DE102012223233A1

DE102012223233A1 - Optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102012223233A1
Application number: DE102012223233.8A
Authority: DE
Inventors: Manfred Maul
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-06-18
Also published as: CN104854510B; US9720327B2; CN104854510A; JP6510979B2; TWI592766B; WO2014090635A1; JP2016503186A; TW201435515A; US20150253677A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere für den Betrieb im EUV, mit einer Spiegelanordnung (200) aus einer Mehrzahl unabhängig voneinander verstellbarer Spiegelelemente, und wenigstens einer polarisationsbeeinflussenden Anordnung (100), welche bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung vor der Spiegelanordnung (200) angeordnet ist, wobei die polarisationsbeeinflussende Anordnung (100) eine Gruppe von ersten Reflexionsflächen (111, 112, ...) und eine Gruppe von zweiten Reflexionsflächen (121, 122, ...) aufweist, wobei die ersten Reflexionsflächen (111, 112, ...) unabhängig voneinander verkippbar sind, und wobei im Betrieb des optischen Systems an jeweils einer der ersten Reflexionsflächen (111, 112, ...) reflektiertes Licht je nach Verkippung dieser ersten Reflexionsfläche (111, 112, ...) über jeweils eine andere der zweiten Reflexionsflächen (121, 122, ...) auf die Spiegelanordnung (200) lenkbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z. B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, d. h. bei Wellenlängen von z. B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet.
Im Betrieb einer Projektionsbelichtungsanlage besteht ein Bedarf, in der Beleuchtungseinrichtung zur Optimierung des Abbildungskontrastes gezielt bestimmte Polarisationsverteilungen in der Pupillenebene und/oder im Retikel einzustellen sowie auch eine Änderung der Polarisationsverteilung im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage vornehmen zu können.
Zum Stand der Technik hinsichtlich der Änderung der Polarisationsverteilung in für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsbelichtungsanlagen wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2008 002 749 A1 , US 2008/0192225 A1 , WO 2006/111319 A2 und US 6,999,172 B2 verwiesen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage insbesondere für den Betrieb im EUV bereitzustellen, welches eine flexible Einstellung der Polarisationsverteilung in der Projektionsbelichtungsanlage ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein erfindungsgemäßes optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere für den Betrieb im EUV, weist auf:

– eine Spiegelanordnung aus einer Mehrzahl unabhängig voneinander verstellbarer Spiegelelemente; und
– wenigstens einer polarisationsbeeinflussenden Anordnung, welche bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung vor der Spiegelanordnung angeordnet ist;
– wobei die polarisationsbeeinflussende Anordnung eine Gruppe von ersten Reflexionsflächen und eine Gruppe von zweiten Reflexionsflächen aufweist;
– wobei die ersten Reflexionsflächen unabhängig voneinander verkippbar sind, und wobei im Betrieb des optischen Systems an jeweils einer der ersten Reflexionsflächen reflektiertes Licht je nach Verkippung dieser ersten Reflexionsfläche über jeweils eine andere der zweiten Reflexionsflächen auf die Spiegelanordnung lenkbar ist.

Gemäß einer Ausführungsform sind die ersten Reflexionsflächen jeweils unabhängig voneinander um jeweils zwei zueinander senkrechte Kippachsen verkippbar. Des Weiteren trifft gemäß einer Ausführungsform im Betrieb des optischen Systems Licht auf jeweils eine der ersten Reflexionsflächen und/oder der zweiten Reflexionsflächen jeweils mit einem Einfallswinkel Θ = Θ_B ± 5° auf, wobei Θ_B den Brewster-Winkel für diese Reflexionsflächen bei einer Arbeitswellenlänge des optischen Systems bezeichnet.
Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, aus ursprünglich unpolarisiertem oder zirkular polarisiertem Eingangslicht (insbesondere EUV-Licht) linear polarisiertes Ausgangslicht unterschiedlicher Polarisationsrichtung dadurch zu erzeugen, dass dieses Licht in einer polarisationsbeeinflussenden Anordnung über jeweils eine von einer Gruppe aus voneinander verkippbaren ersten Reflexionsflächen und über jeweils eine von einer Gruppe aus zweiten Reflexionsflächen auf eine Spiegelanordnung lenkbar ist. Hierbei wird jeweils für das ausgehende Licht eine lineare Polarisation mit gewünschter Polarisationsrichtung über zwei aufeinanderfolgende Reflexionen eingestellt, von denen wenigstens eine im Wesentlichen unter dem Brewster-Winkel stattfindet.
