facetten derart auf die Radienpaarklassen aufzuteilen, dass zu mindestens einer, insbesondere mindestens zwei, insbesondere mindestens drei der Radienpaarklassen jeweils eine weitere Radienpaarklasse mit vertauschten Krümmungsradien existiert.
Der Toleranzbereich Dz gibt die Differenz der Pfeilhöhen zwischen den Oberflächen der beiden Facetten an, welcher noch als zulässig anzusehen ist.
Die Differenz der Pfeilhöhen wird als vielfaches des Radius R angegeben, wobei R der Hauptkrümmungsradius in Längsrichtung der Facette, insbesondere in Cross-Scan-Richtung (x-Richtung), ist.
Es gilt: Dz ≤ 10^-3 R, insbesondere Dz ≤ 10^-4 R, insbesondere Dz ≤ 10^-5 R.
Die beiden Teilmengen umfassen jeweils mindestens 5 %, insbesondere mindestens 10 %, insbesondere mindestens 15 %, insbesondere mindestens 20 % der Gesamtzahl der Facetten des Facettenspiegels. Es ist insbesondere möglich, den Facettenspiegel derart auszubilden, dass jede seiner Facetten zu einer der beiden Teilmengen (TM1, TM2) gehört. Es ist insbesondere möglich, den Facettenspiegel derart auszubilden, dass zu jeder Radienpaarklasse eine weitere Radienpaarklasse mit vertauschten Radien existiert.
Der Facettenspiegel ist insbesondere derart ausgebildet, dass zu einer ersten Facette mit Hauptkrümmung R_x1 in x-Richtung und Hauptkrümmung R_y1 in y-Richtung jeweils eine zweite Facette mit Hauptkrümmung R_x2 = R_y1 in x-Richtung und Hauptkrümmung R_y2 = R_x1 in y-Richtung existiert. Hierbei bezeichnen die x- und y-Richtung diejenigen Richtungen auf dem Facettenspiegel, deren Bilder in der Objektebene der Beleuchtungsoptik parallel zur Cross-Scan-Richtung (x-Richtung) beziehungsweise parallel zur Scan-Richtung (y-Richtung) verlaufen. Prinzipiell können die Hauptkrümmungen der Facetten des Facettenspiegels auch gegen diese x- und y-Richtungen verkippt sein. Für Details sei auf die DE 10 2015 208 514 A1 verwiesen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung unterscheiden sich die Hauptkrümmungsradien einer Facette jeweils um maximal 30%, insbesondere maximal 20 %, insbesondere maximal 10 %, insbesondere maximal 5 %
Je ähnlicher die Radien sind, desto größer ist der Toleranzbereich Dz und desto größer darf der ausgeschnittene Facettenspiegel sein.
Dz kann insbesondere im Bereich von höchstens 1 µm, insbesondere höchstens 0,1 µm, insbesondere höchstens 0,01 µm, sein. Bei einem Unterschied der Hauptkrümmungsradien von 10 % können hierbei Facettenspiegel mit einer Reflexionsfläche von mehr als 20 cm², insbesondere mehr als 30 cm², insbesondere mehr als 50 cm², insbesondere mehr als 100 cm², insbesondere mehr als 200 cm², aus demselben Grundkörper ausgeschnitten werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weisen mindestens 50 %, insbesondere mindestens 60 %, insbesondere mindestens 70 %, insbesondere mindestens 80 %, insbesondere mindestens 90 % der Facetten des Facettenspiegels Hauptkrümmungsradien auf, welche sich jeweils bezüglich eines ihrer Hauptkrümmungsradien um mindestens 0,5 %, insbesondere mindestens 1 % voneinander unterscheiden. Es ist insbesondere möglich, sämtliche Facetten derart auszubilden, dass sich ihre beiden Hauptkrümmungen um mindestens 0,5 %, insbesondere mindestens 1 % voneinander unterscheiden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung können die Facettenspiegel rechteckig mit einem bestimmten Aspektverhältnis ausgebildet sein. Das Aspektverhältnis der Facettenspiegel kann 1 : 1 betragen; ihre Reflexionsfläche ist in diesem Fall quadratisch ausgebildet. Das Aspektverhältnis kann auch mindestens 10 : 1, insbesondere mindestens 13 : 1, insbesondere mindestens 16 : 1 betragen. Das Aspektverhältnis bezeichnet hierbei das Verhältnis der minimalen Erstreckung zur maximalen Erstreckung in zwei quer, insbesondere senkrecht, zueinander verlaufenden Richtungen.
