DE102020212229B3

DE102020212229B3 - Blenden-Vorrichtung zur Begrenzung eines Strahlengangs zwischen einer Lichtquelle und einer Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage für die Projektionslithographie

Info

Publication number: DE102020212229B3
Application number: DE102020212229.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Patra
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2040-09-30
Also published as: TW202230037A; KR20230075488A; NL2029213B1; NL2029213A; WO2022069125A1

Abstract

Eine Blenden-Vorrichtung (36) dient zur Begrenzung eines Beleuchtungslicht-Strahlengangs zwischen einer Lichtquelle und einer Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage für die Projektionslithographie. Die Blenden-Vorrichtung (36) hat eine im Strahlengang angeordnete Blende (35) mit einer Blendenöffnung (34) zum Durchgang von Nutz-Beleuchtungslicht (16), welches von der Lichtquelle ausgeht. Mindestens eine Verlagerungseinrichtung (47) dient zur Verlagerung der Blende (35) quer zum Beleuchtungslicht-Strahlengang. Es resultiert eine Blenden-Vorrichtung, bei deren Einsatz ein EUV-Durchsatz einer hiermit ausgerüsteten Projektionsbelichtungsanlage bei ansonsten vergleichbarer Abbildungs- und Strukturierungsleistung der Projektionsbelichtungsanlage erhöht ist, beziehungsweise, dass bei gegebenem EUV-Durchsatz eine Strukturierungs- und Abbildungsleistung verbessert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Blenden-Vorrichtung zur Begrenzung eines Strahlengangs zwischen einer Lichtquelle und einer Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage für die Projektionslithographie. Ferner betrifft die Erfindung ein Blenden-System mit einer derartigen Blenden-Vorrichtung, eine Beleuchtungsoptik mit einer derartigen Blenden-Vorrichtung oder mit einem derartigen Blenden-System, ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, ein optisches System mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System, ein Herstellungsverfahren zur Herstellung mikro- oder nanostrukturierter Bauteile unter Einsatz einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mit dem Verfahren hergestelltes strukturiertes Bauteil.
Eine Blenden-Vorrichtung der eingangs genannten Art ist bekannt aus der WO 2019/233 741 A1 und der US 9,632,422 B2 . Die US 6,175,405 B1 offenbart eine bildgebende Vorrichtung.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Blenden-Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein EUV-Durchsatz einer hiermit ausgerüsteten Projektionsbelichtungsanlage bei ansonsten vergleichbarer Abbildungs- und Strukturierungsleistung der Projektionsbelichtungsanlage erhöht ist, beziehungsweise, dass bei gegebenem EUV-Durchsatz eine Strukturierungs- und Abbildungsleistung verbessert ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Blenden-Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass mindestens eine Verlagerungseinrichtung zur Verlagerung der Blende quer zum Strahlengang einen Justagefreiheitsgrad eröffnet, der es erlaubt, systematische Abweichungen einer Ist-Position eines Beleuchtungslicht-Strahlengangs zwischen der Lichtquelle und der Beleuchtungsoptik von einer Soll-Position beziehungsweise Driftabweichungen des Strahlengangs zu korrigieren beziehungsweise zu kompensieren. Die erfindungsgemäße Blende kann dann mit im Vergleich zum Stand der Technik kleinerer Blendenöffnung realisiert sein, was ohne EUV-Durchsatzverlust durch die Blende zu einer schärferen bündelbegrenzenden Wirkung der Blende führt und die Anforderungen an die weitere Beleuchtungslichtführung ab der Blenden-Vorrichtung vereinfachen kann. Mit der Blende der Blenden-Vorrichtung kann eine Wärmesenke in thermischem Kontakt stehen. Ein derartiger thermischer Kontakt kann über eine mechanische Verbindung erfolgen. Diese mechanische Verbindung kann als metallische mechanische Verbindung ausgeführt sein. Die Verbindung kann als elastische Verbindung ausgeführt sein.
Eine Positioniergenauigkeit der mindestens einen Verlagerungseinrichtung quer zum Beleuchtungslicht-Strahlengang kann besser sein als 0,1 mm.
Die Blenden-Vorrichtung hat einen Blendenträger, aufweisend eine Durchgangsöffnung, innerhalb der die Blendenöffnung liegt, wobei die Blende relativ zum Blendenträger über die Verlagerungseinrichtung verlagerbar ist. Ein derartiger Blendenträger ermöglicht einen kompakten Aufbau der Blenden-Vorrichtung. Der Blendenträger kann weitere Funktionskomponenten der Blenden-Vorrichtung aufweisen, zum Beispiel Sensoren für das Beleuchtungslicht oder Komponenten zur Wärmeabfuhr, beispielsweise eine Wärmesenke.
Mindestens zwei Verlagerungseinrichtungen nach Anspruch 2 verbessern die Justagemöglichkeiten der Blenden-Vorrichtung.
Eine Aktorausführung der Verlagerungseinrichtung nach Anspruch 3 ermöglicht eine gesteuerte und insbesondere automatisierte Blendenverlagerung. Alternativ zu einer angetriebenen Verlagerungseinrichtung kann die Verlagerungseinrichtung auch manuell betätigbar sein.
Eine entsprechende manuelle Verstellung kann auch nach dem Prinzip einer Rohrschelle mit einer hiermit befestigten Rahmenstange, die wiederum die Blende trägt, realisiert sein. Durch Lösen der jeweiligen Schelle und Verschieben der Rahmenstange kann eine lineare Verlagerung der Blende quer zum Strahlengang erreicht werden.
Der Aktor kann auch als Piezoaktor und insbesondere als Piezo-Stack ausgeführt sein.
Eine Ausführung als Linearaktor nach Anspruch 4 ermöglicht eine präzise Positionsvorgabe der Blende. Der Linearaktor kann als Linearmotor ausgeführt sein, insbesondere als Einständer- oder als Doppelständer-Linearmotor. Der Linearaktor kann als Kolbenantrieb oder als Spindelantrieb ausgeführt sein.
Eine Schwenkaktor nach Anspruch 5 kann alternativ oder zusätzlich als Aktorkomponente der Blenden-Vorrichtung zum Einsatz kommen.
