Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsoptik, eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
umfassend eine solche Projektionsoptik und ein Verfahren zur Herstellung
mikroelektronischer Bauelemente mittels einer derartigen Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage:
Projektionsoptiken
der vorgenannten Art sind zum Beispiel aus der US 2007/0229944 A1 ,
der US 5,638,211 B1 und
der EP 1 093 021 A2 bekannt.The present invention relates to a projection optics, a microlithography projection exposure apparatus comprising such a projection optics and a method for producing microelectronic components by means of such a microlithography projection exposure apparatus:
Projection optics of the aforementioned type are for example from the US 2007/0229944 A1 , of the US 5,638,211 B1 and the EP 1 093 021 A2 known.
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen,
die zur Produktion von mikroelektronischen Bauelementen verwendet
werden, bestehen unter anderem aus einer Lichtquelle und einem Beleuchtungssystem
zur Ausleuchtung einer strukturtragenden Maske, dem sogenannten
Retikel, und einer Projektionsoptik zur Abbildung der Maske auf
ein Substrat, den Wafer. Die strukturtragende Maske ist dabei in
der Objektebene und der Wafer in der Bildebene der Projektionsoptik
der Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage angeordnet. Die
Beleuchtungsverteilung am Ort der strukturtragenden Maske weist
an jedem Punkt eine Winkelverteilung auf, die von der Konfiguration
des Beleuchtungssystems abhängig ist. Das Substrat enthält
eine photosensitive Schicht, die durch das Aufbringen einer Strahlungsdosis
chemisch verändert wird. Die optischen Komponenten des
Beleuchtungssystems und der Projektionsoptik können dabei
sowohl refraktive als auch reflektive oder diffraktive Komponenten
sein. Auch Kombinationen von refraktiven, reflektiven und diffraktiven
Komponenten sind möglich. Gleichfalls kann das Retikel
sowohl reflektiv als auch transmitiv ausgebildet sein. Vollständig
aus reflektiven Komponenten bestehen solche Anlagen insbesondere dann,
wenn sie mit einer Strahlung mit einer Wellenlänger kleiner
als ca. 100 nm betrieben werden. Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen
werden häufig als sogenannte Scanner betrieben. Das bedeutet,
dass das Retikel durch ein schlitzförmiges Beleuchtungsfeld
entlang einer Scanrichtung bewegt wird, während der Wafer
in der Bildebene der Projektionsoptik entsprechend bewegt wird.
Das Verhältnis der Geschwindigkeiten von Wafer zu Retikel
entspricht der Vergrößerung der Projektionsoptik
zwischen Retikel und Wafer, die üblicherweise kleiner 1 ist.
Da die chemische Veränderung der photosensitiven Schicht
erst ausreichend stattfindet, nachdem eine bestimmte Strahlungsdosis
verabreicht wurde, ist es notwendig sicherzustellen, dass alle Bereiche des
Wafers, die belichtet werden sollen, die gleiche Strahlungsenergie
erhalten und Bereiche des Wafers, die nicht belichtet werden sollen,
so wenig Strahlungsenergie wie möglich erhalten. Dies bedeutet,
dass ein Bild der strukturtragenden Maske in der Bildebene entstehen
soll, das einen möglichst großen Kontrast aufweist.Microlithography projection exposure systems,
used for the production of microelectronic devices
consist, among other things, of a light source and a lighting system
for illuminating a structure-bearing mask, the so-called
Reticle, and a projection optics for imaging the mask on
a substrate, the wafer. The structure-bearing mask is in
the object plane and the wafer in the image plane of the projection optics
the microlithography projection exposure system arranged. The
Illumination distribution at the location of the structure-carrying mask has
at each point, an angular distribution that depends on the configuration
of the lighting system is dependent. The substrate contains
a photosensitive layer by applying a radiation dose
is chemically altered. The optical components of the
Lighting system and the projection optics can
both refractive and reflective or diffractive components
be. Also combinations of refractive, reflective and diffractive
Components are possible. Likewise, the reticle
be formed both reflective and transmitiv. Completely
such components consist of reflective components, in particular,
when using a radiation with a wavelength smaller
be operated as about 100 nm. Microlithography projection exposure systems
are often operated as so-called scanners. That means,
that the reticle through a slit-shaped illumination field
is moved along a scanning direction while the wafer
in the image plane of the projection optics is moved accordingly.
The ratio of the speeds from wafer to reticle
corresponds to the magnification of the projection optics
between reticle and wafer, which is usually smaller than 1.
Because the chemical change of the photosensitive layer
only sufficiently takes place after a certain radiation dose
is administered, it is necessary to ensure that all areas of the
Wafers to be exposed, the same radiant energy
and areas of the wafer that should not be exposed,
get as little radiant energy as possible. This means,
that an image of the structure-bearing mask in the image plane arise
should, which has the greatest possible contrast.
Durch
die vorliegende Erfindung soll eine Projektionsoptik mit einer Blende
zur Verfügung gestellt werden, die ein Bild mit einem großen
Kontrast zur Verfügung stellt, auch wenn die Winkelverteilung der
Beleuchtung am Objektfeld ungünstig ist.By
The present invention is intended to provide a projection optics with a diaphragm
be provided with a large picture
Contrast provides, even if the angular distribution of the
Lighting on the object field is unfavorable.
Diese
Aufgabe wird durch eine Projektionsoptik zur Abbildung eines Objektfeldes
mit mindestens einer Blende innerhalb der Projektionsoptik gelöst.
Während des Betriebes der Projektionsoptik entsteht aufgrund
der am Ort des Objektfeldes angeordneten strukturtragende Maske
ein Beugungsmuster am Ort der Blende. Dieses Beugungsmuster besteht aus
einer Mehrzahl von Beugungsordnungen. Dabei ist die erfindungsgemäße
Blende derart gestaltet, dass die nullte Beugungsordnung teilweise
abgeblendet wird. Vorteilhafterweise wird die Blende so gestaltet,
dass sich ein größerer Kontrast des Bildes der
strukturtragenden Maske ergibt. Aufgrund eines größeren
Kontrastes ist es einfacher, eine geeignete photosensitive Schicht
auszuwählen, so dass nur die gewünschten Bereiche
der photosensitiven Schicht bei der Belichtung chemisch verändert
werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kontrast hierfür mehr
als 50% beträgt.These
Task becomes by a projection optics for the picture of an object field
solved with at least one aperture within the projection optics.
During operation of the projection optics arises due to
the arranged at the location of the object field structure-bearing mask
a diffraction pattern at the location of the aperture. This diffraction pattern consists of
a plurality of diffraction orders. In this case, the inventive
Aperture designed such that the zeroth diffraction order partially
dimmed. Advantageously, the aperture is shaped
that a greater contrast of the image of the
structure-bearing mask results. Because of a bigger one
Contrast it is easier to find a suitable photosensitive layer
select so that only the desired areas
the photosensitive layer chemically changed during exposure
become. It is particularly advantageous if the contrast for this more
than 50%.
Die
Verwendung von reflektiven Komponenten innerhalb der Projektionsoptik
ermöglicht eine bessere Korrektur von Abbildungsfehlern,
da zum Beispiel keine chromatische Abberation auftritt. Darüber
hinaus können Projektionsoptiken mit reflektiven Komponenten
auch für Wellenlängen kleiner als 100 nm eingesetzt
werden.The
Use of reflective components within the projection optics
allows a better correction of aberrations,
because, for example, no chromatic aberration occurs. About that
In addition, projection optics can use reflective components
also used for wavelengths smaller than 100 nm
become.
Der
Einsatz von Strahlung von Wellenlängen kleiner als 100
nm, insbesondere im Bereich von 5 nm bis 15 nm, ermöglicht
die Abbildung besonders kleiner Strukturen. Daher ist es vorteilhaft,
wenn die reflektiven Komponenten Strahlung mit einer Wellenlänge
zwischen 5 nm und 15 nm reflektieren.Of the
Use of radiation of wavelengths smaller than 100
nm, in particular in the range of 5 nm to 15 nm
the picture of especially small structures. Therefore, it is advantageous
when the reflective components are radiation of one wavelength
reflect between 5 nm and 15 nm.
