DE102014223453A1 - Illumination optics for EUV projection lithography - Google Patents

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Abstract

Eine Beleuchtungsoptik (7) für die EUV-Projektionslithografie dient zur Beleuchtung eines Objektfeldes (8) mit Beleuchtungslicht (3). Im Objektfeld (8) ist ein abzubildendes Objekt (19) anordenbar, welches in einer Objektverlagerungsrichtung (y) verlagerbar ist. Eine Übertragungsoptik (14) bildet Feldfacetten eines Feldfacettenspiegels (5) über Ausleuchtungskanäle, denen jeweils eine der Feldfacetten und eine Pupillenfacette eines Pupillenfacettenspiegels (10) zugeordnet ist, einander überlagernd in das Objektfeld (8) ab. Die Überlagerungsoptik (14) hat mindestens zwei Spiegel (12, 13) für streifenden Einfall, die dem Pupillenfacettenspiegel (10) nachgeordnet sind. Die Spiegel (12, 13) für streifenden Einfall erzeugen im Objektfeld (8) eine Beleuchtungswinkelbandbreite eines aus den Ausleuchtungskanälen zusammengesetzten Beleuchtungslicht-Gesamtbündels (3G), welches für eine Einfallsebene (yz) parallel zur Objektverlagerungsrichtung (y) kleiner ist als für eine Ebene (xz) senkrecht hierzu. Es resultiert eine Beleuchtungsoptik, über die eine Projektionsoptik an eine Konfiguration einer EUV-Lichtquelle für das Beleuchtungslicht angepasst werden kann.An illumination optics (7) for EUV projection lithography is used to illuminate an object field (8) with illumination light (3). In the object field (8) an object (19) to be imaged can be arranged, which can be displaced in an object displacement direction (y). A transmission optical system (14) forms field facets of a field facet mirror (5) via illumination channels, to each of which one of the field facets and a pupil facet of a pupil facet mirror (10) is assigned, overlapping each other into the object field (8). The overlay optics (14) has at least two grazing incidence mirrors (12, 13) arranged downstream of the pupil facet mirror (10). The grazing incidence mirrors (12, 13) generate in the object field (8) an illumination angle bandwidth of an illumination light total bundle (3G) composed of the illumination channels which is smaller for an incidence plane (yz) parallel to the object displacement direction (y) than for a plane (FIG. xz) perpendicular thereto. The result is an illumination optics, via which a projection optics can be adapted to a configuration of an EUV light source for the illumination light.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik für die EUV-Projektionslithografie. Ferner betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Beleuchtungsoptik und einer Projektionsoptik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Beleuchtungssystem, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauteils mit einer solchen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mit dem Verfahren hergestelltes mikro- beziehungsweise nanostrukturiertes Bauteil.The invention relates to an illumination optical system for EUV projection lithography. Furthermore, the invention relates to an illumination system with such illumination optics and projection optics, a projection exposure apparatus with such an illumination system, a method for producing a micro- or nanostructured component with such a projection exposure apparatus, and a microstructured or nanostructured component produced by the method.

Beleuchtungsoptiken der eingangs genannten Art zur Beleuchtung eines Objektfeldes mit Beleuchtungslicht, wobei im Objektfeld ein abzubildendes Objekt anordenbar ist, sind bekannt aus der US 6,507,440 B1 , der US 6,438,199 B1 , der US 2011/0318696 A1 , der US 2011/0001947 A1 und der WO 2012/ 034995 A2 .Illumination optics of the type mentioned above for illuminating an object field with illumination light, wherein an object to be imaged can be arranged in the object field, are known from the US 6,507,440 B1 , of the US Pat. No. 6,438,199 B1 , of the US 2011/0318696 A1 , of the US 2011/0001947 A1 and the WO 2012/034995 A2 ,

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsoptik der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass hierüber eine Projektionsoptik an eine Konfiguration einer EUV-Lichtquelle für das Beleuchtungslicht angepasst werden kann.It is an object of the present invention to further develop an illumination optical unit of the type mentioned at the outset such that a projection optical system can be adapted to a configuration of an EUV light source for the illumination light.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungsoptik mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.This object is achieved by an illumination optical system with the features specified in claim 1.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Anordnung aus mindestens zwei Spiegeln für streifenden Einfall zwischen einem Pupillenfacettenspiegel und einem auszuleuchtenden Objektfeld zur Möglichkeit führt, Einfluss auf ein Verhältnis einer Beleuchtungswinkelbandbreite eines Beleuchtungslicht-Gesamtbündels am Objektfeld einerseits in einer Einfallsebene parallel zur Objektverlagerungsrichtung und andererseits senkrecht hierzu und damit Einfluss auf ein Dimensionsverhältnis zugeordneter Pupillendimensionen (sigmax, sigmay) einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik zu nehmen. Dies gestattet es, mit Hilfe der mindestens zwei Spiegel für streifenden Einfall Anforderungen an ein solches Beleuchtungswinkelbandbreiten-Verhältnis, die aus dem Design einer nachfolgenden Projektionsoptik herrühren, gerecht zu werden. Ein x/y-Aspektverhältnis der Winkelbandbreite des Beleuchtungslicht-Gesamtbündels ist ein Maß für dessen numerische Aperturen einerseits in der Einfallsebene parallel zur Objektverlagerungsrichtung und andererseits senkrecht hierzu. Dieses x/y-Aspektverhältnis der Winkelbandbreite ist größer als 1 und liegt insbesondere im Bereich zwischen 1,1 und 4, beispielsweise im Bereich zwischen 1,5 und 3 oder im Bereich zwischen 1,8 und 2,5. Das x/y-Aspektverhältnis der Winkelbandbreite kann insbesondere bei 2 liegen. Insbesondere kann die Beleuchtungsoptik, ohne dass tiefgreifende Änderungen an einer Konfiguration des Feldfacettenspiegels und des Pupillenfacettenspiegels erforderlich sind, an eine anamorphotische Projektionsoptik, die das Objektfeld abbildet, angepasst werden. Die verschiedenen Beleuchtungswinkelbandbreiten in den Einfallsebenen parallel und senkrecht zur Objektverlagerungsrichtung, die über die mindestens zwei Spiegel für streifenden Einfall herbeigeführt werden, können dann an verschiedene objektseitige numerische Aperturen der anamorphotischen Projektionsoptik angepasst werden. Die Feldfacetten des Feldfacettenspiegels können monolithisch aufgebaut sein. Alternativ können die Feldfacetten des Feldfacettenspiegels auch aus einer Mehrzahl und aus einer Vielzahl von Mikrospiegeln aufgebaut sein. Feldfacetten des Feldfacettenspiegels können schaltbar zwischen mindestens zwei Winkelstellungen ausgeführt sein. Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels können fix, also nicht schaltbar, alternativ aber auch zwischen mindestens zwei Winkelstellungen schaltbar ausgeführt sein. Die Beleuchtungsoptik kann genau zwei Spiegel für streifenden Einfall aufweisen. Alternativ kann die Beleuchtungsoptik auch eine größere Anzahl, beispielsweise drei, vier oder fünf Spiegel für streifenden Einfall aufweisen, wobei eine Wirkung dieser Spiegel für streifenden Einfall auf das Aspektverhältnis der Beleuchtungswinkelbandbreite des Beleuchtungslicht-Gesamtwinkels am Objektfeld dann auf die einzelnen Spiegel verteilt werden kann.According to the invention, it has been recognized that an arrangement of at least two grazing incidence mirrors between a pupil facet mirror and an object field to be illuminated leads to the possibility of influencing a ratio of an illumination angle bandwidth of an illuminating light bundle on the object field on the one hand in an incident plane parallel to the object displacement direction and on the other hand perpendicular thereto and therewith Influencing an aspect ratio of associated pupil dimensions (sigmax, sigmay) of an illumination pupil of the illumination optics. This makes it possible, with the help of the at least two grazing incidence mirrors, to meet requirements for such illumination angle bandwidth ratio resulting from the design of a subsequent projection optics. An x / y aspect ratio of the angular bandwidth of the illumination light total beam is a measure of its numerical apertures on the one hand in the plane of incidence parallel to the object displacement direction and on the other hand perpendicular thereto. This x / y aspect ratio of the angular bandwidth is greater than 1 and is in particular in the range between 1.1 and 4, for example in the range between 1.5 and 3 or in the range between 1.8 and 2.5. The x / y aspect ratio of the angular bandwidth may be 2 in particular. In particular, without requiring profound changes to a configuration of the field facet mirror and the pupil facet mirror, the illumination optics can be adapted to an anamorphic projection optics that image the object field. The different illumination angle bandwidths in the planes of incidence parallel and perpendicular to the object displacement direction, which are brought about by the at least two grazing incidence mirrors, can then be adapted to different object-side numerical apertures of the anamorphic projection optics. The field facets of the field facet mirror can be monolithic. Alternatively, the field facets of the field facet mirror may also be composed of a plurality and of a plurality of micromirrors. Field facets of the field facet mirror may be switchable between at least two angular positions. Pupillenfacetten the Pupillenfacettenspiegels can fixed, so not switchable, but alternatively be designed switchable between at least two angular positions. The illumination optics may have exactly two grazing incidence mirrors. Alternatively, the illumination optics may also have a greater number, for example, three, four, or five grazing incidence mirrors, and an effect of these grazing incidence mirrors on the aspect ratio of the illumination angle bandwidth of the total illumination light angle at the object field may then be distributed to the individual mirrors.

