DE102006042452A1

DE102006042452A1 - Beleuchtungssystem für die Mikro-Lithographie, Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Beleuchtungssystem, mikrolithographisches Herstellungsverfahren für Bauelemente sowie mit diesem Verfahren hergestelltes Bauelement

Info

Publication number: DE102006042452A1
Application number: DE200610042452
Authority: DE
Inventors: Markus Dr. Degünther; Michael Dr. Layh
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-09-09
Publication date: 2007-08-30

Abstract

Ein Beleuchtungssystem (5) für die Mikro-Lithographie dient zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes (3). Eine vorzugsweise eingesetzte Lichtverteilungseinrichtung (9, 10) erzeugt eine zweidimensionale Intensitätsverteilung in einer ersten Beleuchtungsebene (11). Eine erste Rasteranordnung (12) aus optischen Rasterelementen erzeugt eine Rasteranordnung sekundärer Lichtquellen. Eine zweite Rasteranordnung (16) und eine Übertragungsoptik (17, 19, 20) dienen zur überlagernden Übertragung von Beleuchtungslicht (8) der sekundären Lichtquellen in das Beleuchtungsfeld (3). Eine benachbart zur ersten Rasteranordnung (12) angeordnete Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (14) lenkt das Beleuchtungslicht senkrecht zur optischen Achse mit unterschiedlichen Ablenkwinkeln ab, wobei der Ablenkwinkel innerhalb eines Winkelvariationsabschnitts der Beleuchtungwinkel-Variationseinrichtung (14) konstant ist. Ein maximaler Ablenkwinkel ist so groß, dass ein Intensitätsbeitrag von Rasterelementen (23) der ersten Rasteranordnung (12) zur Gesamt-Beleuchtungsintensität über das Beleuchtungsfeld (3) variiert. Hierdurch kann die Beleuchtungsintensität über das Beleuchtungsfeld gezielt hinsichtlich der Gesamt-Beleuchtungsintensität und/oder hinsichtlich der Intensitätsbeiträge aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen beeinflusst werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem für die Mikro-Lithographie zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes mit Beleuchtungslicht nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Beleuchtungssystem. Weiterhin betrifft die Erfindung ein mikrolithographisches Herstellungsverfahren für mikrostrukturierte Bauelemente. Schließlich betrifft die Erfindung ein mit einem solchen Verfahren hergestelltes Bauelement.

Ein Beleuchtungssystem der eingangs genannten An ist bekannt aus der WO 2005/083512 A2. Für anspruchsvolle Projektionsaufgaben ist es wünschenswert, die Beleuchtungslicht-Intensitätsverteilung über das Beleuchtungsfeld gezielt beeinflussen zu können. Dies ist mit dem gattungsgemäßen Beleuchtungssystem nicht bzw. nur mit hohem Aufwand möglich.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beleuchtungssystem der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Beleuchtungsintensität über das Beleuchtungsfeld gezielt hinsichtlich der Gesamt-Beleuchtungsintensität und/oder hinsichtlich der Intensitätsbeiträge aus unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen beeinflusst werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Beleuchtungssystem mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein sonst störender Abbildungsfehler, nämlich die Nichtlinearität der Brechung bei großen Einfallwinkeln, gezielt zur Beeinflussung der Beleuchtungslicht-Intensitätsverteilung über das Beleuchtungsfeld ausgenutzt werden kann. Mit den Winkelvariationsabschnitten der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung werden gezielt Ablenkwinkel eingestellt, wobei zumindest bei den maximalen Ablenkwinkeln, die eingestellt werden können, die paraxiale Näherung bei der Brechung an den Rasterelementen der ersten Rasteranordnung nicht mehr gültig ist. Dies führt zwangsläufig zu feldabhängigen Intensitätsbeiträgen der Rasterelemente, die mit Ablenkwinkeln jenseits der Gültigkeit der paraxialen Näherung beaufschlagt werden. Die Feldabhängigkeit der Intensitätsbeiträge kann dann gezielt zu gewünschten Intensitätsüberhöhungen für ausgewählte Beleuchtungswinkel an bestimmten Feldpunkten, zur Intensitätsüberhöhung der Gesamt-Beleuchtungsintensität an bestimmten Feldpunkten oder zu einer Kombination aus beidem eingesetzt werden. Insbesondere kann dies auch Kompensationszwecken zum Ausgleich von sich feldabhängig auswirkenden Transmissionsverlusten in der Beleuchtungs- oder der Projektionsoptik dienen. Die Lichtverteilungseinrichtung zur Erzeugung der vorgegebenen zweidimensionalen Intensitätsverteilung aus dem Beleuchtungslicht in der ersten Ebene kann insbesondere dann entfallen, wenn die vorgegebene Intensitätsverteilung auf anderem Wege, also ohne Einsatz einer derartigen Lichtverteilungseinrichtung, vorgegeben werden kann. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn die vorgegebene Intensitätsverteilung durch die beiden Rasteranordnungen alleine erzeugt wird.

Die Rasterelemente der beiden Rasteranordnungen sind vorzugsweise refraktiv. Die erste Rasteranordnung muss nicht notwendigerweise monolithisch, also einstückig, auf einem Substrat ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass die erste Rasteranordnung zweistückig ausgebildet ist, wobei die ersten Rasterzeilen auf einem ersten Substrat und die ersten Rasterspal ten auf einem zweiten Substrat ausgeformt sind. Zwischen diesen beiden Substraten kann dann insbesondere ein Abstand derart bestehen, dass die Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung in unmittelbarer Nähe vor der ersten Ebene angeordnet ist, in der die zweidimensionale Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts vorgegeben ist.

Eine Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung nach Anspruch 2 führt zur vorstehend schon erwähnten Kombination aus feldabhängigen Intensitätsbeiträgen aus vorgegebenen Beleuchtungsrichtungen sowie gleichzeitig zu einer feldabhängigen Gesamt-Beleuchtungsintensität. Hier werden also mehrere zur Verfügung stehende Freiheitsgrade der feldabhängigen Intensitätsverteilung genutzt.

Eine Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung nach Anspruch 3 zielt auf eine feldabhängige Gesamt-Beleuchtungsintensität ab, wobei über das Feld keine Beleuchtungswinkelabhängigkeit der Intensität vorliegt. Dies kann insbesondere zur Verlustkompensation genutzt werden.

