DE102022209214A1

DE102022209214A1 - Einzelspiegel eines Pupillenfacettenspiegels und Pupillenfacettenspiegel für eine Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102022209214A1
Application number: DE102022209214.7A
Authority: DE
Inventors: Stefan Lippoldt; Markus Hauf; Martin Endres
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-09-05
Filing date: 2022-09-05
Publication date: 2024-03-07
Also published as: WO2024052170A1

Abstract

Ein Einzelspiegel (11) eines Pupillenfacettenspiegels (10) einer Beleuchtungsoptik (25) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) ist um zwei Schenkachsen (31, 32) verschwenkbar gelagert, wobei ein Aspektverhältnis der Verschwenkbarkeit des Einzelspiegels (11) um die beiden Schwenkachsen (31, 32) mindestens 2 : 1 beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Einzelspiegel eines Pupillenfacettenspiegels und einen Pupillenfacettenspiegel für eine Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Beleuchtungsoptik, ein Beleuchtungssystem, ein optisches System und eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Pupillenfacettenspiegel. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements sowie ein verfahrensgemäß hergestelltes Bauelement. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kalibrierung der Verschwenkung eines Einzelspiegels.
Beleuchtungsoptiken für Projektionsbelichtungsanlagen sind beispielsweise aus der DE 10 2018 214 223 A1 , der US 6,658,084 B2 und der US 9,063,336 B2 bekannt.
Aus unterschiedlichen Gründen kann es wünschenswert sein, die Einzelspiegel eines Pupillenfacettenspiegels, welche auch als Pupillenfacetten bezeichnet werden, verlagerbar, insbesondere verschwenkbar, auszubilden. Die praktische Umsetzung von schaltbaren Pupillenfacetten ist jedoch eine technisch sehr herausfordernde Aufgabe. Es besteht daher fortwährend Bedarf, Pupillenfacetten, insbesondere im Hinblick auf ihre Schaltbarkeit, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gelöst.
Ein Kern der Erfindung besteht darin, Einzelspiegel eines Pupillenfacettenspiegels verschwenkbar auszubilden, wobei ein Aspektverhältnis der Verschwenkbarkeit um zwei quer, insbesondere senkrecht, zueinander verlaufende Schwenkachsen mindestens 2: 1, insbesondere mindestens 3: 1, insbesondere mindestens 5: 1, insbesondere mindestens 10:1, insbesondere mindestens 20:1, insbesondere mindestens 30:1, insbesondere mindestens 50:1 beträgt. Das Aspektverhältnis der Verschwenkbarkeit des Einzelspiegels um die beiden Schwenkachsen kann insbesondere in etwa dem Aspektverhältnis des Objektfeldes der Projektionsbelichtungsanlage und/oder dem Aspektverhältnis einzelner Feldfacetten entsprechen.
Durch die Reduzierung der Verschwenkbarkeit des Einzelspiegels im Hinblick auf wenigstens eine der beiden Schwenkachsen lässt sich der Aufwand für eine stabile und präzise Positionierung des Einzelspiegels verringern. Außerdem lassen sich unterschiedliche Aspekte der Lagerung des Einzelspiegels verbessern.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann der Einzelspiegel eine polygonale, insbesondere eine hexagonale oder eine runde, insbesondere eine kreisförmige, Reflexionsfläche aufweisen.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann der Durchmesser der Reflexionsfläche, insbesondere der Inkreisdurchmesser, im Bereich von 1 mm bis 20 mm liegen. Der Durchmesser kann insbesondere höchstens 10 mm betragen. Der Durchmesser kann insbesondere mindestens 2 mm, insbesondere mindestens 3 mm betragen. Der Durchmesser kann beispielsweise ca. 6 mm betragen.
Gemäß einem Aspekt beträgt der größere der beiden Verschwenkbarkeits-Bereiche maximal +/- 50 mrad, insbesondere maximal +/- 30 mrad, insbesondere maximal +/- 15 mrad, insbesondere maximal +/- 5 mrad, insbesondere maximal +/- 3 mrad.
Gemäß einem Aspekt beträgt der kleinere der beiden Verschwenkbarkeits-Bereiche maximal +/- 25 mrad, insbesondere maximal +/- 15 mrad, insbesondere maximal +/- 10 mrad, insbesondere maximal +/- 5 mrad, insbesondere maximal +/- 5 mrad, insbesondere maximal +/- 3 mrad, insbesondere maximal +/- 2 mrad, insbesondere maximal +/-1 mrad, insbesondere maximal +/- 0,5 mrad, insbesondere maximal +/- 0,2 mrad und insbesondere maximal +/- 0,1 mrad.
Er ist damit um etwa eine Größenordnung geringer als der Verschwenkbarkeits-Bereich, welcher für aktive Pupillenfacetten bekannt ist.
Es konnte gezeigt werden, dass sich die durch die Verlagerbarkeit der Pupillenfacetten ergebenden Vorteile, insbesondere die Steigerung der mittleren Illuminatoreffizienz, auch mit einem reduzierten Verschwenkbarkeits-Bereich zu großen Teilen erreichen lassen.
In einem klassischen Wabenkondensor mit statischen Pupillenfacetten wird im Rahmen der Kanalzuordnung jede Pupillenfacette genau einer Feldfacette zugeordnet. Die Oberfläche (Normale und Krümmungsradius) der Pupillenfacette wird dabei so gewählt und eingestellt, dass sie die ihr zugeordnete Feldfacette in das Objektfeld abbildet. Dabei können mehrere Pupillenfacetten eine Gruppe bilden, wobei die Pupillenfacetten einer Gruppe jeweils derselben Feldfacette zugeordnet sind (vgl. US 6,658,084 B2 ). Da die Pupillenfacetten statisch sind, kann diese Zuordnung nach der Fertigung und Montage nicht mehr geändert werden.
Die Feldfacetten können hierbei aktiv, d. h. verlagerbar, sein. Sie können von einer Pupillenfacette auf eine andere umgeschaltet werden. Zu einem festen Zeitpunkt bestrahlt eine Feldfacette aber nur eine einzige Pupillenfacette. Daher können nur Pupillenfacetten aus verschiedenen Gruppen gleichzeitig leuchten, d. h. zur Beleuchtung des Objektfeldes beitragen. Pupillenfacetten aus derselben Gruppe können nicht gleichzeitig leuchten. Somit müssen schon im Design des Illuminators (der Beleuchtungsoptik) die gewünschten Beleuchtungssettings (auch kurz Settings) bekannt sein. Die Gruppierung der Pupillenfacetten wird dann auf diese Settings optimiert, sodass für diese Settings eine möglichst hohe Illuminatoreffizienz erreicht wird. Andere Settings können dann im Allgemeinen nicht mehr mit der vollen Illuminatoreffizienz betrieben werden.
Die Illuminatoreffizienz eines Settings berechnet sich aus dem Verhältnis der Anzahl leuchtender Pupillenfacetten zur Anzahl der vorhandenen Feldfacetten. Wenn in einem Setting jede Pupillenfacetten-Gruppe mindestens einmal angefragt wird, entspricht dies einer Illuminatoreffizienz von 100%. Falls in einem Setting bestimmte Gruppen nicht angefragt werden, sinkt die Illuminatoreffizienz entsprechend.
Außerdem gibt es zwei Arten von Pupillenfüllgrad, die zur Charakterisierung einer Beleuchtungsoptik verwendet werden.
Der Setting-Pupillenfüllgrad ist gegeben durch das Verhältnis der Anzahl der von einem Setting angefragten Pupillenfacetten zur Anzahl insgesamt vorhandener Pupillenfacetten.
Der System-Pupillenfüllgrad gibt das Verhältnis insgesamt vorhandener Feldfacetten zur Anzahl insgesamt vorhandener Pupillenfacetten an.
