DE102023200336A1

DE102023200336A1 - Projection exposure system for semiconductor lithography with a connecting element

Info

Publication number: DE102023200336A1
Application number: DE102023200336.8A
Authority: DE
Inventors: Luca Mettenleiter; Viviane Bauch
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-02-08
Filing date: 2023-01-17
Publication date: 2023-08-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Halbleiterlithografie, mit einem Verbindungselement (31) zur Verbindung zweier Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage (1), wobei das Verbindungselement (31) ein Dämpfungselement zur Dämpfung von Schwingungen umfasst, wobei das Dämpfungselement als elektromechanischer Dämpfer (40,70) ausgebildet ist.The invention relates to a projection exposure system (1) for semiconductor lithography, having a connecting element (31) for connecting two components of the projection exposure system (1), the connecting element (31) comprising a damping element for damping vibrations, the damping element acting as an electromechanical damper (40 ,70) is trained.

Description

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie mit einem Verbindungselement.The invention relates to a projection exposure system for semiconductor lithography with a connecting element.

Heutige Projektionsbelichtungsanlagen sind hochkomplexe mechatronische Systeme. Ausgewählte Komponenten des Systems, insbesondere in einer Projektionsoptik angeordnete optische Elemente, werden zur Vermeidung von thermisch induzierten Deformationen aktiv gekühlt. Um die Kühlung zu realisieren, sind Kühlschläuche und Rohre notwendig, welche die optischen Elemente beispielsweise mit einem Tragrahmen verbinden. Zur Energie- und Signalübertragung finden sich in der Projektionsbelichtungsanlage außerdem eine Vielzahl weiterer Kabel und Fasern.Today's projection exposure systems are highly complex mechatronic systems. Selected components of the system, in particular optical elements arranged in projection optics, are actively cooled to avoid thermally induced deformations. In order to realize the cooling, cooling hoses and pipes are necessary, which connect the optical elements to a support frame, for example. There are also a large number of other cables and fibers in the projection exposure system for energy and signal transmission.

Aus dynamischer Sicht stellen diese Kabel, Fasern, Schläuche und Rohre sogenannte dynamische Verbindungelemente dar, welche neben einer ersten, beispielsweise als Lagerung eines optischen Elementes in dem Tragrahmen ausgebildeten, mechanischen Anbindung, eine zusätzliche mechanische Verbindung zwischen dem optischen Element und dem Rahmen oder anderen Komponenten darstellen. Die dynamischen Verbindungselemente verändern einerseits das dynamische Verhalten der mit ihnen verbundenen Komponenten selbst und andererseits übertragen sie dynamische Störungen zwischen den verbundenen Komponenten. Je nach Anzahl und Beschaffenheit der dynamischen Verbindungselemente kann dadurch ein nicht zu vernachlässigender dynamischer Systemeinfluss entstehen, der nur durch aufwendige Simulationen und Tests abgeschätzt werden kann. In aktuellen Projektionsoptiken und insbesondere in EUV-Projektionsoptiken, also Projektionsoptiken für die Abbildung unter Verwendung von Nutzlicht mit einer Wellenlänge von 5nm bis 120nm, insbesondere bei 13nm, stellen die dynamische Störübertragung und der Einfluss der Eigendynamik der dynamischen Verbindungselementen einen großen Anteil an der Gesamtstörung dar.From a dynamic point of view, these cables, fibers, hoses and pipes represent so-called dynamic connection elements, which, in addition to a first mechanical connection, for example designed as a bearing for an optical element in the support frame, form an additional mechanical connection between the optical element and the frame or other components represent. On the one hand, the dynamic connecting elements change the dynamic behavior of the components themselves connected to them and, on the other hand, they transmit dynamic disturbances between the connected components. Depending on the number and nature of the dynamic connecting elements, this can result in a not inconsiderable dynamic system influence, which can only be estimated through complex simulations and tests. In current projection optics and in particular in EUV projection optics, i.e. projection optics for imaging using useful light with a wavelength of 5nm to 120nm, in particular at 13nm, the dynamic interference transmission and the influence of the inherent dynamics of the dynamic connecting elements represent a large proportion of the overall interference .

Zur Reduzierung der Störübertragung sind die Verbindungselemente üblicherweise derart ausgebildet, dass nur minimale statische und dynamische Kräfte von einer Komponente zu einer mit dieser über das Verbindungselement verbundenen zweiten Komponente übertragen werden können. Die Komponenten sind also durch das Verbindungselement mechanisch maximal voneinander entkoppelt, was durch eine möglichst geringe Steifigkeit der dynamischen Verbindungselemente erreicht wird.To reduce the transmission of interference, the connecting elements are usually designed in such a way that only minimal static and dynamic forces can be transmitted from one component to a second component connected to it via the connecting element. The components are thus mechanically decoupled from one another to the greatest possible extent by the connecting element, which is achieved by the lowest possible rigidity of the dynamic connecting elements.