Infolge der an der jeweiligen Reflexionsfläche unter dem Brewster-Winkel stattfinden Reflexion ist das jeweilige von der polarisationsbeeinflussenden Anordnung reflektierte Licht linear polarisiert (s-polarisiert bezogen auf die jeweilige Reflexionsfläche), wobei die Polarisationsrichtung innerhalb des optischen Systems von der Orientierung der jeweiligen Reflexionsfläche (also im Falle der ersten Reflexionsflächen abhängig davon, um welche Achse jeweils deren Kippung stattfindet) abhängt. Dieser Brewster-Winkel liegt in einem EUV-System typischerweise bei etwa 43° (da der Brechungsindex sämtlicher in Frage kommender Schichtmaterialien bei EUV-Wellenlängen unterhalb von 15 nm nahe dem Wert 1 liegt). Somit kann in der erfindungsgemäßen polarisationsbeeinflussenden Anordnung eine Variation der Polarisationsrichtung der auf die zweiten Reflexionsflächen auftreffenden bzw. von diesen ausgehenden Lichtstrahlen dadurch erfolgen, dass die ersten Reflexionsflächen unabhängig voneinander (insbesondere um jeweils zwei zueinander senkrechte Kippachsen) verkippbar sind, so dass durch die unterschiedliche Kippung jeweils einer der ersten Reflexionsflächen eine jeweils andere der zweiten Reflexionsflächen ausgewählt wird, wodurch zugleich unterschiedliche Polarisationsrichtungen der jeweils für diesen Lichtstrahl erzeugten linearen Polarisation erzeugt werden.
In einer das erfindungsgemäße optische System aufweisenden Beleuchtungseinrichtung kann im Ergebnis, wie im Weiteren noch näher erläutert, ausgehend von einer kohärenten und einen kleinen Lichtleitwert aufweisenden Lichtquelle (z. B. ein Synchrotron oder ein Freier-Elektronen-Laser) ein Feld aufgespannt werden, welches die gleiche Form bzw. das gleiche Aspektverhältnis aufweist wie das am Ort der Spiegelanordnung bzw. letztlich auch in der Retikelebene erzeugte Beleuchtungsfeld. Aus dem in der Beleuchtungseinrichtung zunächst aufgespannten Feld, in welchem das Licht vorzugsweise unpolarisiert oder zirkular polarisiert ist, wird durch gezielte Auswahl aufeinanderfolgender Reflexionen an den ersten bzw. zweiten Reflexionsflächen innerhalb der polarisationsbeeinflussenden Anordnung eine Mehrzahl einzelner Felder mit linearer Polarisation unterschiedlicher Polarisationsrichtung erzeugt, welche wiederum am Ort der Spiegelanordnung zusammengeführt werden, woraufhin die Spiegelanordnung mittels nachgeschalteter optischer Elemente (im einfachsten Fall ein Konkavspiegel) zumindest näherungsweise in die Maskenebene abgebildet wird. Ferner kann die Spiegelanordnung durch gezielte Winkelstellung der Einzelspiegel eine entsprechende gewünschte Intensitäts- und Polarisationsverteilung in der Pupillenebene erzeugen. Hierbei können verschiedene Bereiche der Spiegelanordnung mit unterschiedlicher Polarisationsrichtung beleuchtet sein.
Von dem Begriff „Reflexionsflächen” sollen im Sinne der vorliegenden Anmeldung auch teilweise transmittierende Flächen als umfasst gelten, wie im Weiteren noch näher beschrieben wird.
Gemäß einer Ausführungsform wird im Betrieb des optischen Systems ein von jeweils einer der zweiten Reflexionsflächen reflektierter Lichtstrahl in einer Ausgangsrichtung reflektiert, welche ungefähr parallel zur Einfallsrichtung dieses Lichtstrahls vor der vorangegangenen Reflexion an der jeweiligen ersten Reflexionsfläche ist. Dabei wird gemäß einer Ausführungsform im Betrieb des optischen Systems ein von jeweils einer der zweiten Reflexionsflächen reflektierter Lichtstrahl in einer Ausgangsrichtung reflektiert, welche maximal ±15°, insbesondere maximal ±10°, weiter insbesondere maximal ±5° von der Einfallsrichtung dieses Lichtstrahls vor der vorangegangenen Reflexion an der jeweiligen ersten Reflexionsfläche abweicht. Dabei ist vorzugsweise eine leichte Kippung der Ausgangsrichtung gegeben, um in endlichem Abstand die von den zweiten Reflexionsflächen ausgehenden Lichtbündel auf der Spiegelanordnung zusammenzuführen.
