DE102022205767A1

DE102022205767A1 - Illumination optics for a mask inspection system

Info

Publication number: DE102022205767A1
Application number: DE102022205767.8A
Authority: DE
Inventors: Sören Schmidt; Dirk Döring; Michael Gölles; Thomas Korb; Ulrich Matejka
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-06-07
Filing date: 2022-06-07
Publication date: 2023-12-07

Abstract

Eine Beleuchtungsoptik (1) ist Teil eines Maskeninspektionssystems zum Einsatz mit EUV-Beleuchtungslicht (3). Ein Hohlwellenleiter (11) dient zur Führung des Beleuchtungslichts (3). Der Hohlwellenleiter (11) hat in einer Eintrittsebene (13) eine Eintrittsöffnung (12) und in einer Austrittsebene (15) eine Austrittsöffnung (14) für das Beleuchtungslicht (3). Dem Hohlwellenleiter (11) ist im Strahlengang des Beleuchtungslichts (3) eine Einkoppel-Spiegeloptik (10) mit mindestens einem Spiegel (IL1) zur Abbildung eines Quellbereichs (6) einer EUV-Lichtquelle (5) in die Eintrittsöffnung (12) des Hohlwellenleiters (11) vorgeordnet. Eine Auskoppel-Spiegeloptik (16) dient zur Abbildung der Austrittsöffnung (14) des Hohlwellenleiters (11) in ein Beleuchtungsfeld (4). Es resultiert eine Beleuchtungsoptik, deren Nutzeffizienz für das EUV-Beleuchtungslicht optimiert ist.Illumination optics (1) are part of a mask inspection system for use with EUV illumination light (3). A hollow waveguide (11) is used to guide the illuminating light (3). The hollow waveguide (11) has an entry opening (12) in an entry level (13) and an exit opening (14) for the illuminating light (3) in an exit level (15). The hollow waveguide (11) is provided with a coupling mirror optics (10) in the beam path of the illuminating light (3) with at least one mirror (IL1) for imaging a source region (6) of an EUV light source (5) into the inlet opening (12) of the hollow waveguide ( 11) upstream. A decoupling mirror optics (16) is used to image the exit opening (14) of the hollow waveguide (11) into an illumination field (4). The result is an illumination optic whose efficiency is optimized for the EUV illumination light.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik für ein Maskeninspektionssystem zum Einsatz mit EUV-Beleuchtungslicht. Ferner betrifft die Erfindung ein optisches System mit einer derartigen Beleuchtungsoptik sowie ein Maskeninspektionssystem mit einer derartigen Beleuchtungsoptik.The invention relates to illumination optics for a mask inspection system for use with EUV illumination light. The invention further relates to an optical system with such lighting optics and a mask inspection system with such lighting optics.

Ein derartiges Maskeninspektionssystem ist bekannt aus der US 10,042,248 B2 , der DE 102 20 815 A1 und aus der WO 2012/101269 A1 .Such a mask inspection system is known from US 10,042,248 B2 , the DE 102 20 815 A1 and from the WO 2012/101269 A1 .

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsoptik für ein derartiges Inspektionssystem derart weiterzubilden, dass deren Nutzeffizienz für das EUV-Beleuchtungslicht optimiert ist.It is an object of the present invention to develop an illumination optics for such an inspection system in such a way that its efficiency for the EUV illumination light is optimized.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungsoptik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.This object is achieved according to the invention by lighting optics with the features specified in claim 1.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Einkoppel-Spiegeloptik zur Abbildung einer EUV-Lichtquelle, mit der die Beleuchtungsoptik zusammenwirkt, in die Eintrittsöffnung des Hohlwellenleiters eine hohe Einkoppeleffizienz liefert. Als Auskoppel-Spiegeloptik kann eine Optik genutzt werden, die bekannt ist aus der US 10,042,248 B2 .According to the invention, it was recognized that a coupling mirror optics for imaging an EUV light source, with which the lighting optics interacts, delivers a high coupling efficiency into the inlet opening of the hollow waveguide. An optic that is known from the can be used as a decoupling mirror optic US 10,042,248 B2 .

Die Einkoppel-Spiegeloptik kann mindestens einen Spiegel für streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI), ausgeführt für einen Einfallswinkel des Beleuchtungslichts größer als 45°, aufweisen.The coupling mirror optics can have at least one mirror for grazing incidence (GI), designed for an angle of incidence of the illuminating light greater than 45°.

Die Einkoppel-Spiegeloptik kann genau einen Spiegel oder auch mehrere Spiegel, z. B. zwei Spiegel, aufweisen.The coupling mirror optics can have exactly one mirror or several mirrors, e.g. B. have two mirrors.

Die Anordnung der Einkoppel-Spiegeloptik kann so sein, dass ein geometrischer Schwerstrahl von Strahlen eines Beleuchtungslicht-Bündels in die Eintrittsebene der Eintrittsöffnung in einem Winkel zur Normalen auf die Eintrittsebene eintritt, der kleiner ist als 2°, der kleiner ist als 1,5°, der kleiner ist als 1° und der im Bereich von 0,5° liegen kann. Der geometrische Schwerstrahl kann insbesondere senkrecht zur Eintrittsebene in die Eintrittsöffnung des Hohlwellenleiters eintreten. Alternativ können die vorstehend erläuterten Winkelbedingungen für einen Hauptstrahl des Beleuchtungslicht-Bündels zutreffen. Insbesondere dann, wenn eine Pupille der Beleuchtungsoptik nicht homogen und/oder nicht symmetrisch ausgeleuchtet wird, können der geometrische Schwerstrahl einerseits und der Hauptstrahl andererseits auseinanderfallen.The arrangement of the coupling mirror optics can be such that a geometric heavy beam of rays of an illuminating light bundle enters the entrance plane of the entrance opening at an angle to the normal to the entrance plane that is smaller than 2°, which is smaller than 1.5° , which is smaller than 1° and can be in the range of 0.5°. The geometric heavy beam can enter the inlet opening of the hollow waveguide in particular perpendicular to the entry plane. Alternatively, the angle conditions explained above can apply to a main beam of the illuminating light beam. In particular, if a pupil of the illumination optics is not illuminated homogeneously and/or not symmetrically, the geometric heavy beam on the one hand and the main beam on the other hand can fall apart.

Je nach dem Einfallswinkel und/oder der Lage einer Einfallsebene eines einfallenden Hauptstrahls des Bündels des Beleuchtungslichts oder des einfallenden geometrischen Schwerstrahls von Randstrahlen des Bündels des Beleuchtungslichts zu reflektierenden Innenwänden des Hohlwellenleiters kann sich eine Monopol-artige, Dipol-artige oder Multipol-artige, z. B. Quadrupol-artige Beleuchtungswinkelverteilung des Beleuchtungsfeldes ergeben.Depending on the angle of incidence and / or the position of a plane of incidence of an incident main ray of the bundle of illuminating light or of the incident geometric gravity ray from edge rays of the bundle of illuminating light to reflecting inner walls of the hollow waveguide, a monopole-like, dipole-like or multipole-like, e.g . B. quadrupole-like illumination angle distribution of the illumination field.

Eine Ausführung der Einkoppel-Spiegeloptik nach Anspruch 2 als Ellipsoid-Spiegel ermöglicht eine Einkoppel-Spiegeloptik mit exakt einer Reflexion zwischen dem Quellbereich der Lichtquelle und der Eintrittsöffnung des Hohlwellenleiters, was einen hohen EUV-Durchsatz der Einkoppel-Spiegeloptik ermöglicht.An embodiment of the coupling mirror optics according to claim 2 as an ellipsoidal mirror enables a coupling mirror optics with exactly one reflection between the source area of the light source and the inlet opening of the hollow waveguide, which enables a high EUV throughput of the coupling mirror optics.

Eine Einstellbarkeit des Eintrittswinkels nach Anspruch 3 ermöglicht eine Ausgestaltung der Beleuchtungsoptik, mit der eine definierte Beleuchtungswinkelverteilung zur Beleuchtung des Beleuchtungsfeldes einstellbar ist. Je nach Wahl des Eintrittswinkels des Beleuchtungslicht-Bündels zur Eintrittsebene der Eintrittsöffnung kann beispielsweise eine Monopol-artige, eine Dipol-artige oder eine Multipol-artige, z. B. eine Quadrupol-artige Beleuchtungswinkelverteilung des Beleuchtungsfeldes erreicht werden.An adjustability of the entrance angle according to claim 3 enables a design of the illumination optics with which a defined illumination angle distribution for illuminating the illumination field can be set. Depending on the choice of the entrance angle of the illuminating light bundle to the entrance plane of the entrance opening, for example, a monopole-like, a dipole-like or a multipole-like, e.g. B. a quadrupole-like illumination angle distribution of the illumination field can be achieved.