Die Blenden-Vorrichtung kann insbesondere mindestens einen Linearaktor und gleichzeitig mindestens einen Schwenkaktor aufweisen. Eine Schwenkachse des Schwenkaktors kann parallel zum Strahlengang durch die Blende der Blenden-Vorrichtung verlaufen.
Alternativ kann die Blenden-Vorrichtung ausschließlich Linearaktoren oder ausschließlich Schwenkaktoren aufweisen, beispielsweise zwei Linearaktoren. Bei einer Linearaktor-Ausführung können die Linearaktoren in gekreuzter Anordnung oder auch, bei Einsatz von mindestens drei Linearaktoren, in H-Anordnung vorliegen.
Eine Ausführung der Blenden-Vorrichtung nach Anspruch 7 ist gut an die Symmetrie des Strahlengangs anpassbar. Der Zwischenträger und/oder der Blendenträger und/oder der weitere Zwischenträger können als rotationssymmetrisch zur Blende angeordnete Trägerkomponenten angeordnet sein. Es kann exakt ein Zwischenträger zum Einsatz kommen.
Eine Schrittmotor-Ausführung der Verlagerungseinrichtung nach Anspruch 8 hat sich in der Praxis bewährt. Es kann ein Reluktanz-Schrittmotor, ein Permanentmagnet-Schrittmotor oder ein Hybrid-Schrittmotor zum Einsatz kommen.
Der Schrittmotor kann einen Linearaktor und/oder einen Schwenkaktor antreiben.
Die Vorteile eines Blenden-Systems nach Anspruch 9 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Blenden-Vorrichtung bereits erläutert wurden. Mit Hilfe der Steuer/Regeleinrichtung kann ein gesteuerter oder geregelter Betrieb der dann aktorisch ausgeführten Verlagerungseinrichtung erfolgen. Soweit ein gesteuerter Betrieb vorliegt, kann das Blenden-System auch ohne die Messeinrichtung realisiert sein.
Die Steuerung beziehungsweise Regelung kann insbesondere dynamisch im Sinne einer Driftkorrektur sein.
Das Blenden-System kann weiterhin mindestens einen Aktor zur Verlagerung mindestens einer der Blende im Strahlengang des Beleuchtungslichts nachfolgenden Komponente der Beleuchtungsoptik zur Kompensation einer Verlaufsänderung des Strahlengangs aufgrund der Blendenverstellung aufweisen. Ein derartiger Aktor kann mit der Steuer/Regeleinrichtung in Signalverbindung stehen. Ein derartiger Aktor der Beleuchtungsoptik kann als Kipp- und/oder Translationsaktor einer Facette eines Facettenspiegels der Beleuchtungsoptik ausgeführt sein. Insbesondere lässt sich somit die Richtung eines jeweiligen Beleuchtungskanals vor einer jeweiligen Pupillenfacette eines Pupillenfacettenspiegels einer Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage vorgeben, was die Größe einer Reflexionsfläche für die Pupillenfacette vorteilhaft verringern kann.
Die Vorteile einer Beleuchtungsoptik nach Anspruch 10, eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 11, eines optischen Systems nach Anspruch 12, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 14 sowie eines nach diesem Verfahren hergestellten strukturierten Bauteils entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Blenden-Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Blenden-System bereits erläutert wurden. Bei dem zu beleuchtenden Objekt kann es sich um ein Retikel handeln. Bei dem hergestellten Bauelement kann es sich um einen Mikrochip handeln, insbesondere um einen Speicherchip.
Die Blende der Blenden-Vorrichtung bzw. des Blenden-Systems der Beleuchtungsoptik nach Anspruch 10 kann in einer Anordnungsebene liegen, die optisch konjugiert zu Pupillenfacetten eines Pupillenfacettenspiegels der Beleuchtungsoptik oder optisch konjugiert zu einem zweiten facettierten Element eines spekularen Reflektors liegt. In diesem Fall wird die Blenden-Anordnungsebene zumindest näherungsweise auf die Pupillenfacetten bzw. das zweite facettierte Element des spekularen Reflektors abgebildet.
In dieser Anordnungsebene der Blende kann ein Zwischenfokus eines von der Lichtquelle ausgehenden Strahlengangs liegen. Ein derartiger Zwischenfokus kann vom Kollektor des Beleuchtungssystems nach Anspruch 11 gebildet sein. Das Beleuchtungssystem mit der die Blenden-Vorrichtung beziehungsweise das Blenden-System aufweisenden Beleuchtungsoptik kann so ausgelegt sein, dass ein Zwischenfokus in einem Anordnungsbereich der Blende erzeugt wird, wobei der Zwischenfokus in eine Pupille der Beleuchtungsoptik abgebildet wird. Am Ort der abgebildeten Pupille kann ein Pupillenfacettenspiegel der Beleuchtungsoptik angeordnet sein, wobei der Zwischenfokus beleuchtungskanalweise auf Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels abgebildet wird. Alternativ kann am Ort der abgebildeten Pupille ein zweites facettiertes Element eines spekularen Reflektors der Beleuchtungsoptik angeordnet sein, der alternativ zu einem Pupillenfacettenspiegel zum Einsatz kommen kann. Der Zwischenfokus kann ein Bild eines Quellvolumens der Lichtquelle des Beleuchtungssystems darstellen.
Insbesondere kann ein Pupillenfüllgrad einer Beleuchtung des Objekts mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage vorteilhaft niedrig eingestellt werden. Bei dem Pupillenfüllgrad handelt es sich um die Fläche eines beleuchteten Anteils einer Beleuchtungspupille zur Gesamtfläche der genutzten Pupille. Details zu dem Parameter „Pupillenfüllgrad“ findet der Fachmann in der WO 2019/149 462 A1 .
Mit der erfindungsgemäßen Blende kann die Homogenität beziehungsweise Uniformität einer Beleuchtungsdosis optimiert werden, die das zu beleuchtende Objekt aus verschiedenen Beleuchtungsrichtungen erfährt.