Gemäß einer Ausführungsform wandelt die polarisationsbeeinflussende Anordnung im Betrieb des optischen Systems auf die jeweiligen ersten Reflexionsflächen auftreffendes Licht in von der jeweiligen zweiten Reflexionsfläche ausgehendes linear polarisiertes Licht um. Hierbei liegt der elektrische Lichtvektor des von der jeweiligen zweiten Reflexionsfläche ausgehenden linear polarisierten Lichtes im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene, die durch die Einfallsrichtung und die Ausfallsrichtung des Lichts an der ersten Reflexionsfläche definiert wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist das im Betrieb des optischen Systems auf die jeweiligen ersten Reflexionsflächen auftreffende Licht unpolarisiert oder zirkular polarisiert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Umwandlung von unpolarisiertem oder zirkular polarisiertem Licht in linear polarisiertes Licht beschränkt. In weiteren Ausführungsformen bzw. Anwendungen ist die Erfindung auch in Verbindung mit linear polarisiert einfallendem Licht einsetzbar. Dabei kann, wie im Weiteren beschrieben, auch die Kippbarkeit der ersten Reflexionsflächen dazu genutzt werden, den ursprünglichen Polarisationszustand unverändert und ohne Reflexionsverluste an den ersten Reflexionsflächen bzw. zweiten Reflexionsflächen in die Pupillenebene zu lenken.
Die Gruppe von ersten Reflexionsflächen kann insbesondere als Streifenspiegeleinheit mit einer Mehrzahl unabhängig voneinander einstellbarer Streifenspiegel ausgebildet sein. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine streifenförmige Geometrie der ersten Reflexionsflächen beschränkt, so dass diese Reflexionsflächen je nach dem konkreten optischen Design auch andere geeignete Geometrien aufweisen können.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Gruppe von zweiten Reflexionsflächen so ausgestaltet, dass diese die Spiegelanordnung im Betrieb des optischen Systems vollständig ausleuchtet, wobei voneinander verschiedene Bereiche der Spiegelanordnung mit von unterschiedlichen zweiten Reflexionsflächen ausgehendem Licht und mit unterschiedlicher Polarisationsrichtung beleuchtet sein können.
Gemäß einer Ausführungsform lässt die polarisationsbeeinflussende Anordnung in wenigstens einer Einstellung der ersten Reflexionsflächen den Polarisationszustand von durch das optische System hindurchtretendem Licht unverändert. Hierbei können insbesondere die ersten Reflexionsflächen in solcher Weise aus dem optischen Strahlengang „herausgeklappt” werden, dass das (z. B. von einer unpolarisiertes Licht erzeugenden Lichtquelle) erzeugte Beleuchtungslicht ohne Reflexion an den ersten bzw. zweiten Reflexionsflächen – und damit auch ohne mit solchen Reflexionen einhergehende Intensitätsverluste – mit unverändertem Polarisationszustand in die Pupillenebene gelangt.
Gemäß einer Ausführungsform erzeugt die polarisationsbeeinflussende Anordnung in einer Pupillenebene des optischen Systems eine zumindest näherungsweise tangentiale Polarisationsverteilung oder eine zumindest näherungsweise radiale Polarisationsverteilung. Unter „tangentialer Polarisation” (oder „TE-Polarisation”), welche in für sich bekannter Weise eine kontrastreiche Abbildung ermöglicht, wird eine Polarisationsverteilung verstanden, bei der die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd senkrecht zum auf die optische Systemachse gerichteten Radius orientiert sind. Unter „radialer Polarisation” (oder „TM-Polarisation”) wird eine Polarisationsverteilung verstanden, bei der die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd radial zur optischen Systemachse orientiert sind. Unter einer „zumindest näherungsweise” tangentialen bzw. radialen Polarisationsverteilung wird eine Polarisationsverteilung verstanden, bei welcher die vorstehende Bedingung näherungsweise (etwa in einem Quadrupol- oder Dipol-Beleuchtungssetting, in welchem in x-Richtung einander gegenüberliegende Beleuchtungspole y-polarisiert bzw. in y-Richtung einander gegenüberliegende Beleuchtungspole x-polarisiert sind) erfüllt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Beleuchtungseinrichtung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, wobei die Beleuchtungseinrichtung ein optisches System mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweist.
Die Erfindung betrifft ferner eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Beleuchtungseinrichtung ein optisches System mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweist, sowie ein Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Prinzips;
2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines grundsätzlich möglichen Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Beleuchtungseinrichtung einer Projektionsbelichtungsanlage;
3a–b weitere schematische Darstellung zur Erläuterung des der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Prinzips;
4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die vorliegende Erfindung realisiert werden kann.
1 und 2 zeigen schematische Darstellungen zur Erläuterung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Systems in einer Beleuchtungseinrichtung.
Im Weiteren wird zunächst unter Bezugnahme auf 1 und 3 das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Prinzip erläutert.
