DE102004063314A1

DE102004063314A1 - Filtereinrichtung für die Kompensation einer asymmetrischen Pupillenausleuchtung

Info

Publication number: DE102004063314A1
Application number: DE102004063314A
Authority: DE
Inventors: Damian Fiolka; Manfred Maul
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2006-07-13
Also published as: US8480261B2; KR101182940B1; KR101156369B1; US8246211B2; JP2008525828A; US8636386B2; WO2006066638A8; KR20070085995A; CN101088049A; WO2006066638A1; TW200622313A; EP2278403A1; US20120281198A1; US8025427B2; US20080113281A1; US20100309450A1; KR20110094121A; US20130278913A1; US20110299285A1; TWI303325B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung für ein Beleuchtungssystem, insbesondere zur Korrektur der Ausleuchtung der Beleuchtungspupille, mit einer Lichtquelle, wobei das Beleuchtungssystem von der Lichtquelle zu einer Objektebene von einem Beleuchtungsstrahlbündel durchlaufen wird, wobei das Beleuchtungsstrahlbündel auf die Filtereinrichtung auftrifft, umfassend wenigstens ein Filterelement, das in den Strahlengang des Beleuchtungsstrahlbündels eingebracht werden kann, DOLLAR A wobei das Filterelement eine Stelleinrichtung aufweist, so dass das Filterelement mithilfe der Stelleinrichtung im Beleuchtungsstrahlbündel verbracht werden kann.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung für die Kompensation einer asymmetrischen Pupillenausleuchtung eines Beleuchtungssystems, insbesondere für ein Beleuchtungssystem, das einer Lithographieanlage zugeordnet ist.

An Beleuchtungssysteme für Lithographieanlagen zur Herstellung von mikroelektronischen oder mikromechanischen Bauteilen werden besondere Anforderungen gestellt. Dies betrifft sowohl Systeme, die als Wafer-Stepper oder Wafer-Scanner arbeiten. Ein solches Beleuchtungssystem muss ein Objekt, typischerweise eine Maske, in einer Feldebene des Beleuchtungssystems homogen ausleuchten. Neben diese Forderung tritt auch eine Vorgabe für die Winkelverteilung der Ausleuchtung in der Feldebene, welche wiederum mit der Ausleuchtung der Austrittspupille des Beleuchtungssystems in Zusammenhang steht. Für ein Lithographiesystem fällt typischerweise die Austrittspupille des Beleuchtungssystems mit der Eintrittspupille eines nachfolgenden Projektionsobjektivs zusammen. Daher ist die Ausleuchtungscharakteristik der Austrittspupille in angepasster Weise zu gestalten, um eine möglichst große Lichtmenge in das Projektionsobjektiv einzubringen, die Telezentrieanforderung in der Bildebene des Projektionssystems zu erfüllen und eine möglichst gleichförmige Bildgebung der Maskenstrukturen zu erzielen.

Zur Vergleichmäßigung der Ausleuchtung eines Felds in der Feldebene sind Beleuchtungssysteme bekannt geworden, bei denen ein stabförmiger Lichtintegrator verwendet wird. In Abhängigkeit der Betriebswellenlänge wird das Material eines solchen stabförmigen Lichtintegrators angepasst, wobei dieser beispielsweise aus Quarzglas oder einem kristallinen Material, wie beispielsweise Kalziumfluorid, bestehen kann. Die Wirkung eines solchen stabförmigen Lichtintegrators geht beispielsweise aus der US 5,675,401 , US 2004/012766, EP 0867,772 , US 6,236,449 oder der EP 0747772 hervor. Diese besteht darin, dass aufgrund der Vielzahl von Totalreflexionen des in den stabförmigen Lichtintegrators eingekoppelten Lichts an dessen Außenflächen eine Durchmischung des Beleuchtungslichts erreicht wird. Die Totalreflektion ist allerdings nicht völlig verlustfrei aufgrund der Restrauhigkeit der Stabmantelflächen.

Bei der Verwendung stabförmigen Lichtintegratoren tritt daher bei Scannern wegen des rechteckförmigen Querschnitts eine unerwünschte Asymmetrie der Ausleuchtung der Austrittpupille auf. Lichtstrahlen, die vorwiegend parallel zur Schmalseite verlaufen werden häufiger reflektiert und daher stärker abgeschwächt. Diese Asymmetrie ergibt ein energetisch elliptisches Pupillenprofil und wird im weiteren als Elliptizität bezeichnet. Um eine Asymmetrie der Ausleuchtung zu vermeiden ist aus der US 6,733,165 ein stabförmiger Lichtintegrator bekannt geworden, der ein solches Aspektverhältnis zwischen Breite und Höhe aufweist, das die Anzahl der Reflexionen und damit die Totalreflexionsverluste an dessen Seitenflächen so eingestellt wird, dass eine vorgegebene Verteilung der Lichtenergie im Winkelraum auf der Ausgangsfläche des Glasstabs entsteht. Nachteilig an der Lösung gemäß der US 6,733,165 ist, dass nur elliptische Asymmetrien korrigiert werden konnten.

Des weiteren sind einstellbare, symmetrische Pupillenfilter bekannt geworden. Beispielsweise geht aus der US 6,535,274 eine Filteranordnung hervor, bei der wenigstens zwei symmetrische Filterelemente gegeneinander verdreht werden und so ein einstellbarer, jedoch symmetrischer Intensitätsfilter zur Filterung der Pupillenausleuchtung realisiert wird. Pupillenfilter, die in der US 6,535,274 offenbart sind, ermöglichen es, durch die Einstellung der entsprechenden Transmission im Bereich einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems einer Projektionsbelichtungsanlage eine Elliptizität der Beleuchtungswinkelverteilung in der Objektebene zu erzeugen bzw. zu korrigieren, die Korrektur einer komplexeren Asymmetrie ist nicht möglich.

In der US 6,636,367 ist ein Beleuchtungssystem gezeigt, bei dem durch gesteuerte Bewegung eines Pupillenfilters, der im Bereich einer Pupillenebene angeordnet ist, Änderungen der Beleuchtungswinkelverteilung vorgenommen werden können. Ausgeführt ist der Pupillenfilter als verdrehbares Element, das eine um die Drehachse nicht-rotationssymmetrische Transmissionsverteilung aufweist. In Verbindung mit einem Stab als Integrator kann damit ebenfalls die Elliptizität eingestellt werden.

Aus der US 2003/0076679 ist ein Beleuchtungssystem bekannt geworden, das wenigstens ein diffraktives Gitter im Lichtweg von der Lichtquelle bis zur Ebene, in der die strukturtragende Maske angeordnet ist, umfasst. Das diffraktive Gitter dient dazu, Licht unter unterschiedlichen Winkeln zur optischen Achse zu reflektieren.

Des Weiteren bekannt geworden sind Beleuchtungssysteme mit einem optischen Integrator im Lichtweg von der Lichtquelle zu einer Ebene, in der eine strukturtragende Maske angeordnet ist, beispielsweise aus der US 5,731,577 , US 5,461,456 , US 6,333,777 oder der EP 0849637 .

Die optischen Integratoren gemäß der US 5,731,577 , US 5,461,456 , US 6,333,777 oder der EP 0849637 umfassen facettierte Elemente.

Weiterhin sind zur Verbesserung der Uniformität der Ausleuchtung eines Feldes in der Feldebene Feldfilter bekannt geworden, d. h. Filtereinrichtungen, die näher an einer Feldebene als an einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems platziert sind. So ist in der EP 1 291 721 ein Feldfilter offenbart, bei dem die Orientierung von lamellenförmigen Elementen im Wesentlichen in der Umgebung der Feldebene und damit eine lokale Blockadewirkung im Strahlengang eingestellt werden kann. Durch ein solches Filter ist es jedoch nicht möglich, das Winkelspektrum der Ausleuchtung der Feldebene und damit eine Asymmetrie bezüglich der Intensität der Ausleuchtung der Austrittspupille des Beleuchtungssystems zu korrigieren.