Die Illuminatoreffizienz ist allgemein eine Funktion des Setting-Pupillenfüllgrades eines Beleuchtungssystems. Bei Verwendung statischer Pupillenfacetten kann bei einem System-Pupillenfüllgrad von 20 % und einem Setting-Pupillenfüllgrad von 20 % eine mittlere Illuminatoreffizienz von etwa 67 % erreicht werden. Das liegt daran, dass an einem 20 %-Setting im typischen Fall viele Pupillenfacetten-Gruppen mehrfach angefragt werden, andere Gruppen dafür gar nicht. Dieses sich gegenseitige Blockieren der Pupillenfacetten wird auch Settingkonflikt genannt. Derartige Settingkonflikte lassen sich durch eine schaltbare, d. h. eine verschwenkbare Ausbildung der Pupillenfacetten reduzieren, insbesondere vollständig vermeiden. Im Falle von schaltbaren Pupillenfacetten kann eine einzelne Pupillenfacette zwar zu jedem festen Zeitpunkt nur das Licht einer einzigen Feldfacette zum Retikel führen, jedoch kann sie derart verschwenkt werden, dass sie zu einem Zeitpunkt Beleuchtungsstrahlung von einer bestimmten Feldfacette zu einem anderen Zeitpunkt Beleuchtungsstrahlung von einer anderen Feldfacette zum Retikel führt. Ein Settingkonflikt kann insbesondere dadurch aufgelöst werden, dass eine angefragte Pupillenfacette, die auf eine bereits genutzte Feldfacette geschaltet ist, auf eine ungenutzte Feldfacette umgeschaltet wird. Sofern die schaltbaren Pupillenfacetten jeweils das gesamte Feldfacettenmodul abdecken können, können auch alle denkbaren Settings unterstützt werden.
Überraschend konnte gezeigt werden, dass die mittlere Illuminatoreffizienz bereits deutlich gesteigert werden kann, wenn die Pupillenfacetten nicht das gesamte Feldfacettenmodul abdecken, sondern lediglich wenige, insbesondere zwei, drei, vier oder fünf Feldfacetten ansteuern können.
Es konnte insbesondere gezeigt werden, dass die sich aus der Schaltbarkeit der Pupillenfacetten ergebenden Vorteile zu einem großen Teil auch mit einem reduzierten Schaltrange (Verlagerbarkeits-Bereich) erreichen lassen. Hierdurch lässt sich der konstruktive Aufwand verringern. Außerdem lassen sich unterschiedliche Aspekte der Lagerung, insbesondere deren Wärmeleitfähigkeit, verbessern.
Weiter wurde erkannt, dass der Aufwand für eine stabile und präzise Verlagerung der Pupillenfacetten weiter reduziert werden kann, wenn man ausnutzt, dass die Feldfacetten und/oder das Objektfeld üblicherweise eine stark elongierte Form, insbesondere ein Aspektverhältnis von mindestens 5: 1, insbesondere mindestens 10:1, beispielsweise von 13:1, haben.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann der kleinere der beiden Verschwenkbarkeits-Bereiche höchstens +/- 2 mrad, insbesondere höchstens +/- 1 mrad, insbesondere höchstens +/- 0,5 mrad, betragen.
Hierbei kann der größere der beiden Verschwenkbarkeits-Bereiche die Verschwenkbarkeit um eine Achse senkrecht zur Scanrichtung innerhalb der Ebene des Pupillenfacettenmoduls charakterisieren.
Der kleinere der beiden Verschwenkbarkeits-Bereiche kann Verschwenkbarkeit um eine zweite Achse, welche senkrecht zur ersten Achse, d. h. parallel zur Scanrichtung, innerhalb der Ebene des Pupillenfacettenmoduls verläuft, angeben.
Da der benötigte Schaltrange der Pupillenfacetten in Scanrichtung nur sehr klein ist, ist der Schaltrange nahezu eindimensional. Es wurde erkannt, dass dies genutzt werden kann, um die Lagerung der Pupillenfacetten und/oder die Aktuatorik für ihre Verlagerbarkeit und/oder die Sensor-Einrichtung zur Erfassung ihrer Verlagerungsposition zu vereinfachen, insbesondere ohne dass dies zu erheblichen Qualitätseinbußen führen würde.
Unterschiedliche Aspekte, die sich hieraus ergeben, und die jeder für sich oder in Kombination miteinander zu Vorteilen führen können, werden im Folgenden beschrieben.
Gemäß einem Aspekt kann die Lagerung der Pupillenfacetten ein Festkörpergelenk, insbesondere ein Kardangelenk, aufweisen.
Gemäß einem weiteren Aspekt weist die Lagerung des Einzelspiegels für jeden Schwenkfreiheitsgrad eine oder mehrere Blattfedern auf, wobei die Blattfedern für den einen Schwenkfreiheitsgrad dicker und/oder steifer ausgebildet sind als die Blattfedern für den anderen Schwenkfreiheitsgrad.
Es wurde erkannt, dass bei einer gegebenen Aktuatorkraft eine Reduktion des Verschwenkbarkeits-Bereiches um einen Faktor x eine entsprechende Steigerung der Steifheit der Blattfedern, bzw. allgemein des Kardangelenkes, in dieser Richtung ermöglicht.
Dies führt dazu, dass die Eigenfrequenz der Kippmoden um einen Faktor -Yx ansteigt. Dies ist vorteilhaft für die Robustheit der Verschwenkung in dieser Richtung gegenüber mechanischen Vibrationen.
Außerdem führt die Möglichkeit, dickere Blattfedern zu verwenden, zu einem niedrigeren Thermalwiderstand vom Spiegel zum Spiegelträger, insbesondere um einen Faktor x^- ^⅓. Dies ist vorteilhaft für die Abführung der von der Beleuchtungsstrahlung, insbesondere von der EUV-Strahlung, auf den Einzelspiegel eingebrachten Wärmeleistung.
Die Eigenfrequenzen der Einzelspiegel können insbesondere in einer Richtung mindestens 300 Hz, insbesondere mindestens 500 Hz betragen. In einer hierzu senkrechten Richtung können die Eigenfrequenzen der Kippmoden der Einzelspiegel insbesondere mindestens 1000 Hz, insbesondere mindestens 1500 Hz betragen.
Gemäß einem weiteren Aspekt weist die Lagerung des Einzelspiegels für einen oder beide der Schwenkfreiheitsgrade Endanschläge zur Begrenzung des Verschwenkbarkeits-Bereiches auf.
Hierdurch kann die Genauigkeit der Verschwenkbarkeit verbessert werden. Mittels der Endanschläge lassen sich insbesondere präzise Verschwenkpositionen definieren.
Derartige Endanschläge lassen sich auch zur Kalibrierung der Verlagerungsposition nutzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird höchstens eine der Verschwenkungen um die beiden Schwenkachsen mittels einer Sensor-Einrichtung erfasst. Die Verschwenkung um die andere der beiden Schwenkachsen kann sensorfrei erfolgen.
Es ist insbesondere möglich, höchstens eine der beiden Verschwenkungen zu regeln. Die andere, insbesondere die Verschwenkung um die Achse mit dem kleineren Verschwenkbarkeits-Bereich, kann gesteuert, insbesondere rückkopplungsfrei, erfolgen. Prinzipiell ist es sogar möglich, beide Verschwenkungen lediglich zu steuern, d. h. rückkopplungsfrei auszubilden.
Hierdurch wird der konstruktive Aufwand sowie die Positionierung der Einzelspiegel erheblich vereinfacht.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann zur Erfassung der Verschwenkposition des Einzelspiegels eine Sensor-Einrichtung mit einem oder mehreren Wirbelstromsensoren dienen.
Dies ermöglicht ein besonders einfaches, robustes Sensorkonzept.
Gemäß einem weiteren Aspekt können die Schwenkachsen und die Festkörpergelenke in derselben Ebene liegen. Insbesondere können auch die Blattfedern, mit denen die Schwenkachsen realisiert sind, in dieser Ebene liegen.
Dies ermöglicht eine besonders flache Bauweise. Die flache Bauweise vereinfacht die Fertigung des Festkörpergelenks erheblich, insbesondere gegenüber Flexure-Elementen, deren effektive Drehachsen in der Spiegelfläche liegen, und deren Blattfedern infolgedessen aus der Ebene herauszeigend angeordnet sein müssen.
