Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2022 203 298.5 vom 01.04.2022 in Anspruch, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme vollumfänglich aufgenommen wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur chemischen Bearbeitung einer Oberfläche. Sie betrifft insbesondere die chemische Bearbeitung einer Oberfläche eines Substrates für eine Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie.

Bei derartigen Substraten kann es sich insbesondere um Teile optischer Komponenten, wie beispielsweise zur Abbildung oder Beleuchtung einer Maske verwendeter Spiegel handeln. Zur Herstellung von Schichtstrukturen auf derartigen Substraten werden oftmals fotolithografische Verfahren eingesetzt, indem eine strahlungsempfindliche Beschichtung, wie beispielsweise ein Fotolack, auf die zu strukturierende Oberfläche aufgebracht und mit Hilfe von Masken oder lokal angewandten Strahlschreibgeräten unter Anwendung von elektromagnetischer Strahlung bestrahlt und anschließend entwickelt wird. Auf diese Weise lassen sich die gewünschten Strukturen auf einem Substrat erzeugen.

Dabei kann die Bestrahlung der Beschichtung mit einer Wellenlänge im Bereich von ca. 500nm und darunter erfolgen. Die nachfolgende Entwicklung löst die belichteten Bereiche auf, wodurch die gewünschte Struktur in der Beschichtung erzeugt wird. Der gleichmäßige und vollständige Abtrag der Beschichtung ist für die weiteren Prozessschritte essentiell, so dass hohe Anforderungen an die Entwicklungsrate, also die pro Zeiteinheit aufgelöste Menge an Beschichtung, über das Substrat hinweg gestellt werden. Die Entwicklung der Beschichtung ist eine heterogene chemische Reaktion, welche durch Aufsprühen oder Aufspritzen eines chemischen Reaktionsfluids auf eine Oberfläche aus einer einzelnen Sprüheinheit, oder einer Ansammlung von Sprüheinheiten, wie beispielsweise einem Array, erfolgen kann. Dabei kann beispielsweise eine bewegliche Sprüheinheit relativ zu einer Oberfläche räumlich in mindestens zwei Dimensionen verfahren werden.

Um eine zeitlich und räumlich homogene Reaktionsführung, also Entwicklung der Beschichtung, über eine relativ zur Ausdehnung der Sprüheinheit des Reaktionsfluids große zu bearbeitende Oberfläche zu gewährleisten, muss das chemische Reaktionsfluid kontinuierlich auf der zu bearbeitenden Fläche ausgetauscht beziehungsweise erneuert werden. Der Nachteil derartiger Verfahren ist ein unkontrolliertes, überwiegend von der Gravitation und/oder der Topografie der zu entwickelnden Oberfläche getriebenes Flussverhalten des Reaktionsfluids auf der zu bearbeitenden Oberfläche insbesondere auch außerhalb der direkt durch die Sprüheinheit benetzten Fläche. Dies bedingt eine räumliche und zeitliche Unsicherheit der Entwicklungsrate der Oberfläche.

Eine Anwendung dieses Verfahrens für Substrate einer Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, welche beispielsweise makroskopisch sphärische oder asphärische Oberflächen, welche teilweise mit mikroskopischen Freiformflächen überlagert sind, aufweisen, führt zu einer nachteiligen Verstärkung dieses Effektes.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welches bzw. welche die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik beseitigt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur chemischen Bearbeitung einer Oberfläche durch Aufbringen eines chemischen Reaktionsfluids zeichnet sich dadurch aus, dass die durch das Reaktionsfluid bewirkte chemische Bearbeitung durch Aufbringen eines weiteren Fluides auf einen vorbestimmten Bereich begrenzt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Reaktionsdynamik eines beispielsweise als Entwickler ausgebildeten Reaktionsfluids räumlich hochgenau gesteuert werden kann. Der begrenzte Bereich bewegt sich über die Oberfläche hinweg, so dass die gesamte Oberfläche des Substrats definiert chemisch bearbeitet werden kann. Durch die Bewegung des Bereichs über die Oberfläche kann also neben der räumlichen Steuerung der chemischen Reaktion auch der zeitliche Aspekt der chemischen Reaktion gesteuert werden. In Summe kann dadurch eine sehr hohe Vorhersagegenauigkeit der Reaktionsdynamik der chemischen Bearbeitung auf der Oberfläche, also der Entwicklungsrate, erreicht werden und die Entwicklung der Beschichtung räumlich und zeitlich hoch genau gesteuert werden.

