CN102112925A - 用于微光刻的照明光学单元 - Google Patents
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Abstract
一种用于利用照明光照明物场的用于微光刻的照明光学单元。第一面反射镜(13)具有多个第一面(19)。第二面反射镜(14)具有多个第二面(20)。分别包括第一面反射镜的面和第二面反射镜的面的面对(19,20)预定义用于照明物场的多个照明通道。至少某些照明通道在每种情况下都具有分配的偏振元件,用于预定义在各个照明通道中引导的照明光的各个偏振态(x-Pol,y-Pol,xy-Pol,yx-Pol)。这导致物场的照明确保下游成像的高结构分辨率。
Description
技术领域
本发明涉及用于利用照明光照明物场的用于微光刻的照明光学单元,包括具有多个第一面的第一面反射镜和具有多个第二面的第二面反射镜,其中分别包括第一面反射镜的面和第二面反射镜的面的面对(facet pair)预定义用于照明物场的多个照明通道。本发明还涉及包括此类型的照明光学单元的照明系统、包括此类型的照明系统的投射曝光设备、用于借助此类型的投射曝光设备制造微结构或纳米结构元件的方法以及通过此制造方法制造的微结构或纳米结构元件。
背景技术
此类型的投射曝光设备从WO 2006/111319 A2和US 6,859,328知悉。
发明内容
本发明的目的是开发一种引言中所述类型的照明光学单元,从而产生物场的照明,其确保下游成像的高结构分辨率。
根据本发明通过照明光学单元获得该目的,在该照明光学单元中,至少某些该照明通道在每种情况下都具有分配的偏振元件,用于预定义在各个照明通道中引导的照明光的各个偏振状态。
根据本发明已经认识到:根据照明通道预定义各个偏振态的可能性通过照明光的偏振的自由度而扩展了物场的照明的灵活性。通过分配给照明通道的偏振元件,可以例如根据照明方向和/或与物场上的位置相关的方式预定义入射在物场点上的照明光的偏振态或多个偏振态的叠加。然后,照明光的偏振可以与物场中存在的、要被成像的结构的类型和分布协调。然后,可以利用具有第一偏振的照明光照明物场的第一部分中的具体结构,并可以利用具有与所述第一偏振不同的第二偏振的照明光照明物场的另一部分中的具体结构。如此,可以以与结构相关的方式实现结构的成像的改进,所述结构存在于物场中并通过该照明光学单元照明。
由EP 1306 665 A2、DE 103 27 963 A1和US 2006/0221453 A1了解了可以在投射曝光设备中使用的偏振元件。
偏振元件可以影响第一面反射镜上的照明光的偏振。在该情况下,在第一面反射镜上游的光束路径中或者直接在第一面反射镜上布置偏振元件。
偏振元件可以连接到第一面。在此情况下,例如可以与第一面同时调节偏振元件。在该情况下,偏振元件相对于第一面的相对调节是不可能的,不过也不需要。
偏振元件可以影响第二面反射镜上的照明光的偏振。在此情况下,偏振元件布置在第二面反射镜上游的照明光的光束路径中,或者直接在第二面反射镜上。照明光的光束路径中的偏振元件分配得离物场越近,由偏振元件设置的偏振态仍将在偏振元件与物场之间的光路上被扰动的风险越低。
偏振元件可以连接到第二面。这种连接的优点对应于上述关于偏振元件与第一面的连接描述的优点。
至少某些所述偏振元件可以被实施为线栅。线栅构成具有有效功能的偏振元件。通过线栅的相邻的各个线之间的距离,可以将这种偏振元件的效果适配到照明的波长。线栅还可以例如用作设置具有5nm和30nm之间的波长的EUV辐射形式的照明光的偏振态。
至少某些所述偏振元件可以在分配给它们的照明通道的截面上具有变化的偏振效果。如此,可以以有目标的方式带来相应的照明效果的变化。该变化可以具有取决于这种偏振元件在照明光学单元的光束路径中的布置(根据物场上的位置和/或根据物场点上的照明角度)的效应。
可以关于平行于照明方向的方向可枢转地(pivotably)或可旋转地布置所述偏振元件或者至少某些所述偏振元件。如此,例如当偏振元件产生照明光的线性偏振时,可以设置此线性偏振的方向。通过枢转偏振元件,可以在不同的偏振状态之间改变。
可以关于垂直于照明方向的方向可倾斜地布置所述偏振元件或者至少某些所述偏振元件。在此情况下,可以提供偏振元件对例如所使用的照明光的波长的精细调节效果。
所述偏振元件可以被实施为偏振光束分束器。在此情况下,由偏振元件反射的照明光以及由偏振元件透射的照明光都被用作物场的照明。
所述偏振元件可以具有多个反射镜元件,用于几何地旋转偏振。因此低损耗偏振旋转是可能的。此外,通过该反射镜元件可以提供照明光的光束方向的精细调节。
可以将至少一个偏振元件分配给面组。可以以更大的可入射区域实施此类型的偏振元件,这通常简化所述元件的制造。所述照明光学单元可以包含被分配给面组的偏振元件,以及被分配给各个面的偏振元件。
第二面的数量可以大于第一面的数量,其中可以改变第一面,以照明不同的第二面以及相应地预定义不同的照明通道。如此,可以实现不同的照明设置。通过偏振元件,可以接着为各个照明设置预定义相应的偏振状态。
具有不同偏振效果的偏振元件可以被分配给第二面,通过第一面的转换(changeover)可以在所述偏振效果之间改变。如此,例如可以在第一照明设置的情况下设置切向偏振,并在另一照明设置的情况下设置径向偏振。
第一面反射镜可以被实施为场面反射镜,第二面反射镜可以被实施为光瞳面反射镜。这种布置已被证明在实践中用于预定义规定的物场照明,尤其是在将EUV辐射用作照明光的情况下,很有价值。
第二面反射镜可以被实施为镜面反射器。例如由US 2006/0132747了解了这种布置。这种布置使得可以通过第二面反射镜预定义照明光在物场上的照明角度分布和强度分布。
第一面反射镜可以被实施为分面(faceted)的聚光镜。这种布置已被证明是有价值的,尤其是在使用镜面反射镜的情况下。
偏振元件可以被布置为使得可以利用切向偏振照明物场。对于物场中的一系列结构布置,这种偏振预定义已被发现用于获得高分辨率是有价值的。
