DE102013204441A1 - Collector for converting advantage mission of radiation source in far-field, has far-field portions that are arranged separately from each other, so that far-field portions give non-contiguous, total far field - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Kollektor zur Überführung einer Nutzemission einer Strahlungsquelle in ein Fernfeld. Ferner betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsoptik mit einem derartigen Kollektor, ein optisches System mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauelements mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage und ein mit dem Verfahren hergestelltes Bauelement.The invention relates to a collector for transferring a Nutzemission a radiation source in a far field. Furthermore, the invention relates to an illumination optical system with such a collector, an optical system with such an illumination optical system, a projection exposure apparatus with such an optical system, a method for producing a microstructured or nanostructured component with such a projection exposure apparatus and a component produced by the method.
Kollektoren der eingangs genannten Art sind bekannt aus der
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kollektor der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine effiziente Überführung der Nutzemission in ein Beleuchtungsfeld gewährleistet ist.It is an object of the present invention, a collector of the type mentioned in such a way that an efficient transfer of Nutzemission is ensured in a lighting field.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Kollektor mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.The object is achieved by a collector with the features specified in
Durch die Ausgestaltung des Kollektors mit mehreren voneinander separaten Segment-Spiegelflächen kann der Kollektor flexibel so angeordnet sein, dass Raumwinkelbereiche um die Strahlungsquelle kollektorfrei bleiben, in denen die Nutzemission ohnehin beispielsweise von Tragelementen der Strahlungsquelle oder peripherer Zusatzinstrumente abgeschattet wird. Über die Größe und/oder über eine asphärische Flächenform der jeweiligen Kollektor-Segmente kann eine Beleuchtungsstärke des jeweils hierdurch beleuchteten Fernfeld-Abschnitts, also eine Ortsabhängigkeit der Intensität, vorgegeben werden. Über die Formgebung der Kollektor-Segmente können prinzipiell beliebig geformte Fernfeld-Abschnitte ausgeleuchtet werden. Eine äußere Kontur der Kollektor-Segmente kann sich aus der Form der Fernfeld-Abschnitte ergeben. Die Fernfeld-Abschnitte können beispielsweise rechteckig oder rund geformt sein, können aber auch andere Formen, je nach den gegebenen Randbedingungen, haben. Auch Fernfeld-Abschnitte unterschiedlicher Größen können entsprechend der Ausführung der Kollektor-Segmente ausgeleuchtet werden. Prinzipiell ist es auch möglich, zumindest einzelne der verschiedenen Fernfeld-Abschnitte überlappend auszuleuchten, um hierüber einen weiteren Freiheitsgrad für die Vorgabe einer Beleuchtungsstärke zu schaffen. Bei der Anordnungsebene des Fernfeldes handelt es sich um keine Bildebene der Strahlungsquelle, also um keine Anordnungsebene einer sekundären Lichtquelle. Nicht zusammenhängend ist das Fernfeld dann, wenn dieses mindestens zwei voneinander separate Fernfeld-Abschnitte aufweist. Eine zusammenhängende Segment-Spiegelfläche hat keine voneinander separat, also durch einen Zwischenraum getrennt ausgeführten Spiegelabschnitte. Bei der vom Kollektor zu überführenden Nutzemission kann es sich um die Nutzemission einer EUV-Strahlungsquelle handeln. Entsprechend kann der Kollektor als EUV-Kollektor so ausgeführt sein, dass er EUV-Nutzlicht in einem Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 5 nm und 30 nm mit geringen Verlusten sammelt. Bei dem Fernfeld, in welches die Nutzemission der EUV-Strahlungsquelle überführt wird, handelt es sich dann um ein EUV-Fernfeld. Generell können im Fernfeld weitere optische Elemente, zum Beispiel eine weitere Spiegelkomponente, angeordnet sein, die die Nutzemission in das Beleuchtungsfeld überführt. Bei diesen weiteren optischen Elementen bzw. optischen Komponenten kann es sich um eine zur Reflexion von EUV-Strahlung optimierte Komponente, also um eine EUV-Spiegelkomponente handeln. Eine Unterteilung des Kollektors in mehrere Kollektor-Segmente, die voneinander separate Fernfeld-Abschnitte ausleuchten, führt zur Möglichkeit, nur diejenigen Abschnitte der weiteren Spiegelkomponente, die im Fernfeld anordenbar ist, zu beleuchten, die tatsächlich die dorthin überführte Nutzemission in das Beleuchtungsfeld überführen können. Soweit die weitere Spiegelkomponente