Um
bei reflektiven Projektionsoptiken weiterhin rotationssymmetrische
optische Flächen zu benutzen, ist es erforderlich, dass
das abzubildende Objektfeld einen Abstand zur optischen Achse der Projektionsoptik
aufweist. Andernfalls ist es schwierig, unerwünschte Vignettierung
der Abbildungsstrahlung beim optischen Design der Projektionsoptik zu
vermeiden. Rotationssymmetrische optische Flächen haben
den Vorteil, dass sie einfacher herzustellen und zu vermessen sind
als Flächen mit einer beliebigen Gestalt. Solch eine Projektionsoptik
aus rotationssymmetrischen Flächen führt automatisch
dazu, dass eine gute Abbildungsleistung in einem ebenfalls rotationssymmetrischen
Bereich der Objektebene gewährleistet wird. Bei der Einpassung
eines möglichst großen Objektfeldes in diesen
Bereich ergibt sich dann zwangsläufig ein Objektfeld, das
die Form eines Segmentes eines Kreisringes besitzt, wobei der Mittelpunkt
des Kreisringes auf der optischen Achse der Projektionsoptik liegt.
Die Form der erfindungsgemäßen Blende lässt
sich dann besonders einfach bestimmen, wenn die Blende in einer
Pupillenebene angeordnet ist, das heißt in einer Ebene,
die optisch konjugiert zur Eintrittspupillenebene der Projektionsoptik
ist. Dies liegt daran, dass die Ortsverteilung der Strahlung in
dieser Ebene in einer einfachen Beziehung zur Winkelverteilung der
Strahlung in der Objektebene beziehungsweise der Bildebene steht.To continue to use rotationally symmetric optical surfaces in reflective projection optics, it is necessary that the object field to be imaged has a distance from the optical axis of the projection optics. Otherwise, it is difficult to avoid unwanted vignetting of the imaging radiation in the optical design of the projection optics. Rotationally symmetric optical surfaces have the advantage that they are easier to manufacture and to measure than surfaces of any shape. Such a projection optics made of rotationally symmetric surfaces automatically leads to a good imaging performance in a likewise rotationally symmetric region of the object plane is ensured. When fitting the largest possible object field in this area then inevitably results in an object field that has the shape of a segment of a circular ring, wherein the center of the annulus on the optical Axis of the projection optics is. The shape of the diaphragm according to the invention can then be determined particularly easily if the diaphragm is arranged in a pupil plane, that is to say in a plane which is optically conjugate to the entrance pupil plane of the projection optics. This is because the spatial distribution of the radiation in this plane is in a simple relationship to the angular distribution of the radiation in the object plane or the image plane.
Die
austauschbare Gestaltung der Blende ermöglicht es, je nach
abzubildender Struktur eine geeignete Blende einzusetzen.The
Replaceable design of the bezel allows, depending on
structure to be used a suitable aperture.
In
einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird eine
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einem Beleuchtungssystem
und einer oben beschriebenen Projektionsoptik derart betrieben,
dass sich die Vorteile ergeben, die bereits in Bezug auf die Projektionsoptik
beschrieben wurden.In
an embodiment of the invention is a
Microlithography projection exposure machine with a lighting system
and a projection optics described above are operated in such a way,
that results in the benefits already in relation to the projection optics
have been described.
Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Blende in der Projektionsoptik der
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage so gestaltet ist,
dass sie eine oder mehrere Lichtdurchtrittsöffnungen aufweist,
die während eines Belichtungsvorgangs der strukturtragenden
Maske durch die Strahlung, die von einem Punkt der strukturtragenden
Maske ausgeht, vollständig ausgeleuchtet werden, so können
unterschiedliche Beleuchtungsoptiken bzw. unterschiedliche Konfigurationen
der gleichen Beleuchtungsoptik verwendet werden. In diesem Fall
wird der Kontrast der Abbildung im Wesentlichen von der Strukturbreite der
abzubildenden Strukturen und der Form der Blende bestimmt und zeigt
keine deutliche Abhängigkeit mehr von der Winkelverteilung
der Beleuchtungsstrahlung in der Objektebene. Damit ist der Kontrast der
Abbildung relativ unabhängig von der Konfiguration der
Beleuchtungsoptik.Especially
It is advantageous if the diaphragm in the projection optics of
Microlithography projection exposure machine is designed
that it has one or more light passage openings,
the structure-bearing during an exposure process
Mask through the radiation coming from a point of the structure-bearing
Mask emanates, can be fully lit, so can
different lighting optics or different configurations
the same illumination optics are used. In this case
the contrast of the image is essentially determined by the structural width of the image
structures to be imaged and the shape of the aperture is determined and displayed
no significant dependence on the angular distribution
the illumination radiation in the object plane. This is the contrast of
Figure relatively independent of the configuration of
Illumination optics.
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Beleuchtungsoptik
ist die Winkelverteilung der Beleuchtungsstrahlung an mindestens
zwei Punkten des Objektfeldes während des Betriebes der Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
unterschiedlich.at
a further advantageous embodiment of the illumination optics
is the angular distribution of the illumination radiation at least
two points of the object field during operation of the microlithography projection exposure apparatus
differently.
Unterscheiden
sich die Winkelverteilungen an den zwei Punkten im Wesentlichen
um eine Rotation, so ist auch ohne die Verwendung der erfindungsgemäßen
Blende in der Projektionsoptik ein gute Abbildung an allen Punkten
des Objektfeldes gewährleistet, wenn die Projektionsoptik
mit einer Beleuchtungsstrahlung betrieben wird, die eine rotationssymmetrische
Winkelverteilung aufweist. Das Beleuchtungssystem kann also flexibel
eingesetzt werden.distinguish
The angular distributions at the two points essentially
a rotation, so is without the use of the invention
Aperture in the projection optics a good picture at all points
of the object field ensures, if the projection optics
is operated with a lighting radiation that is a rotationally symmetric
Has angular distribution. The lighting system can therefore be flexible
be used.
Die
Verwendung einer Komponente zur Formung der Form des Beleuchtungsfeldes
hat den Vorteil, dass die Form des Beleuchtungsfeldes an die Form
des Objektfeldes angepasst werden kann. Handelt es sich bei der
Komponente um eine Spiegel auf den während des Betriebes
der Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage Strahlung unter Einfallswinkeln
größer 45° trifft, so ergibt sich hohe Transmission
der Beleuchtungsoptik, da keine Strahlung vignettiert werden muss,
um das Beleuchtungsfeld zu formen. Darüber hinaus ist die
Reflektivität eines Spiegels bei Einfallswinkeln größer
45° relativ hoch.The
Use of a component for shaping the shape of the illumination field
has the advantage that the shape of the illumination field to the shape
of the object field can be adjusted. Is it the case of
Component around a mirror on during operation
the microlithography projection exposure apparatus radiation at angles of incidence
greater than 45 °, this results in high transmission
the illumination optics, since no radiation must be vignetted,
to shape the lighting field. In addition, the
Reflectivity of a mirror at angles of incidence greater
45 ° relatively high.
Umfasst
der Spiegel zusätzlich eine reflektierende Fläche,
die einen Ausschnitt aus eine Hyperboloiden darstellt, so ergibt
sich näherungsweise eine Drehung der Winkelverteilung im
Feld zwischen unterschiedlichen Feldpunkten, so dass bei rotationssymmetrischen
Winkelverteilungen keine großen Veränderungen
auftreten.includes
the mirror additionally has a reflective surface,
which represents a section of a hyperboloid, so yields
Approximately a rotation of the angular distribution in
Field between different field points, so that in rotationally symmetric
Angular distributions no big changes
occur.
Ein
Verfahren zur Herstellung von mikroelektronischen Bauelementen mittels
einer oben beschriebenen Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
hat die Vorteile, die vorstehend bereits in Bezug auf die Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
beschrieben wurden.One
Method for the production of microelectronic components by means of
a microlithography projection exposure apparatus described above
has the advantages already described above with respect to the microlithography projection exposure machine
have been described.
Näher
erläutert wird die Erfindung anhand der Zeichnungen.Closer
the invention is explained with reference to the drawings.
