DE102005030543A1

DE102005030543A1 - Polarisatoreinrichtung zur Erzeugung einer definierten Ortsverteilung von Polarisationszuständen

Info

Publication number: DE102005030543A1
Application number: DE102005030543A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Totzeck; Heiko Dr. Feldmann; Toralf Dr. Gruner; Karl-Heinz Schuster; Jörn N. Dr. Greif-Wüstenbecker; Ulrich Dr. Strösser; Thomas Dr. Scherübl; Wolfgang Harnisch
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2004-07-08
Filing date: 2005-06-22
Publication date: 2006-02-02
Also published as: US20060028706A1

Abstract

Eine Polarisatoreinrichtung zur Umwandlung eines Eintrittslichtbündels in ein Austrittslichtbündel mit einer definierten Ortsverteilung von Polarisationszuständen hat eine winkelverändernde Einkoppeleinrichtung zum Empfang des Eintrittslichtbündels und zur Erzeugung eines ersten Lichtbündels mit einer vorgebbaren ersten Winkelverteilung von Lichtstrahlen; eine winkelselektiv wirksame Polarisationsbeeinflussungseinrichtung zum Empfang des ersten Lichtbündels und zur Umwandlung des ersten Lichtbündels in ein zweites Lichtbündel gemäß einer definierten Winkelfunktion der Polarisationszustandsveränderung und eine winkelverändernde Auskoppeleinrichtung zum Empfang des zweiten Lichtbündels und zur Erzeugung des Austrittslichtbündels mit einer zweiten Winkelverteilung aus dem zweiten Lichtbündel. Dadurch können insbesondere Polarisationszustände mit radialer oder tangentialer Polarisation kostengünstig bereitgestellt werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Polarisatoreinrichtung zur Umwandlung eines Eintrittslichtbündels in ein Austrittslichtbündel mit einer vorgebbaren Ortsverteilung von Polarisationszuständen sowie auf ein optisches System, das mindestens eine derartige Polarisatoreinrichtung enthält. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die mikrolithografische Herstellung von feinstrukturierten Halbleiterbauelementen und anderen Bauteilen mit Hilfe der Projektionslithografie.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithografie werden seit Jahrzehnten zur fotolithografischen Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen verwendet. Sie dienen dazu, das Muster einer Maske (Retikel) auf einen mit einer lichtemp findlichen Schicht beschichteten Gegenstand mit höchster Auflösung in verkleinerndem Maßstab zu projizieren. Um immer feinere Strukturen erzeugen zu können wird versucht, die bildseitige numerische Apertur (NA) der Projektionsobjektive immer weiter zu vergrößern, wobei heute Werte von NA = 0,7 oder größer erreichbar sind. Außerdem werden immer kürzere Wellenlängen im tiefen Ultraviolettbereich (DUV) oder im Vakuumultraviolettbereich (VUV) verwendet.
Unter den Bedingungen kurzer Wellenlängen und hoher numerischer Aperturen wird der Einfluss von Polarisationseffekten auf die Abbildungsqualität zunehmend spürbar. Beispielsweise macht sich bei hohen numerischen Aperturen, beispielsweise bei Werten von NA = 0,85 oder darüber, der Vektorcharakter des abbildungserzeugenden elektrischen Feldes zunehmend deutlich bemerkbar. Es zeigt sich, dass die s-polarisierte Komponente des elektrischen Feldes, d.h. diejenige Komponente, die senkrecht zu der durch Einfallsrichtung und Flächennormale des Substrates aufgespannten Einfallsebene schwingt, besser interferiert und einen besseren Kontrast erzeugt, als die senkrecht dazu schwingende p-polarisierte Komponente. Dagegen koppelt p-polarisiertes Licht im allgemeinen besser in den Fotoresist ein. Es wurde daher bereits vorgeschlagen, in Abhängigkeit von der Anwendung bei hohen Aperturen mit spezifisch polarisiertem Licht, beispielsweise mit tangentialer Polarisation oder mit radialer Polarisation zu arbeiten. Manchmal ist auch zirkular polarisiertes oder unpolarisiertes Licht gewünscht.

Aus der DE 195 35 392 (entsprechend US 6,191,880 B1 ) ist eine in Transmission arbeitende Polarisatoreinrichtung bekannt, die für den Einsatz im Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage vorgesehen ist und je nach Dimensionierung ein Eintrittslichtbündel in ein Austrittslichtbündel umformt, welches über seinen gesamten Querschnitt radial oder tangential polarisiert sein kann. Eine in Transmission wirksame Ausführungsform zur Umwandlung von linear polarisiertem Eingangslicht in radial polarisiertes Ausgangslicht hat eine Vielzahl flächenfüllend angeordneter sechseckiger Halbwellenplatten aus doppelbrechendem Material, deren kristallografische Hauptachsen senkrecht zur Einfallsrichtung des Eintrittslichtes so ausgerichtet sind, dass jede Halbwellenplatte die Polarisationsrichtung des lokal einfallenden Lichtes in Richtung eines die Halbwellenplatte durchschneidenden, auf die optische Achse der Polarisatoreinrichtung gerichteten Radius umlenkt. Die als raumvarianter Retarder, d.h. als Verzögerungseinrichtung mit über ihren Querschnitt variierender Verzögerungswirkung ausgelegte Polarisatoreinrichtung arbeitet prinzipiell verlustfrei, ist jedoch relativ aufwendig in der Herstellung.

In der Patentanmeldung sind auch Radialpolarisatoren gezeigt, die einen hohlgebohrten Kegelstumpf aus transparentem Material mit einem Kegelwinkel entsprechend dem Brewster-Winkel und einer dielektrischen Reflexbeschichtung auf dem Kegelmantel haben. Der s-polarisierte Anteil des Eintrittslichtes wird an der beschichteten Kegelfläche reflektiert, so dass der transmittierte Anteil parallel zur Einfallsebene und damit radial zur optischen Achse polarisiert ist. Eine ähnliche Einrichtung ist aus der US 5,365,371 bekannt.

Aus der US 4,755,027 sind polarisierende Axikon-Anordnungen bekannt, die mit Hilfe konischer Oberflächen Austrittslichtbündel erzeugen können, die an jedem Punkt ihres Querschnitts entweder eine radiale oder tangentiale Polarisationsvorzugsrichtung in Bezug auf die optische Achse haben. Die Herstellung konischer Flächen an optischen Elementen ist technologisch aufwendig.

Aus der DE 101 24 803 (entsprechend US 2002/0176166 A1) der Anmelderin ist eine andere in Transmission wirksame Polarisatoreinrichtung mit örtlich variierender Wirkung bekannt.

Die noch nicht veröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE 103 24 468.9 der Anmelderin beschreibt mikrolithografische Projektionsbelichtungsanlagen, in denen zum Einstellen einer gewünschten örtlichen Polarisationsverteilung transparente Verzögerungselemente verwendet werden, die formdoppelbrechende Gitterstrukturen haben, deren Anordnung über den Nutzquerschnitt lokal variiert, um einen raumvarianten Retarder zu erzeugen.

Aus der US-Patentanmeldung mit Serial Number US 10/721378 sind in Reflexion arbeitende Verzögerungseinrichtungen mit über ihren Querschnitt variierender Wirkung bekannt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Polarisatoreinrichtung zur Erzeugung eines Lichtbündels mit einer definierten örtlichen Polarisationsverteilung bereitzustellen, deren Herstellung relativ einfach und kostengünstig ist. Insbesondere soll es möglich sein, zylindersymmetrische Verteilungen lokal unterschiedlicher Polarisationsvorzugsrichtungen, insbesondere radiale Polarisation oder tangentiale Polarisation, bei vertretbarem Fertigungsaufwand bereitzustellen.

Diese und andere Aufgaben werden gemäß einem Aspekt der Erfindung gelöst durch eine Polarisatoreinrichtung zur Umwandlung eines Eintrittslichtbündels in ein Austrittslichtbündel mit einer definierten Ortsverteilung von Polarisationszuständen mit:
einer winkelverändernden Einkoppeleinrichtung zum Empfang des Eintrittslichtbündels und zur Erzeugung eines ersten Lichtbündels mit einer vorgebbaren ersten Winkelverteilung von Lichtstrahlen;
einer winkelselektiv wirksamen Polarisationsbeeinflussungseinrichtung zum Empfang des ersten Lichtbündels und zur Umwandlung des ersten Lichtbündels in ein zweites Lichtbündel gemäß einer definierten Winkelfunktion der Polarisationszustandsveränderung; und
einer winkelverändernden Auskoppeleinrichtung zum Empfang des zweiten Lichtbündels und zur Erzeugung des Austrittslichtbündels mit einer zweiten Winkelverteilung aus dem zweiten Lichtbündel.

Eine solche Polarisatoreinrichtung erzeugt aus einem Eintrittslichtbündel, welches unpolarisiert ist oder eine gegebene örtliche Verteilung von Polarisationszuständen hat, ein Austrittslichtbündel mit einer demgegenüber veränderten Ortsverteilung von Polarisationszuständen. Diese Ortsverteilung wird im Folgenden auch vereinfacht als „Polarisationsverteilung" bezeichnet.