keine zusammenhängende Spiegelfläche aufweist, kann mit dem erfindungsgemäßen Kollektor vermieden werden, dass vom Kollektor die Nutzemission in Zwischenräume der Spiegelfläche der weiteren Spiegelkomponente geleitet wird, wo die Nutzemission verloren geht. Hierdurch kann auch eine unerwünschte thermische Belastung der weiteren Spiegelkomponente vermieden werden.Due to the design of the collector with a plurality of separate segment mirror surfaces of the collector can be arranged flexibly so that solid angle areas around the radiation source remain collector-free, in which the Nutzemission anyway shadowed for example by supporting elements of the radiation source or peripheral auxiliary instruments. By way of the size and / or an aspherical surface shape of the respective collector segments, it is possible to specify an illuminance of the respective far-field section illuminated in this way, that is to say a location-dependent intensity. In principle, arbitrarily shaped far-field sections can be illuminated via the shaping of the collector segments. An outer contour of the collector segments may result from the shape of the far-field sections. The far-field sections may, for example, be rectangular or round, but may also have other shapes, depending on the given boundary conditions. Even far-field sections of different sizes can be illuminated according to the design of the collector segments. In principle, it is also possible to illuminate at least one of the various far-field sections in an overlapping manner, in order to create an additional degree of freedom for specifying an illuminance. The arrangement plane of the far field is not an image plane of the radiation source, that is to say no arrangement plane of a secondary light source. The far field is not connected when it has at least two separate far-field sections. A contiguous segment mirror surface has no mirror sections separated from one another, that is, separated by a gap. The payload to be transferred from the collector may be the payload of an EUV radiation source. Accordingly, the collector can be designed as EUV collector so that it collects EUV useful light in a wavelength range, for example, between 5 nm and 30 nm with low losses. The far field, into which the useful emission of the EUV radiation source is transferred, is then an EUV far field. In general, further optical elements, for example a further mirror component, can be arranged in the far field, which converts the useful emission into the illumination field. These further optical elements or optical components may be a component optimized for reflection of EUV radiation, ie an EUV mirror component. Dividing the collector into a plurality of collector segments which illuminate separate far-field sections leads to the possibility of illuminating only those sections of the further mirror component which can be arranged in the far field, which can actually transfer the useful emission transferred there to the illumination field. Insofar as the further mirror component does not have a coherent mirror surface, it can be avoided with the collector according to the invention that the useful emission is guided by the collector into intermediate spaces of the mirror surface of the further mirror component, where the useful emission is lost. As a result, an undesired thermal stress of the further mirror component can be avoided.
Die Spiegelflächen der Kollektor-Segmente können als Normal Incidence Spiegelflächen und/oder als Grazing Incidence Spiegelflächen ausgeführt sein. Mindestens einige oder auch alle Spiegelflächen der Kollektor-Segmente können als in Bezug auf eine Referenzachse nicht rotationssymmetrische Spiegelflächen ausgeführt sein. Bei dieser Referenzachse handelt es sich um eine Achse, die zwischen der Strahlungsquelle und einem Zentrum des Fernfeld-Abschnitts verläuft, der von diesem Kollektor-Segment beleuchtet wird, oder um eine Achse zwischen der Strahlungsquelle und einem Zentrum des gesamten, über den Kollektor beleuchteten Fernfelds. Die Kollektor-Segmente, insbesondere die Grazing Incidence-Kollektorsegmente können so ausgeführt sein, dass sie die Nutzemission der Strahlungsquelle ausschließlich von Teilbereichen einer azimutalen Abstrahlung aufnehmen. Normal Incidence Spiegelflächen reflektieren die Nutzemission, die mit einem Einfallswinkel eintrifft, der kleiner ist 45°, der kleiner ist als 40°, der kleiner ist als 35°, der kleiner ist als 30°, der kleiner ist als 25° oder auch noch kleiner sein kann. Grazing Incidence Spiegelflächen reflektieren die Nutzemission, die mit einem Einfallswinkel eintrifft, der größer ist als 60°, der größer ist als 