Gemäß 1 trifft Licht in z-Richtung bezogen auf das eingezeichnete Koordinatensystem von einer (nicht gezeigten) kohärenten Lichtquelle zunächst auf eine im Folgenden näher erläuterte polarisationsbeeinflussende Anordnung 100. Die Lichtquelle erzeugt vorzugsweise einen kleinen Lichtleitwert (= „Etendue”) nahe dem Wert Null, wobei es sich bei der Lichtquelle beispielsweise um ein Synchrotron oder um einen Freier-Elektronen-Laser handeln kann. Des Weiteren wird vorzugsweise eine Lichtquelle verwendet, welche entweder unpolarisiertes Licht oder zirkular polarisiertes Licht verwendet, so dass das von der Lichtquelle erzeugte Licht keine ausgezeichnete Polarisationsvorzugsrichtung aufweist.
Die polarisationsbeeinflussende Anordnung 100 weist, wie in 1 lediglich schematisch und stark vereinfacht dargestellt, eine erste Gruppe von ersten Reflexionsflächen 111, 112, ... auf, welche im Ausführungsbeispiel als Streifenspiegeleinheit 110 mit einer Mehrzahl unabhängig voneinander einstellbarer Streifenspiegel ausgebildet ist. Diese Streifenspiegel bzw. ersten Reflexionsflächen 111, 112, ... sind jeweils um zwei zueinander senkrechte Kippachsen (welche im Ausführungsbeispiel in x- bzw. y-Richtung verlaufen) verkippbar, so dass das an den Streifenspiegeln bzw. ersten Reflexionsflächen 111, 112, ... reflektierte Licht je nach Verkippung des jeweiligen Streifenspiegels in unterschiedliche, grundsätzlich beliebig einstellbare Raumwinkel reflektiert werden kann.
Um den – wie eingangs beschrieben vorzugsweise unpolarisierten oder zirkular polarisierten – Eingangspolarisationszustand des auf die ersten Reflexionsflächen 111, 112, ... auftreffenden Lichtes in lineare Polarisation mit unterschiedlich wählbarer Polarisationsrichtung umzuwandeln, werden die Streifenspiegel bzw. ersten Reflexionsflächen 111, 112, ... jeweils um eine beliebige gewünschte Achse (z. B. die x-Achse, die y-Achse oder auch die Winkelhalbierende zwischen x- und y-Achse) derart verkippt, dass das auf die jeweilige erste Reflexionsfläche 111, 112, ... auftreffende Licht unter dem (für die betreffende Arbeitswellenlänge geltenden) Brewster-Winkel auftrifft, wobei dieser Brewster-Winkel für die erfindungsgemäß insbesondere anvisierten Wellenlängen im EUV bei etwa 43° liegt. Ein geeignetes, an den ersten bzw. zweiten Reflexionsflächen im EUV einsetzbares HR-Schichtmaterial ist beispielsweise MoSi (d. h. Molybdän-Silizium Wechselschichten auf Silizium-Substrat).
Die polarisationsbeeinflussende Anordnung 100 weist ferner eine Gruppe von zweiten Reflexionsflächen 121, 122, ... auf, welche wie in 1 schematisch angedeutet rings um die Streifenspiegeleinheit 110 angeordnet sind, so dass das an den Streifenspiegeln bzw. ersten Reflexionsflächen 111, 112, ... reflektierte Licht je nach deren Kippwinkel auf jeweils eine andere der zweiten Reflexionsflächen 121, 122, ... gelenkt werden kann.
Infolge der unter dem Brewster-Winkel an den ersten Reflexionsflächen 111, 112, ... stattfinden Reflexionen wird bezogen auf diese Reflexionsflächen s-polarisiertes Licht weitestgehend reflektiert, wohingegen bezogen auf diese Reflexionsflächen p-polarisiertes Licht weitestgehend transmittiert oder im Material absorbiert wird. Infolgedessen ist das an der betreffenden ersten Reflexionsfläche 111, 112, ... reflektierte Licht s-polarisiert bezogen auf die jeweils erste Reflexionsfläche) und trifft sodann auf diejenige zweite Reflexionsfläche 121, 122, ..., welche die annähernd gleiche Orientierung wie die gerade eingestellte Orientierung der jeweiligen ersten Reflexionsfläche 111, 112, ... aufweist. Im Ergebnis breitet sich das an der zweiten Reflexionsfläche 121, 122, ... reflektierte Licht annähernd parallel zur jeweiligen Ausbreitungsrichtung vor Auftreffen auf die jeweilige erste Reflexionsfläche 111, 112, ... aus, ist jedoch nunmehr linear polarisiert, wobei die Polarisationsrichtung dieser linearen Polarisation von der Orientierung der betreffenden zweiten und ersten Reflexionsfläche, an denen das Licht reflektiert worden ist, abhängt.