Einfallswinkel nach Anspruch 4 ermöglichen eine hohe Gesamttransmission der Einkoppel-Spiegeloptik.Angle of incidence according to claim 4 enables a high overall transmission of the coupling mirror optics.

Eine Einkoppel-Spiegeloptik nach Anspruch 5 ermöglicht eine präzise Abbildung des Quellbereichs der EUV-Lichtquelle in die Eintrittsöffnung mit einem präzise vorgebbaren Abbildungsfaktor. Die Einkoppel-Spiegeloptik kann als Spiegeloptik vom Wolter-Typ, insbesondere vom Typ Wolter I, ausgeführt sein. Auch eine Kombination eines Hyperboloid-Spiegels und eines Paraboloid-Spiegels ist für die Einkoppel-Spiegeloptik möglich. Es können Designgrundsätze zum Ansatz kommen, die beispielsweise in der US 10,042,248 B2 beschrieben sind.A coupling mirror optics according to claim 5 enables precise imaging of the source area of the EUV light source into the entrance opening with a precisely specifiable imaging factor. The coupling mirror optics can be designed as Wolter type mirror optics, in particular Wolter I type. A combination of a hyperboloid mirror and a paraboloid mirror is also possible for the coupling mirror optics. Design principles can be used, for example in the US 10,042,248 B2 are described.

Eine rechteckige Eintrittsöffnung nach Anspruch 6 hat sich zur Vorgabe definierter Beleuchtungsverhältnisse als besonders geeignet herausgestellt und ist präzise fertigbar. Die Eintrittsöffnung kann quadratisch ausgeführt sein. Eine Kantenlänge von Begrenzungskanten der Eintrittsöffnung kann kleiner sein als 1 mm. Ein Verhältnis aus einer Länge des Hohlwellenleiters und einem typischen Durchmesser, z. B. einer Rechteck-Kantenlänge, der Eintrittsöffnung kann größer sein als 100, kann größer sein als 200, und kann im Bereich zwischen 200 und 300 liegen. Regelmäßig ist ein derartiges Länge/Durchmesser-Verhältnis kleiner als 1000.A rectangular inlet opening according to claim 6 has proven to be particularly suitable for specifying defined lighting conditions and can be manufactured precisely. The entry opening can be square. An edge length of the boundary edges of the inlet opening can be less than 1 mm. A ratio of a length of the hollow waveguide and a typical diameter, e.g. B. a rectangular edge length, the inlet opening can be larger than 100, can be larger than 200, and can be in the range between 200 and 300 lie. Such a length/diameter ratio is usually less than 1000.

Eine schwenkbare Ausführung einer Beleuchtungsoptik-Komponente nach Anspruch 7 erleichtert eine Justage der Beleuchtungsoptik insbesondere zur Vorgabe einer Beleuchtungswinkelverteilung, also eines Beleuchtungssettings der Beleuchtungsoptik. Bei der schwenkbaren Beleuchtungsoptik-Komponente kann es sich um den Hohlwellenleiter handeln. Eine Schwenkachse des Hohlwellenleiters kann in der Eintrittsebene der Eintrittsöffnung liegen. Eine Schwenk-Justage des Hohlwellenleiters kann zu einer Etendue-Optimierung der Beleuchtungsoptik genutzt werden.A pivotable design of an illumination optics component according to claim 7 facilitates adjustment of the illumination optics, in particular for specifying an illumination angle distribution, i.e. an illumination setting of the illumination optics. The pivotable lighting optics component can be the hollow waveguide. A pivot axis of the hollow waveguide can lie in the entry plane of the entry opening. A swivel adjustment of the hollow waveguide can be used to optimize the lighting optics.

Der Begriff Etendue ist erläutert bspw. im Buch Benitez, P. G., Minano, J. C., Winston, R., Narkis Shatz and John C. Bortz, W. c. b. (2005). Nonimaging Optics. Eine Etendue-Optimierung kann derart durchgeführt werden, dass die Etendue beim Austritt aus dem Hohlwellenleiter möglichst gering ist, d.h. dass insbesondere in Pupillenkoordinaten ein Winkeldurchmesser eines aus dem Hohlwellenleiter austretenden Beleuchtungslicht-Bündels gegenüber einer Austrittsnormalen möglichst gering bleibt.The term Etendue is explained, for example, in the book Benitez, P. G., Minano, J. C., Winston, R., Narkis Shatz and John C. Bortz, W. c. b. (2005). Nonimaging Optics. An etendue optimization can be carried out in such a way that the etendue when exiting the hollow waveguide is as low as possible, i.e. that an angular diameter of an illuminating light bundle emerging from the hollow waveguide remains as small as possible compared to an exit normal, particularly in pupil coordinates.

Eine Anzahl von Reflexionen von allen Einzelstrahlen des Beleuchtungslichts im Hohlwellenleiter kann kleiner sein als eine maximale Obergrenze. Diese Reflexionsanzahl-Obergrenze kann bei 50 liegen. Auch andere Reflexionsanzahlen sind möglich. Über die Reflexionsanzahl kann ein Wechsel zwischen verschiedenen Beleuchtungswinkelverteilungen durch kleine Einfallswinkel-Änderungen des Beleuchtungslicht-Bündels in die Eintrittsöffnung des Hohlwellenleiters ermöglicht werden. Zudem kann eine solche Ausführung Etendue-optimiert erfolgen.A number of reflections from all individual beams of illuminating light in the hollow waveguide may be smaller than a maximum upper limit. This reflection count upper limit can be 50. Other reflection numbers are also possible. Using the number of reflections, a change between different illumination angle distributions can be made possible by small changes in the angle of incidence of the illumination light bundle into the inlet opening of the hollow waveguide. In addition, such an execution can be Etendue-optimized.

Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 9 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Beleuchtungsoptik bereits erläutert wurden.The advantages of an optical system according to claim 9 correspond to those that have already been explained above with reference to the lighting optics.

Die Schwenkbarkeit der Lichtquelle nach Anspruch 10 ermöglicht eine Vorgabe eines Beleuchtungswinkels, insbesondere eines Eintritts-Beleuchtungswinkels des Beleuchtungslicht-Bündels in die Eintrittsöffnung des Hohlwellenleiters. Auch hierüber lässt sich zum einen eine Beleuchtungswinkelverteilung vorgeben und/oder eine Etendue-Optimierung vornehmen.The pivotability of the light source according to claim 10 enables a specification of an illumination angle, in particular an entry illumination angle of the illumination light bundle into the entry opening of the hollow waveguide. This can also be used to specify an illumination angle distribution and/or to carry out etendue optimization.

Die Vorteile eines Maskeninspektionssystems nach Anspruch 11 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Beleuchtungsoptik und das optische System bereits erläutert wurden.The advantages of a mask inspection system according to claim 11 correspond to those already explained above with reference to the illumination optics and the optical system.

Entsprechend kann auch ein Waferinspektionssystem aufgebaut sein. Das Inspektionssystem kann einen Objekthalter zur Halterung des zu inspizierenden Objektes aufweisen, der mit einem Objektverlagerungsantrieb mechanisch gekoppelt ist, so dass eine scannende Verlagerung des Objekts bei der Beleuchtung möglich ist.A wafer inspection system can also be constructed accordingly. The inspection system can have an object holder for holding the object to be inspected, which is mechanically coupled to an object displacement drive, so that a scanning displacement of the object during illumination is possible.