Nachfolgend wird anhand der Zeichnung mindestens ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie;
2 ebenfalls im Meridionalschnitt und schematisch beispielhafte Strahlenverläufe eines Strahlengangs bei einer Ausführung eines Kollektors der Projektionsbelichtungsanlage zur Abbildung eines Quellvolumens einer EUV-Strahlungsquelle hin zu einem Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene in der eine Blenden-Vorrichtung zur Begrenzung des Strahlengangs zwischen der Lichtquelle und einer Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage angeordnet ist;
3 in einer zu 2 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung des Kollektors;
4 zeigt schematisch eine Abbildung des Zwischenfokus hin zu einer Pupillenfacette eines Pupillenfacettenspiegels der Beleuchtungsoptik über eine Feldfacette eines Feldfacettenspiegels der Beleuchtungsoptik, wobei das Zwischenfokus-Bild mittig auf der Pupillenfacette zu liegen kommt;
5 in einer zu 4 ähnlichen Darstellung eine Abbildung des Zwischenfokus über eine der Feldfacetten des Feldfacettenspiegels auf einen Sensor als Bestandteil einer Messeinrichtung zur Vermessung beziehungsweise Ermittlung eines Schwerpunkts von auf diesen auftreffende EUV-Strahlung eines über die Feldfacette geführten Beleuchtungskanals, wobei der Zwischenfokus im Vergleich zu einer zentrierten Position nach 4 dezentriert liegt und wobei ein Zwischenfokus-Bild auf dem Sensor entsprechend außermittig zu liegen kommt;
6 in einer zu 5 ähnlichen Darstellung die Führung eines Beleuchtungskanals vom Zwischenfokus hin zum Schwerpunkt-Ermittlungs-Sensor über eine Messfacette, die in einer Anordnungsebene des Feldfacettenspiegels liegt;
7 in einer zu 4 ähnlichen Darstellung einen Verlauf eines Beleuchtungskanals vom Zwischenfokus hin zur Pupillenfacette über die Feldfacette bei dezentriertem Zwischenfokus und noch unkorrigiertem Strahlenverlauf, so dass das Zwischenfokus-Bild dezentriert auf der Pupillenfacette zu liegen kommt;
8 in einer zu 7 ähnlichen Darstellung die Situation nach einer Korrekturverlagerung der Feldfacette, so dass bei weiterhin dezentrierter Zwischenfokuslage das Zwischenfokus-Bild mittig auf der Pupillenfacette zu liegen kommt;
9 in einer zu 4 ähnlichen Darstellung Intensitätsverlaufsverhältnisse quer zur Strahlrichtung des Beleuchtungskanals einerseits am Ort des Zwischenfokus vor Durchgang durch eine Blende in der Zwischenfokusebene und andererseits am Ort der Pupillenfacette;
10 im Querschnitt einen Größen- und Lagevergleich zwischen einer Zwischenfokusblende nach dem Stand der Technik und einer erfindungsgemäßen Zwischenfokusblende bei zentriertem Zwischenfokus;
11 in einer zu 10 ähnlichen Darstellung den Blenden-Größen- und Lagevergleich bei dezentriertem Zwischenfokus;
12 schematisch, im Vergleich zu den 4 bis 9 aber stärker im Detail einen Längsschnitt durch die Blenden-Vorrichtung zur Begrenzung des Strahlengangs im Bereich der Zwischenfokusebene mit einer mittels einer Verlagerungseinrichtung quer zum Strahlengang quer zu einem Blendenträger verlagerbaren Blende;
13 perspektivisch eine Ausführung von Komponenten der Blenden-Vorrichtung;
14 in einer Aufsicht eine Ausführung der verlagerbaren Blende mit einer Verlagerungseinrichtung in Form zweier Linearaktoren in einer Anordnung in Form eines Pluszeichens;
15 in einer zu 14 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung der Blenden-Vorrichtung mit einer weiteren Ausführung der Verlagerungseinrichtung mit drei Linearaktoren, angeordnet in Form des Buchstabens „H“;
16 in einer Aufsicht eine weitere Ausführung der Blenden-Vorrichtung mit einer weiteren Ausführung einer Verlagerungseinrichtung mit insgesamt vier Linearaktoren, von denen zwei zwischen der verlagerbaren Blende und einem Zwischenträger angeordnet sind und zwei weitere Linearaktoren zur Verlagerung des Zwischenträgers gegenüber dem Blendenträger dienen;
17 eine weitere Ausführung einer Blenden-Vorrichtung mit einer weiteren Ausführung einer Verlagerungseinrichtung mit einem Linearaktor und einem Dreh- beziehungsweise Schwenkaktor;
18 perspektivisch eine weitere Ausführung einer Blende mit einem Linearaktor;
19 bis 21 in zu 18 ähnlicher Darstellung weitere Ausführungen von Linearaktoren für die Blende der Blenden-Vorrichtung;
22 schematisch im Querschnitt die Blende der Blenden-Vorrichtung sowie ein Intensitätsprofil von EUV-Beleuchtungslicht der Projektionsbelichtungsanlage im Strahlengang vor und nach der Blende bei zentriertem Zwischenfokus; und
23 in einer zu 22 ähnlichen Darstellung die Intensitätsprofil-Verhältnisse vor und nach der Blende bei relativ zur Blende dezentriertem Zwischenfokus.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.
Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
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 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma)-Quelle oder um eine DPP (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma)-Quelle. Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln, wie nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen noch erläutert wird. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus IF in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Spiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung. Auch eine andere Verlaufsrichtung ist je nach Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 möglich.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall kann die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor ausgeführt sein. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6 573 978 B1 .
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Die hier gegebenen Erläuterungen gelten entsprechend auch für einen spekularen Reflektor, da eine Wirkung der nachfolgend beschriebenen Blenden-Vorrichtung für zweite facettierte Elemente eines spekularen Reflektors mit der Wirkung für die zweiten Facetten 23 des Pupillenfacettenspiegels 22 übereinstimmt. Auch die Wirkung eines ersten facettierten Elements des spekularen Reflektors stimmt, soweit dies im Rahmen der hier vorgenommenen Beschreibung relevant ist, mit der Wirkung des ersten Facettenspiegels 20 mit den Feldfacetten 21 überein.
Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugenintegrator (Fly's Eye Integrator) oder als Wabenkondensor bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 optisch konjugiert ist, anzuordnen.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe β_x, β_y in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe β_x, β_y der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (β_x, β_y) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23, was nachfolgend ebenfalls noch näher erläutert wird.
Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist.
Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
2 zeigt beispielhafte Einzelstrahlen eines Strahlengangs des Beleuchtungslichts 16 zwischen einer Ausführung des Kollektors 17 als Ellipsoidspiegel zwischen einem Quellvolumen 24 der Strahlungsquelle 3 und dem Zwischenfokus IF in der Zwischenfokusebene 18. Das Quellvolumen 24 einerseits und der Zwischenfokus IF andererseits liegen in den beiden Brennpunkten des Ellipsoid-Kollektors 17. Der Kollektor 17 hat eine zentrale Durchtrittsöffnung 25 zum Durchtritt von Pumpstrahlung 26, die von einer Pumplichtquelle 27 der Strahlungsquelle 3 erzeugt wird. Eine Wellenlänge der Pumplichtquelle liegt beispielsweise im Bereich von 10,6 µm.
Das Beleuchtungslicht 16 wird im Quellvolumen 24 durch Wechselwirkung der Pumpstrahlung 26 mit einem Zinntröpfchen 27a erzeugt, welches längs einer Trajektorie 28 durch das Quellvolumen 24 hindurchgeschossen wird. Die Trajektorie 28 verläuft senkrecht zum Strahlengang eines Hauptstrahls der Pumpstrahlung 26. Der Hauptstrahl kann mit einer Rotations-Symmetrieachse des Ellipsoid-Kollektors 17 zusammenfallen.
Der Kollektor 17 kann um einen Faktor 5 vergrößernd abbildend ausgeführt sein.
3 zeigt eine weitere Ausführung des Kollektors 17. Der Kollektor 17 nach 3 ist als Wolterkollektor mit insgesamt vier ineinander liegenden, genesteten Spiegelschalen 29, 30, 31, 32 ausgeführt, die wiederum in zwei Schalenabschnitte unterteilt sind, die in der 3 mit den Indizes „1“ und „2“ versehen sind. Der jeweils führende Spiegelschalenabschnitt 29₁ bis 32₁ weist eine innere Reflexionsfläche in Form jeweils eines Hyperboloids und der jeweils nachfolgende Spiegelabschnitt 29₂ bis 32₂ weist eine innere Reflexionsfläche in Form eines Ellipsoiden auf. Auch mit diesem Wolterkollektor 17 wird das Quellvolumen 24 in den Zwischenfokus IF abgebildet, entsprechend dem, was vorstehend unter Bezugnahme auf die 2 ausgeführt wurde.
Ein Abstand zwischen dem Quellvolumen 24 und dem Zwischenfokus IF liegt im Bereich von 1500 mm. Ein Durchmesser des Zwischenfokus IF liegt im Bereich zwischen 1 mm und 5 mm.
4 zeigt Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 im Strahlengang eines Beleuchtungskanals 16_i des Beleuchtungslichts 16 zwischen dem Zwischenfokus IF und einem Zwischenfokus-Bild 33 auf der diesem Beleuchtungskanal 16_i zugeordneten Pupillenfacette 23. Der Zwischenfokus IF ist zentriert in einer Blendenöffnung 34 einer Blende 35 einer Blenden-Vorrichtung 36 angeordnet. Die Blenden-Vorrichtung 36 dient zur Begrenzung des Strahlengangs des Beleuchtungslichts 16 zwischen der Strahlungsquelle beziehungsweise Lichtquelle 3 und der Beleuchtungsoptik 4 der Projektionsbelichtungsanlage 1.
Aufgrund der zentrierten (Soll-)Anordnung, also einer Nominalposition, des Zwischenfokus IF in der Blendenöffnung 34 liegt, bei nomineller Ausrichtung der Feldfacette 21, die wiederum dem Beleuchtungskanal 16_i zugeordnet ist, das Zwischenfokus-Bild 33 zentriert auf der Pupillenfacette 23.
5 zeigt den Strahlengang eines Beleuchtungskanals 16_i zwischen dem Zwischenfokus IF und einem Sensor einer Messeinrichtung 37 zur Vermessung einer Position des Beleuchtungskanals 16_i auf dem Sensor, also des Beleuchtungskanals 16_i. Diese Positionsvermessung auf dem Sensor der Messeinrichtung 37 dient zur Vermessung der Position eines durch die Blende 35 hindurchtretenden Strahls des Beleuchtungslichts 16. Der Sensor der Messeinrichtung 37 kann als PSD (Position Sensitive Device, Positionssensitiveinrichtung) Sensor ausgebildet sein.
Dargestellt ist in der 5 die Situation, bei der der Zwischenfokus IF relativ zur zentrierten Nominalposition nach 4 dezentriert ist. Aufgrund dieser Dezentrierung des Zwischenfokus IF ergibt sich, solange die Feldfacette 21 in ihrer Nominalposition nach 4 verbleibt, eine Dezentrierung des Zwischenfokus-Bildes 33 auf dem Sensor der Messeinrichtung 37, wie in der 5 dargestellt.
Die Messeinrichtung 37 steht mit einer Steuer/Regeleinrichtung 38 in Signalverbindung. Letztere steht wiederum mit einem Verstelleinrichtungs-Aktor 39 in Signalverbindung. Der Verstelleinrichtungs-Aktor 39 steht wiederum mit der Feldfacette 21 in mechanischer Wirkverbindung. Die Blenden-Vorrichtung 36, die Messeinrichtung 37, die Steuer/Regeleinrichtung 38 und der Verstelleinrichtungs-Aktor 39 sind Komponenten eines Blenden-Systems 40 für die Projektionsbelichtungsanlage 1.
6 zeigt eine Variante des Blenden-Systems 40, bei der das Beleuchtungslicht 16 über den Beleuchtungslichtkanal 16_i nicht über eine der Feldfacetten 21, sondern über eine Messfacette 41 hin zum Sensor der Messeinrichtung 37 reflektiert wird. Die Messfacette 41 ist benachbart zu den Feldfacetten 21 des Feldfacettenspiegels 20 angeordnet und kann beispielsweise in ungenutzten Bereichen des Feldfacettenspiegels 20 und insbesondere zwischen den Feldfacetten 21 des Feldfacettenspiegels 20 angeordnet sein.
7 zeigt Strahlführungsverhältnisse des Beleuchtungskanals 16_i zwischen dem Zwischenfokus IF und der Pupillenfacette 23 bei dezentriertem Zwischenfokus IF entsprechend der Zwischenfokus-Anordnung in den 5 und 6. Beim Beleuchtungskanal-Verlauf nach 7 resultiert aus der dezentrierten (Ist-)Anordnung des Zwischenfokus IF bei einer Nominalausrichtung der Feldfacette 21 wie in der 4 eine Dezentrierung des Zwischenfokus-Bildes 33 auf der Pupillenfacette 23.