In einer ersten Ausführungsform kann der vorbestimmte Bereich durch Neutralisieren der Wirkung des Reaktionsfluids begrenzt werden. Das weitere Fluid kann derart auf die Oberfläche aufgebracht werden, dass sich zwei Bereiche mit verschiedenen Fluiden auf der Oberfläche ausbilden. Im Kontaktbereich der beiden Bereiche vermischen sich die Fluide, wodurch die chemische Wirkung des Reaktionsfluids, wie beispielsweise eines Entwicklers für Beschichtungen, neutralisiert werden kann. Durch eine Relativbewegung der Vorrichtung zur Oberfläche kann der mit Reaktionsfluid beaufschlagte Bereich mit dem weiteren Fluid beaufschlagt werden, wodurch ebenfalls die chemische Wirkung des Reaktionsfluids neutralisiert wird.

Insbesondere kann das weitere Fluid als ein Neutralisationsfluid ausgebildet sein, also die chemische Reaktion des Reaktionsfluids durch seine chemischen Eigenschaften und insbesondere eine dadurch herbeigeführte chemische Reaktion unterbinden.

Daneben kann das weitere Fluid als Verdünnungsfluid ausgebildet sein. Das Verdünnungsfluid neutralisiert die Wirkung des Reaktionsfluids nicht durch das unterbinden der chemischen Reaktion an sich, sondern durch Verdünnen des Reaktionsfluids, in dessen Folge die chemische Reaktion derart verlangsamt wird, dass sie keine relevante Reaktionsrate mehr aufweist und dadurch neutralisiert wird.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann der vorbestimmte Bereich durch Verdrängen des Reaktionsfluids begrenzt werden. Die Oberfläche des Substrates kann derart mit dem weiteren Fluid beaufschlagt werden, dass es durch Verdrängung die Ausdehnung des mit Reaktionsfluids beaufschlagten Bereichs begrenzen kann. Das weitere Fluid kann physikalische Eigenschaften aufweisen, wodurch es auch bei einem Beaufschlagen des weiteren Fluids auf einen bereits mit dem Reaktionsfluid benetzten Bereich zu einem Verdrängen des Reaktionsfluids anstelle eines Vermischens mit dem Reaktionsfluid kommt.

Insbesondere kann das weitere Fluid als Verdrängungsfluid ausgebildet sein.

Weiterhin kann das Verdrängungsfluid trockene Luft umfassen. Diese kann das Reaktionsfluid von der Oberfläche verdrängen und dabei beispielsweise in Form eines Luftschwertes, also eines linienförmigen Luftstrahls, ausgebildet sein.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann mindestens eine erste Sprüheinheit einen ersten Bereich der Oberfläche mit Reaktionsfluid beaufschlagen und mindestens eine zweite Sprüheinheit einen zweiten Bereich der Oberfläche mit einem weiteren Fluid beaufschlagen.

Insbesondere können die beiden Bereiche aneinandergrenzen. An der Grenzfläche kann die Reaktionsrate des Reaktionsfluids, wie weiter oben erläutert, verringert werden. Einer ersten Sprüheinheit für das Reaktionsfluid können mehrere zweite Sprüheinheiten zugeordnet sein, so dass der durch die erste Sprüheinheit benetze Bereich durch eine Vielzahl von mit einem weiteren Fluid besprühten Bereichen begrenzt werden kann. Es können auch einem Array mit mehreren ersten Sprüheinheiten für das Reaktionsfluid mehrere zweite Sprüheinheiten zugeordnet sein.

Daneben kann der zweite Bereich den ersten Bereich teilweise umschließen. Je nach Ausbildung des Sprühbildes einer Düse einer zweiten Sprüheinheit kann der zweite Bereich den ersten teilweise umschließen. Im Fall von mehreren zweiten Sprüheinheiten können die einzelnen zweiten Bereiche den ersten Bereich teilweise umschließen.