Beim Inspektionssystem kann es sich um ein System für die aktinische Maskeninspektion handeln.The inspection system may be an actinic mask inspection system.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 schematisch ein optisches System mit einer Beleuchtungsoptik für ein Maskeninspektionssystem zum Einsatz mit EUV-Beleuchtungslicht;
2 eine Aufsicht auf das optische System aus Blickrichtung II in 1;
3 das optische System nach 1 mit im Vergleich zur 1 um eine Schwenkachse verschwenktem Quellbereich einer EUV-Lichtquelle des optischen Systems;
4 eine Ansicht des optischen Systems aus Blickrichtung IV in 3;
5 schematisch Winkelverhältnisse eines Beleuchtungslicht-Bündels beim Eintritt in eine Eintrittsöffnung eines Hohlwellenleiters der Beleuchtungsoptik sowie beim Austritt aus einer Austrittsöffnung des Hohlwellenleiters;
6 schematisch und idealisierend Reflexionsverhältnisse im Hohlwellenleiter bei ungerader Anzahl interner Reflexionen eines unter genau einem Einfallswinkel einfallenden Beleuchtungslicht-Bündels im Hohlwellenleiter;
7 schematisch und idealisierend Reflexionsverhältnisse im Hohlwellenleiter bei einer Mischung zwischen ungeraden und geraden Reflexions-Anzahlen interner Reflexionen des Beleuchtungslicht-Bündels im Hohlwellenleiter;
8 in einer Pupillendarstellung Eintrittswinkel des Beleuchtungslicht-Bündels beim Eintritt in die Eintrittsöffnung gemäß 6 und 7;
9 in einer zu 8 ähnlichen Darstellung Austritts-Winkel des Beleuchtungslicht-Bündels beim Austritt aus der Austrittsöffnung gemäß 6 und 7;
10 in einer zu 8 ähnlichen Darstellung Eintrittswinkel beim Eintritt des Beleuchtungslicht-Bündels in einer der 6 und 7 entsprechenden Konfiguration zur Erzeugung einer Quadrupol-Beleuchtung des Beleuchtungsfeldes;
11 die bei Eintrittswinkelbedingungen nach 10 resultierende Austritts-Beleuchtungslichtwinkelverteilung, also die Quadrupol-Pupille;
12 in einer zu den 6 und 7 ähnlichen Darstellung die Reflexionsverhältnisse des Beleuchtungslicht-Bündels bei gerader Anzahl von Reflexionen im Hohlwellenleiter; und
13 in einer zu 1 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung eines optischen Systems mit einer Beleuchtungsoptik für ein Masseninspektionssystem zum Einsatz mit EUV-Beleuchtungslicht.

An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. In this show:

1 schematically an optical system with illumination optics for a mask inspection system for use with EUV illumination light;
2 a top view of the optical system from viewing direction II in 1 ;
3 the optical system 1 with compared to 1 Source region of an EUV light source of the optical system pivoted about a pivot axis;
4 a view of the optical system from viewing direction IV in 3 ;
5 schematically angular relationships of an illumination light bundle when entering an inlet opening of a hollow waveguide of the illumination optics and when exiting an exit opening of the hollow waveguide;
6 schematic and idealizing reflection conditions in the hollow waveguide with an odd number of internal reflections of an illuminating light bundle incident at exactly one angle of incidence in the hollow waveguide;
7 schematic and idealized reflection conditions in the hollow waveguide with a mixture between odd and even reflection numbers of internal reflections of the illuminating light bundle in the hollow waveguide;
8th in a pupil representation, the entrance angle of the illuminating light bundle when entering the entrance opening according to 6 and 7 ;
9 in one too 8th Similar representation of the exit angle of the illuminating light bundle as it exits the exit opening 6 and 7 ;
10 in one too 8th Similar representation of the entrance angle when the illuminating light bundle enters one of the 6 and 7 corresponding configuration for generating quadrupole illumination of the illumination field;
11 which at entry angle conditions 10 resulting exit illumination light angle distribution, i.e. the quadrupole pupil;
12 in one to the 6 and 7 Similar representation of the reflection conditions of the illuminating light bundle with an even number of reflections in the hollow waveguide; and
13 in one too 1 Similar representation of a further version of an optical system with illumination optics for a mass inspection system for use with EUV illumination light.

Eine Beleuchtungsoptik 1 ist Bestandteil eines optischen Systems 2 eines Maskeninspektionssystems zum Einsatz mit EUV-Beleuchtungslicht 3. Ein Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 ist in der Zeichnung über Randstrahlen veranschaulicht. Beleuchtet wird mit dem Beleuchtungslicht 3 ein Beleuchtungsfeld 4 des Maskeninspektionssystems.Illumination optics 1 is part of an optical system 2 of a mask inspection system for use with EUV illumination light 3. A beam path of the illumination light 3 is illustrated in the drawing via edge rays. An illumination field 4 of the mask inspection system is illuminated with the illumination light 3.

Das Beleuchtungslicht 3 wird von einer EUV-Lichtquelle 5 in einen Quellbereich 6 erzeugt. Die Lichtquelle 5 kann EUV-Nutzstrahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen 2 nm und 30 nm, beispielsweise im Bereich zwischen 2,3 nm und 4,4 nm oder im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm, beispielsweise bei 13,5 nm, erzeugen.The illumination light 3 is generated by an EUV light source 5 in a source area 6. The light source 5 can generate useful EUV radiation in a wavelength range between 2 nm and 30 nm, for example in the range between 2.3 nm and 4.4 nm or in the range between 5 nm and 30 nm, for example at 13.5 nm.

Die Lichtquelle 5 ist kann als Plasma-Lichtquelle ausgeführt sein (High-Harmonic EUV-Quelle ginge auch). Es kann sich hierbei beispielsweise um eine Laser-Plasma-Quelle (LPP; laser produced plasma) oder auch um eine Entladungsquelle (DPP; discharge produced plasma) handeln. Derartige Plasma-Quellen sind als Lichtquellen für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen im Prinzip bekannt.The light source 5 can be designed as a plasma light source (high-harmonic EUV source would also work). This can be, for example, a laser plasma source (LPP; laser produced plasma) or a discharge source (DPP; discharge produced plasma). Such plasma sources are known in principle as light sources for EUV projection exposure systems.

Zur Erleichterung von Lagebeziehungen wird nachfolgend ein kartesisches xyz-Koordinatensystem verwendet. Die x-Achse steht senkrecht auf der Zeichenebene der 1. Die y-Achse verläuft in der 1 horizontal nach rechts und die z-Achse verläuft in der 1 vertikal nach oben.To facilitate positional relationships, a Cartesian xyz coordinate system is used below. The x-axis is perpendicular to the drawing plane 1 . The y-axis runs in the 1 horizontally to the right and the z-axis runs in the 1 vertically upwards.

Der Quellbereich 6 ist angenähert ellipsoidal geformt und hat eine größte Erstreckung, die auch als Haupterstreckung bezeichnet ist, parallel zur y-Achse. Eine Hauptemissionsrichtung des Beleuchtungslichts 3 aus dem Quellbereich 6 verläuft längs dieser Haupterstreckung, also bei ellipsoidaler Annäherung längs einer längsten Hauptachse des ellipsoidalen Quellbereichs 6. Über einen Schwenkantrieb 7 ist der Quellbereich 6 der Lichtquelle 5 um eine parallel zur z-Achse verlaufende Schwenkachse 8 schwenkbar. Der Schwenkantrieb 7 kann als Linearantrieb und/oder als Piezoantrieb ausgeführt sein. Der Schwenkantrieb 7 kann einen Hexapod-Aktuator aufweisen, so dass eine Verlagerung des Quellbereichs 6 in bis zu sechs Freiheitsgraden möglich ist. Mit Hilfe des Schwenkantriebs 7 kann der Quellbereich 6 also in bis zu drei Freiheitsgraden der Rotation und/oder in bis zu drei Freiheitsgraden der Translation verlagert werden. Typische Schwenkwinkel des Quellebereichs 6 um die Schwenkachse 8 liegen im Bereich von +/- 15°, zum Beispiel im Bereich von +/- 2°.The source region 6 is approximately ellipsoidal in shape and has a largest extent, which is also referred to as the main extent, parallel to the y-axis. A main emission direction of the illumination light 3 from the source region 6 runs along this main extension, i.e. in the case of an ellipsoidal approach along a longest main axis of the ellipsoidal source region 6. The source region 6 of the light source 5 can be pivoted about a pivot axis 8 running parallel to the z-axis via a pivot drive 7. The swivel drive 7 can be designed as a linear drive and/or as a piezo drive. The swivel drive 7 can have a hexapod actuator, so that a displacement of the source area 6 is possible in up to six degrees of freedom. With the help of the pivot drive 7, the source region 6 can be displaced in up to three degrees of freedom of rotation and/or in up to three degrees of freedom of translation. Typical pivot angles of the source area 6 about the pivot axis 8 are in the range of +/- 15°, for example in the range of +/- 2°.