65°, der größer ist als 70°, der größer ist als 75° und der auch noch größer sein kann. Der Kollektor kann hybrid mit Normal Incidence Spiegelflächen und gleichzeitig mit Grazing Incidence Spiegelflächen ausgeführt sein.The mirror surfaces of the collector segments can be designed as normal incidence mirror surfaces and / or as grazing incidence mirror surfaces. At least some or all of the mirror surfaces of the collector segments may be embodied as mirror surfaces which are not rotationally symmetrical with respect to a reference axis. This reference axis is an axis that passes between the radiation source and a center of the far-field portion that is illuminated by this collector segment, or an axis between the radiation source and a center of the entire, far-field illuminated collector , The collector segments, in particular the grazing incidence collector segments can be designed so that they the useful emission of the radiation source exclusively of partial areas of a record azimuthal radiation. Normal Incidence mirror surfaces reflect the useful emission that arrives at an angle of incidence less than 45 °, which is less than 40 °, which is less than 35 °, which is less than 30 °, which is less than 25 ° or even smaller can be. Grazing Incidence mirror surfaces reflect the useful emission that arrives at an angle of incidence greater than 60 ° greater than 65 ° greater than 70 ° greater than 75 ° and which may be even greater. The collector may be hybrid with normal incidence mirror surfaces and concurrently with grazing incidence mirror surfaces.
Eine Abweichung des Aspektverhältnisses mindestens eines der Fernfeld-Abschnitte und beispielsweise aller Fernfeld-Abschnitte vom Aspektverhältnis der Kollektor-Segmente nach Anspruch 2 erhöht die Flexibilität bei der Auslegung der Kollektor-Segmente. Bei einem Beleuchtungsfeld mit hohem Aspektverhältnis kann mindestens einer der Fernfeld-Abschnitte beispielsweise ein wesentlich geringeres Aspektverhältnis und damit eine weniger extrem rechteckige Form aufweisen. Dies reduziert die Anforderungen an eine Formgebung der Kollektor-Segmente.A deviation of the aspect ratio of at least one of the far-field sections and, for example, all far-field sections from the aspect ratio of the collector segments according to
Eine Freiformflächen-Ausgestaltung nach Anspruch 3 erhöht die Design-Freiheitsgrade. Eine Ausleuchtung vorgegeben großer Fernfeld-Abschnitte mit vorgegebener Randkontur lässt sich somit mit vorgegebener Verteilung der Beleuchtungsintensität erreichen. Die Freiformfläche kann in der Art und Weise parametrisiert werden, wie dies beispielsweise bei der Formgebung für Spiegel in Projektionsobjektiven bei Projektionsbelichtungsanlagen für die Projektions-Lithographie beispielsweise aus der
Segment-Spiegelflächen nach Anspruch 4 lassen sich mit vertretbarem Aufwand fertigen. Eine dritte Ableitung dieser Flächen kann eine monotone Funktion sein. Stetig differenzierbar soll dabei eine Grundform der Segement-Spiegelfläche sein. Ein auf diese Grundform beispielweise aufgebrachtes Gitter zur Unterdrückung von Strahlung, die von einer Nutzwellenlänge abweicht, ändert nichts an einer stetigen Differenzierbarkeit der Grundform der Segment-Spiegelfläche. Grundsätzlich können lokale Abweichungen von einer stetig differenzierbaren Grundform auftreten. Bevorzugt ist, wenn derartige lokale Abweichungen kleiner sind als 100 μm.Segment mirror surfaces according to
Aus mehreren Sub-Spiegelflächen nach Anspruch 5 zusammengesetzte Kollektor-Segmente erhöhen die Freiheitsgrade bei der Vorgabe von Beleuchtungsparametern für die Ausleuchtung der jeweiligen Fernfeld-Abschnitte. Die Sub-Spiegelflächen, aus denen die jeweilige Segment-Spiegelfläche zusammengesetzt ist, sind jeweils den entsprechenden Fernfeld-Unterabschnitten zugeordnet. Die Ausleuchtung der Fernfeld-Abschnitte kann dann zusammengesetzt sein aus den Ausleuchtungen der jeweils den Fernfeld-Abschnitt aufbauenden Fernfeld-Unterabschnitte. Die Sub-Spiegelflächen können wiederum als Freiformflächen ausgeführt sein.Collector segments composed of a plurality of sub-mirror surfaces according to claim 5 increase the degrees of freedom in the specification of illumination parameters for the illumination of the respective far-field sections. The sub-mirror surfaces composing the respective segment mirror surface are respectively associated with the corresponding far-field sub-sections. The illumination of the far-field sections may then be composed of the illuminations of the far-field subsections respectively constituting the far-field section. The sub-mirror surfaces can in turn be designed as free-form surfaces.