Gemäß einem weiteren Aspekt können die Schwenkachsen beabstandet zur Reflexionsfläche angeordnet sein. Die Schwenkachsen können insbesondere hinter bzw. unter der Reflexionsfläche der Pupillenfacetten angeordnet sein.
Dass die Kippachsen unterhalb der Spiegelfläche liegen, bedingt zwar, dass sich die Spiegelfläche beim Verkippen seitlich bewegt. Es konnte jedoch gezeigt werden, dass dies bei den oben genannten kleinen Kippwinkeln kein Problem ist.
Die Schwenkachsen können insbesondere in Richtung einer Spiegelnormalen um mindestens 1 mm, insbesondere mindestens 2 mm, insbesondere mindestens 3 mm zur Reflexionsfläche beabstandet sein.
Der Abstand der Schwenkachsen zur Reflexionsfläche in Richtung deren Flächennormalen kann insbesondere mindestens ein Fünftel, insbesondere mindestens ein Drittel, insbesondere mindestens einen halben Spiegel-Durchmesser betragen.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann zur Ermittlung eines oder mehrerer Referenzsignale für eine Verschwenkposition für eine oder beide der Schwenkachsen ein Referenz-Positions-Sensor vorgesehen sein.
Bei inkrementalen Sensoren wie z.B. bei Encodern ist dieser oft als Referenz Index Sensor integriert. Der Referenz Index Sensor zeigt immer ins gleiche Inkrement, weshalb man auch mit inkrementellen Encodern die Absolutpositionen sehr genau reproduzieren kann.
Ein Referenz-Positions-Sensor braucht nicht akkurat über den gesamten Messrange zu sein, sondern nur die Referenzposition reproduzierbar wiedergeben was ein Vorteil sein kann, wenn dies unter den gegebenen Randbedingungen einfacher zu realisieren ist.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Pupillenfacettenspiegel für eine Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage mit einer Mehrzahl von Einzelspiegeln gemäß der vorhergehenden Beschreibung.
Der Abstand zwischen benachbarten Einzelspiegeln kann hierbei höchstens 1 mm, insbesondere höchstens 500 µm, insbesondere höchstens 400 µm, insbesondere höchstens 300 µm betragen. Der Abstand bezeichnet hierbei insbesondere die Breite des Spaltes zwischen benachbarten Einzelspiegeln, insbesondere die minimale Breite des Spaltes zwischen benachbarten Einzelspiegeln.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Beleuchtungsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem Feldfacettenspiegel mit einer Mehrzahl von Feldfacetten und einem Pupillenfacettenspiegel gemäß der vorhergehenden Beschreibung, mittels welchem die Feldfacetten in ein Objektfeld abgebildet werden können.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Beleuchtungsoptik ergeben sich aus den vorhergehend beschriebenen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist zumindest eine Teilmenge der Pupillenfacetten derart verlagerbar, dass die entsprechenden Pupillenfacetten jeweils genau oder jeweils mindestens zwei, drei, vier oder fünf unterschiedlichen Feldfacetten zugeordnet werden können.
Hierunter sei verstanden, dass sie derart positioniert werden können, dass sie die jeweilige Facette in das Objektfeld abbilden.
Die Teilmenge kann mindestens 50 %, insbesondere mindestens 70 %, insbesondere mindestens 90 %, insbesondere sämtliche der Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels umfassen.
Prinzipiell ist es möglich, unterschiedliche Pupillenfacetten mit unterschiedlichen Verschwenkbarkeits-Bereichen auszubilden. Dadurch kann die Illuminator-Effizienz weiter gesteigert werden. Gleichzeitig können die Vorteile, welche sich aus einer geringeren Verlagerbarkeit der Pupillenfacetten ergeben können, zumindest teilweise erzielt werden.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Beleuchtungssystem, welches neben der vorhergehend beschriebenen Beleuchtungsoptik eine Strahlungsquelle zur Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung, insbesondere eine EUV-Strahlungsquelle aufweist.
Ein optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage weist neben der vorhergehend beschriebenen Beleuchtungsoptik eine Projektionsoptik zur Abbildung eines im Objektfeld angeordneten Retikels in ein Bildfeld auf.
Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage weist eine Beleuchtungsoptik gemäß der vorhergehenden Beschreibung, eine Strahlungsquelle zur Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung, insbesondere im EUV-Bereich, und eine Projektionsoptik zur Abbildung eines im Objektfeld angeordneten Retikels in ein Bildfeld auf.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements sowie ein verfahrensgemäß hergestelltes Bauelement. Hierfür wird eine Projektionsbelichtungsanlage gemäß der vorhergehenden Beschreibung bereitgestellt und Strukturen auf einem im Objektfeld angeordneten Retikel auf eine strahlungsempfindliche Beschichtung eines im Bildfeld angeordneten Wafers abgebildet.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Kalibrierung der Verschwenkung eines Einzelspiegels gemäß der vorhergehenden Beschreibung. Hierfür wird der Einzelspiegel, insbesondere mit einer konstanten Verschwenk-Geschwindigkeit, verschwenkt. Dabei wird der Verlauf einer gegen-elektromotorischen Kraft ermittelt. Dabei wird eine Sprungstelle im Verlauf der gegen-elektromotorischen Kraft ermittelt. Aus einem Stromwert an der Sprungstelle kann sodann ein Kalibrationsstützpunkt ermittelt werden.
Allgemein kann eine Strom-Winkel-Kennlinie ermittelt werden.
Gemäß einem Aspekt werden für jeden Schwenkfreiheitsgrad jeweils zwei Kalibrationsstützpunkte ermittelt, welche zur Ermittlung von Offset- und/oder Gain-Korrekturen verwendet werden können.
Zur Ermittlung eines Referenzsignals kann auch ein Referenz-Positions-Sensor verwendet werden. Dieser kann insbesondere in einem Zentralbereich des Schwenk-Bereiches angeordnet sein.
Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:

1 schematisch und in Bezug auf eine Beleuchtungsoptik im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie;
2 eine Aufsicht auf eine Facettenanordnung eines Feldfacettenspiegels der Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage nach 1;
3 eine Aufsicht auf eine Facettenanordnung eines Pupillenfacettenspiegels der Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage nach 1;
4 in einer zu 2 ähnlichen Darstellung eine Facettenanordnung einer weiteren Ausführung eines Feldfacettenspiegels;
5 bis 7 exemplarische Darstellungen einer Ausführungsform eines Pupillenfacettenspiegels mit einer Mehrzahl von Pupillenfacetten (Einzelspiegel) in perspektivischer Darstellung mit gestuftem Schnitt (5), in Draufsicht ( 6) und in einem Querschnitt (7) und
8 exemplarisch eine Darstellung der notwendigen Verkippung von Pupillenfacetten, um drei benachbarte Feldfacetten anzusteuern.

Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie dient zur Herstellung eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten elektronischen Halbleiter-Bauelements.
Eine Lichtquelle 2 emittiert zur Beleuchtung genutzte EUV-Strahlung im Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Lichtquelle 2 kann es sich um eine GDPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Gasentladung, gas discharge produced plasma) oder um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Wafer, Wafer produced plasma) handeln. Auch eine Strahlungsquelle, die auf einem Synchrotron basiert, ist für die Lichtquelle 2 einsetzbar. Informationen zu einer derartigen Lichtquelle findet der Fachmann beispielsweise in der US 6,859,515 B2 . Zur Beleuchtung und Abbildung innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird EUV-Beleuchtungslicht beziehungsweise Beleuchtungsstrahlung 3 genutzt. Das EUV-Beleuchtungslicht 3 durchläuft nach der Lichtquelle 2 zunächst einen Kollektor 4, bei dem es sich beispielsweise um einen genesteten Kollektor mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Mehrschalen-Aufbau oder alternativ um einen ellipsoidal geformten Kollektor handeln kann. Ein entsprechender Kollektor ist aus der EP 1 225 481 A2 bekannt. Nach dem Kollektor 4 durchtritt das EUV-Beleuchtungslicht 3 zunächst eine Zwischenfokusebene 5, was zur Trennung des EUV-Beleuchtungslichts 3 von unerwünschten Strahlungs- oder Partikelanteilen genutzt werden kann. Nach Durchlaufen der Zwischenfokusebene 5 trifft das EUV-Beleuchtungslicht 3 zunächst auf einen Feldfacettenspiegel 6. In der Zwischenfokusebene 5 hat ein Gesamtbündel des Beleuchtungslichts 3 eine numerische Apertur α.