Nach Emission durch die Lichtquelle 5 durchtritt das Beleuchtungslicht 3 zunächst eine ein Bündel des Beleuchtungslichts 3 randseitig begrenzende Aperturblende 9. Im Anschluss hieran wird das Beleuchtungslicht-Bündel 3 von einer Einkoppel-Spiegeloptik 10 hin zu einem Hohlwellenleiter 11 der Beleuchtungsoptik 1 überführt.After being emitted by the light source 5, the illumination light 3 first passes through an aperture diaphragm 9 which delimits a bundle of the illumination light 3 at the edge. The illumination light bundle 3 is then transferred from a coupling mirror optics 10 to a hollow waveguide 11 of the illumination optics 1.

Die Aperturblende 9 begrenzt eine numerische Apertur des vom Quellbereich 6 emittierten Beleuchtungslicht-Bündels 3 auch einen Wert der numerischen Apertur im Bereich zwischen 0,02 und 0,1, beispielsweise im Bereich zwischen 0,05 und 0,08. Die Aperturblende 9 kann so ausgeführt sein, dass sie einer Bewegung des Hexapod-Aktuators des Schwenkantriebs 7 folgt. Die Aperturblende 9 kann insbesondere mit dem Hexapod-Aktuator gekoppelt sein. Alternativ oder zusätzlich zur Aperturblende 9 kann eine aperturbegrenzende Blende zwischen dem Hohlwellenleiter 11 und einer nachfolgenden optischen Komponente der Beleuchtungsoptik 1 angeordnet sein. Auch eine Anordnung einer derartigen weiteren Aperturblende im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 nach dem Hohlwellenleiter 11 zwischen zwei nachgeordneten optischen Komponenten der Beleuchtungsoptik 1 ist möglich.The aperture stop 9 limits a numerical aperture of the illumination light bundle 3 emitted from the source region 6 and also a value of the numerical aperture in the range between 0.02 and 0.1, for example in the range between 0.05 and 0.08. The aperture diaphragm 9 can be designed so that it follows a movement of the hexapod actuator of the pivot drive 7. The aperture diaphragm 9 can in particular be coupled to the hexapod actuator. Alternatively or in addition to the aperture stop 9, an aperture-limiting stop can be arranged between the hollow waveguide 11 and a subsequent optical component of the illumination optics 1. It is also possible to arrange such a further aperture stop in the beam path of the illumination light 3 after the hollow waveguide 11 between two downstream optical components of the illumination optics 1.

Die Einkoppel-Spiegeloptik 10 ist als genau ein Ellipsoid-Spiegel IL1 ausgeführt und dient zur Abbildung des Quellbereichs 6 der EUV-Lichtquelle 5 in eine Eintrittsöffnung 12 in einer Eintrittsebene 13 des Hohlwellenleiters 11. Ein erster Brennpunkt des Ellipsoid-Spiegels IL1 liegt also im Quellbereich 6 und ein zweiter Brennpunkt des Ellipsoid-Spiegels IL1 in der Eintrittsöffnung 12. Mit dem Ellipsoid-Spiegel IL1 wird das Beleuchtungslicht-Bündel 3 in die Eintrittsöffnung 12 in der Eintrittsebene 13 des Hohlwellenleiters 11 fokussiert. Eine eintrittsseitige numerische Apertur des Beleuchtungslicht-Bündels 3 beim Eintritt in die Eintrittsöffnung 12 kann im Bereich von 0,02 bis 0,1, beispielsweise im Bereich von 0,05 liegen.The coupling mirror optics 10 is designed as exactly an ellipsoidal mirror IL1 and is used to image the source region 6 of the EUV light source 5 into an entrance opening 12 in an entrance plane 13 of the hollow waveguide 11. A first focal point of the ellipsoidal mirror IL1 is therefore in the source region 6 and a second focal point of the ellipsoidal mirror IL1 in the inlet opening 12. With the ellipsoidal mirror IL1, the illuminating light bundle 3 is focused into the inlet opening 12 in the inlet plane 13 of the hollow waveguide 11. An entry-side numerical aperture of the illuminating light bundle 3 when entering the entrance opening 12 can be in the range from 0.02 to 0.1, for example in the range of 0.05.

Ein Einfallswinkel α_In eines zentralen Hauptstrahls des Beleuchtungslicht-Bündels 3 auf dem Einkoppel-Spiegel IL1 liegt im Bereich zwischen 70° und 75°. Der Ellipsoid-Spiegel IL1 stellt einen Spiegel für streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI) dar.An angle of incidence α _In of a central main beam of the illuminating light bundle 3 on the coupling mirror IL1 is in the range between 70° and 75°. The ellipsoid mirror IL1 represents a grazing incidence (GI) mirror.

Die Eintrittsöffnung 12 und die Austrittsöffnung 14 sind jeweils quadratisch oder rechteckig mit typischen Dimensionen im Bereich zwischen 0,5 mm und 5 mm. Ein Aspektverhältnis der Eintrittsöffnung 12 und einer gleichgroßen Austrittsöffnung 14 des Hohlwellenleiters 11 für das Beleuchtungslicht 3 in einer Austrittsebene 15 liegt zwischen 0,5 und 2. Eine typische Größe der Eintrittsöffnung 12 und der Austrittsöffnung 14 des Hohlwellenleiters 11 beträgt 0,75 mm x 0,75 mm, 1,0 mm x 2,0 mm oder 1,5 mm x 2,0 mm.The inlet opening 12 and the outlet opening 14 are each square or rectangular with typical dimensions in the range between 0.5 mm and 5 mm. An aspect ratio of the inlet opening 12 and an equally sized outlet opening 14 of the hollow waveguide 11 for the illuminating light 3 in an exit plane 15 is between 0.5 and 2. A typical size of the inlet opening 12 and the outlet opening 14 of the hollow waveguide 11 is 0.75 mm x 0. 75mm, 1.0mm x 2.0mm or 1.5mm x 2.0mm.

Eine Innenwand eines Wellenleiter-Hohlraums des Hohlwellenleiters 11 ist mit einer für das Beleuchtungslicht 3 hochreflektierenden Beschichtung, beispielsweise einer Ruthenium-Beschichtung, versehen. Entsprechend den rechteckigen Eintritts- und Austrittsöffnungen 12, 14 ist der Wellenleiter-Hohlraum quaderförmig. Der Hohlwellenleiter 11 hat eine typische Länge in Strahlrichtung des Beleuchtungslichts 3 im Bereich zwischen 100 mm und 500 mm, z. B. im Bereich zwischen 200 mm und 500 mm.An inner wall of a waveguide cavity of the hollow waveguide 11 is provided with a coating that is highly reflective for the illuminating light 3, for example a ruthenium coating. Corresponding to the rectangular entry and exit openings 12, 14, the waveguide cavity is cuboid. The hollow waveguide 11 has a typical length in the beam direction of the illuminating light 3 in the range between 100 mm and 500 mm, e.g. B. in the range between 200 mm and 500 mm.

Ein Winkel α_CR zwischen einer Längsachse des Hohlwellenleiters 11 und dem in die Eintrittsöffnung 12 einfallenden Hauptstrahl CR des Beleuchtungslicht-Bündels 3 kann bei 0° liegen oder kann alternativ auch von 0° verschieden sein und beispielsweise im Beriech zwischen 0° und 1,5°, beispielsweise zwischen 0,25° und 0,75° und insbesondere im Bereich von 0,5° liegen.An angle α _CR between a longitudinal axis of the hollow waveguide 11 and the main beam CR of the illuminating light bundle 3 incident into the inlet opening 12 can be 0° or alternatively can also be different from 0° and, for example, in the range between 0° and 1.5° , for example between 0.25° and 0.75° and in particular in the range of 0.5°.

Ein Verhältnis aus der Länge des Hohlwellenleiters 11, also des Abstandes zwischen der Eintrittsebene 13 und der Austrittsebene 15, und einem typischen Durchmesser des Hohlwellenleiters 11, also der typischen Größe bzw. dem typischen Durchmesser der Eintrittsöffnung bzw. der Austrittsöffnung 12, 14, liegt im Bereich zwischen 100 und 1000 und kann beispielsweise im Bereich zwischen 200 und 300 liegen.A ratio of the length of the hollow waveguide 11, i.e. the distance between the entry plane 13 and the exit plane 15, and a typical diameter of the hollow waveguide 11, i.e. the typical size or the typical diameter of the inlet opening or the exit opening 12, 14, is in Range between 100 and 1000 and can for example be in the range between 200 and 300.