偏振元件可以被实施为自支撑膜。这种偏振元件还可以例如以高偏振度偏振EUV辐射,并同时定制(order)透射率。这种偏振元件还可以被用作偏振光束分束器。
偏振元件可以具有多层结构。这首先促进可以获得的高偏振度,其次通过此手段可以获得偏振元件的高反射率和/或透射率。
偏振元件可以具有多个由钼和硅组成的双层。这种材料组合和布置已被发现特别适合同时获得高偏振度和好的透射性能,尤其是当使用EUV辐射作为照明光时。
至少某些所述照明通道可以在每种情况下都具有所分配的衰减元件,用于衰减在各个照明通道中引导的照明光。这种衰减元件可以用于影响各个照明通道中的照明光的强度。这可以被用于有目标地预定义照明通道上的强度分布,并特别用于补偿照明通道上的(例如由偏振元件引起的)强度不均匀。
可以提供多种类型的偏振元件,所述偏振元件产生照明光的类型特定的偏振态,其中偏振元件的每种类型被分配一种衰减元件。这减小了照明光学单元的制造成本,因为一方面偏振元件、另一方面衰减元件都被减少到特定数量的基本类型。
衰减元件可以影响第一面反射镜上的照明光的强度。由此,例如,衰减元件的效果也可以在物场上改变。在此情况下,衰减元件被布置在第一面反射镜的上游的光束路径中,或者直接在第一面反射镜上。
衰减元件可以连接到第一面反射镜。这限制了衰减元件和所关联的第一面的共同位移。
衰减元件可以影响第二面反射镜上的照明光的强度。在此情况下,衰减元件被布置在第二面反射镜的上游的照明光的光束路径中,或者直接在第二面反射镜上。
衰减元件可以连接到第二面。这限制了衰减元件和所关联的第二面的共同调节。
此外,根据本发明,通过用于利用照明光照明物场的、用于微光刻的照明光学单元也实现引言中所提的目的,所述光学单元包括至少一个反射镜,其中在所述至少一个反射镜上存在直接施加的线栅形式的偏振元件。
上面已经解释了线栅的优点。所述面上的线栅可以被实现具有各个线的不同取向、各个线的不同距离分布或者可替换地各个线的不同厚度。这导致影响入射在面反射镜的面上的照明光的偏振状态的可能性的大的变化带宽。
照明光学单元的至少一个反射镜可以被实施为面反射镜,其中,至少某些所述面具有直接施加到所述面的线栅形式的偏振元件。
线栅反射镜可以关于垂直于反射镜的反射表面的轴可枢转。特别地,这使得能够调节依据以上所说明的偏振效果。
此外通过用于利用照明光照明物场的、用于微光刻的照明光学单元也可以实现引言中所述的目的,所述照明光学单元包括具有多个第一面的第一面反射镜以及具有多个第二面的第二面反射镜,其中,分别具有所述第一面反射镜的面和所述第二面反射镜的面对预定用于照明所述物场的多个照明通道,其中,至少某些所述照明通道在每种情况下都具有分配的偏振元件,用于以在所述物场内变化的方式,预定在各个照明通道中引导的照明光的各个偏振态。
该优点对应于上文已经联系在物场上变化的偏振态的预定所描述的优点。在照明光学单元的此方面的情况下,不需要必须产生在各个照明通道中引导的照明光的单个偏振态。也可以以相同的方法、以在物场上变化的方式影响所有照明通道。
在本发明的另一方面中,通过用于利用照明光照明物场的、用于微光刻的照明光学单元实现引言中所述的目的,所述照明光学单元包括被实施为用于预定所述照明光的偏振态的自支撑膜的偏振元件。
这种自支撑膜的优点已被说明。
包括用于产生照明光束的EUV辐射元件和根据本发明的照明光学单元的照明系统的优点,以及包括此类型的照明系统和用于将物场投射到像场上的投射光学单元的投射曝光设备的优点对应于上文已经联系根据本发明的照明光学单元所描述的优点。此目标对于包括特别被实施为自支撑膜或线栅的此类型的偏振元件的投射光学单元的优点,以及对于在EUV投射曝光设备的照明光学单元和/或投射光学单元中使用的EUV偏振元件的优点相应地适用。
根据本发明的偏振元件的不同变型也可以被使用在投射光学单元内。特别地,当投射光学单元在像侧上具有数值孔径,使得物场侧上或像场侧上的成像光束路径在与0显著不同的入射角上(即倾斜地)延伸时,成像光的偏振影响导致投射光学单元的成像质量的相应影响。
对于用于制造微结构元件的方法,包括以下方法步骤:
-提供掩模母版,
-提供具有对照明光(10)敏感的涂层的晶片,
-借助于根据本发明的投射曝光设备将所述掩模母版的至少一部分投射到所述晶片上,
-显影所述晶片上的通过所述照明光(10)曝光的光敏层,
以及,对于由此类型的方法制造的微结构或纳米结构元件,依照上文已经联系照明光学单元说明的优点也适用。例如,此类型的元件可以是集成电路形式(即微芯片形式)的半导体元件。
附图说明
下面参照附图更详细地说明本发明的示例性实施例,其中:
图1在子午面中示意性地示出了具有照明光学单元和投射光学单元的、用于微光刻的投射曝光设备;
图2分别示意性地示出了根据图1的照明光学单元的场面反射镜和光瞳面反射镜的平面图,其中,由不同的影线指示分配给照明光学单元的照明通道的、投射曝光设备的有用辐射的偏振态,其被叠加来形成切向的总偏振照明;
图3和图4示出了具有偏振元件的、根据图2的场面反射镜的场面的不同变型,其中偏振元件被实施为线栅并具有不同的偏振效果;
图5示出了具有偏振元件的、根据图2的光瞳面反射镜的光瞳面的四个不同的变型,其中偏振元件被实施为线栅并具有不同的偏振效果;
图6和图7示出了具有所分配的偏振态的、根据图2的光瞳面反射镜的所照明的光瞳面的两个双极结构,再次,通过不同的影线指示所分配的偏振态;
图8在与图2类似的图示中示出了场面反射镜和光瞳面反射镜,其具有替换的场面向光瞳面的照明通道分配,其中场面反射镜的分区(section)利用相邻的场面实施,用于产生投射曝光设备的有用辐射的相同偏振态,所述偏振态彼此互补以形成物场照明的总偏振;
图9示出了依据根据图8的分区偏振分配的分区,照明场面反射镜的偏振元件的示例性实施例;
图10示出了利用根据图8的分区偏振分配的分区,照明场面反射镜的偏振元件的另一实施例;
图11示出了分配给场面反射镜或光瞳面反射镜的单个面的偏振元件的另一实施例;
图12示出了具有镜面反射器的、根据图1的投射曝光设备的照明光学单元的另一实施例;