1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
mit einer Projektionsoptik; 1 shows a schematic representation of a microlithography projection exposure apparatus with a projection optics;
2 zeigt
ein Objektfeld, das die Form eines Kreisbogensegmentes besitzt; 2 shows an object field that has the shape of a circular arc segment;
3a zeigt
schematisch eine dipolförmige Winkelverteilung der Beleuchtungsstrahlung
in der Mitte des Objektfeldes bei einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
nach 1; 3a schematically shows a dipole-shaped angular distribution of the illumination radiation in the center of the object field in a microlithography projection exposure apparatus 1 ;
3b zeigt
schematisch eine dipolförmige Winkelverteilung der Beleuchtungsstrahlung
am Rand des Objektfeldes bei einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
nach 1; 3b schematically shows a dipole-shaped angular distribution of the illumination radiation at the edge of the object field in a microlithography projection exposure system 1 ;
4a zeigt
schematisch eine annulare Winkelverteilung der Beleuchtungsstrahlung
in der Mitte des Objektfeldes bei einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
nach 1; 4a schematically shows an angular angular distribution of the illumination radiation in the center of the object field in a microlithography projection exposure apparatus 1 ;
4b zeigt
schematisch eine annulare Winkelverteilung der Beleuchtungsstrahlung
am Rand des Objektfeldes bei einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
nach 1; 4b schematically shows an angular angular distribution of the illumination radiation at the edge of the object field in a microlithography projection exposure apparatus according to 1 ;
5 zeigt
eine beispielhafte Ausleuchtung in der Blendenebene der erfindungsgemäßen
Projektionsoptik während des Betriebes der Projektionsbelichtungsanlage; 5 shows an exemplary illumination in the diaphragm plane of the projection optics according to the invention during operation of the Projektionsbe clearing system;
6 zeigt
eine erfindungsgemäße Blende; 6 shows an aperture according to the invention;
7a zeigt
ein Objektfeld mit drei beispielhaften Punkten und der Winkelverteilung
der Beleuchtungsstrahlung an diesen Punkten; 7a shows an object field with three exemplary points and the angular distribution of the illumination radiation at these points;
7b zeigt
schematisch eine beispielhafte Struktur; 7b schematically shows an exemplary structure;
7c zeigt
die Ausleuchtung in der Blendenebene der erfindungsgemäßen
Projektionsoptik durch Strahlung ausgehend von der Feldmitte bei
der Verwendung einer weitergebildeten Beleuchtungsoptik; 7c shows the illumination in the diaphragm plane of the projection optics according to the invention by radiation starting from the center of the field when using a further developed illumination optics;
7d zeigt
die Ausleuchtung in der Blendenebene der erfindungsgemäßen
Projektionsoptik durch Strahlung ausgehend von einem Punkt am rechten
Feldrand bei der Verwendung einer weitergebildeten Beleuchtungsoptik; 7d shows the illumination in the diaphragm plane of the projection optics according to the invention by radiation starting from a point on the right edge of the field when using a further developed illumination optics;
7e zeigt
die Ausleuchtung in der Blendenebene der erfindungsgemäßen
Projektionsoptik durch Strahlung ausgehend von einem Punkt am linken
Feldrand bei der Verwendung einer weitergebildeten Beleuchtungsoptik; 7e shows the illumination in the diaphragm plane of the projection optics according to the invention by radiation starting from a point on the left field edge when using a further developed illumination optics;
8 zeigt
die Intensitätsverteilung in der Bildebene einer Projektionsoptik
mit und ohne erfindungsgemäße Blende; 8th shows the intensity distribution in the image plane of a projection optics with and without the invention aperture;
9 zeigt
die Intensitätsverteilung in der Bildebene einer Projektionsoptik
in alternativen Ausführungsformen; 9 shows the intensity distribution in the image plane of a projection optical system in alternative embodiments;
10 zeigt
eine annulare Winkelverteilung; 10 shows an angular angular distribution;
11 zeigt
eine erfindungsgemäß weitergebildete Blende. 11 shows a further developed according to the invention aperture.
Die
Bezugszeichen sind so gewählt, dass Objekte, die in 1 dargestellt
sind, mit einstelligen oder zweistelligen Zahlenversehen wurden.
Die in den weiteren Figuren dargestellten Objekte haben Bezugszeichen,
die drei- und mehrstellig sind, wobei die letzten beiden Ziffern
das Objekt angeben und die vorangestellten Ziffern die Nummer der
Figur, auf der das Objekt dargestellt ist. Damit stimmen die Bezugsziffern
von gleichen Objekten, die in mehreren Figuren dargestellt sind,
in den letzten beiden Ziffern überein. Zum Beispiel kennzeichnen
die Bezugszeichen 345, 445 und 745 das
Objekt 45 in den 3, 4 und 7. In
diesem Fall handelt es sich um einen Punkt in der Mitte des Objektfeldes.The reference numerals are chosen so that objects that are in 1 have been presented with single-digit or two-digit numbers. The objects shown in the other figures have reference numerals which are three and more digits, the last two digits indicating the object and the leading digits the number of the figure on which the object is shown. Thus, the reference numerals of the same objects shown in several figures agree in the last two digits. For example, reference numbers indicate 345 . 445 and 745 the object 45 in the 3 . 4 and 7 , In this case, it is a point in the middle of the object field.
1 zeigt
die wesentlichen optischen Komponenten einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage.
Die Anlage umfasst eine Beleuchtungsoptik 1 und eine Projektionsoptik 3 und
wird mit der Strahlung einer Lichtquelle 5 betrieben. Die
Lichtquelle 5 kann unter anderem eine Laser-Plasma-Quelle
oder eine Entladungsquelle sein. Solche Lichtquellen erzeugen eine
Strahlung im EUV-Bereich, das heißt mit Wellenlängen
kleiner als 100 nm, insbesondere zwischen 5 nm und 15 nm. In diesem Wellenlängenbereich
umfassen Beleuchtungsoptik und Projektionsoptik hauptsächlich
reflektive Komponenten. Die von der Lichtquelle 5 ausgehende
Strahlung wird mittels eines Kollektors 7 gesammelt und
in die Beleuchtungsoptik 1 geleitet. Die Beleuchtungsoptik 1 umfasst
hier eine Mischeinheit 9 bestehend aus zwei facettierten
Spiegeln 15 und 17, eine Teleskopoptik 11 und
einen feldformenden Spiegel 13. Der erste facettierte Spiegel 15 umfasst
eine Vielzahl von ersten Facettenelementen 19 und der zweite
facettierte Spiegel eine Vielzahl von zweiten Facettenelementen 21.
Dabei sind die optischen Eigenschaften von Kollektor und ersten
Facettenelementen so konfiguriert, dass am Ort der zweiten Facettenelemente sekundäre
Lichtquellenbilder entstehen. Die vom zweiten facettierten Spiegel
ausgehende Strahlung trifft sodann auf eine Teleskopoptik bestehend
aus den Spiegeln 23 und 25. Die facettierten Spiegel 15 und 17 sowie
die Spiegel 23 und 25 der Teleskopoptik werden
unter Einfallswinkeln zwischen 0° und 25° getroffen.
Als nächstes trifft die Strahlung unter streifenden Einfall
auf den feldformenden Spiegel 13. 1 shows the essential optical components of a microlithography projection exposure apparatus. The system includes lighting optics 1 and a projection optics 3 and becomes with the radiation of a light source 5 operated. The light source 5 may be, inter alia, a laser plasma source or a discharge source. Such light sources generate radiation in the EUV range, that is to say with wavelengths smaller than 100 nm, in particular between 5 nm and 15 nm. In this wavelength range, illumination optics and projection optics mainly comprise reflective components. The of the light source 5 outgoing radiation is by means of a collector 7 collected and in the illumination optics 1 directed. The illumination optics 1 here includes a mixing unit 9 consisting of two faceted mirrors 15 and 17 , a telescope optics 11 and a field-forming mirror 13 , The first faceted mirror 15 includes a plurality of first facet elements 19 and the second faceted mirror comprises a plurality of second facet elements 21 , The optical properties of the collector and first facet elements are configured in such a way that secondary light source images are formed at the location of the second facet elements. The radiation emanating from the second faceted mirror then impinges on a telescope optics consisting of the mirrors 23 and 25 , The faceted mirrors 15 and 17 as well as the mirrors 23 and 25 The telescope optics are hit at angles of incidence between 0 ° and 25 °. Next, the radiation hits the field-forming mirror with grazing incidence 13 ,
Man
spricht von streifenden Einfall, wenn die Strahlung unter Einfallswinkeln,
die größer als 45° sind, auf einen Spiegel
trifft. Zusammen mit der Teleskopoptik 11 und dem feldformenden
Spiegel 13 bildet jedes zweite Facettenelement 21 ein
erstes Facettenelement 19 in die Objektebene 27 ab.
