DE102022107633B3 - Optisches System, insbesondere für die Mikrolithographie, sowie Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems - Google Patents

Optisches System, insbesondere für die Mikrolithographie, sowie Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System, insbesondere für die Mikrolithographie, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems. Ein erfindungsgemäßes optisches System weist eine Laserlichtquelle zur Erzeugung einer Vielzahl von Lichtpulsen und eine Steuerungseinheit auf, welche dazu konfiguriert ist, die Laserlichtquelle derart anzusteuern, dass für eine von der Laserlichtquelle erzeugte Lichtpuls-Sequenz die zwischen jeweils aufeinanderfolgenden Lichtpulsen bestehende Zeitspanne über diese Lichtpuls-Sequenz hinweg variiert.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein optisches System, insbesondere für die Mikrolithographie, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems. Die Erfindung ist insbesondere in einer Laserlichtquelle zur Verwendung in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage vorteilhaft anwendbar.
  • Stand der Technik
  • Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter, elektronischer Bauelemente angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
  • In einer für den Betrieb im DUV-Bereich (z.B. bei Arbeitswellenlängen von weniger als 250 nm, insbesondere weniger als 200 nm) ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage kommen typischerweise Laserlichtquellen in Form von Excimerlasern, insbesondere Kryptonfluorid-Excimerlasern bei einer Arbeitswellenlänge von 248 nm oder Argonfluorid-Excimerlasern bei einer Arbeitswellenlänge von 193 nm, zum Einsatz.
  • Im Zuge der Entwicklung von Projektionsbelichtungsanlagen bestehende Herausforderungen betreffen zum einen steigende Genauigkeitsanforderungen zur mikrolithographischen Erzeugung immer kleinerer Strukturen und deren Positionierung auf dem Wafer und zum anderen auch eine unter Kostengesichtspunkten wünschenswerte Steigerung des mit der jeweiligen Projektionsbelichtungsanlage erzielten Durchsatzes.
  • Ein hinsichtlich der zu erfüllenden Genauigkeitsanforderungen u.a. im Betrieb der o.g. Laserlichtquellen auftretender kritischer Effekt ist das Auftreten sogenannter Speckle-Muster, welche auf die räumliche und zeitliche Kohärenz des erzeugten Lichtes zurückzuführen sind. Solche Speckle-Muster haben u.a. eine reduzierte (auch als „Overlay“ bezeichnete) Überdeckungsgenauigkeit von in unterschiedlichen Lithographieschritten erzeugten Strukturen und damit letztlich eine Beeinträchtigung der optischen Leistungsfähigkeit bzw. Performance der Projektionsbelichtungsanlage zur Folge.
  • Was die o.g. Steigerung des mit der jeweiligen Projektionsbelichtungsanlage erzielten Durchsatzes betrifft, so besteht ein Problem darin, dass einer zur Erhöhung der Ausgangsleistung der Laserlichtquelle wünschenswerten Steigerung der Pulsenergie und/oder Steigerung der Repetitionsrate Grenzen gesetzt sind. So führt eine Steigerung der Pulsenergie zu einer höheren Strahlenbelastung optischer Komponenten innerhalb der Laserlichtquelle sowie auch einer stärkeren Beanspruchung elektronischer Baugruppen. Zwar ist ein insofern bekannter Ansatz, von der Laserlichtquelle erzeugte Pulse (von z.B. 20 ns Pulslänge) durch den Einsatz optischer Pulsstrecker (engl.: „Optical Pulse Stretcher“) auf eine größere Zeitdauer von z.B. (100-450) ns zu strecken und so eine Degradation nachfolgender optischer Komponenten entsprechend zu reduzieren. Einer solchen Streckung der Pulslänge sind jedoch durch die auch für den optischen Pulsstrecker bestehenden Bauraumbeschränkungen sowie die mit zunehmender Anzahl von Reflexionen abnehmende Ausgangsleistung Grenzen gesetzt. Zudem ist weiterhin das Risiko einer Degradation derjenigen optischen Komponenten gegeben, welche sich bezogen auf den optischen Strahlengang vor dem optischen Pulsstrecker befinden.