Die Polarisationszustände innerhalb der Polarisationsverteilung sind in der Regel lokal unterschiedlich, so dass das Austrittslichtbündel über seinen Querschnitt nicht einheitlich polarisiert ist. Die Einkoppeleinrichtung hat eine strahlwinkelverändernde Wirkung, um aus dem Eintrittslichtbündel, welches eine bestimmte Winkelverteilung hat, eine erste Winkelverteilung der Lichtstrahlen zu erzeugen, die durch die Struktur der Einkoppeleinrichtung genau eingestellt werden kann. Die winkelselektiv wirksame Polarisationsbeeinflussungseinrichtung, die im Folgenden auch als „winkelvariante Polarisationsbeeinflussungseinrichtung" bezeichnet wird, wird dieser ersten Winkelverteilung ausgesetzt und bewirkt eine Polarisationsveränderung des ersten Lichtbündels gemäß einer durch die Struktur der Polarisationsbeeinflussungseinrichtung vorgegebenen Wirkungsfunktion der Polarisationszustandsänderung. Dabei wird die erste Winkelverteilung mit Hilfe der Einkoppeleinrichtung so eingestellt, dass sich in Verbindung mit der winkelselektiven Wirkung der Polarisationsbeeinflussungseinrichtung in dem zweiten Lichtbündel, welches die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung verlässt, für jeden Strahlwinkel eine spezifische Polarisationszustandsänderung ergeben hat. Die winkelverändernd wirkende Auskoppeleinrichtung empfängt das zweite Lichtbündel und erzeugt daraus das Austrittslichtbündel, dessen Strahlwinkelverteilung sich von der Strahlwinkelverteilung des zweiten Lichtbündels unterscheidet und an die Bedürfnisse der im Lichtweg folgenden optischen Elemente angepasst ist.

Bei erfindungsgemäßen Polarisatoreinrichtungen findet somit eine lichtstrahlspezifische, über das Strahlbündel variierende Polarisationsbeeinflussung im Wesentlichen im Winkelraum statt, während bei ortsvarianten Polarisatoreinrichtungen des Standes der Technik der Eingriff in den Polarisationszustand im Wesentlichen im Ortsraum stattfindet. Damit werden winkelvariant wirksame Polarisationsbeeinflussungseinrichtungen, die im Vergleich zu ortsvarianten Polarisationsbeeinflussungseinrichtungen relativ einfach hergestellt werden können, für die Erzeugung von definierten örtlichen Polarisationsverteilungen zugänglich.

Bei einer Ausführungsform umfasst die winkelselektiv wirksame Polarisationsbeeinflussungseinrichtung mindestens eine polarisierende Schicht, die an einem schichttragenden Substrat angeordnet ist. Hierdurch können Polarisatoreinrichtungen bereitgestellt werden, deren Herstellung relativ einfach ist und die sich gegebenenfalls mit nur geringem technischen Aufwand in optische Systeme integrieren lassen. Die polarisierende Schicht ist dabei so auszulegen, dass sie eine inzidenzwinkelabhängige, polarisationsselektive Wirkung hat, so dass der Einfluss der polarisierenden Schicht auf die Polarisation des Lichts einerseits vom Einfallswinkel (Inzidenzwinkel) eines Lichtstrahls abhängt und andererseits von dessen Polarisationszustand. Als „Inzidenzwinkel" wird hier derjenige Winkel bezeichnet, den die Einfallsrichtung eines Lichtstrahles mit der Flächennormalen der polarisierenden Schicht am Auftreffort einschließt. Dadurch entspricht ein senkrechter Lichteinfall einem Inzidenzwinkel von 0° und der Inzidenzwinkel nimmt mit zunehmend schräger Beleuchtung der polarisierenden Schicht zu.

Die polarisierende Schicht ist bei bevorzugten Ausführungsformen als Polarisationsstrahlteilerschicht ausgelegt. Solche Schichten, die auch als „sp-Strahlteilerschicht" bezeichnet werden, können z.B. durch ein Mehrlagen-Schichtsystem aus übereinander liegenden Schichten mit dielektrischen Materialien unterschiedlicher Brechzahl gebildet werden. An den Grenzflächen des Schichtsystems unterscheiden sich in der Regel die Reflexionskoeffizienten für p-polarisiertes Licht und s-polarisiertes Licht. In der Regel wird dabei s-polarisiertes Licht stärker reflektiert, so dass p-polarisiertes Licht besser transmittiert wird. Diese selektive Transmission bzw. Reflexion, beeinflusst die Intensitäten von s- und p-Polarisation unterschiedlich und führt zu einer vom Inzidenzwinkel abhängigen Änderung des Polarisationszustandes. Dieser Effekt wird zum Aufbau der Polarisatoreinrichtung genutzt.

Die erläuterte polarisationsselektive Transmission bzw. Reflexion findet grundsätzlich bei allen dielektrischen Wechselschichtsystemen statt, also auch bei herkömmlichen Antireflexbeschichtungen (AR-Schichten). Diese sind jedoch typischerweise für eine möglichst geringe sp-Aufspaltung ausgelegt, um Polarisationseffekte zu minimieren. Demgegenüber sind Polarisationsstrahlteilerschichten im Sinne dieser Anmeldung so optimiert, dass zumindest im interessierenden Inzidenzwinkelbereich eine möglichst starke sp-Aufspaltung, d.h. möglichst stark unterschiedliche Transmission- bzw. Reflexionsgrade für die unterschiedlichen Polarisationszustände existieren. Insbesondere sind Polarisationsstrahlteilerschichten bevorzugt, die in der Lage sind, zumindest in einem Teil des relevanten Inzidenzwinkelbereiches aus unpolarisiertem Licht mindestens 50% polarisiertes Licht zu erzeugen, also Licht mit einem Polarisationsgrad von 0,5 oder größer.

Sofern der durch eine einzelne polarisierende Schicht erzielbare Aufspaltungswirkungsgrad für die Erzeugung eines gewünschten Polarisationsgrades nicht ausreicht, ist es auch möglich, mindestens zwei polarisierte Schichten in Lichtlaufrichtung hintereinander anzuordnen, so dass eine Kaskade von polarisierten Schichten entsteht, deren Gesamt-Aufspaltungswirkungsgrad größer ist als derjenige einer einzelnen Schicht. Beispielsweise kann vorgesehen sein, die Eintrittsseite und die Austrittsseite einer transparenten Platte jeweils mit einer Polarisationsteilerschicht zu belegen. Es können auch mehrere hintereinander geschaltete, beschichtete Substrate vorgesehen sein. Die einzelnen Schichten einer Kaskade können im Wesentlichen identisch aufgebaut sein, wodurch die Herstellung erleichtert wird. Bei der Kaskadierung ist zu beachten, dass durch die Hintereinanderschaltung mehrerer Schichten Störeffekte, wie Streulicht, verstärkt werden. Daher ist eine geringe Anzahl hintereinander geschalteter polarisierender Schichten häufig günstig, beispielsweise zwei polarisierende Schichten.

Die Polarisationsteilerschicht kann so ausgelegt sein, dass sie zumindest im überwiegenden Teil des Inzidenzwinkelbereiches, der sich bei Bestrahlung mit Licht der ersten Winkelverteilung ergibt, für p-polarisiertes Licht ein höheres Transmissionsvermögen als für s-polarisiertes Licht aufweist. Diese Verhältnisse liegen bei vielen konventionellen dielektrischen Mehrlagen-Schichtsystemen vor, wobei der Unterschied bzw. die Aufspaltung und damit die polarisationsselektive Wirkung im Bereich des Brewster-Winkels besonders groß ist. Solche Polarisationsteilerschichten können mit großer sp-Aufspaltung, hergestellt werden und besonders einfach zur Erzeugung von radialer Polarisation genutzt werden.

Bei anderen Ausführungsformen ist die Polarisationsteilerschicht so ausgelegt, dass sie für den überwiegenden Teil der auftretenden Inzidenzwinkel für s-polarisiertes Licht ein höheres Transmissionsvermögen hat als für p-polarisiertes Licht. Hierdurch kann insbesondere unmittelbar eine tangentiale Polarisation des Austrittslichtbündels eingestellt wer den. Solche Polarisationsteilerschichten haben typischerweise einen geringeren Aufspaltungswirkungsgrad als diejenigen, welche bevorzugt p-polarisiertes Licht transmittieren. Daher kann eine Hintereinanderschaltung von mindestens zwei polarisierenden Schichten günstig sein (Kaskadierung).

Die Polarisationsteilerschicht kann eine in der Regel aperiodische Schichtstruktur haben, bei der die optischen Schichtdicken einiger oder aller übereinander liegender hochbrechender und niedrigbrechender dielektrischer Schichten etwa in der Größenordnung zwischen ca. 20% und ca. 60% der für die Polarisationsteilerschicht vorgesehenen Arbeitswellenlänge λ₀ liegen. Hierbei können konventionelle sp-Strahlteilerschichten verwendet werden, beispielsweise ein geeignetes MacNeille-Design. Bekanntlich bezeichnet man als MacNeille-Paar zwei Materialien, die unter einem bestimmten Winkel die gleiche effektive Brechzahl der p-Komponente haben.

Es ist auch möglich, die winkelselektiv wirksame Polarisationsbeeinflussungseinrichtung unter Nutzung der sogenannten „Formdoppelbrechung" aufzubauen. Beispielsweise kann eine Polarisationsteilerschicht durch eine periodische Struktur übereinander liegenden Schichten unterschiedlich brechender dielektrischer Materialien aufgebaut werden, bei der die Periodizitätslänge der periodischen Struktur klein gegen die Arbeitswellenlänge ist, um auf diese Weise eine einachsige doppelbrechende Struktur zu erzeugen, deren für die Doppelbrechung bestimmende optische Achse senkrecht zur Fläche der periodischen Struktur liegt. Polarisationsstrahlteiler mit derart aufgebauten Polarisationsteilerschichten sind beispielsweise aus US 6,384,974 für den sichtbaren Wellenlängenbereich bekannt.