Eine statische Kraft wird durch eine statische Steifigkeit des Verbindungselementes und einer Auslenkung der beiden Komponenten zueinander bewirkt und definiert die bei einer Relativbewegung der beiden Komponenten auf die Komponenten wirkende Kraft, die aus der Deformation des Verbindungelementes und seiner Steifigkeit beziehungsweise seinen elastischen Eigenschaften herrührt.A static force is caused by a static rigidity of the connecting element and a deflection of the two components relative to each other and defines the force acting on the components during a relative movement of the two components, which results from the deformation of the connecting element and its rigidity or its elastic properties.

Die dynamische Kraft ist wie die dynamische Steifigkeit frequenzabhängig und wird von den Übertragungseigenschaften des Verbindungselementes bei unterschiedlichen Frequenzen, wie beispielsweise der Eigenfrequenz des Verbindungselementes, bestimmt. Insbesondere wirkt sich die Masse des Verbindungselementes auf die Übertragungseigenschaften des Verbindungselementes und damit auf die übertragene dynamische Kraft bei einer bestimmten Frequenz einer relativen Schwingung der beiden Komponenten gegeneinander aus. Die dadurch von dem Verbindungselement über einen Frequenzbereich ausgeübten Kräfte und damit Bewegungen beeinflussen die Regelbarkeit der zu positionierenden Komponente und können zu einer instabilen Regelung führen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Eigenfrequenz des Verbindungselementes im Bereich der Eigenfrequenz der ersten mechanischen Anbindung der Komponente liegt.Like the dynamic stiffness, the dynamic force is frequency-dependent and is determined by the transmission properties of the connecting element at different frequencies, such as the natural frequency of the connecting element. In particular, the mass of the connecting element has an effect on the transmission properties of the connecting element and thus on the transmitted dynamic force at a specific frequency of a relative vibration of the two components against one another. The forces exerted as a result by the connecting element over a frequency range and thus movements affect the controllability of the component to be positioned and can lead to unstable control. This applies in particular when the natural frequency of the connecting element is in the range of the natural frequency of the first mechanical connection of the component.

Aus dem Stand der Technik bekannte Verbindungselemente in Verbindung mit Leitungen und Lichtwellenleitern weisen zur Reduzierung der durch dynamische Schwingungen bewirkten dynamischen Kräfte abgestimmte Massenschwinger auf. Diese sind auf eine vorbestimmte Frequenz optimiert, welche üblicherweise der weiter oben erläuterten Eigenfrequenz des Verbindungselementes entspricht.Connecting elements known from the prior art in connection with lines and optical waveguides have tuned mass oscillators to reduce the dynamic forces caused by dynamic oscillations. These are optimized to a predetermined frequency, which usually corresponds to the natural frequency of the connecting element explained above.

Nachteil der abgestimmten Massenschwinger ist, dass diese einen gewissen Bauraum benötigen, der in den allermeisten Fällen nicht zur Verfügung steht.The disadvantage of tuned mass oscillators is that they require a certain amount of space, which in most cases is not available.

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

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

Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, mit einem Verbindungselement zur Verbindung zweier Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage, wobei das Verbindungselement ein Dämpfungselement zur Dämpfung von Schwingungen umfasst, zeichnet sich dadurch aus, dass das Dämpfungselement als elektromechanischer Dämpfer ausgebildet ist.A projection exposure system according to the invention for semiconductor lithography, with a connecting element for connecting two components of the projection exposure system, the connecting element comprising a damping element for damping vibrations, is characterized in that the damping element is designed as an electromechanical damper.

Der elektromechanische Dämpfer kann insbesondere ein Kopplungselement und eine elektrische Schaltung umfassen. Die elektrische Schaltung umfasst dabei im Sinne der Anmeldung lediglich die rein elektrischen Bauelemente des elektromechanischen Dämpfers, wobei das Kopplungselement, wie der Name schon sagt, die Kopplung zwischen dem mechanischen zu dämpfenden System und den elektrischen Bauelementen darstellt. Insbesondere kann die elektrische Schaltung als Schwingkreis ausgebildet sein.The electromechanical damper can in particular comprise a coupling element and an electrical circuit. In the context of the application, the electrical circuit comprises only the purely electrical components of the electromechanical damper, with the coupling element, as the name suggests, representing the coupling between the mechanical system to be damped and the electrical components. In particular, the electrical circuit can be designed as an oscillating circuit.

