DE102009046685A1

DE102009046685A1 - Abbildende Optik

Info

Publication number: DE102009046685A1
Application number: DE102009046685A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Loering; Ralf Mueller; Hans-Jürgen Mann; Norman Baer
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2011-05-26
Also published as: JP2013511141A; JP5796258B2; WO2011057906A1; EP2499529A1; US9201226B2; US20120208115A1

Abstract

Eine abbildende Optik (7) hat eine Mehrzahl von Spiegeln (M3; M5, M6, M8), die Abbildungslicht (3) reflektieren und hierdurch ein Objektfeld in einer Objektebene in ein Bildfeld in einer Bildebene abbilden. Ein Spiegelkörper (22) mindestens eines der Spiegel (M8) hat eine Durchgangsöffnung (21) zum Durchgang des Abbildungslichts (3). Die Durchgangsöffnung (21) hat im Spiegelkörper (22) einen Innenbereich (23) kleinster Öffnungsweite. Die Durchgangsöffnung (21) erweitert sich vom Innenbereich (23) hin zu beiden Randbereichen (24, 25) des Spiegelkörpers (22). Es resultiert eine abbildende Optik, bei der ein störender Einfluss von nicht genutzten Lichtanteilen verringert oder ganz beseitigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine abbildende Optik zur Abbildung eines Objektfeldes in ein Bildfeld. Ferner betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen abbildenden Optik und einer Beleuchtungsoptik zur Beleuchtung des Objektfeldes, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Beleuchtungssystem und einer Lichtquelle, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauteils mithilfe einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein strukturiertes Bauteil, hergestellt nach einem derartigen Verfahren.
Abbildende Optiken der eingangs genannten Art sind unter anderem bekannt aus der US 6,750,948 B .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine abbildende Optik der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein störender Einfluss von nicht genutzten Lichtanteilen, die nachfolgend als Streulicht bezeichnet werden, verringert oder ganz beseitigt ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine abbildende Optik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Durchgangsöffnung mit einem Innenbereich kleinster Öffnungsweite, die sich zu den Randbereichen des Spiegelkörpers hin erweitert, eine effektive Streulichtunterdrückung nach Art eines Raumfilters herbeiführen kann. Eine derartige Durchgangsöffnung erzielt eine große Wirkung, wenn sie im Bereich einer Zwischenbildebene der abbildenden Optik ausgeführt ist. Die beiden Randbereiche des Spiegelkörpers, zu denen hin sich die Durchgangsöffnung vom Innenbereich kleinster Öffnungsweite hin erweitert, können in einer Reflexionsfläche des Spiegels und in einer Rückseite des Spiegelkörpers ausgebildet sein.
Eine Doppelkonus-Ausführung der Durchgangsöffnung nach Anspruch 2 lässt sich mit vertretbarem Herstellungsaufwand fertigen.
Eine Anpassung der Konuswinkel nach Anspruch 3 vermeidet unerwünschte Reflexionen von Streulicht an den Wänden der Durchgangsöffnung oder reduziert die Wahrscheinlichkeit einer derartigen Reflexion. Auch eine Form bzw. Kontur einer Konusöffnung der Durchgangsöffnung kann an eine Querschnittsform eines Abbildungslichtbündels angepasst sein.
Die eingangs genannte Aufgabe ist ferner gelöst durch eine abbildende Optik mit den im Anspruch 4 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein nicht genutzter Anteil einer Reflexionsfläche eines pupillennahen Spiegels bei einer pupillenobskurierten abbildenden Optik mit einer Öffnung ausgebildet werden kann, durch die unerwünschte Streulichtanteile entsorgt werden können. Die Durchgangsöffnung kann gleichzeitig eine Obskurationsblende der abbildenden Optik darstellen.
Ein Zwischenraum nach Anspruch 5 vermeidet einen unerwünschten Verlust von Abbildungslicht durch die Durchgangsöffnung. Dieser Zwischenraum zwischen dem Rand der Durchgangsöffnung und dem inneren Rand des im Umgebungsbereich um die Durchgangsöffnung reflektierten Abbildungslichtbündels kann kleiner sein als 3 mm und kann insbesondere kleiner sein als 1 mm.
Eine Verlaufsanpassung der Begrenzungswand der Durchgangsöffnung nach Anspruch 6 vermeidet wiederum unerwünschte Reflexionen von Streulicht an der Begrenzungswand. Ein Wandwinkel der Begrenzungswand kann an einen Grenz-Einfallswinkel des in der Umgebung der Durchgangsöffnung reflektierten Abbildungslichts angepasst sein.
Eine Lichtfalle nach Anspruch 7 ermöglicht eine kontrollierte Entsorgung des Streulichts.
Eine Lichtfalle nach Anspruch 8 vermeidet die Notwendigkeit einer weiteren Führung des Streulichts. Alternativ kann die Lichtfalle für das Streulicht reflektierend ausgeführt sein. Dies vermeidet eine störend hohe Erwärmung der Lichtfalle.
Eine Kühlung der Lichtfalle nach Anspruch 9 ermöglicht den Einsatz einer zumindest teilabsorbierenden Lichtfalle auch dann, wenn diese stark mit Streulicht beaufschlagt ist.