Eine dem Hohlwellenleiter 11 nachgeordnete abbildende Auskoppel-Spiegeloptik 16 mit zwei Spiegeln IL2, IL3 bildet die in einer Austrittsebene 15 liegende Austrittsöffnung 14 des Hohlwellenleiters 11 in das Beleuchtungsfeld 4 in einer Objektebene 17 ab. Eine bildseitige numerische Apertur dieser Abbildung kann im Bereich von 0,1 liegen.An imaging decoupling mirror optics 16 with two mirrors IL2, IL3 arranged downstream of the hollow waveguide 11 images the exit opening 14 of the hollow waveguide 11 located in an exit plane 15 into the illumination field 4 in an object plane 17. An image-side numerical aperture of this figure can be in the range of 0.1.

Die beiden Spiegel IL2, IL3 der Auskoppel-Spiegeloptik 16 sind als Spiegel für streifenden Einfall des Beleuchtungslichts 3 ausgeführt. Ein mittlerer Einfallswinkel α1 für den Spiegel 14 bzw. α2 für den Spiegel 15 ist jeweils größer als 60°. Eine Summe α = α1 + α2 dieser beiden mittleren Einfallswinkel beträgt etwa 150° bei der Beleuchtungsoptik 1.The two mirrors IL2, IL3 of the decoupling mirror optics 16 are designed as mirrors for grazing incidence of the illuminating light 3. A mean angle of incidence α1 for the mirror 14 or α2 for the mirror 15 is in each case greater than 60°. A sum α = α1 + α2 of these two mean angles of incidence is approximately 150° for the illumination optics 1.

Bei der dargestellten Ausführung hat die Auskoppel-Spiegeloptik 16 genau zwei Spiegel für streifenden Einfall, nämlich die Spiegel IL2 und IL3. Die vorstehend erläuterte, gegebenenfalls zum Einsatz kommende Aperturblende nach dem Hohlwellenleiter 11 kann zwischen dem Hohlwellenleiter 11 und dem Spiegel IL2 oder auch zwischen den Spiegeln IL22 und IL3 angeordnet sein.In the embodiment shown, the decoupling mirror optics 16 has exactly two mirrors for grazing incidence, namely the mirrors IL2 and IL3. The aperture diaphragm explained above, which may be used after the hollow waveguide 11, can be arranged between the hollow waveguide 11 and the mirror IL2 or between the mirrors IL22 and IL3.

Die Auskoppel-Spiegeloptik 16 ist nach Art eines Wolter-Teleskops, nämlich nach Art einer Wolter-Optik Typ I, ausgeführt. Derartige Wolter-Optiken sind beschrieben in J. D. Mangus, J. H. Underwood „Optical Design of a Glancing Incidence X-ray Telescope“, Applied Optics, Vol. 8, 1969, Seite 95, und den dort angegebenen Referenzen. Anstelle eines Paraboloids kann bei derartigen Wolter-Optiken auch ein Hyperboloid eingesetzt werden. Auch eine solche Kombination eines Ellipsoid-Spiegels mit einem Hyperboloid-Spiegel stellt eine Wolter-Optik vom Typ I dar.The decoupling mirror optics 16 is designed in the manner of a Wolter telescope, namely in the manner of a Wolter optics type I. Such Wolter optics are described in J. D. Mangus, J. H. Underwood “Optical Design of a Glancing Incidence X-ray Telescope”, Applied Optics, Vol. 8, 1969, page 95, and the references given there. Instead of a paraboloid, a hyperboloid can also be used with such Wolter optics. Such a combination of an ellipsoid mirror with a hyperboloid mirror also represents type I Wolter optics.

Ein Ausführungsbeispiel für die Auskoppel-Spiegeloptik 16 ist beschrieben in der US 10,042,248 B2 .An exemplary embodiment of the decoupling mirror optics 16 is described in the US 10,042,248 B2 .

In der Objektebene 17 ist ein zu inspizierendes Retikel 18 angeordnet, das von einem Retikelhalter 19 gehalten ist. Der Retikelhalter 19 steht mit einem Retikelverlagerungsantrieb 20 in mechanischer Wirkverbindung, über den das Retikel 18 längs einer Objektverlagerungsrichtung y während einer Maskeninspektion verlagert wird. Hierüber ist eine scannende Verlagerung des Retikels 18 in der Objektebene 17 möglich.A reticle 18 to be inspected is arranged in the object plane 17 and is held by a reticle holder 19. The reticle holder 19 is in mechanical operative connection with a reticle displacement drive 20, via which the reticle 18 is displaced along an object displacement direction y during a mask inspection. This allows a scanning displacement of the reticle 18 in the object plane 17.

Das Beleuchtungsfeld 4 hat eine typische Dimension in der Objektebene 17, die kleiner ist als 0,5 mm. Die Erstreckung des Beleuchtungsfeldes 4 beträgt bei der dargestellten Ausführung 0,5 mm in der x-Richtung und 0,5 mm in der y-Richtung.The illumination field 4 has a typical dimension in the object plane 17, which is smaller than 0.5 mm. In the embodiment shown, the extent of the illumination field 4 is 0.5 mm in the x-direction and 0.5 mm in the y-direction.

Das x/y-Aspektverhältnis des Beleuchtungsfelds 4 stimmt mit dem x/y-Aspektverhältnis der Austrittsöffnung 14 überein.The x/y aspect ratio of the illumination field 4 corresponds to the x/y aspect ratio of the exit opening 14.

Das Beleuchtungsfeld 4 wird mit einer in der 1 nicht dargestellten Projektionsoptik in ein Bildfeld in einer Bildebene abgebildet.The lighting field 4 is provided with one in the 1 Projection optics, not shown, are imaged into an image field in an image plane.

Das Bildfeld wird von einer Detektionseinrichtung, z. B. von einer CCD-Kamera oder mehreren CCD-Kameras, erfasst. Für Details der Abbildung in das Bildfeld wird auf die US 10,042,248 B2 sowie die hier sowie der US 10,042,248 B2 angegebenen Referenzen verwiesen.The image field is created by a detection device, e.g. B. captured by a CCD camera or several CCD cameras. For details of the illustration in the image field please refer to the US 10,042,248 B2 as well as this one and this one US 10,042,248 B2 references provided.

Mit dem Maskeninspektionssystem ist eine Inspektion beispielsweise einer Struktur auf dem Retikel 18 möglich.With the mask inspection system, an inspection of a structure on the reticle 18, for example, is possible.

Ein Abbildungsfaktor β₁ der Einkoppel-Spiegeloptik 10 kann im Bereich zwischen 0,1 und 50 liegen, kann also um einen Faktor 10 verkleinernd bis hin zu einem Faktor 50 vergrößernd wirken. Ein Abbildungsfaktor β₂ der Auskoppel-Spiegeloptik 16 kann im Bereich zwischen 0,02 und 10 liegen, kann also seinerseits wiederum um einen Faktor 50 verkleinern bis hin zu einem Faktor vergrößern. Ein Produkt β₁, β₂ der beiden Abbildungsfaktoren kann bei der Beleuchtungsoptik 1 im Bereich zwischen 0,25 und 10 liegen.An imaging factor β ₁ of the coupling mirror optics 10 can be in the range between 0.1 and 50, so it can have a reducing effect of a factor of 10 up to a factor of 50. An imaging factor β ₂ of the decoupling mirror optics 16 can be in the range between 0.02 and 10, and can therefore in turn be reduced by a factor of 50 or increased by a factor. A product β ₁ , β ₂ of the two imaging factors can be in the range between 0.25 and 10 for the illumination optics 1.

2 zeigt eine Aufsicht auf das optische System 2 mit der Beleuchtungsoptik 1. Hiervorgehoben ist in der 2 die Eintrittsebene 13. 2 shows a top view of the optical system 2 with the lighting optics 1. This is highlighted in the 2 the entry level 13.