Daneben kann das Kopplungselement mit dem Verbindungselement mechanisch verbunden sein.In addition, the coupling element can be mechanically connected to the connecting element.

Weiterhin kann das Kopplungselement mit einer der beiden Komponenten mechanisch verbunden sein. Die mechanische Verbindung zu dem Verbindungselement oder einer der Komponenten kann derart ausgebildet sein, dass eine Kraftübertragung von dem Verbindungselement oder der Komponente zu dem Kopplungselement und umgekehrt möglich ist. Das Kopplungselement kann je nach Geometrie des Kopplungselementes auch flächig verbunden sein, wie beispielsweise im Fall eines als plattenförmige Piezokeramik ausgebildeten Kopplungselementes.Furthermore, the coupling element can be mechanically connected to one of the two components. The mechanical connection to the connecting element or one of the components can be designed in such a way that a power transmission from the connecting element or the component to the coupling element and vice versa is possible. Depending on the geometry of the coupling element, the coupling element can also be connected over a large area, for example in the case of a coupling element designed as a plate-shaped piezoceramic.

In einer weiteren Ausführungsform kann das Kopplungselement als ein Induktionselement des elektromechanischen Dämpfers ausgebildet sein. In diesem Fall kann die Komponente auch punktförmig, beispielsweise an einem Ort maximaler Amplitude mit dem Verbindungselement oder einer der Komponenten verbunden sein. Das Induktionselement kann beispielsweise als Tauchspule ausgebildet sein.In a further embodiment, the coupling element can be designed as an induction element of the electromechanical damper. In this case, the component can also be connected to the connecting element or one of the components at a point, for example at a location of maximum amplitude. The induction element can be designed as a plunger coil, for example.

Weiterhin kann das Kopplungselement als ein eine Kapazität aufweisendes Element des elektromechanischen Dämpfers ausgebildet sein. Wie bereits erwähnt kann dies beispielsweise eine Piezokeramik sein. Neben einer Piezokeramik können in dem Kopplungselement je nach gewünschtem Kopplungsmechanismus auch andere Materialien, wie beispielsweise magnetostriktive oder elektrostriktive Werkstoffe, elektrorheologische oder magnetorheologische Fluide oder dielektrische Elastomere zum Einsatz kommen.Furthermore, the coupling element can be designed as an element of the electromechanical damper that has a capacitance. As already mentioned, this can be a piezoceramic, for example. In addition to a piezoceramic, other materials such as magnetostrictive or electrostrictive materials, electrorheological or magnetorheological fluids or dielectric elastomers can also be used in the coupling element, depending on the desired coupling mechanism.

Daneben kann die elektrische Schaltung des elektromechanischen Dämpfers mit einer der beiden Komponenten verbunden sein. Das Kopplungselement und die Schaltung sind also nicht am gleichen Bauteil (Verbindungselement, Komponente) angeordnet, sondern an unterschiedlichen Bauteilen. Dadurch ist nur das am Verbindungselement oder der Komponente zur Dämpfung angeordnete Kopplungselement des elektromechanischen Dämpfers notwendig, wodurch der Bauraumbedarf in der Nähe des zu dämpfenden Verbindungselementes oder der zu dämpfenden Komponente minimal ist.In addition, the electrical circuit of the electromechanical damper can be connected to one of the two components. The coupling element and the circuit are therefore not arranged on the same component (connecting element, component), but on different components. As a result, only the coupling element of the electromechanical damper arranged on the connecting element or the component for damping is necessary, as a result of which the space requirement in the vicinity of the connecting element to be damped or the component to be damped is minimal.

Insbesondere kann das Kopplungselement über eine Leitung mit der elektrischen Schaltung des elektromechanischen Dämpfers verbunden sein.In particular, the coupling element can be connected to the electrical circuit of the electromechanical damper via a line.

Weiterhin kann die Leitung als geschirmte Leitung ausgebildet sein. Dadurch werden Störungen von außen reduziert, wodurch die Dämpfungsrate vorteilhaft erhöht wird.Furthermore, the line can be designed as a shielded line. This reduces outside interference, thereby advantageously increasing the attenuation rate.