Eine Hilfseinrichtung nach Anspruch 10 erlaubt eine Zusatznutzung der Durchgangsöffnung insbesondere in Abschnitten, in denen kein oder wenig Streulicht zu erwarten ist. Bei der Hilfseinrichtung kann es sich um einen Einkoppelspiegel, um eine Heizeinrichtung, um eine Kühleinrichtung, um eine Deformationseinrichtung, beispielsweise einen Aktuator, oder um einen Sensor handeln.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hilfseinrichtung für die abbildende Optik so anzuordnen, dass diese den Strahlengang des Abbildungslichts nicht stört und dennoch zur Beeinflussung des Strahlengangs oder zu Messzwecken nahe an diesem angeordnet ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine abbildende Optik mit den im Anspruch 11 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass bei einem pupillenobskurierten System in der Regel ein zentraler Bereich eines pupillennahen Spiegels nicht zur Reflexion genutzt wird, der wesentlich größer ist als ein für den Durchtritt von Abbildungslicht benötigter Durchgangs-Öffnungsabschnitt. Der Rest eines zentralen, nicht zur Reflexion genutzten Bereichs eines pupillennahen Spiegels eines pupillenobskurierten Systems kann dann als Montage-Öffnungsabschnitt genutzt werden. Bei der Hilfseinrichtung im Montage-Öffnungsabschnitt kann es sich um einen Einkoppelspiegel, um eine Heizeinrichtung, um eine Kühleinrichtung, um eine Deformationseinrichtung, insbesondere um einen Aktuator, oder um einen Sensor handeln. Anstelle der Öffnung des Spiegelkörpers, die die Reflexionsfläche des Spiegels umgibt, kann auch ein reflektiv und insbesondere abbildungsoptisch nicht genutzter Bereich des Spiegelkörpers treten. Die genutzte Reflexionsfläche des Spiegels muss also nicht notwendigerweise eine dort insgesamt ausgeführte Öffnung umgeben. Außerhalb des Durchgangs-Öffnungsabschnitts kann der nicht reflektiv genutzte Bereich also auch nicht als Öffnungsabschnitt ausgestaltet sein. Anstelle des Montage-Öffnungsabschnitts kann daher auch ein dem Durchgangs-Öffnungsabschnitt benachbarter Montagebereich des Spiegelkörpers treten.
Die Vorteile eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 12, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13, eines Herstellungsverfahrens für ein mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauteil nach Anspruch 14 und für ein strukturiertes Bauteil nach Anspruch 15, beispielsweise für einen integrierten Halbleiterschaltkreis, beispielsweise einen Speicherchip, entsprechen denjenigen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäßen abbildenden Optiken bereits erläutert wurden. Bei der Lichtquelle kann es sich insbesondere um eine EUV-Lichtquelle handeln, was zu einer hohen Strukturauflösung der Projektionsbelichtungsanlage führt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In dieser zeigen:
1 schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie;
2 im Meridionalschnitt einen Ausschnitt einer Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage nach 1 mit einem Spiegel, der eine zur Streulichtreduzierung ausgestaltete Durchgangsöffnung zum Durchgang von Abbildungslicht aufweist;
3 eine Kontur der Durchgangsöffnung, gesehen von einer Rückseite des Spiegels her;
4 eine Kontur der Durchgangsöffnung im Innenbereich des Spiegels;
5 eine Kontur der Durchgangsöffnung, gesehen von einer Reflexionsfläche des Spiegels her;
6 in einer zu 2 ähnlichen Darstellung einen Ausschnitt einer Projektionsoptik mit einem zwei Spiegel der Projektionsoptik zusammenfassenden, monolithischen Spiegelkörper mit einer Durchgangsöffnung zum Durchgang von Abbildungslicht, die zur Streulichtreduzierung ausgestaltet ist;
7 eine Kontur der Durchgangsöffnung im monolithischen Spiegelkörper nach 6, gesehen von einer Seite des Spiegelkörpers her;
8 eine Kontur der Durchgangsöffnung im Innenbereich des monolithischen Spiegelkörpers nach 6;
9 eine Kontur der Durchgangsöffnung im monolithischen Spiegelkörper, gesehen von einer Seite her, die der in der 7 dargestellten Seite gegenüber liegt;
10 in einem Meridionalschnitt einen Ausschnitt einer weiteren Ausführung einer Projektionsoptik für Projektionsbelichtungsanlage nach 1 im Bereich eines Spiegels mit einer Durchgangsöffnung für Streulicht, der im Bereich einer Pupillenebene der Projektionsoptik angeordnet ist;
11 eine Aufsicht auf einen Spiegel einer weiteren Ausführung einer Projektionsoptik für die Projektionsbelichtungsanlage nach 1, wobei die Projektionsoptik als pupillenobskurierte Optik ausgeführt ist und der dargestellte Spiegel pupillennah angeordnet ist und eine Durchgangsöffnung mit einem Durchgangs-Öffnungsabschnitt zum Durchtritt von Abbildungslicht und einen Montage-Öffnungsabschnitt aufweist;
