DE102012219936A1

DE102012219936A1 - EUV-Lichtquelle zur Erzeugung eines Nutz-Ausgabestrahls für eine Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102012219936A1
Application number: DE102012219936.5A
Authority: DE
Inventors: Ingo Sänger; Manfred Maul; Christoph Hennerkes; Johannes Ruoff; Daniel Krähmer
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2014-04-30
Also published as: JP2015534132A; KR20150053958A; CN104718500A; WO2014067812A1; KR20170060187A; TW201423285A; EP2915007B1; US9955563B2; CN104718500B; KR102048129B1; TWI627509B; EP2915007A1; US20150173163A1

Abstract

Eine EUV-Lichtquelle (2) dient zur Erzeugung eines Nutz-Ausgabestrahls (3) von EUV-Beleuchtungslicht für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Projektionslithografie. Die Lichtquelle (2) hat eine EUV-Generationseinrichtung (2c), die einen EUV-Roh-Ausgabestrahl erzeugt. Dieser ist zirkular polarisiert. Eine Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung (32; 39) übt zur Polarisationseinstellung des Nutz-Ausgabestrahls (3) eine hinsichtlich der Polarisationsrichtung linear polarisierende Wirkung auf den Roh-Ausgabestrahl aus. Es resultiert eine EUV-Lichtquelle, die einen für eine auflösungsoptimierte Beleuchtung verbesserten Ausgabestrahl bereitstellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine EUV-Lichtquelle zur Erzeugung eines Nutz-Ausgabestrahls von EUV-Beleuchtungslicht für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Projektionslithografie. Ferner betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Lichtquelle, ein optisches System mit einem derartigen Beleuchtungssystem, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System, ein Herstellungsverfahren für ein mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauteil unter Einsatz einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mit diesem Verfahren hergestelltes mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauteil.
Eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem Beleuchtungssystem ist bekannt aus der WO 2009/121 438 A1 . Eine EUV-Lichtquelle ist bekannt aus der DE 103 58 225 B3 . Weitere Referenzen, aus denen eine EUV-Lichtquelle bekannt ist, finden sich in der WO 2009/121 438 A1 . EUV-Beleuchtungsoptiken sind weiterhin bekannt aus der US 2003/0043359 A1 und der US 5,896,438 . Varianten zur Erzeugung polarisierten EUV-Lichts und zur geometrischen Polarisationsdrehung sind bekannt aus der US 6,999,172 B2 und der US 2008/0192225 A1 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine EUV-Lichtquelle so weiterzubilden, dass ein für eine auflösungsoptimierte Beleuchtung verbesserter Ausgabestrahl bereitgestellt ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine EUV-Lichtquelle mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass linear polarisiertes EUV-Beleuchtungslicht für eine auflösungsoptimierte Beleuchtung besonders gut nutzbar ist. Die erfindungsgemäße Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung stellt derart linear polarisiertes EUV-Beleuchtungslicht in Form eines Nutz-Ausgabestrahls zur Verfügung. Dadurch, dass zunächst ein zirkular polarisierter EUV-Roh-Ausgabestrahl erzeugt wird, ergibt sich die Möglichkeit, linear polarisiertes Licht mit einer zunächst beliebig vorgebbaren Polarisations-Orientierung zu erzeugen. Es resultiert eine Polarisationsvorgabe mit einem möglichst geringen, durch die Polarisationseinstellung bedingten Transmissionsverlust. Die EUV-Generationseinrichtung der Lichtquelle kann als Undulator ausgeführt sein. Umlenkmagnete des Undulators können verschiebbar gestaltet sein. Die Verschiebung der Umlenkmagnete kann verwendet werden, um einen linear polarisierten Nutz-Ausgabestrahl im Undulator zu erzeugen. Mit der EUV-Lichtquelle lässt sich eine Beleuchtung eines Beleuchtunsfeldes mit dem Nutz-Ausgabestrahl mit einer Austrittspupille einer Beleuchtunseinrichtung realisieren, die zumindest lokal linear polarisiert ist. Insbesondere lässt sich durch Einsatz nachgeordneter Komponenten einer Beleuchtungsoptik eine tangential polarisierte Beleuchtung (TE-Polarisation) eines Beleuchtungsfeldes mit dem Nutz-Ausgabestrahl erreichen. Bei der tangential polarisierten Beleuchtung ist eine lineare Polarisationsrichtung des Nutz-Ausgabestrahls unabhängig vom Beleuchtungswinkel immer senkrecht zu einer Einfallsebene auf das Beleuchtungsfeld polarisiert. Mit der EUV-Lichtquelle lassen sich zudem linear polarisierte Dipol-Beleuchtungen einstellen, bei denen ein zusätzlicher Transmissionsverlust aufgrund einer Polarisationseinstellung entfällt. Bei einer derart linear polarisierten Dipol-Beleuchtung wird ein Beleuchtungsfeld aus zwei Hauptrichtungen beleuchtet, aus denen das Beleuchtungsfeld jeweils mit linear polarisiertem Beleuchtungslicht beaufschlagt wird.
Die EUV-Lichtquelle kann elektronenstrahlbasiert ausgeführt sein, beispielsweise als Röntgenstrahlquelle auf Basis eines Freie-Elektronen-Lasers (FEL). Alternativ kann die EUV-Lichtquelle auch als Plasmaquelle ausgeführt sein, wobei die EUV-Strahlung entweder mit Hilfe eines Treiber-Lasers (LPP-Quelle) oder mit Hilfe einer Gasentladung (GDPP-Quelle) ausgeführt. Bei einer elektronenstrahlbasierten EUV-Lichtquelle nach Anspruch 2 kann effizient ein zirkular polarisierter EUV-Roh-Ausgabestrahl erzeugt werden.
Die EUV-Lichtquelle kann Strahlungen einer Wellenlänge zwischen 3 nm und 15 nm erzeugen.
Eine Einstelleinrichtung nach Anspruch 3 ermöglicht eine insbesondere gesteuerte Vorgabe einer bestimmten linearen Polarisationsrichtung. Unabhängig von der Polarisationsrichtung kann der Nutz-Ausgabestrahl mit gleicher Leistung bereitgestellt werden.
Eine Einstelleinrichtung nach Anspruch 4 verringert die Anforderungen, die an eine der EUV-Lichtquelle nachfolgende Beleuchtungsoptik zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes der Projektionsbelichtungsanlage gestellt werden. Wenn beide EUV-Umlenkspiegel im Bereich eines Brewster-Einfallswinkels des EUV-Lichts betrieben werden, resultiert linear polarisiertes EUV-Beleuchtungslicht mit einem besonders guten Polarisations-Kontrastverhältnis.
Die Ausführungen nach den Ansprüchen 5 und 6 geben Varianten einer Gestaltung der Einstelleinrichtung wieder. Die Ausgestaltung nach Anspruch 5 ermöglicht eine Polarisationseinstellung, bei der verschiedene Polarisationswinkel einer linearen Polarisation des Nutz-Ausgabestrahls ohne Strahlversatz vorgegeben werden können. Es können alle drei EUV-Umlenkspiegel im Bereich eines Brewster-Einfallswinkels des EUV-Beleuchtungslichts betrieben werden; dies ist allerdings nicht zwingend.
Ein EUV-Umlenkprisma nach Anspruch 7 ist kompakt realisierbar.
Eine Ausgestaltung nach Anspruch 8 führt zur Möglichkeit eines nochmals verbesserten Polarisations-Kontrastverhältnisses.
Die Vorteile eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 9, eines optischen Systems nach Anspruch 12, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 14 und eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauteils nach Anspruch 15 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße EUV-Lichtquelle bereits erläutert wurden. Eine bildseitige numerische Apertur der Projektionsoptik des optischen Systems kann größer sein als 0,4 und kann größer sein als 0,5.