Die mindestens zwei Spiegel für streifenden Einfall können zudem eine abbildende Wirkung derart haben, dass eine Pupillenebene einer dem Objektfeld nachgelagerten Projektionsoptik für den Pupillenfacettenspiegel zugänglich gemacht wird. Hierzu können die mindestens zwei Spiegel für streifenden Einfall eine Anordnungsebene des Pupillenfacettenspiegels und insbesondere die Beleuchtungspupille in eine Eintrittspupillenebene der nachgelagerten Projektionsoptik abbilden.The at least two grazing incidence mirrors may also have an imaging effect such that a pupil plane of a projection optic downstream of the object field is made accessible to the pupil facet mirror. For this purpose, the at least two grazing incidence mirrors can image an arrangement plane of the pupil facet mirror and in particular the illumination pupil into an entrance pupil plane of the downstream projection optics.

Eine Anordnung der Spiegel für streifenden Einfall nach Anspruch 2 hat sich in Bezug auf die Wirkung dieser Spiegel auf eine Intensitätsverteilung über den Querschnitt des Beleuchtungslicht-Gesamtbündels als vorteilhaft herausgestellt. Eine durch Reflexionsverluste an den jeweiligen Spiegeln für streifenden Einfall hervorgerufene Intensitätsschwächung, die im Regelfall einfallswinkelabhängig ist, gleicht sich dann bei der Reflexion an den verschiedenen, sich in ihrer Umlenkwirkung addierenden Spiegel für streifenden Einfall aus.An arrangement of the grazing incidence mirrors according to claim 2 has been found to be advantageous in relation to the effect of these mirrors on an intensity distribution across the cross section of the illuminating light total beam. An intensity attenuation caused by reflection losses at the respective grazing incidence mirrors, which as a rule is incident-angle-dependent, then compensates for the reflection at the various streaking incidence mirrors which add in their deflection effect.

Eine Randkontur des Pupillenfacettenspiegels nach Anspruch 3 kann an ein erwünschtes Beleuchtungswinkelbandbreiten-Verhältnis, welches durch die mindestens zwei Spiegel für streifenden Einfall hervorgerufen werden soll, angepasst sein. Dieses x/y-Aspektverhältnis der Randkontur des Pupillenfacettenspiegels ist kleiner als ein x/y-Beleuchtungswinkelbandbreiten-Verhältnis des Beleuchtungslicht-Gesamtbündels, welches durch die mindestens zwei Spiegel für streifenden Einfall hervorgerufen wird. Dieses x/y-Beleuchtungswinkelbandbreiten-Verhältnis ist gleich dem Aspektverhältnis sigmax/sigmay der Beleuchtungspupillen-Dimensionen. Das x/y-Aspektverhältnis der Randkontur des Pupillenfacettenspiegels kann beispielsweise 4/3 betragen. Alternativ kann das x/y-Aspektverhältnis der Randkontur des Pupillenfacettenspiegels auch kleiner sein und insbesondere 1 betragen. Durch die Verringerung des x/y-Aspektverhältnisses der Pupillenfacettenspiegel-Randkontur wird ein Design des Pupillenfacettenspiegels erreicht, bei dem eine Minimierung notwendiger Schaltwinkel von Feldfacetten des Feldfacettenspiegels, die für eine Änderung einer Beleuchtungswinkelverteilung erforderlich sind, herbeigeführt werden kann. An edge contour of the pupil facet mirror according to claim 3 may be adapted to a desired illumination angle bandwidth ratio to be caused by the at least two grazing incidence mirrors. This x / y aspect ratio of the edge contour of the pupil facet mirror is smaller than an x / y illumination angle bandwidth ratio of the total illumination light beam caused by the at least two grazing incidence mirrors. This x / y illumination angle bandwidth ratio is equal to the aspect ratio sigmax / sigmay of the illumination pupil dimensions. The x / y aspect ratio of the edge contour of the pupil facet mirror may be, for example, 4/3. Alternatively, the x / y aspect ratio of the edge contour of the pupil facet mirror may also be smaller and, in particular, be 1. By reducing the x / y aspect ratio of the pupil facet mirror edge contour, a pupil facet mirror design is achieved in which it is possible to minimize necessary switching angles of field facets of the field facet mirror required for a change in illumination angle distribution.

Ein Aufbau der Feldfacetten nach Anspruch 4 ermöglicht eine flexible Gruppierung der Mikrospiegel in Feldfacetten, die jeweils über eine zugeordnete Pupillenfacette in das Objektfeld abgebildet werden. Ein derartiger Aufbau der Feldfacetten aus Mikrospiegeln ist grundsätzlich bekannt aus der US 2011/0001947 A1 und aus der US 2011/0318696 A1 .A structure of the field facets according to claim 4 enables a flexible grouping of the micromirrors into field facets, which are each imaged into the object field via an associated pupil facet. Such a structure of the field facets of micromirrors is basically known from the US 2011/0001947 A1 and from the US 2011/0318696 A1 ,

Ein x/y-Aspektverhältnis von Feldfacetten nach Anspruch 5 ermöglicht eine Anpassung an Abbildungsvariationen, die über die mindestens zwei Spiegel für streifenden Einfall hervorgerufen werden können. Ein unerwünschtes Überstrahlen des Objektfeldes längs der Objektverlagerungsrichtung kann vermieden werden.An x / y aspect ratio of field facets according to claim 5 allows adaptation to imaging variations that may be produced across the at least two grazing incidence mirrors. An undesired overshoot of the object field along the object displacement direction can be avoided.

Die Vorteile eine Beleuchtungssystems nach Anspruch 6, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 9, einem Herstellungsverfahren nach Anspruch 10 sowie eines Bauteils nach Anspruch 11 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik bereits erläutert wurden.The advantages of a lighting system according to claim 6, a projection exposure apparatus according to claim 9, a manufacturing method according to claim 10 and a component according to claim 11 correspond to those which have already been explained above with reference to the illumination optics according to the invention.

Eine anamorphotische Beleuchtungsoptik nach Anspruch 7 kann insbesondere so ausgeführt sein, dass deren objektseitige numerische Apertur in einer Einfallsebene parallel zur Objektverlagerungsrichtung halb so groß ist als senkrecht hierzu. Eine derartige Projektionsoptik ist beispielsweise bekannt aus der WO 2012/034995 A2 .An anamorphic illumination optical system according to claim 7 may in particular be designed such that its object-side numerical aperture in an incidence plane parallel to the object displacement direction is half as large as perpendicular thereto. Such a projection optics is known, for example from the WO 2012/034995 A2 ,

Die EUV-Lichtquelle kann eine Beleuchtungslicht-Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm bis 30 nm aufweisen.The EUV light source may have an illumination light wavelength in the range between 5 nm to 30 nm.

Bei dem hergestellten mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauteil kann es sich um einen Halbleiterchip, beispielsweise um einen Speicherchip handeln.The manufactured micro- or nanostructured component may be a semiconductor chip, for example a memory chip.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In this show:

1 stark schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie mit einer Lichtquelle, einer Beleuchtungsoptik und einer Projektionsoptik; 1 strongly schematic in the meridional section a projection exposure apparatus for EUV projection lithography with a light source, an illumination optics and a projection optics;

2 xz-Schnittlinien, die Schnitte durch eine Reflexionsfläche eines ersten Spiegels für streifenden Einfall der Beleuchtungsoptik nach einem Pupillenfacettenspiegel wiedergeben, wobei Schnitte senkrecht zu einer Einfallsebene in zueinander beabstandeten, parallelen Schnittebenen gezeigt sind, 2 xz-cut lines representing sections through a reflective surface of a first grazing incidence mirror of the illumination optics after a pupil facet mirror, wherein sections are shown perpendicular to an incidence plane in spaced apart, parallel sectional planes;

3 in einer zu 2 ähnlichen Schnittlinien-Darstellung entsprechende Schnitte durch eine Reflexionsfläche eines zweiten Spiegels für streifenden Einfall, der zwischen dem ersten Spiegel für streifenden Einfall und
einem über die Beleuchtungsoptik beleuchteten Objektfeld angeordnet ist; und 3 in one too 2 sections similar to a section line through a reflecting surface of a second grazing incidence mirror which is interposed between the first grazing incidence mirror and
a illuminated via the illumination optics object field is arranged; and

4 bis 7 in zur 1 ähnlichen Darstellungen weitere Ausführungen einer Beleuchtungsoptik innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage. 4 to 7 in to 1 Similar representations of further embodiments of an illumination optical system within the projection exposure apparatus.