12 in einer zu 2 ähnlichen Darstellung einen Ausschnitt einer weiteren Ausführung einer Projektionsoptik für die Projektionsbelichtungsanlage nach 1 mit zwei in Zwischenbildebenen der Projektionsoptik angeordneten Streulichtblenden;
13 eine Kontur der im Strahlengang von Abbildungslicht durch die Projektionsoptik nach 12 ersten der beiden Streulichtblenden;
14 eine Kontur der im Strahlengang von Abbildungslicht durch die Projektionsoptik nach 12 zweiten der beiden Streulichtblenden;
15 in einer zu 2 ähnlichen Darstellung einen Ausschnitt einer Projektionsoptik mit einer weiteren Ausführung eines zwei Spiegel der Projektionsoptik zusammenfassenden, monolithischen Spiegelkörpers mit einer Durchgangsöffnung zum Durchgang von Abbildungslicht, die zur Streulichtreduzierung ausgestaltet ist;
16 eine Kontur der Durchgangsöffnung im monolithischen Spiegelkörper nach 15, gesehen von einer Seite des Spiegelkörpers her;
17 eine Kontur der Durchgangsöffnung im Innenbereich des monolithischen Spiegelkörpers;
18 eine Kontur der Durchgangsöffnung im monolithischen Spiegelkörper, gesehen von einer Seite her, die der in der 15 dargestellten Seite gegenüber liegt;
19 in einer zu 2 ähnlichen Darstellung einen Ausschnitt einer weiteren Ausführung einer Projektionsoptik zum Einsatz einer Projektionsbelichtungsanlage nach 1 mit drei Streulicht-Obskurationsblenden im Bereich der Reflexionsflächen dreier pupillennaher Spiegel der Projektionsoptik;
20 eine Kontur einer ersten der drei Streulicht-Obskurationsblenden;
21 eine Kontur einer zweiten der drei Streulicht-Obskurationsblenden;
22 eine Kontur einer dritten der drei Streulicht-Obskurationsblenden;
23 schematisch eine durch die streulichtreduzierenden Maßnahmen erreichbare Streulichtverteilung über eine Feldhöhe des Bildfeldes der Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage nach 1 für Streulichtanteile mit einer Reichweite, die größer ist als 1 μm, wobei neben einem Gesamt-Streulichtanteil auch die Streulichtbeiträge einzelner Spiegel der Projektionsoptik dargestellt sind; und
24 in einer zu 23 ähnlichen Darstellung eine Streulichtverteilung von Streulichtanteilen mit Reichweite größer als 47 nm.
Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie hat eine Lichtquelle 2 für Beleuchtungslicht bzw. Abbildungslicht 3. Bei der Lichtquelle 2 handelt es sich um eine EUV-Lichtquelle, die Licht in einem Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 5 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 5 nm und 15 nm erzeugt. Bei der Lichtquelle 2 kann es sich insbesondere um eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 13,5 nm oder 6,9 nm handeln. Es kann sich um eine LPP-(Laser Produced Plasma, lasererzeugtes Plasma)Lichtquelle oder um eine GDP-(Gas Discharge Produced Plasma, gasentladungserzeugtes Plasma)Lichtquelle handeln. Auch andere EUV-Wellenlängen sind möglich. Generell sind sogar beliebige Wellenlängen, zum Beispiel sichtbare Wellenlängen oder auch andere Wellenlängen, die in der Mikrolithographie Verwendung finden können und für die geeigneten Laserlichtquellen und/oder LED-Lichtquellen zur Verfügung stehen (beispielsweise 365 nm, 248 nm, 193 nm, 157 nm, 129 nm, 109 nm), für das in der Projektionsbelichtungsanlage 1 geführte Beleuchtungslicht 3 möglich. Ein Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 ist in der 1 äußerst schematisch dargestellt.
Zur Führung des Beleuchtungslichts 3 von der Lichtquelle 2 hin zu einem Objektfeld 4 in einer Objektebene 5 dient eine Beleuchtungsoptik 6. Mit einer Projektionsoptik bzw. abbildenden Optik 7 wird das Objektfeld 4 in ein Bildfeld 8 in einer Bildebene 9 mit einem vorgegebenen Verkleinerungsmaßstab abgebildet. Für die Projektionsoptik 7 kann eines der in den 2 ff. dargestellten Ausführungsbeispiele eingesetzt werden. Die Projektionsoptik 7 nach 2 verkleinert um einen Faktor 8. Auch andere Verkleinerungsmaßstäbe sind möglich, zum Beispiel 4x, 5x oder auch Verkleinerungsmaßstäbe, die größer sind als 8x. Für das Beleuchtungslicht 3 mit EUV-Wellenlänge eignet sich insbesondere ein Abbildungsmaßstab von 4x, da hierdurch ein objektseitiger Einfallswinkel auf einer Reflexionsmaske 10 klein gehalten werden kann. Ein Abbildungsmaßstab von 4x führt zudem nicht zur Notwendigkeit, unnötig große Masken einzusetzen. Die Bildebene 9 ist bei der Projektionsoptik 7 in den Ausführungen nach den 2 ff. parallel zur Objektebene 5 angeordnet. Abgebildet wird hierbei ein mit dem Objektfeld 4 zusammenfallender Ausschnitt der Reflexionsmaske 10, die auch als Retikel bezeichnet wird. Die Reflexionsmaske 10 wird von einem Maskenhalter 11 getragen.