Es ist auch möglich, dass die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung eine Schicht in Kombination mit einer lateralen Struktur auf mindestens einer ihrer Oberflächen enthält, welche für die eine Polarisationskomponente ein höheres Transmissionsvermögen aufweist als für die andere Polarisationskomponente, um eine polarisationsselektive sp-Aufspaltung zu erzielen. Die lateral strukturierte Schicht hat vorzugsweise formdoppelbrechende Gitterstrukturen, deren Abstand voneinander kleiner als die Arbeitswellenlänge ist. Formdoppelbrechung ergibt sich hier durch die inhomogene Materialverteilung im Gitter und tritt vor allem dann hervor, wenn der Abstand der Gitterstrukturen kleiner ist als die Wellenlänge des einfallenden Lichts. Vorzugsweise beträgt der laterale Abstand der Gitterstrukturen weniger als 70%, insbesondere weniger als 30% der Arbeitswellenlänge. Solche diffraktiven optischen Elemente können z.B. in einem photolithografischen Prozess hergestellt werden. Die formdoppelbrechende laterale Struktur kann so ausgelegt sein, dass die Winkelabhängigkeit und/oder die Wellenlängenabhängigkeit der Polarisationsbeeinflussung beeinflusst wird. Damit können z.B. polarisierende Strahlteiler mit einer großen Winkelakzeptanz realisiert werden. Formdoppelbrechende Mehrlagen-Polarisationsstrahlteiler sind beispielsweise aus dem Artikel „Design, fabrication and characterization of formbirefringent multilayer polarizing beam splitter", von R.-C. Tyan, A.A. Salvekar, H.-P. Chou, C.-C. Cheng, A. Scherer, P.-C. Sun, F. Xu und Y. Fainman in: J. Opt. Soc. Am. A/Vol. 14, No. 7/Juli 1997, Seiten 1627ff bekannt.

Winkelselektiv wirksame Polarisationsbeeinflussungseinrichtungen mit einer oder mehreren polarisierenden Schichten haben in der Regel geringen Bauraumbedarf und können gegebenenfalls durch Modifikation existierender optischer Komponenten in einem optischen System realisiert werden. Bei einer Ausführungsform ist die Substratoberfläche des schichttragenden Substrates, an der die polarisierte Schicht vorgesehen ist, im Wesentlichen eben. Das Substrat kann die Form einer planparallelen Platte haben. Bei einer im Wesentlichen ebenen polarisierenden Schicht ist die Inzidenzwinkelverteilung über den gesamten ausgeleuchteten Querschnitt im Wesentlichen konstant.

Das schichttragende Substrat kann auch eine Linse mit mindestens einer konvex oder konkav gekrümmten Substratoberfläche sein, an der die polarisierende Schicht angebracht ist. In einem solchen Fall ist die lokal an einem Schichtort auftretende Inzidenzwinkelverteilung eine Funktion des Ortes bzw. des Abstandes von der optischen Achse, da die lokal auftretende Inzidenzwinkelverteilung sowohl von der ersten Winkelverteilung als auch von der Ausrichtung des betrachteten Oberflächenbereiches relativ zur optischen Achse des Systems abhängt.

Alternativ oder zusätzlich zu einer polarisationsselektiv wirksamen, polarisierenden Schicht kann die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung auch andere winkelselektiv wirksame Polarisationsbeeinflussungselemente enthalten, z.B. eine Platte aus einem doppelbrechenden Kristallmaterial.

Die Einkoppeleinrichtung wandelt das Eintrittslichtbündel, vorzugsweise weitgehend verlustfrei, so um, dass die gewünschte erste Winkelverteilung des ersten Lichtbündels entsteht, die zu einer gewünschten Inzidenzwinkelverteilung an der winkelvarianten Polarisationsbeeinflussungseinrichtung führt. Dabei ist die Einkoppeleinrichtung vorzugsweise so ausgelegt, dass die erste Winkelverteilung eine erste numerische Apertur NA₁ > 0,2 hat, wobei insbesondere NA₁ > 0,5 vorgesehen sein kann. Dadurch kann an der Polarisationsbeeinflussungseinrichtung ein breites Inzidenzwinkelspektrum erzeugt werden, das auch diejenigen Inzidenzwinkel einschließt, bei denen die polarisationsverändernde Wirkung maximal ist. Ist beispielsweise eine Polarisationsteilerschicht als Polarisationsbeeinflussungseinrichtung vorgesehen, so sollte die Inzidenzwinkelverteilung den entsprechenden Brewster-Winkel einschließen, an dem die sp-Aufspaltung maximal wird.

Bei einer Ausführungsform hat die Einkoppeleinrichtung insgesamt positiv Brechkraft und definiert eine hintere Brennebene, in deren Bereich ein achsparallel einfallendes Eintrittslichtbündel fokussiert wird. Die Auskoppeleinrichtung hat ebenfalls insgesamt positive Brechkraft und definiert eine vordere Brennebene, die im Wesentlichen mit der hinteren Brennebene der Einkoppeleinrichtung zusammenfällt, so dass insgesamt ein sogenannter 2f-Aufbau entsteht. Die Polarisatoreinrichtung kann insbesondere an ein Eingangslichtbündel angepasst sein, das eine eingangsseitige numerische Apertur NA_E < 0,1 hat und vorzugsweise ein Austrittslichtbündel mit vergleichbar niedriger numerischer Apertur bereitstellt. Eine solche Polarisatoreinrichtung kann in einem Bereich weitgehend kollimierter Strahlung innerhalb eines optischen Systems eingebaut sein und überführt ein weitgehend kollimiertes Eintrittslichtbündel in ein weitgehend kollimiertes Austrittslichtbündel, wobei zwischen Einkoppeleinrichtung und Auskoppeleinrichtung ein Bereich hoher numerischer Aperturen entsteht, in dem die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung angeordnet werden kann.

Um die Strahlungsbelastung am Ort der Polarisationsbeeinflussungseinrichtung zu begrenzen, sollte die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung nicht im Bereich der zusammenfallenden Brennebenen liegen, welcher hier auch als „Fokusbereich" bezeichnet wird, sondern außerhalb des Fokusbereiches im Lichtweg davor oder dahinter. Die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung kann insbesondere im Lichtweg vor dem Fokusbereich angeordnet sein, so dass im Bereich des Fokus eine Blende angebracht werden kann. Damit kann Streulicht, welches unter anderem durch Imperfektionen der Polarisationsbeeinflussungseinrichtung hervorgerufen werden kann, blockiert werden.

Die Einkoppeleinrichtung kann, beispielsweise durch ausschließliche Verwendung von Linsen mit sphärischen Linsenflächen, so gestaltet sein, dass das auf die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung fallende erste Lichtbündel eine sphärische Phasenfront hat. Hierdurch kann insbesondere eine zylindersymmetrische Polarisationsverteilung des Austrittslichtbündels erzeugt werden, bei dem der Polarisationszustand radial oder tangential sein kann. Durch Erzeugung einer asphärisch geformten Wellenfront des ersten Lichtbündels können auch allgemeine Polarisationszustände des Austrittslichtbündels erzeugen. Hierzu können beispielsweise Zylinderlinsen und/oder rotationssymmetrische Asphären in der Einkoppeleinrichtung und der Auskoppeleinrichtung vorgesehen sein.

Um die Möglichkeit einer weiteren Optimierung der Polarisationsverteilung des Austrittslichtbündels zu erhalten, kann eine Manipulationseinrichtung zur Bewegung der Polarisationsbeeinflussungseinrichtung relativ zur Einkoppeleinrichtung und zur Auskoppeleinrichtung vorgesehen sein. Diese kann so konstruiert sein, dass die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung gegenüber der optischen Achse verkippbar und/oder relativ zur optischen Achse verschiebbar ist, wobei sowohl eine axiale Verschiebung als auch eine radiale Verschiebung vorgesehen sein kann. Auch eine Verdrehung um eine parallel zur optischen Achse verlaufende Rotationsachse kann vorgesehen sein. Insbesondere durch Kombination mit asphärischen Linsen kann der erreichbare Parameterraum an Polarisationszuständen innerhalb der austretenden Polarisationsverteilung vergrößert werden.

Um die mit der Polarisatoreinrichtung ausgestattete optische Einrichtung wahlweise mit Polarisationsbeeinflussung oder ohne Polarisationsbeeinflussung nutzen zu können, ist bei bevorzugten Ausführungsformen vorgesehen, die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung so auswechselbar zu machen, dass sie wahlweise in den Strahlengang eingefügt oder aus diesem entfernt werden kann. Hierzu kann eine Wechslereinrichtung vorgesehen sein, die gegebenenfalls als Teil einer Manipulationseinrichtung in diese integriert sein kann.

Bei vielen Ausführungsformen ist die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung bestimmungsgemäß in Transmission nutzbar, so dass die Polarisationsverteilung des Austrittslichtbündels durch die Eigenschaften der transmittierten Strahlung bestimmt wird. Es ist auch möglich, ein winkelabhängig in Reflexion wirkendes polarisationsbeeinflussendes Element zu nutzen, so dass die austretende Polarisationsverteilung durch die Eigenschaften der reflektierten Strahlung bestimmt wird. Beispiele hierfür sind in der noch nicht veröffentlichten internationalen Patentanmeldung mit Aktenzeichen PCT/EP03/11977 und Anmeldetag 29.10.2003 der Anmelderin gezeigt. Der Inhalt dieser Patentanmeldung wird durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.