Zur Variation des Hauptstrahl-Eintrittswinkels α_CR des Beleuchtungslicht-Bündels 3 in die Eintrittsöffnung 12, also des Winkels des Hauptstrahls CR des Beleuchtungslicht-Bündels 3 zur Längsachse des Hohlwellenleiters 11, wird der Quellbereich 6 der Lichtquelle 5 um die Schwenkachse 8 mit Hilfe des Schwenkantriebs 7 verschwenkt. Die Wirkung dieser Verschwenkung zeigt ein Vergleich der 1 und 2, die die Situation vor der Verschwenkung darstellen, mit den 3 und 4, die die Situation nach der Verschwenkung darstellen. Insbesondere der Aufsicht nach 4 ist die Wirkung einer entsprechenden Verkippung der Hauptstrahlrichtung im Vergleich zur ursprünglichen Hauptstrahlrichtung nach 2 um einen Winkel α in der xy-Ebene zu entnehmen. Diese Verkippung wird durch die abbildende Wirkung des Spiegels IL1 in eine entsprechende Hauptstrahl-Winkeländerung beim Eintritt des Hauptstrahls des Beleuchtungslicht-Bündels 3 in die Eintrittsöffnung 12 in der Eintrittsebene 13 umgesetzt.To vary the main beam entry angle α _CR of the illuminating light bundle 3 into the entrance opening 12, i.e. the angle of the main ray CR of the illuminating light bundle 3 to the longitudinal axis of the hollow waveguide 11, the source region 6 of the light source 5 is turned around the pivot axis 8 with the aid of the pivot drive 7 pivoted. The effect of this pivoting is shown by a comparison 1 and 2 , which represent the situation before the pivot, with the 3 and 4 , which represent the situation after the pivot. Especially in terms of supervision 4 is the effect of a corresponding tilting of the main beam direction compared to the original main beam direction 2 to take an angle α in the xy plane. This tilting is converted into a corresponding main beam angle change when the main beam of the illuminating light bundle 3 enters the entrance opening 12 in the entrance plane 13 due to the imaging effect of the mirror IL1.

5 zeigt schematisch die Wirkung eines von 0 verschiedenen Hauptstrahl-Winkels α_CR eines Hauptstrahls CR des Beleuchtungslicht-Bündels 3, das in die Eintrittsöffnung 12 des Hohlwellenleiters 11 eintritt, zur Längsachse L des Hohlwellenleiters 11. Aufgrund des Winkels α_CR kommt es sowohl für den Hauptstrahl CR als auch für die anderen Einzelstrahlen des Beleuchtungslicht-Bündels 3 zu mindestens einer Reflexion an der Innenwand des Wellenleiter-Hohlraums des Hohlwellenleiters 11. Die Folge ist eine Beeinflussung einer Winkelverteilung innerhalb des Beleuchtungslicht-Bündels nach dem Austritt aus der Austrittsöffnung 14. Diese Austrittswinkelverteilung ist in der 5 schematisch anhand einer Vielzahl von Einzelstrahlen 21 des Beleuchtungslicht-Bündels 3 angedeutet. 5 shows schematically the effect of a main beam angle α _CR different from 0 of a main beam CR of the illumination light bundle 3, which enters the inlet opening 12 of the hollow waveguide 11, to the longitudinal axis L of the hollow waveguide 11. Due to the angle α _CR , it occurs for both the main beam CR as well as for the other individual beams of the illumination light bundle 3 to at least one reflection on the inner wall of the waveguide cavity of the hollow waveguide 11. The result is an influence on an angular distribution within the illumination light bundle after exiting from the exit opening 14. This exit angle distribution is in the 5 indicated schematically using a large number of individual beams 21 of the illuminating light bundle 3.

Zur Vorgabe einer Monopol-artigen Beleuchtungswinkelverteilung wird das Beleuchtungslicht 3 mit einem längs der Längsachse L verlaufenden Hauptstrahl (α_CR = 0) angestrahlt. Hierbei ist die Variante bevorzugt, bei der eine Beleuchtungswinkelverteilung des einfallenden Beleuchtungslichts 3 symmetrisch um die Längsachse L verläuft. Das aus dem Hohlwellenleiter 11 ausfallende Beleuchtungslicht-Bündel 3 hat dann wiederum eine entsprechend um die Längsachse L zentrierte Beleuchtungswinkelverteilung, die hinsichtlich ihrer Winkelvariation der Winkelverteilung des einfallenden Beleuchtungslicht-Bündels 3 entspricht. Beim ausfallenden Beleuchtungslicht-Bündel 3 ergibt sich aufgrund der Reflexionen an der Innenwand des Hohlwellenleiters 11 eine Umverteilung der Beleuchtungswinkel innerhalb der Beleuchtungswinkelvariation des einfallenden Beleuchtungslicht-Bündels 3, wobei aber keine neuen Beleuchtungswinkel auftreten. Diese Umverteilung kann zu einer Homogenisierung einer Intensitätsverteilung innerhalb der Beleuchtungswinkel des Beleuchtungslicht-Bündels 3 führen.To specify a monopole-like illumination angle distribution, the illumination light 3 is illuminated with a main beam (α _CR = 0) running along the longitudinal axis L. The variant in which an illumination angle distribution of the incident illumination light 3 runs symmetrically about the longitudinal axis L is preferred. The illumination light bundle 3 emerging from the hollow waveguide 11 then in turn has an illumination angle distribution centered around the longitudinal axis L, which corresponds to the angular distribution of the incident illumination light bundle 3 in terms of its angular variation. When the illumination light bundle 3 falls out, the reflections on the inner wall of the hollow waveguide 11 result in a redistribution of the illumination angles within the illumination angle variation of the incident illumination light bundle 3, but no new illumination angles occur. This redistribution can lead to a homogenization of an intensity distribution within the illumination angle of the illumination light bundle 3.

Die nachfolgenden 6 und 7 zeigen Reflexions-Verhältnisse im Hohlwellenleiter 11 für den Fall eines einzelnen einfallenden Beleuchtungswinkels. In den für die Praxis relevanten Fällen hat das einfallende Licht 3 nicht nur einen einfallenden Beleuchtungswinkel, sondern eine Vielzahl.The following 6 and 7 show reflection conditions in the hollow waveguide 11 for the case of a single incident illumination angle. In the cases relevant to practice, the incident light 3 has not just one incident illumination angle, but a multitude.

6 veranschaulicht eine Variante einer Reflexionssituation „ungerade Anzahl von Reflexionen“ bei der idealisierten Version genau eines Hauptstrahl-Winkels α_CR ungleich Null, bei der nach Austritt aus der Austrittsöffnung 14 genau ein Austrittswinkel α_out des aus der Austrittsöffnung 14 austretenden Beleuchtungslicht-Bündels 3 vorliegt. Der Einfallswinkel α_CR des Hauptstrahls in die Eintrittsöffnung 12 liegt dabei ausschließlich in der yz-Ebene, also in der Zeichenebene der 6, vor. In der Projektion auf die xy-Ebene der 6 verläuft der einfallende Hauptstrahl des Beleuchtungslicht-Bündels 3 parallel zur Längsachse L des Hohlwellenleiters 11. Der Hohlwellenleiter 11 ist in der 6 sowie in den nachfolgend noch beschriebenen entsprechenden 7 und 12 nicht maßstabsgetreu dargestellt, so dass auch der Einfallswinkel α_CR jeweils übertrieben groß dargestellt ist. Die Beleuchtungswinkelverteilung nach 6 wird durch eine ungeradzahlige Anzahl von Reflexionen des Beleuchtungslicht-Bündels 3 an der Innenwand des Wellenleiter-Hohlraums des Hohlwellenleiters 11 realisiert. Alle Einzelstrahlen des Beleuchtungslicht-Bündels 3 erfahren dabei eine ungeradzahlige Reflexions-Anzahl. Diese Reflexions-Anzahl ist regelmäßig größer als 1, sodass die 6 insoweit schematisch zu verstehen ist. Tatsächlich kann die ungerade Reflexions-Anzahl sehr viel größer sein und beispielsweise im Bereich um 50 oder auch im Bereich noch grö-ßerer ungerader Zahlen liegen. 6 illustrates a variant of a reflection situation “odd number of reflections” in the idealized version of exactly one main beam angle α _CR not equal to zero, in which exactly one exit angle α _out of the illumination light bundle 3 emerging from the exit opening 14 is present after exiting the exit opening 14. The angle of incidence α _CR of the main ray into the inlet opening 12 lies exclusively in the yz plane, i.e. in the plane of the drawing 6 , before. In the projection onto the xy plane 6 the incident main beam of the illuminating light bundle 3 runs parallel to the longitudinal axis L of the hollow waveguide 11. The hollow waveguide 11 is in the 6 as well as in the corresponding ones described below 7 and 12 not shown to scale, so that the angle of incidence α _CR is also shown exaggeratedly large. The illumination angle distribution according to 6 is realized by an odd number of reflections of the illuminating light bundle 3 on the inner wall of the waveguide cavity of the hollow waveguide 11. All individual rays of the illuminating light bundle 3 experience an odd number of reflections. This reflection number is regularly greater than 1, so that the 6 in this respect is to be understood schematically. In fact, the odd number of reflections can be much larger and, for example, be in the range of around 50 or even larger odd numbers.