  • Die zur Erhöhung der Ausgangsleistung der Laserlichtquelle ebenfalls in Betracht kommende Steigerung der Repetitionsrate und damit der Frequenz elektrischer Entladungen innerhalb des Resonators der Laserlichtquelle hingegen kann zu akustischen Resonanzen und letztlich dazu führen, dass die spektrale Bandbreite über ein akzeptables Maß ansteigt.
  • DE 10 2014 004 073 A1 offenbart u.a. eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Folge von Laserpulsen, wobei eine Steuereinheit zur automatischen Ermittlung und Einstellung, auf Basis von eingestellten Werten einer ersten physikalischen Kenngröße am Lasergenerator für die Laserpulse, eines Wertes einer zweiten physikalischen Kenngröße für die Laserpulse derart eingerichtet ist, das eine dritte physikalische Kenngröße (z.B. eine mittlere Pulsleistung, eine Pulsfrequenz oder eine Pulsdauer) einen Vorgabewert annimmt; dabei kann insbesondere durch Veränderung des Wertes der ersten physikalischen Kenngröße oder des Wertes der zweiten physikalischen Kenngröße die dritte physikalische Kenngröße (z.B. die Pulsfrequenz als Kehrwert eines zeitlichen Pulsabstandes) variierbar sein.
  • EP 3 354 394 A1 offenbart u.a. einen Prozess zur maschinellen Bearbeitung eines Werkstücks unter Verwendung eines Ultrakurzpulslasers, wobei die Pulsrepetitionsfrequenz des Ultrakurzpulslasers basierend auf einer Relativgeschwindigkeit zum Werkstück gesteuert wird; insbesondere können die Laserpulse derart getriggert werden, dass z.B. der bei der maschinellen Bearbeitung resultierende Abstand zwischen den Positionen benachbarter Pulse im Wesentlichen konstant ist.
  • Zum weiteren Stand der Technik wird lediglich auf beispielhaft auf WO 2018/132198 A1 , US 10,451,890 B2 , US 11,054,665 B2 , US 7,782,922 B2 sowie die Publikationen H. Miyamoto et al.: „Next generation ArF Laser technologies for multiple-patterning immersion lithography supporting leading edge processes“, Optical Microlithography XXXI, Proc. of SPIE Vol. 10587 (2018), 1058710-1 bis 1058710-8 und K. Kakizaki et al.: „Ultra-highrepetition-rate ArF excimer laser with long pulse duration for 193-nm lithography“, Optical Microlithography XIV, Proc. of SPIE Vol. 4346 (2001), Seiten 1210-1218 verwiesen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches System, insbesondere für die Mikrolithographie, mit einer Laserlichtquelle sowie ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems bereitzustellen, welche eine Reduzierung des Auftretens von Speckle-Mustern sowie auch eine Erhöhung der Ausgangsleistung der Laserlichtquelle unter zumindest teilweiser Vermeidung der vorstehend beschriebenen Probleme ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch das optische System gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 bzw. das Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 10 gelöst.
  • Gemäß der Erfindung weist ein optisches System, insbesondere für die Mikrolithographie, auf
    • - eine Laserlichtquelle zur Erzeugung einer Vielzahl von Lichtpulsen, und
    • - eine Steuerungseinheit, welche dazu konfiguriert ist, die Laserlichtquelle derart anzusteuern, dass für eine von der Laserlichtquelle erzeugte Lichtpuls-Sequenz die zwischen jeweils aufeinanderfolgenden Lichtpulsen bestehende Zeitspanne über diese Lichtpuls-Sequenz hinweg variiert,
    • - wobei das optische System ferner eine erste Messeinheit zur Messung einer für einen Specklekontrast des von der Laserlichtquelle erzeugten Lichtes charakteristischen Größe aufweist, wobei die Steuerungseinheit dazu konfiguriert ist, die zeitliche Pulsabfolge der Lichtpulse in Abhängigkeit von Ausgangssignalen dieser ersten Messeinheit zu variieren, und/oder
    • - wobei das optische System eine zweite Messeinheit zur Messung einer für die Bandbreite des von der Laserlichtquelle erzeugten Lichtes charakteristischen Größe aufweist, wobei die Steuerungseinheit dazu konfiguriert ist, die zeitliche Pulsabfolge der Lichtpulse in Abhängigkeit von Ausgangssignalen dieser zweiten Messeinheit zu variieren.
  • Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, in einem eine Laserlichtquelle zur Erzeugung einer Vielzahl von Lichtpulsen aufweisenden optischen System die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Lichtpulsen innerhalb einer Pulsfolge bestehende Zeitspanne nicht in herkömmlicher Weise konstant zu wählen, sondern zu variieren. Insoweit beinhaltet die Erfindung insbesondere eine bewusste Verstimmung der Laserlichtquelle (im Sinne einer Abkehr von einem Betriebszustand mit einmal „optimiertem“ zeitlichen Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Lichtpulsen) mit dem Ziel, zum einen eine Reduzierung des Specklekontrasts (und damit eine Verbesserung der durch den Specklekontrast maßgeblich bestimmten Overlay-Performance des optischen Systems) zu erzielen und zum anderen auch eine Steigerung der Repetitionsrate der Laserlichtquelle (und damit eine Durchsatzsteigerung im Betrieb des optischen Systems) unter Vermeidung einer Anregung unerwünschter (Kammer-)Resonanzen in der Laserlichtquelle zu ermöglichen. Insbesondere wird über die erfindungsgemäße Variation der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Lichtpulsen innerhalb einer Pulsfolge bzw. Lichtpuls-Sequenz bestehenden Zeitspanne bewirkt, dass für die betreffenden Lichtpulse das Lichtfeld jeweils unterschiedlich ist mit der Folge, dass die für den Specklekontrast maßgebliche zeitliche sowie räumliche Kohärenz zerstört wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerungseinheit dazu konfiguriert, wenigstens einen Aktuator zur Manipulation der Position wenigstens einer optischen Komponente der Laserlichtquelle anzusteuern.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das optische System einen optischen Pulsstrecker mit einer Mehrzahl von Spiegeln auf. Dabei kann es sich bei der am Aktuator angesteuerten optischen Komponente insbesondere um einen Spiegel dieses optischen Pulsstreckers handeln.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerungseinheit dazu konfiguriert, eine zeitliche Verzögerung eines zur Auslösung einer Energiezufuhr in ein Lasermedium der Laserlichtquelle erzeugten Triggersignals variabel einzustellen. Diese Ausgestaltung ist u.a. insofern vorteilhaft, als einer wie eingangs beschrieben nachteiligen Entstehung akustischer Resonanzen bereits effizient vorgebeugt werden kann, bevor das von der Laserlichtquelle erzeugte Licht weitere Komponenten wie etwa einen optischen Pulsstrecker erreicht. Bei dem Lasermedium kann es sich um das Lasermedium eines Master Oszillators der Laserlichtquelle und/oder das Lasermedium eines oder mehrerer Leistungsverstärkungsstufen („power amplifier“) der Laserlichtquelle handeln.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Steuerungseinheit einen Zufallszahlengenerator zur zufälligen Variation der zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Lichtpulsen bestehenden Zeitspanne auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerungseinheit dazu konfiguriert, die zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Lichtpulsen bestehende Zeitspanne zwischen einem vorgegebenen unteren Grenzwert und einem vorgegebenen oberen Grenzwert stetig zu steigern oder stetig zu reduzieren.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Laserlichtquelle zur Erzeugung der Lichtpulse mit einer Repetitionsrate von wenigstens 7 kHz ausgelegt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das optische System für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 250 nm, insbesondere für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 200 nm, ausgelegt.
