DE102004063848A1

DE102004063848A1 - Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102004063848A1
Application number: DE102004063848A
Authority: DE
Inventors: Johannes Wangler
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-12-30
Publication date: 2005-09-15

Abstract

Ein Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage hat eine Lichtverteilungseinrichtung, die aus dem Licht einer primären Lichtquelle, beispielsweise eines Lasers, in einer ersten Fläche des Beleuchtungssystems eine variabel einstellbare, zweidimensionale Intensitätsverteilung erzeugt. Ein Wabenkondensator mit einer ersten und einer zweiten Rasteranordnung optischer Elemente dient als Lichtmischeinrichtung zur Homogenisierung der Beleuchtung im Beleuchtungsfeld des Beleuchtungssystems. Der Wabenkondensator hat eine erste Rasteranordnung (35) erster Rasterelemente (36), die auf einem karthesischen Raster angeordnet sind, sowie eine zweite Rasteranordnung (40) zweiter Rasterelemente (41), die auf einem rotationssymmetrischen Raster angeordnet sind. Es sind optische Einrichtungen zur verlustarmen Umverteilung von Lichtbündeln zwischen den ersten Rasterelementen und den zweiten Rasterelementen gemäß einer fest vorgegebenen Zuordnung vorgesehen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes mit dem Licht einer primären Lichtquelle.
Die Leistungsfähigkeit von Projektionsbelichtungsanlagen für die mikrolithographische Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen wird wesentlich durch die Abbildungseigenschaften der Projektionsobjektive bestimmt. Darüber hinaus werden die Bildqualität und der mit einer Anlage erzielbare Wafer-Durchsatz wesentlich durch Eigenschaften des dem Projektionsobjektiv vorgeschalteten Beleuchtungssystems mitbestimmt. Dieses muss in der Lage sein, das Licht einer primären Lichtquelle, beispielsweise eines Lasers, mit möglichst hohem Wirkungsgrad in eine für die optische Projektion günstige Intensitätsverteilung einer sekundären Lichtquelle zu transformieren und dabei in einem Beleuchtungsfeld des Beleuchtungssystems eine möglichst gleichmäßige Intensitätsverteilung zu erzeugen. Sofern es sich um Beleuchtungssysteme mit variabel einstellbaren Beleuchtungsmodi handelt, sollen die Spezifikationsanforderungen an die Beleuchtung bei allen Beleuchtungsmodi gleichermaßen erfüllt sein, beispielsweise bei konventionellen Settings mit verschiedenen Kohärenzgraden oder bei Ringfeld-, Dipol- oder Quadrupolbeleuchtung. Diese Beleuchtungsmodi werden wahlweise eingestellt, um die Beleuchtung entsprechend der Strukturen der einzelnen abzubildenden Vorlagen (Masken) zu optimieren.
Eine zunehmend wichtig werdende Forderung an Beleuchtungssysteme besteht darin, dass sie in der Lage sein sollen, Ausgangslicht für die Beleuchtung einer Maske (Retikel) mit einem möglichst genau definierbaren Polarisationszustand bereitzustellen. Beispielsweise kann es gewünscht sein, dass das auf die Photomaske oder in das nachfolgende Projektionsobjektiv fallende Licht weitgehend oder vollständig linear polarisiert ist. Mit linear polarisiertem Eingangslicht können z.B. katadioptrische Projektionsobjektive mit Polarisationsstrahlteiller (beam splitter cube, BSC) mit einem hohen Transmissionswirkungsgrad arbeiten. Es kann auch gewünscht sein, im Bereich der Photomaske weitgehend unpolarisiertes oder zirkular, tangential oder radial polarisiertes Licht bereitzustellen, beispielsweise um strukturrichtungsabhängige Auflösungsdifferenzen zu vermeiden.
Ein hoher Grad von Gleichmäßigkeit bzw. Homogenität der auf die Photomaske (Retikel) fallenden Beleuchtung kann durch Mischung des von der Lichtquelle kommenden Lichtes mit Hilfe einer Lichtmischeinrichtung erreicht werden. Bei Lichtmischeinrichtungen unterscheidet man im wesentlichen zwischen Lichtmischeinrichtungen mit Wabenkondensoren und Lichtmischeinrichtungen mit Integratorstäben bzw. Lichtmischstäben. Diese Systeme haben spezifische Vor- und Nachteile.
Systeme mit Integratorstäben zeichnen sich durch einen überlegenen Transmissionswirkungsgrad aus. Sie arbeiten häufig mit unpolarisiertem Eingangslicht, was für die Abbildung beispielsweise im Hinblick auf die Strukturrichtungsabhängigkeit der Auflösung oder auf Probleme mit der durch Selbstinterferenz des Laserlichtes verursachten Erzeugung von mikroskopischen Intensitätsmaxima (Speckles) vorteilhaft ist. Ein Nachteil bei diesen Lichtmischsystemen ist, dass sie einen gegebenen Polarisationszustand des Eingangslichtes verändern.
Systeme mit Wabenkondensor zur Lichtmischung können dagegen die Polarisation des Eingangslichtes weitgehend erhalten. Dies ist beispielsweise dann günstig, wenn das Projektionsobjektiv mit polarisiertem Licht zu betreiben ist und als Lichtquelle ein Laser verwendet wird, dessen Ausgangslicht bereits praktisch vollständig polarisiert ist. Systeme mit Wabenkondensoren haben jedoch andere Nachteile. Beispielsweise ist es im Allgemeinen nicht möglich, den Kohärenzgrad der Beleuchtung (σ-Wert) ohne Effizienzverlust kontinuierlich zu variieren. Besonders bei Verwendung von annularer oder polarer Beleuchtung ergeben sich Schwierigkeiten. Diese Beleuchtungsparameter haben jedoch für die lithographische Abbildung besonders bei kleinen k-Faktoren (k = 0,3–0,5) eine große Bedeutung. Systeme mit Wabenkondensoren benötigen im allgemeinen Blenden zur Ausblendung eines Teils der durchtretenden Lichtenergie, beispielsweise um die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung nicht zu beeinträchtigen. Blenden in solchen Systemen dienen häufig auch dazu, durch Ausblendung eines Teils der Lichtintensität annulare Beleuchtung (Ringfeldbeleuchtung) oder polare Beleuchtung (z.B. Dipol- oder Quadrupolbeleuchtung) zu erzielen. Die Ausblendung von Lichtenergie verschlechtert den Transmissionswirkungsgrad des Beleuchtungssystems. Systeme mit Wabenkondensoren zur Lichtmischung sind im allgemeinen auch empfindlich in Bezug auf die Erzeugung der erwähnten Speckle-Effekte, die auf mikroskopischer Skala zu ungleichförmiger Beleuchtung führen.
Ein Wabenkondensor im Sinne dieser Anmeldung hat mindestens eine Rasteranordnung optischer Rasterelemente (Waben), um aus einem auf die Rasteranordnung fallenden Lichtbündel eine der Anzahl der beleuchteten Rasterelemente entsprechende Zahl von Lichtbündeln zu formen, die räumlich voneinander getrennt sind. Soll das Licht ausgedehnter Lichtquellen homogenisiert und an eine bestimmte Feldform angepasst werden, ist ein mehrstufiger Aufbau erforderlich. Dabei erzeugt eine Rasteranordnung erster Rasterelemente aus dem einfallenden Licht eine Rasteranordnung sekundärer Lichtquellen, deren Anzahl der Zahl der beleuchteten ersten Rasterelemente entspricht. Die Form der ersten Rasterelemente soll im wesentlichen der Form des zu beleuchtenden Feldes entsprechen. Sie werden daher auch als Feldwaben bezeichnet. Eine nachfolgende Rasteranordnung zweiter Rastelemente dient dazu, die ersten Rasterelemente in die Beleuchtungsfläche, die das Beleuchtungsfeld enthält, abzubilden und dabei das Licht der sekundären Lichtquellen im Beleuchtungsfeld zu überlagern. Die zweiten Rasterelemente werden häufig als Pupillenwaben bezeichnet. Üblicherweise sind die ersten und zweiten Rasterelemente einander paarweise zugeordnet und bilden eine Anzahl optischer Kanäle, deren unterschiedliche Lichtintensitäten im Beleuchtungsfeld im Sinne einer Homogenisierung der Intensitätsverteilung überlagert werden.
Die Patente US 6,211,944 B1 , US 6,252,647 B1 und US 5,576,801 zeigen Beispiele für die Verwendung von Wabenkondensoren als Lichtmischelemente in Beleuchtungssystemen mikrolithographischer Projektionsbelichtungsanlagen. Beschrieben ist auch die Verwendung von Blenden in Verbindung mit Wabenkondensoren zur Einstellung bestimmter Beleuchtungsmodi wie Ringfeldbeleuchtung, Dipolbeleuchtung oder Quadrupolbeleuchtung.
Die japanische Patentanmeldung JP 2001-135560 zeigt Beleuchtungssysteme für Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen mit Wabenkondensor, bei denen vor dem Wabenkondensor ein Zoom-System zur variablen Ausleuchtung der Eintrittsseite des Wabenkondensors mit Lichtbündeln unterschiedlicher Durchmesser und hinter dem Wabenkondensor ein weiteres Zoom-System zur variablen Einstellung der Größe des Beleuchtungsfeldes vorgesehenen ist. Zwischen dem Wabenkondensor und dem folgenden Zoom-System ist eine Blende zur Begrenzung des Bündelgesamtquerschnitts angeordnet.
Das Patent US 5,237,367 zeigt ein für eine Projektionsbelichtungsanlage vorgesehenes Beleuchtungssystem mit einem Wabenkondensor als Lichtmischelement. Zwischen der Lichtquelle und dem Wabenkondensor sind ein zoombarer Wabenkondensor und eine nachfolgende Kondensorlinse angeordnet. Der zoombare Wabenkondensor hat eine erste Rasteranordnung von Linsenelementen (Linsen-Array) und eine dahinter angeordnete zweite Rasteranordnung von Linsenelementen, wobei der axiale Abstand zwischen den Rasteranordnungen verstellt werden kann. Die beiden Rasteranordnungen werden dabei so bewegt, dass die Lage der von dem zoombaren Wabenkondensor erzeugten sekundären Lichtquellen unabhängig von der Brennweite des zoombaren Wabenkondensors ist. Die nachfolgende Kondensorlinse wandelt die Winkelverteilung der Strahlung hinter dem zoombaren Wabenkondensor in einer Ortsverteilung der Strahlung an der Eintrittsfläche eines als Lichtmischelement dienenden weiteren Wabenkondensors mit fester Brennweite um. Das Beleuchtungssystem ermöglicht eine homogene Feldausleuchtung eines Beleuchtungsfeldes mit konstanter Größe bei Variation des Kohärenzgrades (σ-Wert) der Strahlung. Die dem zoombaren Wabenkondensor nachfolgende Kondensorlinse kann ebenfalls mit variabler Brennweite ausgeführt sein.
Das Patent US 4,851,882 zeigt verschiedene Beleuchtungssysteme für Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlagen, die eine variable Einstellung der Größe des Beleuchtungsfeldes ermöglichen. Bei einem System ist ein zoombarer Wabenkondensor mit einer nachfolgenden Kondensorlinse fester Brennweite kombiniert. Ein anderes System hat einen Wabenkondensor fester Brennweite mit einer nachfolgenden, zoombaren Kondensorlinse.
Die japanische Patentanmeldung JP 2001/135560 zeigt ein Beleuchtungssystem mit einem zoombaren Wabenkondensor, dem eine zoombare Feldlinse vorgeschaltet ist. Eine hinter dem Wabenkondensor angeordnete Kondensorlinse hat eine feste Brennweite. Die Anordnung ermöglicht eine Variation der Feldgröße des Beleuchtungsfeldes, indem die Brennweite des Wabenkondensors oder die Brennweite der zoombaren Feldlinse geändert wird.
In der EP 1 202 101 (entsprechend US 2002/2136351) ist ein Beleuchtungssystem für tiefes Ultraviolettlicht oder EUV-Strahlung gezeigt, bei dem auf eine Lichtquelle eine erste Rasteranordnung mit reflektiven ersten Rasterelementen und hinter dieser eine zweite Rasteranordnung mit reflektiven zweiten Rasterelementen folgt, wobei die Rasterelemente der ersten Rasteranordnung und der zweiten Rasteranordnung jeweils Lichtkanäle bilden, so dass von der Lichtquelle zum Beleuchtungsfeld ein durchgehender Strahlungsverlauf möglich ist. Durch variable Einstellung der Orientierung der Rasterelemente der ersten Rasteranordnung ist die Zuordnung zwischen erster Rasteranordnung und zweiter Rasteranordnung derart variierbar, dass durch die jeweils eingestellte Zuordnung der Rasterelemente jeweils eine vorgegebene Ausleuchtung in einer Austrittspupille des Beleuchtungssystems eingestellt werden kann. Die Rasterelemente des ersten Rasterelementes sind bevorzugt rechteckförmig, während die Rasterelemente des zweiten Rasterelementes in konzentrischen Kreisen angeordnet sein können. Die Variabilität der ersten Rasterelemente ist notwendig, um verschiedene Beleuchtungsmodi einstellen zu können.