Die Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung kann Bestandteil der EUV-Lichtquelle sein, kann nach Anspruch 10 aber auch Bestandteil der Beleuchtungsoptik sein. Das allgemeine Prinzip einer Polarisationseinstellung zur Erzeugung zumindest lokal linearer Polarisation aus zirkular polarisiertem Eingangslicht kann sowohl bei der lichtquellenseitigen Erzeugung eines Nutz-Ausgabestrahls oder auch im weiteren Verlauf eines Roh-Ausgabestrahl durch die Beleuchtungsoptik realisiert sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 schematisch und in Bezug auf eine Beleuchtungsoptik im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie; und
2 und 3 zwei Varianten einer Polarisations-Einstelleinrichtung einer EUV-Lichtquelle der Projektionsbelichtungsanlage.
Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie dient zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten elektronischen Halbleiter-Bauelements. Eine Licht- bzw. Strahlungsquelle 2 emittiert EUV-Strahlung im Wellenlängebereich beispielsweise zwischen 3 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 3 nm und 15 nm. Die Lichtquelle 2 ist als Freie-Elektronen-Laser (FEL) ausgeführt. Es handelt sich dabei um eine Synchrotronstrahlungsquelle, die kohärente Strahlung mit sehr hoher Brillanz erzeugt. Vorveröffentlichungen, in denen derartige FEL beschrieben sind, sind in der WO 2009/121 438 A1 angegeben. Eine Lichtquelle 2, die beispielsweise zum Einsatz kommen kann, ist beschrieben in Uwe Schindler „Ein supraleitender Undulator mit elektrisch umschaltbarer Helizität”, Forschungszentrum Karlsruhe in der Helmholtz-Gemeinschaft, wissenschaftliche Berichte, FZKA 6997, August 2004, und in der DE 103 58 225 B3 .
Die EUV-Lichtquelle 2 hat eine Elektronenstrahl-Versorgungseinrichtung 2a zur Erzeugung eines Elektronenstrahls 2b und eine EUV-Generationseinrichtung 2c. Letztere wird über die Elektronenstrahl-Versorgungseinrichtung 2a mit dem Elektronenstrahl 2b versorgt. Die EUV-Generationseinrichtung 2c ist als Undulator ausgeführt. Der Undulator kann optional durch Verlagerung verstellbare Undulatormagnete aufweisen.
Die Lichtquelle 2 hat eine mittlere Leistung von 2,5 kW. Die Pulsfrequenz der Lichtquelle 2 beträgt 30 MHz. Jeder einzelne Strahlungsimpuls trägt dann eine Energie von 83 μJ. Bei einer Strahlungsimpulslänge von 100 fs entspricht dies einer Strahlungsimpulsleistung von 833 MW.
Zur Beleuchtung und Abbildung innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird als Beleuchtungslicht ein Nutzstrahlungsbündel 3 verwendet, der auch als Nutz-Ausgabestrahl bezeichnet ist. Das Nutzstrahlungsbündel 3 wird innerhalb eines Öffnungswinkels 4, der an eine Beleuchtungsoptik 5 der Projektionsbelichtungsanlage 1 angepasst ist, mit Hilfe einer Scan-Einrichtung 6 ausgeleuchtet. Das Nutzstrahlungsbündel 3 hat, ausgehend von der Lichtquelle 2, eine Divergenz, die kleiner ist als 5 mrad. Die Scan-Einrichtung 6 ist in einer Zwischenfokusebene 7 der Beleuchtungsoptik 5 angeordnet. Nach der Scan-Einrichtung 6 trifft das Nutzstrahlungsbündel 3 zunächst auf einen Feldfacettenspiegel 8.
Das Nutzstrahlungsbündel 3 hat insbesondere eine Divergenz, die kleiner ist als 2 mrad und bevorzugt kleiner ist als 1 mrad. Die Spotgröße des Nutzstrahlungsbündels auf den Feldfacettenspiegel 8 beträgt etwa 4 mm.
Nach Reflexion am Feldfacettenspiegel 8 trifft das in Strahlbüschel, die einzelnen, nicht dargestellten Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 8 zugeordnet sind, aufgeteilte Nutzstrahlungsbündel 3 auf einen Pupillenfacettenspiegel 9. In der 1 nicht dargestellte Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels 9 sind rund. Jedem von einer der Feldfacetten reflektierten Strahlbüschel des Nutzstrahlungsbündels 3 ist eine dieser Pupillenfacetten zugeordnet, so dass jeweils ein beaufschlagtes Facettenpaar mit einer der Feldfacetten und einer der Pupillenfacetten einen Ausleuchtungskanal bzw. Strahlführungskanal für das zugehörige Strahlbüschel des Nutzstrahlungsbündels 3 vorgibt. Die kanalweise Zuordnung der Pupillenfacetten zu den Feldfacetten erfolgt abhängig von einer gewünschten Beleuchtung durch die Projektionsbelichtungsanlage 1. Der Ausgabestrahl 3 ist also zur Vorgabe individueller Beleuchtungswinkel längs des Ausleuchtungskanals sequentiell über Paare aus jeweils einer der Feldfacetten und jeweils einer der Pupillenfacette geführt. Zur Ansteuerung jeweils vorgegebener Pupillenfacetten sind die Feldfacettenspiegel jeweils individuell verkippt.
Über den Pupillenfacettenspiegel 9 und eine nachfolgende, aus drei EUV-Spiegeln 10, 11, 12 bestehende Übertragungsoptik 13 werden die Feldfacetten in ein Beleuchtungs- bzw. Objektfeld 14 in einer Retikel- bzw. Objektebene 15 einer Projektionsoptik 16 der Projektionsbelichtungsanlage 1 abgebildet. Der EUV-Spiegel 12 ist als Spiegel für streifenden Einfall (grazing incidence-Spiegel) ausgeführt.
Aus der Sequenz der einzelnen Beleuchtungswinkel, die über ein individuelles Facettenpaar vorgegeben wird, ergibt sich über die Scanintegration aller Ausleuchtungskanäle, die über eine Beleuchtung der Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 8 mit Hilfe der Scan-Einrichtung 6 herbeigeführt wird, eine Beleuchtungswinkelverteilung der Beleuchtung des Objektfeldes 14, die über die Beleuchtungsoptik 5 herbeigeführt wird.
Bei einer nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 5, insbesondere bei einer geeigneten Lage einer Eintrittspupille der Projektionsoptik 16, kann auf die Spiegel 10, 11 und 12 auch verzichtet werden, was zu einer entsprechenden Transmissionserhöhung der Projektionsbelichtungsanlage 1 für das Nutzstrahlungsbündel 3 führt.
In der Objektebene 15 im Bereich des Objektfeldes 14 ist ein das Nutzstrahlungsbündel 3 reflektierendes Retikel 17 angeordnet. Das Retikel 17 wird von einem Retikelhalter 18 getragen, der über einen Retikelverlagerungsantrieb 19 angesteuert verlagerbar ist.
Die Projektionsoptik 16 bildet das Objektfeld 14 in ein Bildfeld 20 in einer Bildebene 21 ab. In dieser Bildebene 21 ist bei der Projektionsbelichtung ein Wafer 22 angeordnet, der eine lichtempfindliche Schicht trägt, die während der Projektionsbelichtung mit der Projektionsbelichtungsanlage 1 belichtet wird. Der Wafer 22 wird von einem Waferhalter 23 getragen, der wiederum über einen Waferverlagerungsantrieb 24 gesteuert verlagerbar ist.
