DE102017203571A1 - OPTICAL ARRANGEMENT FOR A LITHOGRAPHIC SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING A LITHOGRAPHIC SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Optische Anordnung für eine Lithographieanlage, welche einen Strahlengang zum Abbilden lithographischer Strukturen aufweist, mit einem in dem Strahlengang angeordneten Wellenfrontmanipulator, welcher im Betrieb der Lithographieanlage von einem in dem Strahlengang verlaufenden Strahlenbündel entlang einer Durchstrahlrichtung durchstrahlt wird und welcher dazu eingerichtet ist, eine optische Weglänge für das Strahlenbündel einzustellen, wobei der Wellenfrontmanipulator aufweist:
ein segmentiertes optisches Element mit quer zur Durchstrahlrichtung nebeneinander angeordneten Segmenten, wobei zumindest ein Segment derart beweglich angeordnet ist, dass sich bei einer Positionsänderung des Segments relativ zu dem das Segment durchstrahlende Strahlenbündel die optische Weglänge für das Strahlenbündel ändert.
Optical arrangement for a lithographic system, which has a beam path for imaging lithographic structures, with a wavefront manipulator arranged in the beam path, which is irradiated during operation of the lithography of a beam extending in the beam path along a transmission direction and which is adapted to an optical path length for to adjust the beam, the wavefront manipulator having
a segmented optical element with segments arranged transversely to the transmission direction, wherein at least one segment is arranged such that changes in the position of the segment relative to the radiation beam passing through the segment changes the optical path length for the radiation beam.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Anordnung für eine Lithographieanlage mit einem Wellenfrontmanipulator sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Lithographieanlage.The present invention relates to an optical arrangement for a lithography system with a wavefront manipulator and to a method for operating a lithography system.
Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.Microlithography is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits. The microlithography process is performed with a lithography system having an illumination system and a projection system. The image of a mask (reticle) illuminated by means of the illumination system is projected onto a photosensitive layer (photoresist) coated in the image plane of the projection system substrate, for example a silicon wafer, by the projection system to the mask structure on the photosensitive coating of the substrate transferred to.
Beim Abbilden der lithographischen Mikro- oder Nanostrukturen auf die Waferoberfläche wird meist nicht der gesamte Wafer belichtet, sondern lediglich ein schmaler Bereich. In der Regel wird die Waferoberfläche stück- oder schlitzweise belichtet. Dabei wird sowohl der Wafer wie auch die Maske schrittweise abgescannt und gegeneinander antiparallel bewegt. Die Belichtungsfläche ist dabei häufig ein rechteckiger Bereich.When imaging the lithographic micro- or nanostructures onto the wafer surface, it is usually not the entire wafer that is exposed, but only a narrow area. As a rule, the wafer surface is exposed piece by piece or slitwise. Both the wafer and the mask are scanned step by step and moved against each other antiparallel. The exposure area is often a rectangular area.
Übliche Lichtwellenlängen für DUV-Systeme betragen derzeit 248 nm, 193 nm und gelegentlich 157 nm. Um noch höhere lithographische Auflösungen zu erzielen, wird Strahlung bis hin zu weicher Röntgenstrahlung verwendet. Für Licht der Wellenlänge von 13,5 nm lassen sich zum Beispiel Strahlungsquellen und Optiken für lithographische Zwecke herstellen.Current light wavelengths for DUV systems are currently 248 nm, 193 nm and occasionally 157 nm. In order to achieve even higher lithographic resolutions, radiation up to soft X-radiation is used. For 13.5 nm light, for example, radiation sources and optics can be fabricated for lithographic purposes.
Aktuelle Lithographieanlagen erreichen eine Auflösung im Nanometer-Bereich. Um komplexe Strukturen herstellen zu können, ist es notwendig, einzelne Wafer in mehreren Prozessschritten mehrmals zu belichten. Dabei kommt es auf eine genaue Übereinstimmung der abzubildenden Strukturen einer Maske mit bereits vorhandenen Strukturen an. Obwohl bekannte Projektionsoptiken eine sehr hohe Abbildungsgüte erreichen, kommt es insbesondere im Betrieb einer Lithographieanlage zu zeitlich veränderlichen Betriebsbedingungen, die sich zum Teil in zeitlich veränderlichen Abbildungsfehlern niederschlagen. Beispielsweise führt eine lokale Erwärmung einer Linse zu mechanischen Spannungen in der Linse, die einerseits zu einer Verformung des Linsenkörpers führen und andererseits auch lokal veränderte optische Eigenschaften des Linsenmaterials bedingen können.Current lithography systems achieve a resolution in the nanometer range. In order to be able to produce complex structures, it is necessary to expose individual wafers several times in several process steps. It depends on an exact match of the structures to be imaged of a mask with already existing structures. Although known projection optics achieve a very high imaging quality, temporally variable operating conditions occur, in particular in the operation of a lithography system, which are reflected in part in time-varying aberrations. For example, a local heating of a lens leads to mechanical stresses in the lens, which on the one hand lead to a deformation of the lens body and on the other hand can also cause locally changed optical properties of the lens material.
Abbildungsfehler von optischen Systemen werden auch Aberrationen genannt. Eine Möglichkeit, die Aberrationen eines optischen Systems zu beschreiben, stellen die sogenannten Zernike-Polynome dar. Verschiedene Zernike-Polynome beschreiben dabei unterschiedliche Aberrationen. Der Funktionswert eines Zernike-Polynoms gibt dabei die Abweichung der tatsächlichen Wellenfront von Strahlung von einer idealen Wellenfront an.Aberrations of optical systems are also called aberrations. One way to describe the aberrations of an optical system, the so-called Zernike polynomials dar. Different Zernike polynomials describe different aberrations. The function value of a Zernike polynomial indicates the deviation of the actual wavefront of radiation from an ideal wavefront.
Mit einer gezielten Änderung der Wellenfront der Strahlung ist es daher möglich, eine ideale Wellenfront zu erhalten und somit ein ideales optisches System zu erhalten. Dies kann erreicht werden, indem die optische Weglänge von einzelnen Lichtstrahlen oder Lichtbündeln gezielt angepasst wird. Dadurch kann eine ungewollt entstehende Krümmung der Wellenfront kompensiert werden.With a targeted change of the wavefront of the radiation, it is therefore possible to obtain an ideal wavefront and thus obtain an ideal optical system. This can be achieved by specifically adjusting the optical path length of individual light beams or light bundles. As a result, an undesired curvature of the wavefront can be compensated.
Beispielsweise kann in einem optischen Element der Brechungsindex lokal für einzelne Lichtbündel verändert werden. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist durch lokales Heizen einer durchstrahlten Glasplatte gegeben. Derartige Vorrichtungen sind zum Beispiel aus der
Allerdings eignen sich derartige Systeme nicht, um eine zeitlich schnelle Anpassung vorzunehmen, da ein Regelvorgang mit solchen Systemen wenigstens mehrere Sekunden beansprucht.However, such systems are not suitable for making a fast adaptation, since a control process with such systems takes at least several seconds.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte optische Anordnung zur Korrektur der Wellenfront von Strahlung in einer Lithographieanlage bereitzustellen.Against this background, an object of the present invention is to provide an improved optical arrangement for correcting the wavefront of radiation in a lithography system.
Demgemäß wird eine optische Anordnung für eine Lithographieanlage vorgeschlagen. Die Lithographieanlage weist einen Strahlengang zum Abbilden lithographischer Strukturen auf, wobei in dem Strahlengang ein Wellenfrontmanipulator angeordnet ist, welcher im Betrieb der Lithographieanlage von einem in dem Strahlengang verlaufenden Strahlenbündel entlang einer Durchstrahlrichtung durchstrahlt wird. Der Wellenfrontmanipulator ist dazu eingerichtet, eine optische Weglänge für das Strahlenbündel einzustellen. Hierzu weist der Wellenfrontmanipulator ein segmentiertes optisches Element mit quer zur Durchstrahlrichtung nebeneinander angeordneten Segmenten auf, wobei zumindest ein Segment derart beweglich angeordnet ist, dass sich bei einer Positionsänderung des Segments relativ zu dem das Segment durchstrahlende Strahlenbündel die optische Weglänge für das Strahlenbündel ändert.Accordingly, an optical arrangement for a lithography system is proposed. The lithographic system has a beam path for imaging lithographic structures, wherein a wavefront manipulator is arranged in the beam path, which is irradiated in the operation of the lithographic system by a beam extending in the beam path along a transmission direction. The wavefront manipulator is configured to set an optical path length for the beam. For this purpose, the wavefront manipulator has a segmented optical element with segments arranged transversely to the transmission direction, wherein at least one segment is arranged such that changes in the position of the segment relative to the radiation beam passing through the segment changes the optical path length for the beam.
Ein zusätzlicher Aspekt dieser Anmeldung betrifft eine optische Anordnung für eine Lithographieanlage, die einen Strahlengang zum Abbilden lithographischer Strukturen aufweist, wobei in dem Strahlengang ein Wellenfrontmanipulator angeordnet ist, welcher im Betrieb der Lithographieanlage von einem in dem Strahlengang verlaufenden Strahlenbündel entlang einer Durchstrahlrichtung durchstrahlt wird. Der Wellenfrontmanipulator ist dazu eingerichtet, eine optische Weglänge für das Strahlenbündel einzustellen. Hierzu weist der Wellenfrontmanipulator ein segmentiertes optisches Element mit quer zur Durchstrahlrichtung nebeneinander angeordneten Segmenten auf, wobei zumindest ein Segment derart mit Hilfe einer entsprechenden Heizvorrichtung beheizbar ist, dass sich bei einer Temperaturänderung des Segments die optische Weglänge für das das Segment durchstrahlende Strahlenbündel ändert.An additional aspect of this application relates to an optical arrangement for a lithography system, which comprises a beam path for imaging has lithographic structures, wherein in the beam path, a wavefront manipulator is arranged, which is irradiated in the operation of the lithographic system by a beam extending in the beam path along a transmission direction. The wavefront manipulator is configured to set an optical path length for the beam. For this purpose, the wavefront manipulator has a segmented optical element with segments arranged transversely to the transmission direction, wherein at least one segment can be heated with the aid of a corresponding heating device such that the optical path length for the beam passing through the segment changes as the segment changes in temperature.
Die für die optische Anordnung für eine Lithographieanlage mit einem Wellenfrontmanipulator mit beweglichem Segment beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für diesen zusätzlichen Aspekt entsprechend.The embodiments and features described for the optical arrangement for a lithography system with a movable segment wavefront manipulator apply correspondingly to this additional aspect.