In dem Patent US 6,438,199 B1 ist ein anderes, für tiefes Ultraviolettlicht und EUV-Strahlung vorgesehenes Beleuchtungssystem gezeigt, bei dem auf die Lichtquelle eine erste Rasteranordnung mit ersten Rasterelementen und auf diese eine zweite Rasteranordnung mit zweiten Rasterelementen folgt. Bei einer Ausführungsform ist zwischen der Lichtquelle und der zweiten Rasteranordnung eine erste Rasteranordnung mit prismatischen Rasterelementen vorgesehen, um Licht der Lichtquelle gemäß einer festen Verteilung auf die zweiten Rasterelemente zu leiten. Den zweiten Rasterlementen sind prismatische Elemente zugeordnet.
Das Patent US 5,098,184 zeigt ein für sichtbares Licht ausgelegtes Beleuchtungssystem für einen Projektionsapparat zur Übertragung von Videobildern oder dergleichen. Die Funktionsweise eines zweistufigen Wabenkondensors zur Beleuchtung eines rechteckigen Beleuchtungsfeldes ist dort ausführlich beschrieben. Angegeben sind auch bestimmte Formen erster und zweiter Rasterelemente, um ein Rechteckfeld auszuleuchten.
Im Patent US 5,418,583 ist ein ähnliches Beleuchtungssystem angegeben, bei dem die Rasteranordnung der Feldwaben minimale Kreisfläche haben soll. Hierzu sind zweite Rasterelemente (Feldwaben) unterschiedlicher Größen vorgesehen.
Im Patent US 5,755,503 ist ein anderes Beleuchtungssystem zur Beleuchtung eines rechteckigen Beleuchtungsfeldes mit dem Licht einer rundum abstrahlenden Lichtquelle angegeben. Deren Licht wird von einem gekrümmten Spiegel aufgefangen, dessen Spiegelfläche durch eine Vielzahl reflektiver erster Rasterelemente mit Rechteckform gebildet wird. Diese reflektieren das Licht in Richtung einer zweiten Rasteranordnung, deren Rasterelemente als Linsenelemente ausgebildet sind.
Bei den erwähnten, mit sichtbarem Licht arbeitenden, einfachen Beleuchtungssystemen sind keine Mittel zur Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungsmodi erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Beleuchtungssystem für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welches eine weitgehend polarisationserhaltende Lichtmischeinrichtung hat und eine Einstellung verschiedener Beleuchtungsmodi weitgehend ohne Lichtverluste erlaubt. Insbesondere soll auf Blenden zur Erzeugung einer annularen oder einer Multipol-Lichtverteilung verzichtet werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Beleuchtungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem soll für die Anwendung in einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage geeignet sein und dient der Beleuchtung eines in einer Beleuchtungsfläche des Beleuchtungssystems angeordneten Beleuchtungsfeldes mit dem Licht einer primären Lichtquelle. Diese normalerweise ebene Beleuchtungsfläche ist in der Regel eine Feldebene des Beleuchtungssystems und kann bei eingebautem Beleuchtungssystem optisch konjugiert zur Objektebene des Projektionsobjektivs liegen oder dieser Ebene entsprechen. Als primäre Lichtquelle kann beispielsweise ein im Ultraviolettbereich arbeitender Laser dienen, der beispielsweise eine Arbeitswellenlänge von 248 nm, 193 nm, 157 nm oder darunter bereitstellt. Auch andere Lichtquellen und/oder kürzere oder größere Wellenlängen sind möglich. Das Beleuchtungssystem umfasst mehrere entlang seiner optischen Achse angeordnete optische Systeme. Eine Lichtverteilungseinrichtung dient zum Empfang von Licht der primären Lichtquelle und zur Erzeu gung einer durch die Konfiguration der Lichtverteilungseinrichtung variabel vorgebbaren zweidimensionalen Intensitätsverteilung aus dem Licht der primären Lichtquelle in einer ersten Fläche des Beleuchtungssystems. Eine erste Rasteranordnung mit ersten Rasterelementen dient zum Empfang der räumlichen, zweidimensionalen Intensitätsverteilung und zur Erzeugung einer Rasteranordnung sekundärer Lichtquellen, welche Bilder der primären Lichtquelle sind. Die Anzahl sekundärer Lichtquellen entspricht dabei der Anzahl der beleuchteten ersten Rasterelemente. Eine zweite Rasteranordnung mit zweiten Rasterelementen dient dazu, das Licht der sekundären Lichtquellen zu empfangen und im Beleuchtungsfeld zumindest teilweise zu überlagern. Hierdurch wird eine Homogenisierung bzw. Vergleichmäßigung der Beleuchtungsintensität im Beleuchtungsfeld erreicht. Die zweite Rasteranordnung ist im Bereich einer Pupillenfläche des Beleuchtungssystems angeordnet. Diese Pupillenfläche kann bei eingebautem Beleuchtungssystem optisch konjugiert zu einer Pupillenebene eines nachfolgenden Projektionsobjektivs sein, so dass die Lichtverteilung in der Pupillenfläche des Beleuchtungssystems im wesentlichen die Lichtverteilung in der Pupille des Projektionsobjektivs bestimmt.
Die ersten Rasterelemente sind in einer kartesischen zweidimensionalen Feldanordnung angeordnet. Darunter wird hier insbesondere eine Feldanordnung verstanden, die es ermöglicht, eine Vielzahl rechteckförmiger Rasterelemente im wesentlichen ohne Zwischenräume flächenfüllend nebeneinander anzuordnen. Die zweiten Rasterelemente sind in einer zur optischen Achse rotationssymmetrischen, zweidimensionalen Feldanordnung angeordnet. Es sind optische Einrichtungen zur verlustarmen Umverteilung von Lichtbündeln zwischen den ersten Rasterelementen und den zweiten Rasterelementen gemäß einer fest vorgegebenen Zuordnung vorgesehen.
Diese optischen Einrichtungen sorgen für eine Umordnung der Lichtbündel im Sinne einer Umsortierung, um dadurch zu erreichen, dass die von den ersten Rasterelementen kommenden Lichtbündel im wesentlichen ohne Lichtverluste zu den zweiten Rasterelementen geleitet werden, die in einer anderen räumlichen Symmetrie angeordnet sind als die ersten Rasterelemente. Durch diese optischen Einrichtungen wird somit eine zielgerichtete Kanalzuordnung optischer Kanäle zwischen den ersten und den zweiten Rasterelementen erreicht. Hierzu können einige oder viele durch die ersten Rasterelemente geformte Lichtbündel um individuell eingestellte Umlenkwinkel so umgelenkt werden, dass mindestens zwei der Umlenkwinkel sich in Betrag und/oder Richtung voneinander unterscheiden. Die Zuordnung kann im Sinne einer 1:1 Zuordnung so erfolgen, dass jedem ersten Rasterelement genau ein zweites Rasterelement zugeordnet ist. Es kann jedoch auch eine Zusammenführung optischer Kanäle in dem Sinne erfolgen, dass mindestens zwei von ersten Rasterelementen kommende Lichtbündel auf ein gemeinsames zweites Rasterelement gelenkt werden. Dementsprechend können die Anzahlen erster und zweiter Rasterelemente unterschiedlich sein, wobei beispielsweise mehr erste als zweite Rasterelemente vorgesehen sein können.
Bei Beleuchtungssystemen, die eine variable Einstellung verschiedener Beleuchtungsmodi erlauben sollen, ist die Lichtverteilungseinrichtung zur variablen Einstellung unterschiedlicher zweidimensionaler Intensitätsverteilungen in der ersten Fläche des Beleuchtungssystems ausgebildet. Die Lichtverteilungseinrichtung ist vorzugsweise so konfiguriert bzw. einstellbar, dass jeweils alle ersten Rasterelemente im wesentlichen vollständig ausgeleuchtet werden können, die zu einer gewünschten Intensitätsverteilung am Ausgang der zweiten Rasterelemente beitragen, während keine ersten Rasterelemente ausgeleuchtet werden, die keinen Beitrag zur gewünschten Austrittslichtverteilung leisten können. Dadurch können Lichtverluste minimiert werden. Als Austrittslichtverteilungen können beispielsweise kreisförmige Intensitätsverteilungen unterschiedlicher Durchmesser bzw. Kohärenzgrade, ringförmige Intensitätsverteilungen oder polare Intensitätsverteilungen mit beispielsweise zwei oder vier symmetrisch oder asymmetrisch zur optischen Achse des Systems verteilten Beleuchtungsschwerpunkten erzeugt werden (Dipol- oder Quadrupolbeleuchtung).
Bei bevorzugten Ausführungsformen kann eine entsprechende diskrete, variable und schnell ansteuerbare Ausleuchtung der ersten Fläche dadurch erreicht werden, dass die Lichtverteilungseinrichtung mindestens eine Spiegelanordnung mit einer Vielzahl von Einzelspiegeln umfasst, von denen mindestens ein Teil relativ zu anderen Einzelspiegeln um eine oder mehrere Achsen verkippbar ist. Eine solche Spiegelanordnung kann an geeigneter Stelle zwischen primärer Lichtquelle und erster Rasteranordnung eingefügt werden, um nach Art eines Umlenkspiegels die auftreffende Intensitätsverteilung in die in der ersten Fläche gewünschte zweidimensionale Intensitätsverteilung umzuwandeln.
Spiegelanordnungen mit einer Vielzahl einzeln ansteuerbarer Einzelspiegel sind beispielsweise als Mustererzeugungseinrichtungen für die maskenlose Lithographie bekannt (vgl. US 6,238,852 B1 ). Auch die Verwendung von Mikrospiegelanordnungen (Digital Mirror Device, DMD) innerhalb von Beleuchtungssystemen ist bekannt ( DE 199 44 760 ). Bei den bekannten Anwendungen werden jedoch die Einzelspiegel als digitale Elemente in dem Sinne genutzt, dass die auf einen Einzelspiegel auftreffende Beleuchtungsintensität entweder voll genutzt oder voll ausgeblendet wird. Die Verwendung eines Spiegelarrays im Rahmen der vorliegenden Erfindung sieht dagegen eine gezielte Umverteilung von Lichtintensität vor, wobei bevorzugt das gesamte auf die Spiegelanordnung treffende Licht auf die erste Fläche fällt und lediglich eine Umverteilung der Lichtintensitäten stattfindet.
Die Einzelspiegel der Spiegelanordnung können beispielsweise derart angeordnet oder ansteuerbar sein, dass von benachbarten Einzelspiegeln reflektiertes Licht in nicht-benachbarte Bereiche der ersten Fläche fällt. Bei Verwendung von Laser-Lichtquellen kann beispielsweise durch eine entsprechende Umsortierung des Laserstrahls von der Spiegelanordnung auf die ersten Rasterelemente erreicht werden, das eventuelle Speckle-Effekte minimiert werden, da nicht-benachbarte Zonen des Laserstrahlprofils in der Regel nicht kohärent und dementsprechend im Bereich der ersten Rasteranordnung nicht miteinander interferenzfähig sind.
Falls erwünscht, kann die einstellbare Spiegelanordnung durch ein Zoom-System und/oder durch ein Zoom-Axicon-System ergänzt werden. Ebenfalls kann das System, falls gewünscht, mindestens ein diffraktives optisches Element und/oder mindestens eine Streuscheibe oder eine andere kohärenzverändernde optische Einrichtung aufweisen.
Alternativ zu den hier genannten Lichtverteilungseinrichtungen mit einstellbarer Spiegelanordnung können auch andere, geeignete optische Einrichtungen zur variablen Einstellung unterschiedlicher zweidimensionaler Intensitätsverteilungen von Licht in der ersten Fläche des Beleuchtungssystems verwendet werden, beispielsweise Systeme mit Zoom-Axikon oder solche Systeme, wie sie beispielsweise in den eingangs erwähnten US-Patenten US 6,252,647 oder US 6,222,944 dargestellt sind.
In einer Weiterbildung des Beleuchtungssystems umfasst die Lichtverteilungseinrichtung mindestens ein diffraktives oder refraktives optisches Element zur Erzeugung einer durch die Struktur des Elements vorgebbaren Austrittslichtverteilung. Derartige Elemente mit vorgebbarer Abstrahlcharakteristik können in Transmission oder in Reflexion betrieben werden und sind mit geringem Aufwand herstellbar.