Mindestens ein Kollektor-Segment mit einer Spiegelfläche für streifenden Einfall nach Anspruch 6 hat sich zur Optimierung eines Beleuchtungslicht-Durchsatzes des Kollektors als besonders geeignet herausgestellt. Ein Einfallswinkel auf der Spiegelfläche für streifenden Einfall (grazing incidence) kann größer sein als 60°, kann größer sein als 65°, kann größer sein als 70°, kann größer sein als 75° und kann auch größer sein als 80°. Eine derartige Spiegelfläche für streifenden Einfall kann so ausgeführt sein, dass sie zu keiner ausgezeichneten Achse längs des Strahlengangs des Kollektors rotationssymmetrisch ist. Die Spiegelfläche für streifenden Einfall kann so angeordnet sein, dass von einer derartigen Spiegelfläche aufgenommene Nutzemission der Strahlungsquelle ausschließlich aus Raumwinkel-Teilbereichen einer azimutalen Abstrahlung der Strahlungsquelle stammt. Aufgenommen wird dann also insbesondere Nutzemission, die nicht in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung emittiert wird. Insbesondere kann von der Spiegelfläche für streifenden Einfall azimutale Nutzemission, die über einen vorgegebenen Azimutwinkel abgestrahlt wird, aufgenommen werden, der kleiner ist als 180°, der kleiner ist als 90°, der kleiner ist als 60° und der beispielsweise 45° betragen kann.At least one collector segment with a grazing incidence mirror surface according to
Mindestens einer der Fernfeld-Unterabschnitte kann ein Aspektverhältnis aufweisen, das von einem Aspektverhältnis des Beleuchtungsfeldes um weniger als 20% abweicht. Derartige Aspektverhältnisse ergeben die Möglichkeit, beispielsweise beim Einsatz eines EUV-Feldfacettenspiegels die Feldfacetten-Unterabschnitte an die Größe und Form der Feldfacetten anzupassen. Eine sehr effiziente Beleuchtung ist die Folge. Alle Fernfeld-Unterabschnitte können ein Aspektverhältnis aufweisen, das vom Aspektverhältnis des Beleuchtungsfeldes um weniger als 20% abweicht.At least one of the far field subsections may have an aspect ratio that deviates from an aspect ratio of the illumination field by less than 20%. Such aspect ratios give the possibility, for example when using an EUV field facet mirror, to adapt the field facet subsections to the size and shape of the field facets. A very efficient lighting is the result. All far-field subsections may have an aspect ratio that deviates from the aspect ratio of the illumination field by less than 20%.
Mehr als zwei Kollektor-Segmente nach Anspruch 7 haben sich bei der Auslegung des Kollektors als besonders geeignet herausgestellt. Der Kollektor kann drei, vier, fünf, kann bis zu zehn oder kann auch mehr als zehn Kollektor-Segmente aufweisen.More than two collector segments according to claim 7 have been found in the design of the collector to be particularly suitable. The collector can be three, four, five, up to ten or even more than ten collector segments.
Die Vorteile einer Beleuchtungsoptik zur Überführung einer Nutzemission einer Strahlungsquelle in ein Beleuchtungsfeld, in dem ein auszuleuchtendes Objekt anordenbar ist, wobei die Beleuchtungsoptik einen erfindungsgemäßen Kollektor aufweist, entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf den Kollektor bereits erläutert wurden.The advantages of an illumination optics for transferring a useful emission of a radiation source into an illumination field in which an object to be illuminated can be arranged, the illumination optics having a collector according to the invention, correspond to those which have already been explained above with reference to the collector.