Das Aspektverhältnis der Facetten kann insbesondere an ein Aspektverhältnis des Objektfeldes angepasst sein. Es kann insbesondere gerade dem Aspektverhältnis des Objektfeldes entsprechen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Facetten rechteckig oder bogenförmig ausgebildet. Sie können insbesondere einen Ausschnitt aus einem Kreisringbogen bilden. Dies ist insbesondere bei Verwendung des Facettenspiegels als Feldfacettenspiegel vorteilhaft.
Die Form der Facetten kann insbesondere an die Form des Objektfeldes angepasst sein. Sie kann insbesondere abgesehen von einer möglichen Verzerrung, welche durch den Strahlengang der Beleuchtungsoptik zwischen dem Facettenspiegel und dem Objektfeld hervorgerufen wird, der Form des Objektfeldes entsprechen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn jede einzelne der Facetten zur Ausleuchtung des gesamten Objektfeldes dienen soll.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung verlaufen die HaupterstreckungsRichtungen der Facetten, insbesondere deren Längs- und Querrichtung, jeweils parallel zu den Hauptkrümmungsrichtungen. Die Haupterstreckungsrichtungen können jedoch auch relativ zu den Hauptkrümmungsrichtungen verdreht sein. Die Abweichung kann insbesondere mindestens 1°, insbesondere mindestens 2°, insbesondere mindestens 3°, insbesondere mindestens 4°, insbesondere mindestens 5°, insbesondere mindestens 6°, insbesondere mindestens 10°, insbesondere mindestens 20° betragen. Für weitere Details diesbezüglich sei wiederum auf die DE 10 2015 208 514 A1 verwiesen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Facetten derart ausgebildet, dass sie in einer beliebigen Richtung jeweils eine Erstreckung aufweisen, welche höchstens so groß ist wie 10 % des Krümmungsradius in dieser Richtung. Die Gesamterstreckung der Einzelfacetten ist mit anderen Worten kleiner relativ zu ihrer Krümmung. Dies führt zu Vorteilen für deren Herstellung, welche nachfolgend noch näher beschrieben werden.
Der Unterschied zwischen den beiden Hauptkrümmungsradien einer Facette liegt insbesondere im Bereich zwischen 10 mm und 100 mm, insbesondere im Bereich zwischen 20 mm und 60 mm. Andere Werte für die Exzentrizität sind ebenso möglich.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung betragen die Hauptkrümmungsradien der Facetten jeweils mindestens 200 mm, insbesondere mindestens 300 mm, insbesondere mindestens 500 mm, insbesondere mindestens 800 mm, insbesondere mindestens 1000 mm.
Der kleinere der beiden Hauptkrümmungsradien kann insbesondere im Bereich bis 5000 mm, insbesondere bis 3000 mm, insbesondere bis 2000 mm, insbesondere bis 15000 mm liegen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung handelt es sich beim Facettenspiegel um einen Feldfacettenspiegel. Der Facettenspiegel kann insbesondere im Bereich einer Feldebene der Beleuchtungsoptik angeordnet sein.
Alternativ hierzu kann es sich beim Facettenspiegel auch um einen Pupillenfacettenspiegel handeln. Dieser ist vorzugsweise im Bereich einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik angeordnet.
Zwischenformen, wie sich beispielsweise bei einem sogenannten spekularen Reflektor auftreten, sind ebenso möglich.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung dienen die Facetten jeweils zur Reflexion von EUV-Strahlung. Sie weisen insbesondere eine EUV-strahlungsreflektierende Reflexionsfläche auf. Hierfür können die Facetten jeweils mit einer Schichtstruktur, insbesondere mit einem Stapel von Silizium-Molybdän-Doppellagen, beschichtet sein.
Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, eine Beleuchtungsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage, ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage, ein optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage und eine Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern.
Diese Aufgaben werden durch Verwendung eines Facettenspiegels gemäß der vorhergehenden Beschreibung in einer entsprechenden Vorrichtung gelöst.
Die Vorteile ergeben sich aus denen des Facettenspiegels.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Facettenspiegels, insbesondere gemäß der vorhergehenden Beschreibung, zu verbessein.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit folgenden Schritten gelöst:

- Bereitstellen von M < N Grundkörpern zur Herstellung von Spiegelsubstraten,
- Separieren von N Spiegelsubstraten aus den M Grundkörpern,
- wobei aus mindestens einem der Grundkörper jeweils mindestens zwei Spiegelsubstrate mit Krümmungsradienpaaren (R_x1, R_y1), (R_x2, R_y2) aus unterschiedlichen Radienpaarklassen separiert werden, und
- wobei für die Radien der Krümmungsradienpaare (R_x1, R_y1), (R_x2, R_y2) der aus demselben Grundkörper hergestellte Spiegelsubstrate innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs Dz von höchstens 0,1 % des kleinsten ihrer Krümmungsradien (R_x1, R_y1, R_x2, R_y2) gilt: R_y2 = R_x1 und R_x2 = R_y1.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Anzahl der zur Herstellung der N Facetten benötigten Grundkörper zu reduzieren. Dies führt zu einer erheblichen Kosteneinsparung.