  • Die Erfindung betrifft weiter auch ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems, insbesondere für die Mikrolithographie, wobei das optische System eine Laserlichtquelle zur Erzeugung einer Vielzahl von Lichtpulsen aufweist, und wobei die Laserlichtquelle derart angesteuert wird, dass für eine von der Laserlichtquelle erzeugte Lichtpuls-Sequenz die zwischen jeweils aufeinanderfolgenden Lichtpulsen bestehende Zeitspanne über diese Lichtpuls-Sequenz hinweg variiert,
    • -wobei diese Variation auf Basis einer Messung einer für einen Specklekontrast des von der Laserlichtquelle erzeugten Lichtes charakteristischen Größe eingestellt wird, und/oder
    • -wobei diese Variation auf Basis einer Messung der jeweiligen Bandbreite für wenigstens einen von der Laserlichtquelle erzeugten Lichtpuls eingestellt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Einstellung der Variation derart, dass die mittlere Bandbreite der von der Laserlichtquelle erzeugten Lichtpulse im Vergleich zur mittleren Bandbreite, welche sich ohne diese Variation ergibt, reduziert wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Einstellung der Variation derart, dass der mittlere Bandbreitenunterschied aufeinanderfolgender Lichtpulse im Vergleich zum mittleren Bandbreitenunterschied, welcher sich ohne diese Variation ergibt, reduziert wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Variation zumindest teilweise durch Manipulieren der Position wenigstens einer optischen Komponente der Laserlichtquelle, insbesondere der Position wenigstens eines Spiegels eines optischen Pulsstreckers.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Variation zumindest teilweise durch variable Einstellung einer zeitlichen Verzögerung eines zur Auslösung einer Energiezufuhr in ein Lasermedium der Laserlichtquelle erzeugten Triggersignals.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1 ein Diagramm zur Erläuterung einer erfindungsgemäßen Variation der zwischen aufeinanderfolgenden Lichtpulsen bestehenden Zeitspanne in einem optischen System gemäß einer ersten Ausführungsform;
    • 2 ein Diagramm zur Erläuterung einer erfindungsgemäßen Variation der zwischen aufeinanderfolgenden Lichtpulsen bestehenden Zeitspanne in einem optischen System gemäß einer zweiten Ausführungsform;
    • 3 Diagramme zur Erläuterung einer erfindungsgemäßen Variation der zwischen aufeinanderfolgenden Lichtpulsen bestehenden Zeitspanne in einem optischen System gemäß einer dritten Ausführungsform;
    • 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus eines erfindungsgemäßen optischen Systems;
    • 5 ein Blockdiagramm zur weiteren Erläuterung der möglichen Funktionsweise eines erfindungsgemäßen optischen Systems; und
    • 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer für den Betrieb im DUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Weiteren werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Diagramme in 1-3 sowie die schematischen Darstellungen von 4-5 erläutert.
  • Diesen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass in einem eine Laserlichtquelle zur Erzeugung einer Vielzahl von Lichtpulsen aufweisenden optischen System die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Lichtpulsen innerhalb einer Pulsfolge bzw. einer Lichtpuls-Sequenz bestehende Zeitspanne nicht wie in herkömmlicher Weise konstant gewählt sondern variiert wird mit dem Ziel, zum einen eine Reduzierung des Specklekontrasts (und damit eine Verbesserung der Overlay-Performance des optischen Systems) zu erzielen und zum anderen eine Steigerung der Repetitionsrate der Laserlichtquelle (und damit eine Durchsatzsteigerung im Betrieb des optischen Systems) bei gleichzeitiger Vermeidung einer Anregung unerwünschter (Kammer-)Resonanzen zu ermöglichen.
  • Unter Bezugnahme zunächst auf 1 kann in einer ersten Ausführungsform die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden, von der Laserlichtquelle emittierten Lichtpulsen über eine Lichtpuls-Sequenz hinweg zufällig variiert werden. Dabei können insbesondere ein unterer Grenzwert und ein oberer Grenzwert vorgegeben werden, innerhalb derer diese zufällige Variation durchgeführt werden kann. Die senkrechten gestrichelten Linien stellen Äquidistante zur Veranschaulichung dar.
  • In einer zweiten Ausführungsform gemäß 2 kann die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden, von der Laserlichtquelle emittierten Lichtpulsen über eine Lichtpuls-Sequenz auch stetig gesteigert oder stetig reduziert werden, wobei wiederum ein unterer Grenzwert und ein oberer Grenzwert vorgegeben werden können.
  • In einer dritten Ausführungsform gemäß 3 kann eine zur Vermeidung unerwünschter Kammerresonanzen geeignete Pulsabfolge auch gezielt ermittelt und dann dem weiteren Betrieb der Laserlichtquelle vorgegeben werden.