Eine entsprechende optische Anordnung ermöglicht es, eine Wellenfront, die in unerwünschter Weise verläuft, auszugleichen und eine verbesserte Abbildungsleistung zu erzielen. Insbesondere ist es möglich, eine Wellenfrontkorrektur besonders rasch, beispielsweise innerhalb von Sekundenbruchteilen, zu erreichen. Das jeweilige Strahlenbündel trägt insbesondere eine lithografische Information, umfasst dann also Nutzlicht. Die Lichtstrahlen des Strahlenbündels haben vorzugsweise eine Wellenlänge zwischen 150 und 200 nm.A corresponding optical arrangement makes it possible to compensate for a wave front that runs in an undesired manner and to achieve an improved imaging performance. In particular, it is possible to achieve a wavefront correction particularly quickly, for example within fractions of a second. In particular, the respective beam carries a lithographic information, so then includes useful light. The light beams of the beam preferably have a wavelength between 150 and 200 nm.
Für das Material der Segmente beträgt eine Absorption bei Wellenlängen von 248 nm oder 193 nm vorzugsweise nicht mehr als 5%. Besonders bevorzugt sind Absorptionsgrade bei den genannten Wellenlängen für Projektionslicht von unter 1%. Das Material der Segmente bzw. des optischen Elements hat für das Projektionslicht vorzugsweise bei der Wellenlänge 193 nm eine Transparenz von mindestens 95%. Insbesondere ist die Transparenz mindestens 99%, noch bevorzugter mindestens 99,5%.For the material of the segments, absorption at wavelengths of 248 nm or 193 nm is preferably not more than 5%. Absorption rates at the stated wavelengths for projection light of less than 1% are particularly preferred. The material of the segments or of the optical element has a transparency of at least 95% for the projection light, preferably at the wavelength 193 nm. In particular, the transparency is at least 99%, more preferably at least 99.5%.
Die Segmente sind quer zur Durchstrahlrichtung nebeneinander angeordnet. Quer zur Durchstrahlrichtung bedeutet beispielsweise, dass zwei Segmente in Durchstrahlrichtung nicht so überlappen und/oder keine Überschneidung derart aufweisen, dass ein Lichtstrahl von einer Ausstrahlseite aus einem ersten Segment hervortritt und auf eine Einstrahlseite eines quer neben dem ersten Segment angeordneten zweiten Segments einstrahlt. Jedes Segment weist eine Einstrahlseite und eine Ausstrahlseite auf. Die Einstrahlseite ist beispielsweise die im Wesentlichen der Lichtquelle zugewandte Oberfläche eines Segments. Die Ausstrahlseite ist die der Einstrahlseite gegenüberliegenden und im Wesentlichen der Lichtquelle abgewandte Fläche des Segments. Dabei ist es möglich, dass eine Seitenfläche eines Segments, welche die Einstrahlseite mit der Ausstrahlseite verbindet, abschnittsweise der Lichtquelle zugewandt und/oder abgewandt sein kann. Quer nebeneinander angeordnete Segmente können sich mit ihren Seitenflächen so überlappen, dass es Konfigurationen gibt, in denen ein Lichtstrahl über die Einstrahlseite des ersten Segments in dieses einstrahlt, über die Seitenfläche des ersten Segments aus dem ersten Segment aus- und über die Seitenfläche des zweiten Segments in das zweite Segment einstrahlt und schließlich über die Ausstrahlseite des zweiten Segments aus diesem ausstrahlt. Beispielsweise kann quer nebeneinander auch bedeuten, dass die Segmente in einer Ebene angeordnet sind.The segments are arranged side by side transversely to the transmission direction. Transverse to the transmission direction means, for example, that two segments do not overlap in the transmission direction and / or have no intersection such that a light beam emerges from a Ausstrahlseite from a first segment and irradiated on a Einstrahlseite of a transversely arranged adjacent to the first segment second segment. Each segment has a Einstrahlseite and a Ausstrahlseite. The Einstrahlseite is, for example, the substantially the light source facing surface of a segment. The Ausstrahlseite is the Einstrahlseite opposite and substantially away from the light source surface of the segment. It is possible that a side surface of a segment, which connects the Einstrahlseite with the Ausstrahlseite, sections facing the light source and / or may be remote. Transverse juxtaposed segments may overlap with their side surfaces such that there are configurations in which a beam of light radiates into the first segment via the inflow side thereof beyond the side surface of the first segment out of the first segment and over the side surface of the second segment radiates into the second segment and finally radiates over the Ausstrahlseite the second segment of this. For example, transverse to one another may also mean that the segments are arranged in one plane.
Man kann sagen, dass sich in Ausführungsformen die Projektionen der Segmente eines jeweiligen optischen Elements in der Durchstrahlrichtung nicht überlappen.It can be said that in embodiments the projections of the segments of a respective optical element in the transmission direction do not overlap.
Die Segmente können in einer bestimmten Position zueinander einen zusammenhängenden Körper bilden, der das segmentierte optische Element in einer Grundform bildet. Das segmentierte optische Element wird zum Beispiel durch ein Zerteilen der Grundform, wie einer keilförmigen Glasplatte, erhalten. Man kann dabei von einer segmentierten Alvarez-„Linse“ sprechen.The segments can form a coherent body in a certain position relative to one another, which forms the segmented optical element in a basic form. The segmented optical element is obtained, for example, by dividing the basic shape, such as a wedge-shaped glass plate. One can speak of a segmented Alvarez "lens".
Vorzugsweise sind die Segmente entlang der Durchstrahlrichtung nicht versetzt angeordnet. Beispielsweise sind aneinander angrenzende Segmente zueinander anschmiegend und verschiebbar angeordnet. Das Projektionslicht mit lithographischer Information fällt insbesondere auf mehrere der nebeneinander angeordneten Segmente des segmentierten optischen Elements.Preferably, the segments are not offset along the transmission direction. By way of example, adjoining segments are arranged in a conforming and displaceable manner relative to one another. The projection light with lithographic information is particularly incident on a plurality of juxtaposed segments of the segmented optical element.
Die Anordnung der Segmente im Strahlengang kann bezogen auf das Projektionslicht im Betrieb der Lithographieanlage auch wie folgt beschrieben werden. Jeder Lichtstrahl des Projektionslichts durchläuft entlang der Durchstrahlrichtung nur höchstens die Einstrahlseiten von zwei Segmenten und eine Ausstrahlseite eines Segments eines einzelnen segmentierten optischen Elements oder die Ausstrahlseiten von zwei Segmenten und eine Einstrahlseite eines Segments eines einzelnen segmentierten optischen Elements. Das heißt insbesondere, dass auch vorgesehen sein kann, dass der Wellenfrontmanipulator mehrere in Durchstrahlrichtung hintereinander angeordnete segmentierte optische Elemente umfasst, wobei jeder Lichtstrahl keine zwei Segmente eines jeden segmentierten optischen Elements in vollständiger Dicke, gemessen entlang der Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls, durchstrahlt. Mit anderen Worten durchstrahlt ein Lichtstrahl, der abschnittsweise zwei Segmente eines segmentierten optischen Elements durchstrahlt, mindestens eines dieser Segmente nur teilweise, gemessen an der Dicke des Segments entlang der Durchstrahlrichtung. Dabei ist ein Lichtstrahl zum Beispiel als eine beliebig klein zu wählende Teilmenge des Projektionslichts definiert. Beispielsweise kann man sagen, dass ein Lichtstrahl auf einer senkrecht zu seiner Ausbreitungsrichtung angeordneten Ebene eine zusammenhängende Fläche von 0,01 mm2 bis 0,1 mm2 beleuchtet oder die Fläche eines Kreises mit einem Radius von 1 µm.The arrangement of the segments in the beam path can also be described as follows with respect to the projection light during operation of the lithography system. Each light beam of the projection light traverses along the irradiation direction only at most the irradiation sides of two segments and a radiating side of a segment of a single segmented optical element or the radiating sides of two segments and a radiating side of a segment of a single segmented optical element. This means in particular that it can also be provided that the wavefront manipulator comprises a plurality of segmented optical elements arranged one behind the other in the transmission direction, wherein each light beam does not radiate two segments of each segmented optical element in full thickness, measured along the propagation direction of the light beam. In other words, a ray of light shines through sections through two segments of a segmented optical element, at least one of these segments only partially, measured on the thickness of the segment along the transmission direction. In this case, a light beam is defined, for example, as an arbitrarily small subset of the projection light to be selected. For example, it can be said that a light beam illuminates, in a plane perpendicular to its direction of propagation, a contiguous area of 0.01 mm 2 to 0.1 mm 2 or the area of a circle with a radius of 1 μm.
Eine Lithographieanlage ist insbesondere dazu eingerichtet, lithographische Strukturen beispielsweise auf einen mit einem Photoresist beschichteten Wafer abzubilden. Der Begriff Lithographieanlage umfasst aber auch weitere Vorrichtungen, wie beispielsweise Vorrichtungen zur Vermessung von lithographischen Strukturen (Verifikation) oder Vorrichtungen zur Vermessung und Reparatur von Lithographiemasken. Im Weiteren wird die optische Anordnung mit Bezug auf eine Lithographieanlage, die zum Belichten von Wafern eingesetzt wird, beschrieben, ohne dass dies eine Einschränkung der Verwendungsmöglichkeit darstellt.A lithography system is in particular designed to image lithographic structures, for example, onto a wafer coated with a photoresist. However, the term lithography system also includes other devices, such as devices for measuring lithographic structures (verification) or devices for measuring and repairing lithography masks. In the following, the optical arrangement will be described with reference to a lithography system which is used for exposing wafers, without this being a limitation of the possibility of use.
Die Lithographieanlage umfasst eine Lichtquelle, beispielsweise einen Laser, welcher Projektionslicht abstrahlt, sowie eine abbildende Optik. Die abbildende Optik weist einen Strahlengang auf. Lichtstrahlen, die den Strahlengang durchlaufen, tragen zu der Abbildung bei. Der Verlauf der Lichtstrahlen in der abbildenden Optik wird von verschiedenen optischen Elementen beeinflusst, wie beispielsweise Linsen und/oder Spiegel. Ferner können Blenden vorgesehen sein, die den Strahlengang insbesondere seitlich begrenzen. Die abzubildende lithographische Struktur kann beispielsweise durch eine Lithographiemaske vorgegeben sein, die in dem Strahlengang angeordnet ist und in einer Belichtung von dem Projektionslicht durchstrahlt wird.The lithography system comprises a light source, for example a laser, which emits projection light, as well as an imaging optic. The imaging optics has a beam path. Beams of light passing through the beam path contribute to the image. The course of the light rays in the imaging optics is influenced by various optical elements, such as lenses and / or mirrors. Furthermore, screens may be provided which limit the beam path in particular laterally. The lithographic structure to be imaged may be predetermined, for example, by a lithography mask which is arranged in the beam path and is irradiated in an exposure by the projection light.