8 zeigt im Vergleich zu 7 die Situation nach einer Korrektur-Verlagerung der Feldfacette 21 zur Zentrierung des Zwischenfokus-Bildes 33 auf der Pupillenfacette 23, also zur Korrektur der dezentrierten Lage des Zwischenfokus IF, die im Vergleich zur Situation nach 7 unverändert ist. Bei der Korrektur-Verlagerung kann es sich um eine Verkippung und/oder um eine Translation der Feldfacette 21, bewirkt durch den Verstelleinrichtungs-Aktor 39, handeln. Jeweils mindestens einer der drei Kipp-Freiheitsgrade beziehungsweise einer der drei Translations-Freiheitsgrade kann dabei genutzt werden.
Zur Kompensation einer Richtungsänderung einer Strahlrichtung des Beleuchtungslichtkanals 16_i nach Reflexion an der Pupillenfacette 23, die aufgrund der Verstellung der zugeordneten Feldfacette 21 resultiert, kann auch die Pupillenfacette 23 mit einem entsprechenden Verstelleinrichtungs-Aktor ausgerüstet sein, der dann wiederum mit der Steuer/Regeleinrichtung 38 in Signalverbindung steht und eine Komponente des Blenden-Systems 40 darstellt.
9 zeigt in einer zu 4 ähnlichen Darstellung die Intensitätsverhältnisse des Beleuchtungslichts 16 bei zentriertem Zwischenfokus IF zwischen der Blenden-Vorrichtung 36 und einer der über einen Beleuchtungskanal 16_i zugeordneten Pupillenfacette 23. Vor der Blendenöffnung 34 der Blende 35 der Blenden-Vorrichtung 36 hat das Beleuchtungslicht 16 bei zentriertem Zwischenfokus IF eine ebenfalls in Bezug auf die Blendenöffnung 34 zentrierte Intensitätsverteilung beziehungsweise ein Intensitätsprofil I(x,y).
Die Blendenöffnung 34 schneidet randseitige Intensitätsflanken 42 dieser Intensitätsverteilung I ab, so dass diese Intensitätsflanken 42, die in der 9 am Ort der Pupillenfacette schematisch und gestrichelt dargestellt sind, nicht abgebildet werden, also als Intensitätsbeitrag auf der Pupillenfacette 23 fehlen. Zur Pupillenfacette 23 wird über den Beleuchtungskanal 16_i also ausschließlich ein zentraler Intensitätsausschnitt 43 überführt, dessen Intensitätsprofil in der 9 zwischen den Intensitätsflanken 42 durchgezogen dargestellt ist.
Bei relativ zur Blendenöffnung 34 zentriertem Zwischenfokus IF führt der zentrale Intensitäts-Ausschnitt 43 den Großteil der Intensität des Beleuchtungslichts 16 des Beleuchtungskanals 16_i. Über die Intensitätsflanken 42 wird also lediglich ein kleiner Teil der Beleuchtungslicht-Intensität über die zentrierte Blende 35 abgeschnitten, beispielsweise weniger als 10 % oder auch weniger als 5 % oder auch weniger als 2 % oder auch weniger als 1 %. Regelmäßig wird mehr als 0,1 % der gesamten Beleuchtungslicht-Intensität, die auf die Zwischenfokusebene 18 einfällt, von der Blende 35 abgeschnitten.
Durch das randseitige Abschneiden des Intensitätsprofils I mit der Blende 35 ergibt sich insgesamt ein kleineres Zwischenfokus-Bild 33 auf der Pupillenfacette. Dies kann zur Verkleinerung eines erforderlichen typischen Durchmessers der Pupillenfacetten 23 des Pupillenfacettenspiegels 22 genutzt werden. Insbesondere kann ein Beleuchtungssetting mit kleinerem Pupillenfüllgrad realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann durch das Abschneiden der Intensitätsflanken 42 eine Homogenisierung von über die verschiedenen Beleuchtungskanäle 16_i transportierten Beleuchtungslicht-Intensitäten erreicht werden.
Die 10 und 11 zeigen einen Größenvergleich zwischen einer Blendenöffnung 44 einer starren Blende des Standes der Technik und der Blendenöffnung 34 der verlagerbaren Blende 35 der Blenden-Vorrichtung 36. Ein Innendurchmesser der Blendenöffnung 34 dieser verlagerbaren Blende 35 ist so groß oder geringfügig, beispielsweise wenige Prozent, größer als ein zu nutzender Querschnitts-Bereich 45 zum Durchgang des zentralen Intensitäts-Ausschnitts 43 des Beleuchtungslichts 16.
Soweit der zentrale Intensitäts-Ausschnitt 43 zentriert in der Blendenöffnung 44 liegt, ergeben sich die Lageverhältnisse nach 10. Die Blendenöffnung 34 der verlagerbaren Blende 35 liegt zentrisch in der Blendenöffnung 44 der starren Blende des Standes der Technik. Die Blendenöffnung 34 kann einen Durchmesser haben, der im Bereich von 50 % bis 90 %, im Bereich von 60 % bis 90 % oder auch im Bereich von 60 % bis 75 % des Durchmessers der Blendenöffnung 44 des Standes der Technik liegt.
11 zeigt die Verhältnisse bei dezentriertem Zwischenfokus IF und entsprechend dezentriertem zentralen Intensitäts-Ausschnitt 43. Der zu nutzende Bereich 45 ist entsprechend dieser Dezentrierung verlagert und die verlagerbare Blendenöffnung 34 ist, angesteuert über eine Ausführung einer Verlagerungseinrichtung, beispielsweise einer Ausführung eines Verstell-Aktors, dieser Verlagerung gefolgt. Trotz der Dezentrierung des zentralen Intensitäts-Ausschnitts 43 durchtritt dieser immer noch vollständig die Blendenöffnung 34. Die Blendenöffnung 44 der starren Blende des Standes der Technik muss hingegen so groß ausgeführt sein, wie in den 10 und 11 dargestellt, um ebenfalls den dezentrierten zentralen Intensität-Ausschnitt 43 durchzulassen.
12 zeigt Details der Blenden-Vorrichtung 36. Komponenten und Funktionen, die vorstehend anhand der 1 bis 11 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen erläutert.