  • Gemäß 3 wird dabei zunächst für eine konkret vorliegende Konfiguration der Laserlichtquelle eine aktuell erzeugte Pulsabfolge 310 (als zeitlicher Verlauf der Laserausgangsleistung) ermittelt. Für diese Pulsabfolge 310 wird dann ein Amplitudenspektrum 320 gemäß einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) ermittelt. Des Weiteren wird die resultierende Laserbandbreite der Laserlichtquelle als Funktion der Laserrepetitionsrate ermittelt, wobei ein exemplarischer Verlauf in 3 ebenfalls dargestellt und mit „330“ bezeichnet ist. In diesem Verlauf 330 der Laserbandbreite werden nun auftretende Resonanzen und die zugehörigen Frequenzbänder (in 3 beispielhaft mit „331“, „332“ bezeichnet) identifiziert. Basierend darauf wird ein zur Eliminierung dieser Resonanzen 331, 332 geeignetes, „optimiertes“ Amplitudenspektrum 320 gemäß schneller Fourier-Transformation (FFT) ermittelt, welches mit „340“ bezeichnet ist. Die resultierende Laserbandbreite der Laserlichtquelle als Funktion der Laserrepetitionsrate ist mit „350“ bezeichnet. Hieraus wird nun eine gezielt modifizierte Pulsabfolge 360 (entsprechend dem zeitlichen Verlauf der Laserausgangsleistung) ermittelt, wobei im vorliegenden Szenario gemäß 3 und lediglich beispielhaft die zeitliche Lage eines Lichtpulses von „361“ nach „362“ verschoben ist.
  • 4 zeigt in lediglich schematischer Darstellung den prinzipiell möglichen Aufbau eines Gasentladungs-Lasersystems in Form eines Excimerlasers, in welchem die vorliegende Erfindung realisiert werden kann.
  • Das Gasentladungs-Lasersystem gemäß 4 umfasst insbesondere einen Seed-Laser 410, eine Relay-Optik 420, eine Verstärkungsstufe 430 und ein Laserausgangs-Subsystem 440.
  • Der Seed-Laser 410 umfasst insbesondere ein Linienbreiten-Einengungsmodul 411, eine Master-Oszillatorkammer (MO= master oscillator chamber) 412, eine Master-Oszillatorausgangskopplungseinheit (MO OC = „master oscillator output coppler“) 413 und ein Linienzentrum-Analyse-Modul 414.
  • Die Relay-Optik 420 bewirkt u.a. eine Anpassung bzw. Ausrichtung des Ausgangssignals des Seed-Lasers 410 zur Verstärkungsstufe 430 und kann insbesondere eine Strahlaufweitungseinheit mit einer geeigneten Prismenanordnung sowie einem geeigneten optischen Verzögerungspfad aufweisen.
  • Die Verstärkungsstufe 430 umfasst insbesondere eine das Lasermedium aufweisende Kammer 432, ein Strahlumkehrmodul 431 und eine Einheit 433 zur Auskopplung eines Teils des Laserstrahls.
  • Das Laserausgangs-Subsystem 440 umfasst insbesondere ein Bandbreitenanalysemodul 441, einen optischen Pulsstrecker 442 und ein weiteres Modul 443. Der optische Pulsstrecker 442 dient dazu, die Pulslänge der von der Laserlichtquelle erzeugten Lichtpulse durch Umlenkung der elektromagnetischen Strahlung über Umlaufstrecken auf eine größere Zeitdauer von z.B. größenordnungsmäßig (100-450) ns zur Vermeidung einer Degradation nachfolgender optischer Komponenten zu strecken. Das weitere Modul 443 dient zunächst zur Qualifizierung der Ausgangslaserstrahlung (z.B. im Hinblick auf Polarisationsgrad, Nahfeld- bzw. Fernfeldeigenschaften, Pointing-Vektor etc. Erfindungsgemäß wird nun die Funktionalität dieses Moduls 443 derart erweitert, dass das Modul 443 weiter auch zur Messung des Specklekontrasts ausgestaltet ist. Des Weiteren kann das Modul 443 erfindungsgemäß auch zur Messung der zeitlichen Dauer der Lichtpulse ausgestaltet sein.