Zur Erleichterung der Darstellung von Lagebeziehungen wird nachfolgend ein xyz-Koordinatensystem verwendet. Die x-Achse steht senkrecht auf der Zeichenebene der 1 und weist in diese hinein. Die y-Achse verläuft in der 1 nach rechts. Die z-Achse verläuft in der 1 nach unten. Bei den Gesamtdarstellungen der Projektionsbelichtungsanlage 1 verläuft die z-Richtung senkrecht zur Bildebene 21. Bei den Darstellung, die die Lichtquelle 2 beziehungsweise beleuchtungsoptische Komponenten betreffen, verläuft die z-Richtung in einer Hauptausbreitungsrichtung des EUV-Lichtes.
Bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 nach 1 ist der Feldfacettenspiegel 8 der erste Facettenspiegel und der Pupillenfacettenspiegel 9 ist der zweite Facettenspiegel im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3. Die Facettenspiegel 8, 9 können ihre Funktion auch vertauschen. So kann es sich beim ersten Facettenspiegel 8 um einen Pupillenfacettenspiegel handeln, der dann in einer Pupillenebene der Projektionsoptik 16 oder in einer hierzu konjugierten Ebene angeordnet ist, und beim zweiten Facettenspiegel 9 kann es sich um einen Feldfacettenspiegel handeln, der dann in einer Feldebene angeordnet ist, die zur Objektebene 15 optisch konjugiert ist.
Bei der Projektionsbelichtung werden sowohl das Retikel als auch der Wafer in der 1 in y-Richtung durch entsprechende Ansteuerung des Retikelverlagerungsantriebs 19 und des Waferverlagerungsantriebs 24 synchronisiert gescannt. Der Wafer wird während der Projektionsbelichtung mit einer Scangeschwindigkeit von typisch 600 mm/s in der y-Richtung gescannt. Das synchronisierte Scannen der beiden Verlagerungsantriebe 19, 24 kann unabhängig vom scannenden Betrieb der Scan-Einrichtung 6 erfolgen.
Die lange Seite der Feldfacetten steht senkrecht auf der Scanrichtung y. Das x/y-Aspektverhältnis der Feldfacetten entspricht denjenigen des schlitzförmigen Objektfeldes 14, welches ebenfalls rechteckig oder gebogen ausgeführt sein kann.
Bei der Scan-Einrichtung 6 handelt es sich um einen das Nutzstrahlungsbündel 3 streifend reflektierenden Scanspiegel, der um eine parallel zur x-Achse der 1 verlaufende Zeilenscan-Achse 25 und um eine hierzu senkrechte, in der yz-Ebene der 1 liegende Zeilenvorschub-Achse 26 verkippbar ist. Beide Achsen 25, 26 liegen in einer reflektierenden Spiegelfläche 27 der Scan-Einrichtung 6.
Die EUV-Lichtquelle 2 hat eine Roh-Polarisation-Einstelleinrichtung 28, die zur Polarisationseinstellung eines Roh-Ausgabestrahls 30 (vgl. 2) eine ablenkende Wirkung auf den Elektronenstrahl 2b in der EUV-Generationseinrichtung 2c ausübt. Die Roh-Polarisations-Einstelleinrichtung 28 ist durch eine entsprechende Anordnung von Ablenkmagneten 29 des Undulators 2c realisiert. Diese Anordnung der Ablenkmagneten 29 ist so, dass der EUV-Roh-Ausgabestrahl 30 (vgl. 2) zirkular polarisiert ist, was in der 2 durch ein entsprechendes Polarisationssymbol 31 (Kreispfeil) angedeutet ist. Eine entsprechende Anordnung der Ablenkmagneten 29 zur Realisierung eines zirkular polarisierten EUV-Ausgabestrahls ist beschrieben in der vorstehend schon zitierten Schindler-Referenz. Die optionale Verstellbarkeit der Undulatormagnete des Undulators kann gezielt zur Umschaltung von linear zu zirkular polarisiertem EUV-Licht verwendet werden. Die Roh-Polarisations-Einstelleinrichtung 28 dient dabei gleichzeitig als Umschalteinheit zum Umschalten zwischen einer zirkularen Polarisation des EUV-Roh-Ausgabestrahls 30 und einer linearen Polarisation des EUV-Roh-Ausgabestrahls 30.
Einige der Ablenkmagneten 29 als Bestandteile des Undulators 2c sind in der 1 schematisch angedeutet.
Die EUV-Lichtquelle 2 hat weiterhin eine Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung 32, die zur Polarisationseinstellung des Nutz-Ausgabestrahls 3 eine hinsichtlich der Polarisationsrichtung linear polarisierende Wirkung auf den Roh-Ausgabestrahl 30 ausübt.
2 zeigt eine Variante der Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung 32. Diese hat einen ersten EUV-Umlenkspiegel 33, der im Bereich eines Brewster-Einfallswinkels betrieben wird, und einen diesem nachgeordneten weiteren EUV-Umlenkspiegel 34, der ebenfalls im Bereich eines Brewster-Einfallswinkels für den Roh-Ausgabestrahl 30 betrieben wird. Die Einfallsebenen der Umlenkspiegel 33 und 34 fallen zusammen.
Der vom zweiten Umlenkspiegel 34 reflektierte Nutz-Ausgabestrahl 3 ist linear senkrecht zu den Einfallsebenen der Umlenkspiegel 33, 34, also parallel zur x-Achse in der 2, polarisiert, was durch ein entsprechendes Polarisationssymbol 35 (Kreuz im Kreis) angedeutet ist.
Die beiden Umlenkspiegel 33, 34 werden von einem gemeinsamen Tragkörper 36 der Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung 32 in nicht näher dargestellter Weise getragen und sind relativ zueinander ortsfest angeordnet. Der Tragkörper 36 kann mithilfe eines Drehantriebs 37 um eine Drehachse 38 gedreht werden, die mit einer Einfallsachse des Roh-Ausgabestrahls 30 auf den ersten Umlenkspiegel 33 der Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung 33 zusammenfällt. Eine Drehung des Tragkörpers 36 bewirkt eine entsprechende Drehung der Einfallsebenen des Roh-Ausgabestrahls 30 auf den Umlenkspiegeln 33, 34 und entsprechend eine Drehung einer linearen Polarisationsrichtung des Nutz-Ausgabestrahls 3.
Nach der Umlenkung am zweiten Umlenkspiegel 34 verläuft der Nutz-Ausgabestrahl 3 in der gleichen Richtung wie der Roh-Ausgabestrahl 30.
Die Polarisation-Einstelleinrichtung 33 nach 2 hat genau zwei Umlenkspiegel 33, 34. Der Nutz-Ausgabestrahl 3 verläuft nach der Umlenkung am zweiten Umlenkspiegel 34 parallel zum Roh-Ausgangsstrahl 30.
Aufgrund der doppelten Brewster-Reflexion an den Umlenkspiegeln 33 und 34 wird eine lineare Polarisation des Nutz-Ausgabestrahls 3 mit hohem Kontrastverhältnis zwischen einer Intensität des Nutz-Ausgabestrahls 3 mit Polarisationskomponente parallel zur eingestellten linearen Polarisation im Verhältnis zur Intensität der Polarisationskomponente senkrecht hierzu erzielt.
3 zeigt eine Variante einer Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung 39, die anstelle der Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung 32 zum Einsatz kommen kann. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 2 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung 39 hat drei EUV-Umlenkspiegel mit Spiegelflächen 40, 41, 42. Die erste Spiegelfläche 40 und die dritte Spiegelfläche 42 sind Bestandteile eines zwei der drei Spiegel zusammenfassenden EUV-Umlenkprismas 43, von dem zwei Katheten-Seitenflächen als die Spiegelflächen 40, 42 genutzt werden. Die Reflexionen an den Spiegelflächen 40 bis 42 erfolgen alle innerhalb der gleichen Einfallsebene, die bei der dargestellten Drehposition der Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung 39 mit der yz-Ebene zusammenfällt.