Die Blende 35 der Blenden-Vorrichtung 36 ist relativ zu einem Blendenträger 46 der Blenden-Vorrichtung 36 in der Zwischenfokusebene 18 verlagerbar, wie in der 12 durch Doppelpfeile veranschaulicht.
Der Blendenträger 46 hat eine Durchgangsöffnung 46a, innerhalb der die Blendenöffnung 34 liegt. Die Durchgangsöffnung 46a ist um so viel größer als die Blendenöffnung 34, dass in möglichen Betriebsstellungen der Blendenöffnung 34 relativ zum Blendenträger 46 ausschließlich die Blendenöffnung 34 den Strahlengang des Beleuchtungslichts 16 begrenzt, nicht aber die Durchgangsöffnung 46a.
Ein zweiter, nicht in der 12 dargestellter Verlagerungsfreiheitsgrad der Blende 35 zum Blendenträger 46 verläuft senkrecht zur Zeichenebene der 12.
Diese Verlagerung der Blende 35 wird bewirkt über eine Verlagerungseinrichtung 47, die als mindestens ein Aktor ausgeführt ist, wofür nachfolgend noch Ausführungsbeispiele beschrieben werden. Die Verlagerungseinrichtung 47 steht in nicht dargestellter Weise mit der Steuer/Regeleinrichtung 38 in Signalverbindung. Anstelle einer einzigen Verlagerungseinrichtung 47 zur Bewirkung der Verlagerung der Blende 35 über die beiden Freiheitsgrade können auch mehrere Verlagerungseinrichtungen 47 zur Verlagerung der Blende 35 längs zweier unabhängiger Verlagerungs-Richtungskomponenten quer zum Strahlengang des Beleuchtungslichts 16 durch die Zwischenfokusebene 18 vorgesehen sein, die jeweils als Aktor ausgeführt sein können.
Dargestellt ist in der 12 zudem wiederum das Intensitätsprofil I(x,y) des Beleuchtungslichts 16, welches die Zwischenfokusebene 18 durchtritt, sowie ein Intensitätsprofil I_F von Falschlicht 48, welches von einer optischen Komponente des Beleuchtungssystems 2 vor der Blenden-Vorrichtung 36 senkrecht zum Strahlengang des Beleuchtungslichts 16 abgelenkt wurde und von einer Beam Dump-Struktur 49 des Blendenträgers 46 geblockt beziehungsweise absorbiert wird.
Bei dem Falschlicht 48 handelt es sich insbesondere um Strahlung mit anderer Wellenlänge als eine Nutzwellenlänge des Beleuchtungslichts 16, zum Beispiel um die Pumpstrahlung 26.
13 zeigt eine Ausführung der Blende 35 der Blenden-Vorrichtung 36. Über eine elastische wärmeleitfähige Verbindung 50, die in der 13 durch eine Feder veranschaulicht ist, ist die Blende 35 thermisch an eine Wärmesenke 51 angekoppelt. Die wärmeleitfähige Verbindung 50 kann metallisch ausgeführt sein und kann in Form einer Feder und/oder in Form einer Litze ausgestaltet sein.
14 zeigt eine Ausführung von Komponenten der Blenden-Vorrichtung 36 mit zwei Linearaktoren 52, 53, die Verlagerungseinrichtungen zur Verlagerung der Blende 34 quer zum Strahlengang des Beleuchtungslichts 16 durch die Zwischenfokusebene 18 bilden. Der Linearaktor 52 wirkt direkt auf die Blende 35 und ist längs seiner Verlagerungsrichtung 54 auf einem Träger 55 geführt, der wiederum mit dem anderen Linearaktor 53 mit Verlagerungsrichtung 56 zusammenwirkt. Die beiden Verlagerungsrichtungen 54, 56 stehen senkrecht aufeinander. Die beiden Linearaktoren 52, 53 und die zugehörigen Träger sind, wie die 14 veranschaulicht, in Form eines Pluszeichens angeordnet.
15 zeigt eine weitere Ausführung zur Verlagerung der Blende 35 längs zweier senkrecht aufeinander stehender Translations-Freiheitsgrade quer zum Strahlengang des Beleuchtungslichts 16 mit Hilfe dreier Linearaktoren. Der erste dieser Linearaktoren 52 entspricht demjenigen, der vorstehend im Zusammenhang mit der 14 bereits erläutert wurde. Anstelle eines weiteren Linearaktors liegen bei der Ausführung nach 15 zwei weitere Linearaktoren 53₁, 53₂ vor, die jeweils für sich der Ausführung nach 14 entsprechen, allerdings parallel beanstandet zueinander ausgeführt sind und jeweils die Blende 35 längs der Verlagerungsrichtung 54 führen. Die beiden Linearaktoren 53₁, 53₂ werden synchron zueinander zur Verlagerung der Blende 35 längs der Verlagerungsrichtung 56 betrieben. Die drei Linearaktoren 52, 53₁ und 53₂ liegen, wie die 15 veranschaulicht, in Form einer „H“-Anordnung vor.
16 zeigt eine weitere Ausführung von Verlagerungseinrichtungen zur Verlagerung der Blende 35 quer zum Strahlengang des Beleuchtungslichts 16 durch die Zwischenfokusebene 18. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 15 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Blenden-Vorrichtung 36 nach 16 ist kreisförmig berandet und steht über zwei Linearaktoren 57₁, 57₂ mit in 16 horizontaler Verlagerungsrichtung 58 mit einem Zwischenträger 59 in mechanischer Verbindung. Der Zwischenträger 59 steht wiederum über zwei weitere Linearaktoren 60₁, 60₂ mit in der 16 senkrechter Verlagerungsrichtung 61 mit dem Blendenträger 46 in mechanischer Verbindung. Die Blende 35, der Zwischenträger 59 und der Blendenträger 46 sind koaxial zueinander angeordnet. Die Blende 35, der Zwischenträger 59 und der Blendenträger 46 sind mit jeweils rotationssymmetrischem Grundkörper als rotationssymmetrisch zur Blende 35 angeordnete Trägerkomponenten ausgeführt.