In einer Weiterbildung des Beleuchtungssystems ist ein erstes, diffraktives oder refraktives optisches Element zur Erzeugung einer ersten, zweidimensionalen Intensitätsverteilung gegen mindestens ein zweites, diffraktives oder refraktives optisches Element zur Erzeugung einer zweiten, zweidimensionalen Intensitätsverteilung mittels einer Wechseleinrichtung austauschbar. Durch den Austausch mehrerer diffraktiver oder refraktiver optischer Elemente mit unterschiedlicher Abstrahlcharakteristik gegeneinander wird die Einstellung einer variabel vorgebbaren, zweidimensionalen Intensitätsverteilung in der ersten Fläche des Beleuchtungssystems ermöglicht. Die Wechseleinrichtung kann z.B. als Linearwechsler oder als Drehwechsler ausgebildet sein.
Die ersten Rasterelemente, die auch als Feldwaben bezeichnet werden, haben bevorzugt eine Form, die der Form des Beleuchtungsfeldes entspricht. Hier sind rechteckige Formen bevorzugt. Bei Beleuchtungssystemen für Waferscanner können beispielsweise rechteckige Waben mit hohem Aspektverhältnis zwischen Breite und Höhe vorgesehen sein. Um eine Aufnahme der eintretenden Lichtverteilung im wesentlichen ohne Lichtverlust zu gewährleisten, können die ersten Rasterelemente bevorzugt direkt aneinander angrenzend und somit im wesentlichen flächenfüllend angeordnet sein. Auch eine Anordnung mit Lücken bzw. Toträumen oder Freiräumen zwischen ersten Rasterelementen oder zusammenhängenden Gruppen bzw. Blöcken erster Rasterelemente ist möglich.
Die Umverteilung von Lichtbündeln zwischen den ersten und zweiten Rasterelementen kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass mindestens einige der ersten Rasterelemente Linsen oder Linsenanordnungen mit prismatischer Brechkraft zur Erzeugung erster Umlenkwinkel sind, wobei sich die ersten Umlenkwinkel von mindestens zwei der Rasterelemente hinsichtlich Betrag und/oder Umlenkrichtung unter scheiden. Zu Aufbau und Wirkungsweise prismatischer Elemente sei beispielsweise auf die US 6,438,199 B1 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt insoweit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.
Für die zweiten Rasterelemente, die auch als Pupillenwaben bezeichnet werden, sind unterschiedliche rotationssymmetrische bzw. radialsymmetrische Anordnungen möglich. Besonders günstig ist es, wenn die zweiten Rasterelemente in Form konzentrischer Ringe angeordnet sind. Die Form der zweiten Rasterelemente ist bevorzugt rund, insbesondere kreisförmig. Auch andere Formen, beispielsweise Ringsegmentformen oder Sechseckformen zur Erzielung einer flächenfüllenden Anordnung zweiter Rasterelemente, sind möglich.
Bei einer Anordnung zweiter Rasterelemente in Form konzentrischer Ringe bleiben für konventionelle und annulare Ausleuchtung (Ringausleuchtung) die einstellbaren Settings, d.h. die erzielbaren Durchmesser des beleuchteten Bereiches, noch diskret, da bei der Beleuchtung immer ein vollständiger Ring hinzugenommen oder hinweggenommen werden sollte. Durch die Größe und Anzahl der zweiten Rasterelemente kann diese Diskretisierung durch Einstellung einer geeigneten Stufenbreite gesteuert werden. Dabei resultieren große und wenige zweite Rasterelemente in einer groben Diskretisierung, kleine und viele zweite Rasterelemente geben dagegen eine feine Diskretisierung in kleinen Stufen. Die Anzahl der Ringe kann beispielsweise 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder mehr betragen. Um eine Stufung bzw. Diskretisierung zu erreichen, die kleiner als die durch die Zahl der Ringe definierten Stufen ist, kann im Bereich konventioneller Settings gegebenenfalls auch mit einer geeigneten Blende z.B. im Bereich der zweiten optischen Rasterelemente gearbeitet werden.
Eine stufenlose Einstellung verschiedener Kohärenzgrade kann bei einigen Ausführungsformen der Erfindung dadurch erreicht werden, dass hinter der zweiten Rasteranordnung zwischen dieser und dem Beleuchtungsfeld eine optische Einrichtung mit variabler Vergrößerung angeordnet ist. Bei dieser Einrichtung kann es sich beispielsweise um eine zoombare Feldlinse handeln, deren Vergrößerungsbereich (Zoom-Faktor) so an die Stufenbreite der zweiten Rasteranordnung angepasst sein kann, dass jeweils die Bereiche zwischen den einzelnen, durch die Ringbreite der zweiten Rasterelemente definierten Kohärenzgrade überdeckt werden. Da diese "Stufenhöhe" durch geeignete Wahl der Größe der zweiten Rasterelemente gering sein kann, ist hier nur ein kleiner Zoomfaktor nötig, der beispielsweise geringer als 1,5 sein und insbesondere zwischen ca. 1,1 und ca. 1,3 liegen kann.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, Einrichtungen vorzusehen, durch die der axiale Abstand zwischen der ersten Rasteranordnung und der zweiten Rasteranordnung verstellbar ist. Durch Verwendung eines zoombaren Wabenkondensors, insbesondere zusätzlich zu einer zoombaren Feldlinse oder einer anderen Einrichtung vergleichbarer Funktion, können Lichtverluste weitgehend vermieden werden.
Erfindungsgemäße Beleuchtungssysteme können prinzipiell zumindest im Bereich der Lichtmischeinrichtung völlig ohne Abschattungsblenden aufgebaut sein, die zu Lichtverlusten führen könnten. Dementsprechend gibt es Ausführungsformen, bei denen weder vor der ersten Rasteranordnung, noch zwischen der ersten Rasteranordnung und der zweiten Rasteranordnung, noch zwischen der zweiten Rasteranordnung und dem Beleuchtungsfeld Blenden vorgesehen sind. Wie schon erwähnt, kann jedoch beispielsweise im Bereich der zweiten Rasteranordnung eine Blendenanordnung zur Kompensation von Sprüngen bei der Durchmessereinstellung des Beleuchtungsbereiches vorgesehen sein. Es wäre auch möglich, vor der ersten Rasteranordnung eine oder mehrere Blenden vorzusehen, die z.B. zur Formung der räumlichen Intensitätsverteilung in der ersten Fläche beitragen könnten.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen fein strukturierten Bauteilen, bei dem eine Beleuchtung eines in einer Objektebene eines Projektionsobjektivs angeordneten Retikels mit dem Licht einer primären Lichtquelle mit Hilfe eines Beleuchtungssystems durchgeführt wird. Das Beleuchtungssystem hat eine optische Achse, eine Lichtverteilungseinrichtung zum Empfang von Licht der primären Lichtquelle und zur Erzeugung einer zweidimensionalen Intensitätsverteilung aus dem Licht der primären Lichtquelle in einer ersten Fläche des Beleuchtungssystems, eine erste Rasteranordnung mit ersten Rasterelementen zum Empfang der räumlichen, zweidimensionalen Intensitätsverteilung und zur Erzeugung einer Rasteranordnung sekundärer Lichtquellen; und eine zweite Rasteranordnung mit zweiten Rasterelementen zum Empfang von Licht der sekundären Lichtquellen und zur mindestens teilweisen Überlagerung von Licht der sekundären Lichtquellen in dem Beleuchtungsfeld aufweist. Die ersten Rasterelemente sind in einer karthesischen zweidimensionalen Feldanordnung und die zweiten Rasterelemente in einer zur optischen Achse rotationssymmetrischen zweidimensionalen Feldanordnung angeordnet und es sind optische Einrichtungen zur verlustarmen Umverteilung von Lichtbündeln zwischen den ersten Rasterelementen und den zweiten Rasterelementen gemäß einer fest vorgegebenen Zuordnung vorgesehen. Dabei wird ein Bild des Retikels auf einem lichtempfindlichen Substrat erzeugt. Der Schritt der Beleuchtung des Retikels umfasst eine variable Einstellung der zweidimensionalen Intensitätsverteilung in der ersten Fläche des Beleuchtungssystems mit Hilfe der Lichtverteilungseinrichtung. Dadurch kann die Winkelverteilung der auf das Beleuchtungsfeld fallenden Strahlung variabel gesteuert werden, während eine verlustarme Lichtmischung erfolgt.
In einer Weiterbildung des Verfahrens hat die Lichtverteilungseinrichtung eine Spiegelanordnung mit einer Vielzahl von Einzelspiegeln und die zweidimensionale Intensitätsverteilung in der ersten Fläche umfasst eine individuelle Steuerung der Reflexionseigenschaften der Einzelspiegel, insbesondere durch eine Verkippung mindestens eines der Einzelspiegel gegenüber anderen Einzelspiegeln um eine oder mehrere Kippachsen.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst das Beleuchtungssystem mindestens ein refraktives oder diffraktives optisches Element, welches zur Erzeugung einer variablen Intensitätsverteilung gegen mindestens ein weiteres diffraktives oder refraktives optisches Element mit anderer Abstrahlcharakteristik ausgewechselt werden kann. Durch Verwendung mehrerer, gegeneinander austauschbarer diffraktiver oder refraktiver Elemente kann eine Mehrzahl von Beleuchtungssettings am Beleuchtungssystem eingestellt werden.
Wenn die zweidimensionale Intensitätsverteilung in der ersten Fläche des Beleuchtungssystems derart eingestellt wird, dass erste Rasterelemente entweder im wesentlichen vollständig ausgeleuchtet oder im wesentlichen vollständig unausgeleuchtet sind, ist eine besonders gleichmäßige Lichtmischung möglich.
Die Erfindung betrifft auch ein Beleuchtungssystem für eine Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes mit dem Licht einer primären Lichtquelle, die folgende Merkmale umfasst:
eine Lichtverteilungseinrichtung zum Empfang von Licht der primären Lichtquelle und zur Erzeugung einer zweidimensionalen Intensitätsverteilung aus dem Licht der primären Lichtquelle in einer Pupillenformungsfläche des Beleuchtungssystems;
einem der Pupillenformungsfläche nachfolgenden, zoombaren Wabenkondensor zum Empfang von Licht der Pupillenformungsfläche und zur Erzeugung einer Austrittslichtverteilung mit variabel einstellbarer Apertur; und
einem dem Wabenkondensor nachfolgenden Zoom-System zur Umwandlung einer Eintrittslichtverteilung in einer vorderen Brennfläche des Zoom-Systems mit variabler Vergrößerung in eine Austrittslichtverteilung in eine hintere Brennfläche des Zoom-Systems.
Die Pupillenformungsfläche fällt mit einer Pupillenfläche des Beleuchtungssystems zusammen oder liegt in unmittelbarer Nähe zu dieser. Im zusammengebauten Zustand einer Projektionsbelichtungsanlage bestimmt die zweidimensionale Intensitätsverteilung in der Pupillenformungsfläche die Winkelverteilung der Beleuchtungsstrahlung, welche auf das Retikel in der Objektebene des Projektionsobjektives fällt. Damit kann durch die zweidimensionale Intensitätsverteilung in der Pupillenformungsfläche die Intensitätsverteilung der Strahlung im Bereich einer Pupillenfläche des Projektionsobjektivs bestimmt werden. Vorzugsweise ist die Lichtverteilungseinrichtung so konstruiert, dass die zweidimensionale Intensitätsverteilung der Pupillenformungsfläche variabel einstellbar ist, um beispielsweise zwischen kohärenter Beleuchtung verschiedener Kohärenzgrade (σ-Werte) und außeraxialer Beleuchtung umschalten zu können.
Die zweidimensionale Intensitätsverteilung in der Pupillenformungsfläche bestimmt die Ausleuchtung des nachfolgenden, zoombaren Wabenkondensors, dessen Eintrittsfläche im Bereich der Pupillenformungsfläche oder im Bereich einer zu dieser optisch konjugierten Fläche liegen kann. Der zoombare Wabenkondensor kann eine erste Rasteranordnung mit ersten Rasterelementen und mindestens eine nachfolgende zweite Rasteranordnung mit zweiten Rasterelementen umfassen, wobei ein Axialabstand der ersten Rasteranordnung und der zweiten Raster anordnung stufenlos oder in vordefinierten Schritten verstellbar ist. Durch die Zoomfunktion kann die Apertur der den Wabenkondensor verlassenden Ausgangswinkelverteilung variabel eingestellt werden. Diese Ausgangswinkelverteilung bestimmt die Eintrittswinkelverteilung der Strahlung, die in das nachfolgende Zoom-System eintritt. Das Zoom-System kann als Brennweiten-Zoom-System ausgeführt sein, so dass die hintere Brennfläche des Zoom-Systems eine Fourier-transformierte Fläche zur vorderen Brennfläche ist. Dadurch wird die Eintrittswinkelverteilung des Zoom-Systems in eine entsprechende Ortsverteilung (Feldverteilung) in einem nachfolgenden Beleuchtungsfeld umgewandelt.