Die Reflexionen an den Spiegelflächen 40 und 42, also am Umlenkprisma 43, erfolgen im Bereich eines Brewster-Einfallswinkels. Die Reflexion an der Spiegelfläche 41 eines EUV-Umlenkspiegels 44 erfolgt nahe einer senkrechten Inzidenz. Alternativ ist es möglich, alle drei Reflexionen an den Spiegelflächen 40 bis 42 mit einem Einfallswinkel im Bereich von 60° zu gestalten. Der Brewster-Einfallswinkel liegt im Bereich zwischen 40° und 47°, insbesondere im Bereich von 45°. Abhängig von einer Mehrlagen-Reflexionsschicht-Gestaltung auf den Spiegelflächen 40 bis 42 kann der Brewster-Einfallswinkel von 45° abweichen und beispielsweise 43° betragen.
Ein Winkel zwischen den beiden Spiegelflächen 40, 42 wäre dann nicht, wie bei der Ausführung nach 3, im Bereich von 90°, sondern im Bereich von 120°.
Das Umlenkprisma 43 und der Umlenkspiegel 44 werden wiederum gemeinsam vom Tragkörper 36 getragen.
Nach der Reflexion am dritten Umlenkspiegel 42 verläuft der Nutz-Ausgabestrahl 3 längs der Einfallsachse des Roh-Ausgabestrahls 30 auf den ersten Umlenkspiegel 40 der Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung 39. Eine Drehung der Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung 39 um die Drehachse 38 zur Vorgabe der linearen Polarisationsrichtung des Nutz-Ausgabestrahls 3 führt also nicht zu einem Strahlversatz des Nutz-Ausgabestrahls 3.
Anstelle des Umlenkprismas 43 können auch zwei separat zueinander angeordnete Einzelspiegel zum Einsatz kommen, deren Spiegelflächen entsprechend den Spiegelflächen 40 und 42 orientiert sind.
Auch weitere Varianten der Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung mit mehr als drei Spiegelflächen können zum Einsatz kommen.
Die vorstehend beschriebenen Varianten der Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung können auch Bestandteil der Beleuchtungsoptik 5 der Projektionsbelichtungsanlage 1 sein. Dies ist schematisch in der 4 dargestellt. Komponenten und Funktionen, 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. Bei dieser Ausführung erzeugt die EUV-Lichtquelle 2 einen zirkular polarisierten EUV-Roh-Ausgabestrahl 30. Dieser wird dann mit einer Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung 44 linear polarisiert, sodass der linear polarisierte Nutz-Ausgabestrahl 3 resultiert. Dieser kann dann, wie vorstehend bereits erläutert, eine tangential polarisierte Beleuchtung des Objektfeldes 14 herbeiführen.
Bei der schematischen Darstellung der 4 ist die Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung 44 vor einem streifend betriebenen EUV-Spiegel 12 angeordnet. Alternativ kann die Nutz-Polarisations-Einstellungeinrichtung 44 auch direkt vor dem Objektfeld 14 angeordnet sein. Der streifend betriebene EUV-Spiegel 12 kann bei einer Variante die Beleuchtungsoptik 5 auch entfallen.
Anhand der 5 und 6 werden nachfolgend stärker im Detail zwei Varianten der Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung 44 erläutert. Komponeten, die denjenigen enstprechen die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 bereits diskutiert wurden, tragen wiederum die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Der erste Facettenspiegel 8 hat bei der Beleuchtungsoptik 5 in der Ausführung nach 5 eine Mehrzahl von Einzelspiegeln 45, die Ausleuchtungskanäle zur Führung von Beleuchtungslicht-Teilbündeln 30 _i hin zum Objektfeld bzw. Beleuchtungsfeld 14 bereitstellen. Bei der Beleuchtungsoptik 5 nach 5 entfallen die EUV-Spiegel nach dem zweiten Facettenspiegel 9. Die Einzelspiegel 45 sind auf einem Einzelspiegel-Träger 46 angeordnet. Der Einzelspiegel-Träger 46 ist zu einer Einfallsachse k des zirkular polarisierten Roh-Beleuchtungslichts 30 rotationssymmetrisch ausgebildet, die parallel zur z-Achse verläuft. Der Einzelspiegel-Träger 46 ist mit einer parallel zur xy-Ebene angeordneten runden Trägerfläche 47 ausgeführt. Der Einzelspiegel-Träger 46 liegt räumlich zwischen dem einfallenden Roh-Beleuchtungslicht 30 und dem Objektfeld 14.
Die Einzelspiegel 45 können quadratische oder rechteckige Reflexionsflächen aufweisen, die auf den Einzelspiegel-Träger 46 dicht gepackt angeordnet sind. Auch andere Formen von Einzelspiegeln, die eine möglichst lückenlose Belegung der Reflexionsfläche des ersten Facettenspiegels 8 ermöglichen, können eingesetzt sein. Derartige alternative Einzelspiegel-Formen sind aus der mathematischen Theorie der Parkettierung bekannt. In diesen Zusammenhang sei verwiesen auf die in der US 2011/0001947 A1 angegebenen Referenzen.
Je nach Ausführung des ersten Facettenspiegels 8 haben die Einzelspiegel 45 x/y-Erstreckungen im Bereich beispielsweise von 100 μm × 100 μm bis beispielsweise 5 mm × 5 mm. Die Einzelspiegel 45 können so geformt sein, dass sie eine bündelnde Wirkung für das Roh-Beleuchtungslicht 30 haben.
Die Einzelspiegel 45 können eine Anordnung auf dem Einzelspiegel-Träger 46 haben, die rotationssymmetrisch zur Einfallsachse k des Roh-Beleuchtungslichts 30 ist. Diese Anordnung kann beispielsweise in einer Mehrzahl von konzentrischen Ringen von Einzelspiegeln 45 auf dem Einzelspiegel-Träger 46 ausgeführt sein, wobei das Zentrum dieser Einzelspiegel-Anordnung mit einem Durchstoßpunkt der Einfallsachse k des Roh-Beleuchtungslichts 30 durch die Trägerfläche 47 zusarmenfällt.
Im Meridionalschnitt nach 5 sind beispielhaft vier der Einzelspiegel 45 dargestellt. Bei einer realen Ausführung eines ersten Facettenspiegels 8 ist die Anzahl der Einzelspiegel 45 sehr viel höher. Insgesamt hat der erste Facettenspiegel 8 mehrere Hundert bis mehrere Tausend der Einzelspiegel 45.
Eine gesamte Reflexionsfläche des ersten Facettenspiegels 8, die sich aus den Reflexionsflächen der Einzelspiegel 45 zusammensetzt, hat je nach Ausführung des ersten Facettenspiegels 8 eine Ausdehnung von beispielsweise 300 mm × 300 mm oder 600 mm × 600 mm.
Jeder der Einzelspiegel 45 ist zur individuellen Ablenkung von auftreffendem Beleuchtungslicht 30 jeweils mit einem Aktor beziehungsweise Aktuator 48 verbunden, wie in der 5 anhand des obersten dargestellten Einzelspiegels 45 angedeutet. Die Aktuatoren 48 sind auf der einer reflektierenden Seite der Einzelspiegel 45 abgewandten Seite jedes der Einzelspiegel 45 angeordnet. Die Aktuatoren 48 können beispielsweise als Piezo-Aktuatoren ausgeführt sein. Ausgestaltungen derartiger Aktuatoren sind vom Aufbau von Mikrospiegel-Arrays her bekannt.