Daneben kann die Geometrie des elektromechanischen Dämpfers derart ausgebildet sein, dass die Steifigkeit in mindestens eine Richtung weich ausgeführt ist. Insbesondere das Kopplungselement kann derart ausgebildet sein, dass die Steifigkeit des Verbindungselementes nicht oder nur vernachlässigbar durch das Kopplungselement erhöht wird.In addition, the geometry of the electromechanical damper can be designed in such a way that the rigidity is soft in at least one direction. In particular, the coupling element can be designed in such a way that the rigidity of the connecting element is not increased or only negligibly increased by the coupling element.

In einer weiteren Ausführungsform kann es sich bei einer der Komponenten um einen Teil eines Rahmens der Projektionsbelichtungsanlage und bei der anderen Komponente um ein optisches Element der Projektionsbelichtungsanlage handeln. Das optische Element kann insbesondere ein Spiegel einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage sein. Neben einer Anwendung an Verbindungselementen kann das Prinzip grundsätzlich an denjenigen Stellen einer Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt werden, an welchen zusätzliche Dämpfung benötigt wird und ein abgestimmter Massendämpfer oder andere bisher genutzte Dämpfungselemente nicht einsetzbar sind, nicht den gewünschten Erfolg bringen oder störende parasitäre Eigenschaften aufweisen. Ein weiterer konkreter Anwendungsbereich kann die erste Eigenmode eines der Spiegel oder der anderen optischen Elemente der Projektionsoptik sein. Weiterhin können auch Rahmen, wie ein Tragrahmen für die Halterung der optischen Elemente oder ein Sensorrahmen, welcher als Referenz für die Positionierung der optischen Elemente dient, mit dem erfindungsgemäßen elektromechanischen Dämpfer gedämpft werden.In a further embodiment, one of the components can be part of a frame of the projection exposure system and the other component can be an optical element of the projection exposure system. The optical element can in particular be a mirror of an EUV projection exposure system. In addition to an application on connecting elements, the principle can basically be used at those points in a projection exposure system where additional damping is required and a tuned mass damper or other previously used damping elements cannot be used, do not bring the desired success or have disturbing parasitic properties. Another specific area of application can be the first natural mode of one of the mirrors or the other optical elements of the projection optics. Furthermore, frames such as a support frame for holding the optical elements or a sensor frame, which serves as a reference for the positioning of the optical elements, can also be damped with the electromechanical damper according to the invention.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Verbindungselement ein zweites Dämpfungselement aufweisen.In a further embodiment of the invention, the connecting element can have a second damping element.

Insbesondere kann das zweite Dämpfungselement als abgestimmter Massenschwinger ausgebildet sein.In particular, the second damping element can be designed as a tuned mass oscillator.

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

1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
2 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die DUV-Projektionslithografie,
3 einen aus dem Stand der Technik bekanntes Verbindungselement mit einem abgestimmten Massendämpfer,
4 ein Verbindungselement mit einem erfindungsgemäßen elektromechanischem Dämpfer, und
5 eine Ausführungsform für die Anwendung eines erfindungsgemäßen elektromechanischen Dämpfer in einer Projektionsbelichtungsanlage.

Exemplary embodiments and variants of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. Show it

1 a schematic meridional section of a projection exposure system for EUV projection lithography,
2 a schematic meridional section of a projection exposure system for DUV projection lithography,
3 a connection element known from the prior art with a tuned mass damper,
4 a connecting element with an electromechanical damper according to the invention, and
5 an embodiment for the application of an electromechanical damper according to the invention in a projection exposure system.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.The illumination radiation 16 runs horizontally between the collector 17 and the deflection mirror 19, ie along the y-direction.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

2 zeigt schematisch im Meridionalschnitt eine weitere Projektionsbelichtungsanlage 101 für die DUV-Projektionslithografie, in welcher die Erfindung eben-falls zur Anwendung kommen kann. 2 shows a schematic meridional section of another projection exposure system 101 for DUV projection lithography, in which the invention can also be used.

Der Aufbau der Projektionsbelichtungsanlage 101 und das Prinzip der Abbildung ist vergleichbar mit dem in 1 beschriebenen Aufbau und Vorgehen. Gleiche Bauteile sind mit einem um 100 gegenüber 1 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet, die Bezugszeichen in 2 beginnen also mit 101.The structure of the projection exposure system 101 and the principle of imaging is comparable to that in 1 structure and procedure described. Same components are compared with a by 100 1 increased reference numerals denoted, the reference numerals in 2 so start with 101.