Mit anderen Worten führt die kombinierte Wirkung aus zweiter und erster Reflexionsfläche, wie in 3a lediglich schematisch angedeutet, neben der linearen Polarisation mit jeweils gewünschter Polarisationsrichtung, nur zu einem Versatz des jeweiligen Lichtbündels, ohne dass ein zusätzlicher Winkel zur ursprünglichen Lichtausbreitungsrichtung eingeführt wird. In der praktischen Auslegung des Systems wird die das Verständnis erleichternde Darstellung von 3a nicht exakt eingehalten. Tatsächlich wird vorzugsweise gemäß 3b die jeweilige zweite Reflexionsfläche 121 leicht verkippt, um die Lichtbündel auf der Spiegelanordnung zusammenzuführen. Da dieser Winkel aber im Wesentlichen in der durch das ein- und ausfallende Lichtbündel aufgespannten Ebene liegt, wird hierdurch der gewünschte Polarisationszustand nicht beeinträchtigt.
Zur Veranschaulichung der Anordnung der zweiten Reflexionsflächen 121, 122, ... relativ zu den Streifenspiegeln bzw. ersten Reflexionsflächen 111, 112, ... dient 2 (entsprechend einem Schnitt in der y-z-Ebene), wobei aus Gründen der einfacheren und übersichtlicheren Darstellung in 2 lediglich zwei Streifenspiegel bzw. erste Reflexionsflächen 111 und 112 sowie auch lediglich zwei zweite Reflexionsflächen 121, 122 dargestellt sind. Im Vergleich zu der jeweils vier erste Reflexionsflächen 111–114 sowie vier zweite Reflexionsflächen 121–124 enthaltenden schematischen Darstellung von 1 ist in 2 somit nur die halbe Anzahl von Reflexionsflächen dargestellt.
Auch die Darstellung von 1 ist insofern stark vereinfacht, als grundsätzlich eine beliebige Anzahl von ersten Reflexionsflächen 111, 112, ... bzw. zweiten Reflexionsflächen 121, 122, ... vorgesehen sein kann, wobei das Licht auch jeweils gruppenweise von mehreren Streifenspiegeln bzw. ersten Reflexionsflächen 111, 112, ... auf ein und dieselbe zweite Reflexionsfläche 121, 122, ... gelenkt werden kann, da diejenigen Streifenspiegel bzw. ersten Reflexionsflächen 111, 112, ..., welche die gleiche Orientierung aufweisen, ein- und dieselbe zweite Reflexionsfläche 121, 122, ... streifenweise ausleuchten.
Lediglich beispielhaft (jedoch ohne, dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) kann die Streifenspiegeleinheit 110 beispielsweise zwanzig bis vierzig Streifenspiegel enthalten, von denen (ebenfalls lediglich beispielhaft) vier bis acht zweite Reflexionsflächen 121, 122, ... in der vorstehend beschriebenen Weise „adressiert” werden können (worunter zu verstehen ist, dass das Licht auf die betreffende zweite Reflexionsfläche gelenkt, diese also von der betreffenden ersten Reflexionsfläche „ausgewählt” wird).
Wie aus 1, 2 und 3b ersichtlich ist, treffen die einzelnen Lichtbündel nach Reflexion an den zweiten Reflexionsflächen 121, 122, ... auf eine Spiegelanordnung 200 in Form eines MMA (= „Micro Mirror Array” = Mikrospiegelanordnung), welche (in typischerweise matrixartigem Aufbau) eine Mehrzahl von unabhängig voneinander einstellbaren (insbesondere wiederum um zwei zueinander senkrechte Kippachsen kippbaren) Spiegelelementen aufweist. Dabei wird die Spiegelanordnung 200 vorzugsweise insgesamt durch die Gruppe von zweiten Reflexionsflächen 121, 122, ... vollständig ausgeleuchtet, wobei jede der zweiten Reflexionsflächen 121, 122, ... ihrerseits durch diejenigen, in entsprechendem Kippwinkel orientierten ersten Reflexionsflächen 111, 112, ... beleuchtet werden. Im konkreten Ausführungsbeispiel wird der in 2 untere Bereich 200a der Spiegelanordnung 200 y-polarisiert (d. h. mit in y-Richtung linear polarisiertem Licht, welches vom Bereich 121a der Reflexionsfläche 121 ausgeht) ausgeleuchtet, und der obere Bereich 200b der Spiegelanordnung 200 wird x-polarisiert (d. h. mit in x-Richtung linear polarisiertem Licht) ausgeleuchtet, welches von der Reflexionsfläche 122 ausgeht.
Die Spiegelelemente der Spiegelanordnung 200 erfüllen in dem erfindungsgemäßen optischen System zwei Aufgaben:
Zum einen wählt jedes Spiegelelement der Spiegelanordnung 200 abhängig von seiner jeweiligen Kippstellung eine der zweiten Reflexionsflächen 121, 122, ... (und zugleich eine bestimmte Polarisationsrichtung der jeweils erzeugten linearen Polarisation) aus.
