DE102021202849A1

DE102021202849A1 - Projection exposure system for semiconductor lithography

Info

Publication number: DE102021202849A1
Application number: DE102021202849.7A
Authority: DE
Inventors: Olaf Conradi; Norman Baer
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2021-03-24
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2022-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Halbleiterlithographie mit mindestens einem optischen Element (30) und mindestens einem Heizer (42) zur lokalen bereichsweisen Erwärmung des optischen Elementes (30) mittels Strahlung.The invention relates to a projection exposure system (1) for semiconductor lithography, having at least one optical element (30) and at least one heater (42) for local, area-wise heating of the optical element (30) by means of radiation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie.The invention relates to a projection exposure system for semiconductor lithography.

Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithographie zeigen im Hinblick auf ihre Abbildungsqualität ein stark temperaturabhängiges Verhalten. Insbesondere die unmittelbar an der optischen Abbildung beteiligten Elemente, wie beispielsweise Linsen oder, im Fall der EUV-Lithographie, Spiegel, verändern bei Erwärmung oder Abkühlung ihre Ausdehnung bzw. ihre Oberflächenform, was sich unmittelbar in der Qualität der mit dem System vorgenommenen Abbildung einer Lithographiemaske, z.B. einer Phasenmaske, eines sogenannten Retikels, auf ein Halbleitersubstrat, einen sogenannten Wafer, niederschlägt. Die Erwärmung der einzelnen optischen Komponenten der Anlage im Betrieb rührt dabei von der Absorption eines Teiles derjenigen Strahlung her, welche zur Abbildung des Retikels auf den Wafer verwendet wird. Diese sogenannte Nutzstrahlung wird von einer im Folgenden als Nutzlichtquelle bezeichneten Lichtquelle erzeugt. Im Fall der EUV-Lithographie handelt es sich bei der Nutzlichtquelle um eine Plasmaquelle, bei welcher mittels Laserbestrahlung von Zinnpartikeln ein in den gewünschten kurzwelligen Frequenzbereichen elektromagnetische Strahlung emittierendes Plasma erzeugt wird. Auch Strahlung anderer Wellenlängen, die nicht mit dem Nutzlicht in Zusammenhang steht (IR, DUV, VUV...) oder auch Aktuatorlasten, Rückkopplungen aus der Umgebung o. ä. tragen zur Erwärmung bei.Projection exposure systems for semiconductor lithography show a strongly temperature-dependent behavior with regard to their image quality. In particular, the elements directly involved in the optical imaging, such as lenses or, in the case of EUV lithography, mirrors, change their expansion or surface shape when they are heated or cooled, which is directly reflected in the quality of the imaging of a lithography mask made with the system , for example a phase mask, a so-called reticle, is deposited on a semiconductor substrate, a so-called wafer. The heating of the individual optical components of the system during operation is due to the absorption of some of the radiation that is used to image the reticle on the wafer. This so-called useful radiation is generated by a light source referred to below as a useful light source. In the case of EUV lithography, the useful light source is a plasma source in which a plasma that emits electromagnetic radiation in the desired short-wave frequency ranges is generated by means of laser irradiation of tin particles. Radiation of other wavelengths that is not related to the useful light (IR, DUV, VUV ...) or actuator loads, feedback from the environment or the like also contribute to the heating.

Üblicherweise sind Projektionsbelichtungsanlagen auf einen stationären Zustand während des Betriebes ausgelegt, das heißt auf einen Zustand, in welchem keine wesentlichen Änderungen der Temperatur der optischen Elemente über der Zeit zu erwarten sind. Durch eine Intensitätsverteilung in einer Eintrittspupille einer zur Abbildung des Retikels verwendeten Projektionsoptik der Projektionsbelichtungsanlage, welche auch als Beleuchtungssetting oder nur Setting bezeichnet wird, erwärmen sich die optischen Elemente, je nach Position im optischen Design der Projektionsoptik, sehr inhomogen. Die dadurch entstehenden großen Temperaturgradienten führen zu starken Deformationen auf der Oberfläche der optischen Elemente, welche sich wiederum, wie weiter oben bereits beschrieben, negativ auf die Qualität der Abbildung auswirken. Dieser Effekt wird durch die Verwendung von Materialen mit einem nicht-linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, welche bei einer definierten Temperatur, die im Folgenden auch als Nullausdehnungstemperatur bezeichnet wird, keinen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, minimiert, aber nicht ausreichend kompensiert.Projection exposure systems are usually designed for a steady state during operation, that is to say for a state in which no significant changes in the temperature of the optical elements over time are to be expected. Due to an intensity distribution in an entrance pupil of a projection optics of the projection exposure system used to image the reticle, which is also referred to as an illumination setting or just setting, the optical elements heat up very inhomogeneously, depending on their position in the optical design of the projection optics. The resulting large temperature gradients lead to strong deformations on the surface of the optical elements, which in turn, as already described above, have a negative effect on the quality of the image. This effect is minimized, but not adequately compensated, by using materials with a non-linear thermal expansion coefficient, which have no expansion coefficient at a defined temperature, which is also referred to below as zero expansion temperature.