图13示意地示出了分配给镜面反射器的照明通道的、不同偏振态的分布对物场照明的影响,其利用根据图12的照明光学单元;
图14在类似图2的图示中示出了借助于所分配的衰减元件,对场面反射镜的场面上的强度校正的效果,用于补偿由偏振元件(未示出)影响的强度;
图15示出了用于产生有用辐射的偏振态的偏振元件的另一实施例的透视图;
图16示出了根据图15的偏振元件的侧视图;
图17示出了从图16选取的放大视图;以及
图18示出了根据图15的偏振元件的视图,观察方向平行于有用辐射的光束方向。
具体实施方式
图1在子午面中示意性地示出了用于微光刻的投射曝光设备1。投射曝光设备1的照明系统2除辐射源3外,还具有用于曝光物平面6上的物场5的照明光学单元4。物场5可以配置为矩形或弓形,其例如具有13/1的x/y高宽比。在此情况下,曝光布置在物场5中且在图1中未示出的掩模母版(reticle),所述掩模母版承载要通过投射曝光设备1投射的结构,用于制造微结构或纳米结构的半导体元件。投射光学单元7用于将物场5成像到像平面9中的像场8中。掩模母版上的结构被成像到布置在像平面9中的像场8的区域中的晶片的光敏感层上,附图中未示出所述晶片。
辐射源3是EUV辐射源,其具有5nm至30nm范围内的有用辐射。其可以是等离子体源,例如GDPP源(气体放电产生的等离子体)或者LPP源(激光产生的等离子)。也可以使用例如基于同步加速器的其它EUV辐射源。
从辐射源3射出的EUV辐射10由聚光器11聚光。例如,由EP 1 225 481A了解了相应的聚光器。在聚光器11的下游,EUV辐射10在入射到场面反射镜13上之前传播穿过中间焦平面12。场面反射镜13布置在与物平面6光学共轭的照明光学单元4的平面上。
下文中,EUV辐射10也被称为有用辐射、照明光或成像光。
在场面反射镜13的下游、EUV辐射10被光瞳面反射镜14反射。EUV辐射10以小于或等于25°的入射角度入射在两个面反射镜13和14上。因此,EUV辐射10在常规入射操作的范围中入射在两个面反射镜上。光瞳面反射镜14被布置在构成投射光学单元7的光瞳平面、或者与投射光学单元7的光瞳平面光学共轭的照明光学单元4的平面上。借助于光瞳面反射镜14以及具有以EUV辐射10的光束路径的顺序指定的反射镜16、17和18的传输光学单元15的成像光学组件,场面反射镜13的场面19(参见图2)被成像到物场5中,使得它们互相叠加。传输光学单元15的最后反射镜18是用于掠入射的反射镜(“掠入射反射镜”)。传输光学单元15与光瞳面反射镜14一起还被称为序列(sequential)光学单元,用于将EUV辐射10从场面反射镜13朝着物场5传输。
下面使用笛卡尔xyz坐标系统来帮助说明位置关系。X轴垂直于图1的图面朝着观察者延伸。Y轴在图1中向右延伸。Z轴在图1中向上延伸。
在投射曝光设备1的操作期间,在y方向上同步地扫描由掩模母版支撑器(未示出)支撑的掩模母版和由晶片支撑器(未示出)支撑的晶片。
从后续附图中所选择的附图描绘了局部xyz坐标系统,其中,x轴平行于根据图1的x轴延伸,对于此x轴的y轴跨越各个光学元件的光学区域。
图2示意地示出了场面反射镜13上的场面19的布置以及光瞳面反射镜14上的光瞳面20的布置。场面19是矩形的并具有对应于物场5的x-y高宽比的x/y高宽比。光瞳面20是圆的。在场面反射镜13上,示出了37个场面,其被分配给光瞳面14的、同样示出的光瞳面20,从而通过所分配的光瞳面20将入射在各个场面19上的部分有用辐射10进一步引导到物场5。因此,两个面反射镜13和14定义多个照明通道,其逐通道地(channel by channel)将有用辐射10引导向物场5。在图2所示的实施例中,总共有37个此类型的照明通道。在各个照明通道中将辐射源3入射在光瞳面20上。
在场面反射镜13上总共有四个不同类型的场面19a、19b、19c、19d,考虑下面将说明的偏振元件,所述场面对入射的有用辐射10的偏振具有不同的影响,即当有用辐射10在场面19处反射时产生不同的偏振态。
在场面反射镜13上,具有类型19a的场面,其对以非偏振方式入射在场面反射镜13上的有用辐射10的偏振态没有影响,从而类型19a的场面下游的有用辐射10仍然保持非偏振状态。
在场面反射镜13上总共存在14个类型19b的场面,它们统计地分布在场面反射镜13上。19b类型的场面从以非偏振方式入射的有用辐射10产生在x方向线偏振(即x偏振)的有用辐射10。在图2的右边指示了此偏振态x-Pol。
场面反射镜13还总共具有14个类型19c的场面,其从以非偏振方式入射的有用辐射10产生在y方向上线偏振(即y偏振)的有用辐射10。也在图2的右边指示了此偏振态y-Pol。
场面反射镜13还具有8个类型19d的场面,其从以非偏振方式入射的有用辐射10产生在相对于x轴和相对于y轴的45°上线偏振的有用辐射。在此情况下,类型19d的场面中的四个产生在xy坐标系的II和IV象限之间振荡的线偏振态“xy”,并且,类型19d的场面中的四个产生在xy坐标系的I和III象限之间振荡的线偏振态“yx”。这两个偏振态在下文被称为xy偏振或yx偏振,并同样被示出在图2中的右边。
也以在场面反射镜13上统计分布的方式布置类型19c和19d的场面。
类型19b至19d的场面上的偏振元件21、22、23、24用于产生“x偏振”、“y偏振”、“xy偏振”和“yx偏振”的偏振态。偏振元件21至24被实施为线栅,其由等距的单独线25构成,并依据各个偏振态取向。因此,偏振元件21至24是线偏振器。可以依据下述论文实施该主题:H.Tamada等,“A1Wire-grid polarizer using the s-polarization resonance effect at the 0.8μmwavelength band”,Optics letters,Vol.22,No.6,1999,419页,等等。
偏振元件21至24影响场面反射镜13上的有用辐射10的偏振。偏振元件21至24连接到场面反射镜13。