Es ist insbesondere möglich, aus jedem der M Grundkörper genau zwei Spiegelsubstrate mit je R_x1 = R_y2 und R_x2 = R_y1 zu separieren. In diesem Fall gilt: M = N/2.
Es ist auch möglich, mehr als zwei Spiegelsubstrate aus einem Grundkörper zu separieren, sofern ihre beiden Hauptkrümmungsradien innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs mit der Kombination von R_x1 und R_y1 oder der Kombination von R_x2 und R_y2 übereinstimmen.
Bei den Grundkörpern handelt es sich insbesondere um torische Körper beziehungsweise Ausschnitte aus torischen Körpern. Es kann sich insbesondere um Torusschalen, insbesondere um Torusschalenabschnitte handeln.
Die Grundkörper, aus welchen die Spiegelsubstrate separiert werden, werden auch als Mutterschalen bezeichnet.
Die Grundkörper sind beispielsweise aus Kupfer. Sie können auch aus einem anderen Material, insbesondere aus einem Metall, sein. Die Grundkörper können auch aus einer Legierung sein.
Zum Separieren der Spiegelsubstrate aus den Grundkörpern werden diese aus den Grundkörpern ausgeschnitten.
Der Grundkörper kann insbesondere eine Symmetrieachse aufweisen. Es kann sich insbesondere um einen Körper mit einer Rotationssymmetrie handeln.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weisen mindestens zwei aus demselben Grundkörper hergestellte Spiegelsubstrate vor ihrer Separierung aus dem Grundkörper Längsachsen auf, welche in einer Senkrechtprojektion, insbesondere in eine durch eine Symmetrieachse des Grundkörpers verlaufende Ebene, um mindestens 70°, insbesondere mindestens 80°, insbesondere um ca. 90° gegeneinander verdreht sind.
Es ist insbesondere möglich, dass eines der Spiegelsubstrate vor der Separierung aus dem Grundkörper eine Längsachse aufweist, welche parallel zur Symmetrieachse des Grundkörpers verläuft, während das andere Substrat derart im Grundkörper angeordnet ist, dass seine Längsachse bei Senkrechtprojektion auf eine durch die Symmetrieachse des Grundkörpers verlaufende Ebene senkrecht zur Symmetrieachse verläuft.
Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements sowie ein verfahrensgemäß hergestelltes Bauelement zu verbessern.
Diese Aufgaben werden durch Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem erfindungsgemäßen Facettenspiegel gelöst.
Die Vorteile ergeben sich aus denen des Facettenspiegels.
Das Bauteil kann mit extrem hoher Strukturauflösung hergestellt sein. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Halbleiterchip mit extrem hoher Integrations- beziehungsweise Speicherdichte hergestellt werden.
Weitere Details und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:

1 schematisch einen Meridionalschnitt durch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie;
2 und 3 schematisch Anordnungsvarianten von Feldfacetten auf Feldfacettenspiegeln,
4 schematisch eine Aufsicht auf einen Pupillenfacettenspiegel, der gemeinsam mit dem Feldfacettenspiegel Teil einer Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage ist,
5 schematisch eine Ansicht zweier Oberflächenbereiche von Spiegelsubstraten, welche aus einer Mutterschale separiert werden,
6 und 7 schematische eine Diskretisierung der Mutterschalen zur Herstellung von Spiegelsubstraten in Radienklassen,
8 eine Darstellung gemäß 5 einer bevorzugten Anordnung zweier Oberflächenbereiche von Spiegelsubstraten in einer Mutterschale und
9 und 10 Darstellungen entsprechend den 6 und 7, welche verdeutlichen, wie sich die Anzahl der benötigten Mutterschalen durch Anordnung der Spiegelsubstrate gemäß der 8 reduzieren lässt.