Zur Minimierung der Temperaturgradienten über die optische Wirkfläche, also die Fläche, welche während des üblichen Betriebes der Projektionsbelichtungsanlage mit Nutzstrahlung beaufschlagt wird, ist es deswegen erforderlich, die Bereiche mit niedrigeren Temperaturen zusätzlich zu heizen, um ein homogeneres Temperaturprofil mit minimierten Temperaturgradienten über die optische Wirkfläche hinweg einzustellen. Auch eine bereichsweise Kühlung ist denkbar.In order to minimize the temperature gradient over the optical effective surface, i.e. the surface which is exposed to useful radiation during normal operation of the projection exposure system, it is therefore necessary to additionally heat the areas with lower temperatures in order to achieve a more homogeneous temperature profile with minimized temperature gradients over the optical effective surface to discontinue. Regional cooling is also conceivable.

Aus dem Stand der Technik sind hierzu insbesondere bei EUV-Systemen Heizlösungen bekannt, um Aberrationen durch Oberflächendeformationen aufgrund von absorptionsinduzierten Temperaturvariationen sowohl zeitabhängig als auch ortsvariabel auszugleichen. Die Idee besteht darin, das Material in den Bereichen zu heizen, in welchen im verwendeten Beleuchtungssetting keine oder wenig Nutzstrahlung absorbiert wird.For this purpose, heating solutions are known from the prior art, particularly in EUV systems, in order to compensate for aberrations due to surface deformations due to absorption-induced temperature variations, both as a function of time and in a position-variable manner. The idea is to heat the material in the areas in which little or no useful radiation is absorbed in the lighting setting used.

Im Stand der Technik bekannte Lösungen weisen Heizsysteme auf, welche die optische Wirkfläche und deren Umgebung in viele einzelne Bereiche aufteilen und diese mit einer Vielzahl von Heizquellen erwärmen, um eine homogene Temperatur mit einer hohen Auflösung über die optische Wirkfläche einstellen zu können. Die Heizquellen können dabei in die optischen Elemente integrierte Widerstandsdrähte, in den optischen Elementen ausgebildete Aussparungen, welche von temperierten Fluiden durchflossen werden oder Strahlung, wie beispielsweise Infrarotstrahlung, umfassen. Die Lösungen, welche eine Vielzahl von einzeln temperierbaren Bereichen umfassen haben den Nachteil, dass die Heizvorrichtung sehr aufwendig und deren Regelung sehr komplex ist und sich dadurch deren Entwicklung und Herstellung erheblich verteuert.Solutions known in the prior art have heating systems which divide the optical active surface and its surroundings into many individual areas and heat them with a large number of heating sources in order to be able to set a homogeneous temperature with a high resolution over the optical active surface. The heating sources can include resistance wires integrated in the optical elements, recesses formed in the optical elements through which temperature-controlled fluids flow or can comprise radiation such as infrared radiation. The solutions, which include a large number of individually temperature-controllable areas, have the disadvantage that the heating device is very expensive and its regulation is very complex, which makes its development and manufacture considerably more expensive.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik beseitigt.The object of the invention is to provide a device which eliminates the described disadvantages of the prior art.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.This object is achieved by a device with the features of independent claim 1. The subclaims relate to advantageous developments and variants of the invention.

Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie umfasst mindestens ein optisches Element und mindestens einen Heizer zur lokalen bereichsweisen Erwärmung des optischen Elementes mittels Strahlung. Der mindestens eine Heizer dient dabei zur lediglich bereichsweisen Erwärmung des optischen Elementes zum Ausgleich von Temperaturgradienten über das optische Element hinweg. In einer Vielzahl von Fällen genügt ein einzelner Heizer zur Beheizung insbesondere nur eines zusammenhängenden Bereiches, um einen ausreichenden Temperaturausgleich zu erreichen. Bei der verwendeten Strahlung kann es sich insbesondere um Wärmestrahlung handeln; es ist ebenso denkbar, Ionen- oder Elektronenstrahlen oder Ähnliches zu verwenden.A projection exposure system according to the invention for semiconductor lithography comprises at least one optical element and at least one heater for local area-wise heating of the optical element by means of radiation. The at least one heater is used to heat the optical element only in certain areas to compensate for temperature gradients across the optical element. In a large number of cases, a single heater is sufficient for heating, in particular, only a contiguous area in order to achieve a sufficient temperature to reach immediately. The radiation used can in particular be thermal radiation; it is also conceivable to use ion or electron beams or the like.

Dadurch, dass ein weiterer Heizer zur globalen Erwärmung des optischen Elementes vorhanden ist, kann dieses in vorteilhafter Weise im Bereich der Nullausdehnungstemperatur temperiert werden.Because there is a further heater for global heating of the optical element, it can advantageously be tempered in the range of the zero expansion temperature.

Eine vorteilhafte Bauform der Erfindung kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass der erste Heizer und/oder der weitere Heizer über ein Strahlführungselement mit einer Strahlungsquelle verbunden sind.An advantageous design of the invention can in particular be implemented in that the first heater and / or the further heater are connected to a radiation source via a beam guiding element.

Insbesondere kann es sich bei der Strahlungsquelle um einen Laser handeln; weiterhin kann es sich bei dem Strahlführungselement um einen Lichtwellenleiter handeln.In particular, the radiation source can be a laser; furthermore, the beam guiding element can be an optical waveguide.

In einer vorteilhaften Variante der Erfindung kann mindestens ein Sensor zur Ermittlung der Temperaturverteilung auf dem optischen Element vorhanden sein; dabei können mehrere Temperatursensoren in Aussparungen in dem optischen Element angeordnet sein.In an advantageous variant of the invention, at least one sensor for determining the temperature distribution can be present on the optical element; several temperature sensors can be arranged in recesses in the optical element.