Das Projektionslicht umfasst eine Mehrzahl Lichtstrahlen, wobei mehrere Lichtstrahlen auch zu einem Strahlenbündel zusammengefasst werden können. Vorliegend umfasst ein Strahlenbündel insbesondere eine Mehrzahl von Lichtstrahlen, die von einem Feldpunkt ausgehen. Ein Feldpunkt ist ein Punkt in einer Feldebene des Strahlengangs. Eine Feldebene ist dadurch definiert, dass in dieser Ebene das Bild oder ein Zwischenbild der abzubildenden Struktur im Betrieb der Lithographieanlage erzeugt wird. Die Feldebene kann auch als Bildebene bezeichnet werden. Man würde eine Abbildung der Lithographiemaske erhalten, wenn man einen Projektionsschirm in der Feldebene anbringen würde. Die Strahlenbündel propagieren entlang des Strahlengangs und beleuchten auf nachfolgenden optischen Elementen Flächen, die beispielsweise als Subapertur bezeichnet werden können. Anstelle von Beleuchten kann man auch Einstrahlen sagen. Die Subapertur kann für jedes optische Element, das von einem Strahlenbündel durchstrahlt wird, verschieden sein. Sie kann auch auf der Einstrahlfläche und auf der Ausstrahlfläche eines optischen Elements verschieden sein.The projection light comprises a plurality of light beams, wherein a plurality of light beams can also be combined to form a beam. In the present case, a radiation beam comprises in particular a plurality of light beams emanating from a field point. A field point is a point in a field plane of the beam path. A field plane is defined by the fact that in this plane the image or an intermediate image of the structure to be imaged is generated during the operation of the lithography system. The field level can also be referred to as the image plane. One would obtain an image of the lithography mask if one attached a projection screen in the field plane. The beams propagate along the beam path and illuminate surfaces on subsequent optical elements, which can be referred to as a subaperture, for example. Instead of lighting, you can also say that it is irradiated. The subaperture may be different for each optical element irradiated by a beam. It may also be different on the incident surface and on the radiating surface of an optical element.
Die lichtquellenseitig angeordneten Oberflächen der Segmente des segmentierten optischen Elements sind bevorzugt im Bereich einer Feldebene angeordnet. Eine solche Anordnung kann beispielsweise als feldnahe Anordnung des Wellenfrontmanipulators bezeichnet werden. Eine feldnahe Anordnung kann wie folgt definiert werden. Jedes von einem Feldpunkt der Feldebene ausgehende Strahlenbündel beleuchtet an einer Oberfläche eines nachfolgenden optischen Elements eine Subapertur mit einem Subaperturdurchmesser SAD. Alle von der Feldebene ausgehenden Strahlenbündel zusammen beleuchten auf der Oberfläche des nachfolgenden optischen Elements einen optisch genutzten Bereich mit dem maximalen Durchmesser DFP. Über das Verhältnis SAD / DFP lässt sich die Fläche kategorisieren. Ein Verhältnis von 0 beschreibt die Feldebene, ein Verhältnis von 1 die Pupillenebene. Als feldnah kann man beispielsweise eine Fläche mit einem Verhältnis zwischen 0 und 0,5, bevorzugt zwischen 0 und 0,25, bezeichnen. Als feldnaher Bereich entlang der Durchstrahlrichtung kann dann zum Beispiel ein Bereich gelten, in dem das Verhältnis SAD / DFP innerhalb eines vorgegeben Intervalls liegt, zum Beispiel zwischen 0 und 0,5, bevorzugt zwischen 0 und 0,25,The light source side arranged surfaces of the segments of the segmented optical element are preferably arranged in the region of a field plane. Such an arrangement may, for example, be referred to as a near-field arrangement of the wavefront manipulator. A near-field arrangement can be defined as follows. Each bundle of rays emanating from a field point of the field plane illuminates a subaperture with a subaperture diameter SAD on a surface of a subsequent optical element. All beams originating from the field level together illuminate an optically used region with the maximum diameter DFP on the surface of the subsequent optical element. The area can be categorized using the ratio SAD / DFP. A ratio of 0 describes the field plane, a ratio of 1 the pupil plane. For example, an area with a ratio between 0 and 0.5, preferably between 0 and 0.25, can be described as close to the field. For example, a region in which the ratio SAD / DFP lies within a predetermined interval, for example between 0 and 0.5, preferably between 0 and 0.25, can apply as the field-near region along the transmission direction.
Denkbar ist auch eine Anordnung der Segmente in einem pupillennahen Bereich. Dann ist der Bereich mittels eines Intervalls für das Verhältnis SAD/DFP angegeben, z.B. zwischen 0,5 und 1, bevorzugt zwischen 0,75 und 1.It is also conceivable arrangement of the segments in a near-pupil area. Then the range is given by means of an interval for the ratio SAD / DFP, e.g. between 0.5 and 1, preferably between 0.75 and 1.
Vorzugsweise sind alle von dem Projektionslicht durchstrahlten Oberflächen des jeweiligen Segmentes innerhalb eines entsprechenden Bereichs, z.B. feldnah oder pupillennah vorgesehen.Preferably, all surfaces of the respective segment irradiated by the projection light are within a corresponding range, e.g. close to the field or close to the pupil.
Die Lichtstrahlen des Strahlenbündels weisen jeweils eine individuelle Richtung auf, in die sie sich fortbewegen. Insgesamt kann man dem Strahlenbündel eine Richtung zuweisen, die vorliegend als Durchstrahlrichtung bezeichnet wird und alle Richtungen umfasst, in die einzelne Lichtstrahlen des Strahlenbündels propagieren. Die Durchstrahlrichtung kann sich insbesondere bei einem Einstrahlen auf und bei einem Ausstrahlen aus einem optischen Element ändern. Ferner kann sich die Durchstrahlrichtung auch innerhalb eines optischen Elements ändern, beispielsweise wenn das optische Element einen entlang der Durchstrahlrichtung variierenden Brechungsindex aufweist.The light beams of the beam each have an individual direction in which they move. Overall, one can assign the beam to a direction which is referred to herein as Durchstrahlrichtung and includes all directions propagate into the individual light beams of the beam. The transmission direction can change, in particular during an irradiation on and during an emission from an optical element. Furthermore, the transmission direction can also change within an optical element, for example when the optical element has a refractive index varying along the transmission direction.
Licht kann als eine elektromagnetische Welle beschrieben werden. Die Wellennatur des Lichts kann als eine propagierende Schwingung des elektrischen und magnetischen Feldes beschrieben werden. Eine solche Welle kann mathematisch beispielsweise als eine Sinus-Funktion geschrieben werden, wobei das Argument der Funktion als die Phase der Welle bezeichnet wird. Wenn sich eine solche elektromagnetische Welle im Raum ausbreitet, kann eine Wellenfront definiert werden. Die Wellenfront einer elektromagnetischen Welle umfasst all jene Punkte, die die gleiche Phase aufweisen. Die Wellenfront bildet damit eine Fläche im Raum, die sich entlang der Ausbreitungsrichtung verschiebt. Wenn die elektromagnetische Welle mehr als nur eine Periode aufweist, so ergeben sich mehrere, hintereinander herlaufende Wellenfronten. Beispielsweise bildet die Wellenfront einer elektromagnetischen Welle, die von einer Punktquelle isotrop abgestrahlt wird, eine Kugeloberfläche aus, die in radialer Richtung wächst. Bei einer ebenen Welle ist die Wellenfront eine ebene Fläche, die sich in geradliniger Weise senkrecht zu der Fläche im Raum ausbreitet, sofern keine Störungen in den optischen Eigenschaften des durchstrahlten Volumens vorhanden sind. Light can be described as an electromagnetic wave. The wave nature of the light can be described as a propagating vibration of the electric and magnetic fields. Such a wave may be mathematically written, for example, as a sine function, with the argument of the function being referred to as the phase of the wave. When such an electromagnetic wave propagates in space, a wavefront can be defined. The wave front of an electromagnetic wave includes all those points that have the same phase. The wavefront thus forms an area in space that shifts along the propagation direction. If the electromagnetic wave has more than one period, then several consecutive wavefronts result. For example, the wavefront of an electromagnetic wave radiated isotropically from a point source forms a spherical surface that grows in the radial direction. In a plane wave, the wavefront is a flat surface that propagates in a straight line perpendicular to the surface in space, provided there are no disturbances in the optical properties of the irradiated volume.
Die Wellenfront steht lokal immer senkrecht auf der Ausbreitungsrichtung einer elektromagnetischen Welle. Bei einem von einem Feldpunkt ausgehenden Strahlenbündel bildet die Wellenfront einen Ausschnitt aus einer Kugeloberfläche. Durchstrahlt das Strahlenbündel ein optisches Element, so kann sich die Ausbreitungsrichtung ändern. Beispielsweise treffen sich bei einer perfekten Sammellinse alle Lichtstrahlen oder Strahlenbündel im Brennpunkt. Bezogen auf die Wellenfront bedeutet das: die Wellenfronten unterschiedlicher Strahlenbündel konvergieren zu dem Brennpunkt hin, wo sich die Wellenfronten phasengleich überlagern. Wenn die Sammellinse Fehler aufweist, wie beispielsweise lokale Deformationen, kann dies dazu führen, dass jener Anteil der elektromagnetischen Welle des Strahlenbündels, welcher die Deformation durchstrahlt, verzögert wird. Dies führt zu einer Phasenverschiebung des Anteils der elektromagnetischen Welle und damit zu einer lokalen Deformation der Wellenfront in Bezug auf den idealen Verlauf. Eine derartige Deformation kann mit einem Wellenfrontmanipulator ausgeglichen oder korrigiert werden. In dem oben genannten Beispiel könnte beispielsweise so vorgegangen werden, dass die weiteren Anteile der elektromagnetischen Welle des Strahlenbündels, die die Fehlstelle der Sammellinse nicht durchstrahlt haben, entsprechend verzögert werden. Damit wird die Wellenfront des Strahlenbündels insgesamt wieder in die vorgesehen Form gebracht.The wavefront is locally always perpendicular to the propagation direction of an electromagnetic wave. In a beam emanating from a field point, the wavefront forms a section of a spherical surface. If the beam passes through an optical element, the propagation direction can change. For example, in a perfect converging lens, all light rays or bundles of rays meet at the focal point. With reference to the wavefront, this means that the wavefronts of different radiation beams converge towards the focal point, where the wavefronts overlap in phase. If the convergent lens has errors, such as local deformations, this can lead to delays that portion of the electromagnetic wave of the beam, which transmits the deformation. This leads to a phase shift of the portion of the electromagnetic wave and thus to a local deformation of the wavefront with respect to the ideal course. Such a deformation can be compensated or corrected with a wavefront manipulator. In the above example, for example, it would be possible to delay correspondingly the further portions of the electromagnetic wave of the beam that did not transilluminate the defect of the condenser lens. Thus, the wavefront of the beam is brought back into its intended form.