Eine in der 1 stark schematisch und im Meridionalschnitt dargestellte Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie hat eine Lichtquelle 2 für Beleuchtungslicht 3. Bei der Lichtquelle handelt es sich um eine EUV-Lichtquelle, die Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen 5 nm und 30 nm erzeugt. Hierbei kann es sich um eine LPP-(Laser Produced Plasma, lasererzeugtes Plasma)Lichtquelle oder um eine DPP-(Discharge Produced Plasma, Plasmaerzeugung mittels Gasentladung)Lichtquelle handeln. Alternativ und eine entsprechende Anpassung an eine numerische Apertur in einem Zwischenfokus vorausgesetzt, kann es sich bei der Lichtquelle 2 auch um eine synchrotron-strahlungsbasierte Lichtquelle, beispielsweise um einen Freie-Elektronen-Laser (FEL), handeln.One in the 1 strongly schematic and shown in meridional section projection exposure system 1 for microlithography has a light source 2 for illumination light 3 , The light source is an EUV light source that generates light in a wavelength range between 5 nm and 30 nm. This may be an LPP (Laser Produced Plasma) light source or a DPP (Discharge Produced Plasma, plasma generation by means of gas discharge) act light source. Alternatively and assuming a corresponding adaptation to a numerical aperture in an intermediate focus, the light source may be used 2 also a synchrotron radiation-based light source, for example a free-electron laser (FEL) act.

Zur Erleichterung der Darstellung von Lagebeziehungen wird nachfolgend ein kartesisches xyz-Koordinatensystem verwendet. Die x-Richtung verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Richtung verläuft in die 1 nach rechts. Die z-Richtung verläuft in der 1 nach unten. In der Zeichnung verwendete Koordinatensysteme haben jeweils parallel zueinander verlaufende x-Achsen. Der Verlauf einer z-Achse dieser Koordinatensysteme folgt, soweit lediglich eine Komponente der Projektionsbelichtungsanlage 1 dargestellt ist, einer jeweiligen Hauptrichtung des Beleuchtungslichts 3 innerhalb der jeweils betrachteten Figur.To facilitate the representation of positional relationships, a Cartesian xyz coordinate system is used below. The x-direction runs in the 1 perpendicular to the drawing plane into this. The y-direction runs in the 1 to the right. The z-direction runs in the 1 downward. Coordinate systems used in the drawing have mutually parallel x-axes. The course of a z-axis of these coordinate systems follows, as far as only one component of the projection exposure system 1 is shown, a respective main direction of the illumination light 3 within each considered figure.

Zur Führung des Beleuchtungslichts 3, ausgehend von der Lichtquelle 2, dienen zunächst ein Kollektor 4 und ein Feldfacettenspiegel 5. Zwischen dem Kollektor 4 und dem Feldfacettenspiegel 5 ist ein Zwischenfokus 6 des Beleuchtungslichts 3 angeordnet. Eine numerische Apertur des Beleuchtungslichts 3 im Bereich des Zwischenfokus 6 beträgt beispielsweise NA = 0,2. Der Feldfacettenspiegel 5 ist Teil einer Beleuchtungsoptik 7 der Projektionsbelichtungsanlage 1, die der Beleuchtung eines Objektfeldes 8 dient, das in einer Objektebene 9 angeordnet ist.For guiding the illumination light 3 , starting from the light source 2 , first serve a collector 4 and a field facet mirror 5 , Between the collector 4 and the field facet mirror 5 is an intermediate focus 6 of the illumination light 3 arranged. A numerical aperture of the illumination light 3 in the area of the intermediate focus 6 For example, NA = 0.2. The field facet mirror 5 is part of a lighting look 7 the projection exposure system 1 that the illumination of an object field 8th serves that in an object plane 9 is arranged.

Der Feldfacettenspiegel 5 ist in einer zur Objektebene 9 konjugierten Feldebene der Beleuchtungsoptik 7 angeordnet. Dem Feldfacettenspiegel 5 nachgeordnet ist ein Pupillenfacettenspiegel 10 der Beleuchtungsoptik 7. Der Pupillenfacettenspiegel 10 ist in oder im Bereich einer Pupillenebene 11 der Beleuchtungsoptik 7 angeordnet. In der Pupillenebene 11 liegt eine Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 7.The field facet mirror 5 is in one to the object level 9 conjugated field plane of the illumination optics 7 arranged. The field facet mirror 5 downstream is a pupil facet mirror 10 the illumination optics 7 , The pupil facet mirror 10 is in or near a pupil plane 11 the illumination optics 7 arranged. At the pupil level 11 is an illumination pupil of the illumination optics 7 ,

Dem Pupillenfacettenspiegel 10 im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 nachgeordnet sind zwei im Strahlengang hintereinander angeordnete Spiegel 12, 13 für streifenden Einfall, die nachfolgend auch als GI-(grazing incidence)Spiegel bezeichnet werden.The pupil facet mirror 10 in the beam path of the illumination light 3 arranged downstream are two mirrors arranged one behind the other in the beam path 12 . 13 for grazing incidence, also referred to as GI (grazing incidence) mirror below.

Ein Einfallswinkel des Schwerstrahls des Beleuchtungslicht-Gesamtbündels 3 G auf beiden GI-Spiegels 12, 13 beträgt etwa 75°. Auch ein anderer Einfallswinkel im Bereich zwischen 60° und 85° ist möglich.An incident angle of the heavy beam of the illumination light total beam 3 G on both GI mirrors 12 . 13 is about 75 °. Another angle of incidence in the range between 60 ° and 85 ° is possible.

Die beiden GI-Spiegel 12, 13 sind so angeordnet, dass sich ihre Umlenkwirkung auf das Beleuchtungslicht 3 addiert.The two GI mirrors 12 . 13 are arranged so that their deflection effect on the illumination light 3 added.

Ein Strahlengang eines Schwerstrahls des Beleuchtungslichts 3 hat bei der Beleuchtungsoptik 7 einen Kreuzungspunkt K. Im Kreuzungspunkt K kreuzt sich der Schwerstrahl des Beleuchtungslichts 3, der zwischen dem Zwischenfokus 6 und dem Feldfacettenspiegel 5 verläuft, mit dem Schwerstrahl, der zwischen dem Pupillenfacettenspiegel 10 und dem ersten GI-Spiegel 12 verläuft.A beam path of a heavy beam of the illumination light 3 has in the lighting optics 7 a crossing point K. At the crossing point K, the heavy beam of the illumination light intersects 3 that between the intermediate focus 6 and the field facet mirror 5 runs, with the heavy beam, between the pupil facet mirror 10 and the first GI mirror 12 runs.

Der Feldfacettenspiegel 5 ist aus einer Mehrzahl von Feldfacetten aufgebaut. Jede dieser Feldfacetten ist ihrerseits aus mindestens einem Einzelspiegel aufgebaut. Details hierzu sind beispielsweise in der US 2011/0001947 A1 beschrieben. Jeweils eine Mehrzahl beziehungsweise eine Gruppe solcher Einzelspiegel bildet im Falle eines solchen Einzelspiegel-Aufbau dann eine Feldfacette. Ein x-/y-Aspektverhältnis der Feldfacetten kann größer sein als das Aspektverhältnis x0/y0 des Objektfeldes 8.The field facet mirror 5 is composed of a plurality of field facets. Each of these field facets is in turn made up of at least one individual mirror. Details are for example in the US 2011/0001947 A1 described. In each case a plurality or a group of such individual mirrors then forms a field facet in the case of such a single-mirror structure. An x / y aspect ratio of the field facets may be greater than the aspect ratio x 0 / y 0 of the object field 8th ,

Die Facetten des Feldfacettenspiegels 5 können zwischen mehreren Kippstellungen schaltbar ausgeführt sein. Dies ermöglicht es, verschiedene Beleuchtungswinkelverteilungen im Objektfeld 8 vorzugeben, wie dies grundsätzlich aus dem Stand der Technik von Beleuchtungsoptiken mit einem Feldfacettenspiegel und einem Pupillenfacettenspiegel bereits bekannt ist.The facets of the field facet mirror 5 can be made switchable between several Kippstellungen. This allows different illumination angle distributions in the object field 8th to pretend, as is already known from the prior art of illumination optics with a field facet mirror and a pupil facet mirror.

Der Pupillenfacettenspiegel 10 hat seinerseits eine Mehrzahl von Pupillenfacetten. Jede dieser Pupillenfacetten kann ihrerseits aus mehreren Einzelspiegeln aufgebaut sein, wie dies ebenfalls grundsätzlich aus der US 2011/0001947 A1 bekannt ist. Der Facettenaufbau der Facettenspiegel 5, 10 ist in der Zeichnung nicht näher dargestellt.The pupil facet mirror 10 in turn has a plurality of pupil facets. Each of these pupil facets can in turn be made up of a plurality of individual mirrors, as is also basically the case of the US 2011/0001947 A1 is known. The facet structure of the facet mirrors 5 . 10 is not shown in detail in the drawing.