Zusätzlich oder alternativ kann eine Infrarotkamera als Sensor vorhanden sein.Additionally or alternatively, an infrared camera can be present as a sensor.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine mit der Strahlungsquelle verbundene Steuerungseinheit zur Ansteuerung der Strahlungsquelle vorhanden. Dabei kann die Steuerungseinheit mit dem mindestens einen Sensor verbunden sein.In a further embodiment of the invention, there is a control unit connected to the radiation source for controlling the radiation source. The control unit can be connected to the at least one sensor.

Dadurch, dass die Steuerungseinheit dazu eingerichtet ist, die Strahlungsquelle auf Basis von Systeminformationen und/oder Modellen anzusteuern, kann erreicht werden, dass auf zusätzliche Sensoren verzichtet werden kann.Because the control unit is set up to control the radiation source on the basis of system information and / or models, it can be achieved that additional sensors can be dispensed with.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie,
2a,b eine Darstellung zur Erklärung der Wirkungsweise der Erfindung,
3 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In the following, exemplary embodiments and variants of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. Show it

1 schematically in meridional section a projection exposure system for EUV projection lithography,
2a, b a representation to explain the mode of operation of the invention,
3 a first embodiment of the invention,
4th a further embodiment of the invention, and
5 another embodiment of the invention.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sind hierbei nicht ein-schränkend verstanden.In the following, first with reference to the 1 the essential components of a projection exposure system 1 for microlithography are described by way of example. The description of the basic structure of the projection exposure system 1 and its components are not understood to be limiting.

Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereit-gestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht.One embodiment of an illumination system 2 of the projection exposure system 1 has, in addition to a radiation source 3, illumination optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6. In an alternative embodiment, the light source 3 can also be provided as a separate module from the other illumination system. In this case, the lighting system does not include the light source 3.

Belichtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.A reticle 7 arranged in the object field 5 is exposed. The reticle 7 is held by a reticle holder 8. The reticle holder 8 can be displaced in particular in a scanning direction via a reticle displacement drive 9.

In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.In the 1 a Cartesian xyz coordinate system is drawn in for explanation. The x-direction runs perpendicular to the plane of the drawing. The y-direction is horizontal and the z-direction is vertical. The scanning direction is in the 1 along the y-direction. The z direction runs perpendicular to the object plane 6.

Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bild-ebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bild-ebene 12 möglich.The projection exposure system 1 comprises projection optics 10. The projection optics 10 are used to image the object field 5 in an image field 11 in an image plane 12. The image plane 12 runs parallel to the object plane 6. Alternatively, there is also an angle between the object plane 6 other than 0 ° and the image plane 12 possible.

Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.A structure is imaged on the reticle 7 on a light-sensitive layer of a wafer 13 arranged in the area of the image field 11 in the image plane 12. The wafer 13 is held by a wafer holder 14. The wafer holder 14 can be displaced in particular along the y-direction via a wafer displacement drive 15. The displacement of the reticle 7 via the reticle displacement drive 9 on the one hand and the wafer 13 via the wafer displacement drive 15 on the other hand can take place in a synchronized manner with one another.

Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotron-basierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.The radiation source 3 is an EUV radiation source. The radiation source 3 emits, in particular, EUV radiation 16, which is also referred to below as useful radiation, illuminating radiation or illuminating light. The useful radiation has, in particular, a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm. The radiation source 3 can be a Plasma sources act, for example, an LPP source (Laser Produced Plasma, plasma generated with the help of a laser) or a DPP source (Gas Discharged Produced Plasma, plasma generated by means of gas discharge). It can also be a synchrotron-based radiation source. The radiation source 3 can be a free electron laser (FEL).

Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifen-den Einfall (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.The illuminating radiation 16 emanating from the radiation source 3 is bundled by a collector 17. The collector 17 can be a collector with one or more ellipsoidal and / or hyperboloid reflection surfaces. The at least one reflection surface of the collector 17 can be grazing incidence (GI), i.e. with angles of incidence greater than 45 °, or in normal incidence (normal incidence, NI), i.e. with angles of incidence less than 45 °, with the illuminating radiation 16 are acted upon. The collector 17 can be structured and / or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation and on the other hand to suppress false light.

Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.After the collector 17, the illumination radiation 16 propagates through an intermediate focus in an intermediate focus plane 18. The intermediate focus plane 18 can represent a separation between a radiation source module, having the radiation source 3 and the collector 17, and the illumination optics 4.

Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlen-gang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacetten-spiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.The lighting optics 4 comprises a deflecting mirror 19 and a first facet mirror 20 downstream of this in the beam path. The deflecting mirror 19 can be a planar deflecting mirror or, alternatively, a mirror with a bundle-influencing effect beyond the pure deflecting effect. Alternatively or additionally, the deflecting mirror 19 can be designed as a spectral filter which separates a useful light wavelength of the illuminating radiation 16 from false light of a different wavelength. If the first facet mirror 20 is arranged in a plane of the illumination optics 4 which is optically conjugate to the object plane 6 as a field plane, this is also referred to as a field facet mirror. The first facet mirror 20 comprises a multiplicity of individual first facets 21, which are also referred to below as field facets. Of these facets 21 are in the 1 only a few are shown as examples.

Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.The first facets 21 can be designed as macroscopic facets, in particular as rectangular facets or as facets with an arcuate or part-circular edge contour. The first facets 21 can be designed as plane facets or alternatively as convex or concave curved facets.

Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.For example from the DE 10 2008 009 600 A1 is known, the first facets 21 themselves can each also be composed of a large number of individual mirrors, in particular a large number of micromirrors. The first facet mirror 20 can in particular be designed as a microelectromechanical system (MEMS system). For details, refer to the DE 10 2008 009 600 A1 referenced.

Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.The illuminating radiation 16 runs horizontally between the collector 17 and the deflecting mirror 19, that is to say along the y-direction.

Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .A second facet mirror 22 is arranged downstream of the first facet mirror 20 in the beam path of the illumination optics 4. If the second facet mirror 22 is arranged in a pupil plane of the illumination optics 4, it is also referred to as a pupil facet mirror. The second facet mirror 22 can also be arranged at a distance from a pupil plane of the illumination optics 4. In this case, the combination of the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22 is also referred to as a specular reflector. Specular reflectors are known from US 2006/0132747 A1 , the EP 1 614 008 B1 and the U.S. 6,573,978 .

Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.The second facet mirror 22 comprises a plurality of second facets 23. In the case of a pupil facet mirror, the second facets 23 are also referred to as pupil facets.

Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.The second facets 23 can also be macroscopic facets which, for example, can be round, rectangular or also hexagonal edged, or alternatively facets composed of micromirrors. In this regard, reference is also made to the DE 10 2008 009 600 A1 referenced.

Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.The second facets 23 can have planar or, alternatively, convex or concavely curved reflection surfaces.

Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.The lighting optics 4 thus form a double-faceted system. This basic principle is also known as a fly's eye integrator.

Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der Pupillenfacettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.It can be advantageous not to arrange the second facet mirror 22 exactly in a plane which is optically conjugate to a pupil plane of the projection optics 10. In particular, the pupil facet mirror 22 can be arranged tilted relative to a pupil plane of the projection optics 7 be like it for example in the DE 10 2017 220 586 A1 is described.

Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.With the aid of the second facet mirror 22, the individual first facets 21 are imaged in the object field 5. The second facet mirror 22 is the last mirror that forms the beam or is actually the last mirror for the illuminating radiation 16 in the beam path in front of the object field 5.

Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.In a further, not shown embodiment of the illumination optics 4, transmission optics can be arranged in the beam path between the second facet mirror 22 and the object field 5, which in particular contribute to the imaging of the first facets 21 in the object field 5. The transmission optics can have exactly one mirror, but alternatively also two or more mirrors which are arranged one behind the other in the beam path of the illumination optics 4. The transmission optics can in particular comprise one or two mirrors for perpendicular incidence (NI mirrors, normal incidence mirrors) and / or one or two mirrors for grazing incidence (GI mirrors, gracing incidence mirrors).

Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.The lighting optics 4 has in the execution that is in the 1 is shown, after the collector 17 exactly three mirrors, namely the deflecting mirror 19, the field facet mirror 20 and the pupil facet mirror 22.

Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.In a further embodiment of the lighting optics 4, the deflecting mirror 19 can also be omitted, so that the lighting optics 4 can then have exactly two mirrors after the collector 17, namely the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22.

Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungs-weise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.The imaging of the first facets 21 by means of the second facets 23 or with the second facets 23 and transmission optics in the object plane 6 is usually only an approximate image.

Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.The projection optics 10 include a plurality of mirrors Mi, which are numbered consecutively according to their arrangement in the beam path of the projection exposure system 1.

Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.The one in the 1 In the example shown, the projection optics 10 includes six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or a different number of mirrors Mi are also possible. The penultimate mirror M5 and the last mirror M6 each have a passage opening for the illuminating radiation 16. The projection optics 10 are doubly obscured optics. The projection optics 10 has an image-side numerical aperture which is greater than 0.5 and which can also be greater than 0.6 and which can be 0.7 or 0.75, for example.

Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.Reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as freeform surfaces without an axis of rotational symmetry. Alternatively, the reflective surfaces of the mirrors Mi can be designed as aspherical surfaces with exactly one rotational symmetry axis of the reflective surface shape. The mirrors Mi, like the mirrors of the illumination optics 4, can have highly reflective coatings for the illumination radiation 16. These coatings can be designed as multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.

Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.The projection optics 10 have a large object-image offset in the y-direction between a y-coordinate of a center of the object field 5 and a y-coordinate of the center of the image field 11. This object-image offset in the y-direction can be approximately as follows be as large as a z-distance between the object plane 6 and the image plane 12.

Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.The projection optics 10 can in particular be designed anamorphically. In particular, it has different imaging scales βx, βy in the x and y directions. The two imaging scales βx, βy of the projection optics 10 are preferably (βx, βy) = (+/- 0.25, / + - 0.125). A positive image scale β means an image without image reversal. A negative sign for the imaging scale β means imaging with image reversal.

Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.The projection optics 10 thus lead to a reduction in the ratio of 4: 1 in the x direction, that is to say in the direction perpendicular to the scanning direction.

Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.The projection optics 10 lead in the y direction, that is to say in the scanning direction, to a reduction of 8: 1.

Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.Other image scales are also possible. Image scales with the same sign and absolutely the same in the x and y directions, for example with absolute values of 0.125 or 0.25, are also possible.

Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .The number of intermediate image planes in the x and y directions in the beam path between the object field 5 and the image field 11 can be the same or, depending on the design of the projection optics 10, can be different. Examples of projection optics with different numbers of such intermediate images in the x and y directions are known from US 2018/0074303 A1 .

Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23.In each case one of the pupil facets 23 is exactly one of the field facets 21 for training each assigned to an illumination channel for illuminating the object field 5. In particular, this can result in lighting based on Koehler's principle. The far field is broken down into a large number of object fields 5 with the aid of the field facets 21. The field facets 21 generate a plurality of images of the intermediate focus on the respective pupil facets 23 assigned to them.

Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.The field facets 21 are each mapped onto the reticle 7 by an assigned pupil facet 23, superimposed on one another, in order to illuminate the object field 5. The illumination of the object field 5 is in particular as homogeneous as possible. It preferably has a uniformity error of less than 2%. The field uniformity can be achieved by superimposing different lighting channels.

Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.By arranging the pupil facets, the illumination of the entrance pupil of the projection optics 10 can be defined geometrically. By selecting the illumination channels, in particular the subset of the pupil facets that guide light, the intensity distribution in the entrance pupil of the projection optics 10 can be set. This intensity distribution is also referred to as the lighting setting.

Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.A likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the illumination optics 4 can be achieved by redistributing the illumination channels.

Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.Further aspects and details of the illumination of the object field 5 and in particular the entrance pupil of the projection optics 10 are described below.

Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.The projection optics 10 can in particular have a homocentric entrance pupil. This can be accessible. It can also be inaccessible.

Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.The entrance pupil of the projection optics 10 cannot regularly be illuminated exactly with the pupil facet mirror 22. When imaging the projection optics 10, which images the center of the pupil facet mirror 22 telecentrically on the wafer 13, the aperture rays often do not intersect at a single point. However, an area can be found in which the distance between the aperture rays, which is determined in pairs, is minimal. This surface represents the entrance pupil or a surface conjugate to it in spatial space. In particular, this surface shows a finite curvature.

Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereit-gestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.It may be that the projection optics 10 have different positions of the entrance pupil for the tangential and for the sagittal beam path. In this case, an imaging element, in particular an optical component of the transmission optics, should be provided between the second facet mirror 22 and the reticle 7. With the help of this optical element, the different positions of the tangential entrance pupil and the sagittal entrance pupil can be taken into account.

Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist.In the case of the 1 The arrangement of the components of the illumination optics 4 shown here, the pupil facet mirror 22 is arranged in a surface conjugated to the entrance pupil of the projection optics 10. The field facet mirror 20 is tilted relative to the object plane 6. The first facet mirror 20 is tilted relative to an arrangement plane that is defined by the deflection mirror 19.

Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.The first facet mirror 20 is tilted relative to an arrangement plane that is defined by the second facet mirror 22.

2a und 2b zeigen eine Draufsicht auf jeweils einen Spiegel 30, in welcher jeweils zwei bestrahlte Bereiche 32, 33 dargestellt sind. Der Spiegel 30 umfasst eine optische Wirkfläche 31, die in der schematischen Darstellung der Oberfläche des Spiegels 30 entspricht. Der erste Bereich 32 dieser optischen Wirkfläche 31 wird mit einer Nutzstrahlung (nicht dargestellt) beaufschlagt und ein zweiter Bereich 33 wird von einer Heizstrahlung (nicht dargestellt) beaufschlagt. Die in der 2a und der 2b dargestellten Spiegel 30 sind an unterschiedlichen Positionen in einem optischen System, wie beispielsweise einer in 1 beschriebenen Projektionsoptik 10, angeordnet. Den beiden sehr unterschiedlichen Geometrien des durch die Nutzstrahlung bestrahlten Bereichs 32 liegt dasselbe, zwei gegenüberliegende Pole 34.1, 34.2 umfassende Beleuchtungssetting, ein sogenannter Dipol, zugrunde. 2a and 2 B show a top view of one mirror 30 each, in which two irradiated areas 32, 33 are shown. The mirror 30 comprises an optical active surface 31 which corresponds to the surface of the mirror 30 in the schematic representation. The first area 32 of this optical active surface 31 is acted upon by useful radiation (not shown) and a second area 33 is acted upon by heating radiation (not shown). The one in the 2a and the 2 B mirrors 30 shown are at different positions in an optical system, such as one in FIG 1 projection optics 10 described, arranged. The two very different geometries of the area 32 irradiated by the useful radiation are based on the same illumination setting comprising two opposing poles 34.1, 34.2, a so-called dipole.

Während in der 2a ein in oder in der Nähe einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 angeordneter Spiegel 30 dargestellt ist, ist in der 2b ein Spiegel 30 in oder in der Nähe einer Feldebene der Projektionsoptik 10 dargestellt.While in the 2a a mirror 30 arranged in or in the vicinity of a pupil plane of the projection optics 10 is shown in FIG 2 B a mirror 30 is shown in or in the vicinity of a field plane of the projection optics 10.