Anhand der 17 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer verlagerbaren Blenden-Vorrichtung 36 erläutert. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 16 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Blenden-Vorrichtung 36 nach 17 hat als erste Verlagerungseinrichtung einen Linearaktor 62 mit zwei Aktorschienen 62₁, 62₂, zwischen denen die Blende 35 geführt ist, zur Verlagerung der Blende 35 längs einer Verlagerungsrichtung 63. Der Linearaktor 62 ist insgesamt mit einem Drehaktor beziehungsweise Schwenkaktor 64 verbunden, der beispielsweise unterhalb der beiden Aktorschienen 62₁, 62₂ in der 17 angeordnet sein kann. Der Drehaktor 64 hat einen Rotor in Grundform einer Hülse mit einer Rotoröffnung 65, in der die Blendenöffnung 34 in allen praktisch nutzbaren Verlagerungsstellungen der Blenden-Vorrichtung 36 liegt. Die Rotoröffnung 65 ist also deutlich größer als die Blendenöffnung 34.
Der Drehaktor 64 dient zur Dreh- beziehungsweise Schwenkverlagerung des Linearaktors 62 und der hierdurch geführten Blende 35 längs einer in der 17 wiederum durch einen Doppelpfeil angedeuteten Schwenkrichtung 66. Die zugehörige Schwenkachse steht senkrecht auf einer Anordnungsebene der Blende 35.
Bei der Montage der Blenden-Vorrichtung 36 wird die Rotoröffnung 65 zu einer nominal zentrierten Position des Zwischenfokus IF ausgerichtet, so dass diese Zwischenfokus-Position zentriert in der Rotoröffnung 65 liegt. Durch Ansteuerung der Aktoren 62, 64, angesteuert über die Steuer/Regeleinrichtung 38 kann dann die Blendenöffnung 34 abhängig von einer Ist-Positionsverlagerung des Zwischenfokus relativ zur ursprünglich vorgegebenen Nominalposition (Soll-Position) innerhalb der Rotoröffnung 65 verlagert werden, bis die Blendenöffnung 34 wiederum mit der Zwischenfokus-Position des Beleuchtungslichts 16 übereinstimmt.
Anhand der 18 bis 21 werden nachfolgend weitere Varianten von Linearaktoren als Verlagerungseinrichtungen der Blenden-Vorrichtung 36 erläutert. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die jeweils vorhergehenden Figuren bereits beschrieben wurden, tragen dieselben Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
18 zeigt einen Linearaktor 67, der mit dem Linearaktor 62 nach 17 vergleichbar ist. Der Linearaktor 67 hat zwei Aktorschienen 67₁, 67₂, zwischen denen die Blende 35 längs einer Verlagerungsrichtung 68 geführt ist. Die beiden Aktorschienen 67₁, 672 sind bezogen auf die Verlagerungsrichtung 68 zu beiden Seiten der Blende 35 angeordnet.
19 zeigt eine Ausführung eines Linearaktors 69 mit zwei Zahnrädern 70₁, 70₂, von denen mindestens eines angetrieben ist und die mit Zahnreihen-Abschnitten 71₁, 712 kämmen, die wiederum fest mit der Blende 35 mechanisch verbunden sind. Über diese Zahnreihen-Abschnitte 71₁, 71₂ wird die Drehbewegung der Zahnränder 70₁, 70₂ in eine Linearverlagerung der Blende 35 längs der Verlagerungsrichtung 68 übersetzt. Die beiden Zahnreihen-Abschnitte 71₁, 71₂ sind bezogen auf die Verlagerungsrichtung 68 zentriert auf einen Blendenkörper der Blende 35 angeordnet.
20 zeigt einen Linearaktor 72 als Variante des Linearaktors 69. Beim Linearaktor 72 liegt eine Paarung aus einem Zahnrad 70 und einem Zahnreihenabschnitt 71 entsprechend dem vor, was vorstehend zum Linearaktor 69 erläutert wurde. Anstelle der zweiten Zahnrad/Zahnreihenabschnitt-Paarung hat der Linearaktor 72 eine Linearführung 73 mit einer blendenfesten Schiene 74 und einem aktor- beziehungsweise rahmenfesten Führungsabschnitt 75.
21 zeigt eine Variante eines Linearaktors 76, bei der die Blende 35 zwischen zwei Aktorkörpern 77, 78 eingespannt ist, die je nach Ansteuerung über die Steuer/Regeleinrichtung 38 synchronisiert zueinander sich ausdehnen beziehungsweise sich zusammenziehen können und somit eine Verlagerung der Blende 35 längs der Verlagerungsrichtung 68 herbeiführen. Die Aktorkörper 77, 78 können als Piezoaktoren ausgeführt sein.
Alternative Linearaktoren entsprechend denen, die vorstehend erläutert wurden, können als Kolbenantriebe, Spindelantriebe, Doppelständer-Linearmotoren oder Einständer-Linearmotoren mit Lang- oder Kurzständer ausgeführt sein.
22 und 23 zeigen Intensitätsverhältnisse des Beleuchtungslichts 16 vor und nach der Blende 35 bei relativ zum zentralen Intensitäts-Ausschnitt 43 zentrierter Blende 35 (22) sowie bei relativ zum zentralen Intensitäts-Ausschnitt 43 dezentrierter Blende 35 (23). Hervorgehoben ist in den 22 und 23 jeweils ein Intensitäts-Schwerpunkt des dargestellten Intensitätsprofils.
Durch eine Regel-Rückkopplung, durchgeführt durch die Steuer/Regeleinrichtung 38, kann das Intensitätsprofil I(x,y) nach der Blende 35 gemessen werden, beispielsweise über einen ortsauflösenden Sensor der Messeinrichtung 37, und die Blende 35 kann durch Ansteuerung der jeweiligen mindestens einen Verlagerungseinrichtung aus einer relativ zum Maximum des Intensitätsprofils I(x,y) dezentrierten Position nach 23 in eine zentrierte Position nach 22 überführt werden. Dieser Regelprozess kann iterativ erfolgen. Dieser Regelprozess kann in Echtzeit während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage 1 geschehen und dafür sorgen, dass die Position der Blendenöffnung 34 jeweils dem Zwischenfokus IF des Beleuchtungslichts 16 in der Zwischenfokusebene 18 nachgeführt wird. Entsprechend dieser Nachführung steuert die Steuer/Regeleinrichtung 38 dann auch die Verstelleinrichtungs-Aktoren 39 der Feldfacetten 21 an, damit das jeweilige Zwischenfokus-Bild des Beleuchtungskanals 16_i wieder zentrisch auf der jeweiligen Pupillenfacette 23 zu liegen kommt. Entsprechend können dann auch die Pupillenfacetten 23 mit Hilfe eigener, nicht dargestellter Verstelleinrichtungs-Aktoren nachgeführt werden, die wiederum über die Steuer/Regeleinrichtung 38 angesteuert werden können. Ein effektiver Beleuchtungslicht-Durchsatz durch die Beleuchtungsoptik 4 ist die Folge.