Die Abbildung durch die Projektionsoptik 7 erfolgt auf die Oberfläche eines Substrats 12 in Form eines Wafers, der von einem Substrathalter 13 getragen wird. In der 1 ist schematisch zwischen dem Retikel 10 und der Projektionsoptik 7 ein in diese einlaufendes Strahlenbündel 14 des Beleuchtungslichts 3 und zwischen der Projektionsoptik 7 und dem Substrat 12 ein aus der Projektionsoptik 7 auslaufendes Strahlenbündel 15 des Beleuchtungslichts 3 dargestellt. Eine bildfeldseitige numerische Apertur der Projektionsoptik 7 in der Ausführung nach 2 kann 0,4 betragen oder noch größer sein. Dies ist in der 1 nicht maßstäblich wiedergegeben.
Dem auf das Substrat 12 auftreffenden Strahlenbündel 15 benachbart ist ein Bündel-Hülltrichter 16. Die konusförmige Mantelwand des Hülltrichters 16 ist, was ihren Konuswinkel angeht, an die numerische Apertur des Strahlenbündels 15 angepasst. Der Hülltrichter 16 erstreckt sich bis knapp über dem Substrat 12. Der Hülltrichter 16 hat entsprechend seiner Trichterform eine größere Eintrittsöffnung 17 und eine kleinere Austrittsöffnung 18 für das Strahlenbündel 15. Der Hülltrichter 16 verhindert bzw. minimiert einen Austritt von Ausgasungen eines Resists auf dem Substrat 12 in das Innere der Projektionsoptik 7 und damit eine Kontamination der optischen Flächen der Projektionsoptik 7.
Zur Erleichterung der Beschreibung der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie der verschiedenen Ausführungen der Projektionsoptik 7 ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In der 1 verläuft die x-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Richtung verläuft nach rechts und die z-Richtung nach unten.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist vom Scannertyp. Sowohl das Retikel 10 als auch das Substrat 12 werden beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 in der y-Richtung gescannt. Auch ein Steppertyp der Projektionsbelichtungsanlage 1, bei dem zwischen einzelnen Belichtungen des Substrats 12 eine schrittweise Verlagerung des Retikels 10 und des Substrats 12 in der y-Richtung erfolgt, ist möglich.
2 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines optischen Designs einer Ausführung der Projektionsoptik 7. Die Projektionsoptik 7 ist als reine Spiegeloptik, also als katoptrische Optik, ausgebildet. Dargestellt ist die Führung des Abbildungslichts 3 ab einer ersten Spiegelgruppe mit Spiegeln M1 und M2, die in der 2 nicht gezeigt ist. Die Nummerierung der dargestellten Spiegel erfolgt in der Reihenfolge ihrer Reflexion des Abbildungslichts 3 ab dem Objektfeld 4. In der 2 sichtbar sind die Spiegel M3, M5, M6 und M8.
Im Strahlengang zwischen dem nicht dargestellten Spiegel M4 und dem Spiegel M5 ist eine erste Zwischenbildebene 19 angeordnet. Eine weitere Zwischenbildebene 20 liegt im Strahlengang des Abbildungslichts 3 zwischen dem Spiegel M6 und dem in der 2 nicht dargestellten Spiegel M7.
Das Abbildungslicht 3 wird im Bereich dieser zweiten Zwischenbildebene 20 durch eine Durchgangsöffnung 21 in einem Spiegelkörper 22 im Spiegel M8 geführt. Auf Höhe der zweiten Zwischenbildebene 20 hat die Durchgangsöffnung 21 im Spiegelkörper 22 einen Innenbereich 23 kleinsten Durchmessers. 4 zeigt eine Kontur dieses Innenbereichs 23 der Durchgangsöffnung 21 in einer Ebene senkrecht zur Strahlrichtung des Abbildungslichts 3. Diese Kontur ist exakt an eine Bündelform des Bündels das Abbildungslichts 3 im Bereich der Zwischenbildebene 20 angepasst. Die Kontur des Innenbereichs 23 ist entsprechend der Form des Objektfeldes 4 und des Bildfeldes 8 bogenförmig ausgestaltet. Zwischen dem inneren Rand der Kontur des Innenbereichs 23 und einer äußeren Begrenzung des den Innenbereich 23 durchtretenden Bündels des Abbildungslichts 3 verbleibt ein Zwischenraum von etwa 1 mm. Der Zwischenraum kann auch größer sein und beispielsweise 3 mm oder 5 mm betragen oder kann sogar noch größer sein.
Der Innenbereich 23 stellt einen Bereich kleinster Öffnungsweite der Durchgangsöffnung 21 dar. Vom Innenbereich 23 hin zu zwei Randbereichen 24, 25 des Spiegelkörpers 22 erweitert sich die Durchgangsöffnung 21 jeweils kontinuierlich. 3 zeigt eine Kontur des Randbereichs 24, also eine Kontur einer Einmündung der Durchgangsöffnung 21 ausgehend von einer Rückseite 26 des Spiegelkörpers 22. 5 zeigt eine Kontur des Randbereichs 25, also eine Kontur einer Ausmündung der Durchgangsöffnung 21 in eine Reflexionsfläche 27 des Spiegels M8.
Die Durchgangsöffnung 21 ist als Doppelkonus ausgeführt. Vom Innenbereich 23 zu den beiden Randbereichen 24, 25 hin liegt jeweils eine konische Erweiterung der Durchgangsöffnung 21 vor. Konuswinkel der beiden konischen Erweiterungen der Durchgangsöffnung 21 sind an randseitige Strahlwinkel des Abbildungslichts 3 im Bereich der Durchgangsöffnung 21, also an die numerische Apertur des Abbildungslichts 3 im Bereich der zweiten Zwischenbildebene 20 angepasst. Zwischen dem Bündel des Abbildungslichts 3 und einer Innenwand der Durchgangsöffnung 21 verbleibt also durchgängig ein konstanter Zwischenraum.