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der Zeichnung jeweils ein kartesisches globales xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene und aus dieser heraus. Die y-Achse verläuft in der 1 nach rechts. Die z-Achse verläuft in der 1 nach oben.
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen bei einzelnen optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird in den nachfolgenden Figuren jeweils auch ein kartesisches lokales xyz- oder xy-Koordinatensystem verwendet. Die jeweiligen lokalen xy-Koordinaten spannen, soweit nichts anderes beschrieben ist, eine jeweilige Hauptanordnungsebene der optischen Komponente, beispielsweise eine Reflexionsebene, auf. Die x-Achsen des globalen xyz-Koordinatensystems und der lokalen xyz- oder xy-Koordinatensysteme verlaufen parallel zueinander. Die jeweiligen y-Achsen der lokalen xyz- oder xy-Koordinatensysteme haben einen Winkel zur y-Achse des globalen xyz-Koordinatensystems, die einem Kippwinkel der jeweiligen optischen Komponente um die x-Achse entspricht.
2 zeigt beispielhaft eine Facettenanordnung von Feldfacetten 7 des Feldfacettenspiegels 6. Die Feldfacetten 7 sind rechteckig und haben jeweils das gleiche x/y-Aspektverhältnis. Das x/y-Aspektverhältnis kann beispielsweise 12/5, kann 25/4 oder kann 104/8 betragen.
Die Feldfacetten 7 geben eine Reflexionsfläche des Feldfacettenspiegels 6 vor und sind in vier Spalten zu je sechs bis acht Feldfacettengruppen 8a, 8b gruppiert. Die Feldfacettengruppen 8a haben jeweils sieben Feldfacetten 7. Die beiden zusätzlichen randseitigen Feldfacettengruppen 8b der beiden mittleren Feldfacettenspalten haben jeweils vier Feldfacetten 7. Zwischen den beiden mittleren Facettenspalten und zwischen der dritten und vierten Facettenzeile weist die Facettenanordnung des Feldfacettenspiegels 6 Zwischenräume 9 auf, in denen der Feldfacettenspiegel 6 durch Haltespeichen des Kollektors 4 abgeschattet ist.
Bei einer nicht dargestellten Variante ist der Feldfacettenspiegel 6 als MEMS-Spiegelarray mit einer Vielzahl verkippbarer Einzelspiegel aufgebaut, wobei jede der Feldfacetten 7 durch eine Mehrzahl derartiger Einzelspiegel gebildet wird. Ein solcher Aufbau des Feldfacettenspiegels 6 ist bekannt aus der US 2011/0001947 A1 .
Sowohl ein Krümmungsradius einer Feldfacetten-Einzelspiegel-Gruppe des MEMS-Spiegelarrays als auch ein Krümmungsradius einer Pupillenfacetten-Einzelspiegel-Gruppe des MEMS-Spiegelarrays kann durch Verlagerung der Einzelspiegel senkrecht zu einer Spiegelarray-Anordnungsebene und entsprechende Verkippung der Einzelspiegel angepasst werden, wie ebenfalls in der US 2011/0001947 A1 beschrieben. Auch durch Verkippung der Einzelspiegel ohne eine entsprechende Verlagerung senkrecht zu einer Spiegelarray-Anordnungsebene kann eine Krümmungsradiusanpassung erreicht werden, wobei sich dann effektiv z. B. ein Fresnel-Spiegel ergibt.
Nach Reflexion am Feldfacettenspiegel 6 trifft das in Strahlbüschel beziehungsweise Teilbündel, die den einzelnen Feldfacetten 7 zugeordnet sind, aufgeteilte EUV-Beleuchtungslicht 3 auf einen Pupillenfacettenspiegel 10.
Die Feldfacetten 7 des Feldfacettenspiegels 6 sind zwischen mehreren Ausleuchtungs-Kippstellungen kippbar, sodass hierdurch ein Strahlengang des von der jeweiligen Feldfacette 7 reflektierten Beleuchtungslichts 3 in seiner Richtung verändert und damit der Auftreffpunkt des reflektierten Beleuchtungslichts 3 auf dem Pupillenfacettenspiegel 10 verändert werden kann. Entsprechende, zwischen verschiedenen Ausleuchtungs-Kippstellungen verlagerbare Feldfacetten sind bekannt aus der US 6,658,084 B2 und der US 7,196,841 B2 . Hierüber ist die Vorgabe eines Beleuchtungssettings, also einer Verteilung von Beleuchtungswinkeln zur Ausleuchtung des Objektfeldes, möglich. Beispiele für Beleuchtungssettings sind u.a. bekannt aus der DE 10 2008 021 833 A1 .
3 zeigt eine beispielhafte Facettenanordnung von runden Pupillenfacetten 11 des Pupillenfacettenspiegels 10. Die Pupillenfacetten 11 sind um ein Zentrum herum in ineinander liegenden Facettenringen angeordnet. Andere Formen und/oder Anordnungen der Pupillenfacetten 11 sind möglich. Jedem von einer der Feldfacetten 7 reflektierten Teilbündel des EUV-Be-leuchtungslichts 3 ist mindestens eine Pupillenfacette 11 derart zugeordnet, dass jeweils ein beaufschlagtes Facettenpaar mit einer der Feldfacetten 7 und einer der Pupillenfacetten 11 einen Objektfeld-Ausleuchtungskanal für das zugehörige Teilbündel des EUV-Beleuchtungslichts 3 vorgibt. Die kanalweise Zuordnung der Pupillenfacetten 11 zu den Feldfacetten 7 erfolgt abhängig von einer gewünschten Beleuchtung durch die Projektionsbelichtungsanlage 1.
Zumindest eine Teilmenge der Pupillenfacetten 11 ist mit Hilfe zugeordneter Aktoren 12 zwischen mindestens zwei Ausleuchtungs-Kippstellungen schaltbar. Die Aktoren 12 sind in der 3 lediglich schematisch angedeutet. Die Pupillenfacetten 11 können zwischen zwei Kippstellungen, zwischen drei Kippstellungen, zwischen vier Kippstellungen oder auch zwischen einer noch größeren Anzahl von Kippstellungen schaltbar sein. Der Pupillenfacettenspiegel 10 kann verschiedene Typen von Pupillenfacetten 11 aufweisen, die in verschiedene Anzahlen von Ausleuchtungs-Kippstellungen schaltbar sind.
Der Pupillenfacettenspiegel 10 kann auch Fix-Pupillenfacetten 11 aufweisen, die relativ zu einem Pupillenfacettenträger 13 des Pupillenfacettenspiegels 10 fix, also nicht zwischen Kippstellungen schaltbar, ausgeführt sind.
Über die jeweiligen Ausleuchtungs-Kippstellungen der jeweiligen Feldfacette 7 ist dieser Feldfacette 7 eine Menge von Pupillenfacetten 11 des Pupillenfacettenspiegels 10 zugeordnet. Jede der Pupillenfacetten 11 einer dieser Mengen wird über genau eine der verschiedenen Kippstellungen der zugeordneten Feldfacetten 7 mit dem Beleuchtungslicht 3 beaufschlagt, so dass je nach Kippstellung der Feldfacette 7 ein bestimmter Ausleuchtungskanal zwischen dieser Feldfacette 7 und einer der Pupillenfacetten 11 der Pupillenfacetten-Menge gebildet ist. Die Ausleuchtungskanäle, die je nach Kippstellung genau einer der Feldfacetten 7 genutzt werden können, über die also die Pupillenfacetten 11 der dieser Feldfacette 7 zugeordneten Menge der Pupillenfacetten 11 mit dem Beleuchtungslicht-Teilbündel beaufschlagt werden können, bilden eine Ausleuchtungskanalgruppe. Eine Feldfacette 7 kann mehr Kippstellungen, welche mittels eines mit ihr verbundenen Aktuators eingestellt werden können, besitzen als Kippstellungen, welche zur Ausbildung eines Beleuchtungskanals führen. Nur eine Kippstellung, welche zur Ausbildung eines Ausleuchtungskanals führt, soll im Folgenden als Kippstellung bezeichnet werden.