在类型19a的场面的情况下,彼此等距地靠着并以在y方向上取向的方式布置用于产生x偏振的偏振元件21的单独线25。在类型19b的场面的情况下,彼此等距地靠着并以在x方向上取向的方式布置用于产生y偏振的偏振元件21的单独线25。在产生xy偏振的类型19c的场面的情况下,以相对于x轴的+45°的角度(即以图3中从左下至右上的方式)彼此等距地靠着来布置偏振元件21的单独线25。在产生yx偏振的类型19d的场面的情况下,以相对于x轴的-45°的角度(即以图3中从左上至右下的方式)彼此等距地靠着来布置偏振元件21的单独线25。
因此,在偏振元件21至24的情况中,单独线25在每种情况下都垂直于由此设置的偏振态的振荡矢量。
依照根据图2的场面反射镜13的类型19a至19d的场面所产生的偏振态,经由照明通道在所分配的光瞳面20上提供对应的各个偏振态。类型19a的场面将有用辐射10的属于它的部分偏振到中心光瞳面20上,下文也将该中心光瞳面20称为光瞳面20a。类型19b的场面将有用辐射10的属于它们的部分偏转到跨越y双极(y-dipole)的十四个光瞳面20上,下文也将该光瞳面称为类型20b的光瞳面。类型19c的场面将有用辐射10的属于它们的部分偏转到跨越x双极(x-dipole)的十四个光瞳面20上,下文也将该光瞳面20称为类型20c的光瞳面。产生xy偏振的类型19d的那些场面将有用辐射10的属于它们的部分偏转到布置在光瞳面反射镜14的I和III象限中的类型20b和20c的双极光瞳面之间的光瞳面20上。下文还将这些光瞳面称为类型20d的光瞳面。产生yx偏振的类型19d的那些场面将有用辐射10的属于它们的部分偏转到布置在光瞳面反射镜14的II和IV象限中的类型20b和20c的双极光瞳面之间的光瞳面20上。下文也将这些光瞳面称为类型20d的光瞳面。
因此,在光瞳面反射镜14上产生相对于光瞳面反射镜14的中心为切向的有用辐射10的各个部分的线偏振态的布置。
在图2中所示的、偏振态在光瞳面反射镜14的光瞳面20上的分布可以替代地由分配给光瞳面20的偏振元件26至29产生,图5中通过示例示出了所述偏振元件。在提供了影响光瞳面反射镜14上的有用辐射10的偏振的这种偏振元件26至29的情况下,可以省略连接到场面19上的偏振元件。
对于分配给光瞳面20的偏振影响的情况,中心光瞳面20a保持不变,因为旨在精确地不产生偏振影响,即旨在以非偏振的方式反射从场面反射镜13以非偏振方式入射的有用辐射10。
以y双极形式布置的类型20b的14个光瞳面具有偏振元件26,偏振元件26的单独线25在y方向上互相平行且等距。以x双极形式布置的类型20c的14个光瞳面具有偏振元件27,偏振元件27的单独线25在x方向上互相平行且等距。与xy偏振照明通道关联的类型20d的那些光瞳面具有偏振元件28,偏振元件28的单独线25的方向在相对于x轴和相对于y轴的+45°上(即从图5中的左下至右上)互相平行。与yx偏振照明通道关联的类型20d的那些光瞳面具有偏振元件29,偏振元件29的单独线25的方向在相对于x轴和相对于y轴的-45°上(即从图5中的左上至右下)互相平行。
场面19上的偏振元件21至24的布置以及光瞳面20上的偏振元件26至29的布置的两个上述变型分别产生了相同的、有用辐射30的切向总偏振,然后利用有用辐射30照明物场5。
可以直接在场面19和/或光瞳面20的光学区域上直接施加单独线25。
图4示出了使用场面19的示例的偏振元件30的另一变型。该偏振元件具有对应于偏振元件21至24的实施例的多个单独线25。然而,偏振元件30的单独线25并非互相等距地布置,而是偏振元件30互相的间距在图4中从左至右连续地增加。在偏振元件30的情况下,单独线25在y方向上互相平行。考虑偏振元件30的单独线25的间距变化,这导致在x方向上产生偏振态x-Pol的相应的连续变化。通过示例,在图4的左手侧上,偏振元件30所产生的偏振态可以被线性x偏振到高比例,而该线性x偏振的比例朝着图4中的右边连续地下降,在该情况下,示例性地,仅轻微的线性x偏振光或者甚至非偏振的有用辐射10可以存在于图4中的场面19的右手侧。相应地利用通过具有偏振元件30的场面19在x方向上变化的有用辐射10的偏振照明物场5。
作为对上述将单独线25直接施加在场面19和光瞳面20上的替代,偏振元件21至24以及26至30还可以被实施为与面19、20分离的部件。偏振元件21至24以及26至30可以被实施为自支撑的线栅偏振器。
这种与面19、20分离的偏振元件可以关于平行于照明方向的方向(即图2中的z方向)可枢转地布置,从而,例如可以通过这种偏振元件从x偏振到纯y偏振连续地预定义线偏振的方向。示例性地,利用这种偏振元件,根据图2的光瞳面反射镜14的照明的切向总偏振态可以朝着径向偏振态转变,在径向偏振态中,关于类型20b的光瞳面的照明通道在y方向上偏振,类型20c的光瞳面在x方向上偏振,类型d的光瞳面在xy方向或yx方向上偏振,从而所有光瞳面20的照明通道的线偏振方向分别近似在径向上。
如果偏振元件21至24或26至30被实施为与面19、20分离的部件,则这种部件还可以被分配到多个面19、20。因此,例如,偏振元件21至24或30之一可以被分配到两个类型19b的场面,其在图2中的场面反射镜13的情况下被示出在右下处。如果提供被分配到多个面19、20的这种分离偏振元件,则其同样可以枢转,以改变偏振态,在该情况下,则可以以相同的方式调节分配给此偏振元件的所有照明通道的偏振态。
这种分离的偏振元件可以被实施为自支撑的线栅或者施加在载体上的线栅,其中,该载体可以是对有用辐射10透射的载体或者对有用辐射10反射的载体。
如果偏振元件被实施为与场面19和/或光瞳面20分离的部件,则就偏振元件21至24和26至30而言的偏振元件也可以被提供在可替换的支撑器布置中。图1中指示了这一点。与光瞳面反射镜13相邻布置的是偏振元件可替换支撑器30a、该支撑器的壳体容纳偏振元件21至24和30。如由双头箭头所指示的,场面反射镜13前面的、当前活动的偏振元件(在图1中所述元件以虚线表示)可以由容纳在偏振元件可替换支撑器30a中的偏振元件21至24、30之一取代。