1 zeigt schematisch in einem Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikro-Lithografie. Zur Projektionsbelichtungsanlage 1 gehört eine Licht- bzw. Strahlungsquelle 2. Ein Beleuchtungssystem 3 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat eine Beleuchtungsoptik 4 zur Belichtung eines mit einem Objektfeld 5 zusammenfallenden Beleuchtungsfeldes in einer Objektebene 6. Das Beleuchtungsfeld kann auch größer sein als das Objektfeld 5. Belichtet wird hierbei ein Objekt in Form eines im Objektfeld 5 angeordneten Retikels 7, das von einem Objekt- bzw. Retikelhalter 8 gehalten ist. Das Retikel 7 wird auch als Lithographiemaske bezeichnet. Der Objekthalter 8 ist über einen Objektverlagerungsantrieb 9 längs einer ObjektVerlagerungsrichtung verlagerbar. Eine stark schematisch dargestellte Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 synchronisiert zum Objekthalter 8 parallel zur ObjektVerlagerungsrichtung verlagerbar.
Bei der Strahlungsquelle 2 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Es kann sich dabei um eine Plasmaquelle, beispielsweise um eine GDPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Gasentladung, gasdischarge-produced plasma) oder um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, laser-produced plasma) handeln. Auch eine Strahlungsquelle, die auf einem Synchrotron oder auf einem freien Elektronenlaser (FEL) basiert, ist für die Strahlungsquelle 2 einsetzbar. Informationen zu einer derartigen Strahlungsquelle findet der Fachmann beispielsweise aus der US 6,859,515 B2 . Beleuchtungsstrahlung, insbesondere EUV-Strahlung 16, die von der Strahlungsquelle 2 ausgeht, insbesondere das das Objektfeld 5 beleuchtende Nutz-Beleuchtungslicht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Ein entsprechender Kollektor ist aus der EP 1 225 481 A bekannt. Nach dem Kollektor 17 propagiert die EUV-Strahlung 16 durch eine Zwischenfokusebene 18, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 19 trifft. Der Feldfacettenspiegel 19 ist ein erster Facettenspiegel der Beleuchtungsoptik 4. Der Feldfacettenspiegel 19 hat eine Mehrzahl von reflektierenden Feldfacetten, die in der 1 nicht dargestellt sind. Der Feldfacettenspiegel 19 ist in einer Feldebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zur Objektebene 6 optisch konjugiert ist.
Die EUV-Strahlung 16 wird nachfolgend auch als Beleuchtungsstrahlung, Beleuchtungslicht oder als Abbildungslicht bezeichnet.
Nach dem Feldfacettenspiegel 19 wird die EUV-Strahlung 16 von einem Pupillenfacettenspiegel 20 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 20 ist ein zweiter Facettenspiegel der Beleuchtungsoptik 4. Der Pupillenfacettenspiegel 20 ist in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zur Zwischenfokusebene 18 und zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 und der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist oder mit dieser Pupillenebene zusammenfällt. Der Pupillenfacettenspiegel 20 hat eine Mehrzahl von reflektierenden Pupillenfacetten, die in der 1 nicht dargestellt sind. Mit Hilfe der Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels 20 und einer nachfolgenden abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 21 mit in der Reihenfolge des Strahlengangs bezeichneten Spiegeln 22, 23 und 24 werden die Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 19 einander überlagernd in das Objektfeld 5 abgebildet. Der letzte Spiegel 24 der Übertragungsoptik 21 ist ein Spiegel für streifenden Einfall („Grazing Incidence-Spiegel“). Je nach Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann auf die Übertragungsoptik 21 auch gänzlich oder teilweise verzichtet werden.
Beleuchtungslicht 16, welches beispielsweise in der Objektebene 6 hin zu größeren absoluten x-Werten als die x-Dimension des Objektfeldes 5 geführt wird, kann mithilfe einer entsprechenden, nicht dargestellten Optik hin zu mehreren Energie- bzw. Dosissensoren geführt werden, von denen in der 1 ein Dosissensor 24a schematisch dargestellt ist. Der Dosissensor 24a steht mit einer zentralen Steuereinrichtung 24b in nicht dargestellter Weise in Signalverbindung. Der Dosissensor 24a erzeugt ein Eingangssignal zur Steuerung der Lichtquelle 2 und/oder des Objektverlagerungsantriebs 9 und/oder des Waferverlagerungsantriebs 15. Hierüber kann eine Dosisanpassung einer Belichtung des Wafers 13 im Bildfeld 11 durch Anpassung einerseits einer Leistung der Lichtquelle 2 und/oder andererseits einer Scangeschwindigkeit erreicht werden.
Die Steuereinrichtung 24b steht unter anderem mit Kipp-Aktoren für die Feldfacetten 25 des Feldfacettenspiegels 19 in Signalverbindung.