Im Unterschied zu einer wie in 1 beschriebenen EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 können auf Grund der größeren Wellenlänge der als Nutzlicht verwendeten DUV-Strahlung 116 im Bereich von 100 nm bis 300 nm, insbesondere von 193 nm, in der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 101 zur Abbildung beziehungsweise zur Beleuchtung refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elementen 117, wie beispielsweise Linsen, Spiegeln, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen verwendet werden. Die Projektionsbelichtungsanlage 101 umfasst dabei im Wesentlichen ein Beleuchtungssystem 102, einen Retikelhalter 108 zur Aufnahme und exakten Positionierung eines mit einer Struktur versehenen Retikels 107, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 113 bestimmt werden, einen Waferhalter 114 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung eben dieses Wafers 113 und einem Projektionsobjektiv 110, mit mehreren optischen Elementen 117, die über Fassungen 118 in einem Objektivgehäuse 119 des Projektionsobjektives 110 gehalten sind.In contrast to one as in 1 Due to the longer wavelength of the DUV radiation 116 used as useful light in the range from 100 nm to 300 nm, in particular 193 nm, the EUV projection exposure system 1 described above can be used in the DUV projection exposure system 101 for imaging or for illumination, refractive, diffractive and/or reflective optical elements 117, such as lenses, mirrors, prisms, end plates and the like can be used. The projection exposure system 101 essentially comprises an illumination system 102, a reticle holder 108 for receiving and precisely positioning a reticle 107 provided with a structure, by means of which the later structures on a wafer 113 are determined, a wafer holder 114 for holding, moving and precisely positioning of this wafer 113 and a projection lens 110, with a plurality of optical elements 117 which are held in a lens housing 119 of the projection lens 110 via sockets 118.

Das Beleuchtungssystem 102 stellt eine für die Abbildung des Retikels 107 auf dem Wafer 113 benötigte DUV-Strahlung 116 bereit. Als Quelle für diese Strahlung 116 kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung 116 wird in dem Beleuchtungssystem 102 über optische Elemente derart geformt, dass die DUV-Strahlung 116 beim Auftreffen auf das Retikel 107 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.The illumination system 102 provides DUV radiation 116 required for imaging the reticle 107 on the wafer 113 . A laser, a plasma source or the like can be used as the source for this radiation 116 . The radiation 116 is shaped in the illumination system 102 via optical elements in such a way that the DUV radiation 116 has the desired properties in terms of diameter, polarization, shape of the wavefront and the like when it strikes the reticle 107 .

Der Aufbau der nachfolgenden Projektionsoptik 110 mit dem Objektivgehäuse 119 unterscheidet sich außer durch den zusätzlichen Einsatz von refraktiven optischen Elementen 117 wie Linsen, Prismen, Abschlussplatten prinzipiell nicht von dem in 1 beschriebenen Aufbau und wird daher nicht weiter beschrieben.Apart from the additional use of refractive optical elements 117 such as lenses, prisms, end plates, the structure of the subsequent projection optics 110 with the objective housing 119 does not differ in principle from that in 1 described structure and is therefore not described further.

3 zeigt ein schematisch dargestelltes aus dem Stand der Technik bekanntes dynamisches Verbindungselement 31 mit einem abgestimmten Massendämpfer 32. Das dynamische Verbindungselement 31, im Folgenden als Verbindungselement 31 bezeichnet, verbindet eine erste als optisches Element, wie beispielsweise einen in der 1 und der 2 erläuterten Spiegel Mx, 117, ausgebildete Komponente und eine als Rahmen 30 ausgebildete zweite Komponente. Das Verbindungselement 31 ist als Kabel, Fluidleitung oder Lichtwellenleiter ausgebildet und verbindet dadurch den Rahmen 30 und den Spiegel Mx, 117 mechanisch miteinander. Auf dem Verbindungselement 31 ist über ein als Feder 34 ausgebildetes elastisches Element und über ein Dämpfungselement 35 eine Masse 33 verbunden, wodurch der abgestimmte Massendämpfer 32 gebildet wird. Das aus dem abgestimmten Massendämpfer 32 und dem Verbindungselement 31 bestehende System ist derart ausgelegt, dass die Amplitude der Schwingung des Verbindungselementes 31, welche als Doppelpfeil zwischen dem Verbindungselement 31 und einem mit gestrichelten Linien dargestellten Verbindungselement 31 in der 3 dargestellt ist, gedämpft wird. Dadurch wird die statische und dynamische Kraft auf das optische Element Mx, 117 vorteilhaft reduziert. 3 shows a schematically illustrated from the prior art known dynamic connecting element 31 with a tuned mass damper 32. The dynamic connecting element 31, hereinafter referred to as connecting element 31, connects a first as an optical element, such as one in the 1 and the 2 explained mirror Mx, 117, trained component and designed as a frame 30 second component. The connecting element 31 is in the form of a cable, fluid line or optical fiber and thereby mechanically connects the frame 30 and the mirror Mx, 117 to one another. A mass 33 is connected to the connecting element 31 via an elastic element designed as a spring 34 and via a damping element 35, as a result of which the tuned mass damper 32 is formed. The system consisting of the tuned mass damper 32 and the connecting element 31 is designed such that the amplitude of the vibration of the connecting element 31, which is shown as a double arrow between the connecting element 31 and a connecting element 31 shown in dashed lines in the 3 is shown is dampened. This eliminates the static and dyna mixing force on the optical element Mx, 117 advantageously reduced.