Die Aktoren 48 stehen in nicht dargestellter Weise mit einer zentralen Steuereinrichtung 48a in Signalverbindung, über die die Aktoren 48 zur individuellen Verkippung der Einzelspiegel 45 angesteuert werden können.
Jeder der Einzelspiegel 45 ist individuell unabhängig um zwei senkrecht aufeinander stehende Kippachsen verkippbar, wobei eine erste dieser Kippachsen parallel zur x-Achse und die zweite dieser beiden Kippachsen parallel zur y-Achse verläuft. Die beiden Kippachsen liegen in den Einzel-Reflexionsflächen der jeweiligen Einzelspiegel 45.
Die Reflexionsflächen der Einzelspiegel 45 tragen Mehrlagen-Reflexionsbeschichtungen.
Die Einzelspiegel 45 des ersten Facettenspiegels 8 sind so angeordnet, dass das jeweilige Roh-Beleuchtungslicht-Teilbündel 30 _i mit einem Einfallswinkel I zu einer Normalen N auf der Einzelspiegel-Reflexionsfläche auf den Einzelspiegel 45 einfällt, der bei der Reflexion des Roh-Beleuchtungslicht-Teilbündels 30 _i an diesem Einzelspiegel 45 eine s-Polarisation im Vergleich zu einer s-Polarisation im Vergleich zu einer p-Polarisation gezielt bevorzugt. Bei der s-Polarisation handelt es sich um die Polarisationsrichtung des Roh-Beleuchungslicht-Teilbündels 30 _i, die senkrecht zur Einfallsebene (Zeichenebene der 5) des Einzelspiegels 45 schwingt. Bei der p-Polarisation handelt es sich um diejenige Polarisation des Roh-Beleuchtungslicht-Teilbündels 30 _i, die in der Einfallsebene des Einzelspiegels 45 schwingt. Die s-Polarisation ist in der 5 mit durchkreuzten Kreisen angedeutet. Die s-Polarisation ist alternativ durch große Punkte auf dem Strahlweg des Beleuchtungslicht-Teilbündels 16 _i dargestellt. Die p-Polarisation ist durch Doppelpfeile auf dem Strahlweg des Beleuchtungslichts dargestellt.
Die Bevorzugung der s-Polarisation gegenüber der p-Polarisation bei der Reflexion des Beleuchtungslicht-Teilbündels 30 _i an dem Einzelspiegel 45 ist derart, dass ein Verhältnis Rp/Rs zwischen einer Reflektivität Rp für das p-polarisierte Roh-Beleuchtungslicht 30 und einer Reflektivität Rs für das s-polarisierte Roh-Beleuchtungslicht 30 kleiner ist als 0,8. Diese Bevorzugung der s-Polarisation ist in der 5 dadurch verdeutlicht, dass nach der Reflexion des Beleuchtungslicht-Teilbündels 30 _i am Einzelspiegel 45 ausschließlich die s-Polarisationskomponente widergegeben ist.
Je nach Anordnung des Einzelspiegels 45 kann der Einfallswinkel I auf diesem Einzelspiegel 45 so vorgegeben sein, dass ein Verhältnis Rp/Rs resultiert, das kleiner ist als 0,7, das kleiner ist als 0,6, das kleiner ist als 0,5, das kleiner ist als 0,4, das kleiner ist als 0,3, das kleiner ist als 0,2, das kleiner ist als 0,1, das kleiner ist als 0,05, das kleiner ist als 0,02, das kleiner ist als 0,01, das kleiner ist als 1 × 10^–3, das kleiner ist als 1 × 10^–4, das kleiner ist als 1 × 10^–5 oder das sogar noch kleiner ist.
Der zweite Facettenspiegel 9 ist dem ersten Facettenspiegel 8 im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 nachgeordnet (vgl. 5). Jeweils eine Facette 49 des zweiten Facettenspiegels 9 komplettiert mit mindestens einem der Einzelspiegel 45 des ersten Facettenspiegels 8 den Ausleuchtungskanal zur Führung des Beleuchtungslicht-Teilbündels 3 _i hin zum Beleuchtungsfeld 14. In der Regel ist die Anordnung so, dass eine der Facetten 49 des zweiten Facettenspiegels 9 zusammen mit einer Gruppe der Einzelspiegel 45 des ersten Facettenspiegels 8 einen Gruppen-Ausleuchtungskanal für mehrere Teilbündel 30 _i komplettiert, zu dem diese Facette 49 des zweiten Facettenspiegels 8 und eine Gruppe von Einzelspiegeln 45 des ersten Facettenspiegels 8 gehören. Diese Gruppe der Einzelspiegel 45 des ersten Facettenspiegels 8 führt Beleuchtungslicht-Teilbündel 3 _i also allesamt über genau die gleiche Facette 49 des zweiten Facettenspiegels 9 hin zum Beleuchtungsfeld 14.
Über die Reflexion des Beleuchtungslicht-Teilbündels 3 _i an der Facette 49 des zweiten Facettenspiegels 9 wird die s-Polarisation des Beleuchtungslicht-Teilbündels 3 _i nochmals bevorzugt, da auch hier eine Reflexion mit einem deutlich von 0 verschiedenen Einfallswinkel I erfolgt. Durch die zweifache Reflexion des Beleuchtungslicht-Teilbündels 3 _i einmal an einem der Einzelspiegel 45 und ein zweites Mal an einer der Facetten 49 des zweiten Facettenspiegels 9 resultiert beim auf das Beleuchtungsfeld 14 treffenden Beleuchtungslicht-Teilbündels 3 _i eine fast vollständige oder sogar ganz vollständige s-Polarisation.
Die Facetten 49 des zweiten Facettenspiegels 9 sind auf einem Facetten-Träger 50 angeordnet, der in der 5 gestrichelt angedeutet ist. Dieser Facetten-Träger 50 ist ringförmig ausgebildet. Der Facetten-Träger 50 ist zur Einfallsachse k des Beleuchtungslichts 3 rotationssymmetrisch ausgebildet. Entsprechend rotationssymmetrisch ist die Anordnung der Facetten 49 des zweiten Facettenspiegels 9 auf dem Facettenträger 50.
Die Beleuchtungsoptik 5 ist insgesamt zur Einfallsachse k rotationssymmetrisch angeordnet. Die Einfallsachse k durchtritt ein Zentrum des Beleuchtungsfeldes 14. Die Einfallsachse k steht senkrecht auf der Objektebene 15.
Die Rotationssymmetrie der Anordnung der Einzelspiegel 45 des ersten Facettenspiegels 8 und der Facetten 49 des zweiten Facettenspiegels 9 ermöglicht eine jedenfalls in guter Näherung rotationssymmetrische Strahlführung der Roh-Beleuchtungslicht-Teilbündel 30 _i und der Nutz-Beleuchtungslicht-Teilbündel 3 _i zur Einfallsachse k.
Facetten 49 des zweiten Facettenspiegels 9, die zur Reflexion von Beleuchtungslicht-Teilbündeln 3 _i vorgesehen sind, die von Einzelspiegeln 45 des ersten Facettenspiegels 8 in der xz-Ebene abgelenkt werden, sind in der 5 gestrichelt auf Höhe der Einfallsachse k dargestellt. Diese Feldfacetten 49 liegen aufgrund der ringförmigen Gestaltung des Facetten-Trägers 50 natürlich entsprechend zur Zeichenebene der 5 sowohl in positiver als auch in negativer x-Richtung von der Einfallsachse k beabstandet. Entsprechende Facetten 49 sind in Umfangsrichtung um die Einfallsachse k auf dem Facetten-Träger 50 gleich verteilt angeordnet, sodass sich die im Grundsatz rotationssymmetrische Reflexionsanordnung für die Beleuchtungslicht-Teilbündel 30 _i bzw. 3 _i ergibt. Es resultiert für jeden Punkt auf dem Beleuchtungsfeld 5 eine Beleuchtung mit tangential polarisiertem Nutz-Beleuchtungslicht 3. Dies ist für einen Beleuchtungsfeldpunkt 51 stärker im Detail in der 5 dargestellt.