Eine einfache Ausführungsform eines zoombaren Wabenkondensors kann zwei Rasteranordnungen umfassen, deren Axialabstand variabel ist. Zoombare Wabenkondensoren können jedoch auch mehr als zwei, insbesondere drei oder vier Rasteranordnungen von Rasterelementen umfassen, von denen eine oder mehrere so axial verschiebbar sind, dass die Axialabstände von Rasteranordnungen variabel sind. Beispielsweise kann ein zoombarer Wabenkondensor drei Rasteranordnungen umfassen, wovon beispielsweise die erste, eintrittsseitige ortsfest und die zweite und dritte unabhängig voneinander axial verschiebbar sind. Bei einer Ausführungsform mit vier Rasteranordnungen kann beispielsweise die in Lichtlaufrichtung erste ortsfest und die zweite, dritte und vierte unabhängig voneinander axial verschiebbar sein. Es ist nicht zwingend, dass die eintrittsseitige erste Rasteranordnung ortsfest ist, auch diese kann axial verschiebbar sein. Im Allgemeinen ist darauf zu achten, dass die felderzeugenden ersten Rasteranordnungen (Feldwaben) zumindest annähernd im Fokalabstand der nachfolgenden Pupillenwaben zu diesen angeordnet sind, um einen weitgehend parallelen Lichtaustritt zu gewährleisten.
Der zoombare Wabenkondensor und das nachfolgende Zoom-System sitzen hinter der Pupillenformungsfläche, deren Ausleuchtung mit Hilfe vorgeschalteter optischer Elemente der Lichtverteilungseinrichtung eingestellt wird. Dadurch ergeben sich mehrere Einstellmöglichkeiten. Bei fester Einstellung der Vergrößerung des Zoom-Systems und Variation des Wabenkondensors wird nur die Größe des Beleuchtungsfeldes variiert, weil der Aperturwinkel der Ausgangswinkelverteilung des Wabenkondensors variiert wird. Wird dagegen die Brennweite (bzw. die Apertur) des Wabenkondensors konstant gehalten und nur die Brennweite des Zoom-Systems variiert, so können mittels der variablen Vergrößerung des Zoom-Systems die Feldgröße, d.h. die Größe des Beleuchtungsfeldes, und die Pupillengröße variiert werden. Die Anordnung erlaubt auch, das Feld unabhängig von der eingestellten Pupillengröße zu variieren. Dies ist ohne prinzipiellen Lichtverlust möglich.
Die hier erläuterte Kombination aus zoombarem Wabenkondensor und nachfolgendem Zoom-System, welche hinter der Pupillenformungsfläche des Beleuchtungssystems angeordnet ist, kann in Verbindung mit konventionellen zoombaren Wabenkondensoren genauso nützlich sein wie in Verbindung mit Wabenkondensoren der im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Art, die für eine verlustarme örtliche Umverteilung von Lichtbündeln zwischen ersten Rasterelementen in einer kartesischen zweidimensionalen Feldanordnung und zweiten Rasterelementen in einer zur optischen Achse rotationssymmetrischen zweidimensionalen Feldanordnung eingerichtet sind. Weiterhin ist der Nutzen dieses Aspekts der Erfindung unabhängig von Aufbau und Funktion der optischen Elemente der Lichtverteilungseinrichtung, die für die Ausleuchtung der Pupillenformungsfläche sorgt. Dementsprechend kann eine Lichtverteilungseinrichtung mit oder ohne Axicon-System zur radialen Umverteilung von Licht aufgebaut sein, ebenfalls mit oder ohne eine verstellbare Spiegelanordnung gemäß der Ausführungsform in 1 und/oder mit oder ohne diffraktive Elemente zur Veränderung der Winkelverteilung der Strahlung innerhalb der Lichtverteilungseinrichtung.
Dadurch, dass die Ausleuchtung des Wabenkondensors unabhängig von der Zoom-Stellung des Wabenkondensors und/oder des nachfolgenden Zoom-Systems ist, kann die hohe Variabilität der Einstellung von Feldgröße und/oder Pupillengröße bei hoher Effizienz der lichtmischenden Wirkung des Wabenkondensors erreicht werden. Dementsprechend ist bei bevorzugten Ausführungsformen der zoombare Wabenkondensor das einzige Lichtmischelement des Beleuchtungssystems, so dass auf weitere Lichtmischelemente, wie beispielsweise mindestens einen weiteren Wabenkondensor und/oder mindestens einen durch mehrfache innere Reflexion wirkenden Integratorstab verzichtet werden kann. Diese können jedoch vorgesehen sein.
Wabenkondensoren der im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Art, die für eine verlustarme örtliche Umverteilung von Lichtbündeln zwischen ersten Rasterelementen in einer kartesischen zweidimensionalen Feldanordnung und zweiten Rasterelementen in einer zur optischen Achse rotationssymmetrischen zweidimensionalen Feldanordnung eingerichtet sind, werden in dieser Anmeldung auch als Wabenkondensoren vom Typ I bezeichnet. Zoombare Wabenkondensoren mit Rasteranordnungen, deren Axialabstand variabel ist, um die Apertur des Wabenkondensors zu verändern, werden auch als Wabenkondensoren vom Typ II bezeichnet. Die Erfindung umfasst auch Beleuchtungssysteme, bei denen Wabenkondensoren vom Typ I (örtliche Umverteilung) und Wabenkondensoren vom Typ II (zoombar) kombiniert sind. Beispielsweise kann ein Wabenkondensor vom Typ I vorgesehen sein, um im Bereich einer Pupillenfläche des Beleuchtungssystems eine bestimmte Beleuchtungsintensitätsverteilung einzustellen, wobei im Bereich dieser Pupillenfläche oder in einer zu dieser optisch konjugierten Fläche die Eintrittsfläche eines nachfolgenden zoombaren Wabenkondensors vom Typ II liegt. Damit ist eine Trennung der räumlichen Umverteilung (Typ I) von der Zoom-Funktion (Typ II) möglich.
Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein können und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage,
2 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Rasteranordnung (a) und einer zugeordneten zweiten Rasteranordnung (b) zur Erläuterung der Zuordnung von Lichtbündeln zwischen den Rasterelementen der Rasteranordnungen,
3 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer ersten Rasteranordnung,
4 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer zur Anordnung in 3 gehörigen zweiten Rasteranordnung zur Erläuterung der Zuordnung von Lichtbündeln zwischen den Rasterelementen der Rasteranordnungen,
5 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage;
6 zeigt schematisch eine Ansicht des diffraktiven optischen Elements von 5 mit einer in einer ersten Fläche des Beleuchtungssystems erzeugten, zweidimensionalen Intensitiätsverteilung; und
7 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform eines Beleuchtungssystems für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, bei der ein zoombarer Wabenkondensor vor einer zoombaren Feldlinse angeordnet ist; und
8 zeigt schematisch Beispiele für unterschiedliche, bei dem System in 7 einstellbare Pupillenausleuchtungen.
In 1 ist ein Beispiel eines Beleuchtungssystems 10 einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage gezeigt, die bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen einsetzbar ist und zur Erzielung von Auflösungen bis zu Bruchteilen von Mikrometern mit Licht aus dem tiefen Ultraviolettbereich arbeitet. Als primäre Lichtquelle 11 dient ein F₂-Laser mit einer Arbeitswellenlänge von ca. 157 nm, dessen Lichtstrahl koaxial zur optischen Achse 12 des Beleuchtungssystems ausgerichtet ist. Andere UV-Lichtquellen, beispielsweise ArF-Excimer-Laser mit 193 nm Arbeitswellenlänge, KrF-Excimer-Laser mit 248 nm Arbeitswellenlänge sowie primäre Lichtquellen mit größeren oder kleineren Arbeitswellenlängen sind ebenfalls möglich.
Der vom Laser kommende Lichtstrahl mit kleinem Rechteckquerschnitt trifft zunächst auf eine Strahlaufweitungsoptik 13, die einen austreten den Strahl 14 mit weitgehend parallelem Licht und größerem Rechteckquerschnitt erzeugt. Die Strahlaufweitungsoptik kann Elemente enthalten, die zur Kohärenzreduktion des Laserlichts dienen. Das weitgehend parallelisierte Laserlicht trifft danach auf eine schräg zur optischen Achse 12 ausgerichteten Spiegelanordnung 20, die im Beispielsfall makroskopisch um ca. 45° gegenüber der optischen Achse geneigt ist. Die als Umlenkspiegel dienende Spiegelanordnung 20 umfasst eine Vielzahl einzelner, kleiner, im Beispielsfall ebener Einzelspiegel 21, die mit sehr kleinen Zwischenräumen unmittelbar aneinander angrenzen und dem Spiegel insgesamt eine facettierte Spiegeloberfläche verleihen. Jeder der Einzelspiegel 21 ist um zwei senkrecht zueinander ausgerichtete Kippachsen unabhängig von den anderen Einzelspiegeln kippbar, wobei die Kippbewegungen der Einzelspiegel von einer Steuereinrichtung 22 über elektrische Signale zu entsprechenden individuellen Antrieben gesteuert werden.
Das von den Einzelspiegeln reflektierte Licht trifft, gegebenenfalls nach Durchtritt durch eine optional vorgesehene Optik 23, auf eine erste Fläche 25 des Beleuchtungssystems und erzeugt dort eine durch die Ausrichtung der Einzelspiegel variabel vorgebbare zweidimensionale Intensitätsverteilung. Dabei werden die Einzelspiegel 21 so verkippt, dass die gesamte auftreffende Lichtintensität in den genutzten Bereich der ersten Fläche 25 trifft, so dass hier eine (bis auf Reflexionsverluste an den Spiegelchen 21) weitgehend verlustfreie Umverteilung der Lichtintensität stattfindet. Die Spiegelanordnung 20 ist wesentlicher Bestandteil einer einstellbaren Lichtverteilungseinrichtung 30 zur variablen Einstellung einer vorgebbaren, zweidimensionalen Intensitätsverteilung in der ersten Fläche 25.
In der Nähe der ersten Fläche 25 oder mit dieser zusammenfallend liegt die Eintrittsfläche einer ersten Rasteranordnung 35 mit ersten Rasterelementen 36, die als Linsen mit positiver Brechkraft und einem Rechteckquerschnitt mit großem Aspektverhältnis zwischen Breite und Höhe ausgebildet sind (vgl. 2). Die Rechteckform der Linsen 36 entspricht der Rechteckform des zu beleuchteten Feldes (dem Scannerfeld eines Waferscanners), weshalb die ersten Rasterelemente auch als Feldwaben 36 bezeichnet werden. Die ersten Rasterelemente sind in einem der Rechteckform der Feldwaben entsprechenden rechteckigen Raster (kartesisches Raster) direkt aneinander angrenzend, d.h. im wesentlichen flächenfüllend angeordnet. Eine Anordnung mit kleinen lateralen Abständen ist auch möglich. Die Rasterelemente (Waben) bewirken, dass das in die erste Fläche einfallende Licht in eine der Anzahl der beleuchteten Einzellinsen 36 entsprechende Anzahl von gesonderten Lichtbündeln aufgeteilt wird, die entsprechend der Brechkraft der Linsen in den jeweils zugehörigen Fokusbereichen der Linsen fokussiert werden. Dadurch entsteht eine der Anzahl beleuchteter Linsen 36 entsprechende Anzahl sekundärer Lichtquellen, die in einer Rasteranordnung angeordnet sind. Die einzelnen Positionen der sekundären Lichtquellen werden dabei durch die jeweiligen Fokuspositionen der Einzellinsen 36 bestimmt.
Mit Abstand hinter der ersten Rasteranordnung 35 ist eine zweite Rasteranordnung 40 mit zweiten Rasterelementen 41 angeordnet, die im Beispielsfall ebenfalls als Linsen mit positiver Brechkraft ausgebildet sind. Die zweiten Rasterelemente werden auch als Pupillenwaben bezeichnet und sind im Bereich einer zweiten Fläche 45 des Beleuchtungssystems angeordnet. Die zweite Fläche 45 ist eine Pupillenebene des Beleuchtungssystems und ist bei einem in eine Projektionsbelichtungsanlage eingebauten Beleuchtungssysteme optisch konjugiert zu einer Pupillenebene des Projektionsobjektivs, dessen Objektebene (Retikelebene) mit Hilfe der Beleuchtungseinrichtung beleuchtet wird. Die zweiten Rasterelemente 41 sind in der Nähe der jeweiligen sekundären Lichtquellen angeordnet und bilden über eine nachgeschaltete, zoombare Feldlinse 47 die Feldwaben 36 in eine Beleuchtungsfläche 50 des Beleuchtungssystems ab, in der das rechtwinklige Beleuchtungsfeld 51 liegt. Die rechtwinkligen Bilder der Feldwaben 36 werden dabei im Bereich des Beleuchtungsfeldes 51 mindestens teilweise überlagert. Diese Überlagerung bewirkt eine Homogenisierung bzw. Vergleichmäßigung der Lichtintensität im Bereich des beleuchteten Feldes 51.