Insbesondere kann der zweite Bereich den ersten Bereich vollständig umschließen. Dadurch kann die Ausdehnung des ersten Bereichs, welcher mit Reaktionsfluid benetzt ist, vollständig räumlich gesteuert werden. Weiterhin können sich die beiden Bereiche überlappen. Insbesondere in dem Fall, in dem das Reaktionsfluid, wie weiter oben erläutert, durch Verdünnen begrenzt wird, kann ein Überlappen der Bereiche eine kontinuierlich zum Rand des Bereiches hin abnehmende Reaktionsdynamik bewirken, welche für den Rand der Beschichtung von Vorteil sein kann.

Insbesondere kann die Oberfläche sich auf einem optischen Element befinden.

Weiterhin kann die Oberfläche sphärisch oder asphärisch ausgebildet sein und/oder zumindest teilweise eine Freiformfläche aufweisen. Die Oberfläche kann dabei eine makroskopisch sphärische oder asphärische Form aufweisen und/oder zumindest teilweise von einer mikroskopisch ausgebildeten Freiformfläche überlagert sein.

Das Verfahren kann wie bereits erwähnt vorteilhaft zur Bearbeitung eines Substrats einer Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie verwendet werden. Prinzipiell kann das Verfahren jedoch für verwandte Aufgabenstellungen aus praktisch allen Bereichen der Technik zur Anwendung kommen.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur chemischen Bearbeitung mindestens einer Oberfläche umfasst ein Sprüharray mit mindestens zwei Sprüheinheiten zum Aufbringen eines Fluids. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass eine erste Sprüheinheit derart ausgebildet ist, dass ein erster Bereich der Oberfläche mit einem Reaktionsfluid beaufschlagt wird und eine zweite Sprüheinheit derart ausgebildet ist, dass ein zweiter Bereich der Oberfläche mit einem weiteren Fluid beaufschlagt wird.

Weiterhin kann die Vorrichtung eine Trocknungseinheit umfassen. Diese kann ein Benetzen von bestimmten Bereichen der Oberfläche wirksam verhindern, insbesondere von Bereichen, welche nicht benetzt werden sollen. Alternativ kann die Trocknungseinheit die Reaktionsdynamik des Reaktionsfluids durch Austrocknung vollständig unterbinden, wobei eine durch das Austrocknen zunächst bewirkte Aufkonzentration des Reaktionsfluids zu beachten ist.

Insbesondere kann die Trocknungseinheit als Luftschwert ausgebildet sein. Wie weiter oben bereits erläutert, kann das Luftschwert einerseits zum Trocknen, aber auch zu einer Verdrängung und damit einer Begrenzung von Bereichen auf der Oberfläche eingesetzt werden.

Daneben kann die Vorrichtung eine Absaugungseinheit umfassen. Diese kann innerhalb oder in Bewegungsrichtung des Luftschwertes vor einem Luftschwert angeordnet sein und die auf der Oberfläche befindlichen Fluide absaugen. Das Reaktionsfluid verliert durch die Reaktion mit der Beschichtung an chemischer Reaktionsdynamik und wird daher fortlaufend erneuert. Durch das Absaugen kann sich ein Fluss innerhalb des ersten Bereiches von einem zentralen Punkt, welcher mit frischem Reaktionsfluid beaufschlagt wird, hin zum Rand des Bereiches ausbilden. Dort wird die Reaktionswirkung des Reaktionsfluids zunächst neutralisiert oder abgeschwächt und darauffolgend das Reaktionsfluid durch die Absaugungseinheit abgesaugt. Das Luftschwert stellt sicher, dass kein Fluid außerhalb des aktuell bearbeiteten Bereichs auf der Oberfläche verbleibt. Alternativ kann der Bereich, in welchem das Reaktionsfluid wirkt, auch nur durch Luftschwerte und die Absaugungseinheit begrenzt werden.

Weiterhin kann die Vorrichtung mindestens einen Sensor zur Erfassung der Topografie der Oberfläche umfassen. Der Sensor kann derart angeordnet sein, dass er die Oberfläche vor der Benetzung der Beschichtung erfasst und die Signale an eine Ansteuerung der Vorrichtung übermittelt. Die Ansteuerung kann aus den erfassten Signalen die Parameter für die Sprüheinheiten bestimmen, wodurch eine auf die tatsächliche Topografie der Oberfläche optimierte Entwicklungsrate bewirkt werden kann.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,

Figur 2 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,

Figuren 3a, b schematische Darstellungen der Erfindung, und Figur 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die Figur 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sind hierbei nicht einschränkend verstanden.

Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht.

Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlage- rungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.

In der Figur 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der Fig. 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.

Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.

Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.

Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.

Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, Gl), also mit Einfallswinkeln größer als 45° gegenüber der Normalenrichtung der Spiegeloberfläche, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Die optische Oberfläche des Kollektors 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.

Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen. Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21 , welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der Fig. 1 nur beispielhaft einige dargestellt.

Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.

Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.

Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.

Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978.

Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.

Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.

Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.

Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.

Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der Pupillenfacettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.

Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.

Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (Nl- Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (Gl-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.

Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der Fig. 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.

Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.

Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.

Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.

Bei dem in der Figur 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.

Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.

Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y- Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11 . Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y- Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.

Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy in x- und y- Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (ßx, ßy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.

Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.

Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.

Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.

Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y- Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1. Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23.

Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.

Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.

Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.

Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.

Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.

Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.

Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.

Bei der in der Figur 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur E intrittspupi Ile der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist.

Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.

Figur 2 zeigt schematisch im Meridionalschnitt eine weitere Projektionsbelichtungsanlage 101 für die DUV-Projektionslithografie, in welcher die Erfindung ebenfalls zur Anwendung kommen kann.

Der Aufbau der Projektionsbelichtungsanlage 101 und das Prinzip der Abbildung ist vergleichbar mit dem in Figur 1 beschriebenen Aufbau und Vorgehen. Gleiche Bauteile sind mit einem um 100 gegenüber Figur 1 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet, die Bezugszeichen in Figur 2 beginnen also mit 101.

Im Unterschied zu einer wie in Figur 1 beschriebenen EUV-Projektionsbelichtungs- anlage 1 können auf Grund der größeren Wellenlänge der als Nutzlicht verwendeten DUV-Strahlung 116 im Bereich von 100 nm bis 300 nm, insbesondere von 193 nm, in der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 101 zur Abbildung beziehungsweise zur Beleuchtung refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elementen 117, wie beispielsweise Linsen, Spiegeln, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen verwendet werden. Die Projektionsbelichtungsanlage 101 umfasst dabei im Wesentlichen ein Beleuchtungssystem 102, einen Retikelhalter 108 zur Aufnahme und exakten Positionierung eines mit einer Struktur versehenen Retikels 107, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 113 bestimmt werden, einen Waferhalter 114 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung eben dieses Wafers 113 und einem Projektionsobjektiv 110, mit mehreren optischen Elementen 117, die über Fassungen 118 in einem Objektivgehäuse 119 des Projektionsobjektives 110 gehalten sind.

Das Beleuchtungssystem 102 stellt eine für die Abbildung des Retikels 107 auf dem Wafer 113 benötigte DUV-Strahlung 116 bereit. Als Quelle für diese Strahlung 116 kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung 116 wird in dem Beleuchtungssystem 102 über optische Elemente derart geformt, dass die DUV-Strahlung 116 beim Auftreffen auf das Retikel 107 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.

Der Aufbau der nachfolgenden Projektionsoptik 110 mit dem Objektivgehäuse 119 unterscheidet sich außer durch den zusätzlichen Einsatz von refraktiven optischen Elementen 117 wie Linsen, Prismen, Abschlussplatten prinzipiell nicht von dem in Figur 1 beschriebenen Aufbau und wird daher nicht weiter beschrieben.