Dabei sind die ersten und zweiten Facettenelemente so orientiert,
dass sich alle Bilder der ersten Facettenelemente im Wesentlichen überlagern.
Es entsteht ein ausgeleuchteter Bereich, das Beleuchtungsfeld, in der
Objektebene. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel haben
die ersten Facettenelemente eine rechteckige Berandung, so dass
sich bei einer verzeichnungsfreien Abbildung ein rechteckiger ausgeleuchteter
Bereich in der Objektebene 27 ergeben würde. Das
Beleuchtungsfeld ist also rechteckig. Die Projektionsoptik 3 dient
dazu, ein Objektfeld 29 auf ein Bildfeld 31 in
der Bildebene 33 abzubilden. Die Projektionsoptik 3 besteht
hier auschließlich aus reflektiven Komponenten und ist
so konfiguriert, dass alle Spiegel Ausschnitte aus Flächen
sind, die rotationssymmetrisch um die optische Achse 35 der
Projektionsoptik 3 sind. Damit ist der Bereich in der Objektebene 27 mit
der höchsten Abbildungsqualität, das Objektfeld 29,
ein Ausschnitt aus einem Kreisringsegment, dessen Zentrum die optische
Achse 35 der Projektionsoptik 3 bildet. Ein solches
Kreisringsegment ist in 2 dargestellt und mit 229 bezeichnet.
Das Objektfeld hat einen mittleren Radius R und ist rotationssymmetrisch
um die optische Achse 235 der Projektionsoptik. Um ein
solches Kreisringsegment möglichst gut auszuleuchten, ist
es vorteilhaft, wenn die Bilder der ersten Facettenelemente in der
Objektebene möglichst die Form des gleichen Kreisringsegmentes
haben, das heißt das Beleuchtungsfeld hat die gleiche kreisringsegmentförmige
Gestalt wie das Objektfeld. Aus diesem Grund ist der feldformende Spiegel 13 so
konfiguriert, dass er eine Verzeichnung in die Abbildung der ersten
Facettenelemente 19 einführt. Damit ergeben sich
bogenförmige Bilder der rechteckigen ersten Facettenelemente
und somit insgesamt ein Beleuchtungsfeld mit einer kreisringsegmentförmigen
Gestalt. Der feldformende Spiegel 13 hat zu diesem Zweck
eine Oberfläche, die einen Ausschnitt aus einem Hyperboloiden 37 darstellt.
Alternativ ist auch die Form eines Torusausschnitts beziehungsweise
eine Form, die durch Polynome dargestellt werden kann oder eine
Kombination möglich. Eine weitere Aufgabe der Teleskopoptik 11 und
des feldformenden Spiegels 13 ist es, den zweiten facettierten
Spiegel in die Eintrittspupillenebene 39 der Projektionsoptik 3 abzubilden.
Als Eintrittspupillenebene 39 der Projektionsoptik 3 wird
die Ebene bezeichnet, in der der Hauptstrahl 42 vom Feldmittelpunkt
die optische Achse 29 der Projektionsoptik schneidet, wobei
die optischen Elemente der Projektionsoptik unberücksichtigt
bleiben. Der Hauptstrahl 42 wird also im vorliegenden Fall
nicht vom ersten Spiegel der Projektionsoptik beeinflusst. Als Pupillenebenen
des Beleuchtungssystems und der Projektionsoptik bezeichnet man
alle Ebene, die optisch konjugiert zur Eintrittspupillenebene 39 sind.
Eine dieser Ebenen entspricht hier im Wesentlichen der Oberfläche
des zweiten Spiegels 41 der Projektionsoptik. Um nun die
Winkelverteilung der Beleuchtungsstrahlung im Objektfeld 29 vorzugeben,
kann man zum Beispiel eine Blende in einer Ebene der Beleuchtungsoptik
einsetzen, die optisch konjugiert zur Eintrittspupillenebene 39 der
Projektionsoptik ist. Dies ist hier die Ebene des zweiten facettierten
Spiegels 17. Aufgrund der verzeichnenden Wirkung des feldformenden
Spiegels 13 führt der Einsatz einer solchen Blende
jedoch dazu, dass unterschiedliche Punkte in der Objektebene im
Allgemeinfall verschiedene Winkelverteilungen aufweisen. Dies ist
in den 3a und 3b dargestellt.
Eine Ausnahme bilden Winkelverteilungen, die eine Rotationssymmetrie
aufweisen. Dies ist im Zusammenhang mit den 4a und 4b beschrieben.
Da jedoch die Güte der Abbildung von der Winkelverteilung
der Beleuchtungsstrahlung abhängig ist, wäre die
Qualität der Abbildung vom Ort im Objektfeld abhängig
bei Winkelverteilungen, die keine Rotationssymmetrie aufweisen.
Dieser Nachteil wird durch die erfindungsgemäße
Blende 67 behoben. Diese Blende ist so gestaltet, dass
unter anderem die Ortsabhängigkeit der Abbildungsqualität
behoben wird. Dieser und weitere Vorteile der Blende 67 sind
im Zusammenhang mit den folgenden Figuren dargestellt. In 1 ist
die Blende 67 in der Pupillenebene 40 angeordnet.
Die Anbringung in dieser Ebene, die optisch konjugiert zur Eintrittspupillenebene 39 ist,
hat den Vorteil, dass die Form der Blende in einem einfachen Zusammenhang
zur Winkelverteilung der Strahlung in der Bildebene 33 steht.
Dies liegt daran, dass die Winkelverteilung in Objektebene und Bildebene
im Wesentlichen einer Ortsverteilung in der Pupillenebene entspricht.
Auf diese Weise ist es somit relativ einfach möglich, gezielt
die Abbildungseigenschaften der Projektionsoptik 3 zu beeinflussen.