  • Auf Basis der vom Modul 443 gelieferten (Sensor-) Signale kann nun erfindungsgemäß der optische Pulsstrecker 442 so verstimmt werden, dass die angestrebte Reduzierung des Specklekontrasts erreicht wird.
  • 5 zeigt lediglich schematisch ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines entsprechenden Regelungskonzepts. Dabei ist in 5 der optische Pulsstrecker mit „510“ und das weitere Modul mit „520“ bezeichnet. Eine Regelungseinheit 530 bewirkt auf Basis der vom Modul 520 gelieferten Sensorsignale durch Ansteuerung eines Aktuators 540 die besagte, zur Reduzierung des Specklekontrasts geeignete Verstimmung des optischen Pulsstreckers 510. Über den Aktuator 530 können z.B. ein oder mehrere Spiegel im optischen Pulsstrecker 510 mechanisch verstellt werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ansteuerung bzw. Verstimmung des optischen Pulsstreckers zur Realisierung der gewünschten Specklekontrast-Reduzierung beschränkt. In weiteren Ausführungsformen kann auf Basis der von dem Bandbreitenanalysemodul 441 oder von dem Linienzentrum-Analyse-Modul 414 gelieferten (Sensor-)Signale auch eine zeitliche Steuerung der Erzeugung des Triggersignals zur Auslösung der Gasentladung erfolgen, so dass z.B. dieses Triggersignal um wenige Nanosekunden (ns) oder Mikrosekunden (µs) früher oder später erzeugt werden kann.
  • 6 zeigt einen prinzipiell möglichen Aufbau einer für den Betrieb im DUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage 600.
  • Die Projektionsbelichtungsanlage 600 gemäß 6 weist eine Beleuchtungseinrichtung 610 sowie ein Projektionsobjektiv 620 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 610 dient zur Beleuchtung einer strukturtragenden Maske (Retikel) 615 mit Licht von einer Lichtquelleneinheit 605, welche eine Laserlichtquelle beispielsweise in Form eines ArF-Excimerlasers für eine Arbeitswellenlänge von 193 nm (oder auch in Form eines KrF-Excimerlasers für eine Arbeitswellenlänge von 248 nm) sowie eine ein paralleles Lichtbündel erzeugende Strahlformungsoptik umfasst. Die Laserlichtquelle kann dabei in der erfindungsgemäßen Weise ausgestaltet sein.
  • Die Beleuchtungseinrichtung 610 weist eine optische Einheit 611 auf, die u.a. im dargestellten Beispiel einen Umlenkspiegel 612 umfasst. Die optische Einheit 611 kann zur Erzeugung unterschiedlicher Beleuchtungssettings (d.h. Intensitätsverteilungen in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung 610) beispielsweise ein diffraktives optisches Element (DOE) sowie ein Zoom-Axikon-System aufweisen. In Lichtausbreitungsrichtung nach der optischen Einheit 611 befindet sich im Strahlengang eine Lichtmischeinrichtung (nicht dargestellt), welche z.B. in für sich bekannter Weise eine zur Erzielung einer Lichtmischung geeignete Anordnung aus mikrooptischen Elementen aufweisen kann, sowie eine Linsengruppe 613, hinter der sich eine Feldebene mit einem Retikel-Maskierungssystem befindet, welches durch ein in Lichtausbreitungsrichtung nachfolgendes Objektiv 614 auf die strukturtragende, in einer weiteren Feldebene angeordnete Maske (Retikel) 615 abgebildet wird und dadurch den ausgeleuchteten Bereich auf dem Retikel begrenzt. Die strukturtragende Maske 615 wird mit dem Projektionsobjektiv 620 auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) versehenes Substrat bzw. einen Wafer 630 abgebildet. Das Projektionsobjektiv 620 kann insbesondere für den Immersionsbetrieb ausgelegt sein, in welchem Falle sich bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung vor dem Wafer bzw. dessen lichtempfindlicher Schicht ein Immersionsmedium befindet. Ferner kann es beispielsweise eine numerische Apertur NA größer als 0.85, insbesondere größer als 1.1, aufweisen.
  • Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.