Die Facetten des Pupillenfacettenspiegels 10 können schaltbar ausgeführt sein. Alternativ ist es möglich, die Facetten des Pupillenfacettenspiegels 10 nicht schaltbar auszuführen.The facets of the pupil facet mirror 10 can be made switchable. Alternatively, it is possible to use the facets of the pupil facet mirror 10 not switchable.

Der Pupillenfacettenspiegel 10 und die beiden nachgeordneten GI-Spiegel 12, 13 bilden eine Übertragungsoptik 14, die die Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 5 über Ausleuchtungskanäle, denen jeweils eine Feldfacette und eine Pupillenfacette zugeordnet ist, einander überlagernd in das Objektfeld 8 ab. The pupil facet mirror 10 and the two downstream GI mirrors 12 . 13 form a transmission optics 14 representing the field facets of the field facet mirror 5 via illumination channels, each of which is assigned a field facet and a pupil facet, overlapping one another in the object field 8th from.

Die beiden GI-Spiegel 12, 13 bilden die Beleuchtungspupille in der Pupillenebene 11 in eine im Strahlengang des Beleuchtungslichtes 3 dem Objektfeld 8 nachgeordnete Eintrittspupillenebene 15 einer Projektionsoptik 16 der Projektionsbelichtungsanlage 1 ab. Die Projektionsoptik 16 bildet das Objektfeld 8 in ein Bildfeld 17 ab, das in einer Bildebene 18 angeordnet ist. Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 16 liegt im realen Fall nicht für beide Schnitte xz, yz in der gleichen Eintrittspupillenebene. Im yz-Schnitt liegt die Eintrittspupille tatsächlich am Ort des Pupillenfacettenspiegels 10, sodass in diesem Schnitt die Beleuchtungspupille einerseits mit der Eintrittspupille andererseits zusammenfällt. Im xz-Schnitt liegt die Eintrittspupille der Projektionsoptik 16 im Strahlengang deutlich hinter dem Objektfeld 8.The two GI mirrors 12 . 13 form the illumination pupil in the pupil plane 11 in one in the beam path of the illumination light 3 the object field 8th downstream entrance pupil level 15 a projection optics 16 the projection exposure system 1 from. The projection optics 16 forms the object field 8th in a picture field 17 off, in an image plane 18 is arranged. The entrance pupil of the projection optics 16 in the real case does not lie in the same entrance pupil plane for both sections xz, yz. In the yz section, the entrance pupil actually lies at the location of the pupil facet mirror 10 such that in this section the illumination pupil on the one hand coincides with the entrance pupil on the other hand. The entrance pupil of the projection optics lies in the xz section 16 in the beam path clearly behind the object field 8th ,

Im Objektfeld 8 angeordnet ist ein reflektierendes Retikel 19, das eine mittels der Projektionsoptik 16 abbildbare Struktur trägt.In the object field 8th arranged is a reflective reticle 19 , one by means of projection optics 16 portable structure bears.

Die beiden GI-Spiegel 12, 13 erzeugen im Objektfeld 8 eine Beleuchtungswinkelbandbreite eines aus den Ausleuchtungskanälen zusammengesetzten Beleuchtungslicht-Gesamtbündels 3 G, die für eine Einfallsebene parallel zur Objektverlagerungsrichtung beziehungsweise Scanrichtung y kleiner ist als für eine hierzu senkrechte Einfallsebene.The two GI mirrors 12 . 13 generate in the object field 8th an illumination angle bandwidth of an illumination light total beam composed of the illumination channels 3 G , which is smaller for an incidence plane parallel to the object displacement direction or scanning direction y than for a plane of incidence perpendicular thereto.

Eine numerische Apertur des auf das Objektfeld 8 einfallenden Beleuchtungslicht-Gesamtbündels 3 G beträgt in der yz-Einfallsebene beispielsweise 0,0625. Entsprechend ist ein Einfallswinkel eines zentralen Schwerstrahls des Beleuchtungs-Gesamtbündels 3 G auf das Retikel 19 in der yz-Einfallsebene größer als 3,6° und kann beispielsweise im Bereich zwischen 4° und 7° liegen.A numeric aperture of the object field 8th incident lighting light total beam 3 For example, G is 0.0625 in the yz incidence plane. Accordingly, an angle of incidence of a central gravity ray of the illumination total beam is 3 G on the reticle 19 in the yz incidence plane greater than 3.6 ° and may for example be in the range between 4 ° and 7 °.

In der zur yz-Einfallsebene senkrechten xz-Ebene ist die numerische Apertur des Beleuchtungslicht-Gesamtbündels 3 G um mindestens 10% größer als in der yz-Einfallsebene und ist beispielsweise doppelt so groß. Die numerische Apertur des Beleuchtungslicht-Gesamtbündels 3 G beträgt in der xz-Ebene beispielsweise 0,125.In the xz plane perpendicular to the yz incidence plane is the numerical aperture of the total illumination light beam 3 G is at least 10% larger than in the yz incidence plane and is for example twice as large. The numerical aperture of the illumination light total beam 3 For example, G is 0.125 in the xz plane.

Mit der Beleuchtungsoptik 7 wird das Objektfeld 8 auf dem Retikel 19 in der Objektebene 9 definiert ausgeleuchtet. Das Objektfeld 8 hat eine bogenförmige beziehungsweise teilkreisförmige Form und ist begrenzt von zwei zueinander parallelen Kreisbögen und zwei geraden Seitenkanten, die in y-Richtung mit einer Länge y0 verlaufen und in x-Richtung einen Abstand x0 zueinander haben. Das Aspektverhältnis x0/y0 beträgt 13 zu 1. Bei einem alternativen und ebenfalls möglichen Objektfelds 8 ist dessen Berandungsform rechteckig.With the illumination optics 7 becomes the object field 8th on the reticle 19 in the object plane 9 defined illuminated. The object field 8th has a curved or part-circular shape and is bounded by two parallel circular arcs and two straight side edges which extend in the y-direction with a length y 0 and in the x-direction at a distance x 0 to each other. The aspect ratio x 0 / y 0 is 13 to 1. For an alternative and also possible object field 8th its boundary shape is rectangular.

Die Projektionsoptik 16 hat insgesamt sechs im Strahlengang des Beleuchtungs- beziehungsweise Abbildungslichtes 3 nacheinander angeordnete Spiegel M1 bis M6. Als einziger dieser Spiegel M1 bis M6 hat der letzte, eine bildseitige numerische Apertur der Projektionsoptik 16 definierende M6 eine Durchtrittsöffnung 20 für das Beleuchtungsbeziehungsweise Abbildungslicht 3.The projection optics 16 has a total of six in the beam path of the illumination or imaging light 3 successively arranged mirrors M1 to M6. The only one of these mirrors M1 to M6 has the last image-side numerical aperture of the projection optics 16 defining M6 a passage opening 20 for the illumination relationship image light 3 ,

Alle optischen Komponenten der Beleuchtungsoptik 7 einerseits und der Projektionsoptik 16 andererseits haben für das Beleuchtungs- beziehungsweise Abbildungslicht 3 hochreflektierende Beschichtungen, die als Mehr- oder als Viellagen-Schichten aufgebaut sein können.All optical components of the illumination optics 7 on the one hand and the projection optics 16 on the other hand have for the illumination or imaging light 3 highly reflective coatings, which can be constructed as multi-layer or multi-layer layers.

Im Bildfeld 17 ist ein Wafer 21 angeordnet, auf den die im Objektfeld 8 angeordnete Struktur des Retikels 19 abgebildet wird. Wie auch das Retikel 19 wird der Wafer 21 von einem Halter 22, 23 getragen.In the picture field 17 is a wafer 21 arranged on the in the object field 8th arranged structure of the reticle 19 is shown. Like the reticle 19 becomes the wafer 21 from a holder 22 . 23 carried.

Sowohl der Retikelhalter 22 als auch der Waferhalter 23 sind über entsprechende Verlagerungsantriebe 24, 25 sowohl in der x-Richtung als auch in der y-Richtung verlagerbar. Während der Projektionsbelichtung erfolgt diese Verlagerung synchronisiert längs der y-Richtung, die auch als Scanrichtung bezeichnet ist. Die Scanrichtung y liegt in einer yz-Einfallsebene des Beleuchtungslichtes 3 auf dem Retikel 19. Diese yz-Einfallsebene fällt mit der Zeichenebene der 1 zusammen.Both the reticle holder 22 as well as the wafer holder 23 are via corresponding displacement drives 24 . 25 displaceable both in the x-direction and in the y-direction. During the projection exposure, this displacement is synchronized along the y-direction, which is also referred to as the scanning direction. The scanning direction y lies in a yz incidence plane of the illumination light 3 on the reticle 19 , This yz plane of incidence coincides with the plane of the drawing 1 together.

