DE102008007449A1

DE102008007449A1 - Beleuchtungsoptik zur Beleuchtung eines Objektfeldes einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie

Info

Publication number: DE102008007449A1
Application number: DE102008007449A
Authority: DE
Inventors: Artur Dr. Högele; Markus Dr. Degünther
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2009-08-13
Also published as: US8705000B2; KR101541563B1; JP2011517843A; CN101932975A; US20140185027A1; US20110019172A1; JP5319706B2; WO2009095052A1; CN101932975B; KR20100119543A; US9588431B2

Abstract

Eine Beleuchtungsoptik dient zur Beleuchtung eines Objektfeldes (14) einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie. Die Beleuchtungsoptik hat eine Kondensor-Gruppe (15) optischer Komponenten, die ein Nutzlichtbündel führen. Der Kondensor-Gruppe (15) nachgeordnet ist eine Objektiv-Gruppe (18) bündelführender Komponenten. Wenigstens eine Komponente FLG4, FLG5) der Kondensor-Gruppe (15) und mindestens eine Komponente (REMA1, REMA2) der Objektiv-GGruppe (18) sind zur Kompensation von Abweichungen eines Ist-Beleuchtungszustandes des Objektfeldes (14) von einem Soll-Beleuchtungszustand verlagerbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Beleuchtungssystem, ein Verfahren zur Herstellung strukturierter Bauelemente mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mit dem Verfahren hergestelltes strukturiertes Bauelement.
Eine Beleuchtungsoptik der eingangs genannten Art ist aus der EP 0 940 722 A2 sowie den dort zitierten Druckschriften bekannt. In der Objektiv-Gruppe ist dort eine verstellbare Linsengruppe zur Beeinflussung der Verzeichnung der Objektiv-Gruppe und zur Beeinflussung einer Intensitätsverteilung des Nutzlichts im Objektfeld vorgesehen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsoptik der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein kompensierender Einfluss auf insbesondere von einer Beleuchtungseinstellung, also einer Beleuchtungswinkelverteilung abhängige Beleuchtungsparameter der Beleuchtung des Objektfeldes genommen werden kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungsoptik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein zur Kompensation verlagerbares Komponentenpaar optischer Komponenten, wobei eine Komponente zur Kondensor-Gruppe und eine Komponente zur Objektiv-Gruppe gehört, die Möglichkeit schafft, bestimmte Beleuchtungsparameter zu optimieren, wo bei andere Beleuchtungsparameter innerhalb vorgegebener Grenzen gehalten werden können. Hierdurch können Änderungen von Beleuchtungsparametern kompensiert werden, die beispielsweise durch Fertigungsschwankungen der Komponenten der Beleuchtungsoptik oder durch Lebensdauer- bzw. Drift-Effekte hervorgerufen werden. Die Änderung der Beleuchtungsparameter durch eine Kompensationsverlagerung des Komponentenpaares kann auch zum Ausgleich von Parameteränderungen eingesetzt werden, die durch einen Wechsel der Beleuchtungswinkelverteilung, also durch einen Beleuchtungssettingwechsel, hervorgerufen werden. Auch Beleuchtungsparameteränderungen, die durch einen Polarisationswechsel des Beleuchtungslichts oder durch eine Änderung der auszuleuchtenden Objektfeldgröße hervorgerufen werden, können kompensiert werden. Zudem ist es auch möglich, das Kompensations-Komponentenpaar als Designmittel zur Einhaltung anspruchsvoller Toleranzgrenzen bestimmter Beleuchtungsparameter einzusetzen. Insbesondere Telezentriewerte sowie die Balance zwischen Beleuchtungslicht-Anteilen aus verschiedenen Beleuchtungsrichtungen können mit Hilfe der Kompensationsverlagerung des Komponentenpaares beeinflusst werden.
Ein Verlagerungsantrieb nach Anspruch 2 erlaubt eine Automatisierung der Kompensationsverlagerung.
Eine Verlagerbarkeit nach Anspruch 3 ermöglicht insbesondere eine Telezentriekompensation. Dabei kann sowohl eine energetische Telezentrie, also das Intensitätsverhältnis zwischen in einem Meridionalschnitt gegenüberliegenden, einen Feldpunkt beleuchtenden Randstrahlen, oder eine geometrische Telezentrie, also eine Verkippung eines gesamten, einen Feldpunkt beleuchtenden Strahlbüschels, beeinflusst werden.
Ein Verstellweg nach Anspruch 4 vereinfacht die Konstruktion des Verlagerungsantriebs und hat sich überraschend als ausreichend für eine Kompensationsverlagerung in vielen praktischen Fällen herausgestellt. Auch ein Verstellweg im Bereich von 500 μm hat sich für bestimmte Anordnungen als besonders vorteilhaft herausgestellt.
Eine Positioniergenauigkeit nach Anspruch 5 ist besonders gut an die Anforderungen zur Kompensationsverlagerung der Komponenten angepasst. Bevorzugt ist eine Positioniergenauigkeit von besser als 15 μm.
Eine Dezentrier-Verlagerung nach Anspruch 6 ermöglicht insbesondere eine Anpassung von Beleuchtungswinkel-Parametern an eine Größe oder Position des auszuleuchtenden Objektfeldes.
Für die Weiterbildungen nach den Ansprüchen 7 und 8 gilt entsprechend, was vorstehend zu den Ansprüchen 4 und 5 erläutert wurde. Für bestimmte Anordnungen hat sich auch ein Dezentrierungs-Verstellweg im Bereich von 100 μm als ausreichend herausgestellt. Für bestimmte Anwendungen sind Positioniergenauigkeiten für den Dezentrierungs-Verlagerungsantrieb bis hin zu beispielsweise mindestens 5 μm bevorzugt.
Eine Kipp-Verlagerung nach Anspruch 9 kann in vielen Fällen alternativ zu einer Dezentrierungs-Verlagerung eingesetzt werden.
Für die Weiterbildungen nach den Ansprüchen 10 und 11 gilt entsprechend, was vorstehend zu den Ansprüchen 4 und 5 erläutert wurde.
Eine Komponentenauswahl für die verlagerbaren Komponenten nach den Ansprüchen 12 und 13 führt zu Komponenten, die in Bezug auf eine Kompensation ausgewählter Beleuchtungsparameter besonders sensitiv sind.
