Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik für die EUV-Projektionslithographie. Ferner betrifft die Erfindung ein optisches System mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, ein Beleuchtungssystem mit einem derartigen optischen System, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Beleuchtungssystem, ein Verfahren zur Projektionsbelichtung zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauteils, insbesondere eines Halbleiterchips, mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mit diesem Verfahren hergestelltes mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauteil.The invention relates to an illumination optics for EUV projection lithography. Furthermore, the invention relates to an optical system having such an illumination optical system, a lighting system with such an optical system, a projection exposure apparatus having such an illumination system, a method for projection exposure for producing a microstructured or nanostructured component, in particular a semiconductor chip, by means of the projection exposure apparatus and a micro- or nanostructured component produced by this method.
Beleuchtungsoptiken für die Projektionslithografie sind bekannt aus der EP 1 451 629 B1 und der US 6,069,739 . Aus der EP 1 521 111 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem Kohärenzminderer bekannt. Illumination optics for projection lithography are known from the EP 1 451 629 B1 and the US 6,069,739 , From the EP 1 521 111 A1 For example, a lighting device with a coherence reducer is known.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsoptik der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine Qualität der Beleuchtung des Beleuchtungsfeldes verbessert ist.It is an object of the present invention to develop an illumination optical system of the type mentioned in the introduction such that a quality of the illumination of the illumination field is improved.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungsoptik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.This object is achieved by an illumination optical system with the features specified in claim 1.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass Probleme, die aufgrund von Interferenzen zwischen Teilbündeln des Beleuchtungslichts, die im Beleuchtungsfeld überlagert werden, entstehen, dadurch vermieden werden, wenn zwischen zeitlich im Beleuchtungsfeld ankommenden Beleuchtungslichtanteilen, insbesondere Beleuchtungslichtimpulsen, eine Verzögerung herbeigeführt wird, die größer als eine Kohärenzdauer des Beleuchtungslichts ist. Eine solche zeitliche Verzögerung entspricht einer einzustellenden optischen Weglängendifferenz zwischen den Teilbündeln. Zwischen jedem beliebigen Paar von Teilbündeln ist die zeitliche Verzögerung größer als die Kohärenzdauer des Beleuchtungslichts, so dass eine minimale Laufzeit-Differenz zwischen dem Ausleuchtungskanal mit der kürzesten Weglänge und dem Ausleuchtungskanal mit der längsten Weglänge, gemessen zwischen einer Lichtquelle für das Beleuchtungslicht und dem Beleuchtungsfeld, resultiert, die mindestens das Produkt aus der Ausleuchtungskanalzahl und der Kohärenzzeit der Lichtquelle beträgt. According to the invention, it has been recognized that problems arising due to interference between sub-beams of the illumination light superimposed in the illumination field can be avoided if a delay greater than a coherence duration of the illumination light portions arriving in time in the illumination field, in particular illumination light pulses, is brought about Lighting light is. Such a time delay corresponds to an optical path length difference to be set between the sub-beams. Between any pair of sub-beams, the time delay is greater than the coherence duration of the illumination light, such that a minimum transit time difference between the shortest path illumination channel and the longest path illumination channel measured between a source of illumination light and the illumination field, resulting in at least the product of the illumination channel number and the coherence time of the light source.
Die Teilbündel des Beleuchtungslichts entstehen durch Reflexionen an facettierten optischen Elementen im Strahlengang. Der erste Facettenspiegel kann im Bereich einer Feldebene der Beleuchtungsoptik angeordnet sein. Der zweite Facettenspiegel kann im Bereich einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik angeordnet sein. Die ersten Facetten des ersten Facettenspiegels können ihrerseits in Einzelspiegel unterteilt sein. Eine solche Einzelspiegel-Unterteilung ist beispielsweise bekannt aus der US 2011/001 947 A1 .The partial beams of the illumination light are produced by reflections on faceted optical elements in the beam path. The first facet mirror can be arranged in the region of a field plane of the illumination optics. The second facet mirror can be arranged in the region of a pupil plane of the illumination optics. The first facets of the first facet mirror can in turn be divided into individual mirrors. Such a single-mirror subdivision is known, for example from the US 2011/001 947 A1 ,
Die sich bei Berücksichtigung dieser Weglängendifferenzbedingung ergebende Gleichförmigkeit der Ausleuchtung des Beleuchtungsfeldes ist oftmals nicht ausreichend. Die Gleichförmigkeit beschreibt, wie stark die Dosis, die zur Beleuchtung eines Punktes, eines zu beleuchtenden Objektes, oder eines Bildes dieses Objektes beiträgt, als Funktion des Ortes in einem Beleuchtungsfeld bzw. einem Objektfeld oder Bildfeld variiert. Die Gleichförmigkeit wird im Zusammenhang mit der Projektionslithographie auch als Uniformität (uniformity) bezeichnet. Die Gleichförmigkeit kann auf zwei alternative Weisen quantifiziert werden, nämlich entweder durch eine maximale Abweichung einer Beleuchtungsdosis oder durch eine Varianz, insbesondere durch eine relative Varianz, der Beleuchtungsdosis als Funktion des Feldortes. The uniformity of illumination of the illumination field resulting from consideration of this path length difference condition is often insufficient. Uniformity describes how much the dose that contributes to illuminating a point, an object to be illuminated, or an image of that object varies as a function of location in an illumination field or field of view. The uniformity is also referred to as uniformity in the context of projection lithography. The uniformity can be quantified in two alternative ways, either by a maximum deviation of a lighting dose or by a variance, in particular by a relative variance, of the illumination dose as a function of the field location.
Mithilfe der optischen Verzögerungskomponente nach Anspruch 2 wird eine Gleichförmigkeit der Ausleuchtung des Beleuchtungsfeldes, die sich bei Berücksichtigung der vorstehend angegebenen Laufzeit- bzw. Weglängendifferenzbedingung ergibt, zusätzlich verbessert, ohne dass ein Eingriff in die sonstige Geometrie der Ausleuchtungskanäle erforderlich ist. Die Verzögerungskomponente erzeugt aus einem einfallenden Lichtbündel mehrere, zueinander verzögerte Lichtbündel, die auch als Teilbündel oder Bündel-Komponenten bezeichnet werden. Es können die durch Reflexion an den facettierten optischen Elementen im Strahlengang erzeugten Beleuchtungslicht-Teilbündel durch die optische Verzögerungskomponente hinsichtlich ihrer Laufzeit gegeneinander verzögert werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die aufgrund der Facetten-Reflexion erzeugten Teilbündel ihrerseits mithilfe der optischen Verzögerungskomponente in Teilbündel-Komponenten aufzuteilen, die wiederum paarweise zueinander eine Laufzeit-Differenz aufweisen. Jedes dieser verzögerten Lichtbündel verbessert die Gleichförmigkeit der Ausleuchtung des Beleuchtungsfeldes. Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist sichergestellt, dass keine unerwünschte Interferenz stattfinden kann.By means of the optical delay component according to claim 2, a uniformity of the illumination of the illumination field, which results in consideration of the above-mentioned transit time or path length difference condition, additionally improved, without any intervention in the other geometry of the illumination channels is required. The delay component generates from an incident light bundle a plurality of light beams which are delayed relative to one another and which are also referred to as sub-bundles or bundle components. The illumination light partial beams generated by reflection at the faceted optical elements in the beam path can be delayed in their propagation delay by the optical delay component. Alternatively or additionally, it is possible to divide the sub-beams generated due to the facet reflection in turn by means of the optical delay component in sub-beam components, which in turn have a runtime difference in pairs to each other. Each of these delayed beams improves the uniformity of illumination of the illumination field. The embodiment according to claim 2 ensures that no unwanted interference can take place.