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der 1 ein kartesisches xyz-Koordinatensystem als globales Koordinatensystem für die Beschreibung der Lageverhältnisse von Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Achse verläuft in der 1 nach rechts und parallel zur Verlagerungsrichtung des Objekthalters 8 und des Waferhalters 14. Die z-Achse verläuft in der 1 nach unten, also senkrecht zur Objektebene 6 und zur Bildebene 12.
Die x-Dimension über das Objektfeld 5 bzw. das Bildfeld 11 wird auch als Feldhöhe bezeichnet. Die Objektverlagerungsrichtung oder Scanrichtung verläuft parallel zur y-Achse.
Die 2 und 3 zeigen Beispiele verschiedener Facettenanordnungen für den Feldfacettenspiegel 19. Jede der dort dargestellten Feldfacetten 25 kann als Einzelspiegel-Gruppe aus einer Mehrzahl von Einzelspiegeln aufgebaut sein, wie beispielsweise aus der WO 2009/100 856 A1 bekannt.
Jeweils eine der Einzelspiegel-Gruppen hat dann die Funktion einer Facette eines Feldfacettenspiegels, wie dieser beispielsweise in der US 6,438,199 B1 oder der US 6,658,084 B2 offenbart ist.
Die Feldfacetten 25 können aktorisch zwischen einer Mehrzahl von Kippstellungen verkippbar ausgeführt sein.
Der Feldfacettenspiegel 19 nach 2 hat eine Vielzahl gebogen ausgeführter Feldfacetten 25. Diese sind gruppenweise in Feldfacetten-Blöcken 26 auf einem Feldfacetten-Träger 27 angeordnet. Insgesamt hat der Feldfacettenspiegel 19 nach 2 sechsundzwanzig Feldfacetten-Blöcke 26, zu denen drei, fünf oder zehn der Feldfacetten 25 gruppenweise zusammengefasst sind.
Zwischen den Feldfacetten-Blöcken 26 liegen Zwischenräume 28 vor.
Der Feldfacettenspiegel 19 nach 3 hat rechteckige Feldfacetten 25, die wiederum gruppenweise Feldfacetten-Blöcken 26 angeordnet sind, zwischen denen Zwischenräume 28 vorliegen.
4 zeigt schematisch eine Aufsicht auf den Pupillenfacettenspiegel 20. Pupillenfacetten 29 des Pupillenfacettenspiegels 20 sind im Bereich einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet. Die Anzahl der Pupillenfacetten 29 ist in der Realität größer als in 4 dargestellt. In der Realität kann die Anzahl der Pupillenfacetten 29 größer sein als die Anzahl der Feldfacetten 25 und kann ein Vielfaches der Anzahl der Feldfacetten 25 betragen. Die Pupillenfacetten 29 sind auf einem Pupillenfacetten-Träger des Pupillenfacettenspiegels 20 angeordnet. Eine Verteilung von über die Feldfacetten 25 mit dem Beleuchtungslicht 16 beaufschlagten Pupillenfacetten 29 innerhalb der Beleuchtungspupille gibt eine Ist-Beleuchtungswinkelverteilung im Objektfeld 5 vor.
Jede der Feldfacetten 25 dient zur Überführung eines Teils des Beleuchtungslichts 16, also eines Beleuchtungslicht-Teilbündel 16_i, von der Lichtquelle 2 hin zu einer der Pupillenfacetten 29.
Jeweils ein Beleuchtungslicht-Teilbündel 16i, von denen in der 1 schematisch zwei Beleuchtungslicht-Teilbündel 16i (i = 1,..., N; N: Anzahl der Feldfacetten) dargestellt sind, ist zwischen der Lichtquelle 2 und dem Objektfeld 5 über genau eine der Feldfacetten 25 und über genau eine der Pupillenfacetten 29 über jeweils einen Ausleuchtungskanal geführt.
Im Folgenden werden weitere Eigenschaften der Feldfacetten 25 des Feldfacettenspiegels 19 näher beschrieben. Die Details dieser Beschreibung können prinzipiell ebenso für die Pupillenfacetten 19 des Pupillenfacettenspiegels 20 gelten.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es vorteilhaft sein kann, wenn die einzelnen Feldfacetten 25 individuell, insbesondere mit individuellen Reflexionsflächen, ausgebildet werden. Die Feldfacetten 25 weisen insbesondere Reflexionsflächen mit unterschiedlichen Hauptkrümmungsradien auf. Auf diese Weise ist es insbesondere möglich, ihre Brechkraft an die jeweilige Weglänge und/oder den individuellen Strahlengang von der jeweiligen Feldfacette 25 zum Objektfeld 5 anzupassen.