作为替代和附加,还可以在光瞳面反射镜14处存在偏振元件可替换支撑器,如图1中30b所指示。分配给光瞳面反射镜14的偏振可替换支撑器30b的功能对应于以上联系分配给场面反射镜13的偏振可替换支撑器30a所说明的功能。在分配给光瞳面反射器14的偏振可替换支撑器30b中,就上述偏振元件26至29而言的偏振元件可以被提供在可替换支撑器布置中。
图6和7示出了光瞳面反射镜14上的光瞳面20的另一可能布置。对应于上文已经参照图1至5所说明的部件的那些部件具有相同的附图标记,并将不在对其详细说明。
在根据图6的布置的情况下,存在包括总共14个光瞳面20的x双极布置。这是对应于根据图2的实施例的情况中的类型20c的光瞳面的布置的布置。所关联的照明通道中的有用辐射10在y方向上偏振。
在根据图7的布置的情况下,存在包括总共14个光瞳面20的y双极布置。这是对应于根据图2的实施例的情况中的类型20b的光瞳面的布置的布置。所关联的照明通道中的有用辐射10在x方向上偏振。
原理上,在照明光学单元4的实施例的情况下,也可以在根据图6和图7的、被照明的光瞳面配置之间转换。为此目的,分配给光瞳面20的场面反射镜13的场面19可以在不同的倾斜位置之间转换,例如由US6,658,084 B2中所了解的。所关联的场面19则可以关于垂直于场面反射镜13的反射表面的轴枢转。接着,光瞳面反射镜14具有产生根据图6的x双极配置的光瞳面20和产生根据图7的y双极配置的光瞳面20两者。在场面19的一个倾斜位置中,有用辐射10入射在根据图6的配置中的光瞳面20上,并且,在场面19的其它倾斜位置中,有用辐射10入射在根据图7的配置中的光瞳面20上。
此外,当然可以提供用于其它照明配置的其它光瞳面。
当转换用于照明预定配置的光瞳面反射镜20的场面反射镜19时,只要提供了分配给照明通道的分立偏振元件,就可以同时单独地或成组地预定义各个照明通道的偏振态。当转换在图6和图7的光瞳面照明配置之间改变的14个场面19时,通过相应的分立偏振元件的旋转,在根据图6的配置的y偏振与根据图7的偏置的x偏振之间额外地进行改变。
图8示出了类似于图2的图示中的照明通道的另一偏振配置。对应于上文已经参照图1至图7说明的元件的那些元件具有相同的附图标记,并将不在对其详细说明。
在场面反射镜13为根据图8的偏振配置的情况下,存在3个场面反射镜部分31、32、33,其分别具有互相靠着的多行面。
在图8的顶部示出的第一场面反射镜部分31具有布置在3个面列中的总共6行场面19,其中,由仅布置在中间面列中的场面19形成2个最顶部的面行。在图8中场面反射镜13的中间示出的第二场面反射镜部分32具有以偏移的砌块的方式布置的3个场面行。在图8的底部示出的第三场面部分33构成上场面部分31关于平行于xz平面且包含场面反射镜13的光学活动区域的中点的平面的镜像。
由于偏振元件22的使用,在上场面反射镜部分31中存在y偏振。对以非偏振方式入射的有用辐射10没有偏振影响的照明通道存在于中间场面部分32中。由于偏振元件21的使用,有用辐射10的x偏振存在于下场面部分33中。
在根据图8的布置的情况下,将场面19向光瞳面20分配,使得存在图8的光瞳面反射镜14的情况中指定的偏振配置。根据图8和图2的光瞳面反射镜14的偏振配置对应于x双极配置和y双极配置。在根据图2的配置的情况下,分配到类型20a和20d的光瞳面的那些光瞳面20,在根据图8的配置的情况下被全部以非偏振方式照明。
用于偏振照明场面反射镜部分31至33的有用辐射10的偏振元件可以与场面反射镜13相邻布置,从而各个偏振元件同时影响场面反射镜部分31和33之一的所有场面19的偏振。下面描述这种偏振元件的示例。
图9示意地示出了有用辐射10的光束路径中中间焦平面12与场面反射镜13之间的部分,其由光线34、35、36指示。图9中的上光线34和图9中的中间光线35预定义精确入射在偏振光束分束器形式的偏振元件37上的两个边缘光线,下面将说明其更具体的结构。有用辐射10在偏振元件37的上游是非偏振的。偏振元件37被实施为使得p偏振光线(即平行于图9中的画面偏振的光线)被透射,s偏振光线(即垂直于图9中的画面偏振的光线)被反射。下文由标记d表示透射光线,由标记r表示反射光线。
y偏振的光线34d和35d入射在场面反射镜13上场面反射镜部分31的区域中。x偏振的、由偏振元件反射的光线34r、35r被另一偏转反射镜38反射并然后入射在场面反射镜部分33上。在偏振元件37和偏转反射镜38之间穿过的非偏振的有用辐射10(参见光线36)直接入射在场面反射镜13上场面反射镜部分32的区域中,而不再从中间焦平面12偏转。
从场面反射镜13的场面(图9中未更详细地示出),光线34d、35d、36、34r、35r被反射向光瞳面反射镜14的光瞳面。
被实施为偏振光束分束器的偏振元件还可以被分配给来自面19、20之中的单独面,其中,此类型的偏振元件一般被分配到至少两个面并因此两个照明通道,即施加被偏振光束分束器透射的有用辐射10的照明通道以及施加被偏振光束分束器反射的有用辐射10的照明通道。可以在场面反射镜13前面或光瞳面反射镜14前面布置偏振元件阵列形式的此类型的各个偏振光束分束器。
图10示出了用于根据图8的场面反射镜13的偏振配置的照明的另一实施例。在此情况下,偏振元件39具有3个反射镜40、41、42,用于几何地旋转有用辐射10的入射偏振。在图10中的正z方向上从左边入射的有用辐射10,即初始示出的所述有用光束的两个单独光线44、45通过y偏振器43初始在y方向上线偏振。图10中的下光线45接着入射在场面反射镜13的场面反射镜部分31上而没有进一步的偏转。反射镜40被实施为光束分束器。图10中的上入射光线44入射到反射镜40上。光线44、44d被反射镜40透射的部分接着穿过解偏器46并以非偏振的方式入射在场面反射镜13的中间场面反射镜部分32上。光线44、44r被反射镜40反射的部分首先被反射镜40在正y方向上偏转,结果,偏振方向被改变,从而光线44r在反射镜40和41之间是z偏振的。光线44r接着被反射镜41在正x方向上偏振,在该情况下,保持z偏振。光线44r接着再次被反射镜42在正z方向上偏转,由此,z偏振被转换为x偏振。如此x偏振的光束44r接着入射在场面反射镜13的场面反射镜部分33上。