Zwischen einer ggf. im jeweiligen Ausleuchtungskanal vorliegenden Pupillenfacette 11 und dem nachfolgenden Beleuchtungsstrahlengang des über diesen Ausleuchtungskanal geführten Beleuchtungslicht-Teilbündels kann dieser Strahlengang über die jeweilige Ausleuchtungs-Kippstellung der Pupillenfacette 11 noch in seiner Richtung beeinflusst werden. Hierüber ist es möglich, beispielsweise ein und dieselbe Pupillenfacette 11 verschiedenen Feldfacetten 7 über jeweils einen Ausleuchtungskanal zuzuordnen, sodass eine Pupillenfacette 11 je nach ihrer Kippstellung verschiedenen Feldfacetten 7 zugeordnet sein kann. Eine Fix-Pupillenfacette 11_F ist dagegen maximal einer Feldfacette 7 zugeordnet, typischerweise exakt einer Feldfacette.
Der Feldfacettenspiegel 6 hat mehrere hundert der Feldfacetten 7, beispielsweise 300 Feldfacetten 7. Der Pupillenfacettenspiegel 10 kann eine Anzahl der Pupillenfacetten 11 haben, die mindestens genauso groß ist wie die Summe der Kippstellungen aller Feldfacetten 7 des Feldfacettenspiegels 6. In diesem Fall werden für die verwendete Zuordnung von Pupillenfacetten zu Feldfacetten einige der Pupillenfacetten 11 nicht genutzt. Vorteilhaft kann es insbesondere sein, wenn die Summe der Kippstellungen aller Feldfacetten 7 des Feldfacettenspiegels 6 gleich der Anzahl der Pupillenfacetten 11 ist.
Eine derartige Anzahl der Pupillenfacetten 11, die sich an der Summe der Kippstellungen aller Feldfacetten 7 orientiert, ist allerdings nicht zwingend. Aufgrund der vorhandenen Schaltbarkeit der Pupillenfacetten 11 ist es möglich, den Pupillenfacettenspiegel 10 mit einer Anzahl von Pupillenfacetten 11 auszustatten, die kleiner ist als die Summe der Kippstellungen aller Feldfacetten 7. Wenn beispielsweise jede der Feldfacetten 7 zwei verschiedene Kippstellungen hat, kann die Anzahl der Pupillenfacetten 11 auch genauso groß sein wie die Anzahl der Feldfacetten 7, kann um 10% größer sein, kann um 20% größer sein, kann um 30% größer sein, kann um 40% größer sein oder kann auch um 50% größer sein. Die Anzahl der Pupillenfacetten 11 kann in diesem Fall kleiner sein als 200% der Anzahl der Feldfacetten 7, kann kleiner sein als 190%, kann kleiner sein als 180% und kann auch kleiner sein als 170%.
Bei einer nicht dargestellten Variante ist der Pupillenfacettenspiegel 10 als MEMS-Spiegelarray mit einer Vielzahl verkippbarer Einzelspiegel, insbesondere Mikrospiegel, aufgebaut, wobei jede der Pupillenfacetten 11 durch eine Mehrzahl derartiger Einzelspiegel gebildet wird. Ein solcher Aufbau des Pupillenfacettenspiegels 10 ist bekannt aus US 2011/0001947 A1 .
Über den Pupillenfacettenspiegel 10 (vgl. 1) und optional eine nachfolgende, aus drei EUV-Spiegeln 14, 15, 16 bestehenden Übertragungsoptik 17 werden die Feldfacetten 7 in eine Objektebene 18 der Projektionsbelichtungsanlage 1 abgebildet. Der EUV-Spiegel 16 ist als Spiegel für streifenden Einfall (Grazing-Incidence-Spiegel) ausgeführt. In der Objektebene 18 ist ein Objekt in Form eines Retikel 19 angeordnet, von dem mit dem EUV-Beleuchtungslicht 3 ein Ausleuchtungsbereich in Form eines Beleuchtungsfeldes ausgeleuchtet wird, das mit einem Objektfeld 20 einer nachgelagerten Projektionsoptik 21 der Projektionsbelichtungsanlage 1 zusammenfällt. Die Objektfeld-Ausleuchtungskanäle werden im Objektfeld 20 überlagert. Das EUV-Beleuchtungslicht 3 wird vom Retikel 19 reflektiert.
Ein Gesamtbündel des Beleuchtungslichts 3 am Objektfeld 20 hat eine objektseitige numerische Apertur NA, die beispielsweise im Bereich zwischen 0,04 und 0,15 liegen kann.
Die Projektionsoptik 21 bildet das Objektfeld 20 in der Objektebene 18 in ein Bildfeld 22 in einer Bildebene 23 ab. In dieser Bildebene 23 ist ein Wafer 24 angeordnet, der eine lichtempfindliche Schicht trägt, die während der Projektionsbelichtung mit der Projektionsbelichtungsanlage 1 belichtet wird. Bei der Projektionsbelichtung werden sowohl das Retikel 19 als auch der Wafer 24 in y-Richtung synchronisiert gescannt. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist als Scanner ausgeführt. Die Scanrichtung y wird nachfolgend auch als Objektverlagerungsrichtung bezeichnet.
Die Projektionsoptik 21 hat einen Abbildungsmaßstab β. Soweit die Projektionsoptik 21 beispielsweise das Objektfeld 20 um einen Faktor 4 verkleinert auf das Bildfeld 22 abbildet, beträgt dieser Abbildungsmaßstab β 1/4. Abbildungsmaßstäbe der Projektionsoptik 21 können im Bereich zwischen 1/2 und 1/16, beispielsweise bei 1/5, 1/6, 1/7 oder 1/8, liegen.
Die Projektionsoptik 21 kann anamorphotisch mit in den zueinander senkrechten Ebenen xz, yz entsprechend der 1 unterschiedlichen Abbildungsmaßstäben βx, (3y ausgeführt sein. Beispiele derartiger anamorphotischer Projektionsoptiken sind bekannt aus der US 9,366,968 und US 9,983,484 .
βx kann im Bereich zwischen 1/3 und 1/5 und insbesondere im Bereich von 1/4 liegen. βy kann im Bereich zwischen 1/4 und 1/10, insbesondere im Bereich von 1/8, liegen.
Der Feldfacettenspiegel 6, der Pupillenfacettenspiegel 10 und optional die Spiegel 14 bis 16 der Übertragungsoptik 17 sind Bestandteile einer Beleuchtungsoptik 25 der Projektionsbelichtungsanlage 1. Die Übertragungsoptik 17 kann optional auch anamorphotisch ausgebildet sein. Bei einer Variante der Beleuchtungsoptik 25, die in der 1 nicht dargestellt ist, kann die Übertragungsoptik 17 auch zum Teil oder ganz entfallen, so dass zwischen dem Pupillenfacettenspiegel 10 und dem Objektfeld 20 kein weiterer EUV-Spiegel, genau ein weiterer EUV-Spiegel oder auch genau zwei weitere EUV-Spiegel angeordnet sein können. Der Pupillenfacettenspiegel 10 kann in einer Eintrittspupillenebene der Projektionsoptik 21 angeordnet sein.
Gemeinsam mit der Projektionsoptik 21 bildet die Beleuchtungsoptik 25 ein optisches System der Projektionsbelichtungsanlage 1.
Der Feldfacettenspiegel 6 stellt einen ersten Facettenspiegel der Beleuchtungsoptik 25 dar. Die Feldfacetten 7 stellen erste Facetten der Beleuchtungsoptik 25 dar.