Ein Bauraumbedarf des Waferhalters 23 sowie weiterer waferseitiger Komponenten ist in der 1 bei 26 als rechteckiger Kasten dargestellt. Der Bauraumbedarf 26 ist rechteckig mit einer von den hierin unterzubringenden Komponenten abhängigen Ausdehnung in x-, y- und z-Richtung. Der Bauraumbedarf 26 hat beispielsweise, ausgehend von der Mitte des Bildfeldes 17, in der x-Richtung und in der y-Richtung eine Erstreckung von 1 m. Auch in der z-Richtung hat der Bauraumbedarf 26, ausgehend von der Bildebene 18, eine Erstreckung von beispielsweise 1 m. Das Beleuchtungslicht 3 muss in der Beleuchtungsoptik 7 und der Projektionsoptik 16 so geführt werden, dass es am Bauraumbedarf 26 jeweils vorbeigeführt wird.A space requirement of the wafer holder 23 as well as other wafer sided components is in the 1 at 26 shown as a rectangular box. The space requirement 26 is rectangular with an extension in the x, y and z directions depending on the components to be accommodated therein. The space requirement 26 has, for example, starting from the center of the image field 17 , in the x direction and in the y direction an extension of 1 m. Also in the z-direction has the space requirement 26 , starting from the image plane 18 , one Extension of, for example, 1 m. The illumination light 3 must be in the lighting optics 7 and the projection optics 16 be guided so that it depends on the space requirement 26 each passed by.

Der Feldfacettenspiegel 5 und/oder der Pupillenfacettenspiegel 10 können als MEMS-Spiegel ausgeführt sein.The field facet mirror 5 and / or the pupil facet mirror 10 can be designed as a MEMS mirror.

Die Projektionsoptik 16 ist als anamorphotisches Projektionsobjektiv ausgebildet und hat in der yz-Ebene einen verkleinernden Abbildungsfaktor, der doppelt so groß ist wie der verkleinernde Abbildungsfaktor in der xz-Ebene. Der Verkleinerungsfaktor der Projektionsoptik 16 in der yz-Ebene kann beispielsweise 8 betragen und kann in der xz-Ebene 4 betragen. Eine derartige anamorphotische Projektionsoptik ist beispielsweise aus der WO 2012/034995 A2 bekannt.The projection optics 16 is designed as an anamorphic projection lens and has a decreasing imaging factor in the yz plane, which is twice as large as the decreasing imaging factor in the xz plane. The reduction factor of the projection optics 16 for example, in the yz plane may be 8 and may be 4 in the xz plane. Such an anamorphic projection optics is for example from the WO 2012/034995 A2 known.

Die beiden GI-Spiegel 12, 13 sorgen für eine Anpassung der numerischen Aperturen des Beleuchtungslicht-Gesamtbündels 3 G am Objektfeld 8 derart, dass die numerischen Aperturen des Beleuchtungslicht-Gesamtbündels 3 G zu dem objektfeldseitigen numerischen Aperturen passen, die die anamorphotische Projektionsoptik 16 verarbeiten kann.The two GI mirrors 12 . 13 provide an adjustment of the numerical apertures of the illumination light total beam 3 G at the object field 8th such that the numerical apertures of the illumination light total beam 3 G to match the object-field-side numerical apertures, the anamorphic projection optics 16 can handle.

Die Winkelbandbreite des Beleuchtungslicht-Gesamtbündels 3 G stellt ein Maß für dessen numerische Apertur dar. Beim vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel beträgt ein x/y-Aspektverhältnis dieser Winkelbandbreite 2:1 und entspricht dem Verhältnis der vorstehend erläuterten numerischen Aperturen, also dem Verhältnis 0,125 zu 0,0625.The angular bandwidth of the illumination light total beam 3 G represents a measure of its numerical aperture. In the embodiment explained above, an x / y aspect ratio of this angular bandwidth is 2: 1 and corresponds to the ratio of the numerical apertures explained above, ie the ratio 0.125 to 0.0625.

Ein Quellwinkel der Projektionsbelichtungsanlage 1 ist definiert als ein Winkel zwischen einer Verbindungslinie einerseits zwischen der Lichtquelle 2 und dem Zwischenfokus 6 und einer Normalen auf die xy-Ebene andererseits. Dieser Quellwinkel Q beträgt bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 etwa 28°.A source angle of the projection exposure machine 1 is defined as an angle between a connecting line on the one hand between the light source 2 and the intermediate focus 6 and a normal to the xy plane on the other hand. This source angle Q is in the projection exposure system 1 about 28 °.

Ein Schwerstrahl des Beleuchtungslicht-Gesamtbündels 3 G wird von den beiden GI-Spiegeln 12, 13 um etwa 30° umgelenkt. Auch andere Schwerstrahl-Umlenkwinkel im Bereich zwischen 10° und 35° sind möglich.A heavy beam of the illumination light total beam 3 G is from the two GI mirrors 12 . 13 deflected by about 30 °. Other heavy-beam deflection angles in the range between 10 ° and 35 ° are possible.

Dieser Umlenkwinkel verteilt sich etwa hälftig auf die beiden GI-Spiegel 12 und 13.This deflection angle is distributed approximately halfway between the two GI mirrors 12 and 13 ,

Eine Gesamtheit der Pupillenfacetten auf den Pupillenfacettenspiegel 10 hat eine Randkontur 10a, deren Ausdehnung der Ausdehnung der Beleuchtungspupille entspricht. Diese Ausdehnung ist parallel zur x-Richtung, also senkrecht zur Objektverlagerungsrichtung, größer ist als senkrecht hierzu, also in der die Scanrichtung beinhaltenden yz-Einfallsebene. In einem lokalen xy-Koordinatensystem hat der Pupillenfacettenspiegel 10 in der x-Richtung also eine größere Ausdehnung als in der y-Richtung. Dies ist in einem Insert der 1 gezeigt, in dem eine elliptische Randkontur 10a des Pupillenfacettenspiegels 10 dargestellt ist. Ein xy-Aspektverhältnis dieser Randkontur 10a kann beispielsweise 4/3 betragen und ist deutlich kleiner als das x/y-Aspektverhältnis der Winkelbandbreite am Objektfeld, was vorstehend erläutert wurde. Das Aspektverhältnis x/y der Randkontur 10a ist kleiner als ein Aspektverhältnis sigmax/sigmay zwischen den Dimensionen sigmax und sigmay der Beleuchtungspupille, die diesen Erstreckungen x und x senkrecht und parallel zur Objektverlagerungsrichtung zugeordnet sind.An entirety of the pupil facets on the pupil facet mirror 10 has a border contour 10a whose extent corresponds to the extent of the illumination pupil. This extension is parallel to the x-direction, that is perpendicular to the object displacement direction, greater than perpendicular thereto, ie in the yz incidence plane containing the scan direction. In a local xy coordinate system, the pupil facet mirror has 10 in the x-direction so a greater extent than in the y-direction. This is in an insert of 1 shown in which an elliptical edge contour 10a of the pupil facet mirror 10 is shown. An xy aspect ratio of this edge contour 10a may for example be 4/3 and is significantly smaller than the x / y aspect ratio of the angular bandwidth at the object field, which has been explained above. The aspect ratio x / y of the edge contour 10a is smaller than an aspect ratio sigmax / sigmay between the dimensions sigmax and sigmay of the illumination pupil associated with these extensions x and x perpendicular and parallel to the object displacement direction.

Bei einer alternativen Gestaltung der Beleuchtungsoptik 7 ist der Pupillenfacettenspiegel 10 mit einem x/y-Aspektverhältnis im Bereich von 1 ausgeführt, beispielsweise als runder Pupillenfacettenspiegel 10.In an alternative design of the illumination optics 7 is the pupil facet mirror 10 with an x / y aspect ratio in the range of 1, for example, as a round pupil facet mirror 10 ,

Die vorstehend erläuterten x/y-Aspektverhältnisse der Randkontur 10a des Pupillenfacettenspiegels 10 ermöglichen es, Feldfacetten- beziehungsweise Einzelspiegel-Schaltwinkel des Feldfacettenspiegels 5 zur Ausleuchtung des Pupillenfacettenspiegels 10 bei ansonsten vorgegebener Geometrie einer Beleuchtungsoptik 7 klein zu halten.The above-explained x / y aspect ratios of the edge contour 10a of the pupil facet mirror 10 allow field facet or single mirror switching angles of the field facet mirror 5 for illuminating the pupil facet mirror 10 otherwise given geometry of a lighting optics 7 to keep small.

Die 2 zeigt in einem lokalen xz-Diagramm mehrere Schnitte durch die Reflexionsfläche des im Strahlengang ersten GI-Spiegels 12. Eine Form dieser xz-Schnittlinie ist abhängig von der jeweiligen y-Koordinate, längs der der Schnitt geführt ist.The 2 shows in a local xz diagram several sections through the reflection surface of the first GI mirror in the beam path 12 , A shape of this xz-cut line is dependent on the respective y-coordinate, along which the cut is guided.