图11示意性地示出了精确地分配到两个照明通道的偏振元件47的效果。以非偏振方式入射的光线48的形式示出了入射有用辐射10。偏振元件47被实施为偏振光束分束器。入射光线48被偏振元件部分反射(48r),并接着被s偏振。光线48被偏振元件47透射的部分(48d)是p偏振。透射部分48d接着被偏振反射镜49偏转。通过相应地一方面设置偏振元件47的倾斜,另一方面设置偏转反射镜49的倾斜,光线48r、48d的光线方向可以被互相独立地引导到场面反射镜13或光瞳面反射镜14的预定面19、20上。
图12示出了投射曝光设备1的照明光学单元4的替代配置。对应于上文已经参照图1至11说明的部件的那些部件具有相同的附图标记,并不再详细讨论。
从辐射源3(可以同样被实施为LPP源)出射的有用辐射10首先被第一聚光器50收集,并接着入射在自由形状聚光器51上,该自由形状聚光器51具有由具体为椭球形的聚光器面52排列成行和列的阵列。聚光器50可以是抛物线反射镜,其将辐射源3成像到中间焦平面12中或将辐射源3中的光聚焦到中间焦平面12的中间聚焦点上。可以通过具有接近于0°的入射角的有用辐射10入射到聚光器50上的方式操作聚光器50。然后接近于垂直入射(法向入射)操作聚光器50,其因此也被称为法向入射(NI)反射镜。
布置在自由形状聚光器51下游的是镜面反射器53。镜面反射器53具有以行和列布置的镜面54的阵列。镜面反射器53布置在有用辐射10的光束路径中、物场5的下游的投射光学单元7的共轭光瞳平面和共轭场平面之间的区域中。聚光器面52在每种情况下均被单独地分配给镜面54,从而有用辐射10入射在聚光器面52的各个面上的部分经由所分配的镜面54而被进一步引导至物平面6中的物场5。结果,两个面反射镜51、53也定义与图1至图11中的实施例的照明光学单元4一致的多个照明通道,其将有用辐射10逐通道向物场5引导。与根据图1至图11的照明光学单元4的情况不同,该照明通道不在物场5中叠加,而是以互相邻接的方式照明物场5。
镜面反射器的原理从US 2006/0132747 A1知悉。
对应于上文已经联系图1至图11说明的元件的偏振元件可以被分配给聚光器面52和镜面54两者。下面参照图13通过示例说明这一点。在根据图13的示意图中,镜面反射器53具有以行和列在5×5的网格中布置的总共25个镜面54。图13中的第一最顶行镜面54以及图13中的最后的最底行镜面54与被分配了例如根据图3的偏振元件21的方式的偏振元件的照明通道关联,该偏振元件导致有用辐射10的x偏振。镜面54的第二和第四行与通过例如根据图3的偏振元件22的形式的偏振元件产生有用辐射10的y偏振的照明通道关联。镜面54的中间行与非偏振照明通道关联。
配置偏振的镜面54的排列使得图13中的右边示出的偏振配置导致根据图12的照明光学单元4的光瞳平面。光瞳55的5个选择的部分区域被示出。非偏振有用辐射10出现在中心区域56中。x偏振的有用辐射10出现在上区域57和下区域58中。y偏振的有用辐射10出现在右手区域59中和左手区域60中。这里,因此,在物场的照明的情况下,结果也是近似切向偏振配置,其中该照明由部分场照明61构成,例如图13的底部示意性地指示的。
图14在类似于图2的图示中示出了场面反射镜和光瞳面反射镜的另一实施例。对应于上文已经参照图1至13说明的组件的那些部件具有相同的附图标记,并不再详细讨论。
根据将场面反射镜13划分为3个场面反射镜部分31、32、33,如已经联系图8所说明,分配给这些部分31至33的场面19在根据图14的实施例的情况下具有衰减元件62,用于单独地衰减经由分配给场面19的照明通道引导的有用辐射10。图14的底部所示出的场面反射镜部分33在此情况下没有衰减元件。中间场面部分32的场面19各自具有第一类型62a的衰减元件62。这些衰减元件62被实施为在x方向上在场面19的整个宽度上延伸的矩形光阑体。类型62a的衰减元件在y方向上在场面19的整个y范围的近似1/3上延伸。衰减元件62可以被实施为吸收器、反射器或者中性灰色滤波器。
在场面部分32的三个面的行中,类型6a的衰减元件出现在各个场面19的不同y位置处。衰减元件62a衰减场面反射镜部分32的最顶场面行中的场面19的顶上三分之一,中间行中的中间三分之一,以及底行中的下面三分之一。
类型62b的衰减元件出现在图14中的顶部所示的场面反射镜部分31中,该衰减元件同样被实施为矩形光阑体,并同样在场面19的整个x范围上延伸,但与类型62a的衰减元件不同,其衰减场面19的约一半的y范围。在此情况下,各个场面19的整个y范围的所衰减的y部分的精确位置统计地分布在场面部分31的场面19上。场面部分31的某些场面19在图14中的上区域中被衰减,有些在下区域中,有些在中间区域中。
衰减元件62被用于补偿光通道中的光损耗,通过以图8中所示的配置的方式的偏振配置的设置对其补偿。下面在以下假设下说明这一点:当产生特定的偏振配置时,入射在场面反射镜部分33上的有用辐射10比入射在场面反射镜部分31上的有用辐射10多经历两次偏转,并比入射在场面反射镜部分32的有用辐射10多经历一次偏转。通过利用衰减元件62引入光损耗补偿偏转所带来的光的额外损耗,从而所有照明通道利用相同强度的有用辐射10贡献于物场5的照明。这被示意性地示出在图14的右侧中,其示出了在利用衰减元件62实现强度补偿的情况下的光瞳面反射镜14的光瞳面20的照明强度。考虑了补偿,光瞳面反射镜14的所有光瞳面20用相同的强度照明。结果是对于所有的照明通道物场5被相应地均匀照明。