Eine Anordnung der Blende 67 beabstandet zur einer Pupillenebene ist
ebenfalls möglich.One speaks of grazing incidence when the radiation strikes a mirror at angles of incidence greater than 45 °. Together with the telescope optics 11 and the field-shaping mirror 13 forms every second facet element 21 a first facet element 19 into the object plane 27 from. The first and second facet elements are oriented such that all images of the first facet elements are substantially superimposed. The result is an illuminated area, the illumination field, in the object plane. In the present exemplary embodiment, the first facet elements have a rectangular border, so that in the case of a distortion-free image, a rectangular illuminated region in the object plane 27 would result. The illumination field is therefore rectangular. The projection optics 3 serves to create an object field 29 on a picture frame 31 in the picture plane 33 map. The projection optics 3 It consists exclusively of reflective components and is configured so that all mirrors are sections of surfaces that are rotationally symmetric about the optical axis 35 the projection optics 3 are. This is the area in the object plane 27 with the highest image quality, the object field 29 , a section of a circular ring segment whose center is the optical axis 35 the projection optics 3 forms. Such a circular segment is in 2 shown and with 229 designated. The object field has a mean radius R and is rotationally symmetric about the optical axis 235 the project tion optics. In order to illuminate such a circular ring segment as well as possible, it is advantageous if the images of the first facet elements in the object plane preferably have the shape of the same circular ring segment, that is, the illumination field has the same annular segment shape as the object field. For this reason, the field-forming mirror 13 configured to make a distortion in the mapping of the first facet elements 19 introduces. This results in arcuate images of the rectangular first facet elements and thus a total of a lighting field with a circular segment shape. The field-forming mirror 13 For this purpose has a surface, which is a section of a hyperboloid 37 represents. Alternatively, the shape of a Torusausschnitts or a shape that can be represented by polynomials or a combination is possible. Another task of telescope optics 11 and the field-shaping mirror 13 it is the second faceted mirror in the entrance pupil plane 39 the projection optics 3 map. As entrance pupil level 39 the projection optics 3 is the plane in which the main beam 42 from the center of the field, the optical axis 29 the projection optics intersects, ignoring the optical elements of the projection optics. The main beam 42 In the present case, therefore, it is not influenced by the first mirror of the projection optics. The pupil planes of the illumination system and the projection optics are all planes that are optically conjugate to the entrance pupil plane 39 are. One of these levels essentially corresponds here to the surface of the second mirror 41 the projection optics. In order now to the angular distribution of the illumination radiation in the object field 29 For example, it is possible to use a diaphragm in a plane of the illumination optics which is optically conjugate to the entrance pupil plane 39 the projection optics is. This is the level of the second faceted mirror 17 , Due to the distortion of the field-forming mirror 13 However, the use of such a diaphragm means that different points in the object plane generally have different angular distributions. This is in the 3a and 3b shown. An exception are angular distributions, which have a rotational symmetry. This is related to the 4a and 4b described. However, since the quality of the image is dependent on the angular distribution of the illumination radiation, the quality of the image would depend on the location in the object field for angular distributions which have no rotational symmetry. This disadvantage is due to the diaphragm according to the invention 67 Fixed. This aperture is designed in such a way that, among other things, the location dependency of the image quality is eliminated. This and other advantages of the aperture 67 are shown in conjunction with the following figures. In 1 is the aperture 67 in the pupil plane 40 arranged. The attachment in this plane, the optically conjugate to the entrance pupil plane 39 is, has the advantage that the shape of the aperture in a simple relationship to the angular distribution of radiation in the image plane 33 stands. This is because the angular distribution in the object plane and the image plane essentially corresponds to a local distribution in the pupil plane. In this way, it is thus relatively easy possible, specifically the imaging properties of the projection optics 3 to influence. An arrangement of the aperture 67 spaced to a pupil plane is also possible.
3a zeigt
die Winkelverteilung 343 der Beleuchtungsstrahlung am Punkt 345 in
der Feldmitte des Objektfeldes 329. Die Winkelverteilung 343 wird
dabei in einem kartesischen Koordinatensystem dargestellt, dessen
Achsen parallel zu den Achsen des Koordinatensystems in der Objektebene
sind. Dargestellt wird die Winkelverteilung in der folgenden Weise:
Zunächst wird von der Winkelverteilung die mittlere Richtung
der Beleuchtungsstrahlung subtrahiert. Es wird also die Winkelverteilung
um die mittlere Richtung dargestellt. Aufgetragen ist die Intensität gegen
die Sinusse der Winkel zu den Koordinatenebenen. Dabei bezeichnet αx den Winkel zur y-z-Ebene und αy den Winkel zur x-z-Ebene. Die Winkelverteilung
besteht aus 28 Lichtquellenbildern 347, die dipolförmig
angeordnet sind. Eine solche Winkelverteilung tritt auf, wenn nur
28 zweite Facettenelemente ausgeleuchtet sind, was sich zum Beispiel
mit Hilfe einer Blende vor dem zweiten facettierten Spiegel erreichen
lässt. Bei gleicher Konfiguration der Beleuchtungsoptik
zeigt 3b die Winkelverteilung an einem
Punkt 349, der aus dem Punkt 345 durch Drehung
um den Winkel φ um die optische Achse 335 der
Projektionsoptik hervorgeht. Die Verzeichnung durch den feldformenden
Spiegel sorgt dafür, dass die Winkelverteilung 344 am
Ort 349 ebenfalls um den gleichen Winkel φ verdreht
ist. 3a shows the angular distribution 343 the illumination radiation at the point 345 in the middle of the object field 329 , The angular distribution 343 is represented in a Cartesian coordinate system whose axes are parallel to the axes of the coordinate system in the object plane. The angular distribution is shown in the following way: First, the average direction of the illumination radiation is subtracted from the angular distribution. Thus, the angular distribution about the middle direction is shown. The intensity is plotted against the sines of the angles to the coordinate planes. In this case, α x denotes the angle to the yz plane and α y the angle to the xz plane. The angle distribution consists of 28 light source images 347 which are arranged dipole-shaped. Such an angular distribution occurs when only 28 second facet elements are illuminated, which can be achieved, for example, by means of a diaphragm in front of the second faceted mirror. With the same configuration of the illumination optics shows 3b the angular distribution at one point 349 that from the point 345 by rotation about the angle φ about the optical axis 335 the projection optics emerges. The distortion caused by the field-shaping mirror ensures that the angular distribution 344 locally 349 is also rotated by the same angle φ.
Die 4a und 4b zeigen
das gleiche Phänomen bei einer annularen Ausleuchtung des zweiten
facettierten Spiegels, die dann zu einer annularen Winkelverteilung
in der Objektebene führt. Von einer annularen Winkelverteilung
spricht man, wenn die Beleuchtungsapertur von einer minimalen bis
zu einer maximalen Apertur im Wesentlichen vollständig
ausgeleuchtet ist. Auch in diesem Fall ist die Winkelverteilung 443 bzw. 444 der
Beleuchtungsstrahlung an den Orten 445 und 449 gegeneinander um
den Winkel φ verdreht. Da die Winkelverteilung jedoch annähernd
rotationssymmetrisch ist, führt die Verdrehung zu keinerlei
Auswirkungen. Wie aus der Theorie der kohärenten Abbildung
bekannt ist, hat die Winkelverteilung der Beleuchtungsstrahlung
am Objektfeld großen Einfluss auf die Güte der
Abbildung des Objektfeldes in das Bildfeld. So trägt zum Beispiel
nicht die ganze Beleuchtungsstrahlung an einem Punk des Objektfeldes
zur Abbildung dieses Punktes bei, sondern nur bestimmte Anteile
der Winkelverteilung der Beleuchtungsstrahlung an diesem Punkt.
Eine ausführliche Darstellung hierzu findet sich in H.
H. Hopkins, „On the diffraction theory of optical images”,
Proc. Roy. Soc. London, A271, S. 408–432 (1953) oder
auch in „Resolution enhancement techniques in optical
lithography”, SPIE, 2001, Kapitel 3 ”Modified
illumination” .The 4a and 4b show the same phenomenon with an annular illumination of the second faceted mirror, which then leads to an annular angular distribution in the object plane. An annular angular distribution is used when the illumination aperture is substantially completely illuminated from a minimum to a maximum aperture. Also in this case is the angular distribution 443 respectively. 444 the illumination radiation at the places 445 and 449 rotated against each other by the angle φ. However, since the angular distribution is approximately rotationally symmetric, the rotation leads to no effects. As is known from the theory of coherent imaging, the angular distribution of the illumination radiation at the object field has a great influence on the quality of the image of the object field in the image field. For example, not all of the illumination radiation at a punk of the object field contributes to imaging it Point in, but only certain proportions of the angular distribution of the illumination radiation at this point. A detailed description can be found in HH Hopkins, "On the diffraction theory of optical images", Proc. Roy. Soc. London, A271, pp. 408-432 (1953) or in "Resolution enhancement techniques in optical lithography", SPIE, 2001, Chapter 3 "Modified illumination" ,
5 zeigt
die Ausleuchtung in einer Pupillenebene der Projektionsoptik während
der Abbildung einer strukturtragenden Maske, wobei die Struktur
aus dichten vertikalen Linien besteht. Der begrenzende Kreis 551 stellt
die maximale Apertur der Projektionsoptik dar. Beleuchtet wird die
Struktur dabei mit einer Beleuchtungsapertur, die um den Faktor
0.8 kleiner ist als die Apertur der Projektionsoptik. Diese Beleuchtungsstrahlung
wird an der Struktur gebeugt, so dass in der Pupillenebene der Projektionsoptik
ein Ausleuchtungsbereich 553 entsteht, der der 0. Beugungsordnung
entspricht. Der Radius dieses Bereiches entspricht der Apertur der Beleuchtungsstrahlung.