Die Polarisatoreinrichtung kann so gestaltet sein, dass die austretende Polarisationsverteilung ausschließlich durch die Eigenschaften der winkelselektiv wirksamen Polarisationsbeeinflussungseinrichtung bestimmt wird, um beispielsweise radiale oder tangentiale Polarisation einzustellen. Es ist jedoch auch möglich, der Polarisatoreinrichtung mindestens eine weitere polarisationsbeeinflussende Einrichtung zuzuordnen, um die Polarisationsverteilung zu modifizieren. Beispielsweise kann ein Polarisationsrotator vorgesehen sein, um die hinter der Polarisationsbeeinflussungseinrichtung vorliegenden Polarisationsvorzugsrichtungen zu drehen. Beispielsweise kann durch einen Rotator, der zu einer Rotation um 90° führt, eine Polarisationsverteilung mit radialer Polarisation in eine Polarisationsverteilung mit tangentialer Polarisation (oder umgekehrt) überführt werden. Als Polarisationsrotator kann beispielsweise eine Platte aus einem optisch aktiven Material genutzt werden, die hinter der Polarisationsbeeinflussungseinrichtung in den Strahlweg eingefügt ist. Der Rotator kann auswechselbar sein, um beispielsweise einen leichten Wechsel zwischen radialer und tangentialer Polarisation zu ermöglichen.

Die Erfindung ist in verschiedenen Anwendungsbereichen vorteilhaft nutzbar. Beispielsweise kann die Polarisatoreinrichtung im Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage vorgesehen sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist hierzu vorgesehen, eine winkelselektiv wirksame Polarisationsbeeinflussungseinrichtung, insbesondere eine Planplatte mit einer polarisationsselektiv wirksamen Schicht, im Bereich einer hochaperturig belasteten Feldebene des Beleuchtungssystems anzubringen. Dabei dienen im Lichtweg vorgeschaltete Elemente, die insbesondere mindestens einen Lichtintegrator zur Homogenisierung der Beleuchtungsstrahlung umfassen können, als Einkoppeleinrichtung, um die am Ort der Polarisationsbeeinflussungseinrichtung gewünschte erste Winkelverteilung zu erzeugen, während im Lichtweg nachgeschalteten optischen Elemente als Auskoppeleinrichtung dienen können. Dadurch kann eine Polarisatoreinrichtung unter Verwendung ohnehin vorhandene optische Elemente des Beleuchtungssystems auf einfache Weise realisiert werden.

Eine Verwendung der Erfindung innerhalb eines Mikroskops ist ebenfalls möglich. Beispielsweise können die Einkoppeleinrichtung und die Auskoppeleinrichtung so ausgelegt sein, dass sie innerhalb einer Tubuslinse eines Mikroskopes eingebaut werden können oder als Tubuslinse dienen können. Die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung kann dann im Bereich eines Zwischenbildes innerhalb der Tubuslinse vorgesehen sein. Die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung sollte auswechselbar sein, um verschiedene Polarisationszustände realisieren zu können.

Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und aus 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 und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungsformen darstellen können.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Polarisatoreinrichtung;
2 ist ein schematisches Diagramm der Inzidenzwinkelabhängigkeit der Reflexionsgrade R_p und R_s bei einer Polarisationsteilerschicht mit R_s > R_p (a) und eine schematische Darstellung einer örtlichen Polarisationsverteilung mit radialer Polarisation in einem Austrittslichtbündel (b);
3 ist ein schematisches Diagramm der Inzidenzwinkelabhängigkeit der Reflexionsgrade R_p und R_s bei einer Polarisationsteilerschicht mit R_s < R_p (a) und eine schematische Darstellung einer örtlichen Polarisationsverteilung mit tangentialer Polarisation in einem Austrittslichtbündel (b);
4 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Polarisatoreinrichtung mit sphärischen Linsen zur Einkopplung und Auskopplung von Licht;
5 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Polarisatoreinrichtung mit asphärischen Linsen zur Einkopplung und Auskopplung von Licht;
6 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Polarisatoreinrichtung, bei der eine Strahlteilerschicht auf eine konvexe Eintrittsseite einer Positivlinse aufgebracht ist;
7 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie, bei der im Beleuchtungssystem eine auswechselbare Polarisationsteilerplatte vorgesehen ist;
8 zeigt einen Ausschnitt aus einer anderen Ausführungsform eines Beleuchtungssystems, bei dem die Polarisatoreinrichtung eine Polarisationsstrahlsteilerbeschichtung an der Austrittsfläche eines Stabintegrators umfasst;
9 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einem anderen Beleuchtungssystem einer Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage, wobei das Beleuchtungssystem einen Wabenkondensor zur Lichtmischung enthält; und
10 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Mikroskopes, in das eine Ausführungsform einer Polarisatoreinrichtung integriert ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1 ist schematisch eine Ausführungsform einer Polarisatoreinrichtung 100 gezeigt, die dafür ausgelegt ist, ein Eintrittslichtbündel 110, welches in der Darstellung von links in die Polarisatoreinrichtung eintritt, in ein (in der Zeichnungsfigur nach rechts) austretendes Austrittslichtbündel 120 umzuwandeln, welches eine definierte Ortsverteilung von Polarisationszuständen über den Querschnitt des Austrittslichtbündels hat. Die für den tiefen Ultraviolettbereich (DUV) ausgelegte Polarisatoreinrichtung ist optisch so konfiguriert, dass ein nahezu kollimiertes Eintrittslichtbündel 110 mit einer eingangsseitigen numerischen Apertur NA_E < 0,1 in ein ebenfalls nahezu kollimiertes Austrittslichtbündel mit einer austrittsseitigen numerischen Apertur NA_A < 0,1 überführt wird. Dabei wird aus dem unpolarisierten Eintrittslichtbündel ein Austrittslichtbündel mit radialer Polarisation, d.h. mit einer über den Querschnitt des Austrittslichtbündels örtlich variierenden Ausrichtung der Polarisationsvorzugsrichtung, wobei die Polarisationsvorzugsrichtung in Bezug auf die optische Achse 130 des Systems an jedem Ort des Strahlbündelquerschnittes in radialer Richtung ausgerichtet ist (2(b)).
Die Polarisatoreinrichtung umfasst eine winkelverändernde Einkoppeleinrichtung 150, die eine oder mehrere Linsen positiver Brechkraft umfassen kann und mit Hilfe insgesamt positiver Brechkraft aus dem weitgehend parallelisierten Eintrittslichtbündel ein konvergentes Austrittslichtbündel 155 mit einer definierten ersten Winkelverteilung erzeugt, die durch eine numerische Apertur NA₁ > NA_E charakterisiert ist. Im Beispielsfall wird ein relativ hochaperturiges erstes Lichtbündel mit NA₁ > 0,2, vorzugsweise NA₁ > 0,5 erzeugt.
Im Bereich der hinteren Brennebene 168 der Einkoppeleinrichtung 150 ist eine winkelselektiv wirksame Polarisationsbeeinflussungseinrichtung 160 angeordnet, die eine senkrecht zur optischen Achse 130 ausgerichtete planparallele, transparente Platte 161 und eine auf der Eintrittsseite der Platte 161 aufgebrachte Polarisationsteilerschicht 162 umfasst und im Folgenden auch als „Strahlteilerplatte" bezeichnet wird. Die in Transmission genutzte Polarisationsbeeinflussungseinrichtung 160 hat einen praktisch vernachlässigbaren Einfluss auf die Winkelverteilung von Lichtstrahlen, so dass an ihrer Lichtaustrittsseite ein zweites Lichtbündel 165 austritt, dessen zweite Winkelverteilung im Wesentlichen der ersten Winkelverteilung des ersten Lichtbündels 155 entspricht.
Mit Abstand hinter der Strahlteilerplatte 160 ist eine winkelverändernde Auskoppeleinrichtung 170 angeordnet, die mit Hilfe insgesamt positiver Brechkraft, bereitgestellt durch eine oder mehrere Linsen, das divergente zweite Lichtbündel 165 in das weitgehend parallelisierte Austrittslichtbündel 120 transformiert. Die vordere Brennebene 168 der Auskoppeleinrichtung fällt dabei mit der hinteren Brennebene der Einkoppeleinrichtung zusammen, so dass insgesamt eine sogenannte 2f-Anordnung gebildet wird, in deren Fokusbereich 168 die Strahlteilerplatte 160 sitzt.
Die auf dem plattenförmigen Substrat 161 aufgebrachte Polarisationsteilerschicht 162 besteht aus einem dielektrischen Mehrlagen-Wechselschichtsystem, bei dem Einzelschichten aus hochbrechendem dielektrischen Material und niedrigbrechenden dielektrischen Material abwechselnd übereinander aufgebracht sind. An den Grenzflächen des Schichtsystems unterscheiden sich die Reflexionsgrade R_p für p-polarisiertes Licht und R_s für s-polarisiertes Licht bei nicht-senkrechtem Lichteinfall so, dass insgesamt eine der Polarisationskomponenten stärker transmittiert und die andere stärker reflektiert wird.
Ein für konventionelle Mehrfachschichten typischer Verlauf der Reflexionsgrade R_s und R_p als Funktion des Inzidenzwinkels I ist schematisch in 2(a) gezeigt. Diese Reflexionsgrade sind bei senkrechtem Einfall (Inzidenzwinkel 0°) gleich. Mit steigendem Inzidenzwinkel nimmt der Reflexionsgrad für s-Polarisation monoton zu, während der Reflexionsgrad für p-Polarisation zunächst bis zum Brewster-Winkel I_B abnimmt, um bei weiterer Steigerung des Inzidenzwinkels wieder zuzunehmen. Bei herkömmlichen Strahlteilerschichten gilt somit über den gesamten Winkelbereich R_s > R_p, wobei sich im Bereich des Brewster-Winkels I_B besonders starke Reflektivitätsunterschiede bzw. eine besonders ausgeprägte sp-Aufspaltung ergeben.
Um eine ausreichend starke Polarisationsselektion zu erhalten, sind Polarisationsteilerschichten bevorzugter Ausführungsformen so ausgelegt, dass für Lichtstrahlen im Bereich des Brewster-Winkels aus unpolarisiertem Licht polarisiertes Licht mit einem Polarisationsgrad von mindestens 0,5 erzeugt werden kann. Bei einer Ausführungsform für λ₀ = 193 nm ist als Polarisationsteilerschicht ein modifiziertes MacNeille-Design mit 31 Einzelschichten vorgesehen, bei dem der Reflexionsgrad R_p im Minimum (beim Brewster-Winkel) R_p = 0,0004 beträgt, während beim gleichen Winkel R_s = 0,983 gilt. Das dielektrische Mehrschichtsystem hat folgenden Aufbau: S/H/(L/N)¹⁵. Auf einem Substrat S aus synthetischem Quarzglas sind abwechselnd Schichten aus hochbrechendem (H) Lanthanfluorid (LaF₃) mit Brechzahl n = 1,67 und niedrigbrechendem (L) Magnesiumfluorid (MgF₂) mit Brechzahl n = 1,44 aufgebracht. Die substratnächste Schicht besteht aus LaF₃, darauf sind 15 Schichtpaare MgF₂/LaF₃ aufgebracht. Die geometrischen Schichtdicken betragen jeweils d = 38,5 nm für die LaF₃-Schichten und d = 51,7 nm für die MgF₂-Schichten. Der Aufbau ist somit mit optischen Schichtdicken n*d auch wie folgt charakterisierbar: S/H 0,33 λ₀/(L 0,39 λ₀/H 0,33 λ₀)¹⁵.
Bei der senkrecht zur optischen Achse 130 stehenden, ebenen Polarisationsteilerschicht 162 ist die Inzidenzwinkelbelastung über den gesamten Querschnitt gleich und entspricht der ersten Winkelverteilung des ersten Lichtbündels 155. Dabei erfahren achsparallel verlaufende Strahlen keine sp-Aufspaltung. Der Absolutbetrag der sp-Aufspaltung nimmt dann mit wachsenden Inzidenzwinkeln bis zum Brewster-Winkel zu. Die erste Winkelverteilung ist so an die Strahlteilerschicht angepasst, dass die mit den höchsten Aperturwinkeln auftreffenden Strahlen Inzidenzwinkel im Bereich des Brewster-Winkels haben und somit stark aufgespalten werden und nach Plattendurchtritt überwiegend p-Polarisation zeigen. Die durch die Auskoppeleinrichtung bewirkte Fourier- Transformation führt dann dazu, dass die am äußeren Rand einer nachfolgenden Pupillenfläche (2(b)) liegenden Strahlbündelbereiche überwiegend radiale Polarisation zeigen, wobei der Polarisationsgrad vom Rand der Pupille zum achsnahen Mittelbereich abnimmt.
Das gleiche Prinzip kann auch genutzt werden, um einen überwiegend tangential polarisierten Ausgangspolarisationszustand hinter der Auskoppeleinrichtung 170 zu erzeugen. Hierzu wird bei einer Ausführungsform anstelle der Polarisationsteilerschicht 162 eine Mehrlagen-Polarisationsteilerschicht verwendet, die im auftretenden Inzidenzwinkelbereich s-Polarisation stärker transmittiert als p-Polarisation. 3(a) zeigt hierzu schematisch die Inzidenzwinkelabhängigkeit geeigneter Polarisationsteilerschichten. Auch hier sind die Reflexionsgrade R_s und R_p bei senkrechtem Lichteinfall gleich, danach ergibt sich jedoch mit steigenden Inzidenzwinkeln eine sp-Aufspaltung derart, dass bis zu einem Grenz-Inzidenzwinkel I_G der Reflexionsgrad für s-Polarisation kleiner ist als derjenige für p-Polarisation. Damit enthält das zweite Lichtbündel 165 hinter der Polarisationsbeeinflussungseinrichtung 160 vor allem bei denjenigen Winkeln, die maximaler Aufspaltung entsprechen, überwiegende s-polarisiertes Licht, welches durch die Auskoppeleinrichtung in tangentiale Polarisation des Austrittslichtbündels transformiert wird (3(b)).