Figur 3a zeigt eine Schnittdarstellung der Erfindung, in welcher exemplarisch ein optisches Element Mx, 117, wie beispielsweise in der Figur 1 und der Figur 2 erläutert, in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 30 dargestellt ist. Das optische Element Mx, 117 umfasst ein Substrat 31 mit einer Oberfläche 32, auf welcher eine zu strukturierende Beschichtung 33 ausgebildet ist. Anstelle des optischen Elementes Mx, 177 können selbstverständlich auch andere fotolithographisch zu strukturierende Körper bzw. Elemente in der Vorrichtung 30 bearbeitet werden. Die Vorrichtung 30 umfasst in der in der Figur 3a dargestellten Ausführungsform eine erste Sprüheinheit 34, welche einen ersten Bereich 36 der Oberfläche 32 mit einem als Entwickler 38 ausgebildeten Reaktionsfluid benetzt. Dadurch wird die beispielsweise durch einen lithografischen Prozess belichtete Beschichtung 33 entwickelt. Die Konstanz der Entwicklungsrate ist für die Qualität der Strukturierung der Beschichtung 33 entscheidend, so dass die Reaktionsdynamik des Entwicklers 38 räumlich und zeitlich homogen auf der Oberfläche 32 gesteuert werden muss. Jeweils auf einer der beiden Seiten der ersten Sprüheinheit 34 sind zweite Sprüheinheiten 35 angeordnet. Die zweiten Sprüheinheiten 35 benetzen jeweils zweite Bereiche 37, welche den ersten Bereich 36 begrenzen, mit einem als Verdünnungsfluid 39 ausgebildeten weiteren Fluid. Die Verdünnung des Entwicklers 38 stoppt beziehungsweise verlangsamt die chemische Reaktion des Entwicklers 38 derart, dass diese keine signifikante Entwicklungsrate mehr bewirkt, wodurch die chemische Reaktion auf den ersten Bereich 36 räumlich begrenzt wird. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Neutralisierungsfluid als weiteres Fluid verwendet werden, wodurch ebenfalls ein Begrenzen der chemischen Reaktion auf den ersten Bereich 36 bewirkt wird. Das Substrat 31 wird auf einer nicht dargestellten Positionierungsvorrichtung, wie beispielsweise einem Roboterarm, relativ zu der stationären Vorrichtung 30 bewegt, so dass sich der erste Bereich 36 über die Oberfläche 32 bewegt, wodurch die gesamte Beschichtung 33 der Oberfläche 32 entwickelt wird. Der Abstand der Sprüheinheiten 34, 35 zur Oberfläche 32 hat ebenso Einfluss auf die chemische Reaktion wie die Anordnung der Beschichtung 33 des Substrates 31 zur Schwerkraft, die Oberflächentopografie der Beschichtung 33 und weitere Parameter. Die Menge und die Konzentration, also Reaktionsfähigkeit des Entwicklers 38 und die Menge des Verdünnungsfluids 39 sind nur einige Parameter der Sprüheinheiten 34, 35, welche einen Beitrag zu einer homogenen Entwicklung der Beschichtung 33 liefern. Die Relativbewegung zwischen Substrat 31 und Vorrichtung 30 umfasst zweckmäßigerweise sechs Freiheitsgrade, wodurch auch die Neigung der beaufschlagten Bereiche während des Verfahrens über die Oberfläche 32 angepasst werden kann, wodurch ein zumindest annähernd konstantes Flussverhalten der Fluide 38, 39 auf der Oberfläche 32 sichergestellt wird. Alternativ kann auch die Vorrichtung 30 gegenüber dem Substrat 31 bewegt werden oder eine Kombination aus beiden Verfahren gewählt werden, so dass beispielsweise die Vorrichtung 30 lineare Bewegungen relativ zum Substrat 31 ausführt, während dieses zusätzlich um mindestens eine Achse rotiert.