Die Rasterelemente 35, 40 übernehmen bei diesem Beleuchtungssystem die Funktion einer Lichtmischeinrichtung 55, die der Homogenisierung der Beleuchtung im Beleuchtungsfeld 51 dient und die die einzige Lichtmischeinrichtung des Beleuchtungssystems ist.
Die Beleuchtungsfläche 50, in der das Beleuchtungsfeld 51 liegt, ist eine Feldzwischenebene des Beleuchtungssystems, in der ein Retikel/Masking-System (REMA) 60 angeordnet ist, welches als verstellbare Feldblende dient. Das nachfolgende Objektiv 65 bildet die Zwischenfeldebene mit dem Maskierungssystem 60 auf das Retikel (die Maske bzw. die Lithographievorlage) ab, die sich in der Retikelebene 70 befindet. Der Aufbau solcher Abbildungsobjektive 65 ist an sich bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert. Es gibt auch Ausführungsformen ohne ein solches Abbildungssystem; bei diesen kann die Beleuchtungsfläche 50 mit der Retikelebene (Objektebene eines nachfolgenden Projektionsobjektivs) zusammenfallen.
Dieses Beleuchtungssystem bildet zusammen mit einem (nicht gezeigten) Projektionsobjektiv und einem verstellbaren Retikel-Halter, der das Retikel in der Objektebene des Projektionsobjektivs (Retikelebene 70) hält, eine Projektionsbelichtungsanlage für die mikrolithographische Herstellung von elektronischen Bauteilen, aber auch von optischen diffraktiven Elementen und anderen mikrostrukturierten Teilen.
Bei dem hier gezeigten Scanner-System wird auf dem Retikel ein schmaler Streifen, typischerweise ein Rechteck mit einem Aspektver hältnis von 1:2 bis 1:8, beleuchtet und durch Scannen das gesamte strukturierte Feld eines Chips seriell beleuchtet. Auch eine Verwendung in Wafer-Steppern ist möglich, bei denen die gesamte, einem Chip entsprechende strukturierte Fläche so gleichmäßig und randscharf wie möglich beleuchtet wird.
Anhand von 2 werden Besonderheiten der Rasteranordnungen 35, 40 der Lichtmischeinrichtung 55 näher erläutert. In dem schematisch dargestellten Beispiel besteht die erste Rasteranordnung 35 (2(a)) aus einer quadratischen Anordnung mit insgesamt 30 rechteckigen Linsenelementen (erste Rasterelemente) 36, die direkt aneinander angrenzend nebeneinander bzw. übereinander angeordnet sind und eine quadratische Fläche lückenlos ausfüllen. Die Rechteckform der Rasterelemente 36 mit einem Aspektverhältnis zwischen Breite und Höhe von ca. 4:1 entspricht der Rechteckform des zu beleuchtenden Feldes 51. Die Rechtecklinsen 36 bilden neun funktionelle Gruppen oder Blöcke, wobei diese Gruppen jeweils rechteckförmig sind und in der Figur zur Veranschaulichung durch breite Linien getrennt sind. Eine von der optischen Achse 12 zentrisch durchstoßene zentrische Gruppe 75 wird an ihren vier geraden Seiten von vier Gruppen 76, 77, 78, 79 erster Nachbarn umgeben. Die zwei vertikal benachbarten Gruppen 77, 79 weisen jeweils drei, die zwei horizontal benachbarten Gruppen 76, 78 jeweils zwei übereinander angeordnete Rasterelemente 36 auf. In Diagonalrichtung stoßen vier Gruppen 80, 81, 82, 83 zweiter Nachbarn, die jeweils vier übereinander angeordnete Rasterelemente 36 aufweisen, jeweils mit den Ecken der Viereckanordnungen an die zentrische Gruppe 75. Die Zentren der Gruppen erster Nachbarn liegen näher an der optischen Achse 12 als die Zentren der Gruppen zweiter Nachbarn, so dass die ersten Nachbarn eine erste Koordinationssphäre und die zweiten Nachbarn eine zweite Koordinationssphäre zur zentrischen Gruppe bilden. Die ersten Rasterelemente 36 sind in einer kartesischen Feldanordnung in Form eines regelmäßigen Rechteckgitters angeordnet.
Die Rasterelemente 41 der zweiten Rasteranordnung 40 (2(b)) sind demgegenüber in einer zur optischen Achse 12 rotationssymmetrisch bzw. radialsymmetrischen Feldanordnung gruppiert. Die insgesamt 30 jeweils kreisförmigen Linsen 41 sind in drei konzentrischen Ringen 85, 86, 87 (gestrichelt angedeutet) angeordnet, wobei der innere Ring 85 vier, der mittlere Ring 86 zehn und der äußere Ring 87 sechzehn Linsenelemente 41 umfasst. Die Rotationssymmetrie der zweiten Rasteranordnung korrespondiert zur rotationssymmetrischen Form der Pupille des Beleuchtungssystems, welche optisch konjugiert zur Pupille des nachfolgenden Projektionsobjektivs ist.
Die Linsen 36 der ersten Rasteranordnung 35 sind so gestaltet, dass sie eine weitgehend verlustfreie Umordnung der austretenden Lichtbündel in Richtung der Linsenelemente 41 der zweiten Rasteranordnung 40 gemäß einer festgelegten, d.h. nicht variablen Zuordnung ermöglichen. Hierzu hat mindestens ein Teil der Positivlinsen 36 eine prismatische Brechkraft, um austretende Lichtbündel zu erzeugen, die gegenüber der Schwerpunktrichtung der eintretenden Lichtbündel in einem definierten ersten Umlenkwinkel und in einer definierten Umlenkrichtung so umgelenkt werden, dass die austretenden Lichtbündel jeweils auf das zugeordnete Linsenelement 41 der zweiten Rasteranordnung 40 treffen. Die prismatische Wirkung kann auch durch gesonderte Prismenelemente bewirkt werden, die gesondert von den Linsen in einer Rasteranordnung angeordnet sein können. Auch die Verwendung geblazeter Gitter zur Umlenkung ist möglich. Gleichzeitig findet eine Umformung des Bündelquerschnitts von einer Rechteckform zu einer annähernden Kreisform statt, um eine volle, verlustarme Ausleuchtung der Pupillenwaben zu erreichen. Im Beispiel sind die Rechtecklinsen a, b, c, d der zentrischen Gruppe 75 so gestaltet, dass die von ihnen erzeugten Lichtbündel jeweils auf die Rundlinsenelemente A, B, C, D der zweiten Rasteranordnung 40 treffen. An der beispielhaften Darstellung ist erkennbar, dass hierzu die rechteckigen Feldwaben a, b, c und d jeweils unterschiedliche Umlenkwinkel und Umlenkrichtungen erzeugen müssen, da die zugeordneten, runden Pupillenwaben nicht übereinander, sondern paarweise nebeneinander in einer Ringanordnung vorliegen. Eine entsprechende Umordnung der Lichtbündel findet zwischen den Feldwaben 36 der Gruppen 76 bis 79 erster Nachbarn und den runden Linsenelementen des mittleren Ringes 86 der Pupillenwabenanordnung 40 statt. Das Licht der in der ersten Rasteranordnung 35 am weitesten außen liegenden Linsengruppen 80 bis 83 wird in entsprechender Weise mit einer 1:1 Zuordnung zwischen Linsenelementen auf die 16 Rundlinsen des äußeren Ringes 87 der zweiten Rasteranordnung 40 umgelenkt.
Es ist erkennbar, dass bei dieser Umverteilung zwischen der Rechtecksymmetrie im Bereich der ersten Rasteranordnung 35 und der Rotationssymmetrie der Beleuchtung im Bereich der zweiten Rasteranordnung 40 praktisch kein Lichtverlust eintritt, da die aus den Feldwaben austretenden Lichtbündel durch diese jeweils so geformt und umgelenkt werden, dass sie im wesentlichen vollständig auf die zugeordneten Linsen 41 der zweiten Rasteranordnung 40 treffen. Dabei lässt sich die räumliche Intensitätsverteilung hinter der zweiten Rasteranordnung, d.h. die Austrittslichtverteilung, in eindeutiger Weise durch die von der Lichtverteilungseinrichtung an dem ersten Rasterelement erzeugten Lichtverteilung vorbestimmen.
Mit dem Beleuchtungssystem 10 ist es auf einfache Weise möglich, verschiedene Beleuchtungssettings verlustarm bereitzustellen. Soll beispielsweise eine konventionelle Beleuchtung mit einem mittleren Durchmesser des beleuchteten Bereiches der Pupille eingestellt werden, so werden die Einzelspiegel 21 der Spiegelanordnung 20 durch die Steuer einrichtung 22 so eingestellt, dass das Licht des Lasers im wesentlichen nur auf die Feldwaben der zentrischen Gruppe 75 und der ersten Nachbargruppen 76, 77, 78, 79 fällt. Die von diesen erzeugten Lichtbündel beleuchten dann ausschließlich den inneren und den mittleren Ring 85 bzw. 86 der zweiten Rasteranordnung 40, so dass ein kreisförmiger Bereich mittlerer Größe der Pupille ausgeleuchtet wird. Für einen Wechsel zu größeren σ-Werten werden die Spiegel 21 so eingestellt, dass alle Feldwaben der ersten Rasteranordnung 35 ausgeleuchtet sind, was zu einer Ausleuchtung aller Pupillenwaben 41 und somit zu einem großen Durchmesser des Ausleuchtungsbereichs führt.
Zur Erzeugung einer Ringfeldbeleuchtung kann beispielsweise so vorgegangen werden, dass die Spiegel 21 so verkippt werden, dass das Laserlicht nicht oder nur mit schwacher Intensität auf die Feldwaben der zentralen Gruppe 75 trifft, während der Großteil der Intensität auf die ersten und zweiten Nachbargruppen trifft. Dementsprechend werden bei der zweiten Rasteranordnung 40 die äußeren beiden Ringe 86, 87 mit größter Intensität und der innere Ring mit schwächerer Intensität oder gar nicht ausgeleuchtet, was zu einer Ringfeldbeleuchtung führt. Zur Erzeugung einer Dipol-Beleuchtung können beispielsweise hauptsächlich die oberhalb und unterhalb der zentrischen Gruppe 75 liegenden Feldwaben der ersten Nachbargruppen 76 und 78 ausgeleuchtet werden, wodurch hauptsächlich die oberhalb und unterhalb des inneren Ringes A, B, C, D liegenden Pupillenwaben ausgeleuchtet werden. Entsprechendes gilt für eine Quadropol-Beleuchtung, zu deren Einstellung beispielsweise die vier Feldwabengruppen 76 bis 79 mit größter Intensität ausgeleuchtet werden.
Sollen konventionelle Settings beliebigen Durchmessers der Beleuchtungsfläche eingestellt werden, so wird die Beleuchtung der zweiten Rasterelemente 41 so eingestellt, dass eine Anzahl von Ringen beleuchtet wird, die einem Beleuchtungsfleck entsprechen, der nahe bei der gewünschten Größe liegt. Durch stufenlose Einstellung der Vergrößerung der zoombaren Feldlinse 47 kann dann die gewünschte Größe des Beleuchtungsflecks 51 in der Beleuchtungsebene 50 exakt eingestellt werden.
Die Mittelpunkte der runden Pupillenwaben des i-ten Rings liegen auf einem Kreis mit Radius R_i. Zur Bestimmung der theoretisch möglichen Anzahl von Pupillenwaben im i-ten Ring muss der Winkel berechnet werden, den eine einzelne Pupillenwabe auf dem Ring benötigt. Dieser ergibt sich zu φ_i = 2 arcsin(a/(2 R_i)) (im Gradmaß). Die theoretische Anzahl N_i von Pupillenwaben des i-ten Rings ergibt sich daraus zu N_i = 360°/φ_i. Die tatsächliche Anzahl n_i von Pupillenwaben muss jedoch ganzzahlig sein. Die theoretische Anzahl N_i muss somit entweder ab- oder aufgerundet werden. Wird abgerundet, bleiben Lücken auf dem Ring, die nicht von Pupillenwaben ausgefüllt werden. Wird hingegen aufgerundet, so muss ein neuer, größerer Radius für den i-ten Ring bestimmt werden. Dies wird erreicht, indem in die obigen Beziehungen die tatsächliche, aufgerundete Anzahl n_i anstelle von N_i eingesetzt wird und nach dem neu zu bestimmenden Radius R_i aufgelöst wird. Zur Vermeidung der Überschneidung von in einem i-ten Ring mit Radius R_i angeordneten Pupillenwaben mit den Pupillenwaben eines i-1-ten Rings mit Radius R_i-1 sind die Radien der konzentrischen Kreise geeignet aufeinander abzustimmen. Die Anzahl der Pupillenwaben pro Ring sollte so gewählt werden, dass sich eine Zahl ergibt, die mit einer einfachen Gruppierung von Blöcken der Feldwaben korrespondiert.