为了产生在物场5上与x方向相关的强度影响,衰减元件62也可以偏离矩形形状,并具有沿着x方向的造型。
根据不同类型(例如类型62a、62b)的衰减元件对照明通道的分配,还可以目标方式产生或避免衰减元件的特定照明参数影响的效果。这种照明参数的示例是物场5的照明的椭圆率和远心度。
影响照明通道中的有用辐射10的强度的相应衰减元件还可以被提供在各个照明通道的其它地方,例如光瞳面反射镜14处,在该处,被分配到各个光瞳面20的环形光阑可以被提供为衰减元件。这可以被特别用于光瞳面20的照明的强度分布的不均匀的校正。
下面参照图15至18描述被实施为偏振光束分束器的偏振元件63的实施例,该偏振元件可以被例如用作根据图9的偏振元件37或根据图11的偏振元件47。偏振元件63被实施为具有多层结构的自支撑膜。根据图17中的放大的部分图示,关于偏振元件63的多层结构的进一步的细节变得明显。由多个由第一实例中的钼和第二实例中的硅构成的双层构造该膜,其中,例如此类型的30个双层可以一个接着一个。每个双层具有10nm的总厚度d,其是构成该双层的第一实例中的钼和第二实例中的硅的两个层的厚度的和,从而具有30个双层的整个膜具有约300nm的厚度d。
自支撑膜中(即自支撑多层中)的层应力可以通过双层内(即一个周期内的)的第一实例中的钼层与第二实例中的硅层的层厚度比设置。该层厚度比也被表示为
其中,以下适用:
Δ(Mo):该双层的钼层的层厚度;
Δ(Si):该双层的硅层的层厚度。
而且下式也适用:Δ(Mo)+Δ(Si)=d。
有用辐射10以约45°的入射角度α辐射穿过偏振元件63。偏振元件63具有约2°的入射角度范围,在该范围内,s偏振的有用辐射10的透射率小于0.1%,而p偏振的有用辐射10具有约20%的透射率。因此,偏振的线性度高于99%。通过改变入射角度α,偏振元件63的线性偏振效果可以与入射的有用辐射10的波长的变化协调。
因为偏振元件63极其薄,所以用于调节偏振效果的偏振元件63的倾斜(参见图16中的双头箭头64)不会导致穿过的有用辐射10d的方向改变或偏移。
可以通过关于有用辐射10的光束方向(参见图18中的双头箭头65)枢转偏振元件63来设置透射的有用辐射10d的线偏振方向。所反射的有用辐射10r的偏振方向和光束方向同时改变。
具有例如30个双层的多层结构可以被实施为自支撑的方式,被施加到例如由硅或氮化硅构成的膜,或者被施加到支撑光栅或具有支撑光栅的膜的组合。通过首先将多层结构气相沉积到膜上,然后通过刻蚀工艺将该膜去除,可以制造自支撑多层布置。
如果对偏振元件63的偏振效果的要求不太严格,则也可以由更少数量的双层(例如18个双层)制造该偏振元件63。
衰减元件62方式的衰减元件也可以被用在根据图12的照明光学单元的形式的、具有镜面反射器的照明光学单元4的情况中。
例如以上文已经关于图3至5说明的形式的偏振元件以及具体的线栅偏振器并不被限定用在面反射镜的面上,也不限定用在照明光学单元4中。这种线栅偏振器也可以被提供在未被划分为面的照明光学单元4和/或投射光学单元7的反射镜上。未被划分的这种线栅反射镜也可以被可旋转地安装,以预定义偏振方向。
自支撑膜63的应用也不限定于照明光学单元4内的有用辐射10的光束路径。例如,也可以在物场5和像场8之间的有用辐射10的成像光束路径中的投射光学单元7内提供自支撑膜63。
Claims (42)
1.一种用于利用照明光(10)照明物场(5)的用于微光刻的照明光学单元(4),
-包括具有多个第一面(19;52)的第一面反射镜(13;51)以及具有多个第二面(20;54)的第二面反射镜(14;53),其中分别包括所述第一面反射镜的面和所述第二面反射镜的面的面对(19,20;52,54)预定义用于照明所述物场(5)的多个照明通道,
其特征在于:
至少某些所述照明通道在每种情况下都具有分配的偏振元件(21至24;26至30;37;39;47;63),用于预定义在各个照明通道中引导的照明光(10)的单独偏振态。
2.如权利要求1所述的照明光学单元,其特征在于:所述偏振元件(21至24;30;37;39;47;63)影响所述第一面反射镜(13;51)上的照明光(10)的偏振。
3.如权利要求2所述的照明光学单元,其特征在于:所述偏振元件(21至24;30)连接到所述第一面(19;52)。
4.如权利要求1所述的照明光学单元,其特征在于:所述偏振元件(26至29;47;63)影响所述第二面反射镜(14;53)上的照明光(10)的偏振。
5.如权利要求4所述的照明光学单元,其特征在于:所述偏振元件(26至29)连接到所述第二面(14;54)。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的照明光学单元,其特征在于:至少某些所述偏振元件(21至24;26至30)被实施为线栅。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的照明光学单元,其特征在于:至少某些所述偏振元件(30)在分配给它们的照明通道的截面上具有偏振效果的变化。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的照明光学单元,其特征在于:关于平行于所述照明方向(z)的方向可枢转(65)地布置所述偏振元件(21至24;26至30;37;39;47;63)。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的照明光学单元,其特征在于:关于垂直于所述照明方向(z)的方向可倾斜(64)地布置所述偏振元件(21至24;26至30;37;39;47;63)。
10.如权利要求1至5及7至9中的任一项所述的照明光学单元,其特征在于:所述偏振元件(37;47;63)被实施为偏振光束分束器。
11.如权利要求1至5及7至9中的任一项所述的照明光学单元,其特征在于:所述偏振元件(39)具有用于几何地旋转所述偏振的多个反射镜元件(40至42)。