Die Feldfacettenspiegel 25 weisen jeweils eine torische Reflexionsfläche auf. Diese ist jeweils durch Paare von Hauptkrümmungsradien (R_x, R_y) gekennzeichnet.
Im allgemeinsten Fall weisen sämtliche der Feldfacetten 25 jeweils verschiedene Radienpaare (R_xi, R_yi) auf.
Die Feldfacetten 25 werden jeweils aus einem Spiegelsubstrat hergestellt, welches mit einer strahlungsreflektierenden Beschichtung versehen wird.
Die Spiegelsubstrate können jeweils aus einer Mutterschale 30 ausgeschnitten werden. Dies ist exemplarisch und vereinfachend in der 5 dargestellt. Die Mutterschale 30 bildet allgemein einen Grundkörper, aus welchem die Spiegelsubstrate hergestellt werden.
In der 5 ist insbesondere exemplarisch die Oberfläche einer Mutterschale 30, aus welcher die Spiegelsubstrate ausgeschnitten werden, durch Gitterlinien 31 veranschaulicht.
Die Bereiche 32 der Mutterschale 30, welche als Spiegelsubstrate für die Feldfacetten 25 dienen, sind schraffiert dargestellt. Die Bereiche 32 bilden insbesondere die Oberflächenbereiche der Spiegelsubstrate, welche, nach Aufbringung nach einer strahlungsreflektierenden Beschichtung, als Reflexionsflächen dienen.
Gemäß der in 5 dargestellten Variante weisen die beiden Bereiche 32 identische geometrische Eigenschaften, insbesondere identische Hauptkrümmungsradien auf.
Im Extremfall sind jedoch sämtliche Hauptkrümmungsradien der Feldfacetten 25 des Feldfacettenspiegels 19 verschieden. Die Feldfacetten 25 des Feldfacettenspiegels 19 können insbesondere verschiedene Hauptkrümmungsradienpaare (R_xi, R_yi) aufweisen.
Die durch die Bereiche 32 definierten Oberflächen können von den tatsächlich gewünschten Reflexionsflächen der herzustellenden Facetten abweichen. Eine derartige Abweichung ist innerhalb bestimmter Toleranzen akzeptabel. Die akzeptable Toleranz kann durch Vorgabe der maximal zulässigen Pfeilhöhendifferenz charakterisiert werden. Die Pfeilhöhendifferenz gibt hierbei jeweils an, um welchen Betrag die Oberfläche des Bereichs 32 von dem tatsächlich gewünschten Verlauf abweicht.
In erster Näherung kann der Toleranzbereich durch eine maximal erlaubte Abweichung der Hauptkrümmungsradien von vorgegebenen Werten charakterisiert werden.
Für die relative Abweichung der Pfeilhöhen, die Pfeilhöhendifferenz Dz, der Bereiche 32 von den vorgegebenen Werten gilt insbesondere höchstens 10^-3, insbesondere höchstens 10^-4, insbesondere höchstens 10^-5. Dz≤10^-3 R, insbesondere Dz ≤ 10^-4 R, insbesondere Dz ≤ 10^-5 R, wobei R der Hauptkrümmungsradius in Längsrichtung der Facette ist. Die Längsrichtung entspricht insbesondere der Cross-Scan-Richtung (x-Richtung). Hierunter sei verstanden, dass die Facetten derart in der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind, dass ihre Längsrichtung in die Cross-Scan-Richtung in der Objektebene 6 abgebildet wird. Es können auch andere Toleranzbereiche vorgegeben werden.
Die Abweichung der Oberfläche der Bereiche 32 von der tatsächlich gewünschten Form hängt unter anderem von der Größe der Bereiche 32 ab. Sie hängt insbesondere auch vom Verhältnis und dem Absolutbetrag der Hauptkrümmungsradien zur Erstreckung der Bereiche 32 in der entsprechenden Richtung ab.
Bei einem vorgegebenen zulässigen Toleranzbereich für den Verlauf der Oberflächenbereiche 32 ist es möglich, die gewünschten Paare der Hauptkrümmungsradien in eine Anzahl diskreter Radienklassen einzuteilen. Facetten mit Hauptkrümmungsradienpaaren aus derselben Radienklasse können dann aus derselben Mutterschale 30 hergestellt werden. Dies ist exemplarisch in den 6 und 7 dargestellt.
In der 6 ist der Fall dargestellt, dass lediglich der Hauptkrümmungsradius R_x in vier Radienklassen diskretisiert wurde. In der 7 wurde außerdem der Hauptkrümmungsradius R_y in zwei Radienklassen diskretisiert. Die Radienpaare der Radienklassen der Mutterschalen 30 sind jeweils als offene Kreise dargestellt, die Radienpaare der herzustellenden Facetten durch das Symbol „+“.