Varianten der Beleuchtungsoptik nach den Ansprüchen 3 und 4 ermöglichen ein unterschiedliches zeitliches Mischen von Ausleuchtungskanal-Teil-Lichtimpulsen des Beleuchtungslichts und unterscheiden sich durch Laufzeit-Differenzen, die durch eine Verzögerungskomponente nach Anspruch 2 aufgeprägt werden. Besonders vorteilhafte Varianten besitzen eine besonders kleine Stufenhöhe oder eine besonders große Stufenhöhe, während mittlere Stufenhöhen eher unvorteilhaft sind. Die Längenskalen für die Stufenhöhe werden durch die Kohärenzlänge des Beleuchtungslichts beeinflusst. Besonders kleine Stufenhöhen sind hierbei kleiner als 50 μm, insbesondere kleiner als 20 μm, insbesondere kleiner als 10 μm, insbesondere kleiner als 5 μm, insbesondere kleiner als 2 μm und insbesondere kleiner als 1 μm. Besonders große Stufenhöhen sind größer als 250 μm, insbesondere größer als 1 mm, insbesondere größer als 5 mm und insbesondere größer als 20 mm. Variants of the illumination optics according to claims 3 and 4 allow a different temporal mixing of illumination channel partial light pulses of the illumination light and differ by transit time differences, which are impressed by a delay component according to claim 2. Particularly advantageous variants have a particularly small step height or a particularly large step height, while medium step heights are rather unfavorable. The length scales for the step height are determined by the coherence length of the illumination light. Particularly small step heights are less than 50 .mu.m, in particular less than 20 .mu.m, in particular less than 10 .mu.m, in particular less than 5 .mu.m, in particular less than 2 .mu.m and in particular less than 1 .mu.m. Particularly large step heights are greater than 250 μm, in particular greater than 1 mm, in particular greater than 5 mm and in particular greater than 20 mm.
Ein reflektierender Stufenspiegel nach Anspruch 5 ist eine mit ausreichender Genauigkeit herstellbare optische Verzögerungskomponente. Die optische Verzögerungskomponente kann insbesondere mit kleinen Einfallswinkeln, also im Bereich der senkrechten Inzidenz, z. B. mit Einfallswinkeln, die kleiner als 30° sind, die kleiner als 25° sind, die kleiner als 20° sind, die kleiner als 15° sind oder die kleiner als 10° sind, mit dem Beleuchtungslicht beaufschlagt werden, sodass auch bei der Reflexion von EUV-Licht ein hoher Reflexionsgrad erzielt wird. Grundsätzlich kann die optische Verzögerungskomponente auch als reflektierender Stufenspiegel ausgeführt sein, der unter streifendem Einfall (grazing incidence) betrieben wird, also mit Einfallswinkeln, die größer als 60° sind, die größer als 65° sind, die größer als 70° sind, die größer als 75° sind oder die größer als 80° sind. Die optische Verzögerungskomponente kann eine Multilayer-Beschichtung zur Optimierung des Reflexionsgrades für die zu reflektierende EUV-Wellenlänge aufweisen. A reflective step mirror according to claim 5 is an optical delay component producible with sufficient accuracy. The optical delay component can in particular with small angles of incidence, ie in the range of vertical incidence, z. B. with angles of incidence, which are smaller than 30 °, which are smaller than 25 °, which are smaller than 20 °, which are smaller than 15 ° or which are smaller than 10 °, are applied to the illumination light, so that even in the Reflection of EUV light a high reflectance is achieved. In principle, the optical delay component can also be embodied as a reflective step mirror, which is operated under grazing incidence, that is, with angles of incidence greater than 60 °, which are greater than 65 °, which are greater than 70 °, which are greater than 75 ° or greater than 80 °. The optical delay component may comprise a multilayer coating for optimizing the reflectance for the EUV wavelength to be reflected.
Typische Verzögerungswege, die gemäß Anspruch 6 über die Stufen des Stufenspiegels aufgeprägt werden, liegen im Bereich von einigen µm, beispielsweise im Bereich von 1µm, 2µm, 5µm, 10µm. Auch größere Wegdifferenzen im Bereich einigen 10 µm, z. B. im Bereich von 25 µm, 50 µm, 75 µm, im Bereich von 100 µm, von 250 µm, 500 µm oder auch im mm-Bereich, z. B. im Bereich von 1 mm, 2 mm, 5 mm, oder auch noch größere Wegdifferenzen sind möglich. Die Verzögerungswege können auf die Kohärenzlänge der Lichtquelle, die das Beleuchtungslicht zur Verfügung stellt, abgestimmt werden. Typical delay paths, which are impressed according to claim 6 over the steps of the step mirror, are in the range of a few microns, for example in the range of 1 micron, 2 microns, 5 microns, 10 microns. Even larger path differences in the range of some 10 microns, z. B. in the range of 25 .mu.m, 50 .mu.m, 75 .mu.m, in the range of 100 .mu.m, of 250 .mu.m, 500 .mu.m or even in the mm range, for. B. in the range of 1 mm, 2 mm, 5 mm, or even greater path differences are possible. The delay paths can be tuned to the coherence length of the light source that provides the illumination light.
Eine Ausbildung der optischen Verzögerungskomponente nach Anspruch 7 kann eine zusätzliche Reflexion vermeiden. Die Verzögerungskomponente kann insbesondere am Ort des zweiten Facettenspiegels ausgebildet sein. Die Facetten selbst sind in diesem Fall als optische Verzögerungskomponenten ausgeführt. Die optische Verzögerungskomponente kann generell im Bereich einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik angeordnet sein. In diesem Fall wirkt die Verzögerungs-Laufzeit-Differenz, die über die optische Verzögerungskomponente dem Beleuchtungslicht aufgeprägt wird, über das gesamte Beleuchtungsfeld.A design of the optical delay component according to claim 7 can avoid additional reflection. The delay component may be formed in particular at the location of the second facet mirror. The facets themselves are in this case designed as optical delay components. The optical delay component can generally be arranged in the region of a pupil plane of the illumination optics. In this case, the delay-transit time difference, which is impressed on the illumination light via the optical delay component, acts over the entire illumination field.
Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 8 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik bereits erläutert wurden. EUV-Lichtquellen besitzen eine kurze Kohärenzzeit, so dass die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik kompakt realisierbar ist. Als EUV-Lichtquelle kann ein Freie Elektronenlaser (FEL) eingesetzt werden. The advantages of an optical system according to claim 8 correspond to those which have already been explained above with reference to the illumination optical system according to the invention. EUV light sources have a short coherence time, so that the illumination optics according to the invention can be realized in a compact manner. As an EUV light source, a free electron laser (FEL) can be used.
Die EUV-Lichtquelle nach Anspruch 9 kann ein Freie Elektronenlaser mit weniger als zehn transversalen Moden sein. Aus dem Lichtleitwert kann eine obere Schranke für die Anzahl der transversalen Moden abgeleitet werden. Der Lichtleitwert der Lichtquelle kann insbesondere kleiner als 1·10–3 mm2 sein, kann kleiner als 1·10–4 mm2 sein, kann kleiner als 1·10–5 mm2 sein oder kann auch kleiner als 1·10–6 mm2 sein. Für die Definition und die Berechnung des Lichtleitwertes wird auf die EP 1 072 957 A2 verwiesen. Für derartige Lichtquellen sind die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Herbeiführung einer Gleichförmigkeit einer Ausleuchtung eines Beleuchtungsfeldes besonders geeignet. Insbesondere eine Specklereduktion kann erreicht werden. Auch andere Typen von EUV-Lichtquellen können zum Einsatz kommen. Je nach der Kohärenzdauer der einzelnen Lichtquelle kann die optische Verzögerungskomponente ausgeführt sein. Hierbei gilt, dass eine Beleuchtungsoptik mit Laufzeit-Differenzen zwischen den Beleuchtungslicht-Teilbündeln, die für eine Lichtquelle mit langer Kohärenzdauer ausgeführt ist, auch für eine Lichtquelle mit kürzerer Kohärenzdauer genutzt werden kann. The EUV light source according to claim 9 may be a free electron laser having less than ten transverse modes. From the light conductance, an upper bound for the number of transverse modes can be derived. The light conductance of the light source may in particular be smaller than 1 × 10 -3 mm 2 , may be smaller than 1 × 10 -4 mm 2 , may be smaller than 1 × 10 -5 mm 2 or may be smaller than 1 × 10 -6 mm 2 . For the definition and the calculation of the light conductance is on the EP 1 072 957 A2 directed. For such light sources, the measures according to the invention for bringing about a uniformity of an illumination of a lighting field are particularly suitable. In particular, a Specklereduktion can be achieved. Other types of EUV light sources can also be used. Depending on the coherence duration of the individual light source, the optical delay component can be implemented. In this case, it is also possible to use illumination optics with propagation time differences between the illumination light sub-beams, which is designed for a light source with a long coherence period, for a light source with a shorter coherence duration.