Es sollte beachtet werden, dass die Wellenfront von benachbarten Strahlenbündeln auch absichtlich unterschiedlich sein kann. Dies ist beispielsweise bei Verwendung von phasenändernden Lithographiemasken der Fall. Bei diesem Maskentyp wird bei binären Strukturen die Phase von nebeneinanderliegenden Bereichen beispielsweise um 180° gedreht, so dass sich bei einer Überlagerung der Strahlenbündel destruktive Interferenz ergibt. Auf diese Weise kann ein Kontrast in der Belichtung erhöht werden.It should be noted that the wavefront of adjacent beams may also be intentionally different. This is the case, for example, when using phase-changing lithography masks. In the case of this type of mask, in the case of binary structures, the phase of adjacent areas is rotated by 180 °, for example, so that destructive interference results when the beams are superimposed. In this way, a contrast in the exposure can be increased.
Der Wellenfrontmanipulator ist dazu eingerichtet, die Phase jedes Strahlenbündels einzeln und unabhängig von den weiteren Strahlenbündeln anzupassen. Dies wird erreicht, indem die optische Weglänge des Strahlenbündels bzw. der elektromagnetischen Welle, die das Strahlenbündel beschreibt, beim Durchstrahlen des Wellenfrontmanipulators eingestellt wird. Die optische Weglänge ist für klassische Medien eine Funktion des Brechungsindex n des Mediums und der geometrischen Weglänge, die die elektromagnetische Welle in dem Medium zurücklegt. Zum Beispiel kann die optische Weglänge β für eine Glasplatte mit einem Brechungsindex n1 und einer Dicke d entlang der Durchstrahlrichtung als das Produkt dieser Größen gegeben sein: β = n1 · d. Im Allgemeinen kann die optische Weglänge für eine elektromagnetische Welle, die sich in x-Richtung ausbreitet, entlang des von ihr durchstrahlten Weges als ein Integral gemäß Gleichung (1) dargestellt werden:
Hierbei ist n(x) eine Funktion, die den Wert des Brechungsindex des Medium an der Position x für die elektromagnetische Welle angibt. Für Vakuum ist n(x) ≡ 1, wobei Gleichung (1) in diesem Fall die geometrische Weglänge ergibt.Here, n (x) is a function indicating the value of the refractive index of the medium at the position x for the electromagnetic wave. For vacuum, n (x) ≡ 1, where equation (1) gives the geometric path length in this case.
Der Wellenfrontmanipulator ist vorliegend als ein segmentiertes optisches Element implementiert. Dies kann beispielsweise eine in Segmente aufgeteilte Glasplatte mit planparallelen Einstrahl- und Ausstrahlseiten sein, eine in Segmente aufgeteilte Linse mit auf vorgegebene Art gekrümmter Oberfläche der Einstrahl- und/oder Ausstrahlseite wie beispielsweise konvex oder konkav, oder es kann sich auch um einen in Segmente aufgeteilten Körper handeln, dessen Einstrahl- und/oder Ausstrahlseite von einer Freiformfläche gebildet ist. Eine Freiformfläche weist insbesondere innerhalb der von dem Projektionslicht beleuchteten Fläche keine Symmetrie auf.The wavefront manipulator is presently implemented as a segmented optical element. This may for example be a segmented glass plate with plane-parallel Einstrahl- and Ausstrahlseiten, a segmented lens with a predetermined type curved surface of the Einstrahl- and / or Ausstrahlseite such as convex or concave, or it may also be a segmented into segments Body act whose Einstrahl- and / or Ausstrahlseite is formed by a free-form surface. A free-form surface has no symmetry, in particular within the area illuminated by the projection light.
Das segmentierte optische Element ist bevorzugt aus einem für das Projektionslicht transparenten Material gefertigt. Beispielsweise kann es aus Quarzglas und/oder aus einkristallinem Calciumfluorid hergestellt sein. Das segmentierte optische Element ist in Segmente aufgeteilt. Beispielsweise ist das segmentierte optische Element hierzu in Streifen zerlegt. Das segmentierte optische Element kann beispielsweise durch Zersägen eines zuvor einstückigen optischen Elements erhalten werden.The segmented optical element is preferably made of a transparent material for the projection light. For example, it may be made of quartz glass and / or monocrystalline calcium fluoride. The segmented optical element is divided into segments. For example, the segmented optical element is divided into strips for this purpose. The segmented optical element can be obtained, for example, by sawing a previously integral optical element.
Ein derart in Segmente aufgeteiltes optisches Element ermöglicht es, einzelne Segmente unabhängig von den weiteren Segmenten anzuordnen und zu positionieren. Beispielsweise sind einzelne Segmente des segmentierten optischen Elements an unterschiedlichen Positionen in der optischen Anordnung angeordnet, wobei verschiedene Segmente quer zur Durchstrahlrichtung nebeneinander angeordnet sind. Das segmentierte optische Element kann insbesondere in einer Grundform angeordnet sein. In Bezug auf die einzelnen Segmente des segmentierten optischen Elements wird diese Grundanordnung in dieser Anmeldung auch als Grundposition oder Nullposition bezeichnet.Such a segmented optical element makes it possible to arrange and position individual segments independently of the other segments. For example, individual segments of the segmented optical element are arranged at different positions in the optical arrangement, wherein different segments are arranged side by side transversely to the transmission direction. The segmented optical element may in particular be arranged in a basic form. With respect to the individual segments of the segmented optical element, this basic arrangement is also referred to as the home position or zero position in this application.
Zumindest eines der Segmente ist beweglich angeordnet. Das bedeutet, dass das Segment in eine von der Nullposition unterschiedliche Position gebracht werden kann. Hierfür ist das Segment beispielsweise in einer beweglichen Fassung fixiert. Durch eine Auslenkung der Fassung kann dann das Segment insgesamt ausgelenkt werden. Eine Auslenkung kann hierbei eine Verschiebung entlang einer bestimmten Achse, eine Drehung um eine bestimmte Achse oder auch eine Kombination hiervon umfassen. Die Auslenkung erfolgt entlang einer Auslenkungsrichtung, wobei dies auch Drehungen um eine Achse umfasst.At least one of the segments is arranged to be movable. This means that the segment can be brought into a different position from the zero position. For this purpose, the segment is fixed, for example, in a movable version. By a deflection of the socket then the segment can be deflected as a whole. In this case, a deflection may comprise a displacement along a specific axis, a rotation about a specific axis or even a combination thereof. The deflection takes place along a deflection direction, which also includes rotations about an axis.
Ein Strahlenbündel beleuchtet die durch die Subapertur des Strahlenbündels auf dem segmentierten optischen Element definierte Fläche und durchstrahlt ein bestimmtes Volumen des segmentierten optischen Elements. Dieses Volumen kann als Durchstrahlvolumen bezeichnet werden. Das Durchstrahlvolumen ist ein Teilvolumen des gesamten, von dem segmentierten optischen Element umfassten Volumens. Das Durchstrahlvolumen kann vollständig in einem Segment liegen oder es kann Teilvolumina von mehreren nebeneinander angeordneten Segmenten umfassen.A beam illuminates the area defined by the subaperture of the beam on the segmented optical element and transmits a certain volume of the segmented optical element. This volume can be referred to as Durchstrahlvolumen. The transmission volume is a partial volume of the total volume encompassed by the segmented optical element. The Durchstrahlvolumen may be completely in one segment or it may include partial volumes of several juxtaposed segments.
Vorliegend umfasst das Durchstrahlvolumen zumindest ein Teilvolumen des beweglich angeordneten Segments. Der Anteil des Strahlenbündels, welcher dieses Teilvolumen durchstrahlt, kann auch als Teilstrahlenbündel bezeichnet werden. Durch eine Auslenkung des Segments, welche relativ zu dem Strahlenbündel erfolgt, wird daher erreicht, dass das Teilstrahlenbündel ein anderes Teilvolumen des Segments durchstrahlt. Wenn die optischen Eigenschaften des Segments in verschiedenen Teilvolumina unterschiedlich sind, kann somit eine gezielte Änderung insbesondere der optischen Weglänge für das Teilstrahlenbündel durch eine Auslenkung des beweglichen Segments erreicht werden. Es ist klar, dass das Teilstrahlenbündel auch das gesamte Strahlenbündel umfassen kann.In the present case, the Durchstrahlvolumen comprises at least a partial volume of the movably arranged segment. The portion of the beam that passes through this sub-volume may also be referred to as a sub-beam. Due to a deflection of the segment, which takes place relative to the beam, it is therefore achieved that the partial beam passes through another subvolume of the segment. If the optical properties of the segment are different in different sub-volumes, a targeted change in particular of the optical path length for the sub-beam can be achieved by a deflection of the movable segment. It is clear that the partial beam may also comprise the entire beam.
Die optische Anordnung für eine Lithographieanlage kann neben dem Wellenfrontmanipulator auch weitere optische Elemente umfassen. Beispielsweise können für jedes Strahlenbündel eine oder mehrere Linsen vorgesehen sein, die eine Strahlformung des jeweiligen Strahlenbündels bewirken, es beispielsweise auf einen kleinen Bereich fokussieren oder kollimieren. Dies kann vorteilhafte Implementierungen des Wellenfrontmanipulators ermöglichen.The optical arrangement for a lithography system can also comprise other optical elements in addition to the wavefront manipulator. For example, one or more lenses can be provided for each beam, which effect beam shaping of the respective beam, for example, focus or collimate it to a small area. This may allow advantageous implementations of the wavefront manipulator.
Gemäß einer Ausführungsform der optischen Anordnung für eine Lithographieanlage sind eine geometrische Weglänge, die das Strahlenbündel in dem Segment zurücklegt und/oder ein Brechungsindex entlang des von dem Strahlenbündel durchstrahlten Weges in dem Segment in Abhängigkeit von der Position des Segments relativ zu dem Strahlenbündel einstellbar.According to one embodiment of the optical arrangement for a lithography system, a geometric path length which traverses the beam in the segment and / or a refractive index along the path irradiated by the beam in the segment are adjustable in dependence on the position of the segment relative to the beam.