In der Umgebung des Randbereichs 24 trägt die Rückseite 26 des Spiegelkörpers 22 eine Zusatzblende 28. Eine Innenkontur einer Blendenöffnung 29 entspricht exakt der Kontur des Randbereichs 24 der Durchgangsöffnung 21. Die Zusatzblende 28 kann als mechanischer Körper, insbesondere als Blech, kann als Antireflexschicht auf der Rückseite 26 oder kann als aufgerauter Abschnitt der Rückseite 26 des Spiegelkörpers 22 ausgeführt sein.
In einer Pupillenebene 30 der Projektionsoptik 7 vor der Reflexion des Abbildungslichts 3 am Spiegel M3 hat die Projektionsoptik 7 eine Obskurationsblende 31, die einerseits eine Berandungsform des Bündels des Abbildungslichts 3 in der Blendenebene 30 und andererseits eine zentrale Abschattung des Abbildungslichts 3 in der Pupillenebene 30, also eine Pupillenobskuration, vorgibt.
6 zeigt eine weitere Ausführung der Projektionsoptik 7. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Bei der Ausführung der Projektionsoptik 7 nach 6 sind die beiden Spiegel M5 und M8 nicht separat ausgeführt wie bei der Projektionsoptik 7 nach 2, sondern als monolithischer Spiegelkörper 32. Eine Durchgangsöffnung 33, deren Funktion der Durchgangsöffnung 21 nach 2 entspricht, ist bei der Ausführung nach 6 im monolithischen Spiegelkörper 32 ausgeführt.
7 zeigt eine Kontur eines Randbereichs 34 der Durchgangsöffnung 33, die der Kontur des Randbereichs 24 der Ausführung nach 2 entspricht.
8 zeigt die Kontur eines Innenbereichs 35 am Ort der zweiten Zwischenbildebene 20, die der Kontur des Innenbereichs 23 der Ausführung nach 2 entspricht.
9 zeigt eine Kontur eines Randbereichs 36 der Durchgangsöffnung 33, der dem Randbereich 25 der Ausführung nach 2 entspricht.
Die Zwischenbildebene 20 ist bei der Ausführung der Projektionsoptik 7 nach 6 im Vergleich zur Ausführung nach 2 etwas nach links verschoben und dadurch etwa auf Höhe der halben Stärke des monolithischen Spiegelkörpers 32 angeordnet. Da der monolithische Spiegelkörper 32 eine größere Stärke hat als der Spiegel M8 der Ausführung nach 2 alleine, ergibt sich ein insgesamt bei der Durchgangsöffnung 33 längerer Kanalweg für das Abbildungslicht 3 als bei der Durchgangsöffnung 21. Hierdurch wird eine Streulichtreduzierung nochmals verbessert.
10 zeigt eine weitere Ausführung der Projektionsoptik 7 für die Projektionsbelichtungsanlage 1 im Bereich einer Reflexion des Abbildungslichts 3 an einem Spiegel 37, der im Bereich einer Pupillenebene 38 der Projektionsoptik 7 angeordnet ist. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Ein Spiegelkörper 39 des Spiegels 37 hat eine Durchgangsöffnung 40, die eine Reflexionsfläche 41 des Spiegels 37 umgibt. Die Durchgangsöffnung 40 kann gleichzeitig eine Obskurationsblende der Projektionsoptik 7 darstellen. Ein nicht reflektierter Anteil 42 von Licht, das mit dem Bündel des Abbildungslichts 3 mitgeführt ist, tritt durch die Durchgangsöffnung 40 hindurch. Beabstandet zu einer Rückseite 43 des Spiegels 37 ist eine Lichtfalle 44 in Form eines Absorberkörpers angeordnet. Der nicht reflektierte Anteil 42 trifft nach Durchtritt durch die Durchgangsöffnung 40 auf die Lichtfalle 44 und wird von diese absorbiert. Die Lichtfalle 44 ist thermisch an eine Kühleinrichtung 45 angekoppelt, so dass die Temperatur der Lichtfalle 44 unterhalb einer vorgegebenen Grenztemperatur gehalten ist. Die Anordnung nach 10 dient ebenfalls zur Streulichtreduzierung innerhalb der Projektionsoptik 7.
Alternativ zu einer absorbierenden Lichtfalle 44 kann die Lichtfalle 44 auch als reflektierende Lichtfalle ausgestaltet sein.
Bei einer alternativen Ausgestaltung eines Spiegels nach Art des Spiegels 37 nach 10 kann in der Durchgangsöffnung 40 oder in einem Bereich von dieser eine Hilfseinrichtung 46 angeordnet sein, wie in der 10 gestrichelt in der Durchgangsöffnung 40 angedeutet. Bei der Hilfseinrichtung 46 kann es sich um einen Einkoppelspiegel für Beleuchtungslicht oder für Justagelicht, um eine Heiz- oder Kühleinrichtung für den Spiegel 37, um eine Deformationseinrichtung, beispielsweise um einen Aktuator, zur gezielten Formung der Reflexionsfläche 41 des Spiegels 37 oder um einen Intensitäts- bzw. Energiesensor zur Bestimmung eines Zustandes der Lichtquelle 2 handeln.