Eine Anordnung der optischen Verzögerungskomponente am Ort eines Zwischenfokus des optischen Systems nach Anspruch 10 ermöglicht eine Aufprägung einer zusätzlichen Verzögerungs-Laufzeit-Differenz durch die optische Verzögerungskomponente, die über das gesamte Beleuchtungsfeld in gleicher Weise wirkt. Dies gilt auch für andere Anordnungsorte der optischen Verzögerungskomponente, soweit diese Anordnungsorte im Bereich einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik vorliegen.An arrangement of the optical delay component at the location of an intermediate focus of the optical system according to claim 10 allows an imprinting of an additional delay-time difference by the optical delay component, which acts in the same way over the entire illumination field. This also applies to other arrangement locations of the optical delay component, insofar as these arrangement locations are present in the region of a pupil plane of the illumination optics.
Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 10, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 11, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 12 und eines Bauteils nach Anspruch 13 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik und das erfindungsgemäße optische System bereits erläutert wurden. Das mikro- bzw. nanostrukturierte Bauteil kann mit extrem hoher Strukturauflösung hergestellt sein. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Halbleiterchip mit extrem hoher Integrations- bzw. Speicherdichte hergestellt werden. The advantages of an optical system according to claim 10, a projection exposure apparatus according to claim 11, a manufacturing method according to claim 12 and a component according to claim 13 correspond to those which have already been explained above with reference to the illumination optics according to the invention and the optical system according to the invention. The microstructured or nanostructured component can be produced with extremely high structural resolution. In this way, for example, a semiconductor chip with extremely high integration or storage density can be produced.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
1 schematisch einen Meridionalschnitt durch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie; 1 schematically a meridional section through a projection exposure system for EUV projection lithography;
2 stark schematisch einen Strahlengang von insgesamt sechs Ausleuchtungskanälen für Beleuchtungslicht-Teilbündel zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes, in dem eine Lithografiemaske anordenbar ist, bei einer weiteren Ausführung einer Projektionsbelichtungsanlage; 2 strongly schematically a beam path of a total of six illumination channels for illumination light partial beams for illuminating an illumination field in which a lithography mask can be arranged, in a further embodiment of a projection exposure apparatus;
3 eine zeitliche Abfolge von Auftreff-Zeitpunkten von Beleuchtungslicht-Teilbündeln auf der Lithografiemaske; 3 a time sequence of landing times of illumination light sub-beams on the lithography mask;
4 einen Schnitt durch eine optische Verzögerungskomponente, die in einer Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage nach 2 zum Einsatz kommt; 4 a section through an optical delay component, which in an illumination optical system of the projection exposure apparatus according to 2 is used;
5 eine zeitliche Abfolge von Auftreff-Zeitpunkten von Beleuchtungslicht-Teilbündeln auf der Lithografiemaske bei Einsatz der optischen Verzögerungskomponente nach 4; 5 a time sequence of landing times of illumination light sub-beams on the lithographic mask using the optical delay component after 4 ;
6 in einer zu 3 ähnlichen Darstellung eine zeitliche Abfolge von Auftreff-Zeitpunkten von Beleuchtungslicht-Teilbündeln auf der Lithografiemaske; 6 in one too 3 Similarly, a temporal sequence of impact times of illumination light sub-beams on the lithography mask;
7 in einer zu 4 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer optischen Verzögerungskomponente; und 7 in one too 4 similar representation of a further embodiment of an optical delay component; and
8 eine zeitliche Abfolge von Auftreff-Zeitpunkten von Beleuchtungslicht-Teilbündeln auf der Lithografiemaske bei Einsatz der optischen Verzögerungskomponente nach 7. 8th a time sequence of landing times of illumination light sub-beams on the lithographic mask using the optical delay component after 7 ,
1 zeigt schematisch in einem Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikro-Lithographie. Zur Projektionsbelichtungsanlage 1 gehört eine Licht- bzw. Strahlungsquelle 2. Ein Beleuchtungssystem 3 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat eine Beleuchtungsoptik 4 zur Belichtung eines mit einem Objektfeld 5 zusammenfallenden Beleuchtungsfeldes in einer Objektebene 6. Das Beleuchtungsfeld kann auch größer als das Objektfeld 5 sein, insbesondere quer zu einer Verlagerungsrichtung des Objekthalters 8. Das Beleuchtungsfeld kann auch kleiner als das Objektfeld 5 sein, insbesondere längs einer Verlagerungsrichtung des Objekthalters 8. Belichtet wird hierbei ein Objekt in Form eines im Objektfeld 5 angeordneten Retikels 7, das von einem Objekt- beziehungsweise Retikelhalter 8 gehalten ist. Das Retikel 7 wird auch als Lithographiemaske bezeichnet. Der Objekthalter 8 ist über einen Objektverlagerungsantrieb 9 längs einer Verlagerungsrichtung verlagerbar. Eine Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. 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 ebenfalls nicht dargestellten Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 synchronisiert zum Objekthalter 8 ebenfalls längs der Verlagerungsrichtung verlagerbar. 1 schematically shows in a meridional section a projection exposure system 1 for micro-lithography. To the projection exposure system 1 belongs to a light or radiation source 2 , A lighting system 3 the projection exposure system 1 has a lighting look 4 to expose one with an object field 5 coincident illumination field in an object plane 6 , The illumination field may also be larger than the object field 5 be, in particular transversely to a direction of displacement of the object holder 8th , The illumination field may also be smaller than the object field 5 be, in particular along a displacement direction of the object holder 8th , An object in the form of an object field is exposed in this case 5 arranged reticle 7 that of an object or reticle holder 8th is held. The reticle 7 is also called lithography mask. The object holder 8th is about a object displacement drive 9 displaceable along a displacement direction. A projection optics 10 serves to represent the object field 5 in a picture field 11 in an image plane 12 , A structure is shown on the reticle 7 on a photosensitive layer in the area of the image field 11 in the picture plane 12 arranged wafers 13 , The wafer 13 is from a wafer holder, also not shown 14 held. The wafer holder 14 is via a wafer displacement drive 15 synchronized to the object holder 8th also displaceable along the displacement direction.