Damit kann vorteilhaft die optische Weglänge des Strahlenbündels gemäß Gleichung (1) eingestellt werden. Beispielsweise weist das Segment hierzu eine entlang der Auslenkungsrichtung veränderliche Dicke entlang der Durchstrahlrichtung auf. Ferner kann das Segment entlang der Auslenkungsrichtung einen veränderlichen Brechungsindex aufweisen.Thus, advantageously, the optical path length of the beam according to equation (1) can be adjusted. For example, for this purpose, the segment has a thickness which varies along the direction of deflection along the transmission direction. Furthermore, the segment may have a variable refractive index along the direction of deflection.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Anordnung für eine Lithographieanlage ist das beweglich angeordnete Segment des segmentierten optischen Elements unabhängig von den weiteren Segmenten des segmentierten optischen Elements beweglich.According to a further embodiment of the optical arrangement for a lithography system, the movably arranged segment of the segmented optical element is movable independently of the further segments of the segmented optical element.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Anordnung für eine Lithographieanlage ist ein Segment des segmentierten optischen Elements entlang einer Verschiebungsrichtung verschiebbar und die Verschiebungsrichtung schließt mit der Durchstrahlrichtung einen Winkel von größer 0°, insbesondere zwischen 45° bis 90°, ein.According to a further embodiment of the optical arrangement for a lithography system, a segment of the segmented optical element is displaceable along a displacement direction and the displacement direction encloses an angle of greater than 0 °, in particular between 45 ° and 90 °, with the transmission direction.
Die Verschiebungsrichtung entspricht der Auslenkungsrichtung, wenn die Auslenkung eine Verschiebung entlang der durch die Verschiebungsrichtung gegebenen Achse ist. Dadurch, dass die Verschiebungsrichtung einen Winkel größer 0° mit der Durchstrahlrichtung einschließt, ist sichergestellt, dass das von dem Strahlenbündel durchstrahlte Volumen des Segments durch eine Verschiebung verändert wird. Eine solche Verschiebung entlang einer Verschiebungsrichtung ist bei bekannter Verschiebungsrichtung eindeutig durch die Angabe der Auslenkung festgelegt. Dies kann beispielsweise eine Länge in cm oder in mm sein. Insbesondere kann dabei die Nullposition als Nullpunkt für die Auslenkung verwendet werden. Das Segment kann dann zum Beispiel eine Auslenkung um +4 cm oder auch eine Auslenkung um -15 mm aufweisen.The displacement direction corresponds to the deflection direction when the displacement is a displacement along the axis given by the displacement direction. Because the displacement direction encloses an angle greater than 0 ° with the transmission direction, it is ensured that the volume of the segment irradiated by the radiation beam is changed by a displacement. Such a displacement along a displacement direction is clearly defined by the specification of the deflection in the case of a known displacement direction. This can be for example a length in cm or in mm. In particular, can while the zero position can be used as the zero point for the deflection. The segment may then have, for example, a deflection of +4 cm or a deflection of -15 mm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Anordnung für eine Lithographieanlage ist der Wellenfrontmanipulator zur Korrektur von Verkippung, sphärischer Aberration, Koma, Astigmatismus, Verzeichnung und/oder Bildfeldkrümmung eingerichtet.In accordance with a further embodiment of the optical arrangement for a lithography system, the wavefront manipulator is set up to correct for tilting, spherical aberration, coma, astigmatism, distortion and / or curvature of field.
Abbildungsfehler sind durch nicht perfekte Eigenschaften von optischen Elementen bedingt, die im Betrieb der Lithographieanlage unvermeidbar sind. Jeder Abbildungsfehler kann mit Bezug auf die Wellenfront des Projektionslichts durch Koeffizienten von sogenannten Zernike-Polynomen beschrieben werden. Beispielsweise beschreibt ein Zernike-Polynom erster Ordnung eine Verkippung der Wellenfront. Eine Verkippung der Wellenfront gegen den Soll-Zustand bewirkt einen Versatz des Bildpunkts, der von dem betreffenden Strahlenbündel abgebildet wird. Verzeichnung einer Abbildung im Gesamten kann daher durch Zernike-Polynome erster Ordnung mit für jedes Strahlenbündel individuellen Koeffizienten beschrieben werden.Imaging errors are due to imperfect properties of optical elements that are unavoidable in the operation of the lithography system. Any aberration can be described with reference to the wavefront of the projection light by coefficients of so-called Zernike polynomials. For example, a first order Zernike polynomial describes a tilt of the wavefront. A tilt of the wavefront against the desired state causes an offset of the pixel, which is imaged by the relevant beam. Therefore, distortion of an image as a whole can be described by first-order Zernike polynomials with individual coefficients for each ray bundle.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Anordnung für eine Lithographieanlage ist eine Fläche zwischen zwei Segmenten des segmentierten optischen Elements des Wellenfrontmanipulators parallel zu dem Strahlenbündel.According to a further embodiment of the optical arrangement for a lithography system, an area between two segments of the segmented optical element of the wavefront manipulator is parallel to the radiation beam.
In dieser Ausführungsform ist vorteilhaft sichergestellt, dass eine ungewollte Brechung und/oder eine andere ungewollte Beeinflussung der Ausbreitung des Strahlenbündels, beispielsweise aufgrund eines Durchstrahlens einer Seitenfläche eines Segments, die nicht die Einstrahlseite oder die Ausstrahlseite des Segments ist, minimiert sind.In this embodiment, it is advantageously ensured that unwanted refraction and / or other undesired influence on the propagation of the beam, for example due to a transmission of a side surface of a segment that is not the irradiation side or the emission side of the segment, are minimized.
Geometrisch ist dies erfüllt, wenn ein Flächensegment der Fläche zwischen zwei Segmenten einen Normalenvektor aufweist, der senkrecht zu der lokalen Durchstrahlrichtung des Projektionslichts bzw. des Strahlenbündels ist.Geometrically, this is fulfilled if a surface segment of the area between two segments has a normal vector which is perpendicular to the local transmission direction of the projection light or of the beam.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Anordnung für eine Lithographieanlage ist ein Bereich zwischen zwei Segmenten des segmentierten optischen Elements des Wellenfrontmanipulators opak ausgebildet.According to a further embodiment of the optical arrangement for a lithography system, an area between two segments of the segmented optical element of the wavefront manipulator is formed opaque.
Der Bereich kann beispielsweise eine Kante zwischen zwei Segmenten sein, durch die ein Teil des Projektionslichts beim Einstrahlen auf das segmentierte optische Element trifft. Eine Kante kann dazu führen, dass das Licht, das auf sie trifft, gestreut wird, so dass es an einem anderen Ort und unter einem anderen Winkel aus dem segmentierten Element austritt als benachbartes Licht, das nicht auf die Kante trifft. Dies führt zu einer Erhöhung von Streulicht, was für die Abbildung zu Kontrastverlust führen kann. Eine Kante kann auch dazu führen, dass es lokal zu einer Veränderung der optischen Weglänge kommt, was zu einer Kante in der Wellenfront führt und die Abbildungsqualität verschlechtern kann.By way of example, the region can be an edge between two segments, through which part of the projection light strikes the segmented optical element when it is irradiated. An edge may cause the light that strikes it to be scattered so that it exits the segmented element at a different location and at a different angle than adjacent light that does not hit the edge. This leads to an increase in scattered light, which can lead to loss of contrast for the image. An edge can also lead to a local change in the optical path length, which leads to an edge in the wavefront and can degrade the imaging quality.
Mit dem Begriff opak ist gemeint, dass das auf den opaken Bereich einstrahlende Licht wenigstens teilweise absorbiert wird. Beispielsweise ist der Bereich hierzu mit einer absorbierenden Beschichtung behandelt oder es ist ein gesonderter Absorber angebracht. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das Licht auf eine seitlich des Strahlengangs angeordnete Absorberfläche umgelenkt, zum Beispiel reflektiert wird. Diese alternative Ausführung hat den Vorteil, dass die Absorberfläche leichter gekühlt werden kann.By the term opaque is meant that the light incident on the opaque area is at least partially absorbed. For example, the area for this purpose is treated with an absorbent coating or a separate absorber is attached. Alternatively, it can also be provided that the light is deflected, for example reflected, onto an absorber surface arranged laterally of the beam path. This alternative embodiment has the advantage that the absorber surface can be cooled more easily.
In dieser Ausführungsform wird somit vermieden, dass Strahlanteile, die auf den Bereich zwischen zwei Segmenten einstrahlen oder einstrahlen würden, absorbiert werden und somit nicht zu einer Belichtung beitragen. Damit kann die Auflösung der lithographischen Abbildung verbessert werden.In this embodiment, it is thus avoided that beam portions which would radiate or radiate onto the area between two segments are absorbed and thus do not contribute to an exposure. Thus, the resolution of the lithographic image can be improved.
Diese Ausführungsform kann vorteilhaft sein, da es beispielsweise an der Begrenzung eines Segments zu Krümmungen in der Oberfläche des Segments kommen kann. Ferner können beispielsweise aus der Herstellung des segmentierten optischen Elements lokal veränderte optische Eigenschaften, Gitterfehler und/oder sonstige Schädigungen und Veränderungen der Struktur des Materials auftreten, die überwiegend in dem Material nahe an der Schnittfläche sind.This embodiment may be advantageous because, for example, at the boundary of a segment, curvatures may occur in the surface of the segment. Furthermore, for example, from the production of the segmented optical element locally changed optical properties, lattice defects and / or other damage and changes in the structure of the material may occur, which are predominantly in the material close to the cut surface.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Anordnung für eine Lithographieanlage geht ein Strahlenbündel von einem Feldpunkt aus, welcher einem Bildpunkt eines Abbildes der lithographischen Struktur entspricht. Das Strahlenbündel beleuchtet eine Subapertur auf dem segmentierten optischen Element und es liegen mindestens zwei Segmente in der von der Subapertur bestimmten Fläche.According to a further embodiment of the optical arrangement for a lithography system, a radiation beam emanates from a field point which corresponds to a pixel of an image of the lithographic structure. The beam illuminates a subaperture on the segmented optical element and there are at least two segments in the area defined by the subaperture.
Diese Ausführungsform ermöglicht es, dass für das Strahlenbündel mindestens eine Verkippung der Wellenfront korrigiert werden kann.This embodiment makes it possible to correct for the beam at least one tilt of the wavefront.