Die Geometrie des durch Nutzstrahlung beaufschlagten Bereichs 32 des in der 2a dargestellten pupillennahen Spiegels 30 ist wie der Dipol des Beleuchtungssettings in zwei Teile 34.1, 34.2 aufgeteilt, wodurch sich zwischen den beiden Teilflächen 34.1, 34.2 ein von Nutzstrahlung nicht bestrahlter Bereich ergibt. In diesem Bereich 33 wird die optische Wirkfläche 31 durch die Heizstrahlung (nicht dargestellt) bestrahlt, wodurch in der Summe ein Großteil der optischen Wirkfläche 31 des Spiegels 30 bestrahlt wird. Durch die Wärmeleitung im Spiegel 30 ergibt sich damit ein über die optische Wirkfläche 31 homogeneres Temperaturprofil 35, welches in der 2 durch mehrere jeweils eine bestimmte Temperatur darstellende geschlossene, gestrichelt dargestellte Linien, sogenannte Isothermen, dargestellt ist. Die Temperaturgradienten liegen dabei in einem Bereich von 0.1 K/cm - 1 K/cm und werden über den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des für den Spiegel 30 verwendeten Materials in Deformationen übersetzt. Der Spiegel 30 ist aus einem Material mit einem derart gewählten thermischen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt, dass im Bereich der Temperatur, bei welcher der thermische Ausdehnungskoeffizient Null ist, der sogenannten Nullausdehnungstemperatur, die noch vorhandenen Temperaturgradienten nur minimale Deformationen verursachen. Zur Einstellung der mittleren Temperatur des Spiegels 30 auf die Nullausdehnungstemperatur kann der gesamte Spiegel 30 durch eine zweite Heizstrahlung (nicht dargestellt) erwärmt werden. Alternativ kann auch abhängig vom Temperaturprofil 35 die mittlere Temperatur derart eingestellt werden, dass die Deformationen minimal sind. Auch eine bereichsweise Kühlung ist prinzipiell denkbar.The geometry of the area 32 of the in FIG 2a The mirror 30 shown close to the pupil, like the dipole of the illumination setting, is divided into two parts 34.1, 34.2, which results in an area not irradiated by useful radiation between the two partial surfaces 34.1, 34.2. In this area 33, the optical active surface 31 is irradiated by the heating radiation (not shown), as a result of which a large part of the optical active surface 31 of the mirror 30 is irradiated in total. Because of the heat conduction in the mirror 30 thus results in a more homogeneous temperature profile 35 over the optical active surface 31, which in FIG 2 is represented by several closed, dashed lines, so-called isotherms, each representing a specific temperature. The temperature gradients are in a range of 0.1 K / cm-1 K / cm and are translated into deformations via the thermal expansion coefficient of the material used for the mirror 30. The mirror 30 is made of a material with a thermal expansion coefficient selected in such a way that in the range of the temperature at which the thermal expansion coefficient is zero, the so-called zero expansion temperature, the temperature gradients still present cause only minimal deformations. To set the mean temperature of the mirror 30 to the zero expansion temperature, the entire mirror 30 can be heated by a second heating radiation (not shown). Alternatively, depending on the temperature profile 35, the mean temperature can also be set in such a way that the deformations are minimal. In principle, regional cooling is also conceivable.

Ein Intensitätsverlauf der Heizstrahlung innerhalb des von Heizstrahlung beaufschlagten Bereiches 33 kann ebenfalls von Vorteil sein. Dadurch kann der Situation Rechnung getragen werden, dass die thermalen Randbedingungen des Spiegels 30 ortsabhängig sein können. Weiterhin wirken sich gleiche Temperaturgradienten abhängig vom Ort auf dem Spiegel 30 wegen der Spiegelmechanik unterschiedlich aus.An intensity profile of the heating radiation within the area 33 acted upon by heating radiation can also be advantageous. This makes it possible to take into account the situation that the thermal boundary conditions of the mirror 30 can be location-dependent. Furthermore, the same temperature gradients have different effects depending on the location on the mirror 30 because of the mirror mechanics.

Bei dem in der 2b dargestellten feldnahen Spiegel 30 liegt der von der Nutzstrahlung beaufschlagte Bereich 32 in der Mitte des Spiegels 30, so dass die Geometrie des durch die Heizstrahlung beaufschlagten Bereichs 33 einem Ring am Rand der optischen Wirkfläche 31 entspricht. Auch hier ist die Einstellung eines Intensitätsverlaufes, aber auch ein globales Heizen des gesamten Spiegels 30 zur Einstellung einer mittleren Temperatur im Bereich der Nullausdehnungstemperatur möglich.The one in the 2 B The field mirror 30 shown near the field, the area 32 acted upon by the useful radiation lies in the center of the mirror 30, so that the geometry of the area 33 acted upon by the heating radiation corresponds to a ring on the edge of the optical effective surface 31. Here, too, it is possible to set an intensity profile, but also global heating of the entire mirror 30 for setting an average temperature in the range of the zero expansion temperature.