Aus jeder Beleuchtungsrichtung trifft das Nutz-Beleuchtungslicht 3 s-polarisiert auf dem Beleuchtungsfeldpunkt 51 auf. Da aufgrund der ringförmigen Anordnung der Feldfacetten 49 der Beleuchtungsfeldpunkt 51 mit einer ringförmigen Beleuchtungswinkelverteilung 52 beleuchtet wird (der Beleuchtungsfeldpunkt 51 „sieht” eine ringförmige Lichtquelle), ergibt sich an jeder Stelle dieser ringförmigen Beleuchtungswinkelverteilung 52, angedeutet durch einen Kreis in der 7, eine s-Polarisation, die sich zu einer tangentialen Polarisation ergänzt. An jeder Stelle der ringförmigen Beleuchtungswinkelverteilung 52 schwingt ein Polarisationsvektor 53 tangential zur Beleuchtungswinkelverteilung 52.
Aufgrund dieser tangentialen Polarisation kann das Retikel 17 im Beleuchtungsfeld 14 unabhängig vom Beleuchtungswinkel mit s-polarisiertem Nutz-Beleuchtungslicht 3 beleuchtet werden. Diese Beleuchtung ermöglicht eine optimierte Strukturauflösung bei Verwendung der Beleuchtungsoptik 5 als Bestandteil der Projektionsbelichtungsanlage 1.
Die Facettenspiegel 8 und 9 stellen gleichzeitig die Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung 44 der Beleuchtungsoptik 5 dar.
Mit der Beleuchtungsoptik 5 kann das Beleuchtungsfeld 14 mit Beleuchtungswinkeln beleuchtet werden, die größer sind als ein unterer Grenzwert für den Beleuchtungswinkel, der vorgegeben wird durch eine zentrale Abschattung des Strahlengangs des Beleuchtungslichts 30 bzw. 3, welche durch den Einzelspiegel-Träger 46 vorgegeben wird.
Mit der Beleuchtungsoptik 5 kann ein annulares Beleuchtungssetting oder auch ein Multipol-Beleuchtungssetting, z. B. ein Dipol-Beleuchtungssetting oder ein Quadrupol-Beleuchtungssetting, z. B. ein C-Quad-Beleuchtungssetting realisiert werden.
6 zeigt ähnlich wie 5 einen Ausschnitt aus der Beleuchtungsoptik 5. Diese ist so ausgeführt, dass sie den EUV-Roh-Ausgabestrahl 30 einer EUV-Lichtquelle 53, die alternativ zur elektronenstrahlbasierten EUV-Lichtquelle 2 ausgeführt ist, hin zum Objektfeld 14 führt. Bei der EUV-Lichtquelle 53 kann es sich um eine Plasmaquelle, beispielsweise um eine GDPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Gasentladung, Gas Discharge Produced Plasma), oder um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, Laser Produced Plasma) handeln. Komponenten und Funktion, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Das EUV-Roh-Strahlungsbündel 30, das zirkular polarisiert von der Strahlungsquelle 53 ausgeht wird von einem Kollektor 54 gebündelt. Ein entsprechender Kollektor ist beispielsweise aus der EP 1 225 481 A bekannt.
Nach dem Kollektor 54 propagiert das EUV-Roh-Strahlungsbündel 30 durch einen Zwischenfokus 55, bevor sie auf ein Einzelspiegelarray 56 trifft. Das Einzelspiegelarray 56 ist als mikroelektromechanisches System (MEMS) ausgebildet. Es weist eine Vielzahl von matrixartig zeilen- und spaltenweise in einem Array angeordneten Einzelspiegeln 57 auf, von denen in der 6 zwei Einzelspiegel 57 schematisch dargestellt sind. Die Einzelspiegel 57 können quadratische oder rechteckige Reflexionsflächen haben. Die Einzelspiegel 57 sind jeweils mit Aktoren 58 verbunden und um zwei in der Reflexionsebene des jeweiligen Einzelspiegels 57 senkrecht aufeinander stehende Achsen verkippbar ausgelegt. Die Aktoren 58 stehen in nicht dargestellter Weise mit einer zentralen Steuereinrichtung 48a in Signalverbindung, über die die Aktoren 58 zur individuellen Verkippung der Einzelspiegel 57 angesteuert werden können.
Die Zahl der Einzelspiegel 57 des Einzelspiegelarrays 56 ist in der Zeichnung sehr stark untertrieben dargestellt. Insgesamt weist das Einzelspiegelarray 56 etwa 100.000 der Einzelspiegel 57 auf. Je nach Größe der Einzelspiegel 57 kann der Einzelspiegelarray auch beispielsweise 1.000, 5.000, 7.000 oder auch mehrere hunderttausend, beispielsweise 500.000 Einzelspiegel 57 aufweisen. Die Anzahl der Einzelspiegel 57 kann alternativ auch deutlich geringer sein und beispielsweise bei einigen hundert Einzelspiegeln, zum Beispiel bei 200, bei 250, bei 300 oder bei 500 Einzelspiegeln liegen. Soweit sehr viele der Einzelspiegel 57 vorliegen, können diese gruppenweise zusammengefasst werden, wobei innerhalb einer der Einzelspiegel-Gruppen jeweils gleiche Einzelspiegel-Kippwinkel vorliegen. Die Einzelspiegel 57 können eine hoch reflektierende Mehrfachschicht aufweisen, die für den jeweiligen Einfallswinkel und die Wellenlänge des EUV-Nutzlichts 3 optimiert ist.
Vor dem Einzelspiegelarray 56 kann ein Spektralfilter angeordnet sein, der das genutzte EUV-Roh-Strahlungsbündel 30 von anderen, nicht für die Projektionsbelichtung nutzbaren Wellenlängenkomponenten der Emission der Strahlungsquelle 53 trennt. Der Spektralfilter ist nicht dargestellt.
Nach dem Einzelspiegelarray 56 trifft das EUV-Roh-Strahlungsbündel 30 auf einen Feldfacettenspiegel 8. Der Feldfacettenspiegel 8 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 5 angeordnet, die zur Objektebene 15 optisch konjugiert ist.
Nach dem Feldfacettenspiegel 8 wird das EUV-Strahlungsbündel 3 von einem Pupillenfacettenspiegel 9 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 9 liegt entweder in einer Eintrittspupillenebene der Beleuchtungsoptik 5 oder in einer hierzu optisch konjugierten Ebene. Der Feldfacettenspiegel 8 und der Pupillenfacettenspiegel 9 sind jeweils aus einer Vielzahl von Facetten aufgebaut, die auch als Waben bezeichnet werden. Feldfacetten 60 des Feldfacettenspiegels 8 werden durch eine Übertragungsoptik, die entweder durch den Pupillenfacettenspiegel 9 gebildet ist oder zu der weitere Komponenten zwischen dem Pupillenfacettenspiegel 9 und dem Objektfeld 14 gehören, in das Objektfeld 14 abgebildet. Jede der Feldfacetten 60 wird dabei, sofern sie mit dem Beleuchtungslicht 3 komplett ausgeleuchtet ist, in das gesamte Objektfeld 14 abgebildet. Die Feldfacetten 60 sind auf einem in der 1 schematisch angedeuteten ringförmigen Facettenspiegel-Träger 61 angeordnet.