Nachteilig an allen aus dem Stand der Technik bekannten Filterelementen ist, dass sie auf die Korrektur bestimmter Asymmetriefehler der Pupille, beispielsweise auf die Korrektur elliptischer Asymmetrien beschränkt sind und die bekannten Pupillenfilter nicht zur Korrektur komplexer Asymmetriefehler in der Pupillenausleuchtung geeignet sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In einem ersten Aspekt liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Pupillenfilter anzugeben, mit dem die Nachteile des Standes der Technik überwunden und insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Pupillenfilter jede Asymmetrie der Ausleuchtung einer Austrittspupille oder einer zur Austrittspupille konjugierten Pupille korrigiert werden können. Dies betrifft insbesondere Beleuchtungssysteme, bei denen Asymmetrien in der Ausleuchtung der Austrittspupille auftreten, die nicht nur elliptische Anteile aufweisen.

Gemäß der Erfindung weist eine der Austrittspupille zugeordnete Filtereinrichtung eine Mehrzahl von Filterelementen auf, wobei jedes dieser Filterelemente im Wesentlichen in radialer Richtung in den Strahlengang eines Projektionsstrahlenbündels, das das Beleuchtungssystem von der Lichtquelle zur Ebene, in der eine Struktur tragende Maske, beispielsweise ein Retikel, angeordnet ist, durchläuft, hineinragt und so eine Schattenwirkung erzeugt, wobei der Grad der Blockadewirkung, d. h. der Abschattung im Strahlengang des Lichtes, eines jeden Filterelements individuell eingestellt werden kann.

Bevorzugt wird eine kranzförmige Anordnung der Filterelemente, d. h. sie werden vom Außenumfang des Strahlengangs aus in Richtung auf das Zentrum des Strahlengangs eingeführt. Die Schattenwirkung kann dann entweder durch die Einstellung der Einstichtiefe in radialer Richtung bzw. durch eine Orientierung asymmetrisch ausgebildeter Filterelemente im Strahlengang bewirkt werden.

Ferner wird bevorzugt, dass die Filtereinrichtung die Pupillengröße und damit den σ-Wert der Ausleuchtung der Austrittspupille nicht beeinflusst. Dies gelingt dadurch, dass die Filterelemente bezüglich ihrer Dimension und Anordnungsdichte so gewählt werden, dass die maximale Schattenbreite eines jedes Filterelements nur etwa 1–5 % des Abstands zwischen zwei Filterelementen im Bereich des Außenumfangs des Strahlengangs ist. Hieraus folgt, dass die Filterelemente stabförmig ausgebildet sind, d. h. ihre laterale Dimensionen sind typischerweise geringer als die Dimensionen in radialer Richtung, d. h. der Einschubrichtung in den Strahlengang. Andererseits sind die bevorzugten Dimensionen der Filterelemente so zu wählen, dass jedes Filterelement die Pupillenausleuchtung in einem gewissen lokalen Bereich beeinflusst. Unter lokalem Bereich werden hierbei einige Prozent der Pupillenfläche verstanden. Zur Erzielung einer möglichst angepassten Korrektur der Asymmetrie der Austrittspupille des Beleuchtungssystems wird bevorzugt eine Filtereinrichtung mit mehr als 20 Filterelementen eingesetzt.

Neben der bereits dargelegten Möglichkeit, die lokale Abschattungswirkung eines Filterelements durch die Einstellung der Einschubtiefe in radialer Richtung in den Strahlengang festzulegen, besteht eine zusätzliche oder alternative Möglichkeit darin, ein Filterelement asymmetrisch auszubilden, beispielsweise in Lamellenform, und den Anstellwinkel, d. h. die Orientierung, des Filterelements im Strahlengang zu steuern. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Filterelemente als dreieckige, dünne Paddel ausgebildet. Diese können dann in zwei Extrempositionen orientiert sein. Zum einen kann die Strahlung des Strahlengangs nur auf die Schmalseite des dreieckförmigen Paddels treffen. In diesem Fall ist die Blockadewirkung und damit auch der Schattenwurf durch das Filterelement minimiert. Andererseits kann das Paddel auch vollständig in den Strahlengang eingedreht werden, wodurch der Schattenwurf maximiert wird. Die bevorzugte, in einem spitzen Winkel zulaufende Dreiecksgestalt dient dazu, in Richtung des Zentrums des Strahlengangs die Blockadewirkung durch das Filterelement sukzessiv zu verringern. Eine Einstellung des Schattenwurfs über die Orientierung des Filterelements kann auch mit einer Einstellung der radialen Einstichtiefe kombiniert werden.

In der Gestaltung der äußeren Form ist es möglich, das Filterelement wenigstens in Teilbereichen teiltransparent zu gestalten oder dies als frei tragende Netzstruktur auszubilden. In der geometrischen Gestaltung bestehen somit alle Freiheiten, ein Filterelement so zu gestalten, dass durch die Einstellung der radialen Einstichtiefe und seiner Orientierung der lokale Abschattungseffekt möglichst individuell angepasst werden kann. Hierbei sind die Stellelemente, zur Erzielung der gewünschten Einstellung und Orientierung im Rahmen des fachmännischen Ermessens zu wählen. Beispielsweise kann dies durch Schrittmotoren, Piezoelemente oder Slip-Stick-Antriebe erreicht werden. Zusätzlich kann die ganze Einrichtung um ihre Mitte drehbar ausgeführt werden, um die durch die begrenzte Anzahl an Stellelementen bedingte Orts-diskrete Wirkung zu kompensieren.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Filtereinrichtung so in der Umgebung der Austrittspupille oder in einer zur Austrittspupille konjugierten Pupille im Beleuchtungssystem angeordnet, dass wenigstens ein Teil des Schattenwurfs der Filterelemente in der Pupillenebene die Wirkung eines Halbschattens hat. Damit lässt sich die gewünschte Beeinflussung der Asymmetrieeigenschaften der Pupillenausleuchtung möglichst präzise und mit wenig Nebenwirkungen auf andere Pupillenparameter, wie die Größe, erreichen. Der maximale Abstand der Filtereinrichtung zur Pupillenebene wird so gewählt, dass der Halbschatten eines Filterelementes im Umfangsbereich des Strahlenganges maximal bis zur Mitte der Halbschatten der benachbarten Filterelemente reicht. Hieraus folgt, dass der maximale Abstand durch die vorgegebene Winkelverteilung in der Pupillenausleuchtung beeinflusst wird.

Eine noch größer gewählte Beabstandung über diese Schwelle hinaus würde dazu führen, dass die einem individuellen Filterelement zuzuordnenden Halbschattenbereiche in den Halbschattenbereich des übernächsten Filterelements hineinreichen würde und somit eine individuelle Einstellung der Asymmetriekorrektur erschwert wäre. In der vorliegenden Anmeldung wird unter nahe der Pupillen ein Bereich Δz in Lichtrichtung verstanden, der die Bedingung erfüllt, dass die Halbschatten der individuellen Filterelemente im Umfangsbereich des Strahlengangs maximal zur Hälfte überlappen; d. h. nahe der Pupille ist das Filterelement dann angeordnet, wenn es innerhalb des Bereiches Δz liegt.

Die Grenzen des Bereiches Δz sind einerseits durch die Pupillenebene selbst vorgegeben, andererseits durch den maximalen Abstand Δz_MAX. Der maximale Abstand Δz_MAXist der Abstand von der Pupillenebene, bei dem sich die Halbschatten der jeweils übernächsten Filterelemente im Umfangsbereich des Strahlenganges gerade berühren.

Die Halbschatten der individuellen Filterelemente entstehen durch Schattenwurf. Unter Schattenwurf wird dieser Anmeldung die in einer unmittelbar hinter dem Pupillenfilter angeordneten Ebene auftretenden Abschattungen verstanden.