Die 3 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, in welcher ein Teil einer in 1 beschriebenen Projektionsoptik 10 mit einem Spiegel 30 in einer Schnittdarstellung dargestellt ist. Der Spiegel 30 ist von einem Kühlmantel 37 umgeben, welcher als Wärmesenke dient und im dargestellten Ausführungsbeispiel den Spiegel 30 seitlich und von der der optischen Wirkfläche 31 entgegengesetzten Unterseite des Spiegels 30 her umschließt. Der Spiegel 30 und der Kühlmantel 37 sind jeweils mit einem Gehäuse 36 verbunden, welches den Spiegel 30 umgibt. Im Spiegel 30 sind von der Unterseite aus Aussparungen ausgebildet, in welchen Temperatursensoren 46 als Sensoren zur Ermittlung der Temperaturverteilung auf dem optischen Element (30) angeordnet sind, welche mit einer Steuerungseinheit 45 verbunden sind. Diese bestimmt aus den Signalen der Temperatursensoren 46 das Temperaturprofil (nicht dargestellt) auf der optischen Wirkfläche 31 und steuert nach Bedarf die ebenfalls mit der Steuerungseinheit 45 verbundene als Laser 43 ausgebildete Strahlungsquelle an. Dieser ist in dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel über ein Verbindungskabel 44, welches ein als Lichtwellenleiter ausgebildetes Strahlführungselement und eine Signalleitung umfasst, mit einem Heizer 41 zur Bereitstellung einer Strahlung für eine globale Erwärmung des Spiegels 30 und mit einem Heizer 42 zur Bereitstellung einer Strahlung zum Minimierung der Temperaturgradienten auf der optischen Wirkfläche 31 verbunden. Die Heizer 41, 42 umfassen optische Elemente zur Strahlformung und sind in dem Gehäuse 36 angeordnet. Die optische Wirkfläche 31 wird also von der EUV-Strahlung 38, der Heizstrahlung 39 zur globalen Erwärmung mit einer über die Wirkfläche 31 zur Erreichung einer homogeneren Temperaturverteilung angepassten Intensitätsverteilung, und der Heizstrahlung 40 zur Minimierung des Temperaturgradienten auf der optischen Wirkfläche 31 beaufschlagt. Die Steuerungseinheit 45 regelt dabei den Laser 43 derart, dass die Temperaturgradienten minimiert werden und die mittlere Temperatur der optischen Wirkfläche 31 im Bereich der Nullausdehnungstemperatur des Spiegelmaterials liegt.the 3 shows a first embodiment of the invention in which part of a in 1 described projection optics 10 is shown with a mirror 30 in a sectional view. The mirror 30 is surrounded by a cooling jacket 37, which serves as a heat sink and, in the exemplary embodiment shown, surrounds the mirror 30 laterally and from the underside of the mirror 30 opposite the optical active surface 31. The mirror 30 and the cooling jacket 37 are each connected to a housing 36 which surrounds the mirror 30. Recesses are formed in the mirror 30 from the underside, in which temperature sensors 46 are arranged as sensors for determining the temperature distribution on the optical element (30), which sensors are connected to a control unit 45. This determines the temperature profile (not shown) on the optical active surface 31 from the signals from the temperature sensors 46 and, as required, controls the radiation source, which is also connected to the control unit 45 and is designed as a laser 43. This is in the in the 3 illustrated embodiment via a connection cable 44, which comprises a beam guiding element designed as an optical waveguide and a signal line, with a heater 41 for providing radiation for global warming of the mirror 30 and with a heater 42 for providing radiation for minimizing the temperature gradients on the optical effective surface 31 connected. The heaters 41, 42 comprise optical elements for beam shaping and are arranged in the housing 36. The optical active surface 31 is thus acted upon by the EUV radiation 38, the heating radiation 39 for global warming with an intensity distribution adapted over the active surface 31 to achieve a more homogeneous temperature distribution, and the heating radiation 40 to minimize the temperature gradient on the optical active surface 31. The control unit 45 regulates the laser 43 in such a way that the temperature gradients are minimized and the mean temperature of the optical active surface 31 is in the range of the zero expansion temperature of the mirror material.

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, in welchem der identische Ausschnitt der Projektionsoptik 10, wie in 3 dargestellt, mit einem Spiegel 30 umfassend einem Kühlmantel 37 in einem Gehäuse 36 dargestellt ist. Im Unterschied zu dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Temperaturprofil auf der optischen Wirkfläche 31 durch eine Infrarotkamera 47 als Sensor erfasst. Diese ist über ein Verbindungskabel 44 mit der Steuerungseinheit 45 verbunden. Die beiden Heizer 41, 42 sind in einem Gehäuse angeordnet und wie in der 3 über ein Verbindungskabel 44, welches einen Lichtwellenleiter und eine Signalleitung umfasst, mit dem Laser 43 verbunden. Dieser ist mit der Steuerungseinheit 45 verbunden, welche auf Basis der von der Infrarotkamera 47 erfassten Signale die Leistung und Verteilung der Heizer 41,42 bestimmt und über den Laser 43 die beiden Heizer 41,42 ansteuert. 4th shows a further embodiment of the invention, in which the identical section of the projection optics 10, as in FIG 3 is shown with a mirror 30 comprising a cooling jacket 37 in a housing 36. In contrast to that in the 3 The illustrated embodiment, the temperature profile on the optical effective surface 31 is detected by an infrared camera 47 as a sensor. This is connected to the control unit 45 via a connection cable 44. The two heaters 41, 42 are arranged in a housing and as in FIG 3 is connected to the laser 43 via a connecting cable 44, which comprises an optical waveguide and a signal line. This is connected to the control unit 45 which, on the basis of the signals detected by the infrared camera 47, determines the power and distribution of the heaters 41, 42 and controls the two heaters 41, 42 via the laser 43.