Zwischen einem inneren Rand der Durchgangsöffnung 40 und einem inneren Rand 47 eines annular auf die Reflexionsfläche 41 des Spiegels 37 auftreffenden Bündels des Abbildungslichts 3 kann ein Zwischenraum verbleiben, der im Bereich von 1 mm liegt. Dies verhindert, dass unerwünscht das Abbildungslicht 3 nicht von der Reflexionsfläche 41 reflektiert wird, sondern die Durchgangsöffnung 40 durchtritt.
Eine Innenwand der Durchgangsöffnung 40 kann in ihrer Form an einen Strahlenverlauf des Abbildungslichts 3 angepasst sein. Insbesondere kann ein Wandwinkel der Innenwand der Durchgangsöffnung 40 an einen Grenz-Einfallswinkel des in der Umgebung der Durchgangsöffnung 40 reflektierten Abbildungslichts 3 angepasst sein. Unter der Voraussetzung, dass der nicht reflektierte Anteil 42 mit einem diesen Grenz-Einfallswinkel vergleichbaren Einfallswinkel die Durchgangsöffnung 40 durchtritt, wird durch eine so angepasste Innenwandgestaltung der Durchgangsöffnung 40 ein unerwünschtes Auftreffen des Anteils 42 auf die Innenwand der Durchgangsöffnung 40 verhindert.
11 zeigt in einer Aufsicht eine weitere Ausgestaltung eines Spiegels 48, der in der Projektionsoptik 7 zum Einsatz kommen kann. Im Falle des Einsatzes des Spiegels 48 hat die Projektionsoptik 7, wie schon im Zusammenhang mit den vorstehenden Ausführungsbeispielen erläutert, eine Pupillenobskuration. Der Spiegel 48 hat einen optisch genutzten Bereich 49 seiner Reflexionsfläche, der ringförmig um eine Öffnung 50 herum angeordnet ist. Die Öffnung 50 kann, wie in der 11 dargestellt, elliptisch ausgeführt sein oder kann auch rund ausgeführt sein. Die Öffnung 50 hat einen Durchgangs-Öffnungsabschnitt 51, der ähnlich wie die Durchgangsöffnungen 21 und 33 zum Durchgang des Abbildungslichts 3 genutzt wird. Ferner hat die Öffnung 50 einen Montage-Öffnungsabschnitt 52 in einem optisch nicht genutzten Bereich der Öffnung 50, also in einem Bereich der Öffnung 50, der nicht für den Durchtritt des Abbildungslichts 3 durch die Öffnung 50 genutzt wird. Im Montage-Öffnungsabschnitt 52 kann eine Hilfseinrichtung 53 angeordnet sein, wie in der 11 gestrichelt angedeutet. Bei der Hilfseinrichtung 53 kann es sich um eine Hilfseinrichtungs-Ausgestaltung handeln, wie im Zusammenhang mit der 10 und der Hilfseinrichtung 46 bereits erläutert. Insbesondere kann es sich bei der Hilfseinrichtung 53 um einen Sensor, einen Umlenkspiegel oder um einen Aktuator zur Deformation der Reflexionsfläche des Spiegels 48 handeln. Anstelle des Montage-Öffnungsabschnitts 52 kann auf dem Substrat des Spiegels 48 in diesem Bereich auch ein abbildungsoptisch nicht genutzter körperlicher Montageabschnitt des Spiegels 48 vorliegen, an dem die Hilfseinrichtung 53 angebracht ist.
12 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Projektionsoptik 7, die bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Bei der Ausgestaltung der Projektionsoptik 7 nach 12 sind in den beiden Zwischenbildebenen 19 und 20 zwei Streulichtblenden 54 und 55 angeordnet. Die beiden Streulichtblenden 54, 55 geben bündelangepasste Durchgangsöffnungen 56, 57 für das Abbildungslicht 3 vor. Eine Kontur der Durchgangsöffnung 56 der Streulichtblende 54 ist in der 13 dargestellt. Eine Kontur der Durchgangsöffnung 57 der Streulichtblende 55 ist in der 14 dargestellt. Die Streulichtblenden 54, 55 sind als mechanische Blendenplatten ausgestaltet.
15 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Projektionsoptik 7, die für die Projektionsbelichtungsanlage 1 eingesetzt werden kann. Komponenten, die denjenigen entsprechend, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 14 und insbesondere unter Bezugnahme auf die 6 bis 9 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Projektionsoptik 7 nach 15 hat vergleichbar zur Projektionsoptik 7 nach 6 einen monolithischen Spiegelkörper 32, in dem die beiden Spiegel M5 und M8 zusammengefasst sind. In der Umgebung des Randbereichs 34 ist ein Flächenabschnitt 58 des monolithischen Spiegelkörpers 32 nach 15 gegenüber einer Reflexionsfläche 59 des Spiegelanteils M5 des Spiegelkörpers 32 abgeschrägt. Streulicht, das auf den Flächenabschnitt 58 mit ähnlichen Einfallswinkeln wie das Abbildungslicht 3 auftrifft, wird vom Flächenabschnitt 58 nicht auf andere Spiegel der Projektionsoptik 7, insbesondere nicht auf den Spiegel M6, zurückreflektiert und wird so daran gehindert, störend das Substrat 12 zu erreichen oder in Richtung der Lichtquelle 2 zurückreflektiert zu werden.