In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Filtereinrichtung für ein Beleuchtungssystem angegeben, dass wenigstens ein Filterelement umfasst, das in den Beleuchtungsstrahlengang eines Beleuchtungssystems in verschiedenen Positionen eingebracht werden kann, wobei das Filterelement einen Sensor zur Bestimmung der Intensitätswerte umfasst. Die Sensoren lassen die Messung von Intensitätswerten im Beleuchtungsstrahlengang entlang des Filterelementes ortsaufgelöst zu. Aus den gemessenen Intensitätswerten des Filterelementes lässt sich der Einfluss des Filterelementes auf die Beleuchtungseigenschaften, d. h. die Ausleuchtung in einer Feldebene des Beleuchtungssystems entnehmen. Als Beleuchtungseigenschaften der Ausleuchtung kann man mit Hilfe des erfindungsgemäßen Filterelementes Elliptizität, Telezentrie, sowie Transmission der Ausleuchtung messen.

Die gemessenen Intensitätswerte können in eine Steuereinrichtung eingelesen und beispielsweise mit den SOLL-Werten einer in der Feld- oder Pupillenebene zu erreichenden Ausleuchtung verglichen werden. Aus diesen SOLL-Werten ergeben sich dann SOLL-Positionen für das Filterelement zur Erreichung der Ausleuchtung in der Feld- und/oder Pupillenebene. Wird die Filtereinrichtung mit Filterelementen als Pupillenfilter eingesetzt, so wird durch eine derartige weitergebildete Ausführungsform eine umfangreiche Kalibration des Filterelementes vermieden. Eine derartige Kalibration ist notwendig, da die Konfiguration der Filtereinrichtung, insbesondere die Position der Filterelemente zur Erreichung einer bestimmten Ausleuchtung in der Feld- und/oder Pupillenebene sehr stark vom Beleuchtungsmodus abhängig ist. Als Beleuchtungsmodus wird die Art der Ausleuchtung bezeichnet, beispielsweise eine annulare oder quadropolare Ausleuchtung. Des weiteren ist auch eine genaue Justage der Filtervorrichtung bezüglich des Beleuchtungssystems nicht mehr erforderlich, um sicherzustellen, dass die bei Auslieferung gemessenen Stellpositionen auch nach einer Montage des Korrektur-Systems oder bei seinem Austausch beim Kunden noch gültig sind.

Bevorzugt sind die Sensoren zur Ermittlung der Intensitätswerte als Energiesensoren, beispielsweise Photodioden ausgebildet. Die Sensoren können bevorzugt an einem Ende eines stabförmig ausgebildeten Filterelementes angeordnet sein.

Bevorzugt sind die Sensoren mit einer Steuereinrichtung derart verbunden, dass zwischen den Sensoren und der Steuereinrichtung Signale über eine elektrische Leitung oder auch per Funk ausgetauscht werden können.

Ist der Sensor wie zuvor beschrieben an einem Ende eines stabförmigen Filterelementes angeordnet, so wird die Lichtintensität, die durch das Einfahren des stabförmigen Filterelementes in den Beleuchtungsstrahlengang absorbiert wird durch Integration der Messwerte ermittelt, die sich ergibt, wenn das strahlenförmige Filterelement quasi kontinuierlich von einer bestimmten Stelle außerhalb des ausgeleuchteten Bereiches in diesen eingefahren und die Intensität in Abhängigkeit von der Position des Sensors gemessen wird.

In einer zweiten, weitergebildeten Ausführungsform kann insbesondere ein stabförmiges Filterelement vollständig mit quasi punktuellen Energiesensoren bedeckt sein, beispielsweise Photodiodenzeile oder CCD-Zeile. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Messung der absorbierten vom Ort des stabförmigen Filterelementes Intensität bei in den Beleuchtungsstrahlengang verstrahlen.

Ein sukzessives Einfahren wie bei einem stabförmigen Filterelement mit nur einem am Ende des stabförmigen Elementes angebrachten Sensor ist nicht erforderlich.

Da die Energiesensoren nur für die Ermittlung der exakten Position des Filterelementes benötigt werden, ist in einer weitergebildeten Ausführungsform vorgesehen um die Sensoren vor dauerhafter Bestrahlung durch den gleichen Beleuchtungsmodus zu schützen, dass das Filterelement um seine eigene Achse rotierbar ist, um nach durchgeführter Messung die Sensoren durch Drehung des Filterelementes um 180° im Schatten des Filterelementes zu positionieren und damit die Sensoren so vor Beschädigung zu schützen.

Wird wie zuvor beschrieben das Filterelement, insbesondere das stabförmige Filterelement in einer weitergebildeten Ausführungsform wie beschrieben, mit Sensoren versehen, so kann man den durch das Filterelement absorbierten Lichtanteil ortsaufgelöst bezüglich eines frei gewählten aber festen Koordinatensystems entlang des Filterelementes messen. Aufgrund dieser Information kann eine Berechnung der SOLL-Position des Filterelementes für den eingestellten Beleuchtungsmodus durchgeführt werden, um den erwünschten Korrekturenzustand von Feld- und/oder Pupillenausleuchtung zu erhalten. Bei einer Feldkorrektur werden die einzelnen Filterelemente in die Lichtverteilung im Feld zur Korrektur der scanintegrierten Intensität eingefahren werden.

Des weiteren kann durch das Anbringen von Sensoren am Filterelement beispielsweise auch der Rand der Pupille ermittelt werden, indem die Kante bei Übergang des Sensors in den ausgeleuchteten Bereich gemessen wird.

Damit wird eine sehr genau Justage der Korrektureinheit relativ zum Beleuchtungssystem möglich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt eine schematische Übersicht einer Projektionsbelichtungsanlage.

2 zeigt eine Anordnung radial verschiebbarer Filterelemente eines erfindungsgemäßen Pupillenfilters.

3 zeigt den Pupillenfilter von 2 mit unterschiedlich eingestellten Filterelementen.

4 zeigt ein einzelnes Filterelement.

5 zeigt eine Ausgestaltung der Filtereinrichtung mit radial orientierten, um ihre Längsachse drehbaren Filterelementen.

6 zeigt eine 3-dimensionale Ansicht eines drehbaren Filterelementes.

7 zeigt eine 3-dimensionale Ansicht eines Filterelementes mit einem transparenten Bereich.

8a zeigt die wesentlichen optischen Bauteile einer Projektionsbelichtungsanlage.

8b zeigt die Abschattungen im Detail für eine Projektionsbelichtugsanlage gemäß 8a.

8c Querschnitt des Pupillenfilters und der Ausleuchtung in der Ebene, in der die Filtervorrichtung angeordnet ist.

8d Querschnitt der Ausleuchtung in der Pupillenebene.

9a, 9b zeigen die korrigierte und unkorrigierte Ausleuchtungen der Austrittspupille einer Projektionsbelichtungsanlage wie in 8a gezeigt für dipolare Ausleuchtung.