In beiden Fällen entsteht im Austrittslichtbündel eine örtliche Polarisationsverteilung, bei der der Polarisationsgrad, d.h. die Stärke der Ausprägung einer Polarisationsvorzugsrichtung, von der Mitte der Pupille zum Rand der Pupille zunimmt. Dies kann günstig sein, da die eingangs beschriebenen Gründe, die für die Wahl von radialer oder tangentialer Polarisation sprechen, besonders für mit hoher numerischer Apertur in eine Feldebene geführte Strahlen vorliegen, so dass die Polarisationsverteilung vorteilhaft an die Bedürfnisse der Abbildungsaufgabe angepasst sind.
Die Polarisatoreinrichtung kann einen Graufilter enthalten, welcher über seinen beleuchteten Querschnitt eine örtliche Variation des Transmissionsvermögens aufweist, um die Intensitätsverteilung innerhalb des Strahlbündels zu beeinflussen. Der Graufilter kann beispielsweise zur Kompensation einer uneinheitlichen Transmission verwendet werden, um eine über den Bündelquerschnitt im Wesentlichen konstante Intensitätsverteilung zu sichern.
In 4 ist eine andere Ausführungsform einer Polarisatoreinrichtung 400 gezeigt. Gleiche oder entsprechende Merkmale oder Merkmalsgruppen sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1, erhöht um 300, gekennzeichnet.
Bei dieser Ausführungsform bestehen die Einkoppeleinrichtung 450 und die Auskoppeleinrichtung 470 jeweils aus einer einzelnen Positiv-Meniskuslinse mit weitgehend korrigierter sphärischer Aberration, so dass ein kollimiertes Eintrittslichtbündel 410 in eine zum Fokus 468 konvergierende Kugelwelle umgeformt wird, und die hinter dem Fokusbereich wieder divergierende Kugelwelle durch die Auskoppeleinrichtung wieder in ein achsparalleles Austrittslichtbündel 420 transformiert wird. Um die Strahlungsbelastung der Polarisationsteilerschicht zu vermindern, sollte die Polarisationsteilerschicht 462 nicht unmittelbar im Fokusbereich liegen, sondern axial davor oder dahinter. Die transmittierte Welle ist invariant gegen eine achsparallele Verschiebung der Strahlteilerschicht. Die reflektierte Strahlung wird durch eine solche Verschiebung jedoch verändert. Man kann z.B. den Fokus der reflektierten Welle nutzen, um die reflektierte Strahlung z.B. durch eine Blende gezielt zu blockieren oder auszukoppeln. Bei der Ausführungsform ist die Polarisationsteilerplatte 460 mit Abstand vor dem Fokusbereich 468 angeordnet. Im Fokusbereich selbst ist eine Streulichtblende 469 vorgesehen, mit der Streulicht, welches unter anderem durch Imperfektionen der Strahlteilerschicht hervorgerufen werden kann, blockiert werden kann.
Bei nicht-konventionellen Strahlteilerschichten, die für eine stärkere Transmission von s-polarisiertem Licht ausgelegt sind (vergleiche 3) ist der Reflektivitätsunterschied bzw. der Transmissionsunterschied zwischen s- und p-Polarisation absolut gesehen nicht so groß wie der umgekehrte Unterschied bei konventionellen Strahlteilerschichten (vergleiche 2). Daher ist ohne weitere Maßnahmen eine Radialpolarisation einfacher zu erzielen als die tangentiale Polarisation. Mit der Ausführungsform gemäß 4 sind radiale und tangentiale Polarisationen mit vergleichbarer Qualität erzeugbar. Durch Verwendung einer konventionellen Strahlteilerschicht 462 entsteht im Austrittslichtbündel radiale Polarisation. Ist tangentiale Polarisation gewünscht, wird hinter der Auskoppeleinrichtung in das Austrittslichtbündel 420 ein transparenter Polarisationsrotator 490 in den Strahlengang eingebracht, der dafür ausgelegt ist, über seinen gesamten Querschnitt eine Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung um 90° zu erzeugen, so dass radiale Polarisation vor dem Polarisationsrotator in tangentiale Polarisation hinter dem Polarisationsrotator weitgehend verlustfrei überführt wird.
Beim Ausführungsbeispiels wird als Polarisationsrotator eine auswechselbare Platte aus einem optisch aktiven Material verwendet. Optisch aktive Materialien haben bekanntlich die Eigenschaft, die Polarisation von transmittiertem Licht zu drehen, wobei der Drehwinkel proportional zur Materialdicke ist und die Proportionalitätskonstante mit kleiner werdenden Wellenlänge zunimmt. Im Beispielsfall wird eine dünne Quarzkristallplatte 490 als Polarisationsrotator verwendet. Die durch einen Pfeil angedeutete kristallografische Achse des optisch aktiven Materials ist dabei im Wesentlichen parallel zur optischen Achse 430 der Polarisatoreinrichtung bzw. senkrecht zur Plattenebene, d.h. parallel zur Plattennormalen ausgerichtet. Die Verwendung von Quarzkristall platten zur Polarisationsdrehung um 90° innerhalb eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithografie ist beispielsweise in der US-Patentanmeldung US 2002/0186462 A1 der Anmelderin beschreiben, deren Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht wird.
Eine Alternative zum Quarzkristallplatten-Polarisationsrotator 490 besteht darin, einen 90°-Polarisationsrotator dadurch aufzubauen, dass zwei λ/2-Verzögerungsplatten aus doppelbrechendem Material so hintereinander angeordnet sind, dass die in den jeweiligen Plattenebenen liegenden kristallografischen Hauptachsen des doppelbrechenden Materials um 45° gegeneinander verdreht sind.
Bei der Ausführungsform ist auch die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung 460 auswechselbar gestaltet, so dass alternativ eine andere Polarisation oder überhaupt keine Polarisationsbeeinflussung gewählt werden kann. Hierzu kann die Strahlteilerplatte 460 z.B. innerhalb eines Revolverrades montiert oder innerhalb einer anderen Wechseleinrichtung gefasst sein.
In den oben beschriebenen Konfigurationen besitzt die auf die Strahlteilerschicht einfallende, konvergente Welle eine sphärische Phasenfront und der transmittierte Polarisationszustand ist radial oder tangential. Durch Erzeugung einer asphärisch geformten Wellenfront des auf die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung gerichteten ersten Lichtbündels können auch allgemeine Polarisationszustände generiert werden. Hierzu zeigt 5 beispielhaft eine Ausführungsform einer Polarisatoreinrichtung 500, bei der die Einkoppeleinrichtung 550 und die Auskoppeleinrichtung 570 mit Hilfe von Zylinderlinsen aufgebaut sind, die eine quer zur Zylinderachse 551, 571 zunehmende lineare Polarisation erzeugen. Durch Verwendung von rotationssymmetrischen Asphären bei der Einkoppeleinrichtung und der Auskoppeleinrichtung lässt sich die Beziehung zwischen der Strahlhöhe vor der Einkoppeloptik und dem Winkel des entsprechenden Strahles zur optischen Achse hinter der Einkoppeloptik variieren und damit der radiale Verlauf der Polarisation steuern. Dabei kann es so sein, dass der Zwischenfokus 568 deutliche sphärische Aberrationen enthält, die mit Hilfe der Auskoppeleinrichtung 570 wieder kompensiert werden sollten.
Um den Polarisationszustand des Austrittslichtbündels an eine bestimmte Anwendung optimal anpassen zu können, ist bei der Ausführungsform von 5 vorgesehen, dass die Polarisationsstrahlteilerplatte 560 um eine Kippachse 565 verkippt werden kann, die senkrecht zur optischen Achse 530 parallel zu den Zylinderachsen der Zylinderlinsen 550, 570 ausgerichtet ist. Hierzu ist eine entsprechend konstruierte Manipulatoreinrichtung vorgesehen. Mit Hilfe einer Verkippung kann der Ort, an dem ein Lichtstrahl senkrecht auf die Strahlteilerschicht trifft und damit keine Polarisationsaufspaltung erfährt, innerhalb der Pupille verschoben werden. Insbesondere kann dieser Punkt also auch abseits der optischen Achse liegen. Durch Kombination mit asphärischen Linsen kann der erreichbare Parameterraum an Polarisationszuständen vergrößert werden.
Das hier an wenigen Beispielen erläuterte Prinzip besteht bei den Ausführungsformen darin, eine gewünschte Verteilung der linearen Polarisation in der Pupille in eine Winkelverteilung umzusetzen und diese dann durch eine polarisationsverändernden Schicht, insbesondere eine sp-Strahlteilerschicht, in eine Polarisationsverteilung zu transformieren. Die Symmetrie der Winkelverteilung bestimmt dann die Symmetrie der Polarisationsverteilung.
Anhand von 6 wird eine andere Ausführungsform einer Polarisatoreinrichtung 600 erläutert, bei der der polarisationswirksame Bestandteil einer Polarisationsbeeinflussungseinrichtung durch eine dielektrische Mehrlagen-Strahlteilerschicht 662 gebildet wird. Die winkelverändernde Einkoppeleinrichtung wird durch eine Positiv-Meniskuslinse 650 mit austrittsseitiger Konkavfläche gebildet. Unmittelbar dahinter folgt eine als Auskoppeleinrichtung dienende bikonvexe Positivlinse 670. Die Strahlteilerschicht 662 ist an der stark konvex gekrümmten Eintrittsseite der Positivlinse 670 aufgebracht, deren Linsenkörper als schichttragendes Substrat für die Strahlteilerschicht 662 dient. Die Polarisatoreinrichtung 600 ist dafür ausgelegt, ein achsparallel einfallendes, weitgehend kollimiertes Eintrittslichtbündel 610 (NA_E = 0,01) in ein leicht konvergentes Austrittslichtbündel 620 mit radialer Polarisation zu überführen. Das auf die Strahlteilerschicht auftreffende, erste Lichtbündel ist leicht divergent und stellt ein relativ schmales Winkelspektrum zwischen 0° und ca. 20° bereit. In Kombination mit der Krümmung der Strahlteilerschicht 662 wird auf dieser ein wesentlich breiteres Inzidenzwinkelspektrum zwischen 0° und mehr als 40° oder 50° erzeugt, welches den Brewster-Winkel der Strahlteilerschicht 662 einschließt. Durch die konvexe Krümmung der Strahlteilerschicht nehmen die Inzidenzwinkel vom Bereich der optischen Achse 630 nach außen stärker zu als die Strahlwinkel des ersten Lichtbündels, wobei die Inzidenzwinkel über den Ort variieren. Dadurch ergibt sich in der Pupille eine Variation der Polarisationsvorzugsrichtung von der Mitte der Pupille zu ihrem Rand.
Anhand der 7 bis 10 werden verschiedene Anwendungsbeispiele der Erfindung innerhalb von Beleuchtungssystemen für Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlagen erläutert.