Entsprechendes gilt hinsichtlich einer Brennweiten- beziehungsweise Brechkraft-Auswahl für die verlagerbaren Komponenten nach den Ansprüchen 14 und 15.
Die Vorteile eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 16 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Beleuchtungsoptik bereits erläutert wurden.
Eine Einstelleinrichtung nach Anspruch 17 ermöglicht insbesondere eine automatisierte Vorgabe eines Beleuchtungssettings. Bevorzugt steht die Einstelleinrichtung mit der Steuereinrichtung des Kompensations-Verlagerungsantriebes in Signalverbindung, sodass nach einer Umstellung des Beleuchtungssettings automatisch eine Kompensationsverlagerung der verlagerbaren Komponenten der Beleuchtungsoptik initiiert werden kann.
Die Vorteile einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 18 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Beleuchtungssystem bereits erläutert wurden. Entsprechendes gilt für ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 19 und für ein strukturiertes Bauelement nach Anspruch 20.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 schematisch im Meridionalschnitt optische Hauptgruppen einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie;
2 stärker im Detail zwei der optischen Hauptgruppen einer Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage nach 1;
3 ein Diagramm, welches Telezentriewerte in Abhängigkeit von einer Objektfeldhöhe für verschiedene Beleuchtungssettings vor einer Verlagerungskompensation darstellt;
4 in einer zu 3 ähnlichen Darstellung die Telezentriewerte für die Beleuchtungssettings nach der Verlagerungskompensation;
5 in insgesamt zehn Diagrammen Feldgradienten einer durch eine Kompensationsverlagerung hervorgerufenen Wellenfrontänderung über die Feldhöhe in einer Entwicklung nach Zernicke Polynomen;
6 bis 8 durch die Kompensationsverlagerung hervorgerufene Wellenfrontänderungen an verschiedenen Feldpunkten;
9 bis 11 durch die Kompensationsverlagerung hervorgerufene Pupillenverzeichnungen an den Feldpunkten der 6 bis 8;
12 bis 14 durch die Kompensationsverlagerung hervorgerufene Pupillen-Intensitätsänderungen an den Feldpunkten der 6 bis 8;
15 in einem Diagramm die Abhängigkeit einer geometrischen x-Telezentrie über die Feldhöhe aufgrund der Kompensationsverlagerung für verschiedene annulare Beleuchtungssettings;
16 in einem zu 15 ähnlichen Diagramm die Abhängigkeit einer Uniformität über die Feldhöhe aufgrund der Kompensationsverlagerung für die verschiedenen annularen Beleuchtungssettings;
17 in einer zu 15 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit einer x-Polbalance über die Feldhöhe aufgrund der Kompensationsverlagerung für die verschiedenen annularen Beleuchtungssettings;
18 in einer zu 15 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit einer Elliptizität über die Feldhöhe aufgrund der Kompensationsverlagerung für die verschiedenen annularen Beleuchtungssettings;
19 in einem Diagramm die Abhängigkeit einer geometrischen x-Telezentrie über die Feldhöhe aufgrund der Kompensationsverlagerung für verschiedene x-Dipol-Beleuchtungssettings;
20 in einem zu 15 ähnlichen Diagramm die Abhängigkeit einer Uniformität über die Feldhöhe aufgrund der Kompensationsverlagerung für die verschiedenen x-Dipol-Beleuchtungssettings;
21 in einer zu 15 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit einer x-Polbalance über die Feldhöhe aufgrund der Kompensationsverlagerung für die verschiedenen x-Dipol-Beleuchtungssettings;
22 in einer zu 15 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit einer Gesamt-Telezentrie über die Feldhöhe aufgrund der Kompensationsverlagerung für die verschiedenen x-Dipol-Beleuchtungssettings;
23 bis 26 schematisch Schnitte durch einen Strahlengang der Beleuchtungsoptik auf Höhe einer Pupillenebene mit verschieden eingestellten Beleuchtungssettings;
27 schematisch eine Pupille der Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage mit einer Unterteilung zur Definition einer x-Polbalance.
Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 ist, was ihre optischen Hauptgruppen angeht, schematisch in der 1 im Meridionalschnitt dargestellt. Diese schematische Darstellung zeigt die optischen Hauptgruppen als refraktive optische Elemente. Genauso gut können die optischen Hauptgruppen auch als diffraktive oder reflektive Komponenten oder als Kombinationen oder Unterkombinationen von refraktiven/diffraktiven/reflektiven Zusammenstellungen opischer Elemente ausgebildet sein.
Zur Erleichterung der Darstellung von Lagerbeziehungen wird nachfolgend ein xyz-Koordinatensystem verwendet. In der 1 verläuft die x-Achse senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Achse verläuft in der 1 nach oben. Die z-Achse verläuft in der 1 nach rechts und parallel zu einer optischen Achse 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1. Diese optische Achse 2 kann ggf. auch mehrfach gefaltet sein.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 hat eine Strahlungsquelle 3, die Nutzlicht in Form eines Beleuchtungs- bzw. Abbildungsstrahlenbündels 4 erzeugt. Das Nutzlicht 4 hat eine Wellenlänge im tief ultravioletten Bereich (DUV), beispielsweise im Bereich zwischen 100 und 200 nm. Alternativ kann das Nutzlicht 4 auch eine Wellenlänge im extrem ultravioletten Bereich (EUV) haben, insbesondere zwischen 5 und 30 nm.