16 bis 18 zeigen entsprechend den 7 bis 9 den Randbereich 34, den Innenbereich 35 und den Randbereich 36 der Durchgangsöffnung 33 nach 15.
19 zeigt eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 7 für die Projektionsbelichtungsanlage 1. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 18 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert. Bei der Darstellung nach 19 ist zusätzlich ein Spiegel M7 im Strahlengang des Abbildungslichts 3 zwischen den Spiegeln M6 und M8 dargestellt.
Zusätzlich zur Obskurationsblende 31 hat die Projektionsoptik 7 nach 19 drei weitere Streulicht-Obskurationsblenden 60, 61 und 62. Die Streulicht-Obskurationsblende 60 ist vor der Reflexionsfläche 59 des Spiegels M5 und direkt benachbart zu dieser angeordnet. Die Streulicht-Obskurationsblende 61 ist vor einer Reflexionsfläche 63 des Spiegels M7 und direkt benachbart zu dieser angeordnet. Die Streulicht-Obskurationsblende 62 ist vor der Reflexionsfläche 27 des Spiegels M8 und direkt benachbart zu dieser angeordnet.
20 zeigt eine Kontur der Streulicht-Obskurationsblende 60. Diese hat einen ringförmigen Durchgangsbereich 64 zwischen einem zentralen Blendenabschnitt 65 und einem randseitigen Blendenabschnitt 66. Die Streulicht-Obskurationsblende 60 ist am Spiegel M5 über einen zentralen Haltesteg 67 gehalten. Entsprechende Haltestege, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, halten den randseitigen Blendenabschnitt 66 der Streulicht-Obskurationsblende 60. Auf den randseitigen Blendenabschnitt 66 kann auch verzichtet sein. Ein äußerer Rand der Streulicht-Obskurationsblende 60 ist dann durch einen Rand eines optischen Nutzbereichs des Spiegels M5 gegeben und kann durch einen Rand einer hochreflektierenden Beschichtung auf dem Spiegel M5 realisiert sein.
22 zeigt eine Kontur der Streulicht-Obskurationsblende 61. Die Streulicht-Obskurationsblende 61 hat ebenfalls einen zentralen Blendenabschnitt 68 und einen randseitigen Blendenabschnitt 69, zwischen denen ein ringförmiger Durchgangsbereich 70 angeordnet ist. Im zentralen Blendenabschnitt 68 ist eine Durchgangsöffnung 71 zum Durchgang des Strahlenbündels 15 angeordnet. Zwischen dem Spiegel M7 und der Objektebene 5 kann wiederum der Bündel-Hülltrichter 16 angeordnet sein. Dies ist in der 19 nicht dargestellt.
21 zeigt die Kontur der Streulicht-Obskurationsblende 62. Diese hat ebenfalls einen zentralen Blendenabschnitt 72 und einen randseitigen Blendenabschnitt 73, zwischen denen ein ringförmiger Durchgangsbereich 74 ausgebildet ist. Im zentralen Blendenabschnitt 72 ist eine Durchgangsöffnung 75 zum Durchtritt des Abbildungslichts 3 im Strahlengangabschnitt zwischen den Spiegeln M6 und M7 ausgebildet.
Im Verhältnis zu den 20 bis 22 ist die Darstellung nach 19 nicht maßstäblich.
Die Streulicht-Obskurationsblenden 60 bis 62 sorgen für eine Streulichtunterdrückung, also für eine Unterdrückung von unerwünscht benachbart zum Bündel des Abbildungslichts 3 mitgeführtem Licht.
Die Streulicht-Obskurationsblenden 61, 62 sind wiederum über Haltestege 67 mit den Spiegeln M7 und M8 verbunden.
23 zeigt integriert über die Scanrichtung, also über die y-Richtung, einen prozentualen Streulichtanteil, I_SL, gesehen über die x-Dimension des Objektfeldes 4, also über die Feldhöhe. Die 23 zeigt den Streulichtanteil für Streulicht mit einer Reichweite, die größer ist als 1 μm, also einen thermischen Streulichtanteil. Bei der Reichweite des Streulichts handelt es sich um den Abstand eines Durchstoßpunktes eines Streulichtstrahls durch die Bildebene 9 von einem Soll-Bildpunkt. Streulicht mit einer Reichweite ≥ 1 μm ist also mehr als 1 μm von einem Soll-Bildpunkt entfernt. Ein Gesamt-Streulichtanteil ist in der 23 als Kurve 76 dargestellt. Der Gesamt-Streulichtanteil 76 erreicht ein Maximum bei der zentralen Feldhöhe x = 0 von 2,39%.
In der 23 sind zusätzlich die Streulichtanteile der einzelnen Spiegel M1 bis M8 der Projektionsoptik 7 dargestellt, die sich zum Gesamtlicht-Streulichtanteil 76 addieren. Es dominiert der Streulichtanteil des Spiegels M7 mit einem Maximum des Streulichtanteils von etwa 0,5% bei der Feldhöhe x = 0, also in der Objektfeldmitte. Es folgen die Streulichtanteile der Spiegel M2, M5, M4, M3, M8, M1 und M6.