Anhand der 3 und 4 werden im Zusammenhang mit einer anderen Ausführungsform weitere im Zusammenhang mit der Erfindung vorteilhafte Maßnahen beispielhaft dargestellt. 3 zeigt hierzu schematisch eine Ausführungsform einer als Pupillenwabenplatte dienenden zweiten Rasteranordnung 300 mit einem zentralen Rasterelement 301 (kreisrunde Linse) und sieben dazu konzentrischen Ringen mit identisch dimensionierten, linsenartigen Rasterelementen. Dabei haben die Ringe von innen nach außen 6, 14, 18, 26, 30, 38 und 42 Einzellinsen, die in Umfangsrichtung jeweils nebeneinander liegen. Die Linsenzahlen wurden nach obigem Algorithmus optimiert. Aus Symmetriegründen ist es vorteilhaft, die Zahl der linsenartigen Rasterelemente geradzahlig zu wählen. Das zentrale Rasterelement kann auch entfallen. 4 zeigt eine Möglichkeit für eine zugeordnete erste Rasteranordnung 400 mit rechteckförmigen, direkt aneinander angrenzenden Feldwabenlinsen.
Es hat sich als günstig herausgestellt, wenn für bestimmte zweidimensionale Verteilungen der Ausleuchtung der Pupillenwabenplatte die zugeordneten Feldwaben in geschlossenen Blöcken, d.h. in zusammenhängenden Gruppen benachbarter Rasterelemente, zusammengefasst werden. Die Blöcke sollten einfach geformt sein, z.B. quadratisch oder rechteckförmig, um eine randscharfe Ausleuchtung mit relativ einfach aufgebauten Lichtverteilungseinrichtungen zu ermöglichen. Die Blöcke können lückenlos aneinander stoßen. Es ist jedoch auch möglich, zwischen den Blöcken materialfreie Lücken bzw. Totzonen 410 vorzusehen, um ein „Übersprechen" zwischen den benachbarten Kanälen zu vermeiden (vergl. gestrichelt eingekreiste Detailansicht). Ein solches „Übersprechen" kann dann vorkommen, wenn das von der Lichtverteilungseinrichtung kommende Licht, welches eine bestimmte Gruppe von Feldwaben ausleuchten soll, zum Teil auch benachbarte Feldwaben ausleuchtet und somit die Intensität in die falschen Lichtkanäle gelangt. Die Bereitstellung von Freiräumen und gegebenenfalls deren Größe hängt somit von der Genauigkeit ab, mit der die Feldwabenseite mit Hilfe der Lichtverteilungseinrichtung ausgeleuchtet werden kann. Den einzelnen Blöcken können beispielsweise Ringzonen zugeordnet sein. Die Blöcke sind in 4 durch dicke Linien voneinander getrennt.
Eine mögliche, feste Zuordnung zwischen Feldwaben und Pupillenwaben wird nun anhand 3 und 4 erläutert. Der um die Zentral wabe 301 verlaufende innere Ring wird hier als erster Ring bezeichnet, der außenliegende Ring dementsprechend als siebter Ring. In 4 entsprechend die Ziffern innerhalb der Blöcke der Nummer der entsprechenden Ringe. Es ist erkennbar, dass die zentrale Feldwabe (Ziffer 0) der zentralen Pupillenwabe 301 zugeordnet ist. Oberhalb und unterhalb der zentralen Feldwabe liegen mit „1" bezeichnete Blöcke mit jeweils drei Feldwaben, die den sechs Pupillenwaben des ersten Ringes zugeordnet sind. Seitlich neben diesen Blöcken liegen zwei jeweils mit „2" bezeichnete Blöcke mit jeweils sieben übereinanderliegenden Feldwaben, die den insgesamt 14 Pupillenwaben des zweiten Rings entsprechen. Nach diesem System werden die einzelnen Feldwaben mit einer 1:1-Zuordnung den zugehörigen Pupillenwaben zugeordnet, wobei durch eine geeignete prismatische Brechkraft die Umlenkung zur jeweils zugehörigen Pupillenwabe erzeugt wird.
Soll nun beispielsweise kohärente Beleuchtung mit einem mittleren Kohärenzgrad eingestellt werden, so wird die Lichtverteilungseinrichtung so angesteuert, dass mit Ausnahme der äußeren Blöcke (Ziffern „6" und „7") alle innenliegenden Blöcke („0"–„5") vollständig ausgeleuchtet werden. Dadurch stellt sich bei den Pupillenwaben eine vollständige Ausleuchtung der inneren fünf Ringe und des der zentralen Pupillenwabe ein.
Soll annulare Beleuchtung erzeugt werden, so können je nach gewünschtem Außendurchmesser und Innendurchmesser des beleuchteten Ringes beispielsweise nur die Blöcke „4"–„7" oder „5"–„7" oder „3"–„5" usw. ausgeleuchtet werden, wodurch in der Pupillenebene dementsprechend nur die zugehörigen Ringe voll ausgeleuchtet werden.
Hier wurde anhand von Ausführungsbeispielen mit relativ wenigen Waben eine grobe Rasterung in Radialrichtung erzielt. Eine Feldwabenplatte und/oder eine Pupillenwabeplatte kann jedoch auch deutlich mehr als die gezeigten Rasterelemente enthalten, beispielsweise 200–500 Rasterelemente oder mehr. Hierdurch kann eine feine Rasterung der erzielten Intensitätsverteilungen erreicht werden.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Einstellung der Lichtverteilung in der Pupillenebene mit Hilfe der Lichtverteilungseinrichtung ist es bei anderen Ausführungen auch möglich, einen Wechsel der Zuordnung zwischen erstem Rasterelement und zweitem Rasterelement dadurch zu erreichen, dass auswechselbare erste Rasterelemente vorgesehen sind, die für eine gegebene Eintrittslichtverteilung verschiedene Beleuchtungsverteilungen für die dahinter liegenden Pupillenwaben bereitstellen. Das Ein- und Auswechseln dieser speziellen Feldwabenkonfigurationen kann mit Hilfe einer Wechselplatte auf der Feldwabenseite realisiert werden.
Nach dem gleichen Prinzip ist auch eine Blockbildung der beleuchteten Feldwaben für polare Beleuchtungssettings möglich, beispielsweise für Dipolbeleuchtung oder Quadrupolbeleuchtung. In 3 sind hierzu zur Erläuterung zwei einander diametral gegenüber liegende Gruppen von Pupillenwabenlinsen der äußeren drei Ringe (schraffiert) gezeigt, die von den ihnen zugeordneten Feldwaben beleuchtet werden müssen, um eine Dipolbeleuchtung mit großem maximalen und relativ großem minimalen σ-Wert zu ermöglichen. Die zugehörigen Feldwaben sind in 4 schraffiert eingezeichnet.
5 zeigt schematisch einer andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage. Der Aufbau des Beleuchtungssystems von 5 entspricht im Wesentlichen dem von 1. In 5 gezeigte Elemente des Beleuchtungssystems, die den in 1 gezeigten Elementen entsprechen, sind mit um hundert erhöhten Bezugszeichen versehen. Als Lichtverteilungseinrichtung wird im Beleuchtungssystem von 5 ein in Transmission betriebenes diffraktives optisches Element 201 eingesetzt, welches aus Fresnellinsen aufgebaut ist. Dieses ist zur Erzeugung einer zweidimensionalen Lichtverteilung in einer ersten Fläche 125 des Beleuchtungssystems vorgesehen und ersetzt somit die in 1 gezeigte Spiegelanordnung 20. Die mit dem diffraktiven optischen Element 201 auf der ersten Fläche 125 zu erzeugende Lichtverteilung kann im wesentlichen einer der in der Erklärung zu 1 beschriebenen Intensitätsverteilungen entsprechen und wird daher hier nicht im einzelnen erläutert. Es versteht sich, dass alternativ zur Verwendung eines diffraktiven optischen Elements 201 auch ein refraktives optisches Element zum Einsatz kommen kann, welches in Transmission oder Reflexion betrieben werden kann.
Zur Erzeugung variabler Lichtverteilungen kann das diffraktive optische Element 201 mittels einer als Linearwechsler oder Revolverwechsler ausgebildeten Wechseleinrichtung 200 gegen diffraktive optische Elemente mit anderer Abstrahlcharakteristik ausgetauscht werden, die in der Wechseleinrichtung 200 vorgesehen sind. Ein zum Austausch vorgesehenes diffraktives optisches Element 202 ist beispielhaft im Inneren des Linearwechslers 200 gezeigt.
6 zeigt schematisch eine Ansicht des diffraktiven optischen Elements 201 von 5 mit einer in der ersten Fläche 125 des Beleuchtungssystems 110 erzeugten, zweidimensionalen Intensitiätsverteilung. Das diffraktive optische Element 201 ist derart ausgestaltet, dass dieses nur Rechtecklinsen ausleuchtet, die einer zentrischen Gruppe 275 und vier Gruppen erster Nachbarn 276, 277, 278, 279 angehören, die in Anordnung und Aufbau den in 2a gezeigten Gruppen 75 bis 79 entsprechen. Die auf der ersten Fläche 125 erzeugte Intensitätsverteilung ist kreuzförmig und dient der Erzeugung einer kreisförmigen Beleuchtung mit mittlerem Kohärenzgrad auf einer zweiten Fläche 145, auf der zwei innere, konzentrische Ringe ausgeleuchtet werden, wie sie in 2b gezeigt sind. Die Intensitätsverteilung in der ersten Ebene 125 entspricht daher nicht der für die Beleuchtung erforderlichen Intensitätsverteilung. Diese wird erst in Verbindung mit der Umverteilung der Lichtbündel zwischen der ersten Fläche 125 und der zweiten Fläche 145 erzeugt.
In 7 ist eine andere Ausführungsform eines Beleuchtungssystems 710 für eine Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage gezeigt, die mit Licht aus dem tiefen Ultraviolettbereich (DUV) arbeitet, welches von einer (nicht gezeigten) primären Laser-Lichtquelle bereitgestellt wird. Der Laserstrahlung tritt in eine Lichtverteilungseinrichtung 730 ein, die dafür eingerichtet ist, aus dem Licht des Lasers eine zweidimensionale Intensitätsverteilung des Lichtes in einer Pupillenformungsfläche 725 des Beleuchtungssystems zu erzeugen. In Strahlrichtung hinter der Pupillenformungsfläche folgt ein zoombarer Wabenkondensor 740, der dazu eingerichtet ist, die von der Lichtverteilungseinrichtung 730 bereitgestellte zweidimensionale Intensitätsverteilung in eine Ausgangswinkelverteilung von Strahlung mit variabel einstellbarer Apertur umzuwandeln. Dem zoombaren Wabenkondensor folgt ein Zoom-System 750, das dafür vorgesehen ist, mit variabler Vergrößerung eine eingangsseitige Winkelverteilung von Licht in eine ausgangsseitige Feldverteilung des Lichts umzuwandeln. Hierzu ist das Zoom-System als Brennweiten-Zoom-System ausgelegt, bei dem die vordere Brennfläche 751 eine Fourier-transformierte Fläche zur hinteren Brennfläche 760 ist. Die hintere Brennfläche 760 ist eine Zwischenfeldfläche des Beleuchtungssystems. Eine nachfolgende Abbildungsoptik 770 mit einem Vergrößerungsmaßstab nahe 1:1 ist dafür vorgesehen, die Zwischenfeldebene 760 in die Austrittsebene 780 des Beleuchtungssystems abzubilden, die bei einem in eine Projektionsbelichtungsanlage eingebauten Beleuchtungssystem mit der Objektfläche des nachfolgenden Projektionsobjektivs zusammenfällt und in der eine strukturtragende Maske (Retikel) anzuordnen ist.