Der Pupillenfacettenspiegel 10 stellt einen zweiten Facettenspiegel der Beleuchtungsoptik 25 dar. Die Pupillenfacetten 11 stellen zweite Facetten der Beleuchtungsoptik 25 dar. 4 zeigt eine weitere Ausführung eines Feldfacettenspiegels 6. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf den Feldfacettenspiegel 6 nach 2 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nur erläutert, soweit sie sich von den Komponenten des Feldfacettenspiegels 6 nach 2 unterscheiden. Der Feldfacettenspiegel 6 nach 4 hat eine Feldfacettenanordnung mit gebogenen Feldfacetten 7. Diese Feldfacetten 7 sind in insgesamt fünf Spalten mit jeweils einer Mehrzahl von Feldfacettengruppen 8 angeordnet. Die Feldfacettenanordnung ist in eine kreisförmige Begrenzung einer Trägerplatte 26 des Feldfacettenspiegels 6 eingeschrieben.
Die Gesamtheit der Feldfacetten 7 ist auf der jeweiligen Trägerplatte 26 des Feldfacettenspiegels 6 innerhalb einer Fläche mit Dimensionen FFx, FFy untergebracht. Diese Dimensionen FFx, FFy sind auch in der 2 für den dortigen Feldfacettenspiegel 6 hervorhoben. Entsprechend sind in der 3 Dimensionen PFx, PFy einer Fläche hervorgehoben, innerhalb der eine Gesamtheit der Pupillenfacetten 11 untergebracht ist.
Die Feldfacetten 7 der Ausführung nach 4 haben alle die gleiche Fläche und das gleiche Verhältnis von Breite in x-Richtung und Höhe in y-Richtung, welches dem x/y-Aspektverhältnis der Feldfacetten 7 der Ausführung nach 2 entspricht.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 weitere Details des Pupillenfacettenspiegels 10 beschrieben.
Der Pupillenfacettenspiegel 10 kann, wie exemplarisch in den 5 bis 7 dargestellt ist, ein dicht gepacktes Array von Pupillenfacetten 11 aufweisen. Die Pupillenfacetten 11 werden in der folgenden Beschreibung des Pupillenfacettenspiegels 10 auch als Einzelspiegel bezeichnet.
Die Pupillenfacetten 11 sind aktuierbar. Sie sind insbesondere um eine erste Schwenkachse 31 und eine zweite Schwenkachse 32 verschwenkbar. Die beiden Schwenkachsen 31, 32 können insbesondere senkrecht aufeinander stehen. Die Pupillenfacetten 11 sind jeweils mittels eines Festkörpergelenks 33 gelagert. Beim Festkörpergelenk 33 handelt es sich insbesondere um ein Kardangelenk.
Die beiden Schwenkachsen 31, 32 können insbesondere in der Ebene des Festkörpergelenks 33 liegen.
Die Schwenkachsen 31, 32 sind durch Blattfedern realisiert. Die Blattfedern, mit denen die Schwenkachsen 31, 32 realisiert sind, liegen insbesondere in der Ebene des Festkörpergelenks 33. Dies ermöglicht eine besonders flache Bauweise. Zudem wird hierdurch die Fertigung des Festkörpergelenkes 33, insbesondere gegenüber Flexure-Elementen, deren effektive Drehachsen in der Spiegelfläche liegen, vereinfacht.
Die Schwenkachsen 31, 32 sind von der Reflexionsfläche 34 der Einzelspiegel beabstandet. Die Schwenkachsen 31, 32 liegen insbesondere unterhalb beziehungsweise hinter der Reflexionsfläche 34.
Die Pupillenfacetten 11 können besondere im Hinblick auf die beiden Schwenkachsen 31, 32 unterschiedliche Verschwenkbarkeits-Bereiche aufweisen. Sie können insbesondere in Richtung senkrecht zur Scanrichtung (y-Richtung) einen Verschwenkbarkeits-Bereich von höchstens ± 15 mrad, insbesondere ± 5 mrad, insbesondere ± 3 mrad aufweisen.
In Richtung senkrecht hierzu, das heißt für die Verschwenkung in Scanrichtung, kann der Verschwenkbarkeits-Bereich um etwa eine Größenordnung geringer sein. Der Verschwenkbarkeits-Bereich für eine Verschwenkung der Einzelspiegel in Scanrichtung kann insbesondere höchstens ± 2 mrad, insbesondere ± 1 mrad, insbesondere höchstens ± 0,5 mrad betragen.
Der Verschwenkbarkeitsbereich kann insbesondere in etwa durch den Pitch der Feldfacetten 7, beziehungsweise der Feldfacetten-Gruppen 8 in Scanrichtung beziehungsweise quer, insbesondere senkrecht, zur Scanrichtung bestimmt sein. Er kann sich insbesondere aus dem Verhältnis des Pitches zum Abstand zwischen dem Feldfacettenspiegel 10 und dem Pupillenfacettenspiegel 10, insbesondere zum Abstand der einander zugeordneten Feldfacetten 7 und Pupillenfacetten 11, ergeben. Der Pitch kann hierbei insbesondere den Abstand entsprechender Punkte, beispielsweise der Mittelpunkte oder zweier Randpunkte, auf benachbarten Feldfacetten 7 oder Feldfacetten-Gruppen 8 bezeichnen.
Unterschiedliche Verschwenkbereiche in x- und y-Richtung lassen sich durch eine entsprechende Lagerung der Einzelspiegel erreichen. Beispielsweise kann das Festkörpergelenk im Hinblick auf die beiden Schwenkachsen 31, 32 eine unterschiedliche Ausbildung aufweisen. Es ist insbesondere möglich, die Blattfedern zur Lagerung der Einzelspiegel unterschiedlich, insbesondere unterschiedlich steif auszubilden.
Eine steifere Feder kann dicker ausgebildet sein. Durch eine dickere Ausbildung kann der thermische Widerstand reduziert werden.
Es ist insbesondere möglich, die Lagerung der Einzelspiegel derart auszubilden, dass die mechanischen Bauelemente zur Verlagerbarkeit in der einen Richtung einen thermischen Widerstand aufweisen, welcher höchstens halb so groß ist, wie der thermische Widerstand der mechanischen Bauelemente zur Verlagerbarkeit in der anderen Richtung. Hierdurch kann der thermische Widerstand der Lagerung insgesamt erheblich reduziert werden.
Die Reflexionsfläche 34 kann annähernd rund, insbesondere kreisförmig, oder im Wesentlichen hexagonal mit abgerundeten Ecken, ausgebildet sein. Andere Formen sind möglich.
Die Reflexionsfläche 34 weist jeweils einen Inkreis mit einem Durchmesser d von 6 mm auf. Andere Größen sind möglich.
Es ist auch möglich, unterschiedliche Pupillenfacetten 11 mit unterschiedlichen Formen und/oder Größen der Reflexionsfläche 34 auszubilden.
Die Einzelspiegel des Pupillenfacettenspiegels 10 sind jeweils beanstandet zueinander angeordnet. In der Neutralposition der Einzelspiegel bleibt zwischen zwei benachbarten Einzelspiegeln jeweils ein Spalt 35. Der Spalt 35 kann eine nominale Breite von 400 µm aufweisen.
Der Abstand der Schwenkachsen 31, 32 von der Reflexionsfläche 34 beträgt im exemplarisch dargestellten Ausführungsbeispiel 3 mm.
Bei einer Verschwenkung von 5 mrad der Einzelspiegel ergibt sich damit eine seitliche Auslenkung der Spiegelkontur um etwa 15 µm.
Im Folgenden werden einige Details der Aktuierbarkeit der Pupillenfacetten 11 beschrieben.
Zur Verlagerung der Einzelspiegel ist jeweils eine Aktuator-Einrichtung vorgesehen. Die Aktuator-Einrichtung umfasst einen Aktuatorstift 36. Der Aktuatorstift ist in kraftübertragender Weise mit dem Spiegelkörper 37 der Einzelspiegel verbunden.
Die Aktuator-Einrichtung umfasst des Weiteren einen ringförmigen Eisenrückschluss 48.
Der ringförmige Eisenrückschluss 48 bildet eine Brücke aus einem ferromagnetischem Material, das zur Führung des magnetischen Flusses geeignet ist.
Die Aktuator-Einrichtung umfasst außerdem für eine oder beide der Verschwenkbarkeits-Richtungen Endanschläge 38, 39.