24 zeigt in einer zu 23 ähnlichen Darstellung die Streulichtanteile für eine Reichweite größer als 47 nm. Für einen Gesamt-Streulichtanteil 77 bei dieser Wellenlänge ergibt sich ein Maximum in der Objektfeldmitte bei Feldhöhe x = 0 von 2,48%. Ebenfalls in der 24 eingezeichnet sind wiederum die Streulichtanteile der einzelnen Spiegel M1 bis M8. Die Beiträge dieser Streulichtanteile entsprechen in ihrer Relation dem im Zusammenhang mit der 23 bereits erläuterten Streulichtanteilen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6750948 B [0002]

Claims

Abbildende Optik (7) – mit einer Mehrzahl von Spiegeln (M1 bis M8), die Abbildungslicht (3) reflektieren und hierdurch ein Objektfeld (4) in einer Objektebene (5) in ein Bildfeld (8) in eine Bildebene (9) abbilden, – wobei ein Spiegelkörper (22; 32) mindestens eines der Spiegel (M8; M5, M8) eine Durchgangsöffnung (21; 33) zum Durchgang des Abbildungslichts (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (21; 33) im Spiegelkörper (22; 32) einen Innenbereich (23; 35) kleinster Öffnungsweite aufweist, wobei sich die Durchgangsöffnung (21; 33) vom Innenbereich (23; 35) hin zu beiden Randbereichen (24, 25; 34, 36) des Spiegelkörpers (22; 32) erweitert.
Abbildende Optik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (21; 33) als Doppelkonus ausgeführt ist, wobei jeweils vom Innenbereich (23; 35) zu den beiden Randbereichen (24, 25; 34, 36) hin eine konische Erweiterung der Durchgangsöffnung (21; 33) vorliegt.
Abbildende Optik nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Konuswinkel der beiden konischen Erweiterungen an randseitige Strahlwinkel des Abbildungslichts (3) im Bereich der Durchgangsöffnung (21; 33) angepasst sind.
Abbildende Optik (7) – mit einer Mehrzahl von Spiegeln, die Abbildungslicht (3) reflektieren und hierdurch ein Objektfeld (4) in einer Objektebene (5) in ein Bildfeld (8) in eine Bildebene (9) abbilden, – wobei der Strahlengang des Abbildungslichts (3) eine Pupillenobskuration aufweist, – wobei ein Spiegelkörper (39) mindestens eines der Spiegel (37) eine Durchgangsöffnung (40) aufweist, die eine Reflexionsfläche (41) des Spiegels (37) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (37) mit der Durchgangsöffnung (40) im Bereich einer Pupillenebene (38) der abbildenden Optik (7) angeordnet ist.
Abbildende Optik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rand der Durchgangsöffnung (40) und einem inneren Rand (47) des benachbart zur Durchgangsöffnung (40) von der Reflexionsfläche (41) reflektierten Abbildungslichts (3) ein Zwischenraum verbleibt, der kleiner ist als 5 mm.
Abbildende Optik nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Begrenzungswand der Durchgangsöffnung (40) in ihrer Form an den Strahlenverlauf des Abbildungslichts (3) angepasst ist.
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der Durchgangsöffnung (40), also auf der der Reflexionsfläche (41) des Spiegels (37) mit der Durchgangsöffnung (40) abgewandten Seite des Spiegels (37), eine Lichtfalle (44) zur Ableitung von durch die Durchgangsöffnung (40) geführten Streulichts (42) angeordnet ist.
Abbildende Optik nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtfalle (44) für das Streulicht (42) absorbierend ausgeführt ist.
Abbildende Optik nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtfalle (44) mittels einer Kühleinrichtung (45) gekühlt ist.
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Durchgangsöffnung (40) eine Hilfseinrichtung (46) angeordnet ist.
Abbildende Optik (7) – mit einer Mehrzahl von Spiegeln, die Abbildungslicht (3) reflektieren und hierdurch ein Objektfeld (4) in einer Objektebene (5) in ein Bildfeld (8) in eine Bildebene (9) abbilden, – wobei der Strahlengang des Abbildungslichts (3) eine Pupillenobskuration aufweist, – wobei ein Spiegelkörper mindestens eines der Spiegel (48) eine Öffnung (50) aufweist, die eine Reflexionsfläche (49) des Spiegels umgibt, – wobei die Öffnung (50) einen Durchgangs-Öffnungsabschnitt (51), durch den das Abbildungslicht (3) durchgelassen ist, und einen Montage-Öffnungsabschnitt (52) aufweist, – wobei im Montage-Öffnungsabschnitt (52) eine Hilfseinrichtung (53) angeordnet ist.
Beleuchtungssystem mit einer abbildenden Optik (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und einer Beleuchtungsoptik (6) zur Beleuchtung des Objektfeldes (4) mit Beleuchtungslicht (3).
Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem Beleuchtungssystem nach Anspruch 12 und einer Lichtquelle (2) zur Erzeugung des Beleuchtungslichts (3).
Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen eines Retikels (10) und eines Wafers (11), – Projizieren einer Struktur auf dem Retikel (10) auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers (11) mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13, – Erzeugen einer Mikro- bzw. Nanostruktur auf dem Wafer (11).
Strukturiertes Bauteil, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 14.