Die Lichtverteilungseinrichtung 730 umfasst eine Strahlaufweitungsoptik 731, die zur Kohärenzreduktion sowie zur Vergrößerung des Strahlquerschnittes des Laserstrahles dient und eine Lichtverteilung mit im Wesentlichen parallel zur optischen Achse verlaufenden Strahlen mit rechteckigem Querschnitt erzeugt. Dahinter folgt ein erstes optisches Rasterelement 732, welches als Pupillenformungselement dient und in der Objektfläche des nachfolgenden Objektives 735 positioniert ist. Das erste optische Rasterelement 732 umfasst eine wabenartige Rasteranordnung von diffraktivem, hexagonalen Elementen zur Erzeugung einer im Wesentlichen kreisförmigen Lichtverteilung aus der von der Strahlaufweitungsoptik erzeugten, rechteckförmigen Lichtverteilung und dient außerdem zur Erhöhung des Lichtleitwertes des vom Laser kommenden Lichtes. Jedes Element der Rasterstruktur ist hierbei als eine Anordnung von Fresnel-Linsenelementen ausgebildet, wie sie z.B. in der EP 0 747 772 A1 beschreiben werden, deren Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht wird. Neben einer nahezu kreisförmigen Lichtverteilung lassen sich auch andere, z.B. polare Lichtverteilungen erzeugen, zu deren Erzeugung im Austausch mit dem Rasterelement 732 andere optische Rasterelemente in den Strahlengang eingeführt werden können. Die numerische Apertur des Rasterelementes 732 ist vorzugsweise kleiner als 0,3, so dass die Durchmesser der optischen Elemente des nachfolgenden Objektives 735 klein gehalten werden können.
Das Objektiv 735 ist ein Axicon-Objektiv, welches eine Kollimatorlinse 733 und ein nachfolgendes Axicon-Paar 734 umfasst, das zwei konische Axiconelemente mit einander zugewandten, konischen Axikonflächen umfasst. Durch axiales Verschieben der beiden Axiconelemente gegeneinander kann eine radiale Umverteilung von Lichtenergie herbeigeführt werden, so dass zwischen axialer Beleuchtung (Abstand 0 der Axicon elemente) und außeraxialer Beleuchtung (endlicher Abstand zwischen konischen Axiconflächen) umgeschaltet werden kann.
Das Objektiv 735 wirkt als Kondensor, da seine bildseitige Brennweiteunendlich ist. Das erste optische Rasterelement 732 steht in der vorderen Brennebene des Objektives und ein zweites optisches Rasterelement 738, welches als Feldformungselement dient, steht im parallelen Strahlengang. Die vom ersten optischen Rasterelement 732 eingeführte, im Wesentlichen kreisförmige Lichtverteilung wird vom Objektiv 735 in eine kreisförmige Lichtverteilung auf dem zweiten optischen Rasterelement 738 überführt, welches zur Vermeidung einer geometrisch oder energetisch elliptischen Pupille mit geringem Abstand hinter dem letzten optischen Element des Objektives 735 im Bereich von dessen Austrittspupille positioniert ist. Diese bildet die Pupillenformungsfläche 725. Das zweite optische Rasterelement erhöht den Lichtleitwert der Strahlung um ein Mehrfaches und wandelt die im Wesentlichen kreisförmige Lichtverteilung der einfallenden Strahlung in eine rechteckige Lichtverteilung an der Austrittsseite um, deren Aspektverhältnis so gewählt ist, dass ein rechteckigförmiges Beleuchtungsfeld geeigneter Größe entsteht. Zur Einstellung des Aspektverhältnisses werden rechteckige Elemente als Rasterelemente gewählt.
Die Eintrittsfläche des zoombaren Wabenkondensors 740 ist in der Nähe der Pupillenformungsfläche 725 angeordnet oder fällt mit dieser zusammen. Bei anderen Ausführungsformen kann zwischen der Pupillenformungsfläche und der Eintrittsfläche des Wabenkondensors auch noch ein optisches Abbildungssystem angeordnet sein, so dass die Eintrittsfläche dann in einer zur Pupillenformungsfläche optisch konjugierten Fläche steht. Das Abbildungssystem kann als Zoom-System mit variabler Vergrößerung ausgelegt sein, um die Größe des ausgeleuchteten Bereiches am Eintritt des Wabenkondensors variabel einstellen zu können.
Bei einer anderen, bildlich nicht dargestellten Ausführungsform wird die Beleuchtungsintensitätsverteilung der Pupillenformungsfläche 725 mit Hilfe eines Wabenkondensors geformt, dessen erste Rasterelemente in einer kartesischen zweidimensionalen Feldanordnung und dessen zweite Rasterelemente in einer zur optischen Achse rotationssymmetrischen zweidimensionalen Feldanordnung angeordnet sind, wobei optische Einrichtungen zur verlustarmen räumlichen Umverteilung von Lichtbündeln zwischen den ersten Rasterelementen und den zweiten Rasterelementen gemäß einer fest vorgegebenen Zuordnung vorgesehen sind (Wabenkondensor vom Typ I). Wabenkondensoren dieses Typs wurden im Zusammenhang mit 1 bis 6 erläutert, auf diese Beschreibung wird hier ausdrücklich Bezug genommen.
Der zoombare Wabenkondensor 740 erlaubt es, die Beleuchtungseigenschaften in einer nachfolgenden Ebene des Beleuchtungssystems gezielt zu variieren, indem die Position mindestens eines Elementes des Wabenkondensors verändert wird. Er umfasst eine erste Anordnung 741 mit ersten Rasterelementen in Form von Linsen mit positiver Brechkraft und einem Rechteckquerschnitt mit großem Aspektverhältnis zwischen Breite und Höhe. Die Rechteckform der Linsen entspricht der Rechteckform des zu beleuchtenden Feldes (dem Scannerfeld eines Waferscanners), weshalb die ersten Rasterelemente auch als Feldwaben bezeichnet werden). Die im Wesentlichen flächenfüllend in einem Rechteckraster angeordneten Feldwaben bewirken, dass in die Eintrittsfläche einfallendes Licht in eine der Anzahl der beleuchteten Einzellinsen entsprechende Anzahl von gesonderten Lichtbündeln aufgeteilt wird (geometrische Strahlteilung), die entsprechend der Brechkraft der Linsen in den jeweiligen Fokusbereichen der Linsen fokussiert werden. Dadurch entsteht eine der Anzahl der beleuchteten Linsen entsprechende Anzahl sekundärer Lichtquellen, die in einer Rasteranordnung angeordnet sind.
Mit Abstand hinter der ersten Rasteranordnung ist eine zweite Rasteranordnung 746 mit zweiten Rasterelementen angeordnet, die im Beispielsfall ebenfalls Positivlinsen sind. Die zweiten Rasterelemente werden als Pupillenwaben bezeichnet und sind im Bereich einer Fläche 751 angeordnet, die eine Pupillenebene des Beleuchtungssystems ist. Die ersten Rasterelemente und die jeweils zugehörigen zweiten Rasterelemente bilden einzelne Lichtkanäle des Wabenkondensors. Die zweiten Rasterelemente befinden sich in der Nähe der jeweiligen sekundären Lichtquellen und bilden über das nachgeschaltete Zoom-System 750 die Feldwaben in die hintere Brennfläche 760 des Zoom-Systems ab, in der ein rechteckiges Beleuchtungsfeld liegt. Der Begriff „in der Nähe" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich die sekundären Lichtquellen sowohl unmittelbar vor oder hinter den Rasterelementen oder auch am Ort der zweiten Rasterelemente befinden können. Die rechtwinkligen Bilder der Feldwaben werden dabei im Bereich des Beleuchtungsfeldes mindestens teilweise überlagert, wodurch eine Homogenisierung bzw. Vergleichmäßigung der Lichtintensität im Bereich des Beleuchtungsfeldes 761 erreicht wird. Daher wirkt der zoombare Wabenkondensor als Lichtmischeinrichtung des Beleuchtungssystems. Eine weitere Lichtmischeinrichtung kann vorgesehen sein, ist jedoch bei der Ausführungsform nicht erforderlich.
Zwischen der ersten Rasteranordnung 741 und der zweiten Rasteranordnung 746 ist eine dritte Rasteranordnung 748 im Abbildungsstrahlengang zwischen der ersten Rasteranordnung 741 und dem zugehörigen Beleuchtungsfeld angeordnet. Die axiale Position der dritten Rasteranordnung 748 ist stufenlos veränderbar, so dass die Linsen der dritten Rasteranordnung zusammen mit den zugehörigen Linsen der ersten Rasteranordnung eine Vielzahl von Zoom-Systemen mit veränderbarer Brennweite bilden, wodurch sich die Lage der sekundären Lichtquellen verändern lässt. Dadurch bewirkt die axiale Verschiebung der dritten Rasteranordnung auch eine Änderung der Winkelverteilung der von dem Wabenkondensor 740 abgegebenen Ausgangsstrahlung. Die Rasterplatte 746 sollte in einem definierten Abstand zu den Rasteranordnungen 741 und 748 stehen. Sie kann ebenfalls verschiebbar sein. Die felderzeugenden Waben 741 und 748 sollten in ihrer gemeinsamen Wirkung im allgemeinen im Fokalabstand der Pupillen-Wabenplatte 746 angeordnet sein.
Im Folgenden werden einige vorteilhafte Eigenschaften erläutert. Durch die zoombare Feldlinse 750 kann die Pupillengröße, die durch die Apertur der Strahlung in der Feldebene 760 (oder einer dazu optisch konjugierten Feldebene) bestimmt wird, kontinuierlich verändert werden. Dabei muss sich im allgemeinen wegen der Erhaltung des Lichtleitwertes die Feldgröße ebenfalls ändern in der Weise, dass sich die Feldgröße vergrößert, wenn sich die Apertur (bzw. die Pupille) verkleinert. Die Feldgröße kann jedoch mit Hilfe des variabel einstellbaren Wabenkondensors 740 ebenfalls verändert und damit im Bedarfsfall kompensiert werden. Durch koordinierte Verstellung des zoombaren Wabenkondensors und des nachgeschalteten Zoom-Systems 750 kann die Pupillengröße kontinuierlich verändert werden, ohne dass sich die Feldgröße ändert. Die Feldgröße ist jedoch auch mit Hilfe des varüerbaren Wabenkondensors veränderbar. Durch koordinierte Verstellung des zoombaren Wabenkondensors und der zoombaren Feldlinse kann auch erreicht werden, dass bei kontinuierlich veränderbarer Pupillengröße und Erhaltung des Lichtleitwertes ein Feld konstanter Größe eingestellt werden kann. Darüber hinaus ist es auch möglich, Felder mit skalierter Größe variabel einzustellen, beispielsweise indem nur die Brennweite der zoombaren Feldlinse verstellt wird, während der Wabenkondensor fest eingestellt bleibt.
Die Erhaltung des geometrischen Lichtleitwertes, der auch als „etendu" bezeichnet wird und sich aus dem Produkt zwischen Feldgröße und Apertur im entsprechenden Feld ergibt, wird in diesem Aufbau durch eine entsprechende Auslegung des Systems gewährleistet, wobei die Pupille beim kleinsten eingestellten σ-Wert praktisch komplett gefüllt ist (8(b)), beim größten σ-Wert jedoch eine entsprechende Unterfüllung aufweist (vgl. parzellierte Pupille in 8(a)), die durch einen Flächenfüllfaktor (σ_min/σ_max)² charakterisiert ist. Im Bereich der konventionellen σ-Einstellungen kann somit ohne Blenden gearbeitet werden. Dadurch werden Lichtverluste minimiert. Die schematische Darstellung in 8 zeigt einen Fall, bei dem die Ausleuchtung des Wabenkondensors nicht geändert wird, so dass die Anzahl der rechteckigen Ausleuchtungsbereiche in der Pupille unverändert bleibt. Die Variation des σ-Wertes wird allein durch Veränderung der Brennweite der Feldlinse und damit durch Veränderung von deren Apertur erreicht, wobei sichdie lateralen Abstände der ausgeleuchteten Rechteckbereiche ändern.
Da in einem solchen Aufbau die Größe oder die Ausleuchtung des Wabenkondensors nicht variiert, müssen die fokalen optischen Elemente vor dem Wabenkondensor keine variable Brennweite haben. Grundsätzlich ist es jedoch möglich, die Ausleuchtung des Wabenkondensors zu variieren. Im Beispielsystem kann mit dem vorgeschalteten Paar 734 von Axicon-Elementen der Wabenkondensor 740 im Bedarfsfall annular ausgeleuchtet werden, um entsprechende annulare Beleuchtungsmodi zu realisieren. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass vor dem Wabenkondensor und/oder hinter dem Wabenkondensor Blenden zur Ausblendung einzelner Lichtkanäle am Rande der beleuchteten Bereiche auszublenden, damit ungleichmäßig ausgeleuchtete Lichtkanäle vermieden werden, die zu einer Verschlechterung der Homogenisierungswirkung führen können.
Wie schon erwähnt, wird bei diesem mit einer Laserquelle arbeitenden Beleuchtungssystem die benötigte Apertur zur Ausleuchtung des Wa benkondensors mit Hilfe der Rasteranordnungen 732 und 738 stufenweise erreicht, wobei das zweite Rasterelemente 738 den zunächst recht kleinen Lichtleitwert so weit erhöht, dass die Pupille bei dem kleinsten Beleuchtungssetting (kleinster Wert des Kohärenzgrades σ) in Näherung homogen gefüllt ist, wie es in 8(b) gezeigt ist.