Ist die Apertur der Beleuchtungsstrahlung vollständig ausgeleuchtet,
so spricht man von einer konventionellen Winkelverteilung der Beleuchtungsstrahlung
oder einfacher einer konventionellen Beleuchtung. Des Weiteren führen
die 1. Beugungsordnungsordnung zu den ausgeleuchteten Bereichen 555 und 557.
Von der Strahlung in den Bereichen 555 und 557 kann
jedoch nur die Strahlung die Bildebene erreichen, die innerhalb
der maximalen Apertur 551 der Projektionsoptik liegt. Dies
sind die Teilbereiche 559 und 561. Da die Bildentstehung nach
der Theorie der kohärenten Abbildung durch Interferenz
zustande kommt, trägt auch nur der Anteil der 0. Beugungsordnung
zur Bildentstehung bei, der mit den ersten Beugungsordnungen interferieren kann.
Dies sind die Anteile 563 und 565. Der übrige Teil
der 0. Beugungsordnung verstärkt zwar die Helligkeit in
der Bildebene, trägt jedoch zur Verschlechterung des Kontrastes
bei und könnte daher ausgeblendet oder gar nicht erst beleuchtet
werden. Da die Ausleuchtung in der Pupillenebene der Projektionsoptik
eine Überlagerung der Winkelverteilung aller Orte des Objektfeldes
ist, kann dies realisiert werden, wenn an allen Orten des Objektfeldes
die gleiche dipolförmige Winkelverteilung vorliegt. Man
spricht von der sogenannte Dipolbeleuchtung. Probleme treten jedoch
auf, wenn die Winkelverteilung an verschiedenen Orten im Objektfeld
unterschiedlich ist, wie es zum Beispiel bei Systemen mit drehender
Winkelverteilung vorkommt, die oben anhand der 1–4 beschrieben sind. Bisher ist davon ausgegangen
worden, dass die Vorteile in der Abbildungsqualität, die durch
zum Beispiel eine Dipolbeleuchtung entstehen, nicht bei Systemen
mit unterschiedlicher Winkelverteilung realisiert werden können.
Durch eine erfindungsgemäße Projektionsoptik mit
entsprechender Blende können jedoch auch bei einem solchen
System die Vorteile in der Abbildungsqualität erreicht werden. 5 shows the illumination in a pupil plane of the projection optics during the imaging of a structure-bearing mask, the structure consisting of dense vertical lines. The limiting circle 551 represents the maximum aperture of the projection optics. The structure is illuminated with an illumination aperture that is 0.8 times smaller than the aperture of the projection optics. This illumination radiation is diffracted at the structure, so that in the pupil plane of the projection optics an illumination area 553 arises, which corresponds to the 0th diffraction order. The radius of this area corresponds to the aperture of the illumination radiation. If the aperture of the illumination radiation is completely illuminated, then one speaks of a conventional angular distribution of the illumination radiation or, more simply, of a conventional illumination. Furthermore, the 1st order of diffraction order leads to the illuminated areas 555 and 557 , From the radiation in the areas 555 and 557 however, only the radiation can reach the image plane within the maximum aperture 551 the projection optics is located. These are the subareas 559 and 561 , Since image formation occurs by interference according to the theory of coherent imaging, only the fraction of the 0th diffraction order contributes to image formation, which can interfere with the first diffraction orders. These are the proportions 563 and 565 , Although the remaining part of the 0th diffraction order enhances the brightness in the image plane, it contributes to the deterioration of the contrast and could therefore be hidden or not even illuminated. Since the illumination in the pupil plane of the projection optics is a superposition of the angular distribution of all locations of the object field, this can be realized if the same dipole-shaped angular distribution is present at all locations of the object field. One speaks of the so-called dipole illumination. Problems arise, however, when the angular distribution at different locations in the object field is different, as occurs, for example, in systems with rotating angular distribution, the above based on the 1 - 4 are described. So far, it has been assumed that the advantages in imaging quality, which arise for example by a dipole illumination, can not be realized in systems with different angular distribution. By a projection optics according to the invention with a corresponding aperture, however, the advantages in imaging quality can also be achieved in such a system.
6 zeigt
eine erfindungsgemäße Blende 667, die
in einer Pupillenebene der Projektionsoptik eingesetzt werden kann.
Die Blende umfasst vier Lichtdurchtrittsöffnungen 669,
die so gestaltet sind, dass nur der Anteil der Strahlung, der zur
Bildentstehung in der Bildebene beiträgt, die Blende passieren kann.
Damit entsprechen die Lichtdurchtrittsöffnungen 669 den
Teilbereichen 559, 561, 563 und 565, die
anhand von 5 erläutert wurden.
Beleuchtet man die Maske mit einer konventionellen Winkelverteilung,
wie sie in den 4 und 5 dargestellt
ist, so kann durch die erfindungsgemäße Blende
ein verbesserter Kontrast erreicht werden. 6 shows an aperture according to the invention 667 , which can be used in a pupil plane of the projection optics. The panel includes four light openings 669 , which are designed so that only the portion of the radiation, which contributes to the image formation in the image plane, the aperture can happen. This corresponds to the light passage openings 669 the subareas 559 . 561 . 563 and 565 , based on 5 were explained. If you illuminate the mask with a conventional angular distribution, as in the 4 and 5 is shown, an improved contrast can be achieved by the diaphragm according to the invention.
Allerdings
passiert ein Teil der Strahlung den Bereich der Projektionsoptik,
der zwischen Maske und Blende liegt, obwohl dieser Teil der Strahlung
zu Bildentstehung nicht benötigt wird und daher von der Blende
abgeblendet wird. Dies verursacht eine erhöhte Strahlungsbelastung
der optischen Element der Projektionsoptik, die im Lichtweg zwischen
Blende und Maske angeordnet sind. Zur Vermeidung dieser Belastung
oder Reduzierung dieser Belastung kann hier zum Beispiel eine Dipolbeleuchtung
eingesetzt werden. Ist die Winkelverteilung der Strahlung jedoch
vom Ort im Objektfeld abhängig, so muss die Beleuchtung
an die Drehung und Blende in der Projektionsoptik angepasst werden.Indeed
a part of the radiation passes through the area of the projection optics,
which lies between mask and aperture, although this part of the radiation
to image formation is not needed and therefore from the aperture
dimmed. This causes an increased radiation load
the optical element of the projection optics, which in the light path between
Aperture and mask are arranged. To avoid this burden
or reduction of this load can here, for example, a dipole illumination
be used. Is the angular distribution of the radiation, however
Depending on the location in the object field, so must the lighting
adapted to the rotation and aperture in the projection optics.
7a zeigt
die Position von drei beispielhaften Punkten 745, 749 und 771 des
Objektfeldes 729, die jeweils durch Drehung um den Winkel φ um die
optische Achse der Projektionsoptik 735 ineinander übergehen.
An jedem der drei Punkte ist die Winkelverteilung der Beleuchtungsstrahlung
angedeutet. Am Punkt 745 in der Mitte des Objektfeldes
hat die Winkelverteilung 743 die Form eines lang gezogenen Dipols,
der in x-Richtung orientiert ist. Dabei kennzeichnet die Bezugsziffer 772 die
ausgeleuchteten Teile der Winkelverteilung. Der begrenzende Kreis 751 stellt
die maximale Apertur der Projektionsoptik dar. An den Punkten 749 und 771 ist
die Winkelverteilung 744 jeweils um den Winkel φ verdreht
gegenüber der Winkelverteilung 743 in der Feldmitte. 7a shows the position of three exemplary points 745 . 749 and 771 of the object field 729 , each by rotation about the angle φ about the optical axis of the projection optics 735 merge. At each of the three points, the angular distribution of the illumination radiation is indicated. At the point 745 in the middle of the object field has the angular distribution 743 the shape of an elongated dipole oriented in the x direction. The reference number indicates 772 the illuminated parts of the angular distribution. The limiting circle 751 represents the maximum aperture of the projection optics. At the points 749 and 771 is the angular distribution 744 each rotated by the angle φ with respect to the angular distribution 743 in the middle of the field.