Die 4 zeigt ein schematisch dargestelltes Verbindungselement 31 mit einem erfindungsgemäßen elektromechanischen Dämpfer 40. Der im Folgenden als Dämpfer 40 bezeichnete elektromechanische Dämpfer 40 umfasst ein Kopplungselement, welches in der 4 als ein piezoelektrisches Element 41 ausgebildet ist und eine elektrische Schaltung mit einem Induktionselement 42 und einem Widerstand 43, welche mit dem piezoelektrischen Element 41, welches eine Kapazität aufweist, in Reihe geschaltet sind. Das als piezoelektrisches Element 41 ausgebildete Kopplungselement koppelt den auf diese Weise gebildeten elektrischen Schwingkreis und das mechanische System, also das Verbindungselement 31 miteinander. Der Schwingkreis umfasst also alle rein elektrischen Elemente, wie im Fall der in der 4 dargestellten Ausführungsform das Induktionselement 42 und den Ohmschen Widerstand 43. Durch die Schwingung des Verbindungselementes 31 wird das Verbindungselement 31 und das mit diesem verbundene piezoelektrische Element 41 verformt. Diese Verformung führt bedingt durch den piezoelektrischen Effekt zu einer Ladungsverschiebung in dem piezoelektrischen Element 41, dass im Ergebnis in dem Schwingkreis eine - durch den Ohmschen Widerstand 43 gedämpfte elektrische Schwingung entsteht. Die Abstimmung der Eigenfrequenzen über Kapazität, Induktion und Widerstand führt zu einer Maximierung des dämpfenden Effektes des elektromechanischen Dämpfers 40. Alternativ kann das System auch mit einer als Kopplungselement ausgebildeten Tauchspule realisiert werden, so dass also das Induktionselement 42 als Kopplungselement ausgebildet ist. Durch den sehr geringen erforderlichen Bauraum wird jedoch die dargestellte Ausführungsform mit einem als piezoelektrisches Element 41 ausgebildeten Kopplungselement bevorzugt.The 4 shows a schematically illustrated connecting element 31 with an electromechanical damper 40 according to the invention 4 is formed as a piezoelectric element 41 and an electric circuit having an inductance element 42 and a resistor 43 connected in series with the piezoelectric element 41 having a capacitance. The coupling element designed as a piezoelectric element 41 couples the electrical oscillating circuit formed in this way and the mechanical system, ie the connecting element 31, to one another. The oscillating circuit thus includes all purely electrical elements, as in the case of the one in FIG 4 illustrated embodiment, the induction element 42 and the ohmic resistor 43. Due to the vibration of the connecting element 31, the connecting element 31 and the piezoelectric element 41 connected thereto are deformed. Due to the piezoelectric effect, this deformation leads to a charge displacement in the piezoelectric element 41, so that as a result an electric oscillation damped by the ohmic resistance 43 occurs in the oscillating circuit. The tuning of the natural frequencies via capacitance, induction and resistance leads to a maximization of the damping effect of the electromechanical damper 40. Alternatively, the system can also be implemented with a plunger coil designed as a coupling element, so that the induction element 42 is designed as a coupling element. Due to the very small installation space required, however, the illustrated embodiment with a coupling element designed as a piezoelectric element 41 is preferred.