Das Zoom-System 750 hinter dem Wabenkondensor 740 arbeitet mit dem vollen geometrischen Lichtleitwert des Beleuchtungssystems. Falls mit einem einzigen solchen Zoom-System der erforderliche Dehnungsbereich nicht erreicht werden kann, besteht die Möglichkeit, durch zwei Zoom-Systeme mit überlappendem Dehnungsbereich oder durch Wechsel des Wabenkondensors den erforderlichen Dehnungsbereich zu realisieren. In letzterem Fall sollte auch die Optik vor dem Wabenkondensor variabel oder zoombar sein, beispielsweise indem das Objektiv 735 als Zoom-Axicon-Objektiv ausgelegt ist.
Die Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, bei denen alle Rasterelemente Linsen aus einem für das Licht der Arbeitswellenlänge transparenten Material, beispielsweise Kalziumfluorid, sind. Je nach Anwendungsbereich können die Rasteranordnungen 30, 40 auch durch Spiegel oder beugende Strukturen gebildet sein. Dadurch können für EUV geeignete Beleuchtungssysteme bereitgestellt werden.

Claims

Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes mit dem Licht einer primären Lichtquelle mit: einer optischen Achse (12); einer Lichtverteilungseinrichtung (30) zum Empfang von Licht der primären Lichtquelle (11) und zur Erzeugung einer variabel vorgebbaren, zweidimensionalen Intensitätsverteilung aus dem Licht der primären Lichtquelle in einer ersten Fläche (25) des Beleuchtungssystems; einer ersten Rasteranordnung (35, 300) mit ersten Rasterelementen (36, 301) zum Empfang der räumlichen, zweidimensionalen Intensitätsverteilung und zur Erzeugung einer Rasteranordnung sekundärer Lichtquellen; einer zweiten Rasteranordnung (40, 400) mit zweiten Rasterelementen (41) zum Empfang von Licht der sekundären Lichtquellen und zur mindestens teilweisen Überlagerung von Licht der sekundären Lichtquellen in dem Beleuchtungsfeld (51); wobei die ersten Rasterelemente in einer kartesischen zweidimensionalen Feldanordnung und die zweiten Rasterelemente in einer zur optischen Achse (12) rotationssymmetrischen zweidimensionalen Feldanordnung angeordnet sind und optische Einrichtungen zur verlustarmen Umverteilung von Lichtbündeln zwischen den ersten Rasterelementen und den zweiten Rasterelementen gemäß einer fest vorgegebenen Zuordnung vorgesehen sind.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Lichtverteilungseinrichtung (30) zur variablen Einstellung unterschiedlicher zweidimensionaler Intensitätsverteilungen in der ersten Fläche (25) derart ausgebildet und ansteuerbar ist, dass durch die Intensitäts verteilung alle zu einer vorgegebenen Austrittslichtverteilung gehörenden ersten Rasterelemente im wesentlichen vollständig ausgeleuchtet werden, während nicht zu der Austrittslichtverteilung beitragende erste Rasterelemente im wesentlichen unausgeleuchtet bleiben.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Lichtverteilungseinrichtung (30) mindestens eine Spiegelanordnung (20) mit einer Vielzahl von Einzelspiegeln (21) umfasst, von denen mindestens ein Teil relativ zu anderen Einzelspiegeln um eine oder mehrere Achsen verkippbar ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 3, bei dem die Einzelspiegel (21) der Spiegelanordnung (20) derart ausgerichtet oder ansteuerbar sind, dass von benachbarten Einzelspiegeln reflektiertes Licht in nicht-benachbarte Bereiche der ersten Fläche (25) fällt.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lichtverteilungseinrichtung (30) mindestens ein diffraktives oder refraktives optisches Element (201) umfasst, das eine Abstrahlcharakteristik hat, die einer gewünschten zweidimensionalen Intensitätsverteilung in der ersten Fläche entspricht.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 5, bei dem ein erstes diffraktives oder refraktives optisches Element (201) zur Erzeugung einer ersten, zweidimensionalen Intensitätsverteilung gegen ein zweites, diffraktives oder refraktives optisches Element (202) zur Erzeugung mindestens einer zweiten, zweidimensionalen Intensitätsverteilung mittels einer Wechseleinrichtung austauschbar ist.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die ersten Rasterelemente (36) eine der Form des Beleuchtungsfeldes (51) entsprechende Form haben, insbesondere eine Rechteckform.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die ersten Rasterelemente (36) zumindest innerhalb zusammenhängender Blöcke mit mehreren ersten Rasterelementen direkt aneinander angrenzend im wesentlichen flächenfüllend angeordnet sind, wobei vorzugsweise zwischen benachbarten Blöcken ein lateraler Abstand besteht.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die ersten Rasterelemente (36) gemäß einem Rechteckraster angeordnet sind.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens einige der ersten Rasterelemente (36) Linsen oder Linsenanordnungen mit prismatischer Brechkraft zur Erzeugung erster Umlenkwinkel sind, wobei sich die ersten Umlenkwinkel von mindestens zwei der Rasterelemente bezüglich Betrag und/oder Umlenkrichtung unterscheiden.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweiten Rasterelemente (41) in Form konzentrischer Ringe (85, 86, 87) angeordnet sind.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweiten Rasterelemente (41) rund sind.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei der zwischen der zweiten Rasteranordnung und dem Beleuchtungsfeld mindestens eine optische Einrichtung (47) mit variabler Vergrößerung angeordnet ist, insbesondere eine zoombare Feldlinse.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 13, bei dem die optische Einrichtung (47) variabler Vergrößerung einen Vergrößerungsbereich (Zoomfaktor) hat, der weniger als 1,5 beträgt und insbesondere zwischen ca. 1,1 und 1,3 liegt.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Axialabstand zwischen der ersten Rasteranordnung und der zweiten Rasteranordnung verstellbar ist (zoombarer Wabenkondensor).
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem vor der ersten Rasteranordnung (35) keine Abschattungsblende zur Formung der Intensitätsverteilung in der ersten Fläche (25) vorgesehen ist.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen der ersten Rasteranordnung (35) und der zweiten Rasteranordnung (40) keine Abschattungsblende vorgesehen ist.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen der zweiten Rasteranordnung (40) und der Beleuchtungsfläche (51) keine Abschattungsblende vorgesehen ist.
Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen fein strukturierten Bauteilen mit folgenden Schritten: Beleuchtung eines in einer Objektebene eines Projektionsobjektivs angeordneten Retikels mit dem Licht einer primären Lichtquelle mit Hilfe eines Beleuchtungssystems, das eine optische Achse; eine Lichtverteilungseinrichtung zum Empfang von Licht der primären Lichtquelle und zur Erzeugung einer zweidimensionalen Intensitätsverteilung aus dem Licht der primären Lichtquelle in einer ersten Fläche des Beleuchtungssystems; eine erste Rasteranordnung mit ersten Rasterelementen zum Empfang der räumlichen, zweidimensionalen Intensitätsverteilung und zur Erzeugung einer Rasteranordnung sekundärer Lichtquellen; und eine zweite Rasteranordnung mit zweiten Rasterelementen zum Empfang von Licht der sekundären Lichtquellen und zur mindestens teilweisen Überlagerung von Licht der sekundären Lichtquellen in dem Beleuchtungsfeld aufweist; wobei die ersten Rasterelemente in einer kartesischen zweidimensionalen Feldanordnung und die zweiten Rasterelemente in einer zur optischen Achse (12) rotationssymmetrischen zweidimensionalen Feldanordnung angeordnet sind und optische Einrichtungen zur verlustarmen Umverteilung von Lichtbündeln zwischen den ersten Rasterelementen und den zweiten Rasterelementen gemäß einer fest vorgegebenen Zuordnung vorgesehen sind; Erzeugung eines Bildes des Retikels auf einem lichtempfindlichen Substrat; wobei der Schritt der Beleuchtung des Retikels eine variable Einstellung der zweidimensionalen Intensitätsverteilung in der ersten Fläche des Beleuchtungssystems mit Hilfe der Lichtverteilungseinrichtung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die Lichtverteilungseinrichtung eine Spiegelanordnung mit einer Vielzahl von Einzelspiegeln umfasst und die zweidimensionale Intensitätsverteilung in der ersten Fläche eine individuelle Steuerung der Reflexionseigenschaften der Einzelspiegel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, bei dem die individuelle Steuerung der Reflexion der Einzelspiegel eine Verkippung mindestens eines der Einzelspiegel gegenüber anderen Einzelspiegeln um eine oder mehrere Kippachsen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die Lichtverteilungseinrichtung mindestens ein refraktives oder diffraktives optisches Element (201, 202) umfasst und zur Erzeugung einer variablen Intensitätsverteilung das optische Element gegen mindestens ein weiteres diffraktives oder refraktives optisches Element ausgewechselt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, bei dem die zweidimensionale Intensitätsverteilung in der ersten Fläche des Beleuchtungssystems derart eingestellt wird, dass erste Rasterelemente entweder im wesentlichen vollständig ausgeleuchtet oder im wesentlichen vollständig unausgeleuchtet sind.
Beleuchtungssystem für eine Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes mit dem Licht einer primären Lichtquelle, mit: einer Lichtverteilungseinrichtung zum Empfang von Licht der primären Lichtquelle und zur Erzeugung einer zweidimensionalen Intensitätsverteilung aus dem Licht der primären Lichtquelle in einer Pupillenformungsfläche des Beleuchtungssystems; einem der Pupillenformungsfläche nachfolgenden, zoombaren Wabenkondensor zum Empfang von Licht der Pupillenformungsfläche und zur Erzeugung einer Austrittslichtverteilung mit variabel einstellbarer Apertur; und einem dem Wabenkondensor nachfolgenden Zoom-System zur Umwandlung einer Eintrittslichtverteilung in einer vorderen Brennfläche des Zoom-Systems mit variabler Vergrößerung in eine Austrittslichtverteilung in eine hintere Brennfläche des Zoom-Systems.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 24, bei dem die Pupillenformungsfläche mit einer Pupillenfläche des Beleuchtungssystems zusammenfällt oder in unmittelbarer Nähe zu dieser liegt.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 24 oder 25, bei dem die Lichtverteilungseinrichtung so konstruiert ist, dass die zweidimensionale Intensitätsverteilung der Pupillenformungsfläche variabel einstellbar ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 24 bis 26, bei dem eine Eintrittsfläche des zoombaren Wabenkondensors im Bereich der Pupillenformungsfläche oder im Bereich einer zu dieser optisch konjugierten Fläche liegt.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 24 bis 27, bei dem der zoombare Wabenkondensor eine erste Rasteranordnung mit ersten Rasterelementen und mindestens eine nachfolgende zweite Rasteranordnung mit zweiten Rasterelementen umfasst, wobei ein Axialabstand der ersten Rasteranordnung und der zweiten Rasteranordnung verstellbar ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 24 bis 28, bei dem das Zoom-System als Brennweiten-Zoom-System ausgeführt ist, wobei die hintere Brennfläche des Zoom-Systems eine Fouriertransformierte Fläche zur vorderen Brennfläche ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 24 bis 29, bei dem der zoombare Wabenkondensor das einzige Lichtmischelement des Beleuchtungssystems ist.
Beleuchtungssystem für eine Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes mit dem Licht einer primären Lichtquelle, mit: einer Lichtverteilungseinrichtung zum Empfang von Licht der primären Lichtquelle und zur Erzeugung einer zweidimensionalen Intensitätsverteilung aus dem Licht der primären Lichtquelle in einer Pupillenformungsfläche des Beleuchtungssystems; wobei die Lichtverteilungseinrichtung einen Wabenkondensor mit einer ersten Rasteranordnung mit ersten Rasterelementen und mindestens einer zweiten Rasteranordnung mit zweiten Rasterelementen umfasst, wobei die ersten Rasterelemente in einer kartesischen zweidimensionalen Feldanordnung und die zweiten Rasterelemente in einer zur optischen Achse rotationssymmetrischen zweidimensionalen Feldanordnung angeordnet sind und optische Einrichtungen zur verlustarmen Umverteilung von Lichtbündeln zwischen den ersten Rasterelementen und den zweiten Rasterelementen gemäß einer fest vorgegebenen Zuordnung vorgesehen sind; und einem der Pupillenformungsfläche nachfolgenden, zoombaren Wabenkondensor zum Empfang von Licht der Pupillenformungsfläche und zur Erzeugung einer Austrittslichtverteilung mit variabel einstellbarer Apertur.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 31, bei dem eine Eintrittsfläche des zoombaren Wabenkondensors in oder in der Nähe der Pupillenformungsfläche angeordnet ist.