Figur 3b zeigt eine Draufsicht auf die Oberfläche 32 des optischen Elementes Mx, 117. Die Vorrichtung 30 umfasst neben der zentral angeordneten ersten Sprüheinheit 34 in der in der Figur 3b dargestellten Ausführungsform zehn zweite Sprüheinheiten 35, welche rotationssym metrisch um die erste Sprüheinheit 34 angeordnet sind. Die durch die Sprühbilder der einzelnen Sprüheinheiten 34, 35 benetzten Bereiche 36, 37 sind in der Figur 3b als Kreise auf der Oberfläche 32 des Substrats 31 dargestellt. Neben einem kreisförmigen Sprühbild können nahezu beliebige Formen von Sprühbildern, wie beispielsweise vollkonische, Flachstrahl- und Hohl- konusprofile zur Anwendung kommen. Daneben kann die Benetzung außer durch Aufsprühen auch durch Vernebeln oder Spritzen bewirkt werden. Der mit Entwickler 38 benetzte erste Bereich 36 wird durch die von den zweiten Sprüheinheiten 35 mit Verdünnungsfluid 39 benetzten zweiten Bereiche 37 in alle Richtungen begrenzt. Dadurch ist eine klare räumliche Wirkung des Entwicklers 38 sichergestellt. Die Fluidmenge, die Temperatur, der Druck vor der Sprüheinheit 34, 35 und die Konzentration des Entwicklers 38 sind wie weiter oben bereits erläutert nur einige der Parameter, welche zur Einstellung der vorbestimmten Reaktionsdynamik des Entwicklers 38 auf die Beschichtung 33 gesteuert werden können.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei das optische Element Mx, 117 wiederum in einer Draufsicht dargestellt ist. Neben den bereits in der Figur 3b erläuterten Sprüheinheiten 34, 35 umfasst diese Vorrichtung 30 eine als Luftschwert 40 ausgebildete Trocknungseinheit. Das Luftschwert 40 ist ein linienförmiger Luftstrahl, welcher derart ausgebildet ist, dass jedes Fluid 38, 39 durch den Luftstrahl in seiner Ausdehnung auf der Oberfläche 32 begrenzt wird. Dies führt dazu, dass Bereiche der Beschichtung 33 vor Kontakt mit dem Entwickler 38 und/oder dem Verdünnungsfluid 39 geschützt werden können. Daneben kann das Luftschwert 40 auch Fluide 38, 39 in seiner Bewegungsrichtung von der Oberfläche 32 entfernen, indem diese durch das Luftschwert 40 verdrängt und dadurch vor diesem hergetrieben werden. Optional kann wiederum in Bewegungsrichtung des Luftschwertes 40 vor dem Luftschwert 40 noch eine Absaugungseinheit 41 angeordnet sein, welche in der Figur 4 gestrichelt dargestellt ist. Diese saugt das auf der Oberfläche 32 befindliche Fluid 38, 39, welches sich aus Entwickler 38 und Verdünnungsfluid 39 zusammensetzt, ab, wobei das Luftschwert 40 das Fluid 38, 39 wiederum vor sich herschiebt, wodurch eine trockene Oberfläche 32 außerhalb des Luftschwertes 40 sichergestellt werden kann. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 30 beispielhaft drei Sensoren 42, welche in Bewegungsrichtung, welche mit einem Pfeil angedeutet ist, vor den Sprüheinheiten 34, 35 angeordnet sind und die genaue Oberflächentopografie der Beschichtung 33 erfassen. Die erfassten Signale werden über Signalleitungen zu einer nicht dargestellten Ansteuerung der Vorrichtung 30 übertragen. Die Ansteuerung bestimmt die Parameter der Sprüheinheiten 34, 35, um dadurch eine homogene Entwicklungsrate über die gesamte Oberfläche 32 zu gewährleisten.

Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform kann das Luftschwert 40 und auch die Absaugungseinheit 41 auch derart in der Vorrichtung 30 angeordnet sein, dass dadurch der vom Entwickler 38 benetzte ersten Bereich 36 begrenzt wird, um die räumliche Wirkung des Entwicklers 38 anstelle einer Verdünnung durch ein weiteres Fluid 39 zu steuern.

Bezugszeichenliste

1 Projektionsbelichtungsanlage

2 Beleuchtungssystem

3 Strahlungsquelle

4 Beleuchtungsoptik

5 Objektfeld

6 Objektebene

7 Retikel

8 Retikelhalter

9 Retikelverlagerungsantrieb

10 Projektionsoptik

11 Bildfeld

12 Bildebene

13 Wafer

14 Waferhalter

15 Waferverlagerungsantrieb

16 EUV-Strahlung

17 Kollektor

18 Zwischenfokusebene

19 Umlenkspiegel

20 Facettenspiegel

21 Facetten

22 Facettenspiegel

23 Facetten

30 Vorrichtung

31 Substrat

32 Oberfläche

33 Beschichtung

34 erste Sprüheinheit

35 zweite Sprüheinheit 6 erster Bereich 7 zweiter Bereich 8 Reaktionsfluid 9 weiteres Fluid 0 Luftschwert 1 Absaugungseinheit 2 Sensor

101 Projektionsbelichtungsanlage

102 Beleuchtungssystem

107 Retikel

108 Retikelhalter

110 Projektionsoptik

113 Wafer

114 Waferhalter

116 DUV-Strahlung

117 optisches Element

118 Fassungen

119 Objektivgehäuse

M1-M6 Spiegel