Damit, dass zwei Segmente in der von der Subapertur bestimmten Fläche liegen, ist gemeint, dass zumindest eine Teilfläche der Einstrahlseiten dieser beiden Segmente einem entsprechenden Teil der Subapertur entspricht.In that two segments lie in the area determined by the subaperture, it is meant that at least a partial area of the irradiation sides of these two segments corresponds to a corresponding part of the subaperture.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Anordnung für eine Lithographieanlage liegen eine Anzahl Segmente in dem von der Subapertur definierten Fläche, wobei die Anzahl der Segmente mindestens so groß wie die Ordnung der Funktion ist, mit der der Verlauf der Wellenfront entlang einer Achse beschrieben werden kann.According to a further embodiment of the optical arrangement for a lithography system There are a number of segments in the area defined by the subaperture, the number of segments being at least as large as the order of the function with which the course of the wavefront along an axis can be described.
In dem vorgenannten Beispiel kann eine Gerade, beispielsweise entlang der x-Achse, beschrieben werden, da hierfür mindestens zwei Parameter benötigt werden. Diese Parameter sind ein y-Achsenabschnitt und eine Steigung. Um eine Wellenfront zu korrigieren, die Aberrationen höherer Ordnung aufweist, liegt bevorzugt eine entsprechend höhere Anzahl von Segmenten in der Subapertur.In the above example, a straight line, for example along the x-axis, can be described, as this requires at least two parameters. These parameters are a y-intercept and a slope. In order to correct a wavefront having higher order aberrations, there is preferably a correspondingly higher number of segments in the subaperture.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Anordnung für eine Lithographieanlage weist der Wellenfrontmanipulator mehrere segmentierte optische Elemente auf, die entlang des Strahlengangs in Durchstrahlrichtung hintereinander angeordnet sind.According to a further embodiment of the optical arrangement for a lithography system, the wavefront manipulator has a plurality of segmented optical elements which are arranged one after the other along the beam path in the transmission direction.
Entlang des Strahlengangs in Durchstrahlrichtung hintereinander angeordnet bedeutet, dass alle segmentierten optischen Elemente von dem Projektionslicht in sequenzieller Folge durchstrahlt werden, wobei die Segmente jedes einzelnen segmentierten optischen Elements quer zur Durchstrahlrichtung nebeneinander angeordnet sind. Eine solche Anordnung ermöglicht es, die Wellenfront eines Strahlenbündels mehrfach zu korrigieren. Dies schließt jedoch nicht aus, dass auch weitere optische Elemente wie beispielsweise Linsen, Spiegel und/oder Blenden zwischen segmentierten optischen Elementen angeordnet sein können.Along the beam path arranged in the transmission direction one after the other means that all segmented optical elements are irradiated by the projection light in a sequential sequence, wherein the segments of each individual segmented optical element are arranged side by side transversely to the transmission direction. Such an arrangement makes it possible to multiply correct the wavefront of a beam. However, this does not exclude that other optical elements such as lenses, mirrors and / or diaphragms can be arranged between segmented optical elements.
Beispielsweise kann, wenn ein Strahlenbündel eine Verkippung der Wellenfront in x-Richtung und in y-Richtung aufweist, ein segmentiertes optisches Element, dessen Segmente keilförmig und entlang der x-Richtung nebeneinander aufgereiht sind, die Verkippung nur in x-Richtung korrigieren. Wenn daher nach diesem segmentierten optischen Element ein weiteres segmentiertes optisches Element, dessen Segmente entlang der y-Richtung aufgereiht sind, von dem Strahlenbündel durchstrahlt wird, kann von diesem zweiten segmentierten optischen Element auch die Verkippung der Wellenfront in y-Richtung korrigiert werden. Mit Hilfe von beweglichen Segmenten mit gekrümmter Oberfläche können auch weitere Verkippungen korrigiert werden.For example, if a beam has a tilt of the wavefront in the x-direction and in the y-direction, a segmented optical element whose segments are wedge-shaped and lined up next to one another along the x-direction can correct the tilt only in the x-direction. Therefore, if, after this segmented optical element, another segmented optical element, whose segments are aligned along the y-direction, is irradiated by the beam, the tilt of the wavefront in the y-direction can also be corrected by this second segmented optical element. With the aid of movable segments with a curved surface, further tilting can be corrected.
Mit einer Anordnung gemäß dieser Ausführungsform lassen sich somit komplexe zweidimensionale Verteilungen der optischen Weglänge für jedes Strahlenbündel erzeugen. Dies ermöglicht es, auch Aberrationen höherer Ordnung in zwei Dimensionen zu korrigieren.Thus, with an arrangement according to this embodiment, complex two-dimensional optical path length distributions can be generated for each beam. This makes it possible to correct even higher-order aberrations in two dimensions.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Anordnung für eine Lithographieanlage sind mehrere, in dem Strahlengang hintereinander angeordnete segmentierte optische Elemente vorhanden, deren Segmente entlang einer Verschiebungsrichtung verschiebbar sind. Die Verschiebungsrichtung der Segmente schließt mit der Durchstrahlrichtung einen Winkel größer 0°, bevorzugt von 45° bis 90°, ein.According to a further embodiment of the optical arrangement for a lithography system, a plurality of segmented optical elements arranged one behind the other in the beam path are present, the segments of which are displaceable along a direction of displacement. The displacement direction of the segments includes with the transmission direction an angle greater than 0 °, preferably from 45 ° to 90 °.
Dies ermöglicht es, durch die Verschiebung von verschiedenen Segmenten von unterschiedlichen segmentierten optischen Elementen eine zweidimensionale Verteilung von optischen Weglängen für das Projektionslicht und/oder Strahlenbündel in dem Strahlengang bereitzustellen.This makes it possible to provide a two-dimensional distribution of optical path lengths for the projection light and / or beam in the beam path by the displacement of different segments of different segmented optical elements.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Anordnung für eine Lithographieanlage ist der Wellenfrontmanipulator in einer feldnahen Position in dem Strahlengang angeordnet.According to a further embodiment of the optical arrangement for a lithography system, the wavefront manipulator is arranged in a field-near position in the beam path.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Anordnung für eine Lithographieanlage ist eine Heizvorrichtung vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, in zugeordneten Segmenten eine lokale Temperaturänderung hervorzurufen.According to a further embodiment of the optical arrangement for a lithography system, a heating device is provided, which is set up to produce a local temperature change in associated segments.
Mit einer solchen Heizvorrichtung ist es möglich, eine lokale Temperaturänderung in einzelnen Segmenten hervorzurufen. Der Brechungsindex von den meisten Materialien ist von der Temperatur abhängig. Daher kann durch eine gezielte Temperaturänderung, eine gezielte Brechungsindexänderung erzielt werden. Ferner weisen die meisten Materialien einen temperaturabhängigen Ausdehnungskoeffizienten ungleich 0 auf. Dann verändert sich durch eine Temperaturänderung auch das beanspruchte Volumen des Materials. Hierüber ist eine geometrische Weglänge eines Lichtstrahls, der den betroffenen Bereich durchstrahlt, anpassbar. Somit ergibt sich mit einer derartigen Heizvorrichtung der Vorteil, dass die optische Weglänge lokal gezielt und ohne eine mechanische Positionsänderung eines Segments einstellbar ist.With such a heater, it is possible to cause a local temperature change in individual segments. The refractive index of most materials is temperature dependent. Therefore, by a targeted temperature change, a targeted refractive index change can be achieved. Furthermore, most materials have a temperature-dependent expansion coefficient not equal to zero. Then, by changing the temperature, the claimed volume of the material also changes. This is a geometric path length of a light beam, which radiates through the affected area, customizable. Thus, the advantage with such a heating device is that the optical path length can be adjusted locally in a targeted manner and without a mechanical change in position of a segment.
Eine solche Heizvorrichtung kann beispielsweise durch eine leitende Beschichtung ausgebildet sein, die sich mittels eines Stromflusses erwärmt. Diese Beschichtung kann auf einer der durchstrahlten Flächen eines Segments aufgebracht sein oder alternativ oder zusätzlich auch auf einer Seitenfläche des Segments. Die Heizvorrichtung kann auch eine optische Heizvorrichtung sein, welche beispielsweise Infrarotstrahlung in ein Segment seitlich einkoppelt. Die eingekoppelte Infrarotstrahlung wird zumindest teilweise von dem Material absorbiert, was zu einer lokalen Temperaturänderung führt.Such a heating device may for example be formed by a conductive coating which heats up by means of a current flow. This coating may be applied to one of the irradiated areas of a segment or, alternatively or additionally, to a side surface of the segment. The heating device may also be an optical heating device which, for example, injects infrared radiation laterally into a segment. The injected infrared radiation is at least partially absorbed by the material, resulting in a local temperature change.
In dem Beispiel mit streifenförmig segmentierten optischen Elementen betrifft beispielsweise eine Verschiebung eines Segments alle Strahlenbündel, in deren Subapertur das Segment liegt. Es kann Situationen geben, bei denen dies unerwünscht ist. Dann bietet die Ausführungsform mit einer solchen Heizvorrichtung die Möglichkeit, die optische Weglänge gezielt für nur ein Strahlenbündel ohne eine Verschiebung des Segments einzustellen. In the example with strip-shaped segmented optical elements, for example, a displacement of a segment relates to all the ray bundles in whose subaperture the segment lies. There may be situations where this is undesirable. Then, the embodiment with such a heater offers the possibility of setting the optical path length specifically for only one beam without a displacement of the segment.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der optischen Anordnung für eine Lithographieanlage weist der Wellenfrontmanipulator zwei segmentierte optische Elemente auf. Die Segmente eines jeweiligen segmentierten optischen Elements sind quer zur Durchstrahlrichtung nebeneinander angeordnet. Die segmentierten optischen Elemente sind in Durchstrahlrichtung hintereinander angeordnet und umschließen bzw. bilden ein kavitätenfreies Volumen. Ferner entspricht einem Segment des einen segmentierten optischen Elements ein korrespondierendes Segment des anderen segmentierten optischen Elements, die miteinander in Durchstrahlrichtung in einem Flächenkontakt stehen. Durch eine Verschiebung der korrespondierenden Segmente in jeweils entgegengesetzte Richtungen ist die optische Weglänge für das die beiden Segmente durchstrahlende Strahlbündel veränderbar.According to a further embodiment of the optical arrangement for a lithography system, the wavefront manipulator has two segmented optical elements. The segments of a respective segmented optical element are arranged side by side transversely to the transmission direction. The segmented optical elements are arranged one behind the other in the transmission direction and enclose or form a cavity-free volume. Furthermore, one segment of the one segmented optical element corresponds to a corresponding segment of the other segmented optical element, which are in surface contact with one another in the transmission direction. By shifting the corresponding segments in opposite directions, the optical path length for the beam passing through the two segments is variable.