10 zeigt eine Ausführungsform einer Filtervorrichtung mit auf den einzelnen stabförmigen Elementen aufgebrachten quasi-punktförmigen Sensoren.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1 ist eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 versehene Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie dargestellt. Mit dieser wird eine Struktur auf einem Retikel 2 auf die Oberfläche eines Wafers 3 übertragen. Als Lichtquelle für die Projektionsbelichtungsanlage 1 dient ein UV-Laser 4, z. B. ein ArF-Excimerlaser mit einer Wellenlänge von 193,3 nm. Ein von diesem emittiertes Beleuchtungsstrahlbündel 5 tritt zunächst in eine Beleuchtungsoptik 6 ein. Der Strahlengang des Beleuchtungsstrahlbündels 5 ist der Übersichtlichkeit wegen zwischen dem UV-Laser 4 und der Beleuchtungsoptik 6 nur angedeutet. Die Beleuchtungsoptik 6 ist in 1 schematisch als Block dargestellt und kann eine Reihe optischer Baugruppen, z. B. ein Zoom-Objektiv, diffraktive optische Elemente oder einen optischen Integrator zur Homogenisierung des Beleuchtungsstrahlbündels 5 aufweisen.
Beim Durchtritt durch die Beleuchtungsoptik 6 passiert das Beleuchtungsstrahlbündel 5 ein beispielsweise in oder nahe einer Pupillenebene 13 angeordnete Filtereinrichtung, die nachfolgend als Pupillenfilter 7 bezeichnet wird, welches erfindungsgemäß ausgeführt ist und im Detail nachfolgend beschrieben wird. In vorliegendem Ausführungsbeispiel ist der Pupillenfilter 7 vor der Pupillenebene 13 angeordnet. Die Lage des Pupillenfilters 7 wird nachfolgend auch Filterebene genannt. Anschließend beleuchtet das Beleuchtungsstrahlbündel 5 das Retikel 2. Die Strukturen des Retikels 2 werden mit Hilfe einer Projektionsoptik 8 auf die Oberfläche des Wafers 3 projiziert. Die Projektionsoptik 8 kann aus einer Mehrzahl von Linsen und/oder Spiegeln aufgebaut sein.
Ein ausgewähltes, einen zentralen Objektpunkt auf dem Retikel 2 passierendes und mit der Projektionsoptik 8 geführtes Abbildungslichtbündel ist in 1 mit dem Bezugszeichen 9 versehen und zur Verdeutlichung des Abbildungsstrahlengangs ein Stück weit in Gegenrichtung, also in Richtung auf die und in die Beleuchtungsoptik 6 verlängert. Das Retikel 2 liegt in der Objektebene 10 der Projektionsoptik 8, die in 1 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Der Wafer 3 liegt in einer ebenfalls durch eine gestrichelte Linie angedeuteten Bildebene 11 der Projektionsoptik B. Eine Pupillenebene 12 der Projektionsoptik 8 ist in 1 ebenfalls schematisch angedeutet. Sie ist zur Pupillenebene 13 in der Beleuchtungsoptik 6 konjugiert. Die Pupillenebene 12 wird) auch als Eintrittspupille der Projektionsoptik 8 bezeichnet.
Die optische Achse der Projektionsbelichtungsanlage 1 ist in 1 ebenfalls gestrichelt angedeutet und mit dem Bezugszeichen 14 versehen. In der dargestellten Ausführungsform einer Projektionsbelichtungsanlage ist im Strahlengang zwischen dem UV-Laser 4 und der Beleuchtungsoptik 6 eine teildurchlässige optische Platte 40 angeordnet, die einen geringen Anteil des Beleuchtungsstrahlbündels 5 reflektiert und den überwiegenden Anteil, in der Praxis mehr als 99%, dieses Lichtbündels transmittiert. Der Strahlengang des die optische Platte 40 durchtretenden Beleuchtungsstrahlbündels 5 ist, da er hier nicht weiter interessiert, nur noch ein Stück weit gestrichelt fortgesetzt.
Der reflektierte, ebenfalls gestrichelt dargestellte Anteil des Beleuchtungsstrahlbündels 5 nach der optischen Platte 40 wird mittels einer Abbildungsoptik 15 auf ein zweidimensionales CCD-Array 16 abgebildet. Letzteres steht über eine strichpunktiert dargestellte Signalleitung 17 mit einer Steuereinrichtung 18 in Verbindung. Die Steuereinrichtung 18 steuert über eine Signalleitung 19, die ebenfalls strichpunktiert dargestellt ist, eine Antriebseinrichtung 20 an, die über eine ebenfalls strichpunktiert dargestellte Antriebsverbindung 21, die den Pupillenfilter 7 oder einzelne Elemente des Pupillenfilters, zur Asymmetriekorrektur antreiben kann.
Eine alternativ oder zusätzlich zum CCD-Array 16 einsetzbare Detektionseinrichtung 30 zur Messung der Beleuchtungsintensitäts- und Beleuchtungswinkelverteilung des Abbildungsbündels 9 in der Objektebene 10 ist in 1 in einer inaktiven Stellung außerhalb des Projektionsstrahlengangs dargestellt. Mittels einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung kann die Detektionseinrichtung 30 senkrecht zur optischen Achse 14, wie durch den Doppelpfeil 31 dargestellt, nach Entfernen des Retikels 2 derart in den Strahlengang der Optik eingeschoben werden, dass eine Eintrittsöffnung 32 in der Objektebene 10 liegt, durch welche ein normalerweise das Reitkel beleuchtendes Abbildungsbündel, z. B. das Abbildungsbündel 9, in das Innere der Detektionseinrichtung 30 eintreten kann.
Die Detektionseinrichtung 30 ist über eine flexible Signalleitung 33 mit einer Steuereinrichtung 34 verbunden, die ihrerseits über eine strichpunktiert dargestellte Signalleitung 35 mit der Steuereinrichtung 18 in Verbindung steht.
In einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, die Detektionseinrichtung 30 zur Messung der Beleuchtungsintensität in der Bildebene 11 der Projektionsoptik 8, in der auch der Wafer angeordnet ist, vorzusehen.
Nachfolgend wird anhand der 2–7 der Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer Filtervorrichtung, die als Pupillenfilter 7 zur Asymmetriekorrektur eingesetzt werden kann, beschrieben.
In 2 ist eine erste Ausführungsform einer Filtervorrichtung Pupillenfilter 100 dargestellt. Diese weist individuell einstellbare Filterelemente auf. Die Filtereinrichtung ist bevorzugt in der Umgebung der Austrittspupille bzw. einer zur Austrittspupille konjugierten Pupille angeordnet. Die einzelnen Filterelemente greifen bevorzugt von außen in den Strahlengang ein. Jedes der Filterelemente 103 ist in der vorliegenden Gestaltung stabförmig ausgebildet, d. h. seine Abmessungen in einer Azimuthalrichtung, die senkrecht auf einer Radialrichtung steht, sind deutlich kleiner als die radiale Ausdehnung des Filterelementes 103.
Bei dem in 2 dargestellten Pupillenfilter 100 sind die Radialrichtung R und die Azimuthalrichtung Φ eingezeichnet.
Werden in einer ersten Ausführungsform der Erfindung die Filterelemente 103 einzeln, je nach benötigter Asymmetriekorrektur vom Außenumfang 104 der Filtereinrichtung 100 aus in Richtung der optischen Achse HA des Strahlengangs eingeschoben, so fällt in der dargestellten Ausführungsform die Einschubrichtung der Filterelemente 103 mit der Radialrichtung R zusammen. Ferner sind die Dimensionen d der Filterelemente 103 in Azimuthalrichtung Φ vorzugsweise deutlich kleiner als der Abstand D zwischen zwei einzelnen, benachbarten Filterelementen 103.1, 103.2 gewählt, wobei als Abstand D zweier Filterelemente 103.1, 103.2 der Abstand im Bereich des Außenumfangs 104 der Filtereinrichtung 100 angesehen wird. Besonders bevorzugt wird eine laterale Ausdehnung d von 1–5 % des Abstands D der Filterelemente zueinander, d. h. wenn der Abstand D eines ersten Filterelementes 103.1 vom benachbarten zweiten Filterelement 103.2 100 mm beträgt, so beträgt die Breite d der einzelnen Filterelemente 103.1, 103.2 1 mm bis 5 mm. Bei Wahl einer derartigen Dimensionierung kann mittels der individuellen Einstellung der Filterelemente 103.1, 103.2 der Filtereinrichtung die gewünschte lokale Intensitätsanpassung zur Asymmetriekorrektur der Pupillenausleuchtung angepasst werden, ohne dass die Pupillengröße selbst beeinflusst wird.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung wird die Pupillenausleuchtung dadurch korrigiert bzw. eingestellt, dass jedes einzelne Filterelement 103 individuell verschieden tief in radialer Richtung R in die Filtereinrichtung eingeschoben werden kann. Um die Einschubtiefe in radialer Richtung für jedes Filterelement individuell einstellen zu können, ist jedem Filterelement 103 ein Stellelement 113 zugeordnet. Mit Hilfe dieser Stellelemente 113 kann die Einschubtiefe T in radialer Richtung R in den Strahlengang für jedes Filterelement separat eingestellt werden. In 4 ist ein einzelnes stabförmiges Filterelement 103 in Verbindung mit einem Stellelement 113, das einen Antrieb für eine Linearbewegung, d. h. eine Verschubbewegung in radialer Richtung R des Filterelementes 100 umfasst, dargestellt. Selbstverständlich sind auch Ausführungen der Erfindung möglich, bei denen nur ein Teil der Filterelemente ein Stellelement zum Verfahren in radialer Richtung umfasst und ein anderer Teil feststehend ausgebildet ist.