Claims (14)

  1. Optisches System, insbesondere für die Mikrolithographie, mit • einer Laserlichtquelle zur Erzeugung einer Vielzahl von Lichtpulsen; und • einer Steuerungseinheit, welche dazu konfiguriert ist, die Laserlichtquelle derart anzusteuern, dass für eine von der Laserlichtquelle erzeugte Lichtpuls-Sequenz die zwischen jeweils aufeinanderfolgenden Lichtpulsen bestehende Zeitspanne über diese Lichtpuls-Sequenz hinweg variiert; dadurch gekennzeichnet, dass • das optische System eine erste Messeinheit zur Messung einer für einen Specklekontrast des von der Laserlichtquelle erzeugten Lichtes charakteristischen Größe aufweist, wobei die Steuerungseinheit dazu konfiguriert ist, die zeitliche Pulsabfolge der Lichtpulse in Abhängigkeit von Ausgangssignalen dieser ersten Messeinheit zu variieren; und/oder • das optische System eine zweite Messeinheit zur Messung einer für die Bandbreite des von der Laserlichtquelle erzeugten Lichtes charakteristischen Größe aufweist, wobei die Steuerungseinheit dazu konfiguriert ist, die zeitliche Pulsabfolge der Lichtpulse in Abhängigkeit von Ausgangssignalen dieser zweiten Messeinheit zu variieren.
  2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit dazu konfiguriert ist, wenigstens einen Aktuator zur Manipulation der Position wenigstens einer optischen Komponente der Laserlichtquelle anzusteuern.
  3. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen optischen Pulsstrecker mit einer Mehrzahl von Spiegeln aufweist.
  4. Optisches System nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Komponente ein Spiegel dieses optischen Pulsstreckers ist.
  5. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit dazu konfiguriert ist, eine zeitliche Verzögerung eines zur Auslösung einer Energiezufuhr in ein Lasermedium der Laserlichtquelle erzeugten Triggersignals variabel einzustellen.
  6. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit einen Zufallszahlengenerator zur zufälligen Variation der zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Lichtpulsen bestehenden Zeitspanne aufweist.
  7. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit dazu konfiguriert ist, die zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Lichtpulsen bestehende Zeitspanne zwischen einem vorgegebenen unteren Grenzwert und einem vorgegebenen oberen Grenzwert stetig zu steigern oder stetig zu reduzieren.
  8. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle zur Erzeugung der Lichtpulse mit einer Repetitionsrate von wenigstens 7 kHz ausgelegt ist.
  9. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 250 nm, insbesondere für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 200 nm, ausgelegt ist.
  10. Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems, insbesondere für die Mikrolithographie, wobei das optische System eine Laserlichtquelle zur Erzeugung einer Vielzahl von Lichtpulsen aufweist, und wobei die Laserlichtquelle derart angesteuert wird, dass für eine von der Laserlichtquelle erzeugte Lichtpuls-Sequenz die zwischen jeweils aufeinanderfolgenden Lichtpulsen bestehende Zeitspanne über diese Lichtpuls-Sequenz hinweg variiert; dadurch gekennzeichnet, dass diese Variation auf Basis einer Messung einer für einen Specklekontrast des von der Laserlichtquelle erzeugten Lichtes charakteristischen Größe eingestellt wird, und/oder diese Variation auf Basis einer Messung der jeweiligen Bandbreite für wenigstens einen von der Laserlichtquelle erzeugten Lichtpuls eingestellt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Variation derart erfolgt, dass die mittlere Bandbreite der von der Laserlichtquelle erzeugten Lichtpulse im Vergleich zur mittleren Bandbreite, welche sich ohne diese Variation ergibt, reduziert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Variation derart erfolgt, dass der mittlere Bandbreitenunterschied aufeinanderfolgender Lichtpulse im Vergleich zum mittleren Bandbreitenunterschied, welcher sich ohne diese Variation ergibt, reduziert wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass diese Variation zumindest teilweise durch Manipulieren der Position wenigstens einer optischen Komponente der Laserlichtquelle, insbesondere der Position wenigstens eines Spiegels eines optischen Pulsstreckers, erfolgt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese Variation zumindest teilweise durch variable Einstellung einer zeitlichen Verzögerung eines zur Auslösung einer Energiezufuhr in ein Lasermedium der Laserlichtquelle erzeugten Triggersignals erfolgt.
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