7 zeigt schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage, die für die mikrolithografische Herstellung von feinstrukturierten Halbleiterbauelementen einsetzbar ist und zur Erzielung von Auflösungen bis zu Bruchteilen von Mikrometern mit Licht aus dem tiefen Ultraviolettbereich (DUV) arbeitet, das von einer primären Lichtquelle 781 (z.B. Laser) bereitgestellt wird. Das linear polarisierte Licht der Lichtquelle tritt zunächst in eine Pupilleformungseinheit 782 ein, die dafür ausgelegt ist, in einer ersten Pupillenebene 783 eine durch die Konfiguration der Pupillenformungseinheit vorgebbare, zweidimensionale Lichtverteilung zu erzeugen. Die Pupillenformungseinheit enthält depolarisierende optische Elemente, so dass das Licht in der Pupillenebene 783 weitgehend unpolarisiert ist. Eine dahinter angeordnete Einkoppeleinrichtung 750 überträgt das Licht auf die ebene Eintrittsfläche 786 eines aus transparentem Material bestehenden Stabintegrators 785, der als Lichtmischeinrichtung des Beleuchtungssystems dient. Dabei wird die Ortsverteilung der Beleuchtung in der Pupillenebene 783 in eine entsprechende Winkelverteilung an der Eintrittsfläche 786 umgewandelt, die in einer Feldebene des Beleuchtungssystems angeordnet ist. Der Integratorstab 785 homogenisiert das Beleuchtungslicht durch mehrfache innere Reflexion an den ebenen Seitenflächen des Stabes, wobei die von der Einkoppeleinrichtung 750 erzeugte Winkelverteilung erhalten bleibt und somit auch an der ebenen Austrittsfläche 787 des Stabes 785 vorliegt. Unmittelbar an der Austrittsfläche 787 liegt eine weitere Feldebene, in deren Nähe ein Retikel-Masking-System (REMA) 790 angeordnet ist, welches als verstellbare Feldblende dient. Ein nachfolgendes Abbildungssystem 795 (REMA-Objektiv) bildet die Feldebene mit dem Maskierungssystem 790 auf die Austrittsebene 798 des Beleuchtungssystems ab, in der im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage ein Retikel mit einer abzubildenden Struktur angeordnet ist. Das Abbildungsobjektiv 795 enthält eine erste Linsengruppe 770, die als Auskoppeleinrichtung dient, um die Winkelverteilung der Austrittsebene 787 in eine Ortsverteilung der Beleuchtung in eine weiteren Pupillenebene 793 umzuwandeln, und eine weiter Linsengruppe 794, die eine Fourier-Transformation dieser Ortsverteilung in die Strahlwinkelverteilung der Retikelebene 798 durchführt. Ein Projektionsobjektiv 797 bildet die Struktur des Retikels im verkleinerten Maßstab in seine Bildebene 799 ab, in der ein zu belichtender Wafer angeordnet werden kann.
Bei dieser Anwendung ist die Polarisatoranordnung 700 zwischen zwei aufeinander folgenden Pupillenebene 783, 793 des Beleuchtungssystems angeordnet und umfasst die Einkoppeleinrichtung 750, den Stabintegrator 785, die Auskoppeleinrichtung 770 und die in der Nähe einer Zwischenfeldebene im Bereich hoher numerischer Aperturen angeordnete Polarisationsbeeinflussungseinrichtung 760, die durch eine auswechselbare Planplatte mit einer daran angebrachten Polarisationsteilerschicht 762 besteht. An der Platte kann eine als Graufilter mit örtlich variierendem Transmissionsverlauf dienende Beschichtung angebracht sein, beispielsweise auf der anderen Plattenfläche. Der Graufilter kann dazu genutzt werden, eine über den Bündelquerschnitt konstante Intensitätsverteilung einzustellen. Das in der Eintrittspupille 783 des Beleuchtungssystems weitgehend unpolarisierte Licht wird beim Durchtritt durch den Stabintegrator 785 weiter depolarisiert, da die schrägen Reflexionen an den Stabaußenflächen zu winkelabhängigen Phasenverschiebungen zwischen den Polarisationskomponenten führen. Daher ist das am Stabaustritt 787 mit einer ersten Winkelverteilung austretende Licht weitgehend unpolarisiert. Die Polarisationsteilerschicht 762 ist so ausgelegt, dass p-polarisiertes Licht vor allem bei hohen Strahlwinkeln zwischen 30° und 50° wesentlich besser transmittiert wird als p-polarisiertes Licht. Dies führt zu einem überwiegend radial polarisiertem Polarisationszustand in der Austrittspupille 793 des Beleuchtungssystems. Mit diesem radial polarisierten Licht wird dann das Retikel in der Retikelebene 798 beleuchtet.
Weitere Details zu Aufbau und Funktionsweise eines derartigen Beleuchtungssystems (ohne Polarisatoreinrichtung) sind z.B. der EP 0 747 772 A1 der Anmelderin entnehmbar, deren Inhalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Speziell mit Einrichtungen zur Modifikation des Beleuchtungssettings, beispielsweise mit einem Zoomsystem und/oder mit ggf. auswechselbaren diffraktiven oder refraktiven optischen Elementen innerhalb der Pupillenformungs einheit 782, können unterschiedlich große radial oder tangential polarisierte Beleuchtungssettings realisiert werden, die vorteilhaft zur Auflösungssteigerung und Kontrastverbesserung eingesetzt werden können.
In 8 ist ein Ausschnitt einer Variante eines Beleuchtungssystems gezeigt, bei dem identische oder entsprechende Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in 7, erhöht um 100, haben. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 7 wird hier die winkelverändernde Polarisationsbeeinflussungseinrichtung dadurch gebildet, dass direkt auf die ebene Austrittsfläche 887 des Stabintegrators 885 eine winkelselektiv wirksame, polarisationsverändernde Strahlteilerschicht 862 aufgebracht ist, so dass der quaderförmige Stabintegrator 885 als schichttragendes Substrat dient.
9 zeigt einen Ausschnitt aus einer Ausführungsform eines Beleuchtungssystems eine Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage, bei dem die Lichtmischung und Homogenisierung mit Hilfe eines Wabenkondensors 985 durchgeführt wird. Das von einer nicht gezeigten Lichtquelle kommende Licht wird aufgeweitet, trifft zunächst auf ein refraktives oder diffraktives optisches Rasterelement 910 zur Pupillenerzeugung und durchtritt anschließend eine Optik 920, die die Strahlung weitgehend parallelisiert. Das weitgehend parallele Lichtbündel trifft auf die Eintrittsfläche einer ersten Rasteranordnung 986 aus Linsen mit positiver, identischer Brechkraft und rechteckigen Querschnitt, der der Rechteckform des zu erzeugenden Beleuchtungsfeldes entspricht. Die Linsen der ersten Rasteranordnung sind in einem rechteckigen Raster direkt aneinander angrenzend im oder in der Nähe einer Feldebene des Beleuchtungssystems angeordnet und werden daher auch als Feldwaben bezeichnet. Die Linsen der ersten Rasteranordnung bewirken eine geometrische Teilung des eintreffenden Strahlbündels in eine der Anzahl der Linsen entsprechende Anzahl von Lichtbündeln, die auf eine in der Brennebene der Linsen liegende Pupillenebene fokussiert werden. In dieser Ebene oder in deren Nähe ist eine zweite Rasteranordnung 987 mit Linsen rechteckförmigen Querschnittes und positiver identischer Brechkraft positioniert ist. Jede Linse der ersten Rasteranordnung bildet die primäre Lichtquelle auf eine jeweils zugeordnete Linse der zweiten Rasteranordnung ab, so dass in der Pupillenebene eine Vielzahl sekundärer Lichtquellen entsteht. Aufgrund ihrer Positionierung werden die nahe der Pupillenebene liegenden Linsen auch als Pupillenwaben bezeichnet. Diese sind in der Nähe der jeweiligen sekundären Lichtquellen angeordnet und bilden über eine nachgeschaltete Feldlinse 988 die zugeordneten Feldwaben der ersten Rasteranordnung auf eine weitere Feldebene 996 des Beleuchtungssystems ab. Die rechteckigen Bilder der Feldwaben werden dabei in dieser Feldebene so überlagert, dass diese Überlagerung eine Homogenisierung bzw. Vergleichmäßigung der Lichtintensität im Bereich dieser Feldebene bewirkt. Die Feldebene 995 entspricht den Austrittsebenen 787, 887 der Integratorstäbe der Ausführungsformen gemäß 7 und 8. In der Nähe dieser Feldebene ist eine verstellbare Feldblende 993 angebracht, die das Beleuchtungsfeld randscharf begrenzt. Das scharf begrenzte Beleuchtungsfeld wird über das Abbildungsobjektiv 995 (REMA-Objektiv) in die Austrittsebene 998 des Beleuchtungssystems (Retikelebene) abgebildet.
Im Bereich der Feldebene 996 ist eine mit einer Strahlteilerschicht 962 beschichtete planparallele Platte 961 angebracht, die als winkelselektive Polarisationsveränderungseinrichtung 960 dient und mit der ersten Winkelverteilung beaufschlagt wird, die durch die Feldlinse 988 und die vorgeschalteten optischen Elemente bereitgestellt wird. Diese dienen dementsprechend als Einkoppeleinrichtung der Polarisatoranordnung. Die zugehörige Auskoppeleinrichtung wird dann durch das REMA-Objektiv bzw. das vor dessen Pupillenebene liegende Teilobjektiv gebildet. Die Funktionsweise der Polarisatoranordnung entspricht derje nigen, die im Zusammenhang mit den anderen Ausführungsformen schon detailliert erläutert wurde.
Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf Beleuchtungssysteme von Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlagen beschränkt. 10 zeigt schematisch den Aufbau eines Mikroskopes 1050, mit dem ein in der Objektebene 1051 des DUV-Mikroskopes angebrachtes Objekt mit einem vergrößernden Abbildungsmaßstab von 1:10 oder größer in die Bildebene 1052 des Mikroskops abgebildet wird. Das Mikroskop umfasst im Wesentlichen ein Mikroskopobjektiv 1020 mit einer objektseitigen, hochaperturigen Lichteintrittsseite und einer niedrigaperturigen Lichtaustrittsseite, sowie eine Tubuslinse 1100, deren Aufbau prinzipiell dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Polarisatoreinrichtung 100 entspricht. Dabei erzeugt eine Einkoppeleinrichtung 1050 aus dem vom Objektiv 1020 kommenden, niedrigaperturigen Eintrittslichtbündel 1010 mit NA_E = 0,02 ein erstes Lichtbündel 1055 mit hoher Apertur NA₁ = 0,7, wodurch im Fokusbereich 1080 ein Zwischenbild erzeugt wird. Dieses wird mit Hilfe der Auskoppeleinrichtung 1070 in die Bildebene 1052 abgebildet. Dabei hat die Auskoppeleinrichtung auf der Bildseite eine endliche Brechkraft. Die Tubuslinse 1000 wird durch Einfügung einer auswechselbaren Strahlteilerplatte 1060 wahlweise zu einem Radialpolarisator oder zum einem Tangentialpolarisator in Abhängigkeit davon, ob die auf der transparenten Platte 1061 angebrachte hochaperturig bestrahlte Strahlteilerschicht 1062 p-Polarisation oder s-Polarisation stärker transmittiert. Durch die Auswechselbarkeit der Strahlteilerplatte können verschiedene Polarisationsmodi realisiert werden.