Die Beleuchtungsoptik kann einen Feldfacettenspiegel mit einer Mehrzahl von Feldfacetten aufweisen. Die Beleuchtungsoptik kann eine Übertragungsoptik zur überlagernden Abbildung der Feldfacetten in das Beleuchtungsfeld aufweisen. Die Beleuchtungsoptik kann für EUV-Wellenlängen optimiert sein.The illumination optics may comprise a field facet mirror having a plurality of field facets. The illumination optics may have transmission optics for superimposing the field facets in the illumination field. The illumination optics can be optimized for EUV wavelengths.
Die Vorteile des Kollektors kommen bei einer Beleuchtungsoptik nach Anspruch 9, insbesondere bei einer EUV-Beleuchtungsoptik, besonders zum Tragen. Es können alle Feldfacetten-Blöcke des Feldfacettenspiegels jeweils am Ort eines der Fernfeld-Abschnitte angeordnet sein, der von einem der Kollektor-Segmente ausgeleuchtet wird.The advantages of the collector come in an illumination optical system according to
Eine Ausleuchtung nach Anspruch 10 nutzt die Unterteilung des Kollektor-Segments in Sub-Spiegelflächen aus. Die Vorteile eines optischen System nach Anspruch 11, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 12, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 13 und eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauelements nach Anspruch 14 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf den Kollektor und die Beleuchtungsoptik bereits erläutert wurden. Das Objektfeld kann mit dem Beleuchtungsfeld zusammenfallen. Ein Beleuchtungssystem kann neben der Beleuchtungsoptik noch insbesondere eine EUV-Strahlungsquelle aufweisen. Die EUV-Strahlungsquelle kann eine Nutzemission in einem Wellenlängenbereich zwischen 5 nm und 30 nm aufweisen. Anstelle einer EUV-Strahlungsquelle kann bei einer alternativen Projektionsbelichtungsanlage auch eine Strahlungsquelle zum Einsatz kommen, die Licht einer anderen Wellenlänge erzeugt, zum Beispiel eine UV-Strahlungsquelle.An illumination according to
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In this show:
Bei der Strahlungsquelle
Nach dem Feldfacettenspiegel
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der
Der Retikelhalter
Der EUV-Kollektor
Der EUV-Kollektor
Eine Strahlablenkung der Nutzemission
Die Segment-Spiegelfläche
Dargestellt sind in der
Dargestellt ist in der
Die gesamte Segment-Spiegelfläche
In der
Ein x/y-Aspektverhältnis des Fernfeld-Abschnitts
Die nicht im einzelnen dargestellten Fernfeld-Unterabschnitte
Die Sub-Spiegelflächen
Insgesamt hat der EUV-Kollektor
Der EUV-Teilstrahl
Die Sub-Spiegelfläche
Von der Lichtquelle
Es gelten folgende Beziehungen:
dΦ steht dabei für die gesamte Intensität des Teilstrahls
Bei fester Vorgabe des Eingangsraumwinkels dΩ lässt sich über eine Veränderung einer Zielfläche des Fernfeld-Unterabschnitts
Die Kollektor-Segmente
Die Fernfeld-Abschnitte
In der
Am Ort der Fernfeld-Abschnitte
Zwischen den Kollektor-Segmenten
Bei einer alternativen Ausgestaltung sind die Segment-Spiegelflächen
Die
Der Feldfacettenspiegel
Zwischen den Feldfacetten-Blöcken
Fernfeld-Unterabschnitte
Der Feldfacettenspiegel
Zur Ausleuchtung des Feldfacettenspiegels
Der Feldfacettenspiegel
Ein EUV-Kollektor
Beim Einsatz der Projektionsbelichtungsanlage
Die vorstehenden Ausführungsbeispiele wurden im Zusammenhang mit der Führung von EUV-Beleuchtungslicht beschrieben. Genauso können diese Ausführungsbeispiele und die hierdurch verkörperten optische Konzepte auch bei der Führung von Licht anderer Wellenlängen zum Einsatz kommen, beispielsweise bei der Führung von VUV-(very deep ultraviolet)Licht, DUV-(deep ultraviolet)Licht, UV-Licht, sichtbarem Licht oder auch Licht noch größerer Wellenlängen.The above embodiments have been described in connection with the guidance of EUV illumination light. Likewise, these embodiments and the optical concepts embodied thereby may also be used in guiding light of other wavelengths, for example, in the guidance of VUV (very deep ultraviolet) light, DUV (deep ultraviolet) light, UV light, visible light or even light of longer wavelengths.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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