Eine Beleuchtungsoptik 5 der Projektionsbelichtungsanlage 1 führt das Nutzlicht 4 von der Strahlungsquelle 3 hin zu einer Objektebene 6 der Projektionsbelichtungsanlage 1. In der Objektebene 6 ist ein durch die Projektionsbelichtungsanlage 1 abzubildendes Objekt in Form eines Retikels 7 angeordnet. Das Retikel 7 ist in der 1 gestrichelt dargestellt. Das Retikel 7 wird von einer nicht dargestellten Halteeinrichtung getragen, mit der eine gesteuerte Scan-Verlagerung oder schrittweise Verlagerung möglich ist.
Als erste optische Hauptgruppe umfasst die Beleuchtungsoptik 5 zunächst eine Pupillenformungsoptik 8. Diese dient dazu, in einer nachgelagerten Pupillenebene 9 eine definierte Intensitätsverteilung des Nutzlichts 4 zu erzeugen. Die Pupillenformungsoptik 8 dient zudem als Einstelleinrichtung zur Vorgabe verschiedener Beleuchtungseinstellungen bzw. verschiedener Beleuchtungssettings. Entsprechende Einstelleinrichtungen, die beispielsweise über verstellbare optische Komponenten oder über Wechselblenden verfügen, sind dem Fachmann bekannt. Die Pupillenformungsoptik 8 bildet die Strahlungsquelle 3 in einer Mehrzahl sekundärer Lichtquellen in der Pupillenebene 9 ab. Die Pupillenformungsoptik 8 kann zusätzlich auch eine feldformende Funktion haben. In der Pupillenformungsoptik 8 können Facettenelemente, Wabenelemente und/oder diffraktive optische Elemente zum Einsatz kommen. Die Pupillenebene 9 ist optisch konjugiert zu einer weiteren Pupillenebene 10 eines Projektionsobjektivs 11 der Projektionsbelichtungsanlage 1. Das Projektionsobjektiv 11 ist zwischen der Objektebene 6 und einer Bildebene 12 der Beleuchtungsoptik 5 nachgelagert. In der Bildebene 12 ist ein Wafer 13 angeordnet und in der 1 gestrichelt dargestellt. Der Wafer 13 wird von einer nicht dargestellten Halteeinrichtung getragen, mit der eine gesteuerte Scan-Verlagerung oder schrittweise Verlagerung möglich ist. Ein Objektfeld 14 in der Objektebene 6 wird von dem Projektionsobjektiv 11 in ein Bildfeld 14a in der Bildebene 12 abgebildet.
Der hinter der Pupillenformungsoptik 8 angeordneten Pupillenebene 9 nachgeordnet ist eine Feldlinsengruppe 15 als weitere optische Hauptgruppe der Beleuchtungsoptik 5. Hinter der Feldlinsengruppe 15 ist eine Zwischenbildebene 16 angeordnet, die zur Objektebene 6 konjugiert ist. Die Feldlinsengruppe 15 stellt daher eine Kondensor-Gruppe dar. In der Zwischenbildebene 16 liegt eine Blende 17 zur Vorgabe einer randseitigen Begrenzung des Objektfeldes 14. Die Blende 17 wird auch als REMA-(Retikel Masking-, System zum Abblenden des Retikels 7)-Blende bezeichnet.
Die Zwischenbildebene 16 wird durch eine Objektiv-Gruppe 18, die auch als REMA-Linsengruppe bezeichnet wird, in die Objektebene 6 abgebildet. Die Objektiv-Gruppe 18 stellt eine weitere optische Hauptgruppe der Beleuchtungsoptik 5 dar.
2 zeigt die Feldlinsengruppe 15 und die REMA-Linsengruppe 18 stärker im Detail. Die Feldlinsengruppe 15 hat insgesamt sechs hintereinander angeordnete Linsen, die in der Reihenfolge des Strahlengangs des Nutzlichts 4 durch die Feldlinsengruppe 15 die Bezeichnungen FLG1, FLG2, FLG3, FLG4, FLG5 und FLG6 erhalten. Die Linsen FLG5 und FLG6 stellen ein Linsenpaar dar, welches eine Meniskuslinse ersetzt.
Zwischen der Pupillenebene 9 und der Linse FLG1 ist eine Streuscheibe 20 angeordnet.
Die REMA-Linsengruppe 18 hat insgesamt zehn Linsen, die nachfolgend in der Reihenfolge des Strahlengangs des Nutzlichts 4 mit REMA1, REMA2, REMA3, REMA4, REMA5, REMA6, REMA7, REMA8 und REMA9 bezeichnet werden. Die Linsen REMA1 und REMA2 stellen ein Linsenpaar dar, welches eine Meniskuslinse ersetzt.
Zwischen den Linsen REMA6 und REMA7 liegt eine weitere Pupillenebene 19. Der in Strahlrichtung letzten Linse REMA9 der REMA-Linsengruppe 18 ist die Objektebene 6 mit dem Retikel 6a nachgeordnet.
Die nachfolgenden Tabellen zeigen die Designdaten des in der 2 dargestellten optischen Aufbaus, also der Feldlinsengruppe 15 und der REMA-Linsengruppe 18. Die erste Tabelle zeigt in der ersten Spalte die von links nach rechts durchnummerierten optischen Flächen zuerst der Feldlinsengruppe 15 und nachfolgend der REMA-Linsengruppe 18. Dies wird nachfolgend anhand ausgewählter Flächennummern näher verdeutlicht. Die „Fläche 1" ist die Pupillenebene 9. Die „Flächen 2 und 3" sind die Ein- und die Austrittsfläche der Streuscheibe 20. Die „Flächen 4 und 5" sind die Ein- und die Austrittsfläche der Linse FLG1. Die „Flächen 8 und 9" sind die Ein- und die Austrittsfläche der Linse FLG3. Die „Flächen 10 und 11" sind die Ein- und die Austrittsfläche der Linse FLG4. Die „Flächen 12 und 13" sind die Ein- und die Austrittsfläche der Linse FLG5. Die „Flächen 16 und 17" sind die Ein- und die Austrittsfläche eines Graufilters vor der Zwischenbildebene 16. Die „Fläche 18" stellt die Zwischenbildebene 16 dar. Die „Flächen 20 und 21" stellen die Ein- und die Austrittsfläche der Linse REMA1 dar. Die „Flächen 22 und 23" stellen die Ein- und die Austrittsfläche der Linse REMA2 dar. Die „Flächen 34 und 35" stellen die Ein- und die Austrittsfläche der Linse REMA7 dar.
Die „Flächen 40 und 41" stehen für die Ein- und die Austrittsfläche der Linse REMA9. Die „Fläche 43" steht für eine Eintrittsfläche des Retikels 7. Die „Fläche 44" steht für die Austrittsfläche des Retikels 7, die mit der Objektebene 6 zusammenfällt. Die Spalte „Radien" gibt den Krümmungsradius der jeweiligen optischen Fläche wieder. Der Zusatz „AS" bei den Radiuswerten weist darauf hin, dass es sich bei der zugehörigen optischen Fläche um eine Asphärenfläche handelt. Die Spalte „Dicken" gibt den Abstand der jeweiligen optischen Fläche zur nachfolgenden optischen Fläche wieder.
Die Spalte „Gläser" gibt Informationen zum verwendeten Linsenmaterial sowie Informationen zur Spülgasfüllung zwischen den optischen Komponenten. Bei dem Spülgas handelt es sich um Stickstoff unter Atmosphärendruck.