5 zeigt einen schematischen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1, wie sie in der 1 im Detail erläutert ist, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist vom Boden 50 über eine Entkopplung 51 mit der Basis 52 der Projektionsbelichtungsanlage 1 verbunden. Auf der Basis 52 sind über je eine weitere Entkopplung 51 das Beleuchtungssystem 2 und ein Grundrahmen 53 der Projektionsoptik 10 angeordnet. Eine Anbindungsplattform 54 der Projektionsoptik 10 ist über eine Anbindung 55 mit dem Grundrahmen 53 der Projektionsoptik 10 verbunden. Auf der Anbindungsplattform 54 ist jeweils über eine Entkopplung 58 und einen Dämpfer 59 ein Sensorrahmen 60 und ein Tragrahmen 56 angeordnet. Während der Sensorrahmen 60 als Referenz für Sensoren 61 für die Positionierung der Spiegel M4, M5 dient, nimmt der Tragrahmen 56 die Kräfte bei der Positionierung der Spiegel M4, M5 auf. Diese sind in der in der 5 erläuterten Ausführungsform über eine als Aktuatoren 57 ausgebildete mechanische Anbindung mit dem Tragrahmen 56 verbunden, wobei die Aktuatoren 57 die Spiegel M4, M5 gegenüber dem Tragrahmen 56 mechanisch entkoppeln. In der 5 sind beispielhaft nur zwei Spiegel M4, M5 dargestellt. Das Verbindungselement 31 zwischen dem unteren Spiegel M5 und dem Tragrahmen 56 wird durch einen aus dem Stand der Technik bekannten abgestimmten Massendämpfer 32 gedämpft. Das Verbindungselement 31 des oberen Spiegels M4 dagegen weist einen erfindungsgemäßen elektromechanischen Dämpfer 70 auf. In der in der 5 dargestellten Ausführungsform ist lediglich das als piezoelektrische Element 71 ausgebildete Kopplungselement auf dem Verbindungselement 31 angeordnet. Dieses ist über eine Leitung 72 mit der rein elektrischen Schaltung 73 des elektromechanischen Dämpfers 70 verbunden. Die Schaltung 73 ist am Tragrahmen 56 angeordnet, so dass keine zusätzliche Masse auf das Verbindungselement 31 wirkt. Zudem ist der für die Dämpfung des Verbindungselementes 31 benötigte Bauraum vorteilhafterweise auf die Größe des piezoelektrischen Elements 71 beschränkt. 5 shows a schematic structure of an EUV projection exposure system 1, as shown in FIG 1 is explained in detail, wherein the same elements are denoted by the same reference numerals. The projection exposure system 1 is connected from the floor 50 to the base 52 of the projection exposure system 1 via a decoupling 51 . The illumination system 2 and a base frame 53 of the projection optics 10 are arranged on the base 52 via a further decoupling 51 each. A connection platform 54 of the projection optics 10 is connected to the base frame 53 of the projection optics 10 via a connection 55 . A sensor frame 60 and a support frame 56 are arranged on the connection platform 54 via a decoupling 58 and a damper 59 . While the sensor frame 60 serves as a reference for sensors 61 for positioning the mirrors M4, M5, the support frame 56 absorbs the forces when positioning the mirrors M4, M5. These are in the in the 5 The embodiment explained above is connected to the support frame 56 via a mechanical connection designed as actuators 57, with the actuators 57 mechanically decoupling the mirrors M4, M5 from the support frame 56. In the 5 only two mirrors M4, M5 are shown as an example. The link 31 between the lower mirror M5 and the support frame 56 is dampened by a tuned mass damper 32 known in the art. The connecting element 31 of the upper mirror M4, on the other hand, has an electromechanical damper 70 according to the invention. In the in the 5 In the embodiment shown, only the coupling element designed as a piezoelectric element 71 is arranged on the connecting element 31 . This is connected to the purely electrical circuit 73 of the electromechanical damper 70 via a line 72 . The circuit 73 is arranged on the support frame 56 so that no additional mass acts on the connecting element 31 . In addition, the installation space required for the damping of the connecting element 31 is advantageously limited to the size of the piezoelectric element 71 .

In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform können an einem Verbindungselement 31 auch ein abgestimmter Massendämpfer 32 und ein elektromechanischer Dämpfer 70 angeordnet sein.In a further embodiment that is not shown, a tuned mass damper 32 and an electromechanical damper 70 can also be arranged on a connecting element 31 .