Die jeweilige Verlagerungseinrichtung kann einen Schrittmotor aufweisen beziehungsweise als Schrittmotor ausgeführt sein.
Mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird wenigstens ein Teil des Retikels 7 im Objektfeld 5 auf einen Bereich einer lichtempfindlichen Schicht auf dem Wafer 13 im Bildfeld 11 zur lithographischen Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauteils, insbesondere eines Halbleiterbauteils, beispielsweise eines Mikrochips, abgebildet. Je nach Ausführung der Projektionsbelichtungsanlage 1 als Scanner oder als Stepper werden das Retikel 7 und der Wafer 13 zeitlich synchronisiert in der y-Richtung kontinuierlich im Scannerbetrieb oder schrittweise im Stepperbetrieb verfahren.

Claims

Blenden-Vorrichtung (36) zur Begrenzung eines Beleuchtungslicht-Strahlengangs zwischen einer Lichtquelle (3) und einer Beleuchtungsoptik (4) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Projektionslithographie - mit einer im Strahlengang angeordneten Blende (35) mit einer Blendenöffnung (34) zum Durchgang von Nutz-Beleuchtungslicht (16), welches von der Lichtquelle (3) ausgeht, - mit mindestens einer Verlagerungseinrichtung (47; 52, 53; 53₁, 53₂; 57₁, 57₂, 60₁, 60₂; 62₁, 62₂, 64; 67₁, 67₂; 69; 72; 76) zur Verlagerung der Blende (35) quer zum Beleuchtungslicht-Strahlengang, - mit einem Blendenträger (46), aufweisend eine Durchgangsöffnung (46a), innerhalb der die Blendenöffnung (34) liegt, wobei die Blende (35) relativ zum Blendenträger (46) über die Verlagerungseinrichtung (47; 52, 53; 53₁,53₂; 57₁, 57₂, 60₁, 60₂; 62₁, 62₂, 64; 67₁, 67₂; 69; 72; 76) verlagerbar ist.
Blenden-Vorrichtung nach Anspruch 1, mit mindestens zwei Verlagerungseinrichtungen (52, 53; 57, 60; 62, 64) zur Verlagerung der Blende (35) längs zweier unabhängiger Verlagerungs-Richtungskomponenten (54, 56; 58, 61; 63, 66) quer zum Beleuchtungslicht-Strahlengang.
Blenden-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungseinrichtung (47; 52, 53; 53₁,53₂; 57₁, 572, 60₁, 60₂; 62₁, 62₂, 64; 671, 67₂; 69; 72; 76) als Aktor ausgeführt ist.
Blenden-Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungseinrichtung (47; 52, 53; 53₁,53₂, 57₁, 57₂, 60₁, 60₂; 62₁, 62₂, 67₁, 67₂; 69; 72; 76) als Linearaktor ausgeführt ist.
Blenden-Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungseinrichtung (64) als Schwenkaktor ausgeführt ist.
Blenden-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Blendenträger (46) weitere Funktionskomponenten der Blenden-Vorrichtung aufweist.
Blenden-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (35) über mindestens eine der als Linearaktor ausgeführten Verlagerungseinrichtungen (57₁, 57₂) mit einem Zwischenträger (59) verbunden ist, wobei der Zwischenträger (59) über mindestens eine weitere der als Linearaktor ausgeführten Verlagerungseinrichtungen (60₁, 60₂) mit dem Blendenträger (46) oder einem weiteren Zwischenträger verbunden ist.
Blenden-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungseinrichtung (47; 52, 53; 53₁,53₂; 57₁, 57₂, 60₁, 60₂; 62₁, 62₂, 64; 67₁, 67₂; 69; 72; 76) einen Schrittmotor aufweist.
Blenden-System (40) - mit einer Blenden-Vorrichtung (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, - mit einer Messeinrichtung (37) zur Vermessung einer Position eines durch die Blendenöffnung (34) hindurchtretenden Beleuchtungslicht-Strahls, - mit einer Steuer/Regeleinrichtung (38), die mit der mindestens einen Verstelleinrichtung (47; 52, 53; 53₁,53₂; 57₁, 57₂, 60₁, 60₂; 62₁, 62₂, 64; 67₁, 67₂; 69; 72; 76) und mit der Messeinrichtung (37) in Signalverbindung steht.
Beleuchtungsoptik (4) zur Beleuchtung eines Objektfeldes (5) der Projektionsbelichtungsanlage (1), in dem zumindest ein Abschnitt eines Objekts (7) mit abzubildenden Strukturen anordenbar ist, gekennzeichnet durch - eine Blenden-Vorrichtung (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder - ein Blenden-System nach Anspruch 9.
Beleuchtungssystem (2) mit einer Beleuchtungsoptik (4) nach Anspruch 10, mit einer Lichtquelle (3) für das Beleuchtungslicht (16) und mit einem Kollektor (17) zur Bündelung des Beleuchtungslichts (16) im Bereich der Blende (35).
Optisches System mit einer Beleuchtungsoptik (4) nach Anspruch 10 und mit einer Projektionsoptik (10) zur Abbildung des Objektfeldes (5) in ein Bildfeld (11), in dem zumindest ein Abschnitt eines Wafers (13) anordenbar ist, auf dem die Objektstrukturen abgebildet werden sollen.
Projektionsbelichtungsanlage mit einem optischen System nach Anspruch 12, mit einer Lichtquelle (3) für das Beleuchtungslicht (16) und mit einem Kollektor (17) zur Bündelung des Beleuchtungslichts (16) im Bereich der Blende (35).
Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils mit folgenden Verfahrensschritten: - Bereitstellen eines Retikels (7) und eines Wafers (13), - Projizieren einer Struktur auf dem Retikel (7) auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers (13) mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13, - Erzeugen einer Mikro- und/oder Nanostruktur auf dem Wafer (13).