Die Spalte „Brechzahl" gibt den Brechungsindex des Linsenmaterials sowie des Spülgases bei einer Design-Lichtwellenlänge von 193,38 nm wieder. Die Spalte „Halbmesser" gibt den halben freien Durchmesser der jeweiligen optischen Komponente wieder.

FLÄCHE	RADIEN	DICKEN	GLÄSER	BRECHZAHL 193.38 nm	HALBMESSER
1	0.000000000	30.000000000	N2VP975	1.00030800	62.540
2	0.000000000	4.000000000	CAF2N2	1.50193400	73.459
3	0.000000000	67.575962334	N2VP975	1.00030800	74.395
4	–102.282365452	19.675654616	SIO2VO	1.56081000	83.343
5	–440.020481282	0.915410017	N2VP975	1.00030800	114.488
6	–803.337775613	61.049379511	SIO2VO	1.56081000	121.175
7	–145.821092104AS	0.878404287	N2VP975	1.00030800	128.245
8	–609.645798584	60.891484394	SIO2VO	1.56081000	146.419
9	–198.062490587	0.836776312	N2VP975	1.00030800	150.072
10	196.925287819	74.825300909	SIO2VO	1.56081000	150.014
11	1645.165713144	0.871805701	N2VP975	1.00030800	145.576
12	179.267676651AS	45.849665228	SIO2VO	1.56081000	122.904
13	567.853932452	0.892941770	N2VP975	1.00030800	115.532
14	336.510398438	27.208964796	SIO2VO	1.56081000	108.756
15	94.792662929	49.913447856	N2VP975	1.00030800	76.124
16	0.000000000	3.050000000	SIO2VO	1.56081000	71.185
17	0.000000000	36.750000000	N2VP975	1.00030800	70.394
18	0.000000000	20.000000000	N2VP975	1.00030800	55.626
19	0.000000000	26.396909378	N2VP975	1.00030800	63.922
20	–106.710816985	11.983919597	SIO2VO	1.56081000	65.539
21	3649.246336349	14.958315137	N2VP975	1.00030800	84.485
22	–456.436808941	77.542056860	SIO2VO	1.56081000	90.171
23	–158.779736614AS	0.962604569	N2VP975	1.00030800	115.236
24	900.932620608	71.966008779	SIO2VO	1.56081000	147.006
25	–257.889732610	0.968884887	N2VP975	1.00030800	149.739
26	208.306293491	62.375623603	SIO2VO	1.56081000	147.051
27	994.585222840	106.008325968	N2VP975	1.00030800	143.002
28	–186.450935841AS	9.980539912	SIO2VO	1.56081000	113.456
29	197.217304481	124.185935998	N2VP975	1.00030800	108.722
30	731.593005073	63.393462537	SIO2VO	1.56081000	141.736
31	–315.217923328	49.969386933	N2VP975	1.00030800	143.489
32	0.000000000	0.000000000	N2VP975	1.00030800	134.927
33	0.000000000	49.915432143	N2VP975	1.00030800	134.927
34	393.832511057AS	40.103675322	SIO2VO	1.56081000	150.026
35	–5462.400468456	0.000000000	N2VP975	1.00030800	150.143
36	0.000000000	169.289941809	N2VP975	1.00030800	150.142
37	0.000000000	180.997560735	N2VP975	1.00030800	212.240
38	295.172936341	79.000000000	SIO2VO	1.56081000	150.062
39	–653.730946963AS	37.517313773	N2VP975	1.00030800	144.704
40	152.552362015	52.626495352	SIO2VO	1.56081000	106.547
41	119.052314893	33.557963261	N2VP975	1.00030800	81.906
42	0.000000000	60.000000000	N2VP975	1.00030800	81.524
43	0.000000000	6.300000000	SIO2VO	1.56081000	56.179
44	0.000000000	0.000000000	N2VP975	1.00030800	55.335
45	0.000000000	0.000000000	N2VP975	1.00030800	55.335