Der Endanschlag 38 ist als beweglicher innerer Ring ausgebildet.
Der Endanschlag 39 ist als ortsfester äußerer Ring ausgebildet. Der innere Ring kann insbesondere im Inneren des äußeren Rings angeordnet sein.
Die Aktuator-Einrichtung kann für jede der Schwenkrichtungen jeweils ein paar Polschuhe 40, 41 aufweisen.
Außerdem weist die Aktuator-Einrichtung jeweils einen Treibermagnet in Form eines Permanentmagneten 42 auf.
Ferner umfasst die Aktuator-Einrichtung für jede der Schwenkachsen 31, 32 ein Spulenpaar 43, 44.
Im Innern der Spulen 43, 44 kann jeweils ein Weicheisenkern 45 angeordnet sein.
Außerdem umfasst die Aktuator-Einrichtung jeweils ein Jochelement 46. Das Jochelement 46 ist jeweils auf der den Spiegeln entgegengesetzten Seite der Spulen 43, 44 angeordnet und mit letzteren verbunden.
Die Aktuator-Einrichtung umfasst insbesondere einen Zugmagneten. Das Joch kann vier Weicheisenkerne, die von den Spulen umgeben sind, und die zylindrische Grundplatte umfassen oder aus diesen Elementen bestehen.
Die Spulen 43, 44 und die Elektronik der Aktuator-Einrichtung sind in einem Gehäuse 47 angeordnet. Das Gehäuse 47 kann insbesondere vakuumdicht ausgebildet sein. Es kann insbesondere eine Grenze zwischen einem Vakuum-Bereich und einem Bereich mit Normal-Atmosphäre bilden.
Die Spiegel sind auf dem Pupillenfacettenträger 13 angeordnet. Dieser Pupillenfacettenträger 13 kann insbesondere fest mit dem Gehäuse 47 verbunden sein.
Die beiden Spulenpaare 43, 44 sind insbesondere derart zueinander angeordnet, dass sich Verbindungslinien ihrer Mittelachsen kreuzen, insbesondere orthogonal aufeinander stehen.
Mit den Spulenpaaren 43, 44 lässt sich über ihren Polschuhen 40,41 jeweils ein magnetischer Fluss erzeugen, der jeweils proportional zum angesteuerten Strom ist. Der magnetische Fluss erzeugt in Kombination mit dem am Aktuatorstift 36 befestigten Permanentmagneten 42 eine Lorentzkraft. Mittels dieser lässt sich über den Aktuatorstift 36 ein Drehmoment auf den Einzelspiegel und damit auf das Festkörpergelenk 33 aufbringen. Die resultierende Verkippung des Einzelspiegels ist proportional zum Drehmoment und damit zum Spulenstrom. Die Verkippung ist inversproportional zur Kippsteifigkeit des Festkörpergelenks 33.
In dem exemplarisch in den 5 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind keine Sensoren vorgesehen. Die Pupillenfacetten 11, insbesondere der Pupillenfacettenspiegel 10, sind sensorfrei ausgebildet. Dies bedeutet eine erhebliche Vereinfachung gegenüber einer Konfiguration, bei welcher zwischen dem Aktuator und dem Magnet 42 ein Sensor zur Erfassung der Auslenkung des Magneten 42 eingefügt werden müsste.
Alternativ zu einer sensorfreien Ausbildung kann auch eine Ausbildung vorgesehen sein, bei welcher eine Messung der Verkippung der Einzelspiegel lediglich in Bezug auf eine der beiden Schwenkachsen 31, 32 vorgesehen ist. Vorzugsweise wird die Verschwenkung der Einzelspiegel um die Schwenkachse mit dem größeren Verschwenkbarkeits-Bereich sensorisch erfasst.
Prinzipiell ist auch eine Ausführung mit Sensoren für eine der Schwenkachsen 31, 32 möglich.
Bei einer sensorfreien Ausführungsform kann die Spiegelorientierung bevorzugt über den Spulenstrom eingestellt werden. Der Spulenstrom wirkt direkt mit dem magnetischen Fluss und damit mit der erzeugten Kraft und somit mit der Auslenkung des Permanentmagneten 42, das heißt mit der Verkippung des Einzelspiegels, zusammen.
Das Gehäuse 47 kann insbesondere aus einem elektrisch gut leitfähigen Metall, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferverbindung, hergestellt sein. Dadurch kann erreicht werden, dass die Kippmoden der Einzelspiegel über die Permanentmagneten 42 eine Wirbelstromdämpfung erfahren. Hierdurch werden unerwünschte, durch mechanische Vibration angeregte Schwingungen gedämpft.
Auch im Hinblick auf den Wegfall von anderenfalls benötigten elektrischen Durchführungen und einem rein metallischen Gehäuse 47 ist eine sensorfreie Ausbildung der Pupillenfacetten 11, insbesondere des gesamten Pupillenfacettenspiegels 10, besonders vorteilhaft.
Es hat sich gezeigt, dass systematische reproduzierbare thermische Variationen des gesteuerten Kippwinkels der Einzelspiegel mithilfe eines Kompensationsmodells mit typischen Korrekturspannungen eines Faktors im Bereich von 3 bis 10 gegenkompensiert werden können, jedenfalls sofern die thermischen Lasten auf den Einzelspiegeln hinreichend bekannt sind.
Die Langzeitdriften der Nullposition können entweder über ein externes Kalibrierungssystem vorgenommen werden, das die Winkelabweichung eines von den Pupillenfacetten 11 reflektierten Lichtstrahles erfasst und daraus eine Korrektur eines Stellsignals ermittelt.
Alternativ kann der Kippwinkel auch bezüglich der Endanschläge 38, 39 referenziert werden. Wie beispielsweise in der 5 dargestellt ist, kann der äußere Endstoppring 39 derart gestaltet sein, dass in beiden Aktuierungsrichtungen eindeutige, das heißt von der jeweils anderen Aktuierungsrichtung unabhängige, Verschwenkbarkeits-Begrenzungen entstehen.
Für die gesteuerte Detektion der Entstopp-Positionen kann das für die jeweilige Verschwenkrichtung zuständige Spulenpaar 43 beziehungsweise 44 mit einer Stromrampe beaufschlagt werden. Hierdurch kann der Permanentmagnet 42 mit dem damit verbundenen Endstoppring mit einer konstanten Geschwindigkeit quasi stationär, insbesondere unterhalb der Resonanzfrequenz, ausgelenkt werden. Bei der Kollision der Kontaktflächen des festen Endstopprings 39 und des bewegten Endstopprings 38 wird die Geschwindigkeit des Permanentmagneten 42 abrupt geändert. Bei einer elastischen Kollision wird die Geschwindigkeit des Permanentmagneten 42 in der Richtung umgekehrt. Dies lässt sich als Sprung in der gegen-elektromotorischen Kraft ermitteln. Dieser Sprung kann mit dem Stromwert an dieser Stelle in Verbindung gebracht werden und stellt damit einen Kalibrationsstützpunkt dar. Von den beiden Endanschlagspositionen für jede der beiden Schwenkachsen 31, 32 lassen sich so zwei Kalibrationsstützpunkte auf der jeweiligen Strom-Winkel-Kennlinie für die jeweilige Schwenkachse 31 beziehungsweise 32 bekommen. Dies ist ausreichend für eine Offset- und/oder Gain-Korrektur. Bei kleinen Verschwenkwinkeln reicht dies, wie gezeigt werden konnte, aus, zumal die dominierenden Fehler Gains, insbesondere durch Temperaturerhöhung vom Magnet 42 und Festkörpergelenk 33, und Offsets, insbesondere durch Flexure Creep, sind.