Zwei derartig korrespondierende Segmente werden im Betrieb der Lithographieanlage insbesondere von denselben Strahlenbündeln durchstrahlt.Two such corresponding segments are irradiated in particular by the same radiation beams during operation of the lithographic system.
Beispielsweise sind die Segmente der segmentierten optischen Elemente als Keilsegmente ausgebildet, deren Dicke senkrecht zu der Durchstrahlrichtung, das heißt die geometrische Weglänge, von der Position abhängt. Wählt man ein karthesisches Koordinatensystem, dessen z-Achse in Durchstrahlrichtung zeigt, die Segmente in x-Richtung verschiebbar angeordnet sind und jeweils eine von dem Projektionslicht durchstrahlte Fläche in der x-y-Ebene liegt, so weist beispielsweise das eine Keilsegment eine in positiver x-Richtung zunehmende Dicke auf und das andere Keilsegment weist eine in negativer x-Richtung zunehmende Dicke auf. Die beiden Keilsegmente stehen miteinander in Kontakt, wobei die Kontaktfläche durch die der von dem Projektionslicht durchstrahlten und in der x-y-Ebene liegenden Fläche gegenüber liegt und nicht in der x-y-Ebene verläuft, sondern einen Gradienten entlang der x-Richtung aufweist. Wenn die beiden Keilsegmente gegeneinander verschoben werden, zum Beispiel wird das eine Keilsegment in positive x-Richtung und das andere Keilsegment in negative x-Richtung verschoben, so ergibt sich insgesamt eine in Durchstrahlrichtung erhöhte geometrische Weglänge für das oder die Strahlenbündel, die diese beiden Segmente durchstrahlen.For example, the segments of the segmented optical elements are formed as wedge segments whose thickness is perpendicular to the transmission direction, that is, the geometric path length, depends on the position. If one selects a Cartesian coordinate system whose z-axis points in the direction of transmission, the segments are displaceably arranged in the x-direction and one surface irradiated by the projection light lies in the xy-plane, then, for example, one wedge segment has one in the positive x-direction increasing thickness and the other wedge segment has an increasing in the negative direction x thickness. The two wedge segments are in contact with each other, wherein the contact surface is opposed by the surface irradiated by the projection light and lying in the x-y plane and not in the x-y plane, but has a gradient along the x direction. If the two wedge segments are displaced relative to one another, for example one wedge segment is displaced in the positive x-direction and the other wedge segment is displaced in the negative x-direction, the result is an overall increased optical path length in the transmission direction for the beam (s) that comprise these two segments by radiation.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Lithographieanlage mit einer optischen Anordnung, insbesondere gemäß einem der vorgenannten Ausführungsbeispiele vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- Durchstrahlen der optischen Anordnung mit Projektionslicht; und
- Einstellen einer Position eines beweglichen Segments eines segmentierten optischen Elements eines Wellenfrontmanipulators zur Korrektur einer Aberration einer Wellenfront des Projektionslichts.
- Radiating the optical assembly with projection light; and
- Adjusting a position of a movable segment of a segmented optical element of a wavefront manipulator to correct an aberration of a wavefront of the projection light.
Ein Durchstrahlen der optischen Anordnung wird beispielsweise erreicht, indem die optische Anordnung in einem Strahlengang der Lithographieanlage angeordnet wird. Ferner strahlt eine Lichtquelle der Lithographieanlage das Projektionslicht ab. Das Material der optischen Elemente, die Teil der optischen Anordnung sind, ist für das Projektionslicht überwiegend transparent, oder zumindest im Wesentlichen transparent.Throughput of the optical arrangement is achieved, for example, by arranging the optical arrangement in a beam path of the lithography system. Furthermore, a light source of the lithography system emits the projection light. The material of the optical elements which are part of the optical arrangement is predominantly transparent to the projection light, or at least substantially transparent.
Das Einstellen der Position des beweglichen Segments wird beispielsweise mittels Verschiebung des Segments verwirklicht. Hierfür kann das Segment beweglich gelagert sein und von einem dafür eingerichteten Aktuator angesteuert werden.The adjustment of the position of the movable segment is realized, for example, by displacement of the segment. For this purpose, the segment can be movably mounted and controlled by a dedicated actuator.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist dieses ferner die Schritte auf:
- Erfassen der Wellenfront des Projektionslichts mit einem Wellenfrontsensor;
- Berechnen von Koeffizienten von Zernike-Polynomen derart, dass eine Linearkombination der Zernike-Polynome mit dem berechneten Koeffizienten der erfassten Wellenfront entspricht;
- Berechnen von einzustellenden Positionen von Segmenten von segmentierten optischen Elementen mit Hilfe der berechneten Koeffizienten derart, dass die erfasste Wellenfront korrigiert wird; und
- Ansteuern von den Segmenten zugeordneten Aktuatoren zu Einstellung der berechneten Position eines jeden Segments.
- Detecting the wavefront of the projection light with a wavefront sensor;
- Calculating coefficients of Zernike polynomials such that a linear combination of the Zernike polynomials with the calculated coefficient corresponds to the detected wavefront;
- Calculating positions to be set of segments of segmented optical elements using the calculated coefficients such that the detected wavefront is corrected; and
- Driving actuators associated with the segments to adjust the calculated position of each segment.
Bevorzugt weist die Lithographieanlage eine Einrichtung zum Erfassen der Wellenfront des Projektionslichts auf. Dies könnte beispielsweise ein Hartmann-Shack-Sensor sein. Ferner kann die Lithographieanlage über Vorrichtungen zur elektronischen Datenverarbeitung wie beispielsweise Computer verfügen. Diese Computer können dazu eingerichtet sein, die Berechnungen durchzuführen. Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung des wie oben erläuterten Verfahrens veranlasst.The lithography system preferably has a device for detecting the wavefront of the projection light. This could be for example a Hartmann-Shack sensor. Furthermore, the lithography system can have devices for electronic data processing, such as computers. These computers can be set up to perform the calculations. Furthermore, a computer program product is proposed which is based on a program-controlled device causes the implementation of the method as explained above.
Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.A computer program product, such as a computer program means may, for example, be used as a storage medium, e.g. Memory card, USB stick, CD-ROM, DVD, or even in the form of a downloadable file provided by a server in a network or delivered. This can be done, for example, in a wireless communication network by transmitting a corresponding file with the computer program product or the computer program means.
Die für die vorgeschlagene Vorrichtung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.The embodiments and features described for the proposed device apply accordingly to the proposed method.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.Further possible implementations of the invention also include not explicitly mentioned combinations of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments. The skilled person will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
-
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer DUV-Lithographieanlage mit einer optischen Anordnung mit einem Wellenfrontmanipulator; -
2 zeigt eine erste Ausführungsform eines Wellenfrontmanipulators mit einem segmentierten optischen Element aufweisend ein beweglich angeordnetes Segment; -
3a zeigt eine perspektivische Ansicht des Wellenfrontmanipulators, bei dem das beweglich angeordnete Segment verschoben ist; -
3b zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des beweglich angeordneten Segments in zwei Positionen A und B; -
4 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines beweglich angeordneten Segments, wobei das Segment Teilvolumina mit unterschiedlichen Brechungsindizes aufweist; -
5 zeigt ein schematisches Beispiel einer Korrektur einer Wellenfront mittels eines Wellenfrontmanipulators; -
6 zeigt eine Ausführungsform einer Projektionsoptik einer Lithographieanlage mit einer optischen Anordnung; -
7 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines segmentierten optischen Elements; -
8 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Wellenfrontmanipulators mit zwei segmentierten optischen Elementen; -
9 zeigt einen Querschnitt einer dritten Ausführungsform eines Wellenfrontmanipulators mit zwei segmentierten optischen Elementen; -
10 zeigt eine perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform eines Wellenfrontmanipulators mit einem Infrarotlaser; -
11 zeigt ein Ablaufschema einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben einer Lithographieanlage mit einer optischen Anordnung; und -
12 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform eines segmentierten optischen Elements.
-
1 shows a schematic view of an embodiment of a DUV lithography system with an optical arrangement with a wavefront manipulator; -
2 shows a first embodiment of a wavefront manipulator with a segmented optical element comprising a movably arranged segment; -
3a shows a perspective view of the wavefront manipulator, in which the movably arranged segment is shifted; -
3b shows a perspective view of an embodiment of the movably arranged segment in two positions A and B; -
4 shows a cross-section of another embodiment of a movably arranged segment, wherein the segment has partial volumes with different refractive indices; -
5 shows a schematic example of a correction of a wavefront by means of a wavefront manipulator; -
6 shows an embodiment of a projection optics of a lithographic system with an optical arrangement; -
7 shows a cross section of another embodiment of a segmented optical element; -
8th shows a schematic view of a second embodiment of a wavefront manipulator with two segmented optical elements; -
9 shows a cross section of a third embodiment of a wavefront manipulator with two segmented optical elements; -
10 shows a perspective view of a fourth embodiment of a wavefront manipulator with an infrared laser; -
11 shows a flowchart of an embodiment of a method for operating a lithography system with an optical arrangement; and -
12 shows a schematic cross section of an embodiment of a segmented optical element.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts Anderes angegeben ist.In the figures, identical or functionally identical elements have been given the same reference numerals, unless stated otherwise.
Die DUV-Lithographieanlage
Das in
Das Projektionssystem
Die dargestellte Lithographieanlage
Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse
Ferner ist in der
In dem Beispiel der Fig. 2 lässt sich mittels einer Verschiebung des verschiebbar angeordneten Segments
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das segmentierte optische Element
Abweichend von der Darstellung der
Die Lichtstrahlen durchlaufen unterschiedliche geometrische Strecken
Es wird darauf hingewiesen, dass auf eine Darstellung der Brechung der Lichtstrahlen bewusst verzichtet wurde, um den eigentlichen Effekt der Anpassung der optischen Weglänge zu verdeutlichen.It should be noted that a representation of the refraction of the light beams was deliberately omitted in order to clarify the actual effect of adjusting the optical path length.