3 zeigt entsprechende xz-Schnittlinien bei verschiedenen y-Koordinaten durch die Reflexionsfläche des nachgeordneten, zweiten GI-Spiegels 13. 3 shows corresponding xz-cut lines at different y-coordinates through the reflection surface of the downstream, second GI-mirror 13 ,

Die Reflexionsflächen der beiden GI-Spiegel 12 und 13 lassen sich mittels einer verallgemeinerten Kegelschnitt-Asphärengleichung beschreiben. Hierbei gilt: z(x, y) = f1(x, y) + f2(x, y) The reflection surfaces of the two GI mirrors 12 and 13 can be described by means of a generalized conic-aspheric equation. Where: z (x, y) = f1 (x, y) + f2 (x, y)

z ist die Pfeilhöhe der Reflexionsfläche in z-Richtung des lokalen yz-Koordinatensystems des jeweiligen GI-Spiegels 12, 13. Für die beiden Therme f1 und f2 gilt:

Figure DE102014223453A1_0002
z is the arrow height of the reflection surface in the z direction of the local yz coordinate system of the respective GI mirror 12 . 13 , For the two thermal springs f1 and f2:
Figure DE102014223453A1_0002

f1 entspricht dabei einem Kegelschnitt und f2 ist eine diese verallgemeinernde Polynomentwicklung.f1 corresponds to a conic and f2 is a generalized polynomial winding.

Die Größen rhox und rhoy sind dabei die Kehrwerte der Scheitelradien Scheitelradius(x) und Scheitelradius(y), die Größen kx und ky entsprechen den konischen Konstanten Kappa(x) und Kappa(y). Aus Symmetriegründen verschwinden alle bezüglich x ungeraden Polynome.The quantities rhox and rhoy are the reciprocal values of the vertex radii vertex radius (x) and vertex radius (y), the variables kx and ky correspond to the conical constants kappa (x) and kappa (y). For reasons of symmetry, all x odd-numbered polynomials disappear.

Die nachfolgenden beiden Tabellen fassen die Designparameter zusammen, die zur Flächenbeschreibung der Reflexionsflächen der beiden GI-Spiegel 12 und 13 in die obige verallgemeinerte Kegelschnitt-Asphärengleichung 1 einzusetzen sind. Tabelle 1: Flächendaten für GI-Spiegel 12 Asphäre Fläche: GI-Spiegel 12 Asphärentyp: KXY Konstanten: Scheitelradius(x) = –1161.133897 Scheitelradius(y) = 78026.475497 Kappa(x) = 11.345415350 Kappa(y) = 12492.823560000 Entwicklungskonstanten: c1 = 0.00000000E+00 c2 = 0.00000000E+00 c3 = 5.54608544E–06 c4 = 0.00000000E+00 c5 = –7.87263073E–06 c6 = 0.00000000E+00 c7 = –1.73373485E–08 c8 = 0.00000000E+00 c9 = –1.55353421E–08 c10 = 2.08902055E–10 c11 = 0.00000000E+00 c12 = –5.03741523E– c13 = 0.00000000E+00 c14 = –2.16016795E–11 c15 = 0.00000000E+00 c16 = 4.46517037E–13 c17 = 0.00000000E+00 c18 = 1.45192600E–12 c19 = 0.00000000E+00 c20 = –2.53950200E–13 c21 = 3.28893261E–14 c22 = 0.00000000E+00 c23 = –3.17999488E–15 c24 = 0.00000000E+00 c25 = 6.46841816E–15 c26 = 0.00000000E+00 c27 = –8.60352971E–16 c28 = 0.00000000E+00 c29 = –2.17603010E–16 c30 = 0.00000000E+00 c31 = 1.01297045E–16 c32 = 0.00000000E+00 c33 = –1.02694152E–17 c34 = 0.00000000E+00 c35 = 0.00000000E+00 Tabelle 2: Flächendaten GI-Spiegel 13 Asphäre Fläche: GI-Spiegel 13 Asphärentyp: KXY Konstanten: Scheitelradius(x) = –1118.269321 Scheitelradius(y) = –166716.903905 Kappa(x) = –39.211036180 Kappa(y) = 0.243886680E+06 Entwicklungskonstanten: c1 = 0.00000000E+00 c2 = 0.00000000E+00 c3 = –7.94941515E–06 c4 = 0.00000000E+00 c5 = 8.64136545E–06 c6 = 0.00000000E+00 c7 = –1.96099022E–07 c8 = 0.00000000E+00 c9 = –2.83276609E–09 c10 = –5.06097808E–10 c11 = 0.00000000E+00 c12 = 1.17710881E–10 c13 = 0.00000000E+00 c14 = 8.11300340E–11 c15 = 0.00000000E+00 c16 = 2.44564710E–12 c17 = 0.00000000E+00 c18 = –4.18622465E–13 c19 = 0.00000000E+00 c20 = 9.23896853E–13 c21 = –6.94696602E–14 c22 = 0.00000000E+00 c23 = –7.11518761E–14 c24 = 0.00000000E+00 c25 = –5.76295970E–15 c26 = 0.00000000E+00 c27 = 6.09159387E–15 c28 = 0.00000000E+00 c29 = –3.19720083E–15 c30 = 0.00000000E+00 c31 = 3.74811351E–16 c32 = 0.00000000E+00 c33 = –5.13048163E–16 c34 = 0.00000000E+00 c35 = 0.00000000E+00 The following two tables summarize the design parameters used to describe the area of reflection of the two GI mirrors 12 and 13 into the above generalized conic-aspheric equation 1 are to be used. Table 1: Area data for GI mirrors 12 asphere Area: GI mirror 12 Aspheric type: KXY constants: Vertex radius (x) = -1161.133897 Vertex radius (y) = 78026.475497 Kappa (x) = 11.345415350 Kappa (y) = 12492.823560000 Development constants: c1 = 0.00000000E + 00 c2 = 0.00000000E + 00 c3 = 5.54608544E-06 c4 = 0.00000000E + 00 c5 = -7.87263073E-06 c6 = 0.00000000E + 00 c7 = -1.73373485E-08 c8 = 0.00000000E + 00 c9 = -1.55353421E-08 c10 = 2.08902055E-10 c11 = 0.00000000E + 00 c12 = -5.03741523E- c13 = 0.00000000E + 00 c14 = -2.16016795E-11 c15 = 0.00000000E + 00 c16 = 4.46517037E-13 c17 = 0.00000000E + 00 c18 = 1.45192600E-12 c19 = 0.00000000E + 00 c20 = -2.53950200E-13 c21 = 3.28893261E-14 c22 = 0.00000000E + 00 c23 = -3.17999488E-15 c24 = 0.00000000E + 00 c25 = 6.46841816E-15 c26 = 0.00000000E + 00 c27 = -8.60352971E-16 c28 = 0.00000000E + 00 c29 = -2.17603010E-16 c30 = 0.00000000E + 00 c31 = 1.01297045E-16 c32 = 0.00000000E + 00 c33 = -1.02694152E-17 c34 = 0.00000000E + 00 c35 = 0.00000000E + 00 Table 2: Area data GI-level 13 asphere Area: GI mirror 13 Aspheric type: KXY constants: Vertex radius (x) = -1118.269321 Vertex radius (y) = -166716.903905 Kappa (x) = -39.211036180 Kappa (y) = 0.243886680E + 06 Development constants: c1 = 0.00000000E + 00 c2 = 0.00000000E + 00 c3 = -7.94941515E-06 c4 = 0.00000000E + 00 c5 = 8.64136545E-06 c6 = 0.00000000E + 00 c7 = -1.96099022E-07 c8 = 0.00000000E + 00 c9 = -2.83276609E-09 c10 = -5.06097808E-10 c11 = 0.00000000E + 00 c12 = 1.17710881E-10 c13 = 0.00000000E + 00 c14 = 8.11300340E-11 c15 = 0.00000000E + 00 c16 = 2.44564710E-12 c17 = 0.00000000E + 00 c18 = -4.18622465E-13 c19 = 0.00000000E + 00 c20 = 9.23896853E-13 c21 = -6.94696602E-14 c22 = 0.00000000E + 00 c23 = -7.11518761E-14 c24 = 0.00000000E + 00 c25 = -5.76295970E-15 c26 = 0.00000000E + 00 c27 = 6.09159387E-15 c28 = 0.00000000E + 00 c29 = -3.19720083E-15 c30 = 0.00000000E + 00 c31 = 3.74811351E-16 c32 = 0.00000000E + 00 c33 = -5.13048163E-16 c34 = 0.00000000E + 00 c35 = 0.00000000E + 00

Anhand der 4 bis 7 werden nachfolgend weitere Gestaltungsmöglichkeiten für Beleuchtungsoptiken mit jeweils zwei GI-Spiegeln zwischen den Pupillenfacettenspiegel 10 und dem Objektfeld 8 erläutert, die anstelle der Beleuchtungsoptik 7 nach 1 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 zum Einsatz kommen können. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.Based on 4 to 7 Below are further design options for illumination optics, each with two GI levels between the pupil facet mirror 10 and the object field 8th explains that instead of the illumination optics 7 to 1 at the projection exposure machine 1 can be used. Components which correspond to those described above with reference to 1 to 3 already described, bear the same reference numbers and will not be discussed again in detail.