Das EUV-Roh-Strahlungsbündel 30 trifft auf das Einzelspiegelarray 56 unter einem Einfallswinkel auf, der kleiner ist als 70°, also nicht unter streifendem Einfall. Auch ein streifender Einfall ist grundsätzlich möglich. Die Feldfacetten 60 des Feldfacettenspiegels 8 sowie Pupillenfacetten 62 des Pupillenfacettenspiegels 9 tragen Mehrlagen-Reflexionsbeschichtungen, die auf die Wellenlänge des Nutzlichts 3 abgestimmt sind. Die Pupillenfacetten 62 können rund, hexagonal oder rechteckig ausgeführt sein.
In der 6 sind lediglich einige der Feldfacetten 60 und einige der Pupillenfacetten 62 der Facettenspiegel 8, 9 schematisch und übertrieben vergrößert dargestellt. Der Feldfacettenspiegel 8 hat mehrere tausend Feldfacetten 60, beispielsweise 3.000 Feldfacetten 60. Der Pupillenfacettenspiegel 9 hat mehrere tausend Pupillenfacetten 62, beispielsweise 3.000 Pupillenfacetten 62. Die Anzahl der Feldfacetten 60 des Feldfacettenspiegels 8 kann gleich der Anzahl der Pupillenfacetten 62 des Pupillenfacettenspiegels 9 sein.
Die beiden Facettenspiegel 8, 9 werden mit einem Einfallswinkel beaufschlagt, der um maximal 25° von einem Brewster-Winkel der Mehrlagen-Reflexionsbeschichtung auf den Feldfacetten 60 und den Pupillenfacetten 62 abweicht. Dieser Brewester-Einfallswinkel kann beispielsweise bei 43° liegen.
Der Pupillenfacettenspiegel 8 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 5 angeordnet, die eine Pupillenebene der Projektionsoptik 16 darstellt beziehungsweise zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 16 optisch konjugiert ist. Mithilfe des Pupillenfacettenspiegels 8 beziehungsweise der Übertragungsoptik werden die Feldfacetten 60 des Feldfacettenspiegels 8 einander überlagernd in das Objektfeld 14 abgebildet.
Die Feldfacetten 60 des Feldfacettenspiegels 8 haben ein x/y-Aspektverhältnis, welches dem x/y-Aspektverhältnis des Objektfeldes 14 entspricht. Die Feldfacetten 60 haben also ein x/y-Aspektverhältnis, das größer ist als 1. Eine lange Facettenseite der Feldfacetten 60 verläuft in der x-Richtung. Eine kurze Facettenseite der Feldfacetten 60 verläuft in der y-Richtung (Scanrichtung).
Die Anordnung der Beleuchtungsoptik 5 ist so, dass der Zwischenfokus 55 über Ausleuchtungskanäle, die durch jeweils mindestens einen der Einzelspiegel 57 und mindestens eine der Feldfacetten 60 gebildet sind und die einen Teilstrahl des Beleuchtungslichts 3 führen, in einen Ortsbereich abbilden, in dem sich die Pupillenfacetten 62 befinden. Auf jeder der Pupillenfacetten 62 entsteht so ein Zwischenfokus-Bild 63. Je nachdem, wie viele der Einzelspiegel 57 zum jeweiligen Ausleuchtungskanal beitragen, kann dieses Zwischenfokus-Bild 63 als Überlagerung mehrerer Zwischenfokus-Bilder entstehen, die aufgrund der Führung des Beleuchtungslichts 3 über jeweils einen der Einzelspiegel 57 auf der jeweiligen Pupillenfacette 62 entstehen. Das Zwischenfokus-Bild 63 muss dabei nicht exakt auf der Pupillenfacette 62 des jeweiligen Ausleuchtungskanals entstehen. Es reicht aus, wenn sich die jeweilige Pupillenfacette 62 im Bereich des Zwischenfokus-Bildes 63 befindet, sodass das Zwischenfokus-Bild 63 insbesondere vollständig auf der Pupillenfacette 62 zu liegen kommt.
Je nachdem, ob die Pupillenfacetten 62 Bestandteile der Übertragungsoptik sind, die die Feldfacetten 60 in das Objektfeld 14 abbildet, haben die Pupillenfacetten 62 entweder eine abbildende Wirkung, sind also insbesondere konkav gestaltet, oder sind als reine Umlenk- beziehungsweise Planspiegel ausgeführt. Die Pupillenfacetten 62 können Korrekturasphären zur Korrektur von Abbildungsfehlern der Beleuchtungsoptik 5 tragen.
Die Anzahl der Einzelspiegel 57 ist mindestens so groß wie die Anzahl der Feldfacetten 60. Bei der Ausführung nach 6 ist die Anzahl der Einzelspiegel 57 tatsächlich viel größer als die Anzahl der Feldfacetten 60 und kann insbesondere zehnmal so groß sein oder sogar noch größer. Die Ausgestaltung der Beleuchtungsoptik 5 ist so, dass das Einzelspiegelarray 56 nicht auf die Feldfacetten 60 und auch nicht auf die Pupillenfacetten 62 abgebildet wird.
Die Feldfacetten 60 und die Pupillenfacetten 62 sind derart angeordnet, dass die Ausleuchtungskanäle, die jeweils durch genau eine der Feldfacetten 60 und genau eine der Pupillenfacetten 62 gebildet sind, die jeweils zur Führung eines Teilstrahls 3 _i des Beleuchtungslichts 3 ausgerichtet sind, jeweils einem Facetten-Paar 60, 62, zu dem die Feldfacette 60 und die Pupillenfacette 62 gehören, fest zugeordnet sind. Ein Beleuchtungsstrahlengang 64 ist in der Beleuchtungsoptik 5 ab dem Feldfacettenspiegel 8 also fest vorgegeben. Eine Variation der Beleuchtung wird ausschließlich über eine Verkippung der Einzelspiegel 57 des Einzelspiegelarrays 56 herbeigeführt, wobei über das Einzelspiegelarray 56 ausgewählt wird, welche der Feldfacetten 60 gegebenenfalls abschnittsweise mit dem Roh-Beleuchtungslicht 30 beaufschlagt werden.
Bei der Beleuchtungsoptik 5 nach 6 sind die Pupillenfacetten 62 des Pupillenfacettenspiegels 9 plan ausgeführt. Als Übertragungsoptik zur Abbildung der Feldfacetten 60 des Feldfacettenspiegels 8 in das Objektfeld 14 dient eine Relais-Optik in Form eines Konkavspiegels 65.
Bei der Beleuchtungsoptik 5 können die Reflexionsflächen der Pupillenfacetten 62 wahlweise als Korrekturasphären ausgestaltet sein, um Abbildungsfehler der Abbildung durch den Konkavspiegel 65 zu korrigieren.
Beim Beleuchtungsstrahlengang 64 der Beleuchtungsoptik 5 nach 6 wird das Beleuchtungslicht 3 zwischen dem Konkavspiegel 65 und dem Objektfeld 14 durch eine Durchtrittsöffnung 66 des Feldfacettenspiegel-Trägers 61 hindurch geführt, durch die auch das Beleuchtungslicht 3 im Beleuchtungsstrahlengang 64 zwischen dem Pupillenfacettenspiegel 9 und dem Konkavspiegel 65 geführt ist.
Zudem wird bei der Beleuchtungsoptik nach 6 das Roh-Beleuchtungslicht 30 zwischen dem Zwischenfokus 55 und dem Einzelspiegelarray 56 durch die Durchtrittsöffnung 66 hindurch geführt.