5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, in welchem der identische Ausschnitt der Projektionsoptik 10, wie in 3 und 4 dargestellt, mit einem Spiegel 30 umfassend einen Kühlmantel 37 in einem Gehäuse 36 dargestellt sind. Im Unterschied zu den in der 3 und der 4 dargestellten Ausführungsbeispielen wird das Temperaturprofil nicht über eine Sensorik, wie die Infrarotkamera 47 oder die Temperatursensoren 46 erfasst, sondern über Systeminformationen der in der 1 beschriebenen Projektionsbelichtungsanlage und über Modelle berechnet. Dadurch können beispielsweise über die Auswertung von Luftbildern, welche in einer Luftbildmessung zwischen zwei Belichtungen erfasst werden, Bildfehler bestimmt und auf einzelne Spiegel zurückgeführt werden. Zwischen diesen Luftbildmessungen kann über die Intensität, welche in die Projektionsoptik 10 eingebracht wird und in situ gemessen werden kann und eine Modellierung der Absorption und Wärmeverteilung im Spiegel 30 das Temperaturprofil auf der optischen Wirkfläche 31 bestimmt werden. Auf Basis dieses Temperaturprofils können die zum Ausgleich benötigte Strahlungsintensität, die Geometrie und der Ort der Ausgleichsstrahlung bestimmt werden. Dies hat den Vorteil, dass keine zusätzliche Sensorik verbaut werden muss und dadurch die Herstellkosten minimiert werden können. Die Modellbildung zur Bestimmung der Erwärmung der Spiegel 30 durch Absorption von Nutzstrahlung wird zur Feinkorrektur der Abbildung üblicherweise ohnehin benötigt. Die Feinkorrektur wird beispielsweise über Manipulatoren, welche einzelne Spiegel deformieren, erreicht, wodurch die verbleibenden Abbildungsfehler der thermalen Korrektur auf ein Minimum reduziert werden können. 5 shows a further embodiment of the invention, in which the identical section of the projection optics 10, as in FIG 3 and 4th shown, with a mirror 30 comprising a cooling jacket 37 in a housing 36 are shown. In contrast to the 3 and the 4th In the illustrated embodiments, the temperature profile is not recorded by a sensor system such as the infrared camera 47 or the temperature sensors 46, but via system information in the 1 projection exposure system described and calculated using models. In this way, for example, by evaluating aerial images that are captured in an aerial image measurement between two exposures, image errors can be determined and traced back to individual mirrors. Between these aerial image measurements, the temperature profile on the optical active surface 31 can be determined via the intensity which is introduced into the projection optics 10 and can be measured in situ and a modeling of the absorption and heat distribution in the mirror 30. On the basis of this temperature profile, the radiation intensity required for compensation, the geometry and the location of the compensation radiation can be determined. This has the advantage that no additional sensors have to be built in, which means that manufacturing costs can be minimized. The modeling for determining the heating of the mirrors 30 through absorption of useful radiation is usually required anyway for fine correction of the image. The fine correction is achieved, for example, via manipulators which deform individual mirrors, whereby the remaining imaging errors of the thermal correction can be reduced to a minimum.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
22: BeleuchtungssystemLighting system
33: StrahlungsquelleRadiation source
44th: BeleuchtungsoptikLighting optics
55: ObjektfeldObject field
66th: ObjektebeneObject level
77th: RetikelReticle
88th: RetikelhalterReticle holder
99: RetikelverlagerungsantriebReticle displacement drive
1010: ProjektionsoptikProjection optics
1111th: BildfeldField of view
1212th: BildebeneImage plane
1313th: WafersWafers
1414th: WaferhalterWafer holder
1515th: WaferverlagerungsantriebWafer displacement drive
1616: EUV-StrahlungEUV radiation
1717th: Kollektorcollector
1818th: ZwischenfokusebeneIntermediate focus plane
1919th: UmlenkspiegelDeflection mirror
2020th: FacettenspiegelFacet mirror
2121: FacettenFacets
2222nd: FacettenspiegelFacet mirror
2323: FacettenFacets
3030th: Spiegelmirror
3131: optische Wirkflächeoptical effective surface
3232: Durch Nutzlicht bestrahlte FlächeArea irradiated by useful light
3333: Durch Heizlicht bestrahlte FlächeArea irradiated by heating light
34.1, 34.234.1, 34.2: Bereiche der vom Nutzlicht bestrahlten FlächeAreas of the surface irradiated by the useful light
3535: TemperaturprofilTemperature profile
3636: Gehäusecasing
3737: KühlmantelCooling jacket
3838: EUV-StrahlungEUV radiation
3939: IR-Strahlung OffsetIR radiation offset
4040: IR-Strahlung - AusgleichIR radiation - compensation
4141: Erster Heizer - OffsetFirst heater - offset
4242: Weiterer Heizer - AusgleichAnother heater equalization
4343: Laserlaser
4444: Verbindungskabelconnection cable
4545: SteuerungseinheitControl unit
4646: TemperatursensorTemperature sensor
4747: InfrarotkameraInfrared camera

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102008009600 A1 [0029, 0033]
US 2006/0132747 A1 [0031]
EP 1614008 B1 [0031]
US 6573978 [0031]
DE 102017220586 A1 [0036]
US 2018/0074303 A1 [0050]

Claims

Projection exposure system (1) for semiconductor lithography, with at least one optical element (30) and at least one heater (42) for local area-wise heating of the optical element (30) by means of radiation.

Projection exposure system (1) according to Claim 1 , there being a further heater (41) for global heating of the optical element (30).

Projection exposure system (1) according to one of the Claims 1 or 2 , wherein the first heater (42) and / or the further heater (41) are connected to a radiation source (43) via a beam guiding element.

Projection exposure system (1) according to Claim 3 , the radiation source being a laser (43).

Projection exposure system (1) according to Claim 3 or 4th , wherein the beam guiding element is an optical waveguide.

Projection exposure system (1) according to one of the preceding claims, at least one sensor (46, 47) for determining the temperature distribution on the optical element (30) being present.

Projection exposure system (1) according to Claim 6 , wherein a plurality of temperature sensors (46) are arranged in recesses in the optical element (30).

Projection exposure system (1) according to Claim 6 or 7th , wherein an infrared camera (47) is present as a sensor.

Projection exposure system (1) according to one of the Claims 6 - 8th wherein a control unit (45) connected to the radiation source (43) for controlling the radiation source (43) is present.

Projection exposure system (1) according to Claim 9 , wherein the control unit (45) is connected to the at least one sensor (46, 47).

Projection exposure system (1) according to Claim 9 , wherein the control unit (45) is set up to control the radiation source (43) on the basis of system information and / or models.