In 7b ist
schematisch eine beispielhafte Struktur aus dichten vertikalen Linien 774 gezeigt. Zur
Abbildung einer solchen Struktur wird diese am Ort des Objektfeldes
der Projektionsoptik angeordnet.In 7b schematically is an exemplary structure of dense vertical lines 774 shown. To image such a structure, it is arranged at the location of the object field of the projection optics.
Die 7c, 7d und 7e zeigen
die Ausleuchtung in der Ebene der erfindungsgemäßen Blende,
durch Strahlung, die von den Punkten 745, 749 und 771 ausgeht.
In 7c ist die Ausleuchtung ausgehend von Punkt 745,
der in der Mitte des Objektfeldes liegt, gezeigt. Die nullte Beugungsordnung 773 besteht
aus zwei bogenförmigen Bereichen, die vertikal orientiert
sind. Die Form der nullten Beugungsordnung entspricht auch der Gestalt
der Winkelverteilung der Beleuchtungsstrahlung, die am Ort 745 angeboten
wird wie aus 7a deutlich wird. Aufgrund der
vertikalen Strukturen in der Objektebene, die in 7b dargestellt
sind, ergeben sich zudem die ersten Beugungsordnungen 775 in
der Ebene der erfindungsgemäßen Blende.The 7c . 7d and 7e show the illumination in the plane of the diaphragm according to the invention, by radiation from the points 745 . 749 and 771 emanates. In 7c is the illumination starting from point 745 shown in the middle of the object field. The zeroth order of diffraction 773 consists of two arcuate areas, the are vertically oriented. The shape of the zeroth diffraction order also corresponds to the shape of the angular distribution of the illumination radiation that is present at the location 745 is offered as out 7a becomes clear. Due to the vertical structures in the object plane, the in 7b are shown, also arise the first diffraction orders 775 in the plane of the diaphragm according to the invention.
Aufgrund
der Drehung der Winkelverteilung ergibt sich am Punkt 749 eine
um den Winkel φ verdrehte Winkelverteilung der Beleuchtungsstrahlung. Die
sich hieraus ergebende Ausleuchtungsverteilung in der Ebene der
Blende ist in 7d dargestellt. Aufgrund der
geänderten Beleuchtungsverteilung sind auch die nullte
Beugungsordnung 773 und die erste Beugungsordnung 775 entsprechend
verdreht. Abschließend zeigt 7e die
Ausleuchtung in der Ebene der Blende durch Strahlung, die vom Punkt 771 ausgeht.
Analog zeigt sich hier die Drehung in die andere Richtung. Die 7c, 7d und 7e zeigen
jedoch, dass die Winkelverteilung der Beleuchtungsstrahlung so gewählt
ist, dass die Strahlung, die von einem beliebigen Punkt von der
strukturtragenden Maske ausgeht, die eine oder mehrere Lichtdurchtrittsöffnungen
der Blende, wie sie in 6 dargestellt ist, immer vollständig
ausleuchtet. Damit ist gewährleistet, dass die Strahlungsbelastung
für die optischen Elemente der Projektionsoptik so gering
wie möglich ist und dennoch die komplette zur Bildentstehung
erforderliche Strahlung angeboten wird. Eine entsprechende Winkelverteilung
der Beleuchtungsstrahlung kann zum Beispiel durch Blenden in der
Beleuchtungsoptik erzeugt werden.Due to the rotation of the angular distribution results at the point 749 a by the angle φ twisted angular distribution of the illumination radiation. The resulting illumination distribution in the plane of the diaphragm is in 7d shown. Due to the changed illumination distribution are also the zeroth diffraction order 773 and the first diffraction order 775 accordingly twisted. Finally shows 7e the illumination in the plane of the aperture by radiation coming from the point 771 emanates. Analogously, the rotation in the other direction is shown here. The 7c . 7d and 7e show, however, that the angular distribution of the illumination radiation is chosen so that the radiation emanating from any point from the structure-bearing mask, the one or more light passage openings of the diaphragm, as shown in FIG 6 is always fully illuminated. This ensures that the radiation exposure for the optical elements of the projection optics is as low as possible and yet the complete radiation required for the image formation is offered. A corresponding angular distribution of the illumination radiation can be generated, for example, by diaphragms in the illumination optics.
In 8 ist
die Intensitätsverteilung I in der Bildebene der Projektionsoptik
für eine konventionelle Beleuchtung mit und ohne Blende
in der Projektionsoptik gezeigt. Da sich bei der Abbildung dichter vertikaler
Linien nur ein Verlauf der Strahlungsintensität in der
zur Linienrichtung senkrechten Richtung ergibt, kann die Intensitätsverteilung
im Bild einer solchen Struktur als Funktion der Koordinate in dieser Richtung
dargestellt werden. Die x-Koordinate hat hier beliebige Einheiten,
da der exakte Verlauf der Kurven unter anderem von den genauen Strukturbreiten
und der Vergrößerung der Projektionsoptik abhängt.
Allerdings sind die x-Koordinaten in den 8 und 9 identisch,
um einen Vergleich der gezeigten Kurven zu ermöglichen.
Die Kurve 877 zeigt den Intensitätsverlauf ohne
Blende bei einer konventionellen Beleuchtung, wie sie im Zusammenhang
mit 5 beschrieben wurde. Dagegen beschreibt die Kurve 879 den
Verlauf der Intensität mit einer erfindungsgemäßen
Blende in der Projektionsoptik bei konventioneller Beleuchtung oder
bei einer Dipolbeleuchtung, wie sie im Zusammenhang mit 7 beschriebenen ist. Beide Kurven wurden
auf ihr jeweiliges Maximum normiert. Die dichten Linien führen
in diesem Luftbild zu den Maxima in den Intensitätsverteilungen.
In beiden Fällen ergibt sich im Wesentlichen das gleiche
Bild, da die Lage der Maxima und Minima identisch ist. Mit Blende
in der Projektionsoptik zeigt sich jedoch ein deutlich größerer
Kontrast. Als Kontrast K wird der Unterschied zwischen Maxima Imax und Minima Imin einer
Intensitätsverteilung definiert: In 8th the intensity distribution I is shown in the image plane of the projection optics for a conventional illumination with and without aperture in the projection optics. Since the imaging of dense vertical lines only results in a progression of the radiation intensity in the direction perpendicular to the line direction, the intensity distribution in the image of such a structure can be represented as a function of the coordinate in this direction. The x-coordinate here has arbitrary units, because the exact course of the curves depends among other things on the exact structure widths and the magnification of the projection optics. However, the x coordinates are in the 8th and 9 identical to allow a comparison of the curves shown. The curve 877 shows the intensity curve without aperture in a conventional lighting, as related to 5 has been described. In contrast, the curve describes 879 the course of the intensity with a diaphragm according to the invention in the projection optics in conventional illumination or in a dipole illumination, as in connection with 7 is described. Both curves were normalized to their respective maximum. The dense lines in this aerial image lead to the maxima in the intensity distributions. In both cases, essentially the same picture results, since the position of the maxima and minima is identical. With aperture in the projection optics, however, shows a much greater contrast. Contrast K defines the difference between maxima I max and minima I min of an intensity distribution:
Während
der Kontrast ohne Blende 19% beträgt, ergibt sich mit Blende
ein Kontrast von 100%, da nur der Anteil der Strahlung durchgelassen
wird, der zur Bildentstehung erforderlich ist. Die Blende ist also
genau auf die abzubildende Struktur optimiert worden, so dass sich
eine Verbesserung des Kontrastes um 81% ergibt. Häufig
sollen jedoch auch Strukturen mit unterschiedlicher Breite abgebildet werden.
In einem solchen Fall können aufgrund der Blende spezielle
Artefakte in der Intensitätsverteilung in der Bildebene
auftreten. Dies ist in 9 gezeigt. Verwendet man die
in 6 dargestellte Blende zur Abbildung von Linien
mit doppeltem Abstand, so ergibt sich die Intensitätsverteilung 981 in
der Bildebene. Die Maxima 983 sind Artefakte, die aufgrund
der Blende auftreten. Dies liegt daran, dass aufgrund der größeren
Strukturbreite die Beugung geringer ist. Durch die äußeren
Lichtdurchtrittsöffnungen der Blende aus 6 passieren
jetzt die zweiten Beugungsordnungen der Blende. Durch die beiden
inneren Lichtdurchtrittsöffnungen passiert weiterhin ein Teil
der nullten Beugungsordnung. Der Teil der ersten Beugungsordnung,
der mit dem unvignettierten Teil der nullten Beugungsordnung interferieren
könnte, fällt dagegen in die zentrale Obskuration
der Blende und trägt damit nicht zur Bildentstehung bei.