Zum anderen lenkt das betreffende Spiegelelement der Spiegelanordnung 200 das von der jeweiligen zweiten Reflexionsfläche 121, 122, ... mit der ausgewählten Polarisationsrichtung aus auf die Spiegelanordnung 200 auftreffende Licht auf einen gewünschten Ort in der Pupillenebene des optischen Systems entsprechend einer vorgegebenen Intensitätsverteilung bzw. einem gewünschten Beleuchtungssetting.
Über die unabhängig voneinander verstellbaren Einzelspiegel der Spiegelanordnung 200 kann eine flexible Pupillenformung realisiert werden, indem die auf die Einzelspiegel der Spiegelanordnung 200 auftreffenden Lichtstrahlen jeweils auf einen gewünschten Ort in einer nachfolgenden Pupillenebene des optischen Systems gelenkt werden. Dabei können die Spiegelelemente der Spiegelanordnung 200 insgesamt grundsätzlich jeden beliebigen Punkt in der Pupillenebene adressieren (so dass keine „Pupillenquantisierung” im Sinne einer nur in festen Schritten bzw. Rastern möglichen Pupillenausleuchtung vorliegt). In Verbindung mit dem kleinen Lichtleitwert der Quelle wird eine hohe Flexibilität der Pupillenausleuchtung ermöglicht.
Die Erfindung ist nicht auf die im beschriebenen Ausführungsbeispiel gewählte Anordnung der Spiegelanordnung in einer zur Feldebene konjugierten Ebene beschränkt. In weiteren Ausführungsbeispielen kann auch eine andere Verwendung bzw. Funktionsweise der Spiegelanordnung im Beleuchtungssystem gewählt werden. Beispielsweise kann die Spiegelanordnung auch mit einem Wabenkondensor-ähnlichen Konzept verwendet werden, wie es in US 2012/0206704 A1 beschrieben ist.
Gemäß 2 wird das von der Spiegelanordnung 200 ausgehende Licht über einen Spiegel 250 auf eine die Maske M bzw. das Retikel enthaltende Retikelebene gelenkt, wobei sich die vorstehend erwähnte Pupillenebene lediglich beispielhaft auf dem Spiegel 250 oder auch in einer beliebigen anderen Position (beispielsweise auch in der vorderen Brennebene des Spiegels 250) befinden kann.
In dem erfindungsgemäßen optischen System wird (unter erneuter Bezugnahme auf 2) im Ergebnis insbesondere ausgehend von der ursprünglich kohärenten und einen kleinen Lichtleitwert aufweisenden Lichtquelle ein Feld 105 aufgespannt, welches die gleiche Form bzw. das gleiche Aspektverhältnis aufweist wie das am Ort der Spiegelanordnung 200 (bzw. letztlich auch in der Retikelebene) erzeugte Beleuchtungsfeld 125. Aus dem zunächst aufgespannten Feld 105, welches vorzugsweise unpolarisiert oder zirkular polarisiert ist, werden somit durch gezielte Auswahl aufeinanderfolgender Reflexionen an den ersten bzw. zweiten Reflexionsflächen innerhalb der polarisationsbeeinflussenden Anordnung 100 mehrere einzelne Felder mit linearer Polarisation unterschiedlicher Polarisationsrichtung (entsprechend den zweiten Reflexionsflächen) erzeugt, welche wiederum am Ort der Spiegelanordnung 200 zusammengeführt werden, die eine entsprechende gewünschte Intensitäts- und Polarisationsverteilung in der Pupillenebene erzeugt.
Bei der besagten Polarisationsverteilung kann es sich insbesondere (ohne das die Erfindung hierauf beschränkt wäre) um eine zumindest näherungsweise tangentiale Polarisationsverteilung handeln, welche in für sich bekannter Weise eine kontrastreiche Abbildung ermöglicht. Bei der besagten Polarisationsverteilung kann es sich ferner beispielsweise auch um eine zumindest näherungsweise radiale Polarisationsverteilung handeln.
Zur Erläuterung des für die einzelnen Spiegelelemente der Spiegelanordnung 200 jeweils benötigten bzw. einstellbaren Kippwinkelbereichs wird im Folgenden erneut auf 1 Bezug genommen.