12.如权利要求1至11中的任一项所述的照明光学单元,其特征在于:至少一个偏振元件(37;39;47;63)被分配给面(19,20;52,54)的组。
13.如权利要求1至12中的任一项所述的照明光学单元,其特征在于:第二面(20;54)的数量大于第一面(19;52)的数量,其中可以转换第一面(19;52),以照明不同的第二面(20;54)以及相应地预定义不同的照明通道。
14.如权利要求13所述的照明光学单元,其特征在于:具有不同偏振效果的偏振元件(21至24;26至30;37;39;47;63)被分配给所述第二面(20;54),通过第一面(19;52)的所述转换可以在所述不同偏振效果之间改变。
15.如权利要求1至14中的任一项所述的照明光学单元,其特征在于:所述第一面反射镜(13)被实施为场面反射镜,并且所述第二面反射镜(14)被实施为光瞳面反射镜。
16.如权利要求1至14中的任一项所述的照明光学单元,其特征在于:所述第二面反射镜(53)被实施为镜面反射器。
17.如权利要求1至14及16中的任一项所述的照明光学单元,其特征在于:所述第一面反射镜(51)被实施为分面的聚光器反射镜。
18.如权利要求1至17中的任一项所述的照明光学单元,其特征在于:布置所述偏振元件(21至24;26至30;37;47;63)使得利用切向偏振照明所述物场(5)。
19.如权利要求1至18中的任一项所述的照明光学单元,其特征在于:所述偏振元件(63)被实施为自支撑膜。
20.如权利要求19所述的照明光学单元,其特征在于:所述偏振元件(63)具有多层结构。
21.如权利要求20所述的照明光学单元,其特征在于:所述偏振元件(63)具有多个由钼和硅构成的双层。
22.如权利要求1至21中的任一项所述的照明光学单元,其特征在于:至少某些所述照明通道在每种情况下都具有分配的衰减元件(62),用于衰减在各个照明通道中引导的照明光(10)。
23.如权利要求22所述的照明光学单元,其特征在于:多种类型的偏振元件(21至24;26至30;37;39;47;63)产生所述照明光(10)的类型特定的偏振态,其中每种类型的偏振元件被分配一种类型的衰减元件。
24.如权利要求22或23所述的照明光学单元,其特征在于:所述衰减元件(62)影响所述第一面反射镜(13;51)上的照明光(10)的强度。
25.如权利要求22至24中的任一项所述的照明光学单元,其特征在于:所述衰减元件(62)连接到所述第一面(19;52)。
26.如权利要求22至25中的任一项所述的照明光学单元,其特征在于:所述衰减元件(62)影响所述第二面反射镜(14;53)上的照明光(10)的强度。
27.如权利要求26所述的照明光学单元,其特征在于:所述衰减元件(62)连接到所述第二面(20;54)。
28.一种用于利用照明光(10)照明物场(5)的用于微光刻的照明光学单元(4),
-包括至少一个反射镜(13,14;51,53),
其特征在于:所述至少一个反射镜(13,14;51,53)具有直接施加到所述反射镜(13,14;51,53)的线栅形式的偏振元件(21至24,26至30)。
29.如权利要求28所述的照明光学单元,其特征在于:所述至少一个反射镜被实施为面反射镜(13,14;51,53),其中至少某些所述面(19,20;52,54)具有直接施加到所述面(19,20;52,54)的线栅形式的偏振元件(21至24,26至30)。
30.如权利要求28或29所述的照明光学单元,其特征在于:所述至少一个线栅反射镜(13,14;51,53)关于垂直于所述线栅反射镜(13,14;51,53)的反射表面的轴可枢转。
31.一种用于利用照明光(10)照明物场(5)的用于微光刻的照明光学单元(4),
-包括具有多个第一面(19;52)的第一面反射镜(13;51)以及具有多个第二面(20;54)的第二面反射镜(14;53),其中分别包括所述第一面反射镜的面和所述第二面反射镜的面的面对(19,20;52,54)预定义用于照明所述物场(5)的多个照明通道,
其特征在于:至少某些所述照明通道在每种情况下都具有分配的偏振元件(30),用于以在所述物场(5)内变化的方式预定义在各个所述照明通道中引导的所述照明光(10)的偏振态。
32.一种利用照明光(10)照明物场(5)的用于微光刻的照明光学单元(4),其特征在于:偏振元件被实施为用于预定义所述照明光(10)的偏振态的自支撑膜(63)。
33.一种照明系统
-包括产生照明光束(10)的EUV辐射源(3),
-包括根据权利要求1至32中任一项所述的照明光学单元(4)。
34.一种投射曝光设备
-包括根据权利要求33所述的照明系统,
-包括用于将物场(5)投射到像场(8)上的投射光学单元(7)。
35.一种在根据权利要求34所述的投射曝光设备中使用的投射光学单元,其特征在于:用于预定义所述照明光(10)的偏振态的至少一个偏振元件在所述投射光学单元(7)的成像光束路径中被布置在所述物场(5)与所述像场(8)之间。
36.如权利要求35所述的投射光学单元,其特征在于:所述偏振元件(63)被实施为自支撑膜。
37.如权利要求35所述的投射光学单元,其特征在于:所述至少一个偏振元件被实施为直接施加在所述投射光学单元(17)的反射镜之一上的线栅。
38.一种EUV偏振元件,在根据权利要求34和37中任一项所述的投射曝光设备的照明光学单元(4)和/或投射光学单元(7)中使用。
39.如权利要求38所述的偏振元件,其特征在于:其被实施为自支撑膜。
40.如权利要求38所述的偏振元件,其特征在于:其被实施为线栅。
41.一种用于制造微结构元件的方法,包括以下步骤:
-提供掩模母版,
-提供具有对照明光(10)敏感的涂层的晶片,
-借助于根据权利要求34所述的投射曝光设备将所述掩模母版的至少一部分投射到所述晶片上,
-显影所述晶片上的通过所述照明光(10)曝光的光敏层。
42.一种根据权利要求41的方法制造的元件。
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