Bei der Strahlungsquelle 2 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Es kann sich dabei um eine Strahlungsquelle handeln, die auf einem Synchrotron oder auf einem freien Elektronenlaser (FEL) basiert. Auch eine Plasmaquelle, beispielsweise eine GDPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Gasentladung, gasdischarge-produced plasma) oder eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, laser-produced plasma), ist für die Strahlungsquelle 2 einsetzbar. Informationen zu einer derartigen Strahlungsquelle findet der Fachmann beispielsweise aus der US 6,859,515 B2 . Die Lichtquelle 2 arbeitet gepulst, emittiert also eine zeitliche Abfolge von Licht- bzw. Strahlungsimpulsen. Ein zeitlicher Abstand T zwischen zwei zeitlich benachbarten Lichtimpulsen ist reziprok zur Wiederholrate der Lichtquelle 2, die beispielsweise im Bereich von 1 bis 100 kHz, z. B. bei 50 kHz, liegt. Die Dauer eines Lichtpulses ist viel kürzer als der Abstand T zwischen zwei zeitlich benachbarten Lichtpulsen, d. h., die Pausen, in denen keine EUV-Strahlung abgegeben wird, sind viel länger als die Zeitabschnitte, in denen EUV-Strahlung abgegeben wird. Die Kohärenzzeit bzw. Kohärenzdauer ergibt sich aus der genutzten spektralen Bandbreite der EUV-Strahlung und ist wiederum viel kürzer als die Dauer eines Lichtpulses.At the radiation source 2 it is an EUV radiation source with an emitted useful radiation in the range between 5 nm and 30 nm. It may be a radiation source based on a synchrotron or on a free electron laser (FEL). Also, a plasma source, such as a GDPP source (plasma generation by gas discharge, gasdischarge-produced plasma) or an LPP source (plasma generation by laser, laser-produced plasma), is for the radiation source 2 used. Information about such a radiation source is the expert, for example from the US Pat. No. 6,859,515 B2 , The light source 2 works pulsed, so emits a temporal sequence of light or radiation pulses. A time interval T between two temporally adjacent light pulses is reciprocal to the repetition rate of the light source 2 , for example, in the range of 1 to 100 kHz, z. B. at 50 kHz, is. The duration of a light pulse is much shorter than the distance T between two temporally adjacent light pulses, ie the breaks in which no EUV radiation is emitted are much longer than the periods in which EUV radiation is emitted. The coherence time or coherence time results from the utilized spectral bandwidth of the EUV radiation and is in turn much shorter than the duration of a light pulse.
EUV-Strahlung 16, die von der Strahlungsquelle 2 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Ein entsprechender Kollektor ist aus der EP 1 225 481 A bekannt. Nach dem Kollektor 17 propagiert die EUV-Strahlung 16 durch eine Zwischenfokusebene 18, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 19 trifft. Der Feldfacettenspiegel 19 ist ein erster Facettenspiegel der Beleuchtungsoptik 4. Der Feldfacettenspiegel 19 hat eine Mehrzahl von Feldfacetten, die in der 1 nicht dargestellt sind. Die Feldfacetten können ihrerseits jeweils in eine Mehrzahl von Einzelspiegeln unterteilt sein, was in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt ist. Der Feldfacettenspiegel 19 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zur Objektebene 6 optisch konjugiert ist. EUV radiation 16 coming from the radiation source 2 emanating from a collector 17 bundled. A corresponding collector is from the EP 1 225 481 A known. After the collector 17 propagates the EUV radiation 16 through an intermediate focus level 18 before moving to a field facet mirror 19 meets. The field facet mirror 19 is a first facet mirror of the illumination optics 4 , The field facet mirror 19 has a plurality of field facets in the 1 are not shown. The field facets, in turn, each be divided into a plurality of individual mirrors, which is also not shown in the drawing. The field facet mirror 19 is in a plane of illumination optics 4 arranged to the object level 6 is optically conjugated.
Die EUV-Strahlung 16 wird nachfolgend auch als Beleuchtungslicht oder als Abbildungslicht bezeichnet. The EUV radiation 16 is hereinafter also referred to as illumination light or as imaging light.
Nach dem Feldfacettenspiegel 19 wird die EUV-Strahlung 16 von einem Pupillenfacettenspiegel 20 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 20 ist ein zweiter Facettenspiegel der Beleuchtungsoptik 4. Der Pupillenfacettenspiegel 20 ist in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zur Zwischenfokusebene 18 und zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist oder mit dieser Pupillenebene zusammenfällt. Der Pupillenfacettenspiegel 20 hat eine Mehrzahl von Pupillenfacetten, die in der 1 nicht dargestellt sind. Mit Hilfe der Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels 20 und einer nachfolgenden abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 21 mit in der Reihenfolge des Strahlengangs bezeichneten Spiegeln 22, 23 und 24 werden Feldfacetten 25 des Feldfacettenspiegels 19 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der letzte Spiegel 24 der Übertragungsoptik 21 ist ein Spiegel für streifenden Einfall („Grazing Incidence-Spiegel“). Jeweils ein Ausleuchtungskanal, der ein Teilbündel des Beleuchtungslichts 16 führt, wird durch eine erste Facette, also durch eine der Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 19, und eine zugeordnete zweite Facette, also durch eine der Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels 20, vorgegeben.After the field facet mirror 19 becomes the EUV radiation 16 from a pupil facet mirror 20 reflected. The pupil facet mirror 20 is a second facet mirror of the illumination optics 4 , The pupil facet mirror 20 is in a pupil plane of the illumination optics 4 arranged to the Zwischenfokusebene 18 and to a pupil plane of the projection optics 10 is optically conjugated or coincides with this pupil plane. The pupil facet mirror 20 has a plurality of pupil facets in the 1 are not shown. With the help of the pupil facets of the pupil facet mirror 20 and a subsequent imaging optical assembly in the form of a transmission optics 21 with mirrors in the order of the beam path 22 . 23 and 24 become field facets 25 of the field facet mirror 19 in the object field 5 displayed. The last mirror 24 the transmission optics 21 is a grazing incidence mirror. In each case an illumination channel, which is a partial bundle of the illumination light 16 leads through a first facet, that is, through one of the field facets of the field facet mirror 19 , and an associated second facet, that is, through one of the pupil facets of the pupil facet mirror 20 , given.
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der 1 ein kartesisches xyz-Koordinatensystem als globales Koordinatensystem für die Beschreibung der Lageverhältnisse von Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Achse verläuft in der 1 nach rechts und parallel zur Verlagerungsrichtung des Objekthalters 8 und des Waferhalters 14. Die z-Achse verläuft in der 1 nach unten, also senkrecht zur Objektebene 6 und zur Bildebene 12. To facilitate the description of positional relationships is in the 1 a Cartesian xyz coordinate system as a global coordinate system for the description of the positional relationships of components of the projection exposure apparatus 1 between the object plane 6 and the picture plane 12 located. The x-axis runs in the 1 perpendicular to the drawing plane into this. The y-axis runs in the 1 to the right and parallel to the direction of displacement of the object holder 8th and the wafer holder 14 , The z-axis runs in the 1 down, that is perpendicular to the object plane 6 and to the picture plane 12 ,
Die x-Dimension über das Objektfeld 5 bzw. das Bildfeld 11 wird auch als Feldhöhe bezeichnet.The x-dimension over the object field 5 or the image field 11 is also called field height.
2 zeigt eine Variante einer Beleuchtungsoptik 26, die anstelle der Beleuchtungsoptik 4 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert. Zunächst wird nachfolgend die Führung des Beleuchtungslichts 16 ohne Einfluss durch eine nachfolgend noch näher erläuterte optische Verzögerungskomponente beschrieben. 2 shows a variant of a lighting optical system 26 that instead of the lighting optics 4 at the projection exposure machine 1 can be used. Components which correspond to those described above with reference to 1 already described, bear the same reference numbers and will not be discussed again in detail. First, the guidance of the illumination light will follow 16 described without influence by an optical delay component explained in more detail below.
Die 2 zeigt einen Strahlengang von sechs Ausleuchtungskanälen 27 1, 27 2, 27 3, 27 4, 27 5 und 27 6, über die Teilbündel 16 k (k = 1, ... 6) des Beleuchtungslichts 16 geführt werden. Dargestellt ist der Strahlengang zwischen der Lichtquelle 2 und dem Retikel 7, wobei der Strahlengang zwischen der Lichtquelle 2 und der Zwischenfokusebene 18 lediglich schematisch angedeutet ist. Das Beleuchtungslicht 16 wird durch die Feldfacettenspiegel 25 in Teilbündel zerlegt, die längs der Ausleuchtungskanäle 27 1 bis 27 6 geführt werden. Diejenige Feldfacette 25, an der das Beleuchtungslicht-Teilbündel des Ausleuchtungskanals 27 1 reflektiert wird, wird nachfolgend als Feldfacette 25 1 bezeichnet, wobei für die weiteren Ausleuchtungskanäle 27 2 bis 27 6 sowohl für die Feldfacetten 25 als auch für die Pupillenfacetten 28 eine entsprechende Indizierung vorgenommen wird. Zum Ausleuchtungskanal 27 3 gehört beispielsweise die Feldfacette 25 3 und die Pupillenfacette 28 3. Die Teilbündel 16 k des Beleuchtungslichts 16 sind nachfolgend entsprechend indiziert, sodass zum Ausleuchtungskanal 27 3 beispielsweise das Beleuchtungslicht-Teilbündel 16 3 gehört. The 2 shows a beam path of six illumination channels 27 1 , 27 2 , 27 3 , 27 4 , 27 5 and 27 6 , about the sub-bundles 16 k (k = 1, ... 6) of the illumination light 16 be guided. Shown is the beam path between the light source 2 and the reticle 7 , wherein the beam path between the light source 2 and the intermediate focus level 18 is indicated only schematically. The illumination light 16 is through the field facet mirror 25 divided into sub-bundles, along the illumination channels 27 1 to 27 6 are performed. The field facet 25 , at which the illumination light sub-beam of the illumination channel 27 1 is reflected as a field facet 25 1 , wherein for the other illumination channels 27 2 to 27 6 for both the field facets 25 as well as for the pupil facets 28 a corresponding indexing is made. To the illumination channel 27 3 belongs, for example, the field facet 25 3 and the pupil facet 28 3 . The subbundles 16 k of the illumination light 16 are indicated accordingly below, so that the illumination channel 27 3, for example, the illumination light sub-beam 16 3 belongs.
Für die Beleuchtungslicht-Teilbündel 16 k, die über die Ausleuchtungskanäle 27 1 bis 27 6 geführt werden, ergeben sich abhängig von den Unterschieden in den Weglängen der Strahlengänge unterschiedliche Laufzeiten. Jedes Beleuchtungslicht-Teilbündel 16 k für sich erzeugt eine Ausleuchtung des Beleuchtungsfeldes 5, welche nicht gleichförmig ist, sondern eine quasi-zufällige Intensitätsvariation beinhaltet, welche als Speckle bezeichnet wird. Der Speckle-Kontrast ist um so größer, je kleiner die Anzahl der transversalen Moden der Lichtquelle ist. Besitzen alle Moden die selbe Intensität, so ist der relative Speckle-Kontrast gleich dem Kehrwert der Wurzel der Modenanzahl. Nähere Informationen zur Speckle-Thematik findet sich in Joseph W. Goodman, Speckle Phenomena in Optics, Roberts & Company 2010 .For the illumination light sub-beams 16 k , over the illumination channels 27 1 to 27 6 are guided, depending on the differences in the path lengths of the beam paths result in different transit times. Each illumination light sub-beam 16 k for itself generates an illumination of the illumination field 5 , which is not uniform, but includes a quasi-random intensity variation called speckle. The smaller the number of transversal modes of the light source, the greater the speckle contrast. If all modes have the same intensity, then the relative speckle contrast is equal to the reciprocal of the root of the number of modes. More information about the speckle topic can be found in Joseph W. Goodman, Speckle Phenomena in Optics, Roberts & Company 2010 ,
Ist der Weglängenunterschied zwischen zwei Ausleuchtungskanälen 27 kleiner als die Kohärenzlänge des Beleuchtungslichts 16, wobei sich die Kohärenzlänge durch Multiplikation der Kohärenzzeit des Beleuchtungslichtes ergibt, so können die zugehörigen Beleuchtungslicht-Teilbündel 16 k miteinander interferieren. Im besten Fall ist der Restkontrast der kombinierten Ausleuchtung des Beleuchtungsfeldes 5 durch zwei oder mehr Beleuchtungslicht-Teilbündel 16 k dann gleich dem, der sich bei Ausleuchtung mit nur einem Teilbündel ergeben würde. Insbesondere bei einer Lichtquelle 2 mit nur wenigen Moden kann es zusätzlich zu einer systematischen Interferenzstruktur in der Ausleuchtung auf dem Beleuchtungsfeld 5, welche sogar zu einem stärkeren Kontrast als bei einem einzelnen Beleuchtungslicht-Teilbündel 16 führt, kommen. Ein Beispiel hierfür bildet die Überlagerung zweier Teilbündeln 16 unter einem kleinen Winkel, welche zu einer periodischen Durchmodulation führt.Is the path length difference between two illumination channels 27 smaller than the coherence length of the illumination light 16 , where the coherence length results by multiplying the coherence time of the illumination light, the associated illuminating light partial beams can 16 k interfere with each other. In the best case, the residual contrast of the combined illumination of the illumination field 5 by two or more illumination light sub-beams 16 k then equal to that which would result in illumination with only a partial bundle. Especially with a light source 2 With only a few fads, it may be in addition to a systematic interference structure in the illumination on the illumination field 5 which even gives a stronger contrast than a single illumination light sub-beam 16 leads, come. An example of this is the superposition of two sub-bundles 16 under a small angle, which leads to a periodic modulation.
Ist der Laufzeitunterschied zwischen zwei Ausleuchtungskanälen 27 größer als die Kohärenzlänge des Beleuchtungslichts 16, so überlagern sich die beiden unabhängigen Specklemuster der beiden Ausleuchtungskanäle, was zu einer Verbesserung der Gleichförmigkeit der Ausleuchtung des Beleuchtungsfeldes 6 führt. Ist der Laufzeitunterschied zwischen zwei Ausleuchtungskanälen 27 größer als die Kohärenzlänge des Beleuchtungslichts 16, so führt die Überlagerung im Beleuchtungsfeld 5 also zu einem vorteilhaften Verhalten, während ein Laufzeitunterschied kleiner als die Kohärenzlänge zu keiner Verbesserung oder sogar zu einer unvorteilhaften Veränderung der Gleichförmigkeit führt.Is the transit time difference between two illumination channels 27 greater than the coherence length of the illumination light 16 Thus, the two independent speckle patterns of the two illumination channels overlap, which improves the uniformity of illumination of the illumination field 6 leads. Is the transit time difference between two illumination channels 27 greater than the coherence length of the illumination light 16 , so the overlay leads in the illumination field 5 Thus, an advantageous behavior, while a delay difference smaller than the coherence length leads to no improvement or even to an unfavorable change in uniformity.
Die Differenzen zwischen den Laufzeiten der Beleuchtungslicht-Teilbündel 16 längs der Ausleuchtungskanäle 27 1 bis 27 6 ist in der in 2 dargestellten vorteilhaften Ausgestaltung daher so gewählt, dass die Laufzeit längs aller Paare von Ausleuchtungskanälen 27 k, 27 l größer als die Kohärenzzeit des Beleuchtungslichts ist. Dieses impliziert, dass die minimale Laufzeit-Differenz zwischen dem Ausleuchtungskanal 27 mit der kürzesten Weglänge und dem Ausleuchtungskanal mit der längsten Weglänge, gemessen zwischen einer Lichtquelle 2 für das Beleuchtungslicht 16 und dem Beleuchtungsfeld 5, mindestens das Produkt aus der Ausleuchtungskanalzahl und der Kohärenzzeit des Beleuchtungslichts beträgt. Da die Laufzeit-Differenzen längs der Ausleuchtungskanäle 27 1 bis 27 6 vom Auftreffort im Beleuchtungsfeld 5 abhängen und die obige Bedingung für jeden Auftreffort gelten muss, kann für mindest einige, insbesondere auch fast alle Feldorte die Laufzeit-Differenz zwischen dem Ausleuchtungskanal mit der kürzesten Weglänge und dem Ausleuchtungskanal mit der längsten Weglänge deutlich größer als das Produkt der Ausleuchtungskanalzahl und der Kohärenzzeit des Beleuchtungslichts 16 sein.The differences between the durations of the illumination light sub-beams 16 along the illumination channels 27 1 to 27 6 is in the in 2 illustrated advantageous embodiment, therefore, chosen so that the transit time along all pairs of illumination channels 27 k , 27 l is greater than the coherence time of the illumination light. This implies that the minimum runtime difference between the illumination channel 27 with the shortest path length and the illumination channel with the longest path length, measured between a light source 2 for the illumination light 16 and the lighting field 5 , is at least the product of the illumination channel number and the coherence time of the illumination light. Since the transit time differences along the illumination channels 27 1 to 27 6 from the point of impact in the lighting field 5 and the above condition must apply to each impact location, for at least some, and in particular almost all field locations, the propagation time difference between the shortest path illumination channel and the longest path illumination channel may be significantly greater than the product of the illumination channel number and the coherence time of the channel illumination light 16 be.
3 verdeutlicht die Wirkung dieser Auslegung der Beleuchtungsoptik 4 oder der Beleuchtungsoptik 26. Dargestellt sind längs einer Zeitachse t Auftreff-Zeitpunkte auf das Retikel 7 von Beleuchtungslicht-Anteilen 16 1 bis 16 6, die entlang der Ausleuchtungskanäle 27 1 bis 27 6 geführt worden sind, und die gleichzeitig die Lichtquelle 2 verlassen haben. Absolute Zeitangaben auf der dargestellten Zeitachse t haben daher keine Bedeutung, sondern nur Zeitdifferenzen sind relevant. Die Breite der eingezeichneten Balken repräsentiert die Kohärenzzeit bzw. Kohärenzdauer τκ des Beleuchtungslichts 16. Gesamt-Impulsdauern der Ausleuchtungskanal-Teil-Lichtimpulse 16 k können deutlich länger sein als die in der 3 eingezeichneten Balken. Diese Gesamt-Impulsdauern der Ausleuchtungskanal-Teil-Lichtimpulse 16 k spielen für die nachfolgende Interferenzbetrachtung keine Rolle. 3 clarifies the effect of this design of the illumination optics 4 or the illumination optics 26 , Shown are along a time axis t landing times on the reticle 7 of illumination light proportions 16 1 to 16 6 , along the illumination channels 27 1 to 27 6 have been performed, and at the same time the light source 2 have left. Absolute times on the time axis t shown therefore have no meaning, but only time differences are relevant. The width of the drawn bars represents the coherence time or coherence duration τ κ of the illumination light 16 , Total pulse durations of the illumination channel sub-light pulses 16 k can be significantly longer than those in the 3 drawn bar. These total pulse durations of the illumination channel sub-light pulses 16 k are irrelevant for the subsequent interference consideration.
Die Beleuchungsoptiken 4 bzw. 26 sind so ausgelegt, dass sich die Kohärenzdauer-Balken der Teil-Lichtimpulse 16 k nicht überlappen.The lighting optics 4 respectively. 26 are designed so that the coherence duration bars of the partial light pulses 16 do not overlap k .
Durch eine derartige Ausgestaltung der Beleuchtungsoptik wird also die Gleichförmigkeit der Ausleuchtung eines Beleuchtungsfeldes optimiert, da jeder verwendete Ausleuchtungskanal 27 k zu einer Verbesserung der Gleichförmigkeit führt. By such a design of the illumination optics, therefore, the uniformity of the illumination of a lighting field is optimized, since each illumination channel used 27 k leads to an improvement in uniformity.
Die Gestaltung der Beleuchtungsoptik gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen kann gewährleisten, dass für alle Paare von Ausleuchtungskanälen 27 k, 27 l eine Laufzeit-Differenz größer als die Kohärenzlänge erreicht wird. Es ergibt sich eine entsprechende Verbesserung der Gleichförmigkeit der Feldbeleuchtung. Diese Vorteile der beschriebenen Ausführungen kommen besonders bei Beleuchtungs-Lichtquellen zum Tragen, die weniger als 10 transversale Moden aufweisen und eine entsprechend große Kohärenzlänge haben. Weiterhin kommen die Vorteile der beschriebenen Ausführungen bei breitbandigen Lichtquellen besonders zum Tragen. Schließlich kommen die Vorteile der beschriebenen Ausführungen bei Beleuchtungsoptiken zum Tragen, die weniger als einige hundert Ausleuchtungskanäle, insbesondere weniger als hundert Ausleuchtungskanäle haben. The design of the illumination optics according to the described embodiments can ensure that for all pairs of illumination channels 27 k , 27 l a runtime difference greater than the coherence length is achieved. There is a corresponding improvement in the uniformity of the field illumination. These advantages of the described embodiments are particularly evident in illumination light sources which have less than 10 transverse modes and have a correspondingly long coherence length. Furthermore, the advantages of the described embodiments in broadband light sources come especially to fruition. Finally, the advantages of the described embodiments in illumination optics come into play, which have fewer than a few hundred illumination channels, in particular fewer than one hundred illumination channels.
Über die beschriebenen Ausführungen kann vermieden werden, dass eine Laufzeit-Differenz zwischen einem Ausleuchtungskanal mit einer kürzesten Laufzeit bzw. Weglänge innerhalb der Beleuchtungsoptik und einem Ausleuchtungskanal mit einer längsten Weglänge innerhalb der Beleuchtungsoptik zu gering ist, sodass dann insbesondere eine störende Speckle-Erzeugung nicht ausgeschlossen werden könnte. Eine derartige zu geringe Laufzeit-Differenz zwischen dem Ausleuchtungskanal mit der kürzesten Weglänge und dem Ausleuchtungskanal mit der längsten Weglänge, die durch die beschriebenen Ausführungen vermieden ist, liegt in der Größenordnung der Kohärenzlänge. About the described embodiments can be avoided that a delay difference between an illumination channel with a shortest duration or path length within the illumination optical system and an illumination channel with a longest path length within the illumination optical system is too low, so then in particular a disturbing speckle production is not excluded could be. Such a too short delay difference between the illumination path with the shortest path length and the illumination path with the longest path length, which is avoided by the described embodiments, is of the order of the coherence length.
2 zeigt die Auslegung der Beleuchtungsoptik 26 unter Verwendung einer optischen Verzögerungskomponente 29. Die optische Verzögerungskomponente 29 spaltet das einfallende Beleuchtungslicht 16 in mehrere unterschiedlich verzögerte Teile auf, welche im Objektfeld 5 räumlich überlagert werden. Die Laufzeit-Differenzen zwischen den Laufzeiten der Beleuchtungslicht-Teilbündel längs der Ausleuchtungskanäle 27 1 bis 27 6 setzen sich dabei zusammen aus den Laufzeit-Differenzen, die sich aufgrund der unterschiedlichen Strahlwege der Ausleuchtungskanäle 27 1 bis 27 6 ergeben, und zusätzlichen Verzögerungs-Laufzeit-Differenzen, welche die Beleuchtungslicht-Teilbündel aufgrund der Wirkung einer optischen Verzögerungskomponente 29 erfahren. Das Beleuchtungslicht-Teilbündel 16 k entlang des Ausleuchtungskanals 27 k besteht daher aus mehreren Komponenten 16 k l, welche jeweils eine eigene Laufzeit besitzen, wobei der Index k den Ausleuchtungskanal und der Index l die Verzögerung durch die optische Verzögerungskomponente 29 bezeichnet. 2 shows the design of the illumination optics 26 using an optical delay component 29 , The optical delay component 29 splits the incident illumination light 16 in several differently delayed parts, which in the object field 5 spatially superimposed. The transit time differences between the transit times of the illumination light sub-beams along the illumination channels 27 1 to 27 6 are composed of the transit time differences due to the different beam paths of the illumination channels 27 1 to 27 6 , and additional delay-runtime differences, which the illumination light sub-beams due to the effect of an optical delay component 29 Experienced. The illumination light sub-beam 16 k along the illumination channel 27 k therefore consists of several components 16 k l , each of which has its own transit time, the index k the illumination channel and the index l the delay by the optical delay component 29 designated.