Wie durch die in 1 beispielhaft eingezeichnete, gestrichelte Kurve 150 angedeutet, kann ein- und dieselbe Position innerhalb jeder zweiten Reflexionsfläche 121, 122, ... (im Beispiel die jeweils in der linken oberen Ecke der zweiten Reflexionsflächen 121, 122, ... befindliche Position) durch jeweils ein Spiegelelement der Spiegelanordnung 200, welches sich an der entsprechenden Position (d. h. im Beispiel wiederum in der linken oberen Ecke) innerhalb der Spiegelanordnung 200 befindet, adressiert werden. Mit anderen Worten ist jedes Spiegelelement der Spiegelanordnung 200 je nach Kippstellung dazu in der Lage, das reflektierte Licht von der jeweils korrespondierenden Position von jeder der zweiten Reflexionsflächen 121, 122, ... einzufangen und auf die gewünschte Position in der Pupillenebene zu lenken.
Die Erfindung ist nicht auf die Erzeugung linearer Polarisation (mit gegebenenfalls variierender Polarisationsrichtung) in der Pupillenebene beschränkt. Vielmehr kann z. B. in einem Anwendungsfall, in welchem unpolarisiertes Licht in der Pupillenebene gewünscht ist, die Kippbarkeit der ersten Reflexionsflächen 111, 112, ... bzw. der Streifenspiegel auch dazu genutzt werden, diese ersten Reflexionsflächen 111, 112, ... in solcher Weise aus dem optischen Strahlengang „herauszuklappen”, dass das (z. B. von einer unpolarisiertes Licht erzeugenden Lichtquelle) erzeugte Beleuchtungslicht mit unverändertem Polarisationszustand, also insbesondere ohne Reflexion an den ersten bzw. zweiten Reflexionsflächen, auf die Spiegelanordnung 200 gelangt, in welchem Falle dann auch die ansonsten mit den besagten Reflexionen an den ersten bzw. zweiten Reflexionsflächen einhergehenden Intensitätsverluste vermieden werden können.
Des Weiteren kann die Kippbarkeit der ersten Reflexionsflächen 111, 112, ... auch dazu genutzt werden, einen anderen ursprünglichen Polarisationszustand (z. B. je nach verwendeter Lichtquelle auch zirkulare Polarisation oder auch eine konstant lineare Polarisation) mit unverändertem Polarisationszustand und ohne Reflexionsverluste an den ersten Reflexionsflächen 111, 112, ... bzw. zweiten Reflexionsflächen 121, 122, ... auf die Spiegelanordnung 200 zu lenken.
Die Erfindung ist nicht auf eine (nahezu) vollständige Reflexion an den ersten Reflexionsflächen 111, 112, ... beschränkt. In weiteren Ausführungsformen können die ersten Reflexionsflächen 111, 112, ... auch derart ausgestaltet sein, dass sie die auftreffende EUV-Strahlung zu einem signifikanten Anteil (der lediglich beispielhaft in der Größenordnung von 70% liegen kann) transmittieren, wie lediglich schematisch in 4 für eine teilweise transmittierende erste Reflexionsfläche 411 angedeutet ist. In diesem Falle breitet sich entlang der ursprünglichen Einfallsrichtung Licht mit relativ zum reflektierten Anteil orthogonaler Polarisationsrichtung aus, welches je nach gewünschtem polarisierten Beleuchtungssetting ebenfalls genutzt werden kann (etwa zur Erzeugung eines Quadrupol-Beleuchtungssettings mit „x-y-Polarisation”, in welchem in x-Richtung einander gegenüberliegende Beleuchtungspole y-polarisiert und in y-Richtung einander gegenüberliegende Beleuchtungspole x-polarisiert sind), so dass im Ergebnis der Lichtverlust insgesamt reduziert wird.
Hierbei können die entsprechenden teilweise transmittierenden Reflexionsflächen beispielsweise durch Zirkoniumfolien (deren Dicke lediglich beispielhaft ca. 50 μm betragen kann) realisiert werden. Die Verwendung von Zirkoniumfolien in der EUV-Lithographie ist z. B. aus EP 1 356 476 B1 und DE 10 2008 041 801 A1 zur Realisierung von Spektralfiltern zwecks Herausfiltern unerwünschter Anteile der elektromagnetischen Strahlung bekannt, wobei wie in EP 1 356 476 B1 beschrieben zur Verhinderung einer Oxidation des Zirkoniummaterials die Zirkoniumfolie auch zwischen zwei Siliziumschichten angeordnet sein kann. Ferner ist eine MoSi-Beschichtung zur Erhöhung der Reflektivität möglich.
5 dient als lediglich schematische und vereinfachte Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die Erfindung realisiert werden kann.