Stattdessen passieren nun Teile der beiden ersten Beugungsordnung
die Blende, die miteinander interferieren können. Beides
führt nach der Theorie der kohärenten Abbildung
zu einer Frequenzverdopplung. Es entstehen also doppelt so viele
Maxima in der Intensitätsverteilung in der Bildebene. Als
Vergleich ist die Intensitätsverteilung 985 dargestellt,
die auftritt, wenn man bei gleicher Strukturbreite auf die Blende in
der Projektionsoptik verzichtet. Es ergibt sich die gewünschte
Struktur ohne zusätzliche Artefakte und das Bild hat einen
Kontrast von 89%. Besitzt die abzubildende Struktur jedoch feinere
und gröbere Strukturbreiten, so ist die Verwendung einer
solchen Beleuchtung ohne Blende in der Projektionsoptik nachteilig.
Die gröberen Strukturen werden zwar mit einem Kontrast
von 89% abgebildet, dafür haben die feineren Strukturen
jedoch nur einen Kontrast von 19%, anhand von 7 dargestellt.
Es ist daher vorteilhaft, die Blende so zu gestalten, dass sich
hier ein Kompromiss ergibt. Eine entsprechend gestaltete Blende
ist in 11 gezeigt. Verwendet man diese Blende
zusammen mit einer annulare Beleuchtung, wie sie in 10 dargestellt
ist, so ermöglicht die große zentrale Öffnung 1189 eine
gute Abbildung für die größeren Strukturen,
ohne den Kontrast für die feineren Strukturen zu verschlechtern.While the contrast without aperture is 19%, there is a contrast of 100% with aperture, since only the proportion of radiation is required, which is required for image formation. The aperture has therefore been optimized for the structure to be imaged, resulting in an 81% improvement in contrast. Frequently, however, structures with different widths should also be imaged. In such a case, due to the aperture, special artifacts may occur in the intensity distribution in the image plane. This is in 9 shown. If you use the in 6 shown aperture for imaging lines with double distance, the intensity distribution results 981 in the picture plane. The maxima 983 are artifacts that occur due to the aperture. This is because the diffraction is smaller due to the larger feature width. Through the outer light openings of the aperture 6 Now pass the second diffraction orders of the aperture. Through the two inner light passage openings continues to happen a part of the zeroth diffraction order. The part of the first order of diffraction, which could interfere with the unvignetted part of the zeroth diffraction order, falls into the central obscuration of the aperture and thus does not contribute to the image formation. Instead, parts of the first two diffraction orders pass through the aperture, which can interfere with each other. Both lead to a doubling of the frequency according to the theory of coherent mapping. This results in twice as many maxima in the intensity distribution in the image plane. As a comparison, the intensity distribution 985 shown, which occurs when the same structural width dispensed with the aperture in the projection optics. It results in the desired structure without additional artifacts and the image has a contrast of 89%. However, if the structure to be imaged has finer and coarser structure widths, the use of such illumination without a diaphragm in the projection optics is disadvantageous. Although the coarser structures are imaged with a contrast of 89%, the finer structures only have a contrast of 19%, based on 7 shown. It is therefore advantageous to design the aperture so that there is a compromise here. A correspondingly designed aperture is in 11 shown. Using this aperture together with an annular illumination, as in 10 is shown, so allows the big central opening 1189 a good picture for larger structures without worsening the contrast for the finer structures.
Die
in 10 gezeigte Beleuchtungverteilung hat die Form
eines Kreisringes. Der begrenzende Kreis 1051 stellt die
maximale Apertur der Projektionsoptik dar. Ausgeleuchtet wird die
abzubildende Struktur mit einer Winkelverteilung 1091,
deren maximale Apertur um den Faktor 0.8 kleiner ist als die Apertur
der Projektionsoptik. Der Innenbereich der Apertur 1093 ist
nicht ausgeleuchtet. Es wird somit nur der Bereich zwischen einer
minimalen Apertur 1095, die dem 0.6-fachen der Apertur
der Projektionsoptik entspricht, und einer maximalen Apertur vom
0.8-fachen der Apertur der Projektionsoptik ausgeleuchtet. Da die
Beleuchtungswinkelverteilung im Wesentlichen rotationssymmetrisch
ist, kann die Drehung der Winkelverteilung hier unberücksichtigt
bleiben.In the 10 shown lighting distribution has the shape of a circular ring. The limiting circle 1051 represents the maximum aperture of the projection optics. The structure to be imaged is illuminated with an angular distribution 1091 whose maximum aperture is smaller by a factor of 0.8 than the aperture of the projection optics. The interior of the aperture 1093 is not lit. It thus becomes only the area between a minimum aperture 1095 , which corresponds to 0.6 times the aperture of the projection optics, and a maximum aperture of 0.8 times the aperture of the projection optics illuminated. Since the illumination angle distribution is essentially rotationally symmetrical, the rotation of the angular distribution can be disregarded here.
Die
Intensitätsverteilung für diesen Fall ist in 9 mit
Bezugsziffer 987 dargestellt im Falle der gröberen
Strukturen. Der Kontrast beträgt hier 52%. Bei feineren
Strukturen ergibt sich weiterhin die mit Bezugsziffer 879 bezeichnete
und in 8 dargestellte Intensitätsverteilung
mit einem Kontrast von 100%. Diese Kombination von Blende und Beleuchtungsverteilung
ist damit ein vorteilhafter Kompromiss für beide Strukturbreiten,
da für beide Strukturbreiten ein Kontrast von mehr als
50% vorliegt.The intensity distribution for this case is in 9 with reference number 987 shown in the case of coarser structures. The contrast here is 52%. For finer structures continues to give the reference numeral 879 designated and in 8th displayed intensity distribution with a contrast of 100%. This combination of aperture and illumination distribution is therefore an advantageous compromise for both feature sizes, as there is a contrast of more than 50% for both feature sizes.
Auch
wenn die erfindungsgemäße Blende nur in Bezug
auf eindimensionale Strukturen, das heißt vertikale dichte
Linien, diskutiert wurde, kann die Erfindung ebenfalls auf zweidimensionale
Strukturen angewandt werden mit horizontalen und vertikalen Linien.
In einem solchen Fall werden häufig Quadrupolbeleuchtungen
verwendet, die aus zwei Dipolen bestehen, die gegeneinander um 90° verdreht
sind. Bei einer drehenden Winkelverteilung lassen sich auch solche
Verteilung geeignet modifizieren, so dass zusammen mit einer Blende
in der Projektionsoptik eine optimale Abbildung zustande kommt.Also
if the panel according to the invention only in relation
on one-dimensional structures, that is vertical density
Lines, has been discussed, the invention can also be applied to two-dimensional
Structures are applied with horizontal and vertical lines.
In such a case, quadrupole illuminations often become
used, which consist of two dipoles, which rotated against each other by 90 °
are. With a rotating angular distribution can also be such
Modify distribution appropriately, so that together with an aperture
in the projection optics an optimal image is achieved.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- US 2007/0229944
A1 [0001] US 2007/0229944 A1 [0001]
-
- US 5638211 B1 [0001] US 5638211 B1 [0001]
-
- EP 1093021 A2 [0001] EP 1093021 A2 [0001]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
-
- H. H. Hopkins, „On
the diffraction theory of optical images”, Proc. Roy. Soc.
London, A271, S. 408–432 (1953) [0038] - HH Hopkins, "On the diffraction theory of optical images", Proc. Roy. Soc. London, A271, pp. 408-432 (1953) [0038]
-
- „Resolution enhancement techniques in optical lithography”,
SPIE, 2001, Kapitel 3 ”Modified illumination” [0038] "Resolution enhancement techniques in optical lithography", SPIE, 2001, Chapter 3 "Modified illumination" [0038]