Die Austrittsfläche der Linse FLG2 („Fläche 7"), die Eintrittsfläche der Linse FLG5 („Fläche 12"), die Austrittsfläche der Linse REMA2 („Fläche 23"), die Eintrittsfläche der Linse REMA5 („Fläche 28"), die Eintrittsfläche der Linse REMA7 („Fläche 34") und die Austrittsfläche der Linse REMA8 („Fläche 39") sind als asphärische Flächen nach der Asphärenformel p(h) = [((1/r)h2)/( + SQRT(1 – (1 + K)(1/r)2h2))] + C1·h4 + C2 h6 + .... ausgeführt. Hierbei ist 1/r die Krümmung der Oberfläche im Scheitelpunkt der Asphäre. h ist der Abstand eines Punktes auf der optischen Fläche der Asphäre von der in z-Richtung verlaufenden Rotationssymmetrieachse der optischen Fläche, die auch als optische Achse bezeichnet wird. p(h), die Pfeilhöhe, ist der z-Abstand zwischen einem betrachteten Punkt mit Abstand h (h² = x² + y²) von der Rotationssymmetrieachse zum Scheitelpunkt der optischen Asphärenfläche, also des Punkts auf der optischen Fläche mit h = O. Die Koeffizienten C3 ff gehören zu weiteren geradzahligen Potenzen von h ab einschließlich h⁸.

Die nachfolgenden Tabellen zeigen die Koeffizienten K sowie C1 bis C9, die in diese Asphärengleichung jeweils einzusetzen sind, um die jeweilige asphärische optische Fläche zu erhalten. ASPHAERISCHE KONSTANTEN

FLAECHE NR 7

K	–0.6575
C1	1.04920909e-008
C2	–5.71812687e-013
C3	1.98132786e-017
C4	6.03985545e-022
C5	0.00000000e+000
C6	0.00000000e+000
C7	0.00000000e+000
C8	0.00000000e+000
C9	0.00000000e+000

FLAECHE NR. 12

K	0.1370
C1	9.15826038e-009
C2	–1.74751893e-012
C3	3.97290883e-017
C4	–3.14687666e-021
C5	0.00000000e+000
C6	0.00000000e+000
C7	0.00000000e+000
C8	0.00000000e+000
C9	0.00000000e+000

FLAECHE NR. 23

K	–0.2784
C1	–7.44099238e-009
C2	–4.60802220e-013
C3	5.02597986e-018
C4	–1.79363655e-021
C5	0.00000000e+000
C6	0.00000000e+000
C7	0.00000000e+000
C8	0.00000000e+000
C9	0.00000000e+000

FLAECHE NR. 28

K	–1.3933
C1	9.49026003e-009
C2	–3.04824020e-013
C3	5.20968102e-017
C4	–1.43839696e-021
C5	0.00000000e+000
C6	0.00000000e+000
C7	0.00000000e+000
C8	0.00000000e+000
C9	0.00000000e+000

FLAECHE NR. 34

K	–5.1949
C1	3.25802081e-009
C2	–5.80298629e-014
C3	9.16229996e
C4	2.54735247e-023
C5	0.00000000e+000
C6	0.00000000e+000
C7	0.00000000e+000
C8	0.00000000e+000
C9	0.00000000e+000

FLAECHE NR. 39

K	–28.1074
C1	–3.36364630e-010
C2	2.19411323e-013
C3	–7.37665801e-018
C4	1.10974039e-022
C5	0.00000000e+000
C6	0.00000000e+000
C7	0.00000000e+000
C8	0.00000000e+000
C9	0.00000000e+000

In der 2 sind die abbildenden Strahlengänge zu zwei Feldpunkten, nämlich einem mittigen Objektfeldpunkt 21 (x = 0) und einem randseitigen Objektfeldpunkt 22 am Rand des Objektfeldes 14, dargestellt. Der mittige Objektfeldpunkt 21 ist am Ort des Durchstoßpunktes der optischen Achse 2 durch die Objektebene 6 angeordnet. Die optische Achse 2 fällt mit einer Hauptstrahlrichtung zusammen, die dem zentralen bzw. mittigen Objektfeldpunkt 21 zugeordnet ist. Neben der optischen Achse 2 charakterisieren den Beleuchtungsstrahlengang des mittigen Objektfeldpunktes 21 zwei Randstrahlen 23, 24, die gleichzeitig die maximalen Beleuchtungswinkel des mittigen Objektfeldpunktes 21 darstellen und auch als Komastrahlen bezeichnet werden. Das Intensitätsverhältnis dieser beiden Randstrahlen 23, 24 stellt ein Maß für eine energetische Telezentrie der Beleuchtung des Objektfeldes 14 dar. Der Beleuchtungsstrahlengang des randseitigen Objektfeldpunktes 22 ist charakterisiert durch einen Hauptstrahl 25, der die Objektivapertur in den Pupillenebenen 9, 19 zentrisch durchtritt, sowie durch zwei Randstrahlen 26, 27, die die maximalen Beleuchtungswinkel des randseitigen Objektfeldpunktes 22 wiedergeben.
Die Linse FLG4 ist mit einem Verlagerungsantrieb 28 mechanisch verbunden, wie in der 2 schematisch dargestellt. Mit dem Verlagerungsantrieb 28 ist eine Verlagerung der Linse FLG4 längs der optischen Achse (Richtungs-Doppelpfeil 29), also in z-Richtung, und senkrecht zur optischen Achse 2 (Richtungs-Doppelpfeil 30) möglich. Neben der durch den Richtungs-Doppelpfeil 30 angedeuteten Verlagerung in x-Richtung ist eine entsprechende Verlagerung auch in der y-Richtung möglich. Zudem ist noch eine Verkippung der Linse FLG4 über den Verlagerungsantrieb 28 um den Linsenschwerpunkt um eine Achse senkrecht zur xz-Ebene (Richtungs-Doppelpfeil 31) sowie um eine ebenfalls durch den Linsenschwerpunkt verlaufende Achse senkrecht zur yz-Ebene möglich. Die Linse FLG4 kann mit dem Verlagerungsantrieb 28 also längs dreier Freiheitsgrade linear translatorisch verlagert und um zwei Freiheitsgrade verkippt werden. Bei anderen Ausführungen des Verlagerungsantriebes 28 ist es auch möglich, eine Unterkombination dieser Freiheitsgrade zur Verlagerung der Linse FLG4 bereitzustellen.
Über eine Signalleitung 32 steht der Verlagerungsantrieb 28 mit einer zentralen Steuereinrichtung 33 der Projektionsbelichtungsanlage 1 in Signalverbindung.
Die Linse FLG5 ist mit einem Verlagerungsantrieb 34 mechanisch verbunden. Mit dem Verlagerungsantrieb 34 ist eine Verlagerung der Linse FLG5 ebenfalls um drei translatorische Freiheitsgrade und zwei Kipp-Freiheitsgrade möglich, wie vorstehend im Zusammenhang mit dem Verlagerungsantrieb 28 bereits erläutert. Entsprechende Richtungs-Doppelpfeile tragen in der 2 die gleichen Bezugszeichen. Über eine Signalleitung 35 steht der Verlagerungsantrieb 34 mit der Steuereinrichtung 33 in Signalverbindung.
Auch die Linse FLG3 kann mit einem entsprechenden Verlagerungsantrieb ausgestattet sein. Dies ist in der 2 nicht dargestellt.
Die Linse REMA1 ist mit einem Verlagerungsantrieb 36 mechanisch verbunden. Mit dem Verlagerungsantrieb 36 ist eine Verlagerung der Linse REMA1 ebenfalls um drei translatorische Freiheitsgrade und zwei Kipp-Freiheitsgrade möglich, wie vorstehend im Zusammenhang mit dem Verlagerungsantrieb 28 bereits erläutert. Entsprechende Richtungs-Doppelpfeile tragen in der 2 die gleichen Bezugszeichen. Über eine Signalleitung 37 steht der Verlagerungsantrieb 36 mit der Steuereinrichtung 33 in Signalverbindung.
Die Linse REMA2 ist mit einem Verlagerungsantrieb 38 mechanisch verbunden. Mit dem Verlagerungsantrieb 38 ist eine Verlagerung der Linse REMA2 ebenfalls um drei translatorische Freiheitsgrade und zwei Kipp-Freiheitsgrade möglich, wie vorstehend im Zusammenhang mit dem Verlagerungsantrieb 28 bereits erläutert. Entsprechende Richtungs-Doppelpfeile tragen in der 2 die gleichen Bezugszeichen. Über eine Signalleitung 39 steht der Verlagerungsantrieb 38 mit der Steuereinrichtung 33 in Signalverbindung.
In z-Richtung ist über die Verlagerungsantriebe 28, 34, 36, 38 ein maximaler Verstellweg im Bereich von 500 μm möglich. Oftmals reicht ein Verstellweg im Bereich von 300 μm aus. Die Positioniergenauigkeit in z-Richtung beträgt 15 μm oder besser. Eine derartige Positioniergenauigkeit besser als 15 μm bedeutet, dass eine vorgegebene Position in z-Richtung mit einer Abweichung von maximal 15 μm angefahren werden kann.
In x-Richtung und in y-Richtung ermöglichen die Verlagerungsantriebe 28, 34, 36, 38 einen maximalen Dezentrierungs-Verstellweg im Bereich von 200 μm. Oftmals reicht ein Dezentrierungs-Verstellweg im Bereich von 100 μm aus. Die Positioniergenauigkeit in x-Richtung und in y-Richtung beträgt 5 μm oder besser.
Um die beiden Kippachsen ermöglichen die Verstellantriebe 28, 34, 36, 38 einen maximalen Kipp-Verstellweg im Bereich von 10 Winkelminuten. Oftmals reicht ein Kipp-Verstellweg im Bereich von 5 Winkelminuten aus. In Bezug auf die Kippung haben die Verlagerungsantriebe 28, 34, 36, 38 eine Positioniergenauigkeit von 0,25 Winkelminuten oder besser.
Die beiden Randstrahlen 23, 24 begrenzen ein zum mittigen Objektfeldpunkt 21 gehörendes zentrales Strahlenbüschel 40. Die Randstrahlen 26 und 27 begrenzen ein zum randseitigen Objektfeldpunkt 22 gehörendes randseitiges Strahlenbüschel 41.
In der Linse FLG3 überlappen die beiden Strahlenbüschel 40, 41 im in der 2 dargestellten Meridionalschnitt nicht mehr als 70%.
In der Linse FLG4 überlappen die beiden Strahlenbüschel 40, 41 im in der 2 dargestellten Meridionalschnitt nicht mehr als 50%.
In der Linse FLG5 überlappen die beiden Strahlenbüschel 40, 41 im in der 2 dargestellten Meridionalschnitt nicht mehr als 40%.
In der Linse REMA1 überlappen die beiden Strahlenbüschel 40, 41 im in der 2 dargestellten Meridionalschnitt nicht. In der Linse REMA1 sind die beiden Srahlenbüschel 40, 41 also vollständig voneinander getrennt.
In der Linse REMA2 überlappen die beiden Strahlenbüschel 40, 41 im in der 2 dargestellten Meridionalschnitt nicht mehr als 15%.
In der Linse REMA3 überlappen die beiden Strahlenbüschel 40, 41 im in der 2 dargestellten Meridionalschnitt nicht mehr als 30%.
Die Linse FLG4 hat eine Brennweite bzw. Brechkraft von 392 mm. Die Linse FLG5 hat eine Brechkraft von 448 mm. Die Linse REMA1 hat eine Brechkraft von – 185 mm. Die Linse REMA2 hat eine Brechkraft von 397 mm.
Anhand der 3 und 4 wird nachfolgend die Wirkung einer Verlagerung je einer Linse der Feldlinsengruppe 15 und einer Linse der REMA-Linsengruppe 18 in z-Richtung, also längs der optischen Achse 2, auf einen Telezentriewert der Beleuchtungsoptik 5 über die Feldhöhe, also über die x-Position im Objektfeld 14 erläutert. Bei der Feldhöhe x = 0 ist der mittige Objektfeldpunkt 21 und am in den 3 und 4 am linken Rand der x-Werte der randseitige Objektfeldpunkt 22 angeordnet. Bei den beiden z-verlagerbaren Linsen einerseits der Feldlinsengruppe 15 und andererseits der REMA-Linsengruppe 18 kann es sich um eine der nachfolgend aufgezählten Linsenpaarungen handeln: FLG4/REMA1, FLG4/REMA2, FLG5/REMA1, FLG5/REMA2, die mit Hilfe jeweils zweier der Verlagerungsantriebe 28, 34, 36, 38 in z-Richtung verlagert werden können. Prinzipiell lässt sich der anhand der 3 und 4 erläuterte Einfluss auf den Telezentriewert auch mit einer anderen FLG/REMA-Linsenpaarung, die in z-Richtung verlagert wird, erreichen. Dargestellt sind in den 3 und 4 Telezentriewerte für drei verschiedene Beleuchtungssettings.
Hierbei gilt: t_Ges = t_x + t_pb, x
t_x (und entsprechend t) sind folgendermaßen definiert:
In jedem Feldpunkt des ausgeleuchteten Objektfeldes ist ein Schwerstrahl eines diesem Feldpunkt zugeordneten Lichtbüschels definiert. Der Schwer strahl hat dabei die energiegewichtete Richtung des von diesem Feldpunkt ausgehenden Lichtbüschels. Im Idealfall verläuft bei jedem Feldpunkt der Schwerstrahl parallel zum von der Beleuchtungsoptik bzw. der Projektionsoptik vorgegebenen Hauptstrahl.
Die Richtung des Hauptstrahls s →₀(x, y) ist anhand der Designdaten der Beleuchtungsoptik bzw. der Projektionsoptik bekannt. Der Hauptstrahl ist an einem Feldpunkt definiert durch die Verbindungslinie zwischen dem Feldpunkt und dem Mittelpunkt der Eintrittspupille der Projektionsoptik. Die Richtung des Schwerstrahls an einem Feldpunkt x, y im Objektfeld in der Objektebene 6 berechnet sich zu:
E (u, v, x, y) ist die Energieverteilung für den Feldpunkt x, y in Abhängigkeit von den Pupillenkoordinaten u, v, also in Abhängigkeit vom Beleuchtungswinkel, den der entsprechende Feldpunkt x, y sieht.
E ~(x, y) = ∫dudvE(u, v, x, y) ist dabei die Gesamtenergie, mit der der Punkt x, y beaufschlagt wird.