Claims

Polarisatoreinrichtung zur Umwandlung eines Eintrittslichtbündels in ein Austrittslichtbündel mit einer definierten Ortsverteilung von Polarisationszuständen mit: einer winkelverändernden Einkoppeleinrichtung zum Empfang des Eintrittslichtbündels und zur Erzeugung eines ersten Lichtbündels mit einer vorgebbaren ersten Winkelverteilung von Lichtstrahlen; einer winkelselektiv wirksamen Polarisationsbeeinflussungseinrichtung zum Empfang des ersten Lichtbündels und zur Umwandlung des ersten Lichtbündels in ein zweites Lichtbündel gemäß einer definierten Winkelfunktion der Polarisationszustandsveränderung; und einer winkelverändernden Auskoppeleinrichtung zum Empfang des zweiten Lichtbündels und zur Erzeugung des Austrittslichtbündels mit einer zweiten Winkelverteilung aus dem zweiten Lichtbündel.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 1, worin die winkelselektiv wirksame Polarisationsbeeinflussungseinrichtung mindestens eine polarisierende Schicht umfasst, die an einem schichttragenden Substrat angeordnet ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 2, worin die polarisierende Schicht als Polarisationsstrahlteilerschicht ausgelegt ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 2, worin die polarisierende Schicht durch ein Mehrlagen-Schichtsystem aus übereinander liegenden Schichten mit dielektrischen Materialien unterschiedlicher Brechzahl gebildet ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 3, worin die Polarisationsteilerschicht so ausgelegt ist, dass sie zumindest in einem überwiegenden Teil des Inzidenzwinkelbereiches, der sich bei Bestrahlung mit Licht der ersten Winkelverteilung ergibt, für p-polarisiertes Licht ein höheres Transmissionsvermögen aufweist als für s-polarisiertes Licht.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 5, worin die Polarisationsteilerschicht zur Erzeugung von radialer Polarisation genutzt wird.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 3, worin die Polarisationsteilerschicht so ausgelegt ist, dass sie zumindest in einem überwiegenden Teil des Inzidenzwinkelbereiches, der sich bei Bestrahlung mit Licht der ersten Winkelverteilung ergibt, für s-polarisiertes Licht ein höheres Transmissionsvermögen aufweist als für p-polarisiertes Licht.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 7, worin die Polarisationsteilerschicht zur Erzeugung von tangentialer Polarisation genutzt wird.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 3, worin die Polarisationsteilerschicht eine Schichtstruktur hat, bei der optische Schichtdicken einiger oder aller übereinander liegender hochbrechender und niedrigbrechender dielektrischer Schichten zwischen ca. 20% und ca. 60% einer für die Polarisationsteilerschicht vorgesehenen Arbeitswellenlänge λ₀ liegen.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 2, worin die winkelselektiv wirksame Polarisationsbeeinflussungseinrichtung unter Nutzung von Formdoppelbrechung aufgebaut ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 3, worin Polarisationsteilerschicht durch eine periodische Struktur übereinanderliegender Schichten unterschiedlich brechender dielektrischer Materialien aufgebaut ist, bei der eine Periodizitätslänge der periodischen Struktur klein gegen eine für die Polarisationsteilerschicht vorgesehenen Arbeitswellenlänge λ₀ ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 2, worin die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung eine polarisierende Schicht in Kombination mit einer lateralen Struktur auf mindestens einer ihrer Oberflächen enthält,
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 12, worin die laterale Struktur formdoppelbrechende Gitterstrukturen aufweist, die einen lateralen Abstand voneinander haben, der kleiner als eine für die laterale Struktur vorgesehenen Arbeitswellenlänge λ₀ ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 13, worin der laterale Abstand der Gitterstrukturen weniger als 70% der Arbeitswellenlänge beträgt.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 2, worin eine Substratoberfläche des schichttragenden Substrates, an der die polarisierte Schicht vorgesehen ist, im Wesentlichen eben ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 2, worin das Substrat die Form einer planparallelen Platte hat.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 2, worin das schichttragende Substrat eine Linse mit mindestens einer konvex oder konkav gekrümmten Substratoberfläche ist, an der die polarisierende Schicht angebracht ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 1, worin die Einkoppeleinrichtung so ausgelegt ist, dass die erste Winkelverteilung eine erste numerische Apertur NA₁ > 0,2 hat.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 1, worin die Einkoppeleinrichtung so ausgelegt ist, dass die erste Winkelverteilung an der Polarisationsbeeinflussungseinrichtung ein Inzidenzwinkelspektrum erzeugt, das Inzidenzwinkel einschließt, bei denen eine polarisationsverändernde Wirkung der Polarisationsbeeinflussungseinrichtung maximal ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 1, worin die Polarisatoreinrichtung an ein Eingangslichtbündel angepasst ist, das eine eingangsseitige numerische Apertur NA_E < 0,1 hat.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 1, worin die Polarisatoreinrichtung ein Austrittslichtbündel mit einer ausgangsseitigen numerische Apertur NA_A < 0,1 erzeugt.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 1, worin die Einkoppeleinrichtung positiv Brechkraft hat und eine hintere Brennebene definiert und die Auskoppeleinrichtung positive Brechkraft hat und eine vordere Brennebene definiert, die in einem Fokusbereich mit der hinteren Brennebene der Einkoppeleinrichtung im Wesentlichen zusammenfällt.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 22, worin die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung außerhalb des Fokusbereiches angeordnet ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 23, worin die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung im Lichtweg vor dem Fokusbereich angeordnet ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 23, worin im Fokusbereich eine Blende angebracht ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 1, worin die Einkoppeleinrichtung so gestaltet ist, dass das auf die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung fallende erste Lichtbündel eine im Wesentlichen sphärische Wellenfront hat.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 1, worin die Einkoppeleinrichtung mindestens eine asphärische Fläche enthält und so gestaltet ist, dass das auf die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung fallende erste Lichtbündel eine asphärische Wellenfront hat.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 1, worin die Einkoppeleinrichtung und die Auskoppeleinrichtung jeweils mindestens eine Zylinderlinse enthält.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 1, worin die Einkoppeleinrichtung und die Auskoppeleinrichtung jeweils mindestens eine rotationssymmetrische Asphäre enthält.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 1, weiterhin mit einer Manipulationseinrichtung zur Bewegung der Polarisationsbeeinflussungseinrichtung relativ zur Einkoppeleinrichtung und zur Auskoppeleinrichtung.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 30, worin die Manipulationseinrichtung so konstruiert ist, dass die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung gegenüber der optischen Achse um eine quer zur optischen Achse verlaufende Kippachse verkippbar ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 30, worin die Manipulationseinrichtung so konstruiert ist, dass die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung entlang der optischen Achse verschiebbar ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 30, worin die Manipulationseinrichtung so konstruiert ist, dass die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung quer der optischen Achse verschiebbar ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 30, worin die Manipulationseinrichtung so konstruiert ist, dass die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung um eine parallel zur optischen Achse verlaufende Rotationsachse verdrehbar ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 30, worin die Manipulationseinrichtung eine Wechseleinrichtung umfasst, die so konstruiert ist, dass die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung wahlweise in den Lichtweg zwischen Einkoppeleinrichtung und Auskoppeleinrichtung einfügbar oder aus dem Lichtweg herausnehmbar ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 1, worin die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung in Transmission genutzt ist, so dass die Polarisationsverteilung des Austrittslichtbündels durch die Eigenschaften der transmittierten Strahlung bestimmt wird.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 1, worin die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung in Reflexion genutzt ist, so dass die Polarisationsverteilung des Austrittslichtbündels durch die Eigenschaften der reflektierten Strahlung bestimmt wird.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 1, worin der Polarisatoreinrichtung mindestens eine weitere polarisationsbeeinflussende Einrichtung zur Modifikation der Polarisationsverteilung zugeordnet ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 38, worin die weitere polarisationsbeeinflussende Einrichtung ein Polarisationsrotator ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 39, worin der Polarisationsrotator für eine Rotation von Polarisationszuständen um 90° ausgelegt ist.
Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 39, worin als Polarisationsrotator eine Platte aus einem optisch aktiven Material vorgesehen ist, die hinter der Polarisationsbeeinflussungseinrichtung in den Strahlweg eingefügt oder einfügbar ist.
Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes mit dem Licht einer primären Lichtquelle, worin zwischen der Lichtquelle und dem Beleuchtungsfeld eine Polarisatoreinrichtung nach Anspruch 1 angeordnet ist.
Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes mit dem Licht einer primären Lichtquelle, mit: einer Pupillenformungseinheit zum Empfang von Licht der primären Lichtquelle und zur Erzeugung einer zweidimensionalen Intensitätsverteilung in einer Pupillenformungsfläche des Beleuchtungssystems; einer winkelverändernden Einkoppeleinrichtung zum Empfang eines von der Pupillenformungsfläche kommenden Eintrittslichtbündels und zur Erzeugung eines ersten Lichtbündels mit einer vorgebbaren ersten Winkelverteilung von Lichtstrahlen; einer winkelselektiv wirksamen Polarisationsbeeinflussungseinrichtung zum Empfang des ersten Lichtbündels und zur Umwandlung des ersten Lichtbündels in ein zweites Lichtbündel gemäß einer definierten Winkelfunktion der Polarisationszustandsveränderung; und einer winkelverändernden Auskoppeleinrichtung zum Empfang des zweiten Lichtbündels und zur Erzeugung eines zu dem Beleuchtungsfeld verlaufenden Austrittslichtbündels mit einer zweiten Winkelverteilung aus dem zweiten Lichtbündel.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 43, worin die Einkoppeleinrichtung eine Lichtmischeinrichtung zur Mischung und Homogenisierung des Lichtes in einer der Lichtmischeinrichtung folgenden Feldfläche des Beleuchtungssystems umfasst und die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung in der Nähe dieser Feldfläche angeordnet ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 44, worin die Lichtmischeinrichtung einen Stabintegrator mit einer Lichteintrittsfläche und einer Lichtaustrittsfläche umfasst und die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung eine polarisierende Schicht umfasst, die an der Lichtaustrittsfläche angeordnet ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 43, worin die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung mindestens eine polarisierende Schicht umfasst, die an einem schichttragenden Substrat angeordnet ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 43, worin die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung eine Planplatte aus einem transparenten Material umfasst, bei der an mindestens einer Plattenoberfläche eine polarisierende Schicht angebracht ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 46, worin die polarisierende Schicht als Polarisationsstrahlteilerschicht ausgelegt ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 43, worin die Polarisationsbeeinflussungseinrichtung auswechselbar ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 44, worin die Lichtmischeinrichtung mindestens einen Wabenkondensor umfasst.