Bei der in 2 gezeigten Filtereinrichtung 100 sind mit der strichpunktierten Linie 132 die maximalen Tiefen T_MAX gezeigt, um die die einzelnen Filterelemente 103 in radialer Richtung zur Mitte M der Filtereinrichtung 100, insbesondere des Pupillenfilters, verfahren werden können.
Wie in 2 gezeigt, ist die maximale Tiefe T_MAX so gewählt, dass sie, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt, bis fast zur optischen Achse HA des Strahlengangs reichen, wobei bevorzugt wird, wenn sich die einzelnen Filterelemente 103 weder überlappen noch berühren, wenn sie bis zur maximalen Tiefe T_MAX in die Filtereinrichtung 100 verbracht sind. Die maximal einstellbaren Abschattungen sind für jedes der Filterelemente 103 durch die maximale Tiefe T_MAX vorgegeben.
In 3 ist eine mögliche Einstellung für die erfindungsgemäße Filtereinrichtung gemäß 2 gezeigt. Gleiche Bauteile wie in 2 tragen dieselben Bezugsziffern. Dargestellt ist, dass die einzelnen Filterelemente 103 unterschiedlich tief in den Querschnitt 106 des Beleuchtungsstrahlbündels in die Ebene, in der die Filtereinrichtung angeordnet ist, hineinragen. Das Beleuchtungsstrahlbündel durchläuft wie in 1 dargestellt das Beleuchtungssystem von der Lichtquelle bis zur Ebene, in der die strukturtragende Maske, beispielsweise das Retikel, angeordnet ist. Vorliegend hat das Beleuchtungsstrahlbündel einen kreisrunden Querschnitt 106 ohne hierauf beschränkt zu sein. Der kreisrunde Querschnitt weist einen kreisförmig umlaufenden Rand 107 auf.
Der Querschnitt 106 des Beleuchtungsstrahlbündels ist in 3 mit Konturlinien 109 dargestellt. Die Dichte der Konturlinien 109 ist ein Maß für die Änderung der Lichtintensität im Querschnitt des Strahlbüschels. Generell gilt in den dargestellten Figuren, dass die Lichtintensität umso schneller abnimmt, je enger die Lichtintensität ist.
In Radialer Richtung R bei kreisförmiger Ausleuchtung Φ ergibt sich ein parabolisches Profil.
Durch das Einbringen stabförmiger Filterelemente in die Ausleuchtung wird in Kreisbogenrichtung die Ausleuchtung stärker abgeschaltet und so eine rotationssymmetrische Ausleuchtung erreicht. Die Kreisförmigkeit des Querschnittes 106 des Strahlenganges in 3 soll jedoch nur illustrierend und nicht beschränkend aufgefasst werden, da in Lithographiesystemen auch andere In 5 ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung 200 dargestellt. Hierbei werden die Abschattungen im Strahlengang des Beleuchtungsstrahlbündels nicht durch das Verfahren der Filterelemente in radialer Richtung wie bei der in den 2–4 dargestellten Filtereinrichtung erreicht, sondern durch eine Steuerung der Orientierung der Filterelemente im Strahlengang des Beleuchtungsstrahlbündels bewirkt. Hierzu sind die Filterelemente 203.1, 203.2, 203.3 der Filtereinrichtung 100 asymmetrisch ausgebildet. Unter asymmetrischer Ausbildung wird verstanden, dass der in den Strahlengang hineinragenden Teil eines Filterelements 203.1, 203.2, 203.3 in einer ersten Richtung 202.1 senkrecht zur Radialrichtung R verglichen zu einer zweiten Richtung 202.2, die senkrecht auf der ersten Richtung 202.1 steht, eine andere Ausdehnung hat. Dies ist für das Filterelement 203.3 dargestellt. Bei dem Filterelement 203.3 sind sowohl die erste Richtung 202.1 wie die zweite Richtung 202.2 dargestellt. Wie in 5 gezeigt, kann das Filterelement in Form einer Lamelle ausgebildet werden, wobei besonders bevorzugt wird, wenn die Lamelle dreiecksförmig und mit einem spitzen Winkel zuläuft. Eine Einstellung der in 5 gezeigten einzelnen Filterelemente 203.1, 203.2, 203.3 wird durch Rotation des Filterelementes um eine Rotationsachse RA.1, RA.2, RA.3, die sich für jedes Filterelement in radialer Richtung R zum Mittelpunkt M der Filtereinrichtung 200 hin erstreckt, vorgenommen. Die unterschiedlichen Filterelemente 203.1, 203.2, 203.3 sind in 5 in unterschiedlichen Orientierungen gezeigt. Für ein erstes Filterelement 203.1 wird der minimale Schattenwurf gezeigt, d. h. das Projektionsbelichtungsbüschel trifft auf die Schmalseite des Filterelements 203.1 auf. Ein zweites Filterelement 203.2 ist im Vergleich zum Filterelement 203.1 um 45° um die Achse RA.2 verdreht worden, wodurch sich der Schattenwurf des Filterelementes 203.2 gegenüber dem Schattenwurf des Filterelementes 203.1 in einer Ebene, die hinter dem Pupillenfilter angeordnet ist, vergrößert. Unter Schattenwurf wird in dieser Anmeldung die in einer unmittelbar hinter dem Pupillenfilter angeordnete Ebene auftretende Abschattung verstanden. Ein drittes Filterelement 203.3 zeigt dann das volle Eindrehen mit einem Winkel von 90° in den Strahlengang, d. h. die maximale Dimension des Filterelements blockiert die Strahlung und die maximal mögliche lokale Abschattung wird erreicht.
In 6 ist eine dreidimensionale Ansicht eines einzelnen Filterelementes 203, wie in 5 dargestellt, gezeigt.
Das Filterelement 203 weist wie in 5 gezeigt eine dreiecksförmige mit einer Länge L die wesentlich größer als die Breite B ist und einer Dicke D auf. Erfindungsgemäß ist damit die Ausdehnung in einer ersten Richtung, die vorliegend als x-Richtung bezeichnet wird, wesentlich größer als in einer zweiten Richtung, die vorliegend als y-Richtung bezeichnet wird.
In 6 ebenfalls eingezeichnet ist die lokale Rotationsachse RA, um die das Filterelement 203 zur Erzeugung unterschiedlicher Schattenwürfe in einer Ebene hinter dem Pupillenfilter gedreht werden kann. Des Weiteren eingezeichnet ist die Mitte M des Pupillenfilters sowie das Stellglied, das vorliegend als Elektromotor 231 ausgebildet ist, zum Bewegen des Filterelementes 203 um die Rotationsachse RA.
Eine Kombination einer unterschiedlichen Gestaltung der Filterelemente, die sowohl radial in den Strahlengang einschiebbar, wie auch in diesem orientierbar sein können, also eine Kombination der Ausführungsformen gemäß 2–4 und 5–6, ist denkbar. Es besteht auch die Möglichkeit, das Filterelement nicht nur als Vollkörper wie in 6 gezeigt auszugestalten, sondern auch vollständig oder in Bereichen teiltransparent auszubilden.
Ein solches Filterelement ist in 7 gezeigt. Gleiche Bauteile wie bei dem in 6 gezeigten Filterelement sind mit um 100 erhöhten Bezugsziffern gekennzeichnet. Ein erster Bereich 305.2 ist als Vollkörper ausgebildet und ein zweiter Bereich 305.1 teiltransparent mit Stäben 307.
Besonders bevorzugt wird die Teiltransparenz durch ein hinreichend feines Gitter bewirkt werden, wobei insbesondere selbsttragende Gitter bevorzugt werden, um den teiltransparenten Effekt nicht durch eine zusätzliche Umrandung, wie bei der Ausführungsform gemäß 7, zu verringern.
In 8a ist ein Beleuchtungssystem mit einem erfindungsgemäßen Pupillenfilter 52 zur Asymmetriekorrektur der Pupillenausleuchtung gezeigt. Obwohl bei dem in 8 dargestellten Beleuchtungssystem die einzelnen optischen Komponenten detaillierter dargestellt sind wie in 1 ist das Beleuchtungssystem doch stark vereinfacht gezeichnet.