Gemäß 5 trifft Licht einer kohärenten Lichtquelle 501 (z. B. einem Synchrotron oder einem Freier-Elektronen-Laser) über eine optische Strahlführungs- und -aufweitungseinheit 502 auf eine Beleuchtungseinrichtung 503, welche wie vorstehend beschrieben die erfindungsgemäße polarisationsbeeinflussende Anordnung 100 sowie – in einer optischen Einheit 504 zur Pupillenerzeugung – die in einer Zwischenfeldebene befindliche Spiegelanordnung 200 aufweist. Eine durch die Beleuchtungseinrichtung beleuchtete Maske (Retikel) 505 befindet sich in der Objektebene eines nachfolgenden Projektionsobjektivs 506, welche die Strukturen auf der Maske 505 auf einen in der Bildebene angeordneten Wafer 507 abbildet.
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z. B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008002749 A1 [0005]
US 2008/0192225 A1 [0005]
WO 2006/111319 A2 [0005]
US 6999172 B2 [0005]
US 2012/0206704 A1 [0046]
EP 1356476 B1 [0055, 0055]
DE 102008041801 A1 [0055]

Claims

Optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere für den Betrieb im EUV, mit • einer Spiegelanordnung (200) aus einer Mehrzahl unabhängig voneinander verstellbarer Spiegelelemente; und • wenigstens einer polarisationsbeeinflussenden Anordnung (100), welche bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung vor der Spiegelanordnung (200) angeordnet ist; • wobei die polarisationsbeeinflussende Anordnung (100) eine Gruppe von ersten Reflexionsflächen (111, 112, ...) und eine Gruppe von zweiten Reflexionsflächen (121, 122, ...) aufweist; • wobei die ersten Reflexionsflächen (111, 112, ...) unabhängig voneinander verkippbar sind, und wobei im Betrieb des optischen Systems an jeweils einer der ersten Reflexionsflächen (111, 112, ...) reflektiertes Licht je nach Verkippung dieser ersten Reflexionsfläche (111, 112, ...) über jeweils eine andere der zweiten Reflexionsflächen (121, 122, ...) auf die Spiegelanordnung (200) lenkbar ist.
Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Reflexionsflächen (111, 112, ...) jeweils unabhängig voneinander um jeweils zwei zueinander senkrechte Kippachsen verkippbar sind.
Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb des optischen Systems Licht auf jeweils eine der ersten Reflexionsflächen (111, 112, ...) und/oder der zweiten Reflexionsflächen (121, 122, ...) jeweils mit einem Einfallswinkel Θ = Θ_B ± 5° auftrifft, wobei Θ_B den Brewster-Winkel für diese Reflexionsflächen (111, 112, ...) bei einer Arbeitswellenlänge des optischen Systems bezeichnet.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb des optischen Systems ein von jeweils einer der zweiten Reflexionsflächen (121, 122, ...) reflektierter Lichtstrahl in einer Ausgangsrichtung reflektiert wird, welche maximal ±15°, insbesondere maximal ±10°, weiter insbesondere maximal ±5° von der Einfallsrichtung dieses Lichtstrahls vor der vorangegangenen Reflexion an der jeweiligen ersten Reflexionsfläche (111, 112, ...) abweicht.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die polarisationsbeeinflussende Anordnung (100) im Betrieb des optischen Systems auf die jeweiligen ersten Reflexionsflächen (111, 112, ...) auftreffendes Licht in von der jeweiligen zweiten Reflexionsfläche (121, 122, ...) ausgehendes linear polarisiertes Licht umwandelt.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das im Betrieb des optischen Systems auf die jeweiligen ersten Reflexionsflächen (111, 112, ...) auftreffende Licht unpolarisiert oder zirkular polarisiert ist.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von ersten Reflexionsflächen (111, 112, ...) als Streifenspiegeleinheit (110) mit einer Mehrzahl unabhängig voneinander einstellbarer Streifenspiegel ausgebildet ist.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Reflexionsflächen (111, 112, ...) teilweise transmittierend ausgestaltet sind.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von zweiten Reflexionsflächen (121, 122, ...) so ausgestaltet ist, dass diese die Spiegelanordnung (200) im Betrieb des optischen Systems vollständig ausleuchtet.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die polarisationsbeeinflussende Anordnung (100) in wenigstens einer Einstellung der ersten Reflexionsflächen (111, 112, ...) den Polarisationszustand von durch das optische System hindurchtretendem Licht unverändert lässt.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die polarisationsbeeinflussende Anordnung (100) in einer Pupillenebene des optischen Systems eine zumindest näherungsweise tangentiale Polarisationsverteilung oder eine zumindest näherungsweise radiale Polarisationsverteilung erzeugt.
Beleuchtungseinrichtung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 12 ausgebildet ist.
Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente mit folgenden Schritten: • Bereitstellen eines Substrats, auf das zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist; • Bereitstellen einer Maske, die abzubildende Strukturen aufweist; • Bereitstellen einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13; und • Projizieren wenigstens eines Teils der Maske auf einen Bereich der Schicht mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage.