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Die Erfindung betrifft eine Strahlregelungsvorrichtung für einen Beleuchtungsstrahl. Ferner betrifft die Erfindung ein optisches System mit einer derartigen Strahlregelungsvorrichtung und ein Metrologiesystem mit einem derartigen optischen System.
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Aus der
US 2008/0 017 810 A1 ist eine EUV-Lichtquelle bekannt, bei der eine Strahl-Auftreffposition eines ein Teil der Lichtquelle darstellenden Lasers nachgeregelt wird.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strahlregelungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass diese bei einfachem Aufbau eine gut kontrollierbare Beleuchtung ermöglicht.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Strahlregelungsvorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Im einfachsten Fall kommt die erfindungsgemäße Strahlregelungsvorrichtung mit einer einzigen Regelkomponente aus und ist dann vergleichsweise einfach aufgebaut. Über die Regeleinrichtung ist ein Nachführen des Beleuchtungsstrahls kontrolliert möglich. Die Strahlregelungsvorrichtung kann eine Kollektor- und Fokussieroptik zur Erfassung einer Beleuchtungsemission der Lichtquelle und zur Bündelung des erfassten Beleuchtungsstrahls in das Luftbild aufweisen. Bei dem Luftbild des Beleuchtungsstrahls handelt es sich um ein Bild der Lichtquelle, also in der Regel um einen Fokus des Beleuchtungsstrahls. Das Luftbild kann am Ort eines Zwischenfokus eines Strahlengangs des Beleuchtungsstrahls liegen. Eine abbildende Beleuchtungsoptik-Baugruppe, die zusätzlich vorgesehen sein kann, sorgt dafür, dass über eine Positionsregelung eines am Ort eines Zwischenfokus vorliegenden Luftbildes eine Positionsregelung des auf ein Objektfeld auftreffenden Beleuchtungsstrahls möglich ist. Als Objektfeld wird das beleuchtete Feld in einer Objektebene bezeichnet, die durch eine abbildende Optik bzw. durch die abbildende Beleuchtungsoptik-Baugruppe abbildbar sein soll. Es reicht aus, die Position des Luftbildes durch Erfassung einer Lageabweichung des Luftbildes quer zu einer vorgegeben Strahlrichtung zu erfassen. Eine Lageerfassung auch einer Position des Luftbildes längs dieser Strahlrichtung, also eine Positionserfassung einer Fokalebene, ist zusätzlich möglich, aber nicht zwingend. Die Strahlregelungsvorrichtung kann eine abbildende Beleuchtungsoptik-Baugruppe zur Abbildung des Luftbildes des Beleuchtungsstrahls auf ein zu beleuchtendes Objektfeld aufweisen. Dies wird auch als kritische Beleuchtung des Objektfelds bezeichnet. Über den Verlagerungsaktor kann die Regelkomponente in mindestens einem Freiheitsgrad der Translation und/oder der Rotation verlagert werden. Über die Regelkomponente findet eine direkte Beeinflussung des Strahlengangs des Beleuchtungsstrahls statt. Bei der Regelkomponente kann es sich um eine Komponente handeln, die mechanisch direkt mit einem Strahlabschnitt oder mit mindestens einer Fläche, die den Beleuchtungsstrahlengang führt, verbunden ist. Bei einer derartigen Regelkomponente kann es sich um einen Regelspiegel oder auch beispielsweise um eine Quelleinheit der Strahlungsquelle handeln, deren Position relativ zu nachgelagerten Führungskomponenten für den Beleuchtungsstrahlengang geregelt werden kann.
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Ein Regelspiegel nach Anspruch 2 ermöglicht eine gut kontrollierbare Strahlrichtungsvorgabe. Es hat sich herausgestellt, dass eine solche Strahlrichtungsvorgabe in vielen Fällen den Anforderungen, die an die Strahlregelungsvorrichtung gestellt werden, entsprechen kann. Die Kippachsen, um die der Regelspiegel durch die Kippaktoren kippbar ist, können eine Ebene aufspannen, die parallel zu einer Grundkörper-Ebene eines Regelspiegel-Grundkörpers verläuft. Diese beiden Kippachsen können aufeinander senkrecht stehen. Im Falle eines Regelspiegels mit planer Reflexionsfläche ist diese Grundkörper-Ebene parallel zur Ebene, in der die Reflexionsfläche liegt. Bevorzugt liegen die Kippachsen in der Ebene, in der die Reflexionsfläche angeordnet ist oder in einer die Reflexionsebene berührenden Ebene. Der Regelspiegel kann auch durch mehr als zwei Verlagerungsaktoren verlagerbar sein, die alle voneinander unabhängig ansteuerbar sein können. Anstelle eines Regelspiegels kann auch ein anderes optisches Element als Regelkomponente zum Einsatz kommen, beispielsweise ein diffraktives Element, z.B. eine Zonenplatte, ein Strahlteiler, insbesondere auch ein polarisierender Strahlteiler, oder ein akustooptischer Modulator, insbesondere ein diffraktives Element mit variablem bzw. steuerbarem Ablenkwinkel für den durchlaufenden Beleuchtungsstrahl. Der Regelspiegel kann den Beleuchtungsstrahl reflektieren.
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Ein gekrümmt ausgeführter Regelspiegel nach Anspruch 3, also ein Regelspiegel, dessen Reflexionsfläche nicht eben ausgeführt ist, kann zusätzlich zur Bündelformung des Beleuchtungsstrahls herangezogen werden. Der Regelspiegel kann als Ellipsoid-Spiegel ausgeführt sein. Die Reflexionsfläche des Regelspiegels kann unterschiedliche Krümmungen in zueinander senkrechten Schnittebenen aufweisen. Dies kann zur astigmatischen Beeinflussung des Beleuchtungsstrahls genutzt werden.
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Ein nach Anspruch 4 für die Regelung verlagerbarer Regelspiegel erweitert die Regelungsmöglichkeiten der Strahlregelungsvorrichtung. Längs des mindestens einen Translations-Freiheitsgrades ist eine angetriebene Verlagerung möglich. Eine derartige Verlagerung kann längs zweier oder auch dreier unabhängiger Translations-Freiheitsgrade erfolgen. Die Verlagerung kann wiederum mittels mehrerer und bevorzugt unabhängig voneinander ansteuerbarer Verlagerungsaktoren erfolgen.
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Ein verlagerbarer Tragrahmen nach Anspruch 5 ist eine weitere Variante für die Regelkomponente der Strahlregelungsvorrichtung. Diese Varianten „Regelspiegel“ und „verlagerbarer Tragrahmen“ können auch in Kombination miteinander Teil der Strahlregelungsvorrichtung sein.
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Die Auskoppeleinheit der Positionssensoreinrichtung nach Anspruch 6 kann ausgekoppelte Strahlung nutzen, die nicht zur Beleuchtung genutzt wird.
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Eine Positionssensoreinrichtung nach Anspruch 7 ist empfindlich. Die Positionssensoreinrichtung kann einen, zwei, drei, vier oder auch noch mehr Auskoppelspiegel und diesen jeweils zugeordnete Positionssensoren aufweisen. Anstelle eines Auskoppelspiegels kann auch ein anderes optisches Element als Auskoppeleinheit zum Einsatz kommen, beispielsweise ein diffraktives Element, z.B. eine Zonenplatte, ein Strahlteiler, insbesondere auch ein polarisierender Strahlteiler, oder ein akustooptischer Modulator, insbesondere ein diffraktives Element mit variablem bzw. steuerbarem Ablenkwinkel für den durchlaufenden Beleuchtungsstrahl. Die Auskoppeleinheit, insbesondere mindestens ein Auskoppelspiegel, kann durch eine Strukturierung der den Strahlengang des Beleuchtungsstrahls beeinflussenden Regelkomponente, beispielsweise durch Strukturierung des Regelspiegels, realisiert sein. An den Strukturen wird ein Teil des Beleuchtungsstrahls ausgekoppelt und zur Strahlregelung genutzt werden.
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Eine Blende nach Anspruch 8 kann zwischen dem dann am Ort eines Zwischenfokus liegenden Luftbild und dem Objektfeld und kann insbesondere zwischen dem Luftbild und dem ersten Spiegel der abbildenden Beleuchtungsoptik-Baugruppe angeordnet sein. Über die Blende kann die Auswahl einer das Objektfeld beleuchtenden Sub-Apertur des Beleuchtungsstrahls erfolgen. Dies kann zur Vorgabe einer Beleuchtungswinkelverteilung zur Beleuchtung des Objektfeldes mit dem Beleuchtungsstrahl genutzt werden.
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Eine Ausführung der Regeleinrichtung nach Anspruch 9 ermöglicht eine zeitliche und/oder örtliche Homogenisierung der Objektfeldbeleuchtung. Die Soll-Position kann in Form einer Spiralbahn in einer Luftbildebene mit sequentiell größer und kleiner werdendem Radius vorgegeben werden. Die Soll-Position kann auch in Form einer Spiralbahn mit konstanter Kreisfrequenz und moduliertem Radius vorgegeben werden. Eine Modulation kann so erfolgen, dass ein Quadrat des Radius der Spiralbahn direkt proportional zur verstrichenen Zeit ist. Bei einer alternativen Ausführung der Srahlregelungsvorrichtung kann das Luftbild in seiner Position von einer Einrichtung verlagert werden, die von der Regeleinrichtung unabhängig ist. Eine Strahlstabilisierung über die Regeleinrichtung und eine Luftbild-Verlagerung, die beispielsweise durch ein Wobbeln des Luftbild erzeugt sein kann, können durch unterschiedliche Komponenten der Strahlregelungsvorrichtung realisiert werden.
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Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 10 und eines Metrologiesystems nach Anspruch 11 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Strahlregelungsvorrichtung bereits erläutert wurden. Das optische System kann zusätzlich eine pupillenformende Komponente aufweisen, die eine Beleuchtungswinkelverteilung zur Beleuchtung des Objektfeldes vorgibt. Diese pupillenformende Komponente, die als Blendenkomponente realisiert sein kann, kann unabhängig von der Strahlregelungsvorrichtung arbeiten. Beim Metrologiesystem können sich verändernde Pupillenausleuchtungen, beispielsweise durch eine sich mit der Zeit verändernde Abstrahlcharakteristik der Lichtquelle, durch eine entsprechende Ansteuerung der Lichtquelle, beispielsweise durch eine Verlagerung der Lichtquelle, insbesondere durch eine Rotation der Lichtquelle ausgeglichen werden. In einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik können Sensoren für den Beleuchtungsstrahl oder für ausgekoppelte Anteile von diesem vorgesehen sein. Derartige Sensoren können beispielsweise am Rand einer Pupille der Beleuchtungsoptik angeordnet sein. Diese Pupillensensoren können eine Schwerpunktsverlagerung einer Ausleuchtung der Pupillenebene mit dem Beleuchtungsstrahl detektieren und die Lichtquelle durch entsprechende Ansteuerung in ihrem Arbeitspunkt und/oder in ihrer Position und/oder in ihrer Ausrichtung durch Rotation so nachführen, dass der Schwerpunkt der Pupillenausleuchtung auf einer Soll-Position gehalten wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 schematisch ein Metrologiesystem zur Untersuchung von Objekten mit einem EUV-Lichtquellensystem, enthaltend eine Lichtquelle und eine Strahlregelungsvorrichtung für einen Beleuchtungsstrahl;
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2 vergrößert und im Vergleich zu 1 nicht maßstabsgetreu einen Ausschnitt des Metrologiesystems im Bereich einer Regelkomponente der Strahlregelungsvorrichtung in Form eines Regelspiegels;
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3 nochmals vergrößert einen Ausschnitt aus 2 im Bereich eines dem Regelspiegel im Beleuchtungsstrahlengang nachgeordneten Luftbild bzw. Zwischenfokus-Moduls mit einer Positionssensoreinrichtung zur Erfassung einer Position eines Luftbildes bzw. eines Zwischenfokus des Beleuchtungsstrahls.
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Ein schematisch in der 1 dargestelltes Metrologiesystem 1 dient zur Analyse eines Objekts 2, beispielsweise einer Lithografiemaske, nach Strukturierungsfehlern. Das Objekt 2 ist in einer Objektebene 2a des Metrologiesystems 1 angeordnet. Die Lithografiemaske kann bei der EUV-Projektionslithografie im Rahmen der Herstellung von strukturierten Halbleiterbauteilen, beispielsweise von Speicherchips, zum Einsatz kommen. Das Objekt 2 wird von einem schematisch dargestellten Objekthalter 2b getragen.
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Ein zu untersuchender Strukturierungsfehler des Objekts
2 kann mithilfe einer Analyse eines sogenannten Luftbildes (Aerial Image Measurement System, AIMS) untersucht werden. Das Metrologiesystem
1 dient zur Simulation und Analyse der Auswirkungen beispielweise der Eigenschaften von Lithografiemasken auf eine optische Abbildung von Projektionsoptiken innerhalb einer Projektionsbelichtungsanlage. Ein AIMS-System ist aus der
DE 102 20 815 A1 bekannt.
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Das Metrologiesystem 1 ist in einer nicht näher dargestellten evakuierten Systemkammer untergebracht. Eine Restatmosphäre in der Systemkammer kann gezielt vorgegeben werden, z. B. ein geringer Partialdruck im Bereich beispielsweise von einigen 10–2 mbar H2.
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Zur Beleuchtung des Objekts 2 dient eine EUV-Lichtquelle 3, die Beleuchtungsemission in Form eines EUV-Beleuchtungsstrahls 4 erzeugt. Die Lichtquelle 3 kann EUV-Nutzstrahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen 2 nm und 30 nm, beispielsweise im Bereich zwischen 2,3 nm und 4,4 nm oder im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm, erzeugen. Für die Lichtquelle 3 kommen die auch für EUV-Lithografiesysteme bzw. Projektionsbelichtungsanlagen üblichen Lichtquellen in Frage, also beispielsweise Laser-Plasma-Quellen (LPP; Laser Produced Plasma) oder auch Entladungsquellen (DPP; Discharge Produced Plasma).
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Zur Erfassung und Bündelung des Beleuchtungsstrahls 4 kann ein in 1 schematisch angedeuteter Kollektor 4a dienen. Hierbei kann es sich um einen Ellipsoidspiegel und/oder um einen genesteten Kollektor handeln. Entsprechende Kollektoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Der Lichtquelle 3 im Beleuchtungsstrahlengang nachgeordnet ist eine Strahlregelungsvorrichtung 5 für den Beleuchtungsstrahl 4.
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Zur Strahlregelungsvorrichtung 5 gehört eine den Beleuchtungsstrahlengang beeinflussende Regelkomponente in Form eines Regelspiegels 6. Der Regelspiegel 6 ist im Strahlengang des Beleuchtungsstrahls 4 nach der Lichtquelle 3 angeordnet. Eine Reflexionsfläche 7 (vgl. 2) des Regelspiegels 6 ist gekrümmt ausgeführt. Die Reflexionsfläche 7 kann ellipsoidal geformt sein. Die Reflexionsfläche 7 kann unterschiedliche Krümmungen in zueinander senkrechten Schnittebenen zur entsprechenden Formbeeinflussung eines weiteren Verlaufs des Beleuchtungsstrahls 4 aufweisen.
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Der Regelspiegel 6 ist über eine Mehrzahl von Verlagerungsaktoren 8, die in der 2 schematisch dargestellt sind, in mehreren Freiheitsgraden gesteuert verlagerbar. Die Verlagerungsaktoren 8 werden von einem Spiegelhalter 9 für den Regelspiegel 6 getragen. Wirkverbindungen zwischen den Verlagerungsaktoren 8 und dem Regelspiegel 6 sind in der 2 schematisch durch durchgezogene Striche angedeutet. Der Regelspiegel 6 ist in einer Spiegelkammer 10 mit einer Eintrittsöffnung für den von der Lichtquelle 3 herkommenden Beleuchtungsstrahl 4 und einer Austrittsöffnung für den von der Reflexionsfläche 7 reflektierten Beleuchtungsstrahl 4 versehen. Der Regelspiegel 6 ist durch zwei der Verlagerungsaktoren 8, die als unabhängig voneinander ansteuerbare Kippaktoren ausgebildet sind, um zwei aufeinander senkrecht stehende Kippachsen 11, 12 verkippbar.
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Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen wird im Zusammenhang mit der Beschreibung der 1 und 2 nachfolgend ein globales xyz-Koordinatensystem verwendet. Die x-Achse verläuft senkrecht zur Zeichenebene der 1 und 2 und aus dieser heraus. Die y-Achse verläuft in den 1 und 2 nach links. Die z-Achse verläuft in den 1 und 2 nach unten.
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Die Kippachse 11 verläuft parallel zur x-Achse. Die Kippachse 12 verläuft parallel zur y-Achse. Die Kippaktoren 8 ermöglichen eine Verkippung des Regelspiegels 6 um die Kippachsen 11, 12 um +/– 250 μrad. Die Kippachsen 11, 12 spannen eine Ebene auf, die parallel zu einer Grundkörper-Ebene xy eines Regelspiegel-Grundkörpers 13 verläuft, der die Reflexionsfläche 7 trägt. Auf einen Kreuzungspunkt der beiden Kippachsen 11, 12, die in der 2 schematisch abseits des Regelspiegels 6 dargestellt sind, trifft der Beleuchtungsstrahl 4. Hierdurch ist gewährleistet, dass ein Verkippen des Regelspiegels 6 zu einem möglicht geringen Strahlversatz des Beleuchtungsstrahls 4 führt. Abhängig von der Ausführung der Kippaktoren können die Kippachsen 11, 12 auch anders verlaufen.
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Weitere Verlagerungsaktoren 8 des Spiegelhalters 9 ermöglichen eine angetriebene Verlagerung des Spiegelhalters 9 gegenüber einer Bodenwand B der Systemkammer des Metrologiesystems 1. Über einen der Verlagerungsaktoren 8 ist eine Verlagerung des Spiegelhalters 9 gegenüber der Bodenwand B mit einem Verlagerungsweg von +/– 5 mm in der z-Richtung möglich.
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Über einen der Verlagerungsaktoren 8 ist eine Verlagerung des Regelspiegels 6 gegenüber dem Spiegelhalter 9 längs eines Verlagerungsweges von +/– 400 μm in der z-Richtung möglich.
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Der Regelspiegel 6 ist also auch längs mindestens eines Translations-Freiheitsgrades verlagerbar ausgeführt.
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Zusammen mit dem Kollektor 4a ist der Regelspiegel 6 Teil einer Kollektor-Fokussieroptik zu Erfassung der Beleuchtungsemission der Lichtquelle 3 und zur Bündelung des erfassten Beleuchtungsstrahls 4 in einem Zwischenfokus 14, der dem Regelspiegel 6 nachgeordnet ist. Der Regelspiegel 6 ist also im Beleuchtungsstrahlengang vor dem Zwischenfokus 14 angeordnet.
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Im Bereich eines Luftbildes am Ort eines Zwischenfokus 14 ist ein Luftbild- bzw. Zwischenfokus-Modul 15 der Strahlregelungsvorrichtung 5 angeordnet, das vergrößert in der 3 dargestellt ist. Das Zwischenfokus-Modul 15 hat eine Eintrittsöffnung 16 für den Beleuchtungsstrahl 4, eine Zwischenfokusblende 17 am Ort des Zwischenfokus 14 und eine Austrittsöffnung 18 im Strahlengang des Beleuchtungsstrahls 4 nach dem Zwischenfokus 14. Die Zwischenfokusblende 17 kann über einen angetriebenen Wechselhalter 19 gegen eine andere Zwischenfokusblende ausgetauscht werden. Dies kann zur Ausrichtung und/oder zur Größenbestimmung des Zwischenfokus 14 genutzt werden.
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Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen innerhalb des Zwischenfokus-Moduls 15 ist in der 3 ein lokales xyz-Koordinatensystem eingetragen. Die x-Achse verläuft senkrecht zur Zeichenebene aus dieser heraus. Die y-Achse verläuft in der 3 nach links. Die z-Achse verläuft in der 3 nach unten und parallel zu einer Hauptstrahlrichtung S des Beleuchtungsstrahls 4 durch das Zwischenfokus-Modul 15. Die yz-Ebene des lokalen xyz-Koordinatensystems entspricht der yz-Ebene des globalen xyz-Koordinatensystems aus den 1 und 2. Die y- und die z-Achse sind jeweils um einen Einfallswinkel des Beleuchtungsstrahls 4 auf dem Regelspiegel 6 gegenüber der y- und der z-Achse des globalen xyz-Koordinatensystems im Uhrzeigersinn um die x-Achse verdreht. Die x-Achse des globalen xyz-Koordinatensystems entspricht der x-Achse des lokalen xyz-Koordinatensystems, verläuft also parallel zu dieser.
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Teil des Zwischenfokus-Moduls 15 ist eine Positionssensoreinrichtung 20 zur Erfassung einer räumlichen Position des Zwischenfokus 14. Zur Positionssensoreinrichtung 20 gehören insgesamt vier Auskoppeleinheiten 21 mit jeweils zwei Auskoppelspiegeln 22, von denen in den 2 und 3 zwei Auskoppeleinheiten 21 rechts und links vom Durchtritt des Beleuchtungsstrahls 4 dargestellt sind.
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Die beiden anderen Auskoppeleinheiten 21 umgeben die Hauptstrahlrichtung S auf Höhe der beiden dargestellten Auskoppeleinheiten 21 in positiver und negativer x-Richtung beabstandet, liegen also vor und hinter der Zeichenebene der 3. Die insgesamt vier in Umfangsrichtung um die Hauptstrahlrichtung S um den Beleuchtungsstrahl 4 verteilt angeordneten Auskoppeleinheiten 21 koppeln randseitige Strahlanteile 23 des Beleuchtungsstrahls 4 aus, die nicht zur Beleuchtung des Objekts 2 genutzt werden. Die randseitigen Strahlanteile 23 werden über die Auskoppeleinheiten 21 durch Auskoppelblenden 24 hin zu Positionssensoren 25 des Zwischenfokus-Moduls 15 geführt. Die insgesamt vier Positionssensoren 25, die wie die Auskoppeleinheiten 21 in Umfangsrichtung um die Hauptstrahlrichtung S des Beleuchtungsstrahls 4 verteilt angeordnet sind, funktionieren nach Art eines Quadrantendetektors. Alternativ können die Positionssensoren des Zwischenfokus-Moduls als Lateraleffekt-Fotodioden (lateral effect photodiodes) oder Laufzeit-Detektoren (delay-line detectors, DLD-Detektoren) zum Einsatz kommen.
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Für die Positionssensoren 25 sind verschiedene Ausführungsformen möglich. Jeder der Positionssensoren 25 kann bei einer Ausführung eine zweidimensionale Koordinate unabhängig von den anderen Positionssensoren bestimmen. Alternativ kann jeder der Positionssensoren 25 ausschließlich eine eindimensionale Koordinate bestimmen, sodass zwei unabhängige richtungsvermessende Positionssensoren 25 erforderlich sind, um eine zweidimensionale Messung zu bewerkstelligen. Bei einer weiteren Variante kann ein Paar von gegenüberliegenden die Strahlanteile 23 vermessenden Positionssensoren 25 eine eindimensionale Koordinate bestimmen, sodass zwei derartige Paare von Positionssensoren 25, die voneinander unabhängige eindimensionale Koordinaten bestimmen, zur zweidimensionalen Positionsmessung eingesetzt werden. Diese vorstehend beschriebenen Varianten können auch redundant genutzt werden, damit Messfehler eliminiert werden.
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Bei einer alternativen, nicht zeichnerisch dargestellten Ausführung der Strahlregelungsvorrichtung kann die mindestens eine Auskoppeleinheit 21 durch Strukturen auf einem den Beleuchtungsstrahl führenden Spiegel, beispielsweise durch Strukturen auf den Regelspiegel 6, realisiert sein. Die Strukturen können beispielsweise durch Mikrostrukturen und/oder durch diffraktive Strukturen gebildet sein, die einen Teil des Beleuchtungsstrahls 4 zur Strahlregelung auskoppeln.
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Eine in der 2 schematisch dargestellte Regeleinrichtung 26 steht in nicht näher dargestellter Weise mit den Positionssensoren 25 der Positionssensoreinrichtung 20 einerseits und mit den Verlagerungsaktoren 8 andererseits in Signalverbindung.
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Die Regeleinrichtung 26 errechnet aus den Sensorwerten, die sie von der Positionssensoreinrichtung 20 erhält, und dem sich hieraus ergebenden Zwischenfokus-Positionssignal Steuersignale für die Verlagerungsaktoren 8 und gibt diese zur xy-Positionsregelung des Zwischenfokus 14 über eine entsprechende Verkippung des Regelspiegels 6 an die Verlagerungsaktoren 8 weiter. Geregelt wird also eine Position des Zwischenfokus hinsichtlich dessen Lage quer zu einer Strahlrichtung. Die Soll-Position kann dabei zeitlich variieren. Eine derartige zeitliche Variation wird auch als Wobbeln bezeichnet.
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Im Strahlengang des Beleuchtungsstrahls 4 ist dem Zwischenfokus-Modul 15 eine in der 1 schematisch dargestellte Shutter-Einheit 27 zur gesteuerten Unterbrechung einer Beleuchtung des Objekts 2, also zum gesteuerten Blocken des Beleuchtungsstrahls 4, angeordnet. Die Shutter- Einheit 27 kann ein integraler Bestandteil des Meteorologiesystems 1 sein. Die Shutter-Einheit 27 ist im Strahlengang des Beleuchtungsstrahls 4 nach der Positionssensoreinrichtung 20 angeordnet. Dies gewährleistet eine von der Shutter-Einheit 27 unbeeinflusste Positionsregelung. Der Shutter-Einheit 27 ist im Strahlengang des Beleuchtungsstrahls 4 eine Energiesensoreinrichtung 28 nachgeordnet, die in der 1 schematisch dargestellt ist. Die Energiesensoreinrichtung 28 kann prinzipiell mit vier Auskoppeleinheiten und vier Energiesensoren so aufgebaut sein wie die Positionssensoreinrichtung 20. Sowohl die Positionssensoreinrichtung 20 als auch die Energiesensoreinrichtung 28 kann bei einer Variante auch mit drei Auskoppeleinheiten und drei Sensoren realisiert sein, die sternförmig um ein Zentrum herum, welches vom Beleuchtungsstrahl 4 durchtreten wird, angeordnet sind. Mit der Energiesensoreinrichtung 28 lässt sich die Energie des durch die Zwischenfokusblende 17 hindurch gelassenen Beleuchtungsstrahls 4 vermessen. Diese Energie ist umso höher, je besser eine z-Position des Zwischenfokus 14 mit der z-Position der Zwischenfokusblende 17 übereinstimmt. Über die Energiesensoreinrichtung 21 ist also eine z-Positionsbestimmung des Zwischenfokus 14 möglich. Diese z-Positionsbestimmung ist bei der Strahlregelungsvorrichtung 5 vorteilhaft, stellt aber keine zwingende Notwendigkeit dar. Auch die Energiesensoreinrichtung 28 steht über eine nicht dargestellte Signalleitung mit der Regeleinrichtung 26 in Signalverbindung. Von der Energiesensoreinrichtung 28 erhält die Regeleinrichtung 26 ein z-Positionssignal für den Zwischenfokus 14. Zur z-Positionsbestimmung kann auf den Regelspiegel 6 auch eine z-Oszillation aufmoduliert werden, die, beispielsweise im LockIn-Verfahren, phasenkorreliert mit der Energiesensoreinrichtung 28 detektiert wird. Eine vorzeichenbehaftete Amplitude des Messergebnisses ist dann direkt proportional zu einer Defokussierung des Zwischenfokus 14, gibt also ein Maß für die z-Position, welches zur z-Positionsbestimmung des Zwischenfokus 14 und auch zur z-Positionsregelung durch entsprechende, rückgekoppelte Ansteuerung einer z-Position des Regelspiegels 6 genutzt würde.
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Der Energiesensoreinrichtung 28 nachgeordnet ist eine abbildende Beleuchtungsoptik-Baugruppe 29 zur Abbildung der Zwischenfokus 14 auf ein zu beleuchtendes Objektfeld 30 in der Objektebene 2a, in der die zu beleuchtende Struktur des Objekts 2 angeordnet ist. Die Beleuchtungsoptik-Baugruppe 29 hat zwei EUV-Spiegel 31 und 32.
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Das Objektfeld 30 wird über eine abbildende Optik in Form eines Projektionsobjektivs 33 mit Spiegeln M1, M2 und M3 in ein Bildfeld 34 abgebildet. Am Ort des Bildfeldes 34 ist ein das Bildfeld 34 erfassender Messaufnehmer 35 in Form eines CCD-Bildsensors angeordnet. Alternativ kann es sich beim Messaufnehmer 35 um eine CMOS-Kamera oder um einen Fluoreszenzschirm handeln. Das Zwischenfokus-Modul 15, die Shutter-Einheit 27 und die Energiesensoreinrichtung 28 sind in einer Zwischenfokuskammer 36 angeordnet. Die Beleuchtungsoptik-Baugruppe 29 ist in einer Beleuchtungsoptikkammer 37 angeordnet. Das Projektionsobjektiv 33 ist in einer Objektivkammer 38 untergebracht, die ihrerseits in mehrere Teilkammern unterteilt ist.
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Die Strahlregelungsvorrichtung 5 und das Projektionsobjektiv 33 sind Teil eines optischen Systems des Metrologiesystems 1. Die Positionssensoren 25 und der Messaufnehmer 35 sind so ausgestaltet, dass sie für den Strahlanteil 23 und die zur Abbildung des Objektfeldes 30 beitragenden Anteile des Beleuchtungsstrahls 4 sensitiv sind.
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Zwischen der Energiesensoreinrichtung 28 und der Beleuchtungsoptik-Baugruppen 29 ist eine Blendeneinheit 39 mit einer weiteren Blende 40 für den Beleuchtungsstrahl 4 angeordnet. Die Blende 40 ist in der Zwischenfokuskammer 36 montiert. Die Blende 40 ist in einer Pupillenebene der Beleuchtung angeordnet, sodass über eine Auswahl der Anteile des Beleuchtungsstrahls 4 die durch die Blende 40 hindurchgelassen werden, eine Auswahl der Beleuchtungswinkel erfolgen kann, mit denen das Objektfeld 2 über den Beleuchtungsstrahl 4 beleuchtet wird.
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Die Strahlregelungsvorrichtung 5 arbeitet folgendermaßen: Die Positionssensoreinrichtung 20 erfasst die xy-Position des Zwischenfokus 14. Abweichungen einer Ist-Position des Zwischenfokus 14 von einer vorgegebenen Soll-Position werden von der Regeleinrichtung 26 durch Auswertung der jeweiligen Positionssignale erfasst und in Steuersignale für die Verlagerungsaktoren 8 umgesetzt, sodass die Ist-Position des Zwischenfokus 14 einer vorgegebenen Soll-Position nachgeführt wird. Die jeweils das Objektfeld 30 beleuchtende Sub-Apertur des Beleuchtungsstrahls 4 wird über die Blendeneinheit 39 ausgewählt. Die Regeleinrichtung 26 kann so ausgeführt sein, dass eine zeitlich veränderliche Soll-Position des Zwischenfokus 14 nachgeregelt wird. Diese zeitlich veränderliche Soll-Position kann als Spiralbahn vorgegeben werden, in der die Soll-Position des Zwischenfokus 14 in einer Zwischenfokusebene mit segmentiell größer und kleiner werdendem Radius wandert. Entsprechend wird die Ist-Position des Zwischenfokus 14 dieser Soll-Position nachgeführt. Alternativ oder zusätzlich zu einer solchen Spiralbahn-Nachführung kann ein Wobbeln des Beleuchtungsstrahls 4 über eine aktorische Verkippung bzw. Verlagerung der Regelkomponente, also des Regelspiegels 6 und/oder des Tragrahmens 41, erfolgen.
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Aufgrund der Wanderung des Zwischenfokus 14 ergibt sich durch die Abbildung des Zwischenfokus 14 in das Objektfeld 2 eine entsprechende Wanderung des zur Beleuchtung des Objekts 2b verwendeten Anteils des Beleuchtungsstrahls 4. Das Objektfeld 2 wird daher entsprechend der Nachführung des Zwischenfokus 14 im zeitlichen Verlauf mit unterschiedlichen Anteilen des gesamten zur Verfügung stehenden Beleuchtungsstrahls 4 beleuchtet. Auf diese Weise wird eine Homogenisierung der Beleuchtung erzielt, da sich lokale Heterogenitäten innerhalb der jeweils verwendeten Anteile des Beleuchtungsstrahls 4 auf dem Objekt 2b bei dessen Beleuchtung herausmitteln. Die Blende 40 wird genutzt, um eine Beleuchtungswinkelverteilung bei der Beleuchtung des Objektfeldes 2 vorzugeben.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführung des Metrologiesystems 1 nach den 1 bis 3 stellt der Regelspiegel 6 die Regelungskomponente der Strahlregelungsvorrichtung 5 dar. Alternativ oder zusätzlich kann die Regelkomponente auch durch einen verlagerbaren Tragrahmen 41 für die Lichtquelle 3 ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Tragrahmen 41 der Lichtquelle 3 mechanisch mit einem Verlagerungsaktor 42 verbunden, wie in der 1 gestrichelt angedeutet. Über den Verlagerungsaktor 42 ist eine Verlagerung der Lichtquelle 2 in mindestens zwei Translations-Freiheitsgraden quer zur Strahlrichtung des Beleuchtungsstrahls 4 möglich, Auch eine Verlagerung mit mehr als zwei Freiheitsgraden kann je nach Ausgestaltung des Verlagerungsaktors 42 oder einer entsprechenden Gruppe von Verlagerungsaktoren für den Tragrahmen 41 realisiert sein. Bei dieser Ausgestaltung wird eine xy-Position und vorzugsweise eine z-Position des Zwischenfokus 14 über ein Nachführen des Tragrahmens 41 der Lichtquelle 3 mit dem Verlagerungsaktor 42 realisiert. Hierzu steht der mindestens eine Verlagerungsaktor 42 wiederum mit der Regeleinrichtung 26 in Signalverbindung und wird entsprechend dem angesteuert, was vorstehend im Zusammenhang mit den Verlagerungsaktoren 8 erläutert wurde.
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Beim Einsatz des Metrologiesystems 1 wird das Objekt 2 innerhalb des Objektfeldes 30 mit dem Beleuchtungsstrahl 4 beleuchtet, dessen Strahlführung mit der Strahlregelungsvorrichtung 5 geregelt ist. Die Strukturen des Objekts 2, die sich im Objektfeld 30 befinden, werden auf den Messaufnehmer 35 abgebildet.
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Bei einer alternativen oder zusätzlichen Ausführung der Strahlregelungsvorrichtung 5 wird eine relative Differenz der Strahlintensität gemessen, die von gegenüberliegenden Sensoren der Energiesensoreinrichtung 28 erfasst wird. Diese gegenüberliegenden Sensoren erfassen dabei ausgekoppelte Anteile des Beleuchtungsstrahls 4 an gegenüberliegenden Querschnittspositionen des Beleuchtungsstrahls 4. Aus der gemessenen Intensitätsdifferenz wird ein Stellsignal für eine Verkippung der EUV-Lichtquelle 3 durch die Verlagerungsaktoren 42 abgeleitet.
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Anstelle einer Verkippung des Regelspiegels 6 kann die Lage des Zwischenfokus 14 auch dadurch nachgeregelt werden, dass der Regelspiegel 6 in seiner x-y-Position verlagert, also seitlich verschoben wird. Dies setzt voraus, dass der Regelspiegel 6 nicht plan ausgeführt ist, sondern gekrümmt.
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Die vorstehend beschriebene Positionsregelung kann immer dort zum Einsatz kommen, wo im Strahlengang des Beleuchtungsstrahls 4 ein Luftbild entsteht, also insbesondere im Bereich jedes Fokus des Beleuchtungsstrahls 4. Die Strahlregelungsvorrichtung 5 kann auch in Anordnungen zum Einsatz kommen, bei denen der Beleuchtungsstrahl am Ort des Objektfeldes 30 das erste Mal fokussiert wird. In diesem Fall wird das Luftbild im Objektfeld 30 zur Positionsregelung herangezogen, wie vorstehend im Zusammenhang mit dem Luftbild am Ort des Zwischenfokus 14 bereits erläutert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2008/0017810 A1 [0002]
- DE 10220815 A1 [0020]