Die optische Verzögerungskomponente 29 ist bei der Ausführung nach 2 als reflektierender Stufenspiegel ausgebildet, der in der Zwischenfokusebene 18 angeordnet ist, also am Ort eines Zwischenfokus zwischen der Lichtquelle 2 und dem Feldfacettenspiegel 19. Dieser Zwischenfokus wird bei der Beleuchtungsoptik 26 nach 2 durch einen Kollektor im Strahlengang des Beleuchtungslichts 16 nach der Lichtquelle 2, der in der 2 nicht dargestellt ist, erzeugt.The optical delay component 29 is in the execution after 2 formed as a reflective step mirror, in the Zwischenfokusebene 18 is arranged, ie at the location of an intermediate focus between the light source 2 and the field facet mirror 19 , This intermediate focus is in the illumination optics 26 to 2 through a collector in the beam path of the illumination light 16 after the light source 2 , the Indian 2 not shown, generated.
4 zeigt die optische Verzögerungskomponente 29 stärker im Detail. Eine Reflexionsfläche 30 der optischen Verzögerungskomponente 29 weist bei der Ausführung nach 3 insgesamt vier Spiegelstufen 31 1, 31 2, 31 3 und 31 4 auf. Längs einer Normalen N auf die Reflexionsfläche 30 haben Benachbarte der Spiegelstufen 31 einen Abstand von Δl/2 zueinander. Da ein Einfallswinkel α des Beleuchtungslichts 16 auf die optische Verzögerungskomponente 29 klein ist, gilt in guter Näherung eine Verzögerungs-Laufzeit-Differenz zwischen den Anteilen des Beleuchtungslichts 16, die an Benachbarten der Spiegelstufen 31 1, 31 2, 31 3 bis 31 4 reflektiert werden, die einer optischen Weglänge von Δl entspricht. Die Kombination der möglichen Strahlungswege über die vier Spiegelstufen 31 1, 31 2, 31 3 bis 31 4 mit den sechs Ausleuchtungskanälen 27 1, 27 2, 27 3, 27 4, 27 5 und 27 6 ergibt vierundzwanzig Beleuchtungslicht-Teilbündel 16 1 1 bis 16 6 4. Die Indizierung 16 k l ist dabei so, wie vorstehend im Zusammenhang mit der 2 bereits erläutert. Δl’ ist das zeitliche Analogon zur Laufwegdifferenz Δl, also die Laufzeit-Differenz. 4 shows the optical delay component 29 stronger in detail. A reflection surface 30 the optical delay component 29 indicates during execution 3 a total of four mirror levels 31 1 , 31 2 , 31 3 and 31 4 on. Along a normal N to the reflection surface 30 have neighbors of the mirror levels 31 a distance of Δl / 2 to each other. Since an angle of incidence α of the illumination light 16 to the optical delay component 29 is small, applies to a good approximation, a delay-time difference between the proportions of the illumination light 16 adjacent to mirror levels 31 1 , 31 2 , 31 3 to 31 4 , which corresponds to an optical path length of Δl. The combination of the possible radiation paths over the four mirror levels 31 1 , 31 2 , 31 3 to 31 4 with the six illumination channels 27 1 , 27 2 , 27 3 , 27 4 , 27 5 and 27 6 gives twenty-four illumination light sub-beams 16 1 1 to 16 6 4 . The indexing 16 k l is as above in connection with the 2 already explained. Δl 'is the time analogue to the path difference Δl, ie the transit time difference.
5 verdeutlicht in einer zu 3 analogen Darstellung die Wirkung der optischen Verzögerungskomponente 29. Dargestellt sind längs einer Zeitachse t AuftreffZeitpunkte von Beleuchtungslicht-Anteilen 16 k 1, die jeweils zu einem gegebenen Zeitpunkt die Strahlungsquelle 2 verlassen haben, auf dem Retikel 7. Bedingt durch die kombinierte Wirkung einerseits der unterschiedlichen Wege der Ausleuchtungskanäle 27 und andererseits der zusätzlichen Verzögerungs-Laufzeit-Differenz auf Grund der Verzögerungskomponente 29 ergibt sich für die dargestellten sechs Ausleuchtungskanal-Teil-Lichtimpulse 16 1 bis 16 6 eine gesamte Laufzeit-Differenz, die dazu führt, dass der zeitliche Abstand zwischen den Auftreff-Zeitpunkten zweier zeitlich benachbart zueinander auf das Retikel 7 auftreffenden Ausleuchtungskanal-Teil-Lichtimpulsen 16 k 1, Δt, immer größer als eine Kohärenzdauer des Beleuchtungslichts 16 der Lichtquelle 2 ist. Die Auftreff-Zeitpunkte entsprechen den linken Kanten der in 5 dargestellten Balken, während die Breite der Balken analog zu 3 gleich der Kohärenzdauer des Beleuchtungslichts 16 ist. Es gilt also Δt > τκ, wobei τκ die Koheränzdauer der Lichtquelle 2 ist. Im Falle eines freie-Elektronen-Lasers (FEL) als Lichtquelle 2 beträgt eine Kohärenzlänge, die der Kohärenzdauer τκ entspricht, beispielsweise 1,35 µm. Dies gilt für eine Zentralwellenlänge von 13,5 nm und einer Bandbreite λ/Δλ von 100. 5 clarified in one too 3 analog representation of the effect of the optical delay component 29 , Shown are along a time axis t AuftreffZeitpunkte of illumination light components 16 k 1 , each at a given time the radiation source 2 have left on the reticle 7 , Due to the combined effect of the different ways of the illumination channels on the one hand 27 and, on the other hand, the additional delay-time difference due to the delay component 29 results for the illustrated six illumination channel partial light pulses 16 1 to 16 6 an overall delay difference, which causes the time interval between the impact times of two temporally adjacent to each other on the reticle 7 incident illumination channel part light pulses 16 k 1 , Δt, always greater than a coherence duration of the illumination light 16 the light source 2 is. The impact times correspond to the left edges of the in 5 shown bar, while the width of the bars analogous to 3 equal to the coherence duration of the illumination light 16 is. Thus, Δt> τ κ , where τ κ is the coherence duration of the light source 2 is. In the case of a free-electron laser (FEL) as the light source 2 is a coherence length corresponding to the coherence duration τ κ , for example, 1.35 microns. This applies to a central wavelength of 13.5 nm and a bandwidth λ / Δλ of 100.
Bei der optischen Verzögerungskomponente 29 wird also eine vergleichsweise große Verzögerung aufgeprägt. Die Verzögerung durch die optische Verzögerungskomponente 29 ist die Größenordnung einer Verzögerungsstufe zwischen zwei Benachbarten der Spiegelstufen 31 1 bis 31 4. Diese Stufengröße beträgt bei der optischen Verzögerungskomponente Δl/2, wobei gilt Δl > Δl + τκ’. Hierbei ist Δl die maximale Weglängendifferenz zwischen dem Ausleuchtungskanal 27 mit der kürzesten Weglänge und dem Ausleuchtungskanal mit der längsten Weglänge. τκ’ ist das Weglängenanalogon zur Kohärenzdauer τκ.In the optical delay component 29 So a comparatively large delay is imposed. The delay due to the optical delay component 29 is the order of magnitude of a delay stage between two adjacent mirror levels 31 1 to 31 4 . In the case of the optical delay component, this step size is Δl / 2, where Δl> Δl + τ κ ' . Here, Δl is the maximum path length difference between the illumination channel 27 with the shortest path length and the illumination channel with the longest path length. τ κ ' is the path length analogue to the coherence duration τ κ .