7 zeigt eine weitere idealisierte Einstrahlwinkel- und Reflexions-Konfiguration, bei der das Beleuchtungslicht-Bündel 3 mit einem im Vergleich zur Konfiguration nach 6 anderen, beispielsweise größeren Einfallswinkel α_CR eingestrahlt wird. Nach erfolgter erster Reflexion des gesamten Beleuchtungslicht-Bündels 3 an der Innenwand des Hohlwellenleiters 11 wird ein hälftiger Anteil eines gesamten Querschnitts des Beleuchtungslicht-Bündels 3 an der gegenüberliegenden Innenwand des Hohlwellenleiters 11 ein zweites Mal reflektiert und tritt aus der Austrittsöffnung 14 als Beleuchtungslicht-Teilbündel 3₁ aus. Der verbleibende Anteil des einfallenden Beleuchtungslicht-Bündels 3 wird nach der ersten Reflexion nicht nochmals reflektiert und tritt als Beleuchtungslicht-Teilbündel 3₂ aus der Austrittsöffnung 14 aus. Es erfolgt also eine teilweise ungerade und teilweise gerade Anzahl an Reflexionen des Beleuchtungslicht-Bündels an der Innenwand des Wellenleiter-Hohlraums des Hohlwellenleiters 11, was entsprechend zu einer Dipol-artigen Beleuchtungswinkelverteilung führt. Entsprechend dem, was vorstehend im Zusammenhang mit der 6 erläutert wurde, ist die tatsächliche Reflexions-Anzahl regelmäßig größer als bei der schematischen Veranschaulichung nach 7. 7 shows a further idealized angle of incidence and reflection configuration, in which the illuminating light bundle 3 with one in ver go straight to configuration 6 other, for example larger, angle of incidence α _CR is irradiated. After the entire illumination light bundle 3 has been reflected for the first time on the inner wall of the hollow waveguide 11, half of a total cross section of the illumination light bundle 3 is reflected a second time on the opposite inner wall of the hollow waveguide 11 and emerges from the outlet opening 14 as a partial illumination light bundle 3 ₁ out. The remaining portion of the incident illumination light bundle 3 is not reflected again after the first reflection and emerges from the exit opening 14 as a partial illumination light bundle 3 ₂ . There is therefore a partially odd and partially even number of reflections of the illuminating light bundle on the inner wall of the waveguide cavity of the hollow waveguide 11, which accordingly leads to a dipole-like illumination angle distribution. According to what was said above in connection with the 6 As has been explained, the actual number of reflections is regularly larger than in the schematic illustration 7 .

12 zeigt eine weitere idealisierte Eintritts- und Reflexions-Konfiguration, bei der der Einfallswinkel α_CR des Hauptstrahls CR des Beleuchtungslicht-Bündels 3 zur Längsachse L des Hohlwellenleiters 11 im Vergleich zur 7 nochmals in der yz-Ebene vergrößert wurde. Nunmehr erfährt wiederum das gesamte Beleuchtungslicht-Bündel 3 an den gegenüberliegenden Innenwänden des Hohlwellenleiters 11 genau zwei Reflexionen, so dass nach dem Austritt aus der Austrittsöffnung 14 wiederum, im idealisiert dargestellten Fall der 12 genau ein Ausfalls-Beleuchtungswinkel α_out des gesamten Beleuchtungslicht-Bündels 3 resultiert. 12 shows a further idealized entry and reflection configuration, in which the angle of incidence α _CR of the main beam CR of the illuminating light bundle 3 to the longitudinal axis L of the hollow waveguide 11 in comparison to 7 was enlarged again in the yz plane. Now the entire illuminating light bundle 3 experiences exactly two reflections on the opposite inner walls of the hollow waveguide 11, so that after exiting the outlet opening 14 again, in the idealized case shown 12 exactly one failure illumination angle α _out of the entire illumination light bundle 3 results.

Soweit um einen von 0 verschiedenen Hauptstrahl-Einfallswinkel α_CR herum eine Mehrzahl oder Vielzahl weiterer Beleuchtungswinkel des einfallenden Beleuchtungslicht-Bündels 3 vorliegen, tritt eine Überlagerung der Reflexions-Konfigurationen nach den 6, 7 und 12 auf, was zur Erzeugung von Dipol- und Multipol-Beleuchtungswinkelverteilungen des ausfallenden Beleuchtungslicht-Bündels 3 genutzt werden kann.To the extent that there are a plurality or multiplicity of further illumination angles of the incident illumination light bundle 3 around a main beam incidence angle α _CR that is different from 0, the reflection configurations are superimposed according to the 6 , 7 and 12 on what can be used to generate dipole and multipole illumination angle distributions of the failing illumination light bundle 3.

8 zeigt in einer Pupillendarstellung (Pupillenkoordinaten σ_x, σ_z entsprechend den Ortskoordinaten x und z) die Beleuchtungswinkelverteilung beim Eintritt das Beleuchtungslicht-Bündels 3 in die Eintrittsöffnung 12. Es liegt ein begrenztes Kontinuum an Beleuchtungswinkeln bei diesem Eintritt vor. Dieses Beleuchtungswinkel-Kontinuum ist in Bezug auf die Pupillenkoordinaten dezentriert, sodass gilt α_CR ≠ 0. Würde das in der 8 dargestellte Einfalls-Beleuchtungswinkel-Kontinuum zentrisch bei σ_x = 0, σ_z = 0 angeordnet sein, würde der Fall der Erzeugung einer Monopol-artigen Beleuchtungswinkelverteilung vorliegen, wie vorstehend erläutert. In der tatsächlich dargestellten Variante liegt der Fall α_CR ≠ 0 vor. 8th shows in a pupil representation (pupil coordinates σ _x , σ _z corresponding to the location coordinates x and z) the illumination angle distribution when the illumination light bundle 3 enters the entry opening 12. There is a limited continuum of illumination angles at this entry. This illumination angle continuum is decentered with respect to the pupil coordinates, so α _CR ≠ 0. Would that be in the 8th If the incidence-illumination angle continuum shown is arranged centrally at σ _x = 0, σ _z = 0, this would be the case of generating a monopole-like illumination angle distribution, as explained above. In the variant actually shown, the case is α _CR ≠ 0.

9 zeigt die Situation nach 7 beim Austritt des Beleuchtungslicht-Bündels 3 aus der Austrittsöffnung 14. Es liegt nun ein begrenztes, Dipol-artiges Kontinuum an Beleuchtungswinkeln vor, also eine Dipol-artige Beleuchtungswinkelverteilung. Soweit eine geradzahlige Anzahl von Reflexionen vorliegt, hat das ausfallende Beleuchtungslicht-Bündel eine Beleuchtungswinkelverteilung entsprechend dem Beleuchtungslicht-Teilbündel 3₁. Bei ungeradzahliger Anzahl von Reflexionen liegt die Beleuchtungswinkelverteilung entsprechend dem Beleuchtungslicht-Teilbündel 3₂ vor. Insgesamt resultiert also, wie in der 9 dargestellt, eine Beleuchtungswinkelverteilung des ausfallenden Beleuchtungslichts 3 in Form eines Dipols. 9 shows the situation 7 when the illumination light bundle 3 emerges from the exit opening 14. There is now a limited, dipole-like continuum of illumination angles, i.e. a dipole-like illumination angle distribution. As long as there is an even number of reflections, the resulting illumination light bundle has an illumination angle distribution corresponding to the illumination light sub-beam 3 ₁ . If the number of reflections is odd, the illumination angle distribution corresponds to the illumination light sub-beam 3 ₂ . Overall, the result is as follows: 9 shown, an illumination angle distribution of the incident illumination light 3 in the form of a dipole.