Prinzipiell kann es noch sinnvoll sein, die Radienpaare der Mutterschalen 30 innerhalb der Radienklassen auf den Schwerpunkt der tatsächlich gewünschten Radienpaare der Facetten in der jeweiligen Klasse zu optimieren.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 8 eine bevorzugte Anordnung der Bereiche 32 auf der Mutterschale 30 beschrieben.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass sich bei Vorgabe eines bestimmten, zulässigen Toleranzbereichs aus einer torischen Mutterschale 30 Substrate zur Herstellung von Facetten mit unterschiedliche Hauptkrümmungsradienpaaren ausschneiden lassen. Es ist insbesondere möglich, aus einer einzigen Mutterschale 30 zwei Substrate mit paarweise vertauschten Hauptkrümmungsradien auszuschneiden. Hierzu werden die beiden Bereiche 32 zueinander verdreht aus der Mutterschale 30 ausgeschnitten. Die beiden Bereiche 32 sind insbesondere derart in der Mutterschale 30 angeordnet, dass ihre Längsachsen in einer Senkrechtprojektion um 90° gegeneinander verdreht sind. Dies ist schematisch in der 8 dargestellt.
In der 8 ist außerdem exemplarisch eine Berandung 33 der Toleranzbereiche 34 eingezeichnet. Innerhalb der Toleranzbereiche 34 erfüllen die durch Radientausch und Drehung ineinander überführbaren Teilflächen die Bedingung Dz < 10^-5R, wobei R den Hauptkrümmungsradius in x-Richtung angibt.
Vorzugsweise können so jeweils zwei unterschiedliche Substrate zur Herstellung von zwei unterschiedlichen Facetten, insbesondere zur Herstellung von zwei Facetten mit vertauschten Hauptkrümmungsradien, aus einer gemeinsamen Mutterschale 30 hergestellt werden. Es ist insbesondere möglich, aus einer einzigen gemeinsamen Mutterschale 30 Facetten aus zwei unterschiedlichen Radienpaarklassen herzustellen.
In den 9 und 10 ist exemplarisch die Wirkung der Vertauschung der Hauptkrümmungsradien auf die in den 6 und 7 exemplarisch dargestellten Diskretisierungen dargestellt. Durch die Vertauschung der Hauptrichtungen lassen sich symmetrisch zur Linie R_x = R_y liegende Radienpaare aus derselben Mutterschale 30 herstellen. Die Anzahl der benötigten, unterschiedlichen Mutterschalen 30 lässt sich durch das Tauschverfahren im besten Falle um den Faktor 2 reduzieren.
Die nicht mehr benötigten Hauptkrümmungsradien-Paare der Mutterschalen 30 sind in den 9 und 10 gestrichelt dargestellt.
Das Tauschverfahren führt insbesondere zu einer Reduktion der Radienklassen, wenn nicht alle Facetten in derselben Radienklasse liegen und wenn nicht sämtliche Facetten auf einer Seite der Geraden R_x = R_y und weit beabstandet von dieser liegen.
Zur Herstellung von Facetten aus den Spiegelsubstraten wird diese mit einer strahlungsreflektierenden Beschichtung versehen.
Die derart hergestellten Facetten werden sodann statisch oder verlagerbar auf einem Facettenträger, insbesondere auf dem Feldfacettenträger 27, angeordnet.
Bei der Projektionsbelichtung mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird wenigstens ein Teil des Retikels 7 im Objektfeld 5 auf einen Bereich der lichtempfindlichen Schicht auf den Wafer 13 im Bildfeld 11 zur lithografischen Herstellung eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauteils, insbesondere eines Halbleiterbauteils, beispielsweise eines Mikrochips, abgebildet. Hierbei werden das Retikel 7 und der Wafer 13 zeitlich synchronisiert in der y-Richtung kontinuierlich im Scannerbetrieb verfahren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015209453 A1 [0002]
DE 102015208514 A1 [0002, 0022, 0031]
US 6859515 B2 [0061]
EP 1225481 A [0061]
WO 2009/100856 A1 [0068]
US 6438199 B1 [0069]
US 6658084 B2 [0069]

Claims

Facettenspiegel (19, 20) für eine Beleuchtungsoptik (4) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) mit 1.1. einer Vielzahl N von Facetten (25, 29) zur Reflexion von Beleuchtungsstrahlung (6), 1.2. wobei die Facetten (25, 29) jeweils eine Reflexionsfläche mit einem ersten Hauptkrümmungsradius (R_xi, i=1..N) und einem zweiten Hauptkrümmungsradius (R_yi; i=1..N) aufweisen, welche jeweils ein Radienpaar (R_xi, R_yi; i=1..N) bilden und 1.3. wobei eine Anzahl Radienpaarklassen mit unterschiedlichen Radienpaaren (R_xi, R_yi) im Bereich von 2 bis N liegt.