Bei der Ausleuchtung nach 5 „sieht“ das Retikel, eine extreme Zeitauflösung und einen extrem kurzen Lichtimpuls der Lichtquelle 2 vorausgesetzt, in schneller Abfolge Beleuchtungsanteile 16 aus den Richtungen der Beleuchtungslichtkanäle 27 1, 27 2, 27 5, 27 4, 27 6 und 27 3. Dieser Lichtschauer aus verschiedenen Richtungen wiederholt sich in rascher Folge mehrfach, und zwar einmal pro benutzer Stufe der optischen Verzögerungskomponente 29.When lighting after 5 "Sees" the reticle, an extreme time resolution and an extremely short light pulse of the light source 2 provided, in quick succession lighting proportions 16 from the directions of the illumination light channels 27 1 , 27 2 , 27 5 , 27 4 , 27 6 and 27 3 . This light shower from different directions is repeated in rapid succession several times, once per user stage of the optical delay component 29 ,
6 zeigt in Analogie zu 3 längs einer Zeitachse t Auftreff-Zeitpunkte auf das Retikel 7 von Beleuchtungslicht-Anteilen 16 1 bis 16 6, die entlang der Ausleuchtungskanäle 27 1 bis 27 6 geführt worden sind, und die zu einem gegebenen Zeitpunkt die Lichtquelle 2 verlassen haben. Hauptunterschied zwischen 3 und 6 ist, dass 6 auf einer Beleuchtungsoptik 4 bzw. 26 basiert, in der die Weglängenunterschiede zwischen den Beleuchtungslichtkanälen 27 1 bis 27 6 größer als bei der Ausführung nach 3 sind. 6 shows in analogy to 3 along a time axis t impact times on the reticle 7 of illumination light proportions 16 1 to 16 6 , along the illumination channels 27 1 to 27 6 have been performed, and at a given time the light source 2 have left. Main difference between 3 and 6 is that 6 on a lighting look 4 respectively. 26 based on the path length differences between the illumination light channels 27 1 to 27 6 larger than in the execution after 3 are.
7 zeigt eine weitere Ausführung einer optischen Verzögerungskomponente 33. Diese wird nachfolgend dort beschrieben, wo sie sich von der optischen Verzögerungskomponente 29 unterscheidet. Ein Hauptunterschied zur optischen Verzögerungskomponente 29 ist die Größenordnung einer Verzögerungsstufe zwischen zwei Benachbarten der Spiegelstufen 31 1 bis 31 4. Diese Stufengröße beträgt bei der optischen Verzögerungskomponente 33 δl/2, wobei gilt τκ’ < δl < ΔL/M. Hierbei ist ΔL die minimale Weglängen-Differenz entlang zweier Beleuchtungslichtkanäle 27 1 bis 27 6 und M die Anzahl der Stufen der Verzögerungskomponente 33. 7 shows a further embodiment of an optical delay component 33 , This will be described below where it differs from the optical delay component 29 different. A major difference to the optical delay component 29 is the order of magnitude of a delay stage between two adjacent mirror levels 31 1 to 31 4 . This step size is at the optical delay component 33 δl / 2, where τ κ ' <δl <ΔL / M. Here, ΔL is the minimum path length difference along two Illumination light channels 27 1 to 27 6 and M the number of stages of the delay component 33 ,
Bei der optischen Verzögerungskomponente 33 wird also eine vergleichsweise geringe Verzögerung aufgeprägt, sodass alle Anteile 16 i l des Beleuchtungslichts 16, welche zu einem bestimmten Zeitpunkt die Strahlungsquelle 2 verlassen und die über einen bestimmten Beleuchtungslichtkanal 27 i über verschiedene Stufen der Verzögerungskomponente 33 gelaufen sind, das Retikel 7 erreicht haben, bevor Anteile 16 j l des Beleuchtungslichts 16, welche über einen anderen Beleuchtungskanal 27 j gelaufen sind, das Retikel 7 erreichen. Dieses ist in 8 in einer zu 5 analogen Repräsentation dargestellt.In the optical delay component 33 Thus, a relatively small delay is imposed so that all shares 16 i l of the illumination light 16 , which at a certain time the radiation source 2 leave and over a particular illumination light channel 27 i over different stages of the delay component 33 have run, the reticle 7 have reached before shares 16 j l of the illumination light 16 , which have a different lighting channel 27 j have run, the reticle 7 to reach. This is in 8th in one too 5 represented analog representation.
Bei der zeitlichen Auftreffabfolge nach 8 „sieht“ das Retikel 7, eine extreme Zeitauflösung und einen extrem kurzen Lichtimpuls der Lichtquelle 2 vorausgesetzt, zunächst eine Abfolge von einander zeitlich korrespondierenden Anteilen der Ausleuchtungskanal-Teil-Lichtimpulse aus einer ersten Beleuchtungsrichtung, dann eine Abfolge von einander zeitlich korrespondierenden Anteilen der Ausleuchtungskanal-Teil-Lichtimpulse aus einer zweiten Beleuchtungsrichtung und so weiter.At the temporal impact sequence after 8th "Sees" the reticle 7 , an extreme time resolution and an extremely short light pulse of the light source 2 provided, first, a sequence of mutually corresponding portions of the illumination channel sub-light pulses from a first illumination direction, then a sequence of mutually corresponding portions of the illumination channel sub-light pulses from a second illumination direction, and so forth.
Ein minimaler zeitlicher Abstand Δt zwischen den Auftreff-Zeitpunkten der einander zeitlich korrespondierenden Anteile der Ausleuchtungskanal-Teil-Lichtimpulse 16 k l auf dem Retikel 7 ist auch hier größer als die Kohärenzdauer τκ der Lichtquelle 2. δl’ ist das zeitliche Analogon zur Laufwegdifferenz δl, also die Laufzeit-Differenz. Hier gilt δl’ = Δt.A minimum time interval Δt between the impact times of the temporally corresponding portions of the illumination channel partial light pulses 16 k l on the reticle 7 Here, too, is greater than the coherence duration τ κ of the light source 2 , δl 'is the time analogue to the path difference δl, ie the transit time difference. Here δl '= Δt.
Die optische Verzögerungskomponente 33 kann am Ort der Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels 22 angeordnet sein. Hierdurch werden eine zusätzliche Reflektion und der damit verbundene Lichtverlust vermieden. Durch die kleine Stufenhöhe ist eine leichtere Integration in andere optische Komponenten wie zum Beispiel einen Facettenspiegel möglich, als dieses bei einer größeren Stufenhöhe der Fall.The optical delay component 33 may be at the location of the pupil facets of the pupil facet mirror 22 be arranged. As a result, an additional reflection and the associated loss of light are avoided. Due to the small step height, easier integration into other optical components, such as a facet mirror, is possible, as is the case with a larger step height.
Die optische Verzögerungskomponente 29 kann am Ort eines Zwischenfokus angeordnet sind. Große Stufenhöhe sind etwas aufwendiger herzustellen, und bei Plazierung am Ort eines Zwischenfokus wird nur ein einziges derartiges Element benötigt.The optical delay component 29 can be arranged at the location of an intermediate focus. Large step heights are somewhat more expensive to produce, and when placed at the location of an intermediate focus, only a single such element is needed.
Bei der Projektionsbelichtung mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird wenigstens ein Teil des Retikels 7 im Objektfeld 5 auf einen Bereich der lichtempfindlichen Schicht auf den Wafer 13 im Bildfeld 11 zur lithografischen Herstellung eines mikrobeziehungsweise nanostrukturierten Bauteils, insbesondere eines Halbleiterbauteils, beispielsweise eines Mikrochips, abgebildet. Hierbei werden das Retikel 7 und der Wafer 13 zeitlich synchronisiert in der y-Richtung kontinuierlich im Scannerbetrieb verfahren. In the projection exposure using the projection exposure system 1 becomes at least a part of the reticle 7 in the object field 5 on a portion of the photosensitive layer on the wafer 13 in the image field 11 for the lithographic production of a microstructured or nanostructured component, in particular a semiconductor component, for example a microchip. This will be the reticle 7 and the wafer 13 synchronized in time in the y-direction continuously in scanner operation.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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EP 1451629 B1 [0002] EP 1451629 B1 [0002]
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US 6069739 [0002] US 6069739 [0002]
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EP 1521111 A1 [0002] EP 1521111 A1 [0002]
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US 2011/001947 A1 [0006] US 2011/001947 A1 [0006]
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EP 1072957 A2 [0014] EP 1072957 A2 [0014]
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US 6859515 B2 [0027] US Pat. No. 685,951 B2 [0027]
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EP 1225481 A [0028] EP 1225481 A [0028]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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Joseph W. Goodman, Speckle Phenomena in Optics, Roberts & Company 2010 [0035] Joseph W. Goodman, Speckle Phenomena in Optics, Roberts & Company 2010 [0035]