Durch den Feldfacettenspiegel 8 und den Pupillenfacettenspiegel 9 nach 6 wird wiederum eine Nutz-Polarisation-Einstelleinrichtung 44 der Beleuchtungsoptik 5 realisiert. Mit dieser Nutz-Polarisation-Einstelleinrichtung 44 nach 6 kann ebenfalls eine tangentiale Polarisationsverteilung bei der Beleuchtung des Objektfeldes 14 realisiert werden, wie vorstehend bereits erläutert. Beispielsweise in der Zeichenebene der 6 sind entsprechend die Beleuchtungslicht-Teilstrahlen 3i im Strahlen vor dem Objektfeld 14 s-polarisiert.
Sämtliche EUV-Spiegelflächen können eine hoch reflektierende Beschichtung für die genutzten EUV-Wellenlängen im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm tragen. Bei den Beschichtungen kann es sich um Multilayer- also Mehrlagen-Beschichtungen, handeln. Die Multilayer-Beschichtungen können als alternierende Multilayer zweier verschiedener Schichtmaterialien, beispielsweise als Abfolge von Molybdän/Silizium-Bilagen, gestaltet sein.
Bei der Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauteils mit der Projektionsbelichtungsanlage 1 werden zunächst das Retikel 17 und der Wafer 22 bereitgestellt. Anschließend wird eine Struktur auf dem Retikel 17 auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers 22 mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Durch Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht wird eine Mikro- oder Nanostruktur auf dem Wafer 22 und somit das mikro- oder nanostrukturierte Bauteil hergestellt, beispielsweise ein Halbleiterbauelement in Form eines Speicherchips.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/121438 A1 [0002, 0002, 0018]
DE 10358225 B3 [0002, 0018]
US 2003/0043359 A1 [0002]
US 5896438 [0002]
US 6999172 B2 [0002]
US 2008/0192225 A1 [0002]
US 2011/0001947 A1 [0055]
EP 1225481 A [0079]

Claims

EUV-Lichtquelle (2, 53) zur Erzeugung eines Nutz-Ausgabestrahls (3) von EUV-Beleuchtungslicht für eine Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Projektionslithografie – mit einer EUV-Generationseinrichtung (2c), die einen EUV-Roh-Ausgabestrahl (30) erzeugt, – wobei der EUV-Roh-Ausgabestrahl (30) zirkular polarisiert (31) ist, – mit einer Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung (32; 39), die zur Polarisationseinstellung des Nutz-Ausgabestrahls (3) eine hinsichtlich der Polarisationsrichtung linear polarisierende Wirkung auf den Roh-Ausgabestrahl (30) ausübt.
EUV-Lichtquelle nach Anspruch 1, – mit einer Elektronenstrahl-Versorgungseinrichtung (2a), – wobei die EUV-Generationseinrichtung (2c) über die Elektronenstrahl-Versorgungseinrichtung (2a) mit einem Elektronenstrahl (2b) versorgt wird.
EUV-Lichtquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung (32; 39) mindestens einen im Bereich eines Brewster-Einfallswinkels für den Roh-Ausgabestrahl (30) betriebenen EUV-Umlenkspiegel (33, 34; 40, 41, 42) aufweist, der zur Drehung einer Einfallsebene um eine mit einer Einfallsachse des Roh-Ausgabestrahls (30) zusammenfallende Achse (38) drehbar ist.
EUV-Lichtquelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung (32; 39) mindestens zwei EUV-Umlenkspiegel (33, 34; 40, 41, 42) aufweist, wobei der Nutz-Ausgabestrahl (3) nach Umlenkung am letzten EUV-Umlenkspiegel (34; 42) der Polarisations-Einstelleinrichtung (32; 39) in der gleichen Richtung wie der Roh-Ausgabestrahl (30) verläuft.
EUV-Lichtquelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung (32; 39) genau zwei EUV-Umlenkspiegel (33, 34) aufweist, wobei der Nutz-Ausgabestrahl (3) nach Umlenkung am zweiten EUV-Umlenkspiegel (34) parallel zum Roh-Ausgabestrahl (30) verläuft.
EUV-Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung (39) mindestens drei EUV-Umlenkspiegel (40 bis 42) aufweist, wobei der Nutz-Ausgabestrahl (3) nach Umlenkung am dritten EUV-Umlenkspiegel (42) längs der Einfallsachse (38) des Roh-Ausgabestrahls (30) verläuft.
EUV-Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung (39) ein EUV-Umlenkprisma (43) aufweist, von dem zwei Seitenflächen (40, 42) als Spiegelflächen genutzt werden.
EUV-Lichtquelle nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung (39) genau drei EUV-Umlenkspiegel (40 bis 42) aufweist, wobei alle drei EUV-Umlenkspiegel (40 bis 42) im Bereich eines Brewster-Einfallswinkels für den Roh-Ausgabestrahl (30) erfolgen.
Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage – mit einer EUV-Lichtquelle (2; 53) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, – mit einer Beleuchtungsoptik (5) zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes (14) in einer Retikelebene (15) mit dem Nutz-Ausgabestrahl (3).
Beleuchtungssystem für eine Projektionsbeleuchtungsanlage – mit einer EUV-Lichtquelle (2; 53) zur Erzeugung eines Nutz-Ausgabestrahls (3) von EUV-Beleuchtungslicht für die Projektionslithographie – mit einer EUV-Generationseinrichtung (2c), die einen EUV-Roh-Ausgabestrahl (30) erzeugt, – wobei der EUV-Roh-Ausgabestrahl (30) zirkular polarisiert (31) ist, – mit einer Beleuchtungsoptik (5) zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes (14) in einer Retikelebene (15) mit dem Nutz-Ausgabestrahl (3), – wobei die Beleuchtungsoptik (5) eine Nutz-Polarisations-Einstelleinrichtung (44) aufweist, die zur Polarisationseinstellung des Nutz-Ausgabestrahls (30) eine hinsichtlich der Polarisationsrichtung linear polarisierende Wirkung auf den EUV-Roh-Ausgabestrahl (30) ausübt.
EUV-Lichtquelle (2; 53) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 sowie EUV-Lichtquelle (2; 53) als Bestandteil eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die EUV-Lichtquelle (2; 53) mit einer Umschalteinheit (28) zum Umschalten zwischen einer zirkularen Polarisation und einer linearen Polarisation des EUV-Roh-Ausgabestrahls (30) ausgeführt ist.
Optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage – mit einem Beleuchtungssystem nach Anspruch 9 oder 10 und – mit einer Projektionsoptik (16) zur Abbildung des Beleuchtungsfeldes (14) in ein Bildfeld (20).
Projektionsbelichtungsanlage (1) für die EUV-Lithografie – mit einer EUV-Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 11, – mit einem optischen System nach Anspruch 12, – mit einem Retikelhalter (18) zur Halterung eines mit Beleuchtungslicht (3) des optischen Systems zu beaufschlagenden Retikels (17) in der Retikelebene (15), – mit der Projektionsoptik (16) zur Abbildung des Beleuchtungsfeldes (14) in das Bildfeld (20) in einer Bildebene (21), – mit einem Waferhalter (23) zur Halterung eines Wafers (22) in der Bildebene (21) derart, dass bei einer Projektionsbelichtung im Beleuchtungsfeld (14) angeordnete Retikel-Strukturen auf einen im Bildfeld (20) angeordneten Waferabschnitt abgebildet werden.
Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen eines Retikels (17) und eines Wafers (22), – Projizieren einer Struktur auf dem Retikel (17) auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers (22) mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 13, – Erzeugen einer Mikro- bzw. Nanostruktur auf dem Wafer (22).
Strukturiertes Bauteil, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 14.