10 und 11 zeigen eine Einstrahlwinkel- und Reflexions-Konfiguration, bei der sowohl in der Projektion auf die yz-Ebene ein von 0 verschiedener Einstrahlwinkel α_CR des Hauptstrahls CR des Beleuchtungslicht-Bündels 3 zur Längsachse L des Hohlwellenleiters 11 vorliegt als auch in der Projektion auf die xy-Ebene. Es ergeben sich Aufspaltungen von Querschnitts-Anteilen des einfallenden Beleuchtungslicht-Bündels 3 sowohl in der yz-Ebene, wie z.B. in der 7 dargestellt, als auch in der hierzu senkrechten xy-Ebene. 10 and 11 show an angle of incidence and reflection configuration in which there is an angle of incidence α _CR of the main beam CR of the illuminating light bundle 3 to the longitudinal axis L of the hollow waveguide 11 that is different from 0 both in the projection onto the yz plane and in the projection onto the xy -Level. There are splits of cross-sectional portions of the incident illumination light bundle 3 both in the yz plane, such as in the 7 shown, as well as in the xy plane perpendicular to this.

10 zeigt in einer der 8 entsprechenden Pupillendarstellung diese Einfallswinkel-Situation, bei der der in die Eintrittsöffnung 12 einfallende Hauptstrahl 3 sowohl in Bezug auf die yz-Ebene als auch in Bezug auf die xy-Ebene unter einem von 0 verschiedenen Winkel zur Längsachse L des Hohlwellenleiters 11 in die Eintrittsöffnung 12 einfällt. Nach Austritt aus der Austrittsöffnung 14 mit in beiden Ebenen yz und xy erfolgender Aufsplittung in jeweils zwei, also in insgesamt vier, Beleuchtungslicht-Teilbündel 3₁, 3₂, 3₃ und 3₄ ergibt sich eine in der Pupillendarstellung nach 11 veranschaulichte Quadrupol-artige Beleuchtungswinkelverteilung des Beleuchtungslicht-Bündels 3. 10 shows in one of the 8th corresponding pupil representation, this angle of incidence situation in which the main beam 3 incident into the inlet opening 12 enters the inlet opening 12 at an angle other than 0 to the longitudinal axis L of the hollow waveguide 11 both in relation to the yz plane and in relation to the xy plane occurs. After exiting the exit opening 14 with splitting in both planes yz and xy into two, i.e. a total of four, partial illumination light bundles 3 ₁ , 3 ₂ , 3 ₃ and 3 ₄ , one results in the pupil representation 11 illustrated quadrupole-like illumination angle distribution of the illumination light bundle 3.

Durch Verkippung des Quellbereichs 6 um die Schwenkachse 8 sowie um eine weitere, insbesondere hierzu senkrecht angeordnete weitere Schwenkachse lässt sich also, ausgehend von der Monopol-artigen Beleuchtungslichtverteilung bei α_CR = 0 sowohl eine Dipol-artige Beleuchtungswinkelverteilung nach den 6, 7, 12 und 9 und auch eine Quadrupol-artige Beleuchtungswinkelverteilung nach 11 erzeugen, die dann jeweils zur Beleuchtung des Beleuchtungsfeldes 4 genutzt werden kann.By tilting the source area 6 around the pivot axis 8 and around a further pivot axis, in particular arranged perpendicular to this, both a dipole-like illumination angle distribution can be achieved, starting from the monopole-like illumination light distribution at α _CR = 0 6 , 7 , 12 and 9 and also a quadrupole-like illumination angle distribution 11 generate, which can then be used to illuminate the lighting field 4.

Eine alternative Einkoppel-Spiegeloptik 22, die anstelle der Einkoppel-Spiegeloptik 10 zum Einsatz kommen kann, wird nachfolgend anhand der 13 erläutert. Komponenten und Funktionen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 12 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.An alternative coupling-in mirror optics 22, which can be used instead of the coupling-in mirror optics 10, is described below using the 13 explained. Components and functions described above with reference to 1 until 12 have already been explained, have the same reference numbers and will not be discussed again in detail.

Die Einkoppel-Spiegeloptik 22 nach 13 hat genau zwei Spiegel IL1a, ILlb, die gemeinsam eine Wolter-Optik vom Typ 1 bilden, wie vorstehend im Zusammenhang mit der Auskoppel-Spiegeloptik 16 bereits erläutert. Die beiden Spiegel IL1a, ILlb sind z. B. als Ellipsoid-Spiegel sowie als Hyperboloidspiegel ausgeführt.The coupling mirror optics 22 after 13 has exactly two mirrors IL1a, ILlb, which together form a Wolter optics of type 1, as already explained above in connection with the coupling-out mirror optics 16. The two levels IL1a, ILlb are e.g. B. designed as an ellipsoid mirror and as a hyperboloid mirror.

Für alle Spiegel IL1a, ILlb sowie für die Spiegel IL2, IL3 gilt bei der Beleuchtungsoptik 1 nach 13, dass die dortigen Einfallswinkel des Beleuchtungslicht-Bündels jeweils deutlich größer sind als 60°.For all mirrors IL1a, ILlb as well as for the mirrors IL2, IL3 the following applies to the lighting optics 1 13 that the angles of incidence of the illuminating light bundle there are significantly larger than 60°.

Entsprechend der Schwenkbarkeit der Lichtquelle 5 kann auch der Hohlwellenleiter 11 um mindestens eine Schwenkachse mit Hilfe eines entsprechenden Schwenkaktors schwenkbar ausgeführt sein. Diese Hohlwellenleiter-Schwenkachse kann in der Eintrittsebene 13 der Eintrittsöffnung 12 liegen. Es können Schwenkantriebs-Gestaltungen zum Einsatz kommen, die vorstehend unter Bezugnahme des Schwenkantriebs 7 der Lichtquelle 5 erläutert wurden.Depending on the pivotability of the light source 5, the hollow waveguide 11 can also be designed to be pivotable about at least one pivot axis using a corresponding pivot actuator. This hollow waveguide pivot axis can lie in the entry level 13 of the entry opening 12. Swivel drive designs can be used, which were explained above with reference to the swivel drive 7 of the light source 5.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 10042248 B2 [0002, 0005, 0013, 0041, 0046]
DE 10220815 A1 [0002]
WO 2012/101269 A1 [0002]

Claims

Illumination optics (1) for a mask inspection system for use with EUV illumination light (3), - with a hollow waveguide (11) for guiding the illuminating light (3) with an inlet opening (12) for the illuminating light (3), which defines an entry plane (13) of the hollow waveguide (11), and with an exit opening (14) for the illuminating light (3), which specifies an exit plane (15) of the hollow waveguide (11), - with a coupling mirror optics (10; 22) arranged upstream of the hollow waveguide (11) in the beam path of the illuminating light (3) with at least one mirror (IL1; IL1a, ILlb) for imaging a source area (6) of an EUV light source (5). the inlet opening (12) of the hollow waveguide (11), - With an output mirror optics (16) for imaging the exit opening (14) of the hollow waveguide (12) into an illumination field (4).

lighting optics Claim 1 , characterized in that the coupling mirror optics (10) is designed as an ellipsoid mirror (IL1).

lighting optics Claim 1 or 2 , characterized by an arrangement such that an angle (α _CR ) between a normal to the entrance plane (13) of the entrance opening (12) and an incident main ray of a bundle of the illuminating light (3) lies in the range between 0° and 5°.

Lighting optics according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that an angle of incidence (α _In ) of a main beam of a bundle of the illuminating light (3) on the at least one mirror of the coupling mirror optics (10; 22) is in the range between 70° and 89.9°.

lighting optics Claim 1 , 3 or 4 , characterized in that the coupling mirror optics (22) is designed as a combination of an ellipsoid mirror and a hyperboloid mirror.

Lighting optics according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the inlet opening (12) of the hollow waveguide (11) is rectangular.

Lighting optics according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that at least one of the components of the lighting optics (1) is designed to be pivotable about at least one pivot axis.

lighting optics Claim 7 , characterized in that the pivotable component of the lighting optics (1) is the hollow waveguide (11).

Optical system (2) with lighting optics (1) according to one of Claims 1 until 8th and with an EUV light source (5) for the illuminating light (3).

Optical system according to Claim 9 , characterized in that the light source (5) is designed to be pivotable about at least one axis (8) which runs through a source region (6) of the light source (5).

Mask inspection system - with an optical system Claim 9 or 10 , - with projection optics for imaging the illumination field (4) into an image field and - with a detection device for detecting illumination light (3) striking the image field.