Der Kreuzungspunkt K liegt beim Strahlengang der Beleuchtungsoptik 7 zwischen einem Schwerstrahlverlauf zwischen den Facettenspiegeln 5 und 10 einerseits und dem Bildfeld 17 andererseits.The crossing point K lies with the beam path of the illumination optics 7 between a heavy beam path between the facet mirrors 5 and 10 on the one hand and the image field 17 on the other hand.

4 zeigt eine weitere Ausführung einer Beleuchtungsoptik 26. Die Beleuchtungsoptik 26 hat einen Quellwinkel Q von 90°. Das Beleuchtungslicht 3 wird von der Lichtquelle 2 her also waagrecht zum Zwischenfokus 6 geführt. 4 shows a further embodiment of a lighting optical system 26 , The illumination optics 26 has a source angle Q of 90 °. The illumination light 3 is from the light source 2 here so horizontally to the intermediate focus 6 guided.

Eine Faltgeometrie für das Beleuchtungslicht 3 durch die beiden Facettenspiegel 5 und 10 ist bei der Beleuchtungsoptik 26 derart, dass ein Schwerstrahlverlauf zwischen den Facettenspiegel 5 und 10 zwischen dem Kreuzungspunkt K und dem Bildfeld 17 liegt.A folding geometry for the illumination light 3 through the two facet mirrors 5 and 10 is in the lighting optics 26 such that a Schwerstrahlverlauf between the facet mirror 5 and 10 between the crossing point K and the image field 17 lies.

5 zeigt eine Ausführung einer Beleuchtungsoptik 27, bei der keine Kreuzung eines Schwerstrahlverlaufs des Beleuchtungslichts zwischen dem Zwischenfokus 6 und dem Objektfeld 8 stattfindet. Ein Quellwinkel Q beträgt bei der Beleuchtungsoptik 27 etwa 59°. Der Schwerstrahlverlauf des Beleuchtungslichtes 3 zwischen dem Pupillenfacettenspiegel 10 und dem ersten GI-Spiegel 12 liegt zwischen dem Feldfacettenspiegel 5 und dem Bildfeld 17. 5 shows an embodiment of a lighting optical system 27 in which there is no crossing of a heavy beam course of the illumination light between the intermediate focus 6 and the object field 8th takes place. A source angle Q is in the illumination optics 27 about 59 °. The heavy-beam course of the illumination light 3 between the pupil facet mirror 10 and the first GI mirror 12 lies between the field facet mirror 5 and the image field 17 ,

6 zeigt eine Ausführung der Beleuchtungsoptik 28, bei der der Feldfacettenspiegel 5 zwischen einem Schwerstrahlverlauf des Beleuchtungslichtes 3 zwischen Pupillenfacettenspiegel 10 und dem ersten GI-Spiegel 12 einerseits und dem Bildfeld 17 andererseits liegt. Ein Quellwinkel Q beträgt bei der Beleuchtungsoptik 28 etwa 73°. Auch hier liegt keine Kreuzung des Beleuchtungslicht-Schwerstrahls zwischen dem Zwischenfokus 6 und dem Objektfeld 8 vor. 6 shows an embodiment of the illumination optics 28 in which the field facet mirror 5 between a heavy-beam course of the illumination light 3 between pupil facet mirror 10 and the first GI mirror 12 on the one hand and the image field 17 on the other hand. A source angle Q is in the illumination optics 28 about 73 °. Again, there is no crossing of the illuminating light gravity beam between the intermediate focus 6 and the object field 8th in front.

7 zeigt eine Ausführung einer Beleuchtungsoptik 29, bei der sich die Umlenkwirkung der beiden GI-Spiegel 12, 13 auf das Beleuchtungslicht nicht addiert, wie bei den vorstehend beschriebenen Beleuchtungsoptiken, sondern subtrahiert. Die beiden GI-Spiegel 12, 13 haben bei der Beleuchtungsoptik 29 also eine gegenläufige Umlenkwirkung auf einen Schwerstrahl des Beleuchtungslicht-Gesamtbündel 3 G. Ansonsten ist ein Verlauf des Beleuchtungslichts 3 zwischen der Lichtquelle 2 und dem ersten GI-Spiegel 12 vergleichbar zum Verlauf in der Beleuchtungsoptik 27 nach 5. Aufgrund der im Vergleich zur umlenkenden Wirkung des GI-Spiegels 12 der Beleuchtungsoptik 27 umgekehrten umlenkenden Wirkung des GI-Spiegels 12 der Beleuchtungsoptik 29 ergibt sich eine entsprechende Verkippung aller dem GI-Spiegel 12 vorgeordneten optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1, was zu einem Quellwinkel Q von etwa 5° führt. 7 shows an embodiment of a lighting optical system 29 , at which the deflection effect of the two GI mirrors 12 . 13 is not added to the illumination light, as in the illumination optics described above, but subtracted. The two GI mirrors 12 . 13 have in the lighting optics 29 ie an opposite deflection effect on a heavy beam of the illumination light total bundle 3 G. Otherwise, there is a course of the illumination light 3 between the light source 2 and the first GI mirror 12 comparable to the course in the illumination optics 27 to 5 , Because of compared to the redirecting effect of the GI mirror 12 the illumination optics 27 reverse deflecting effect of the GI mirror 12 the illumination optics 29 results in a corresponding tilting of all the GI mirror 12 upstream optical components of the projection exposure system 1 , which leads to a source angle Q of about 5 °.

Die optische Wirkung der beiden GI-Spiegel 12, 13 kann zu einer Abhängigkeit eines Feldabbildungsmaßstabes von einer den Ortskoordinaten x beziehungsweise y zugeordneten Pupillenkoordinate sigmax, sigmay führen. Ein Abbildungsmaßstab βy, also ein Abbildungsmaßstab in der yz-Ebene, kann um mehrere 10% um einen mittleren Maßstabswert schwanken. Auch der Abbildungsmaßstab βx in der hierzu senkrechten Richtung kann variieren. Dies kann durch entsprechend angepasste x/y-Aspektverhältnisse der über die Pupillenfacetten jeweils abgebildeten Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 5 kompensiert werden. Hierzu ist von Vorteil, wenn die Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 5 aus frei wählbaren Einzelspiegel-Gruppen zusammengesetzt werden können, wie dies grundsätzlich beispielsweise in der US 2011/0318696 A1 schon beschrieben ist.The optical effect of the two GI mirrors 12 . 13 can lead to a dependency of a field image scale on a pupil coordinate sigmax, sigmay assigned to the location coordinates x and y, respectively. An image scale β y , ie a magnification in the yz plane, can fluctuate by several 10% around an average scale value. The magnification β x in the direction perpendicular thereto can also vary. This can be achieved by correspondingly adapted x / y aspect ratios of the field facets of the field facet mirror imaged via the pupil facets 5 be compensated. For this purpose, it is advantageous if the field facets of the field facet mirror 5 can be composed of freely selectable individual mirror groups, as this basically, for example in the US 2011/0318696 A1 already described.

Auch eine verringerte Qualität einer Abbildung der Pupillenebene 11, also der Anordnungsebene des Pupillenfacettenspiegels 10, auf die Eintrittspupillenebene 15 der Projektionsoptik 16 kann bedingen, dass der Feldfacettenspiegel 5 Feldfacetten aufweist, die frei wählbar aus Einzelspiegelgruppen ausgeführt sind. Hierdurch wird ein unerwünschtes Überstrahlen der Eintrittspupille der Projektionsoptik 16 vermieden, indem beispielsweise bestimmte Pupillenfacetten von nicht das gesamte Objektfeld 8 ausleuchtenden Feldfacetten mit dem Beleuchtungslicht 3 beaufschlagt werden.Also a reduced quality of a picture of the pupil level 11 , ie the plane of arrangement of the pupil facet mirror 10 , on the entrance pupil level 15 the projection optics 16 may cause the field facet mirror 5 Field facets, which are freely selectable from individual mirror groups. As a result, an undesired overshoot of the entrance pupil of the projection optics 16 avoided, for example, by certain pupil facets of not the entire object field 8th illuminating field facets with the illumination light 3 be charged.

Zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauteils, insbesondere eines hoch integrierten Halbleiterbauelements, beispielsweise eines Speicherchips, mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 werden zunächst das Retikel 19 und der Wafer 21 bereitgestellt. Anschließend wird eine Struktur auf dem Retikel 19 mit der Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage 1 auf eine lichtempfindliche Schicht auf dem Wafer 21 projiziert. Durch Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht wird dann eine Mikrostruktur auf dem Wafer 21 und hieraus das mikro- beziehungsweise nanostrukurierte Bauteil erzeugt.For producing a microstructured component, in particular a highly integrated semiconductor component, for example a memory chip, with the aid of the projection exposure apparatus 1 be the reticle first 19 and the wafer 21 provided. Subsequently, a structure on the reticle 19 with the projection optics of the projection exposure machine 1 on a photosensitive layer on the wafer 21 projected. Development of the photosensitive layer then results in a microstructure on the wafer 21 and from this the micro- or nanostrukurierte component produced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 6507440 B1 [0002] US 6507440 B1 [0002]
  • US 6438199 B1 [0002] US 6438199 B1 [0002]
  • US 2011/0318696 A1 [0002, 0009, 0068] US 2011/0318696 A1 [0002, 0009, 0068]
  • US 2011/0001947 A1 [0002, 0009, 0028, 0030] US 2011/0001947 A1 [0002, 0009, 0028, 0030]
  • WO 2012/034995 A2 [0002, 0012, 0045] WO 2012/034995 A2 [0002, 0012, 0045]

Claims (11)

Beleuchtungsoptik (7; 26; 27; 28; 29) für die EUV-Projektionslithographie zur Beleuchtung eines Objektfeldes (8) mit Beleuchtungslicht (3), wobei im Objektfeld (8) ein abzubildendes Objekt (19) anordenbar ist, welches mittels eines Objekthalters (22) während einer Projektionsbelichtung in einer Objektverlagerungsrichtung (y) verlagerbar ist, – mit einem Feldfacettenspiegel (5) mit einer Mehrzahl von Feldfacetten, die jeweils aus mindestens einem Einzelspiegel aufgebaut sind, – mit einem Pupillenfacettenspiegel (10) mit einer Mehrzahl von Pupillenfacetten, der Teil einer Übertragungsoptik (14) ist, welche die Feldfacetten über Ausleuchtungskanäle, denen jeweils eine der Feldfacetten und eine der Pupillenfacetten zugeordnet ist, einander überlagernd in das Objektfeld (8) abbildet, – wobei die Übertragungsoptik (14) mindestens zwei Spiegel (12, 13) für streifenden Einfall aufweist, die dem Pupillenfacettenspiegel (10) im Strahlengang des Beleuchtungslichts (3) nachgeordnet sind, und – im Objektfeld (8) eine Beleuchtungswinkelbandbreite eines aus den Ausleuchtungskanälen zusammengesetzten Beleuchtungslicht-Gesamtbündels (3 G) erzeugen, welche für eine Einfallsebene (yz) des Beleuchtungslichts (3) auf das Objektfeld (8) parallel zur Objektverlagerungsrichtung (y) kleiner ist als für eine Ebene (xz) senkrecht hierzu.Illumination optics ( 7 ; 26 ; 27 ; 28 ; 29 ) for EUV projection lithography for illuminating an object field ( 8th ) with illumination light ( 3 ), whereby in the object field ( 8th ) an object to be imaged ( 19 ) can be arranged, which by means of an object holder ( 22 ) is displaceable during a projection exposure in an object displacement direction (y), - with a field facet mirror ( 5 ) with a plurality of field facets, which are each constructed from at least one individual mirror, - with a pupil facet mirror ( 10 ) with a plurality of pupil facets, the part of a transmission optics ( 14 ), which superimpose the field facets over illumination channels, to which one of the field facets and one of the pupil facets is respectively assigned, overlapping each other into the object field (FIG. 8th ), the transmission optics ( 14 ) at least two mirrors ( 12 . 13 ) for grazing incidence corresponding to the pupil facet mirror ( 10 ) in the beam path of the illumination light ( 3 ), and - in the object field ( 8th ) an illumination angle bandwidth of an illumination light total bundle composed of the illumination channels ( 3 G ), which for an incidence plane (yz) of the illumination light ( 3 ) to the object field ( 8th ) is smaller parallel to the object displacement direction (y) than for a plane (xz) perpendicular thereto. Beleuchtungsoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spiegel für streifenden Einfall (12, 13) so angeordnet sind, dass sich ihre Umlenkwirkung auf das Beleuchtungslicht (3) addiert.Illumination optics according to claim 1, characterized in that the two grazing incidence mirrors ( 12 . 13 ) are arranged so that their deflection effect on the illumination light ( 3 ) added. Beleuchtungsoptik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtheit der Pupillenfacetten auf dem Pupillenfacettenspiegel (10) eine Randkontur (10a) aufweist, die ein Aspektverhältnis (x/y) aufweist zwischen – einer Erstreckung (x) der Randkontur (10a) senkrecht zur Objektverlagerungsrichtung (y) und – einer Erstreckung (y) der Randkontur (10a) parallel zur Objektverlagerungsrichtung, welches kleiner ist als ein Aspektverhältnis (sigmax/sigmay) zwischen Dimensionen einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik (7; 26; 27; 28; 29), die diesen Erstreckungen der Randkontur (10a) senkrecht (x) und parallel (y) zur Objektverlagerungsrichtung zugeordnet sind.Illumination optics according to claim 1 or 2, characterized in that a totality of the pupil facets on the pupil facet mirror ( 10 ) an edge contour ( 10a ) having an aspect ratio (x / y) between - an extension (x) of the edge contour ( 10a ) perpendicular to the object displacement direction (y) and - an extension (y) of the edge contour ( 10a ) parallel to the object displacement direction, which is smaller than an aspect ratio (sigmax / sigmay) between dimensions of an illumination pupil of the illumination optical system ( 7 ; 26 ; 27 ; 28 ; 29 ), these extensions of the edge contour ( 10a ) are assigned perpendicular (x) and parallel (y) to the object displacement direction. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldfacetten aus einer Mehrzahl von Mikrospiegeln aufgebaut sind.Illumination optics according to one of claims 1 to 3, characterized in that the field facets are constructed from a plurality of micromirrors. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldfacetten ein x/y-Aspektverhältnis aufweisen, welches größer ist als das x/y-Aspektverhältnis des Objektfeldes (8).Illumination optics according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the field facets have an x / y aspect ratio which is greater than the x / y aspect ratio of the object field ( 8th ). Beleuchtungssystem mit einer Beleuchtungsoptik (7; 26; 27; 28; 29) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und mit einer Projektionsoptik (16) zur Abbildung des Objektfeldes (8) in ein Bildfeld (17).Illumination system with illumination optics ( 7 ; 26 ; 27 ; 28 ; 29 ) according to one of claims 1 to 5 and with a projection optical system ( 16 ) for mapping the object field ( 8th ) in an image field ( 17 ). Beleuchtungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsoptik (16) anamorphotisch ausgebildet ist.Illumination system according to claim 6, characterized in that the projection optics ( 16 ) is formed anamorphic. Beleuchtungssystem nach Anspruch 6 und 7, gekennzeichnet durch eine EUV-Lichtquelle (2).Illumination system according to claim 6 and 7, characterized by an EUV light source ( 2 ). Projektionsbelichtungsanlage (1) – mit einem Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, – mit einem Objekthalter (22) zur Halterung des Objekts (19), der mit einem Objektverlagerungsantrieb (24) zur Verlagerung des Objekts (19) in der Objektverlagerungsrichtung (y) verbunden ist, – mit einem Waferhalter (23) zur Halterung des Wafers (21), der mit einem Waferverlagerungsantrieb (25) zur Verlagerung des Wafers (21) synchronisiert zum Objektverlagerungsantrieb (24) verbunden ist.Projection exposure apparatus ( 1 ) - with an illumination system according to one of claims 6 to 8, - with an object holder ( 22 ) for holding the object ( 19 ) equipped with an object displacement drive ( 24 ) for relocating the object ( 19 ) in the object displacement direction (y), - with a wafer holder ( 23 ) for holding the wafer ( 21 ) provided with a wafer displacement drive ( 25 ) for relocating the wafer ( 21 ) synchronized to the object displacement drive ( 24 ) connected is. Verfahren zur Herstellung einer mikrostrukturierten Bauteils mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellung eines Retikels (19), – Bereitstellung eines Wafers (21) mit einer für das Beleuchtungslicht (3) empfindlichen Beschichtung, – Projizieren zumindest eines Abschnitts des Retikels (19) auf den Wafer (21) mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 9, – Entwickeln der mit dem Beleuchtungslicht (3) belichteten lichtempfindlichen Schicht auf dem Wafer (21).Process for the production of a microstructured component with the following process steps: - Provision of a reticle ( 19 ), - provision of a wafer ( 21 ) with one for the illumination light ( 3 ) sensitive coating, - projecting at least a portion of the reticle ( 19 ) on the wafer ( 21 ) using the projection exposure apparatus ( 1 ) according to claim 9, - developing the with the illumination light ( 3 ) exposed photosensitive layer on the wafer ( 21 ). Bauteil, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 10. Component produced by a method according to claim 10.
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