Außer der dargestellten Aufteilung des Segments
In der
Ferner ist in der
In diesem Beispiel wurde die Korrektur mit insgesamt zwölf Segmenten
Eine feldnahe Position kann wie folgt definiert werden. Jedes von einem Feldpunkt 604, 606 einer Feldebene
In der
Abweichend von der
Jedes der segmentierten optischen Elemente
Nachdem das Strahlenbündel
Mit dieser Ausführungsform kann daher erreicht werden, eine Wellenfrontkorrektur entlang mehrere Achsen vorzunehmen. Bevorzugt werden mehr als zwei segmentierte optische Elemente
Es ist ferner ein Lichtstrahl
In einer weiteren Ausführungsform sind beispielsweise nur die Segmente
Diese wie auch weitere Ausführungsformen des Wellenfrontmanipulators
Der Infrarotlaser
Der Infrarotlaser
Das Durchstrahlen
Ein Erfassen
Der Verfahrensschritt des Einstellens
Das Verfahren kann weitere, hier nicht dargestellte Verfahrensschritte umfassen. Vorteilhafterweise wird dieses Verfahren in einer Art Regelschleife durchgeführt, so dass mehrere hundert oder tausend Regelschritte innerhalb einer Sekunde durchgeführt werden. Eine hohe zeitliche Auflösung ermöglicht es insbesondere, Störungen mit sehr kleinen Zeitkonstanten, wie beispielsweise Erschütterungen der Lithographieanlage, die zu kleinen lokalen Deformationen von optischen Elementen führen, effektiv zu korrigieren.The method may comprise further method steps not shown here. Advantageously, this method is performed in a kind of control loop, so that several hundred or thousand control steps are performed within one second. A high temporal resolution makes it possible, in particular, to effectively correct disturbances with very small time constants, such as, for example, vibrations of the lithography system, which lead to small local deformations of optical elements.
Es sind ferner drei Lichtstrahlen
Der erste Lichtstrahl
Der zweite Lichtstrahl
Der dritte Lichtstrahl
Aus Gründen der Übersicht wurde in diesem Ausführungsbeispiel auf eine Darstellung von beweglich angeordneten Segmenten verzichtet. Es versteht sich jedoch, dass die zu den anderen Ausführungsformen gemachten Ausführungen auch auf dieses Ausführungsbeispiel anwendbar sind.For reasons of clarity, a representation of movably arranged segments was dispensed with in this exemplary embodiment. It is understood, however, that the statements made on the other embodiments are also applicable to this embodiment.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar. Zum Beispiel ist eine nichtlineare Bewegung der Segmente denkbar. Es ist auch möglich, Kreisstreifen als Segmente einzusetzen, die um einen gemeinsamen Mittelpunkt relativ zueinander drehbar sind. Die Segmente eines optischen Elements können prinzipiell an verschiedenen Stellen im Strahlengang beweglich angeordnet werden. Man kann dann von einer verteilten Alvarez-Anordnung sprechen. Als transparente Materialien für die Segmente kommen insbesondere Quarzglas oder CaF2 in Frage.Although the present invention has been described with reference to embodiments, it is variously modifiable. For example, a non-linear movement of the segments is conceivable. It is also possible to use circular strips as segments which are rotatable about a common center relative to each other. The segments of an optical element can in principle be arranged movably at different locations in the beam path. One can then speak of a distributed Alvarez arrangement. Particularly suitable as transparent materials for the segments are quartz glass or CaF 2 .
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Lithographieanlagelithography system
- 102102
- Strahlformung- und BeleuchtungssystemBeam forming and lighting system
- 104104
- Projektionssystemprojection system
- 106106
- Lichtquellelight source
- 108108
- Projektionslichtprojection light
- 110110
- optische Anordnungoptical arrangement
- 112112
- WellenfrontmanipulatorWavefront manipulator
- 114114
- Strahlenbündelray beam
- 116116
- DurchstrahlrichtungBy beam direction
- 120120
- Lithographiemaskelithography mask
- 124124
- Waferwafer
- 128128
- Linselens
- 132132
- hochbrechende Flüssigkeithigh refractive liquid
- 218218
- segmentiertes optisches Elementsegmented optical element
- 220220
- Segmentesegments
- 221221
- lichtquellenseitige Segmentoberflächelight source side segment surface
- 222222
- beweglich angeordnetes Segmentmovably arranged segment
- 226226
- Beleuchtete Fläche auf dem segmentierten optischen ElementIlluminated surface on the segmented optical element
- 228228
- Beleuchtete Fläche auf einem nachfolgenden optischen ElementIlluminated surface on a subsequent optical element
- 230230
- Subapertursubaperture
- 232232
- Bildfeldfield
- 234234
- Feldpunktfield point
- 236236
- Subapertursubaperture
- 236'236 '
- beleuchtete Fläche vor dem Verschiebenilluminated area before moving
- 238238
- Verschiebungsrichtungshift direction
- 302302
-
durchstrahltes Volumen mit geometrischer Weglänge 1irradiated volume with
geometric path length 1 - 304304
- durchstrahltes Volumen mit geometrischer Weglänge 2irradiated volume with geometric path length 2
- 402402
- Teilvolumen mit Brechungsindex n1Partial volume with refractive index n1
- 404404
- Teilvolumen mit Brechungsindex n2Partial volume with refractive index n2
- 410410
- erster Lichtstrahlfirst light beam
- 412412
- geometrische Weglänge des ersten Lichtstrahls in Brechungsindex n2geometric path length of the first light beam in refractive index n2
- 414414
- geometrische Weglänge des ersten Lichtstrahls in Brechungsindex n1geometric path length of the first light beam in refractive index n1
- 416416
- transmittierter erster Lichtstrahltransmitted first light beam
- 420420
- zweiter Lichtstrahlsecond light beam
- 422422
- Segment mit Teilvolumina mit unterschiedlichen BrechungsindizesSegment with partial volumes with different refractive indices
- 423423
- geometrische Weglänge des zweiten Lichtstrahls in Brechungsindex n2geometric path length of the second light beam in refractive index n2
- 424424
- geometrische Weglänge des zweiten Lichtstrahls in Brechungsindex n1geometric path length of the second light beam in refractive index n1
- 426426
- transmittierter zweiter Lichtstrahltransmitted second light beam
- 430430
- dritter Lichtstrahlthird light beam
- 432432
- geometrische Weglänge des dritten Lichtstrahls in Brechungsindex n2geometric path length of the third light beam in refractive index n2
- 434434
- geometrische Weglänge des dritten Lichtstrahls in Brechungsindex n1geometric path length of the third light beam in refractive index n1
- 436436
- transmittierter dritter Lichtstrahltransmitted third light beam
- 500500
- BereichArea
- 506506
- Phasenunterschied der Wellenfront vor dem WellenfrontmanipulatorPhase difference of the wavefront in front of the wavefront manipulator
- 508508
- Phasenunterschied der Wellenfront nach dem WellenfrontmanipulatorPhase difference of the wavefront after the wavefront manipulator
- 600600
- Projektionsoptikprojection optics
- 602 602
- Bildfeldfield
- 604604
- Feldpunktfield point
- 606606
- Feldpunktfield point
- 610610
- optische Anordnung,optical arrangement,
- 612612
- WellenfrontmanipulatorWavefront manipulator
- 614614
- Strahlenbündelray beam
- 616616
- Strahlenbündelray beam
- 620620
- Pupillepupil
- 624624
- Waferwafer
- 704704
- Segmentsegment
- 706706
- Kontaktflächecontact area
- 708708
- Kontaktflächecontact area
- 710710
- opake Strukturopaque structure
- 718718
- segmentiertes optisches Elementsegmented optical element
- 720720
- Segmentesegments
- 820820
- segmentiertes optisches Elementsegmented optical element
- 821821
- Segmentesegments
- 822822
- verschiebbar angeordnetes Segmentslidably arranged segment
- 823823
- lichtquellenseitige Segmentoberflächelight source side segment surface
- 824824
- verschiebbar angeordnetes Segmentslidably arranged segment
- 826826
- Subapertursubaperture
- 828828
- Verschiebungsrichtungshift direction
- 830830
- segmentiertes optisches Elementsegmented optical element
- 831831
- Segmentesegments
- 832832
- verschiebbar angeordnetes Segmentslidably arranged segment
- 833833
- lichtquellenseitige Segmentoberflächelight source side segment surface
- 834834
- verschiebbar angeordnetes Segmentslidably arranged segment
- 836836
- Subapertursubaperture
- 838838
- Verschiebungsrichtungshift direction
- 900900
- WellenfrontmanipulatorWavefront manipulator
- 910910
- erstes Keilsegmentfirst wedge segment
- 912912
- Verschiebungsrichtung des ersten KeilsegmentsDisplacement direction of the first wedge segment
- 914914
- geometrische Weglänge in dem ersten Keilsegmentgeometric path length in the first wedge segment
- 920920
- zweites Keilsegmentsecond wedge segment
- 922922
- Verschiebungsrichtung des zweiten KeilsegmentsDisplacement direction of the second wedge segment
- 924924
- geometrische Weglänge in dem zweiten Keilsegmentgeometric path length in the second wedge segment
- 10201020
- Infrarotlaserinfrared laser
- 10301030
- InfrarotstrahlenbündelInfrared radiation beam
- 10401040
- Apertur des Infrarotstrahlenbündels auf dem SegmentAperture of infrared beam on the segment
- 10501050
- weitere mögliche Einstrahlflächen für das Infrarotstrahlenbündelfurther possible radiation surfaces for the infrared beam
- 11101110
- Verfahrensschritt (Durchstrahlen)Process step (radiography)
- 11111111
- Verfahrensschritt (Erfassen)Procedural step (capture)
- 11121112
- Verfahrensschritt (Berechnen)Procedural step (calculation)
- 11131113
- Verfahrensschritt (Berechnen)Procedural step (calculation)
- 11201120
- Verfahrensschritt (Einstellen)Procedural step (setting)
- 11211121
- Verfahrensschritt (Ansteuern)Procedural step (driving)
- 12101210
- erstes Segmentfirst segment
- 12111211
- EinstrahlseiteEinstrahlseite
- 12121212
- Ausstrahlseitejetting side
- 12131213
- Seitenflächeside surface
- 12141214
- Lichtstrahlbeam of light
- 12151215
- Lichtstrahlbeam of light
- 12161216
- Lichtstrahlbeam of light
- 12201220
- zweites Segmentsecond segment
- 12211221
- EinstrahlseiteEinstrahlseite
- 12221222
- Ausstrahlseitejetting side
- 12231223
- Seitenflächeside surface
- 12301230
- drittes Segmentthird segment
- 12311231
- EinstrahlseiteEinstrahlseite
- 12321232
- Ausstrahlseitejetting side
- 12331233
- Seitenflächeside surface
- α1 - α6α1 - α6
- Anstellwinkelangle of attack
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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-
2017
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2018
- 2018-02-27 WO PCT/EP2018/054833 patent/WO2018162286A1/en active Application Filing
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