Die insgesamt mit 510 bezeichnete Beleuchtungseinrichtung weist eine als Excimer-Laser ausgeführte Lichtquelle 512 auf, die monochromatisches und stark, jedoch nicht vollständig kollimiertes Licht mit einer Wellenlänge im ultravioletten Spektralbereich, z. B. 193nm oder 157 nm, erzeugt. Die Lichtquelle kann polarisiertes Licht emittieren.
In einem Strahlaufweiter 514, bei dem es sich z. B. um eine verstellbare Spiegelanordnung handeln kann, wird das von der Lichtquelle 512 erzeugte Licht zu einem rechteckigen und weitgehend parallelen Strahlenbündel aufgeweitet. Das nunmehr aufgeweitete Licht durchtritt anschließend ein erstes optisches Rasterelement 516, bei dem es sich z. B. um ein diffraktives optisches Element mit einer zweidimensionalen Rasterstruktur handeln kann, wie es in der EP 0747772 A1 beschrieben ist und dient dazu Lichtleitwert in das System einzuführen. An jedem Ort des diffraktiven optischen Elementes wird der Laserstrahl in einem vorbestimmten Winkelbereich, der beispielsweise zwischen –3° und +3° liegt, gebeugt. Die Winkelabstrahlcharakteristik des diffraktiven optischen Elementes wird durch das Design der beugenden Oberflächenstruktur am diffraktiven optischen Element bestimmt, so dass in einer Pupillenebene 550 eines Zoom-Axikon-Objektives eine entsprechende Intensitätsverteilung, wie zum Beispiel Diopol- oder eine Quadrupolverteilung zur Verfügung gestellt wird. Mit diesem ersten optischen Rasterelement 516 wird also zur Einstellung einer Divergenzverteilung das von der Lichtquelle 512 stammenden Lichts z. B. in eine kreis-, ring- oder quadrupolförmige Divergenzverteilung umgeformt. Wird bei Vorliegen einer polarisierten Lichtquelle, beispielsweise eines polarisierten Lasers eine Beleuchtung angestrebt, so kann um das Laserlicht zu depolarisierten ein Depolarisator eingesetzt werden bspw. besteht ein derartiger Depolarisator aus einer ersten Keilplatte aus doppelbrechenden Material und einer zweiten Keilplatte, die den von der ersten Keilplatte eingeführten Winkel kompensiert und aus doppelbrechenden oder aus nicht doppelbrechenden Material hergestellt ist.
Das erste optische Rasterelement 516 ist in einer Objektebene 518 eines Zoom-Axikon-Objektivs 520 angeordnet, mit dem sich die Beleuchtungswinkelverteilung verändern und damit die Ausleuchtung in der Pupille weiterformen lässt. Hierzu weist das Zoom-Axikon-Objektiv 520 zwei ein Paar bildende und relativ zueinander verschiebbar angeordnete Axikon-Linsen 522, 524 auf.
Die Axikon-Linsen 522, 524 können zwei Kegellinsen umfassen. Durch das Einstellen eines Luftabstandes zwischen diesen beiden Kegellinsen kann man eine Verlagerung der Lichtenergie zu äußeren Bereichen hin erreichen. Dabei entsteht in der Ausleuchtung in der Pupillenebene ein Loch bzw. ein Bereich ohne Licht in der Mitte um die optische Achse herum, d.h. ein sogenanntes annulares Sektung.
Das in 8a gezeigte Beleuchtungssystem weist zwischen dem Zoom-Axikon-Objektiv und den Axikon-Linsen 522, 524 eine Pupillenebene 550 auf, die konjugiert zur Pupillenebene 530 und konjugiert zur Austritspupille 560 des Beleuchtungssystems 510 ist. In oder nahe dieser Pupillenebene 550 ist der erfindungsgemäße Pupillenfilter 552 zur Korrektur der Asymmetriefehler angeordnet. Das Pupillenfilter zur Korrektur von Asymmetriefehlern kann auch in oder nahe einer anderen im System vorhandenen Pupillenebene angeordnet werden. Vorliegend weist der Pupillenfilter 552 einen Abstand Z zur Pupillenebene 550 auf. Der Abstand Z liegt innerhalb des Bereiches Δz, wobei der Bereich Δz zum einen durch die Pupillenebene 550 als Grenze, zum andere durch den Abstand Δz_MAX definiert ist. Der Abstand Δz_MAX ist der Abstand, bei dem die Halbschatten der individuellen Filterelemente im Umfangsbereich des Strahlengangs maximal zur Hälfte überlappen.
In 8b ist dies näher erläutert. Gleiche Bauteile wie in 8a werden mit denselben Bezugsziffern erläutert. Deutlich zu erkennen das von der Lichtquelle (nicht gezeigt) ausgehende Beleuchtungsstrahlbündel 513, das auf das erste optische Rasterelement 516 auftrifft. Des weiteren gezeigt die Objektebene 518 und die Pupillenebene 550. Bei dem in 8b gezeigten Aufbau ist die Filtereinrichtung, d. h. der erfindungsgemäße Pupillenfilter 552, der im Querschnitt beispielsweise in 3 gezeigt ist und dort mit 100 bezeichnet wird, vor der Pupillenebene im Abstand Δz = z_MAX in einer Ebene 553 angeordnet. Der Abstand z_MAX, in dem die Filtereinrichtung 552 beabstandet zur Pupillenebene 550 angeordnet werden kann, ist dadurch gegeben, dass die Halbschatten 580.1, 580.2 der jeweiligen Filterelemente 103.1, 103.2 (3) der Filtereinrichtung 552 in der Pupillenebene 550 maximal zur Hälfte überlappen. Die Randstrahlen der Strahlenbüschel 582.1 und 582.2 sind mit den Bezugsziffern 582.1.1, 582.1.2, 582.2.1, 582.2.2 bezeichnet.
In 8c ist die Filtervorrichtung 100, die identisch zur Filtervorrichtung 550 in den 8a und 8b ist, in der Ebene 553 in der Draufsicht gezeigt. Gleiche Bauteile wie in 3 sind mit denselben Bezugsziffern belegt. Die einzelnen Filterelemente 103.1, 103.2 sind dargestellt. Des weiteren gezeigt ist der Querschnitt der Ausleuchtung 106.2. Die in 8b gezeigte Ausleuchtung 106.2 in der Ebene 553 ist annular und durch die Ränder 107.1 und 107.2 begrenzt.
Ist die Ebene 553 gerade in einem Abstand Δz = z_MAX zur Pupillenebene 550 angeordnet, so ergibt sich bei Zugrundelegung der in 8c gezeigten Ausleuchtung die Ausleuchtung 106.3 wie in 8d gezeigt in der Pupillenebene 550 im Querschnitt. Deutlich zu erkennen ist der Effekt der Halbschatten, die zu einer Verflachung der Ausleuchtung mit einer der Anzahl der Filterelemente 109.1, 109.2 entsprechenden Zahl an Minima 198.1, 198.2 und Maxima 199.1, 199.2 in der Intensitätsverteilung der Ausleuchtung 106.3 in der Pupillenebene führt. Gleiche Bauteile wie in 8c sind mit denselben Bezugsziffern belegt. Als z_MAX wird der Abstand bezeichnet den die Halbschatten der jeweiligen Filterelemente der Filtereinrichtung in der Pupillenebene maximal zur Hälfte überlappen.
Im Strahlengang der Belichtungsanlage gemäß 8a hinter dem Zoom-Axikon-Objektiv 520 ist ein zweites Objektiv 528 angeordnet, welches die erste Pupillenebene 550 auf eine zweite Pupillenebene 530 abbildet. In dieser zweiten Pupillenebene 530 ist ein zweites optisches Rasterelement 532 angeordnet, bei dem es sich z. B. um ein optisches Element in der Art eines Mikrolinsenarrays oder eines Wabenkondensors handeln kann. Mit dem zweiten optischen Rasterelement 532 lässt sich die Divergenz des aus dem zweiten Objektiv 528 austretenden Licht gezielt und richtungsabhängig erhöhen, z. B. um eine rechteckförmige Ausleuchtung der Feldebene 536 zu erzielen. Das Filterelement wird vorzugsweise vor diesem felderzeugenden Rasterelement angeordnet, um eine möglichst gleichmäßige Wirkung auf alle Feldpunkte zu erzielen.
Alternativ zur Anordnung in oder nahe der Pupillenebene 550 kann die erfindungsgemäße Filtereinrichtung 552 auch in oder nahe einer zweiten Pupillenebene 530 angeordnet sein, beispielsweise zwischen zweitem Objektiv 528 und der zweiten Pupillenebene 530.
Ferner ist in 8a das Rasterelement 532 das letzte optische Element in der Beleuchtungseinrichtung 510, das den Lichtleitwert verändert. Hinter dem Rasterelement 532 wird somit der maximal von der Beleuchtungseinrichtung 510 erzielbare Lichtleitwert erreicht. Zwischen dem ersten optischen Rasterelement 516 und dem zweiten optischen Rasterelement 532 hingegen beträgt der Lichtleitwert etwa nur 1 % bis 10% des hinter dem zweiten optischen Rasterelements 532 erzielten Lichtleitwertes. Anschaulich gesprochen bedeutet dies, dass das Licht, welches das zweite Objektiv 528 durchtritt, noch relativ stark kollimiert ist. Das zweite Objektiv 528 kann deswegen sehr einfach und kostengünstig aufgebaut sein.