Alternativ hierzu kann ein Referenz-Positions-Sensor vorgesehen sein. Mittels diesem lässt sich für jede der beiden Schwenkachsen 31, 32 ein Referenzsignal, bevorzugt in einem zentralen Bereich des Verschwenkbereiches, zur Korrektur von Positions-Offset-Driften bereitstellen. Dem Konzept liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich Gain, also der Zusammenhang von Stromänderung und Kippwinkeländerung, im Wesentlichen systematisch, reversibel und reproduzierbar ändert. Kleine Fehler können daher, falls notwendig, mit Modellen relativ leicht hinreichend gut korrigiert werden. Positionsoffsets ändern sich im Allgemeinen irreversibel. Zur Korrektur derselben genügt jedoch ein Kalibrationspunkt der Schwenkachse 31 bzw. 32.
Gemäß einer weiteren Alternative können die Pupillenfacetten 11 mit einem einfachen Sensorkonzept versehen sein. Beispielsweise kann zumindest eine Teilmenge der Pupillenfacetten 11, insbesondere sämtliche der Pupillenfacetten 11, mit Wirbelstrom-Sensoren für eine oder beide der Schwenkachsen 31, 32 versehen sein.
In 8 sind exemplarisch die notwendigen Verkippungen von Pupillenfacetten 11 dargestellt, welche benötigt werden, um drei benachbarte Feldfacetten 7 anzusteuern. Der Punkt 50 in der Mitte entspricht der neutralen Position des Aktuators.
Die obere Punktwolke 51 und die untere Punktwolke 52 entsprechen den jeweils notwendigen Verkippungen, um die jeweils beiden benachbarten Feldfacetten 7 zu erreichen. Sie zeigen, wo die verkippte Oberflächennormale relativ zur Oberflächennormalen in neutraler Position steht. Wie qualitativ ersichtlich ist, ist die erforderliche Verschwenkung um die x-Achse, das heißt um die Achse, welche senkrecht zur Scanrichtung verläuft, wesentlich größer, insbesondere um etwa eine Größenordnung größer, als die benötigte Verschwenkung um die hierzu senkrechte Achse (y-Achse).
Zur Herstellung eines nano- bzw. mikrostrukturierten Bauelements, beispielsweise eines Halbleiter-Speicherchips, wird zunächst das Retikel 19 und der Wafer 24 mit einer für das Beleuchtungslicht 3 lichtempfindlichen Beschichtung bereitgestellt.
Je nach einer Strukturanordnung auf dem Retikel 19 bzw. je nach gefordertem Auflösungsvermögen wird über eine entsprechende Auswahl der beleuchteten Pupillenfacetten 11 ein entsprechendes Beleuchtungssetting ausgewählt. Dies erfolgt durch entsprechende Verkippung einerseits der kippbaren Feldfacetten 7 und andererseits der Schalt-Pupillenfacetten 11s. Diese Verkippung wird gesteuert über eine zentrale Steuereinrichtung 37a, die in der 1 schematisch dargestellt ist.
Zur Vorgabe des Anteils A einer Anzahl der Schalt-Pupillenfacetten 11s an einer Gesamtanzahl N_ges der Pupillenfacetten 11 des Pupillenfacettenspiegels 10 können verschiedene Randbedingungen herangezogen werden. Es kann ein gewünschter Pupillenfüllgrad p der Beleuchtungsoptik 25 vorgegeben werden. Der Pupillenfüllgrad p ist definiert als ein Anteil einer mit Beleuchtungslicht beaufschlagten Pupillenfläche der Beleuchtungsoptik 25 zur gesamten Pupillenfläche.
Für weitere Details sei auf die DE 10 2018 214 223 A1 verwiesen.
Nach Auswahl eines Beleuchtungssettings wird dann zunächst ein Abschnitt des Retikels 19 auf den Wafer 24 mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Anschließend wird die mit dem Beleuchtungslicht 3 belichtete lichtempfindliche Schicht auf dem Wafer 24 entwickelt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018214223 A1 [0002, 0150]
US 6658084 B2 [0002, 0013, 0077]
US 9063336 B2 [0002]
US 6859515 B2 [0069]
EP 1225481 A2 [0069]
US 2011/0001947 A1 [0074, 0075, 0085]
US 7196841 B2 [0077]
DE 102008021833 A1 [0077]
US 9366968 [0090]
US 9983484 [0090]

Claims

Einzelspiegel (11) eines Pupillenfacettenspiegels (10) einer Beleuchtungsoptik (25) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) 1.1. mit einer Reflexionsfläche (34) mit einer Flächennormalen, 1.2. mit einer Lagerung, welche eine Verschwenkung des Einzelspiegels (11) um zwei quer zur Flächennormalen verlaufende Schwenkachsen (31, 32) ermöglicht, und 1.3. mit einer Aktuator-Einrichtung zur Verschwenkung des Einzelspiegels (11), 1.4. wobei ein Aspektverhältnis der Verschwenkbarkeit des Einzelspiegels (11) um die beiden Schwenkachsen (31, 32) mindestens 2 : 1 beträgt.
Einzelspiegel (11) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinere der beiden Verschwenkbarkeits-Bereiche maximal +/- 25 mrad beträgt.
Einzelspiegel (11) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung für jeden Schwenkfreiheitsgrad eine oder mehrere Blattfedern aufweist, wobei die Blattfedern für den einen Schwenkfreiheitsgrad dicker und/oder steifer ausgebildet sind als die Blattfedern für den anderen Schwenkfreiheitsgrad.
Einzelspiegel (11) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass höchstens eine der Verschwenkungen um die beiden Schwenkachsen (31, 32) mittels einer Sensor-Einrichtung erfasst wird.
Einzelspiegel (11) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Verschwenkposition eine Sensor-Einrichtung mit einem oder mehreren Wirbelstromsensoren dient.
Einzelspiegel (11) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachsen (31, 32) beabstandet zur Reflexionsfläche (34) angeordnet sind.
Einzelspiegel (11) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung eines oder mehrere Referenzsignale für eine Verschwenkposition für eine oder beide der Schwenkachsen (31, 32) ein Referenz-Positions-Sensor vorgesehen ist.
Pupillenfacettenspiegel (10) für eine Beleuchtungsoptik (25) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einer Mehrzahl von Einzelspiegeln (11) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Beleuchtungsoptik (25) für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) mit 9.1. einem Feldfacettenspiegel (6) mit einer Mehrzahl von Feldfacetten (7) und 9.2. einem Pupillenfacettenspiegel (25) gemäß Anspruch 8, mittels welchem die Feldfacetten (7) in ein Objektfeld (20) abgebildet werden können.
Beleuchtungsoptik (25) gemäß Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Teilmenge der Pupillenfacetten (11) derart verlagerbar ist, dass sie genau zwei, drei, vier oder fünf unterschiedlichen Feldfacetten (7) zugeordnet werden können.
Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Mikrolithographie aufweisend 11.1. eine Beleuchtungsoptik (25) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 10, 11.2. eine Strahlungsquelle (2) zur Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung (3) und 11.3. eine Projektionsoptik (21) zur Abbildung eines im Objektfeld (20) angeordneten Retikels (19) in ein Bildfeld (22).
Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements umfassend die folgenden Schritte: 12.1. Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) gemäß Anspruch 11, 12.2. Anordnen eines Retikels (19) mit abzubildenden Strukturen im Objektfeld (20) der Beleuchtungsoptik (25) und 12.3. Abbilden von Strukturen auf dem Retikel (19) auf eine strahlungsempfindliche Beschichtung eines im Bildfeld (22) angeordneten Wafers (24) mittels der Projektionsoptik (21).
Verfahren zur Kalibrierung der Verschwenkung eines Einzelspiegels (11) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend die folgenden Schritte: 13.1. Verschwenken des Einzelspiegels (11) mit einer konstanten Verschwenk-Geschwindigkeit, 13.2. Ermitteln eines Verlaufs einer gegen-elektromotorischen Kraft, 13.3. Ermitteln einer Sprungstelle im Verlauf der gegen-elektromotorischen Kraft, 13.4. Ermitteln eines Kalibrationsstützpunkts über einen Stromwert an der Sprungstelle.
Verfahren gemäß Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Schwenkfreiheitsgrad jeweils zwei Kalibrationsstützpunkte ermittelt werden, welche zur Ermittlung von Offset- und/oder Gain-Korrekturen verwendet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14 dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung eines Referenzsignals ein Referenz-Positions-Sensor verwendet wird.