Facettenspiegel (19, 20) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Teilmenge (TM1) von mind. n >= N/20 der Facetten (25, 29) und eine hiervon disjunkte zweite Teilmenge (TM2) von n Facetten (25, 29) existiert, wobei die Facetten (25, 29) der ersten Teilmenge (TM1) Hauptkrümmungsradien (R_x1i, R_y1i; mit i=1..n) und die Facetten (25, 29) der zweiten Teilmenge (TM2) Hauptkrümmungsradien (R_x2i, R_y2i; mit i=1..n) aufweisen und zu einer der Facetten (25, 29) der ersten Teilmenge (TM1) mit Hauptkrümmungsradien (R_x1i, R_y1i; mit i=1..n) jeweils eine Facette (25, 29) der zweiten Teilmenge (TM2) mit Hauptkrümmungsradien (R_x2i, R_y2i) existiert, für die innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs Dz von höchstens 0,1% gilt: R_y2i = R_x1i und R_x2i = R_y1i, für i=1..n.
Facettenspiegel (19, 20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hauptkrümmungsradien (R_xi, R_yi) einer Facette (25, 29) jeweils um maximal 30 % voneinander unterscheiden.
Facettenspiegel (19, 20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Facetten (25, 29) jeweils ein Aspektverhältnis von mind. 1: 10 aufweisen.
Facettenspiegel (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Feldfacettenspiegel (20) handelt.
Facettenspiegel (19, 20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Facetten (25, 29) jeweils zur Reflexion von EUV-Strahlung dienen.
Beleuchtungsoptik (4) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem Facettenspiegel (19, 20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Beleuchtungssystem (3) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) mit 8.1. einer Beleuchtungsoptik (4) gemäß Anspruch 7 und 8.2. einer Strahlungsquelle (2) zur Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung (16).
Optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) mit 9.1. einer Beleuchtungsoptik (4) gemäß Anspruch 7 zur Führung von Beleuchtungsstrahlung (16) zu einem Objektfeld (5) und 9.2. einer Projektionsoptik (10) zur Abbildung eines im Objektfeld (5) angeordneten Retikels (7) auf einen in einem Bildfeld (11) angeordneten Wafer (13).
Projektionsbelichtungsanlage (1) mit 10.1. einem optischen System gemäß Anspruch 9 und 10.2. einer Strahlungsquelle (2) zur Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung (16).
Verfahren zur Herstellung eines Facettenspiegels (19, 20) für eine Beleuchtungsoptik (4) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) mit N Facetten (25, 29) umfassend die folgenden Schritte: 11.1. Bereitstellen von M < N Grundkörpern (30) zur Herstellung von Spiegelsubstraten, 11.2. Separieren von N Spiegelsubstraten aus den M Grundkörpern (30), 11.3. wobei aus mindestens einem der Grundkörper (30) mindestens zwei Spiegelsubstrate mit Krümmungsradienpaaren (R_x1, R_y1), (R_x2, R_y2) aus unterschiedlichen Radienklassen separiert werden und 11.4. wobei für die Radien der Krümmungsradienpaare (R_x1, R_y1), (R_x2, R_y2) der aus demselben Grundkörper (30) hergestellten Spiegelsubstrate innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs Dz von höchstens 0,1% des kleinsten ihrer Krümmungsradien (R_x1, R_y1, R_x2, R_y2) gilt: R_y2 = R_x1 und R_x2 = R_y1.
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundkörper (30) als Torusschalen oder Ausschnitte aus Torusschalen ausgebildet sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei aus demselben Grundkörper (30) hergestellte Spiegelsubstrate vor ihrer Separierung aus dem Grundkörper (30) Längsachsen aufweisen, welche in einer Senkrechtprojektion um mindestens 70° gegeneinander verdreht sind.
Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen eines Wafers (13), auf dem zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist, - Bereitstellen eines Retikels (7), das abzubildende Strukturen aufweisen, - Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 11, - Projizieren wenigstens eines Teils des Retikels (7) auf einen Bereich der Schicht des Wafers (13) mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1).
Bauelement hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 14.