Im Lichtausbreitungsrichtung hinter dem zweiten optischen Rasterelement 532 ist ein drittes Objektiv 534 angeordnet, in dessen Feldebene 536 eine an sich bekannte Maskeneinrichtung 538 mit verstellbaren Schneiden angeordnet ist. Die Maskeneinrichtung 538 legt die Formen des Bereichs fest, der auf einem Retikel 540 von Projektionslicht durchsetzt wird. Das vierte Objektiv 542 dient der Abbildung des durch die Schneiden begrenzten Bereichs in die Maskenebene 540.
Optional kann zwischen dem dritten Objektiv 534 und der Maskeneinrichtung 538 noch ein Glasstab (nicht gezeigt) zur Strahlhomogenisierung eingefügt sein.
Die Austrittspupille des gesamten Beleuchtungssystems 510 ist in 8 mit 560 bezeichnet. Sämtliche Pupillenebenen 530, 550 des Beleuchtungssystems sind konjugierte Ebenen zur Austrittspupille 560. Die Austrittspupille 560 des Beleuchtungssystems fällt zusammen mit der Eintrittspupille des Projektionsobjektivs 570, das das Retikel 540 auf ein lichtempfindliches Objekt 564 in einer Objektebene 562 abbildet.
Das lichtempfindliche Objekt 564 kann ein mit einer lichtempfindlichen Schicht beschichtetes Halbleiterwafer sein.
Als Projektionsobjektiv wird beispielsweise ein Objektiv wie in der Offenlegungsschrift DE 10151309 beschrieben, verwandt. Der Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung wird vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mitaufgenommen.
In den 9a–9b ist ein Beispiel für eine dipolförmige Pupillenausleuchtung, wie sie bei einem Beleuchtungssystem wie in 8a gezeigt in der Austrittspupille 560, die konjugiert zur Pupillenebene 550 ist, auftritt, gezeigt. 9a zeigt eine asymmetrische Pupillenausleuchtung in der Austrittspupille 560, die noch nicht durch das erfindungsgemäße Filterelement korrigiert ist. In 9b ist die Lage eines in den Strahlengang eingeschobenen Filterelements dargestellt, das sich in dem erfindungsgemäßen Abstand vor der Pupillenebene befindet und daher nur einen Halbschatten verursacht. Ferner ist die damit bewirkte lokale Intensitätsverringerung gezeigt, die wiederum die Symmetrie der Pupillenausleuchtung in der Austrittspupille 560 herstellt. Zu bemerken ist, dass es sich hierbei um ein stark vereinfachtes Beispiel handelt, da in der vorliegenden Erfindung Filtereinrichtungen bevorzugt werden, die 10, vorzugsweise 20 und mehr einzeln steuerbare Filterelemente aufweisen wie in den 2–7 gezeigt.
Besonders bevorzugt ist es, die Filtereinrichtung nicht in der Pupillenebene, sondern außerhalb, d. h. nahe der Pupillenebene in einem Abstand Δz zu positionieren. In diesem Fall treten Halbschatteneffekte auf. Durch eine Anordnung nur nahe der Pupillenebene wird nur ein sehr geringer Einfluss auf die Form der Pupille genommen, aber andererseits die notwendige Helligkeitskorrektur erzielt, um die Asymmetrie der Pupillen zu korrigieren. Eine Anordnung der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung nahe einer Pupillenebene ist daher bevorzugt. Ferner ist des denkbar, nicht alle Filterelemente einer Filtereinrichtung in einer Ebene auszubilden, d. h. einzelne Filterelemente können somit einen Abstand zueinander in Strahlrichtung aufweisen. Durch diese Maßnahme kann ausgesuchten Filterelementen ein vorbestimmter Halbschattenbereich zugeordnet werden. Entsprechend einer Weitergestaltung der Erfindung, können die Filterelemente individuell in Strahlrichtung verschoben werden, um eine variable und für jedes Filterelement individuelle Anpassungsmöglichkeit des Halbschattens zu haben.
In 10 ist eine Ausführungsform der Erfindung mit auf den stabförmigen Filterelementen 1003.1, 1003.2, 1003.3, 1003.4, 1003.5, 1003.6, 1003.7, 1003.8 angeordneten Sensoren gezeigt.
Bei den stabförmigen Filterelementen 1003.1, 1003.2, 1003.3, 1003.4, 1003.5, 1003.6, 1003.7, 1003.8 ist der Sensor jeweils am Ende 1004.1, 1004.2, 1004.3, 1004.4, 1004.5, 1004.6, 1004.7, 1004.8 angeordnet. Beim stabförmigen Filterelement 1003.3 ist das ganze stabförmige Filterelement mit Sensoren 1005.3.1, 1005.3.2, 1005.3.3, 1005.3.4, 1005.3.5, 1005.3.6, 1005.3.7, 1005.3.8.
Die Sensoren 1005.1, 1005.2, 1005.3, 1005.4, 1005.5, 1005.6, 1005.7, 1005.8 lassen die Messung von Intensitätswerten im Beleuchtungsstrahlengang entlang des Filterelementes ortsaufgelöst zu. Aus den gemessenen Intensitätswerten des Filterelementes lässt sich der Einfluss des Filterelementes auf die Beleuchtungseigenschaften Elliptizität, Telezentrie sowie Transmission entnehmen.
Des weiteren in 10 dargestellt ist eine als Personalcomputer ausgebildete Steuereinrichtung 1010, die im dargestellten Fall über Leitungen 1012.1, 1012.2 mit den Sensoren 1005.1, 1005.8 verbunden sind.
Die mit den Sensoren 1005.1, 1005.8 gemessenen Intensitätswerte können in die Steuereinrichtung 1010 eingelesen und beispielsweise mit den SOLL-Werten einer in der Feld- oder Pupillenebene zu erreichenden Ausleuchtung verglichen werden. Aus diesen SOLL-Werten ergeben sich dann SOLL-Positionen für das Filterelement zur Erreichung der Ausleuchtung in der Feld- und/oder Pupillenebene. Durch die in 10 nicht gezeigten Stellelemente können aufgrund dieser Messung die stabförmigen Filterelemente dann in die entsprechende SOLL-Position verbracht werden.
Bevorzugt sind die Sensoren 1005.1, 1005.2, 1005.3, 1005.4, 1005.5, 1005.6, 1005.7, 1005.8 zur Ermittlung der Intensitätswerte als Energiesensoren, beispielsweise Photodioden ausgebildet.
Beim zweiten stabförmigen Filterelement 1005.3 ist das stabförmige Filterelement vollstandig mit quasi punktuellen Energiesensoren bedeckt. Die Sensoren 1005.3.1, 1005.3.2, 1005.3.3, 1005.3.4, 1005.3.5, 1005.3.6, 1005.3.7, 1005.3.8 sind als Photodiodenzeile oder CCD-Zeile ausgebildet. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Messung der absorbierten vom Ort des stabförmigen Filterelementes abhängigen Intensität bei in den Beleuchtungsstrahlengang verbrachten Filterelement erfolgen kann.
Da die Energiesensoren nur für die Ermittlung der exakten Position des Filterelementes benötigt werden, ist in einer weitergebildeten Ausführungsform vorgesehen, um die Sensoren vor dauerhafter Bestrahlung durch den gleichen Beleuchtungsmodus zu schützen, dass das Filterelement um seine eigene Achse rotierbar ist, um nach durchgeführter Messung die Sensoren durch Drehung des Filterelementes um 180° im Schatten des Filterelementes zu positionieren und damit die Sensoren so vor Beschädigung zu schützen.
Die dargestellte Filtervorrichtung gemäß 10, bei dem die stabförmigen Filterelemente mit Enegiesensoren ausgestattet sind, kann sowohl wie zuvor beschrieben als Filterelement für die Ausleuchtung einer Pupillenebene eingesetzt werden. Auch möglich ist es, das Filterelement derart anzuordnen, dass die Ausleuchtung in einer Feldebene durch das erfindungsgemäße Pupillenfilterelement korrigiert wird.
Um bei der Verwendung von Photodioden als Sensoren den Dynamikbereich der Diode nicht zu übersteuern, kann in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, einen variablen Abschwächer nach der Lichtquelle, beispielsweise der Laserlichtquelle, und vor der Beleuchtungsoptik vorzusehen.
Obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist diese nicht hierauf beschränkt und es werden von der vorliegenden Anmeldung auch solche Modifikationen und Änderungen umfasst, die für den Fachmann aus den Ansprüchen hervorgehen.