Eine Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung nach Anspruch 4 weist feldabhängige Intensitätsbeiträge aus den verschiedenen Beleuchtungsrichtungen, aber keine Feldabhängigkeit der Gesamt-Beleuchtungsintensität auf. Einzelne Feldpunkte wären also insgesamt jeweils mit gleicher Gesamtintensität, jedoch aus verschiedenen Schwerpunkt-Richtungen bestrahlt. Dies kann zur Abbildung von Strukturen mit Vorzugsrichtungen, die über das Beleuchtungsfeld verteilt sind, genutzt werden.

Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtungen nach den Ansprüchen 5 und 6 stellen auf die jeweilige Projektionsanwendung abgestimmte Freiheitsgrade hinsichtlich der erzeugbaren Ablenkwinkel zur Verfügung.

Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtungen nach den Ansprüchen 7 und 8 lassen sich mit mikrooptischen Techniken herstellen. Auch eine hybride Ausgestaltung der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung ist möglich.

Eine Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung nach Anspruch 9 ist mit hoher Präzision herstellbar.

Eine Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung nach Anspruch 10 lässt sich einfach fertigen. Die Ausrichtung der Dachkante ist also entweder parallel zu den Rasterzeilen oder parallel zu den Rasterspalten der ersten Rasteranordnung.

Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtungen nach den Ansprüchen 11 und 12 erlauben eine feine Anpassung an eine gewünschte feldabhängige Beleuchtungs-Intensitätsverteilung.

Eine Ausgestaltung der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung nach Anspruch 13 stellt sicher, dass die ersten Rasterelemente mit abgelenktem Beleuchtungslicht beaufschlagt werden.

Keilelemente nach Anspruch 14 lassen sich mit präzise vorgegebenem Keilwinkel herstellen.

Inverse Dachkanten-Prismen nach Anspruch 15 führen zu einer Feldabhängigkeit der Beleuchtungsintensität, die die Ränder der Aperturen der Optiken in der Intensität überhöht. Dies kann zum Ausgleich von randseitigen Verlusten bei der Beleuchtungs- bzw. der Projektionsoptik genutzt werden.

Brechende Kegelflächen nach Anspruch 16 führen zu einer rotationssymmetrischen Feldabhängigkeit der Intensität.

Ein konstanter Ablenkwinkel innerhalb eines Winkelvariationsabschnittes nach Anspruch 17 vereinfacht die Ausgestaltung der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung, da die Winkelvariationsabschnitte mit planen Ablenkflächen gestaltet sein können. Alternativ ist es möglich, die Winkelvariationsabschnitte mit sphärischen Oberflächen oder anderen kontinuierlichen Oberflächen, insbesondere mit Freiformflächen, zu gestalten. Auch der Einsatz derartiger, nicht planer Winkelvariationsabschnitte, kann aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft sein.

Ein Beleuchtungssystem nach Anspruch 18 verrigert die Anforderungen, die fertigungstechnisch an die Herstellung der ersten Rasteranordnung zu stellen sind, da die Rasterzeilen und die Rasterspalten separat gefertigt werden können. Auch die zweite Rasteranordnung kann entsprechend in eine Zeilen- und eine Spaltenanordnung unterteilt sein.

Die Anordnung der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung nach Anspruch 19 hat sich als besonders effektiv herausgestellt, was die gemeinsame bündelführende Wirkung der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung, der Zeilenanordnung und der Spaltenanordnung angeht.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage mit einem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem zu schaffen sowie ein hiermit durchführbares mikrolithographisches Herstellungsverfahren und ein hierdurch herstellbares Bauelement anzugeben.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 20, ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 21 sowie ein Bauelement nach Anspruch 22.

Vorteile dieser Gegenstände ergeben sich aus den oben im Zusammenhang mit dem Beleuchtungssystem angegebenen Vorteilen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 schematisch einen Meridionalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem innerhalb einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung vor einer zweistufigen Rasteranordnung;

2 stärker im Detail vier Kanäle der zweistufigen Rasteranordnung mit der vorgeschalteten Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung und einer nachgeschalteten Übertragungsoptik zur Übertragung des Beleuchtungslichts von der zweistufigen Rasteranordnung in ein Beleuchtungsfeld, dargestellt am Beispiel einer Feld-Zwischenebene;

3 stärker im Detail die beleuchtungsfeldabhängigen Beleuchtungswinkel-Intensitätsverteilungen, die von den vier in der 2 dargestellten Kanälen im Beleuchtungsfeld erzeugt werden, und die Intensitätsbeiträge dieser vier Kanäle an zwei ausgewählten Feldpunkten;

4 im Detail die Abbildung von Einzelbündeln durch einen der Kanäle der zweistufigen Rasteranordnung und die nachgeschaltete Übertragungsoptik nach 2;

5 in einer zu 2 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung vor der zweistufigen Rasteranordnung und der Übertragungsoptik;

6 in einer zu 3 ähnlichen Darstellung die in den verschiedenen Kanälen erzeugten beleuchtungsfeldabhängigen Intensitätsbeiträge;

7 in einer zu 2 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung mit nachgeordneter zweistufiger Rasteranordnung und Übertragungsoptik; und

8 eine zu 1 ähnliche Darstellung eines Beleuchtungssystems mit einer Variante der ersten Stufe der Rasteranordnung.

1 zeigt schematisch eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage 1, die als Wafer-Scanner ausgeführt ist und bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen fein strukturierten Bauteilen eingesetzt wird. Die Scanrichtung der Projektionsbelichtungsanlage 1 steht senkrecht auf der Zeichenebene der 2. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 arbeitet zur Erzielung von Auflösungen bis zu Bruchteilen von Mikrometern mit Licht insbesondere aus dem tiefen Ultraviolettbereich (VUV). Eine Scaneinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage 1 verläuft senkrecht zur Zeichenebene der 1. Im in der 1 dargestellten Meridionalschnitt sind alle optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 längs einer optischen Achse 2 aufgereiht. Es versteht sich, dass auch beliebige Faltungen der optischen Achse 2 möglich sind, insbesondere um die Projektionsbelichtungsanlage 1 kompakt zu gestalten.
Zur definierten Ausleuchtung eines Beleuchtungsfeldes 3 in einer Retikelebene 4, in der eine zu übertragende Struktur in Form eines nicht näher dargestellten Retikels angeordnet ist, dient ein insgesamt mit 5 bezeichnetes Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage 1. Als primäre Lichtquelle 6 dient ein F₂-Laser mit einer Arbeitswellenlänge von 157 nm, dessen Beleuchtungslichtstrahl koaxial zur optischen Achse 2 ausgerichtet ist. Andere UV-Lichtquellen, beispielsweise ein ArF-Excimer-Laser mit 193 nm Arbeitswellenlänge, ein Krf-Excimer-Laser mit 248 nm Arbeitswellenlänge sowie primäre Lichtquellen mit größeren oder kleineren Arbeitswellenlängen sind ebenfalls möglich.
Der von der Lichtquelle 6 kommende Lichtstrahl mit kleinem Rechteckquerschnitt trifft zunächst auf eine Strahlaufweitungsoptik 7, die einen austretenden Strahl 8 mit weitgehend parallelem Licht und größerem Rechteckquerschnitt erzeugt. Die Strahlaufweitungsoptik 7 kann Elemente enthalten, die zur Kohärenzreduktion des Beleuchtungslichts dienen. Das durch die Strahlaufweitungsoptik 7 weitgehend parallelisierte Laserlicht trifft anschließend auf ein diffraktives optisches Element (DOE) 9, das als computergeneriertes Hologramm zur Erzeugung einer Beleuchtungslicht-Winkelverteilung ausgebildet ist. Die durch das DOE 9 erzeugte Winkelverteilung wird beim Durchtritt durch eine Fourier-Linsenanordnung bzw. einen Kondensor 10, der im Abstand seiner Brennweite vom DOE 9 positioniert ist, in eine zweidimensionale, also senkrecht zur optischen Achse 2 ortsabhängige Beleuchtungslicht-Intensitätsverteilung umgewandelt. Die so erzeugte Intensitätsverteilung ist daher in einer ersten Beleuchtungsebene 11 des Beleuchtungssystems 5 vorhanden. Zusammen mit dem Kondensor 10 stellt das DOE 9 also eine Lichtverteilungseinrichtung zur Erzeugung einer zweidimensionalen Beleuchtungslicht-Intensitätsverteilung dar.
Im Bereich der ersten Beleuchtungsebene 11 ist eine erste Rasteranordnung 12 eines Rastermoduls 13 angeordnet, das auch als Wabenkondensor bezeichnet wird. Das Rastermodul 13 dient zusammen mit einer im Lichtweg vor diesem angeordneten Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14 zur Erzeugung einer definierten Intensitäts- und Beleuchtungswinkelverteilung des Beleuchtungslichts. Die optische Wirkung der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14 wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.
In einer weiteren Beleuchtungsebene 15, die eine Fourier-transformierte Ebene zur Beleuchtungsebene 11 ist, ist eine zweite Rasteranordnung 16 angeordnet. Die beiden Rasteranordnungen 12, 16 stellen den Wabenkondensor 13 des Beleuchtungssystems 5 dar. Die weitere Beleuchtungsebene 15 ist eine Pupillenebene des Beleuchtungssystems 5.
Dem Rastermodul 13 nachgeordnet ist ein weiterer Kondensor 17, der auch als Feldlinse bezeichnet wird. Zusammen mit der zweiten Rasteranordnung 16 bildet der Kondensor 17 die Beleuchtungsebene 11 in eine Feld-Zwischenebene 18 des Beleuchtungssystems 5 ab. In der Feld-Zwischenebene 18 kann ein Retikel-Masking-System (REMA) 19 angeordnet sein, welches als verstellbare Abschaffungsblende zur Erzeugung eines scharfen Randes der Beleuchtungslicht-Intensitätsverteilung dient. Ein nachfolgendes Objektiv 20 bildet die Feld-Zwischenebene 18 auf das Retikel, das heißt die Lithographievorlage ab, das sich in der Retikelebene 4 befindet. Mit einem Projektionsobjektiv 21 wird die Retikelebene 4 auf eine Waferebene 22 auf den in der 1 nicht dargestellten Wafer abge bildet, der intermittierend oder kontinuierlich in der Scan-Richtung verschoben wird.
Anhand der 2 bis 4 wird nachfolgend eine erste Ausführungsform der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14 beschrieben. Die Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14 ist diffraktiv ausgeführt.
Die erste Rasteranordnung 12 weist einzelne erste Rasterelemente 23 auf, die spalten- und zeilenweise angeordnet sind. Die ersten Rasterelemente 23 haben eine rechteckige Apertur mit einem x/y-Aspektverhältnis (y: Scanrichtung) von beispielsweise 2/1. Auch andere, insbesondere größere Aspektverhältnisse der ersten Rasterelemente 23 sind möglich.
Der Meridionalschnitt nach 1 geht entlang einer Rasterspalte. Die ersten Rasterelemente 23 sind insbesondere als Mikrolinsen, z. B. mit positiver Brechkraft, ausgebildet. Die Rechteckform der ersten Rastelemente 23 entspricht der Rechteckform des Beleuchtungsfelds 3. Die ersten Rastelemente 23 sind in einem ihrer Rechteckform entsprechenden Raster direkt aneinander angrenzend, das heißt im Wesentlichen flächenfüllend, angeordnet. Die ersten Rastelemente 23 werden auch als Feldwaben bezeichnet.
2 zeigt beispielhaft vier erste Rasterelemente 23, die von oben nach unten Kanäle I bis IV für Beleuchtungs-Lichtbündel 24 bis 27 des Beleuchtungslichts 8 vorgeben. Das Beleuchtungs-Lichtbündel 24 ist dabei dem Kanal I, das Beleuchtungs-Lichtbündel 25 dem Kanal II, das Beleuchtungs-Lichtbündel 26 dem Kanal III und das Beleuchtungs-Lichtbündel 27 dem Kanal IV zugeordnet. Beim realen Rastermodul 13 liegt eine wesentlich höhere Anzahl von Kanälen vor, z. B. einige Hundert derartiger Kanäle.
Im Lichtweg hinter den ersten Rasterelementen 23 der ersten Rastanordnung 12 sind, jeweils den Kanälen zugeordnet, zweite Rastelemente 28 der zweiten Rasteranordnung 16 angeordnet. Die zweiten Rastelemente 28 sind ebenfalls als Mikrolinsen mit insbesondere positiver Brechkraft ausgebildet. Die zweiten Rastelemente 28 werden auch als Pupillenwaben gezeichnet, die in der Beleuchtungsebene 15, also in einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems 5 angeordnet sind. Die Beleuchtungsebene 15 ist konjugiert zu einer Pupillenebene 29 des Projektionsobjektivs 21. Die zweiten Rastelemente 28 bilden zusammen mit der Feldlinse 17 die in der Beleuchtungsebene 11 angeordneten ersten Rastelemente 23, also die Feldwaben, in die Feld-Zwischenebene 18 ab. Hierbei werden die Bilder der ersten Rastelemente 23 in der Feld-Zwischenebene 18 überlagert.
Die im Lichtweg vor der ersten Rastanordnung 12 angeordnete Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14 ist in Winkelvariationsabschnitte unterteilt, wobei jeder Winkelvariationsabschnitt einem Kanal des Rastmoduls 13 zugeordnet ist. Ein Winkelvariationsabschnitt 30 ist dabei dem Kanal I, ein Winkelvariationsabschnitt 31 dem Kanal II, ein Winkelvariationsabschnitt 32 dem Kanal III und ein Winkelvariationsabschnitt 33 dem Kanal IV zugeordnet. Die Ausdehnung jedes Winkelvariationsabschnitts 30 bis 33 senkrecht zur optischen Achse 2 entspricht der rechteckigen Apertur der Kanäle I bis IV. Die Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14 stellt daher ebenfalls eine Rasteranordnung dar.
Die Rasterung der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14 der Winkelvariationsabschnitte 30 bis 33 entspricht also der Rasterung der ersten Rasteranordnung 12. Jeder Winkelvariationsabschnitt 30 bis 33 hat eine Apertur, die der Apertur des zugeordneten ersten Rasterelements 23 entspricht.
Der Winkelvariationsabschnitt 30 ist als planparalleles Rastelement ausgeführt, sodass er das einfallende Beleuchtungs-Lichtbündel 24 nicht ablenkt. Unter der Voraussetzung, dass das Beleuchtungs-Lichtbündel 24 die gesamte Apertur des Kanals I mit gleicher Intensität ausleuchtet, resultiert in der Feld-Zwischenebene 18 ein Intensitätsbeitrag 34 des ersten Kanals I, der über ein Beleuchtungsfeld 35 in der Feld-Zwischenebene 18 konstant einen Wert I₀ hat.
Der Winkelvariationsabschnitt 31 der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14, der dem Kanal II zugeordnet ist, ist als sich in der 2 nach unten verjüngender Keil mit einem ersten Keilwinkel α zwischen einer Eintritts- und einer Austrittsfläche ausgebildet. Hierdurch wird das vor der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14 parallel zur optischen Achse 2 geführte Beleuchtungs-Lichtbündel 25 in der 2 um einen Winkel α' nach oben abgelenkt.
Die Auswirkungen, die diese Ablenkung um den Winkel α' auf einen Intensitätsbeitrag 36 des Kanals II im Beleuchtungsfeld 35 hat, werden nun anhand der 4 erläutert. Dabei wird das Beleuchtungs-Lichtbündel 25, das gestrichelt dargestellt ist, in drei Beleuchtungs-Teilbündel 25₁ , 25₂ und 25₃ , einfallsseitig von unten nach oben durchnummeriert, unterteilt. In der 4 durchgezogen ist zum Vergleich ein ebenfalls in drei Beleuchtungs-Teilbündel unterteiltes und parallel zur optischen Achse 2 in den Kanal II einfallendes Beleuchtungs-Lichtbündel dargestellt.
Aufgrund des Ablenkwinkels α' wird das Beleuchtungs-Teilbündel 25₃ am ersten Rastelement 23 am stärksten gebrochen. Bei der Brechung des Beleuchtungs-Teilbündels 25₃ ist die paraxiale Näherung nicht mehr gültig.
Daher wird das Beleuchtungs-Teilbündel 25 im Vergleich zu einer aberrationsfreien Abbildung zu stark gebrochen, also um einen Winkel β' umgelenkt. Die beiden anderen Beleuchtungs-Teilbündel 25₂ und 25, werden hingegen nur relativ gering gebrochen, sodass dort die paraxiale Näherung noch gilt. Die Abweichung der Brechungs-Ablenkung des Beleuchtungs-Teilbündels 25₃ von der paraxialen Näherung führt bei der Abbildung der einfallenden Beleuchtungs-Teilbündel 25, bis 25₃ durch das zweite Rastelement 28 und den Kondensor 17 dazu, dass der Abstand Δ₁₂' zwischen den Beleuchtungs-Teilbündeln 25₁ und 25₂ nach dem Kondensor 17 kleiner ist als der Abstand Δ₂₃' zwischen den Beleuchtungs-Teilbündeln 25₂ und 25₃ . In der Feld-Zwischenebene 18 führt dies dazu, dass der Intensitätsbeitrag 36 des Kanals II am in der 4 oberen Rand des Beleuchtungsfelds 35 am größten ist und dann, ausgehend von einer maximalen Intensität, mit konstanter Steigung linear abfällt bis hin zu einem minimalen Intensität am in der 4 unteren Rand des Beleuchtungsfeldes 35. An diesem linearen Verlauf des Intensitätsbeitrags 36 des Kanals II ändert sich auch durch die Abbildung durch das Projektionsobjektiv 21 nichts, sofern Transmissionsverluste der Optiken vernachlässigt werden.
Die zum Vergleich durchgezogen dargestellten Beleuchtungs-Teilbündel mit in 4 paraxialem Einfall weisen gleiche Abstände Δ₁₂ und Δ₂₃ zwischen den randseitigen Beleuchtungs-Teilbündeln und dem mittleren Beleuchtungs-Teilbündel auf.
Der Winkelvariationsabschnitt 32 der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14, der dem Kanal III zugeordnet ist, hat einen austrittsseitigen Keilwinkel γ, der kleiner ist als der Keilwinkel α. Der Winkelvariationsabschnitt 32 verjüngt sich in der 2 keilförmig nach unten. Dies führt da zu, dass ein Ablenkwinkel γ', den das Beleuchtungs-Lichtbündel 26 durch den Winkelvariationsabschnitt 32 erfährt, geringer ist als der Ablenkwinkel α', der durch den Winkelvariationsabschnitt 31 erzeugt wird. Entsprechend resultiert ein geringerer Unterschied in den Abständen zwischen den beiden randseitigen Beleuchtungs-Teilbündeln und dem mittleren Beleuchtungs-Teilbündel im Kanal III, sodass ein Intensitätsbeitrag 37 des Kanals III resultiert, der über das Beleuchtungsfeld 35 in der 2 von oben nach unten linear mit geringerer Steigung abfällt als der Intensitätsbeitrag 36 des Kanals II.
Die maximale Intensität des Intensitätsbeitrags 37 am oberen Rand des Beleuchtungsfeldes 35 ist dabei geringer als die maximale Intensität des Intensitätsbeitrags 36. Die minimale Intensität des Intensitätsbeitrages 37 des Kanals III ist hingegen größer als die minimale Intensität des Intensitätsbeitrags 36 des Kanals II.
Der Winkelvariationsabschnitt 33 des Kanals IV ist als sich in der 2 nach oben verjüngender Keil mit einem Keilwinkel γ zwischen Eintritts- und Austrittsfläche ausgebildet, der in seinem Absolutbetrag dem Keilwinkel γ des Winkelvariationsabschnitts 32 des Kanals III entspricht. Es resultiert ein linear über das Beleuchtungsfeld variierender Intensitätsbeitrag 38 des Kanals IV, der dem Intensitätsbeitrag 37, gespiegelt um die optische Achse 2, entspricht. Beim Intensitätsbeitrag 38 des Kanals IV liegt die minimale Intensität also am in der 2 oberen Feldrand und die maximale Intensität an der in der 2 unteren Feldrand vor. Die feldrandseitigen minimalen und maximalen Intensitäten der Intensitätsbeiträge 37 und 38 sind vom Absolutbetrag her in etwa gleich.
3 verdeutlicht den Effekt der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14 über das Beleuchtungsfeld 35. In der 3 links sind nochmals die Intensitätsbeiträge 34 sowie 36–38 der Kanäle I–IV dargestellt. Rechts in der 3 sind die Intensitäten der einzelnen Intensitätsbeiträge 34 sowie 36–38 an ausgewählten Feldpunkten am oberen Rand des Beleuchtungsfeldes 35 sowie am unteren Rand des Beleuchtungsfeldes 35 anschaulich dargestellt.
Am oberen Rand des Beleuchtungsfeldes 35 leistet der Kanal I einen Intensitätsbeitrag I₀, der durch „0" veranschaulicht wird. Die Intensität des Intensitätsbeitrags 36 ist am oberen Rand des Beleuchtungsfeldes 35 maximal, was durch „++" veranschaulicht wird. Die Intensität des Intensitätsbeitrags 37 des Kanals III ist am oberen Feldrand ebenfalls maximal, aber geringer als diejenige des Intensitätsbeitrags 36 des Kanals II, was durch „+" veranschaulicht wird. Die Intensität des Intensitätsbeitrags 38 des Kanals IV ist am oberen Feldrand am geringsten, was durch „–„ veranschaulicht wird.
Am oberen Feldrand liegt also eine Intensitätszusammensetzung aus den möglichen Beleuchtungsrichtungen der Kanäle I–IV vor, bei der der Kanal II am stärksten beiträgt, gefolgt vom Intensitätsbeitrag des Kanals III und dem Intensitätsbeitrag des Kanals I. Am schwächsten ist der Intensitätsbeitrag des Kanals IV.
Umgekehrt sind die Verhältnisse am unteren Feldrand des Beleuchtungsfeldes 35, wie in der 3 rechts unten dargestellt. Die Intensität des Intensitätsbeitrags 34 des Kanals I beträgt dort ebenfalls I₀, was durch „0" angedeutet ist. Die Intensität des Intensitätsbeitrags 36 des Kanals II hat dort das absolute Minimum, was durch „– –„ angedeutet ist. Auch die Inten sität des Intensitätsbeitrags 37 des Kanals III hat am unteren Feldrand ein absolutes Minimum. Diese Minimalintensität des Intensitätsbeitrags 37 ist aber größer als die Minimalintensität des Intensitätsbeitrags 36, so dass die Minimalintensität des Kanals III am unteren Feldrand durch „–„ verdeutlicht ist. Der Intensitätsbeitrag 38 des Kanals IV hat am unteren Feldrand ein Maximum, dessen Absolutbetrag dem Maximum des Intensitätsbeitrags 37 am oberen Feldrand entspricht. Der Intensitätsbeitrag des Kanals IV am unteren Feldrand ist also durch ein „+" verdeutlicht.
Am unteren Feldrand des Beleuchtungsfeldes 35 liegt also eine Intensitätszusammensetzung vor, bei der der Intensitätsbeitrag 38 des Kanals IV am stärksten ist, gefolgt vom Intensitätsbeitrag 34 des Kanals I, dem Intensitätsbeitrag 37 des Kanals III und dem Intensitätsbeitrag 36 des Kanals II.
Die Intensitätszusammensetzungen der unterschiedlichen Intensitätsbeiträge aus den möglichen Beleuchtungsrichtungen, also den Kanälen I–IV, sind also am oberen Feldrand und am unteren Feldrand verschieden. Entsprechende Intensitätszusammensetzungen der Intensitätsbeiträge aus den möglichen Beleuchtungsrichtungen ergeben sich für Feldpunkte zwischen dem oberen und dem unteren Rand des Beleuchtungsfeldes 35. Mit zunehmendem Abstand der Beleuchtungsfeldpunkte von den Rändern des Beleuchtungsfeldes 35 verringern sich die Unterschiede der Intensitätsbeiträge 36, 37 und 38 zur Intensität I₀ des Intensitätsbeitrages 34. In der Mitte zwischen den Rändern des Beleuchtungsfeldes 35 tragen alle Kanäle I–IV mit der gleichen Intensität I₀ zur Gesamt-Beleuchtungsintensität am jeweiligen Feldpunkt bei.
Alle Feldpunkte des Beleuchtungsfelds 35 werden also aus allen Kanälen I–IV beleuchtet, allerdings mit unterschiedlichen Intensitätsbeiträgen aus den möglichen Beleuchtungsrichtungen.
Neben den Kanälen I–IV können natürlich noch andere Kanäle mit unterschiedlichen Keilwinkeln vorhanden sein. Da unter den vier Kanälen I–IV der Darstellung nach 2 zwei Winkelvariationsabschnitte sind, die sich nach unten verjüngen, nämlich die Winkelvariationsabschnitte 31 und 32, wohingegen sich nur ein Winkelvariationsabschnitt, nämlich der Winkelvariationsabschnitt 33, nach oben verjüngt, resultiert auch eine feldabhängige Beleuchtungswinkel-Gesamtintensitätsverteilung. Letztere ist in der 2 gestrichelt bei 39 angedeutet und ergibt sich als Superposition der Intensitätsverteilungen 34 sowie 36 bis 38.
Der Abstand A der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14 zur ersten Rasteranordnung 12 ist kleiner als der Quotient aus der Rasterweite R des ersten Rasterelements 12 und dem maximalen Ablenkwinkel α'. Dies stellt bei einer entsprechenden Ausleuchtung der Winkelvariationsabschnitte 30 bis 33 durch die Beleuchtungs-Lichtbündel 24 bis 27 sicher, dass praktisch das gesamte Beleuchtungslichtbündel 24 bis 27 das zugeordnete Rasterelement 23 der ersten Rasteranordnung 12 trotz der Ablenkung durch die Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14 erreicht.
Eine weitere Ausführung einer Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung, die anstelle der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14 zum Einsatz kommen kann, ist in der 5 dargestellt. Diese Ausführung wird nachfolgend anhand der 5 und 6 beschrieben. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen erläutert.
Die Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 40 ist als Dachkanten-Prisma ausgeführt mit einer Dachkante 41, die die optische Achse 2 schneidet und senkrecht auf der Zeichenebene der 5 liegt. Die Beleuchtungswinkel-Variationseinrchtung 40 weist lediglich zwei Winkelvariationsabschnitte 42,43 auf, nämlich einen sich keilförmig nach oben verjüngenden Winkelvariationsabschnitt 42 in 5 oberhalb der Dachkante 41 und einen sich keilförmig nach unten verjüngenden Winkelvariationsabschnitt 43 in 5 unterhalb der Dachkante 41. Durch diese Form der Beleuchtungswinkel-Variationseinrchtung 40 ergibt sich für die Kanäle I und II durch den Winkelvariationsabschnitt 42 eine Ablenkung um einen Winkel γ' nach unten und führt die Kanäle III und IV durch den Winkelvariationsabschnitt 43 eine Ablenkung um einen Winkel γ' nach oben. Dieser Ablenkwinkel γ' entspricht vom Absolutbetrag her dem Ablenkwinkel γ', den die Winkelvariationsabschnitte 32, 33 der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14 nach 2 erzeugen.
Intensitätsbeiträge 44 der Kanäle I und II sind praktisch identisch und entsprechen von ihrem Verlauf über das Beleuchtungsfeld 35 her dem Verlauf des Intensitätsbeitrags 38 der Ausführung nach 2. Intensitätsbeiträge 45 der Kanäle III und IV sind praktisch identisch und entsprechen von ihrem Verlauf her dem Intensitätsbeitrag 37 der Ausführung nach 2.
Wie in der 6 dargestellt, wird der obere Rand des Beleuchtungsfelds 35 bei der Ausführung mit der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 40 von den Kanälen I und II mit minimaler und von den Kanälen III und IV mit maximaler Intensität beaufschlagt. Entsprechend umgekehrt wird der untere Rand des Beleuchtungsfelds 35 von den Kanälen I und II mit maximaler und von den Kanälen III und IV mit minimaler Intensität beaufschlagt. Zwischen den Feldrändern reduziert sich der Intensitätsunterschied zwischen den Intensitätsbeiträgen der Kanäle I und II einerseits und den Intensitätsbeiträgen der Kanäle III und IV andererseits linear, bis in der Feldmitte alle Kanäle I bis IV mit gleichen Intensitäten zur Gesamtintensität beitragen.
Da der Absolutbetrag der Keilwinkel γ' der Winkelvariationsabschnitte 42, 43 gleich ist, ist auch der Absolutwert der Steigung der Intensitätsbeiträge 44, 45 über das Beleuchtungsfeld 35 gleich. Unter der Voraussetzung, dass die Kanäle I bis IV bei der Beleuchtungswinkel-Variationseinheit 40 gleiche Lichtintensitäten transportieren, folgt hieraus eine Gesamt-Intensitätsverteilung 46, die über das gesamte Beleuchtungsfeld 35 konstant, also feldunabhängig ist. Unterschiedliche Beleuchtungsfeldpunkte werden aber auch bei der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 40 mit unterschiedlichen Intensitätsbeiträgen, nämlich entsprechend den Intensitätsbeiträgen 44, 45 aus den möglichen Beleuchtungsrichtungen, also aus Richtung der Kanäle I bis IV, beleuchtet. Die über das Beleuchtungsfeld 35 unterschiedlich geneigten linearen Intensitätsbeiträge 44, 45 heben sich aber bei der Gesamtintensitäts-Betrachtung genau auf, sodass die Gesamt-Intensitätsverteilung, nicht aber die Winkelverteilung, feldunabhängig ist.
Anstelle eines Dachkanten-Prismas kann die Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14 auch als brechende Kegelfläche ausgeführt sein, deren Querschnitt dem entspricht, der in der 5 dargestellt ist. Es resultiert dann auch senkrecht zur Zeichenebene der 5 ein Intensitätsverlauf mit Intensitätsbeiträgen 44, 45 entsprechend dem, was in der 5 dargestellt ist.
Winkelvariationsabschnitte mit Keilwinkel entsprechend den Winkelvariationsabschnitten 42, 43 können auch durch Keilstufen vergleichbar einer Fresnel-Linse derart erzeugt werden, dass die Gesamtdicke der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse 2 im Mittel konstant bleibt. Diese Variante der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 40 weist dann ein Raster aus Winkelvariations-Unterabschnitten mit jeweils gleichem Keilwinkel über die Winkelvariationsabschnitte 42, 43 auf.
7 zeigt eine weitere Ausführung eines Rastermoduls mit einer Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 47, die anstelle der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14 zum Einsatz kommen kann. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die 5 und 6 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert. Die Ausführung der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 47 wird beispielhaft anhand eines oberen Kanals I und eines unteren Kanals II des Rastermoduls 13 erläutert.
Die Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 47 ist als Rasteranordnung von Winkelvariationsabschnitten 48 ausgeführt, deren Rasterung derjenigen der ersten Rasteranordnung 12 entspricht. Die Apertur des Winkelvariationsabschnitts 48 entspricht daher der Apertur eines ersten Rasterelements 23. Jeder Winkelvariationsabschnitt 48 ist als inverses Dachkantenprisma mit einer Dachkante 49 ausgeführt, die mittig zwischen den Rändern jedes Winkelvariationsabschnitts 48 in der Austrittsfläche angeordnet ist und senkrecht auf der Zeichenebene der 7 steht. In der 7 oberhalb der Dachkanten 49 ist ein sich nach oben keilförmig erweiternder erster Winkelvariations-Unterabschnitt ausgebildet. Unterhalb jeder Dachkante 49 ist ein sich in der 7 nach unten keilförmig erweiternder zweiter Winkelvariations-Unterabschnitt 51 ausgebildet.
Auf die Winkelvariationsabschnitte 48 der Kanäle I und II treffen Beleuchtungs-Lichtbündel 52, 53, die in der 7 zur Veranschaulichung unterteilt sind in ein durchgezogenes oberes Beleuchtungs-Teilbündel 52', 53' und gestrichelt in ein unteres Beleuchtungs-Teilbündel 52'', 53''. Die oberen Beleuchtungs-Teilbündel 52', 53' werden durch die ersten Winkelvariations-Unterabschnitte 50 um einen Winkel γ' nach oben und die unteren Beleuchtungs-Teilbündel 52'', 53'' durch die Winkelvariations-Unterabschnitte 51 um einen Winkel γ' nach unten abgelenkt. Jeder Winkelvariationsabschnitt 48 trägt zur Beleuchtungsintensität im Beleuchtungsfeld 35 mit einem in seiner Abhängigkeit über das Beleuchtungsfeld 35 gleichen Intensitätsbeitrag 54 bei. Vom oberen Rand des Beleuchtungsfeldes 35 bis zur Mitte hin fällt dieser einzelne Intensitätsbeitrag bzw. die gesamte Intensitätsverteilung 54, die alle Winkelvariationsabschnitte 48 zusammen erzeugen, zunächst linear von einer maximalen auf eine minimale Intensität ab und steigt dann linear bis zum unteren Rand des Beleuchtungsfeldes 35 von der minimalen auf die maximale Intensität an. Die Intensitätsverteilung 54 hat also eine Form, die dem Querschnitt eines einzelnen Winkelvariationsabschnitts 48 entspricht.
Im Beleuchtungsfeld 35 liegt also eine beleuchtungsfeldabhängige Gesamt-Intensitätsverteilung 54 vor, wobei, da alle Kanäle gleich beitragen, unterschiedliche Beleuchtungsfeldpunkte mit gleichen Intensitäten aus den möglichen Beleuchtungsrichtungen beleuchtet werden.
Anstelle von als inverse Dachkanten-Prismen ausgeführten Winkelvariationsabschnitten wie bei der Ausführung nach 7 können die Winkelvariationsabschnitte bei einer anderen Ausgestaltung der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung auch als Rasterelemente mit einer brechenden Kegelfläche ausgestaltet sein. Eine Rotationssymmetrieachse der jeweiligen Kegelfläche ist dabei parallel zur optischen Achse 2 oder fällt mit dieser zusammen. Dies führt zu einer Gesamtintensitätsverteilung, die der Intensitätsverteilung 54 entspricht, jedoch auch in der zur 7 senkrechten Richtung eine Dachkanten-Abhängigkeit zeigt. Die Gesamtintensität nimmt also bei dieser Variante von einem Minimum in der Mitte des Beleuchtungsfeldes 35 zum Rand hin linear zu. Mit einer derartigen Ausgestaltung der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung bzw. der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 47 kann ein Ausgleich von Transmissionsverlusten an den Apertur-Rändern der Optiken des Beleuchtungsbildsystems 5 oder des Beleuchtungsobjektivs 21 erzielt werden.
Die durch die Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtungen 14, 40 und 47 im Beleuchtungsfeld 35 in der Feld-Zwischenebene 18 hervorgerufenen Beleuchtungslicht-Intensitätsverteilungen werden mit dem Abbildungsmaßstab des Objektivs 20 in das Beleuchtungsfeld 3 in der Retikelebene 4 abgebildet.
Nicht dargestellte Varianten der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtungen können refraktiv oder hybrid ausgeführt sein.
Mit Hilfe des Projektionsobjektivs 21 der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird wenigstens ein Teil des Retikels auf einen Bereich einer lichtempfindlichen Schicht auf dem Wafer bzw. Substrat zur mikrolithographischen Herstellung eines mikrostrukturierten Bauelements abgebildet.
8 zeigt eine Variante der Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage 1, die sich von derjenigen nach 1 nur im Aufbau der Rasteranordnung 12 sowie in der Anordnung der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14 relativ zur Rasteranordnung 12 und zur ersten Beleuchtungsebene 11 unterscheidet. Bei der Ausgestaltung nach 8 ist die erste Rasteranordnung 12 unterteilt in eine Spaltenanordnung 12' mit Rasterelementen, die die ersten Rasterspalten bilden, und in eine Zeilenanordnung 12'' mit Rasterelementen, die die ersten Rasterzeilen bilden. Im Unterschied zur ersten Rasteranordnung 12 nach 1 ist die Rasteranordnung 12', 12'' nach 8 also nicht monolithisch aufgebaut, sondern unterteilt in zwei Elemente, wobei eines die Rasterzeilen und das andere die Rasterspalten ausbildet. Die gemeinsame Wirkung der Spaltenanordnung 12' und der Zeilenanordnung 12'' entspricht der Wirkung der ersten Rasteranordnung 12 nach 1.
Bei der Ausführung nach 8 ist die Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14 zwischen der Spaltenanordnung 12' und der Zeilenanordnung 12'' im Bereich der ersten Beleuchtungsebene 11 angeordnet. In der dargestellten Ausführung nach 8 ist die Spaltenanordnung 12' knapp vor, die Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung 14 in und die Zeilenanordnung 12'' knapp hinter der ersten Beleuchtungsebene 11 angeordnet. Der Abstand der Spaltenanordnung 12' und der Zeilenanordnung 12" zur Beleuchtungsebene 11 ist dabei so gering, dass er hinsichtlich der optischen Wirkung dieser beiden Anordnungen 12', 12'' nicht ins Gewicht fällt.
Alternativ zur Anordnung nach 8 können die Spaltenanordnung 12' und die Zeilenanordnung 12'' auch vertauscht sein.
Bei einer weiteren, in der Zeichnung nicht dargestellten Variante ist auch die zweite Rasterordnung 16 unterteilt in eine Zeilenanordnung und eine Spaltenanordnung.

Claims

Beleuchtungssystem (5) für die Mikro-Lithographie zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes (3) mit Beleuchtungslicht (8) einer primären Lichtquelle (6) – mit einer Lichtverteilungseinrichtung (9, 10) zur Erzeugung einer vorgegebenen zweidimensionalen Intensitätsverteilung aus dem Beleuchtungslicht (8) in einer ersten Ebene (11) senkrecht zu einer optischen Achse (2) des Beleuchtungssystems (5), – mit einer ersten Rasteranordnung (12) mit ersten, in ersten Rasterzeilen und ersten Rasterspalten angeordneten Rasterelementen (23), die in der ersten Ebene (11) oder benachbart zu dieser angeordnet ist, zur Erzeugung einer Rasteranordnung sekundärer Lichtquellen, – mit einer im Beleuchtungs-Lichtweg nach der ersten Rasteranordnung (12) angeordneten zweiten Rasteranordnung (16) mit zweiten Rasterelementen (28), – mit einer Übertragungsoptik (17, 19, 20) zur überlagernden Übertragung des Beleuchtungslichts (8) der sekundären Lichtquellen in das Beleuchtungsfeld (3), gekennzeichnet durch – eine im Lichtweg benachbart zur ersten Rasteranordnung (12) angeordnete Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (14; 40; 47), – welche Beleuchtungslicht (8), das auf die Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (14; 40; 47) trifft, in mindestens zwei Winkelvariationsabschnitten (30–33; 42, 43; 50, 51) senkrecht zur optischen Achse (2) mit unterschiedlichen Ablenkwinkeln (α', γ') ablenkt, – wobei ein von der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (14; 40; 47) erzeugter maximaler Ablenkwinkel (α', γ') so groß ist, dass ein Intensitätsbeitrag (36–38; 44, 45; 54) von Rasterelementen (23) der ersten Rasteranordnung (12) zur Gesamt-Beleuchtungsintensität (39; 46; 54) über das Beleuchtungsfeld (3) variiert.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (14) derart, dass im Bereich der ersten Rasteranordnung (12) eine Ablenkwinkelverteilung eingestellt ist, die von der Übertragungsoptik (17) in eine beleuchtungsfeldabhängige Gesamt-Intensitätsverteilung (39) umgesetzt wird, wobei unterschiedliche Beleuchtungsfeldpunkte mit unterschiedlichen Intensitätsbeiträgen (34, 36–38) aus den möglichen Beleuchtungsrichtungen (I–IV) beleuchtet werden.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (47) derart, dass im Bereich der ersten Rasteranordnung (12) eine Ablenkwinkelverteilung eingestellt ist, die von der Übertragungsoptik (17) in eine beleuchtungsfeldabhängige Gesamt-Intensitätsverteilung (54) umgesetzt wird, wobei unterschiedliche Beleuchtungsfeldpunkte mit glei chen Intensitäten (54) aus den möglichen Beleuchtungsrichtungen (I–IV) beleuchtet werden.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (40) derart, dass im Bereich der ersten Rasteranordnung (12) eine Ablenkwinkelverteilung eingestellt ist, die von der Übertragungsoptik (17) in eine beleuchtungsfeldunabhängige Gesamt-Intensitätsverteilung (46) umgesetzt wird, wobei unterschiedliche Beleuchtungsfeldpunkte mit unterschiedlichen Intensitätsbeiträgen (44, 45) aus den möglichen Beleuchtungsrichtungen (I, II; III; IV) beleuchtet werden.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Unterteilung der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (14; 40; 47) in mindestens zwei Winkelvariationsabschnitte (30, 33; 42, 43; 50, 51), zwischen denen sich der erzeugte Ablenkwinkel (α', γ') unterscheidet.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Unterteilung der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (14) in mindestens vier Winkelvariationsabschnitte (30–33), zwischen denen sich der erzeugte Ablenkwinkel jeweils unterscheidet.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (14; 40; 47) diffraktiv ausgeführt ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (14; 40; 47) refraktiv ausgeführt ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (40; 47) mindestens ein Dachkanten-Prisma (40; 48) aufweist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (40) als symmetrisches Dachkanten-Prisma ausgeführt ist, wobei eine Dachkante (41) des Dachkanten-Prismas die optische Achse (2) senkrecht schneidet und parallel zur Rasterung der ersten Rasteranordnung (12) ausgerichtet ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine als Rasteranordnung ausgeführte Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (14; 47).
Beleuchtungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasterung der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (14; 47) der Rasterung der ersten Rasteranordnung (12) entspricht.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (A) der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (14; 47) zur ersten Rasteranordnung (12) kleiner ist als der Quotient aus einer Rasterweite (R) der ersten Rasteranordnung (12) und dem maximalen Ablenkwinkel (α').
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13. dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Rasterelemente (31 bis 33) der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (14) als Keilelemente ausgeführt sind.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Rasterelemente (48) der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (47) als inverse Dachkanten-Prismen ausgeführt sind.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (40) insgesamt oder einzelne Rasterelemente (48) der Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (47) eine brechende Kegelfläche aufweisen, wobei eine Rotationssymmetrieachse der Kegelfläche mit der optischen Achse (2) zusammenfällt oder parallel zu dieser ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablenkwinkel (α', γ'), dem das Beleuchtungslicht (8), das auf die Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (14; 40; 47) trifft, unterworfen wird, innerhalb eines Winkelvariationsabschnitts (30 bis 33; 42, 43; 50, 51) konstant ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rasteranordnung (12) unterteilt ist in eine Zeilenanordnung (12'') mit den ersten Rasterzeilen und in eine Spaltenanordnung (12') mit den ersten Rasterspalten.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungswinkel-Variationseinrichtung (14; 40; 47) zwischen der Spaltenanordnung (12') und der Zeilenanordnung (12'') angeordnet ist.
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem Beleuchtungssystem (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 19.
Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Substrats, auf das zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist, – Bereitstellen eines Retikels, das abzubildende Strukturen aufweist, – Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 20, – Projizieren wenigstens eines Teils des Retikels auf einen Bereich der Schicht mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1).
Mikrostrukturiertes Bauelement, das nach einem Verfahren gemäß Anspruch 21 hergestellt ist.