BezugszeichenlisteReference List

11: Projektionsbelichtungsanlageprojection exposure system
22: Beleuchtungssystemlighting system
33: Strahlungsquelleradiation source
44: Beleuchtungsoptiklighting optics
55: Objektfeldobject field
66: Objektebeneobject level
77: Retikelreticle
88th: Retikelhalterreticle holder
99: Retikelverlagerungsantriebreticle displacement drive
1010: Projektionsoptikprojection optics
1111: Bildfeldimage field
1212: Bildebenepicture plane
1313: Waferwafers
1414: Waferhalterwafer holder
1515: WaferverlagerungsantriebWafer displacement drive
1616: EUV-StrahlungEUV radiation
1717: Kollektorcollector
1818: Zwischenfokusebeneintermediate focal plane
1919: Umlenkspiegeldeflection mirror
2020: Facettenspiegelfaceted mirror
2121: Facettenfacets
2222: Facettenspiegelfaceted mirror
2323: Facettenfacets
3030: RahmenFrame
3131: dynamisches Verbindungselementdynamic connector
3232: abgestimmte Massedämpfertuned mass dampers
3333: MasseDimensions
3434: elastisches Elementelastic element
3535: Dämpfermute
4040: elektromechanischer Dämpferelectromechanical damper
4141: Piezoelement/Kapazitätpiezo element/capacitance
4242: Induktionselementinduction element
4343: WiderstandResistance
5050: BodenFloor
5151: Entkopplungdecoupling
5252: Basis ProjektionsbelichtungsanlageBasic projection exposure system
5353: Grundrahmen ProjektionsoptikBase frame projection optics
5454: Anbindungsplattform ProjektionsoptikConnection platform projection optics
5555: Anbindung Grundrahmen an AnbindungsplattformConnection base frame to connection platform
5656: Tragrahmen ProjektionsoptikSupport frame projection optics
5757: Entkopplung/mechanische AnbindungDecoupling/mechanical connection
5858: Entkopplung Trag-/SensorrahmenDecoupling support/sensor frame
5959: Dämpfer Trag-/SensorrahmenDamper support/sensor frame
6060: Sensorrahmensensor frame
6161: Sensorsensor
7070: Elektromechanischer DämpferElectromechanical damper
7171: Piezoelementpiezo element
7272: LeitungManagement
7373: El. Schaltung, SchwingkreisEl. circuit, resonant circuit
101101: Projektionsbelichtungsanlageprojection exposure system
102102: Beleuchtungssystemlighting system
107107: Retikelreticle
108108: Retikelhalterreticle holder
110110: Projektionsoptikprojection optics
113113: Waferswafers
114114: Waferhalterwafer holder
116116: DUV-StrahlungDUV radiation
117117: optisches Elementoptical element
118118: Fassungenframes
119119: Objektivgehäuselens body
M1-M6M1-M6: SpiegelMirror

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102008009600 A1 [0036, 0040]
US20060132747A1 [0038]
EP 1614008 B1 [0038]
US6573978 [0038]
DE 102017220586 A1 [0043]
US 20180074303 A1 [0057]

Claims

Projection exposure system (1) for semiconductor lithography, with a connecting element (31) for connecting two components of the projection exposure system (1), the connecting element (31) comprising a damping element for damping vibrations, characterized in that the damping element acts as an electromechanical damper (40, 70) is formed.

Projection exposure system (1) after claim 1 , characterized in that the electromechanical damper (40,70) comprises a coupling element (41,42,71) and an electrical circuit (73).

Projection exposure system (1) after claim 2 , characterized in that the electrical circuit (73) comprises an oscillating circuit.

Projection exposure system (1) after claim 2 or 3 , characterized in that the coupling element (41,42,71) is mechanically connected to the connecting element (31).

Projection exposure system (1) after claim 2 or 3 , characterized in that the coupling element (41, 42, 71) is mechanically connected to one of the components (Mx, 117, 56).

Projection exposure system (1) according to one of claims 2 until 5 , characterized in that the coupling element is designed as an induction element (42) of the electromechanical damper (40,70).

Projection exposure system (1) according to one of claims 2 until 5 , characterized in that the coupling element (41,71) is designed as an element of the electromechanical damper (40,70) having a capacitance.

Projection exposure system (1) according to one of claims 2 until 7 , characterized in that the coupling element contains a piezoceramic, a magnetostrictive or electrostrictive material, an electrorheological or magnetorheological fluid, a dielectric elastomer or a combination of two or more of the aforementioned materials.

Projection exposure system (1) according to one of claims 2 until 8th , characterized in that the electrical circuit (73) of the electromechanical damper (40,70) is connected to one of the two components (Mx, 117,56).

Projection exposure system (1) according to one of claims 2 until 9 , characterized in that the coupling element (41,42,71) is connected to the electrical circuit (73) of the electromechanical damper (40,70) via a line (72).

Projection exposure system (1) after claim 10 , characterized in that the line (72) is designed as a shielded line.

Projection exposure system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the geometry of the electromechanical damper (40, 70) is designed in such a way that the rigidity is soft in at least one direction.

Projection exposure system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that one of the components (Mx, 117, 56) is part of a frame (56) of the projection exposure system (1) and the other component is an optical element ( Mx, 117) of the projection exposure system (1).

Projection exposure system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting element (31) has a second damper.

Projection exposure system (1) after Claim 14 , characterized in that the second damper is designed as a tuned mass oscillator (32).