Claims

Filtereinrichtung, für ein Beleuchtungssystem, insbesondere zur Korrektur der Ausleuchtung der Beleuchtungspupille, mit einer Lichtquelle (4), wobei das Beleuchtungssystem von der Lichtquelle (4) zu einer Objektebene (10) von einem Beleuchtungsstrahlbündel (5) durchlaufen wird, wobei das Beleuchtungsstrahlbündel (5) auf die Filtereinrichtung (7) auftrifft, umfassend – wenigstens ein Filterelement (103), das in den Strahlengang des Beleuchtungsstrahlbündels (5) eingebracht werden kann, – wobei das Filterelement (103) eine Stelleinrichtung (113) aufweist, so dass das Filterelement (103) mit Hilfe der Stelleinrichtung (113) in unterschiedliche Positionen im Beleuchtungsstrahlbündel (5) verbracht werden kann.
Filtereinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Filterelement (103) wenigstens einen Sensor zur Ermittlung der Beleuchtungsstärke umfasst.
Filtereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (7) eine Vielzahl von Filterelementen (103) umfasst.
Filtereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einem Teil der Filterelemente (103) eine Stelleinrichtung (113) zugeordnet ist.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (7) einen Außenumfang (104) aufweist und die Vielzahl von Filterelementen (103) im Wesentlichen in einer radialen Richtung bezogen auf den Außenumfang (104) angeordnet sind.
Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente (103) stabförmig sind.
Filtereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor zur Ermittlung der Beleuchtungsstärke an einem Ende des Filterelementes angeordnet ist.
Filtereinrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Sensoren zur Ermittlung der Beleuchtungsstrahlungsstärke entlang des stabförmigen Filterelementes angeordnet sind.
Filtereinrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zur Ermittlung der Beleuchtungsstärke Energiesensoren sind.
Filtereinrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Sensoren entlang des stabförmigen Filterelementes eine photodioden Zeile oder eine CCD-Zeile ausbilden.
Filtereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge und die Breite der Filterelemente (103) unterschiedlich sind.
Filtereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (7) einen kreisförmigen Außenumfang (104) aufweist und die Filterelemente in Radialrichtung zum Kreismittelpunkt des Außenumfangs zulaufend ausgebildet sind.
Filtereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente wenigstens in Teilbereichen transparent ausgebildet sind.
Filtereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente wenigstens in Teilbereichen eine freitragende Netzstruktur aufweisen.
Filtereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass das Filterelement in radialer Richtung beweglich ist.
Filtereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass das Filterelement um eine Achse, die im Wesentlichen radial orientiert ist, gedreht werden kann und/oder entlang einer Achse in axialer Richtung verschoben werden kann.
Filtereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als 10 Filterelemente, insbesondere mehr als 20 Filterelemente verwendet werden.
Beleuchtungssystem, umfassend eine Filtereinrichtung, die eine Vielzahl von Filterelementen aufweist, wobei wenigstens einem Teil der Filterelemente eine Stelleinrichtung zum Verbringen eines der Stelleinrichtung zugeordneten Filterelementes in unterschiedliche Positionen in einen Strahlengang eines Beleuchtungsstrahlbündels, das das Beleuchtungssystem durchläuft, zugeordnet ist und die Filtereinrichtung in oder nahe einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems angeordnet ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung in einem Abstandsbereich Δz zu einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems angeordnet ist, wobei eine erste Grenze des Abstandsbereiches durch die Pupillenebene und eine zweite Grenze des Abstandsbereich, durch einen Abstand Δz_MAX gegeben ist, wobei der Abstand Δz_MAX dadurch definiert ist, dass die Halbschatten der Filterelemente im Umfangsbereich des Strahlengangs sich gerade berühren.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem im Lichtweg von einer Lichtquelle (4) zu einer Objektebene (10) ein optisches Rasterelement (516) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (7) im Lichtweg nach dem optischen Rasterelement (516) angeordnet ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem des weiteren ein Zoom-Objektiv oder ein Zoom-Axikon-Objektiv (6) aufweist, und dass die Filtereinrichtung (7) in diesem Objektiv (6) angeordnet ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Rasterelement (516) ein erstes optisches Rasterelement ist und das Beleuchtungssystem ein zweites optisches Rasterelement (532) aufweist, das im Lichtweg dem ersten optischen Rasterelement (516) nachgeordnet ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (7) im Lichtweg vor dem zweiten optischen Element (532) mit Rasterelementen angeordnet ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung eine Filtereinrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 17 ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem im Lichtweg von einer Lichtquelle (4) zu einer Objektebene (10) einen variablen Abschwächer umfasst.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Abschwächer im Lichtweg vor der Beleuchtungsoptik angeordnet ist.
Lithographiesystem mit einem Beleuchtungssystem gemäß einem der Ansprüche 18 bis 26.
Verfahren zur Herstellung von mikroelektronischen oder mikromechanischen Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lithographiesystem gemäß Anspruch 27 verwendet wird.