Ein mittiger Objektfeldpunkt x₀, y₀ sieht z. B. die Strahlung von Strahlungs-Teilbündeln aus Richtungen u, v, die durch den Durchgangspunkt der jeweiligen Strahlungs-Teilbündel durch die Pupillenebenen der Beleuchtungsoptik 5, beispielsweise durch die Pupillenebene 19, definiert ist. Der Schwerstrahl s verläuft bei dieser Beleuchtung nur dann längs des Hauptstrahls, wenn sich die verschiedenen Energien bzw. Intensitäten der Strah lungs-Teilbündel zu einer integrierten Schwerstrahlrichtung zusammensetzen, die parallel zur Hauptstrahlrichtung verläuft. Dies ist nur im Idealfall so. In der Praxis existiert eine Abweichung zwischen der Schwerstrahlrichtung s →(x, y) und der Hauptstrahlrichtung s →₀(x, y), die als Telezentriefehler t →(x, y) bezeichnet wird: t →(x, y) = s →(x, y) – s →0(x, y)
Korrigiert werden muss im praktischen Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 nicht der statische Telezentriefehler bei einem bestimmten Objektfeld, sondern der bei x = x₀ scanintegrierte Telezentriefehler. Dieser ergibt sich zu:
Es wird also der Telezentriefehler korrigiert, den ein durch das Objektfeld in der Objektebene 5 während des Scannens laufender Punkt (x, z. B. x₀) auf dem Retikel energiegewichtet aufintegriert erfährt. Unterschieden wird dabei zwischen einem x-Telezentriefehler (tx) und einem y-Telezentriefehler (ty). Der y-Telezentriefehler ist als Abweichung des Schwerstrahls vom Hauptstrahl senkrecht zur Scanrichtung definiert. Der x-Telezentriefehler ist als die Abweichung der Schwerstrahls vom Hauptstrahl in Scanrichtung definiert.
t_pb,x, ein Polbalance-Anteil der x-Telezentrie, ist definiert als
t_pb,x = pb_x·NA
Hierbei ist NA die numerische Apertur des Nutzlichts 4.
Die Definition von pb_x, der x-Polbalance, wird nachfolgend anhand der 27 erläutert. 27 zeigt schematisch eine freie Apertur der Beleuchtungsoptik 5 auf Höhe einer Pupillenebene, beispielsweise auf Höhe der Pupillenebene 19, zeigt also eine Pupille der Beleuchtungsoptik 5. Die Pupille kann unterteilt werden in eine Pupillenhälfte X_pos für positive x-Werte und in eine Pupillenhälfte X_neg für negative x-Werte der Pupille. Die Intensität des Nutzlichts 4 in den beiden Pupillenhälften X_pos, X_neg wird nun aufintegriert zu I(X_pos), I(X_neg). pb_x ergibt sich dann zu:
3 zeigt Telezentriewertkurven über die Feldhöhe, bevor eine Kompensationsverlagerung durchgeführt wurde.
Eine Telezentriewertkurve 42 mit größter Amplitude gehört zu einem x-Dipol-Setting. 23 zeigt schematisch ein derartiges x-Dipol-Setting. Dargestellt ist ein Schnitt durch den Strahlengang des Nutzlichts 4 auf Höhe einer der Pupillenebenen, beispielsweise auf Höhe der Pupillenebene 9. Dieser Schnitt lässt sich unterteilen in vier Quadranten X_x, Y_x, X. und Y_–, je nachdem, ob sich der Quadrant in positiver x-Richtung, positiver y-Richtung, negativer x-Richtung oder negativer y-Richtung öffnet. Beim x-Dipol-Setting findet eine Beleuchtung ausschließlich aus Richtung zweier Beleuchtungspole, nämlich aus Richtung der beiden x-Quadranten, statt zwischen einem maximalen Beleuchtungswinkel σ_max und einem minimalen Beleuchtungswinkel σ_min.
Beim die Telezentriewertkurve 42 ergebenden x-Dipol-Setting beträgt σ_max das 0,94-fache eines maximal erreichbaren Beleuchtungswinkels σ₀ und σ_min das 0,79-fache von σ₀. Die Telezentriewertkurve 42 hat bei nicht z-kompensierter Beleuchtungsoptik 5 einen maximalen Wert von +1 mrad etwa auf halber Feldhöhe zwischen dem mittigen Objektfeldpunkt 21 und einem in positiver x-Richtung randseitigen Objektfeldpunkt. Die Telezentriewertkurve 42 ist punktsymmetrisch zur Feldhöhe x = 0, hat also einen Minimalwert von –1 mrad auf einer Feldhöhe zwischen den Objektfeldpunkten 21 und 22.
Eine Telezentriewertkurve 43 gehört zu einem y-Dipol-Setting, welches schematisch in der 24 in einer zur 23 ähnlichen Darstellung gezeigt ist. Beim y-Dipol-Setting erfolgt eine Beleuchtung ausschließlich in den y-Quadranten und dort ebenfalls zwischen dem minimalen Beleuchtungswinkel σ_min (0,79 σ₀) und dem maximalen Beleuchtungswinkel σ_max (0,94 σ₀). Die Telezentriewertkurve 43 verläuft über die Feldhöhe angenähert gegengleich zur Telezentriewertkurve 42 und hat bei nicht z-vorkompensierter Beleuchtungsoptik 5 einen maximalen Telezentriewert von 0.8 mrad bei einer Feldhöhe zwischen dem mittigen Objektfeldpunkt 21 und dem randseitigen Objektfeldpunkt 22, die verglichen mit der Telezentriewertkurve 42 näher an dem randseitigen Objektfeldpunkt 22 herangerückt ist. Auch die Telezentriewertkurve 43 ist punktsymmetrisch zur Feldhöhe x = 0, hat also einen minimalen Telezentriewert von etwa –0,8 mrad.
Eine Telezentriewertkurve 44 gehört zu einem konventionellen Beleuchtungssetting, das beispielhaft in der 25 dargestellt ist. Die Beleuch tungsoptik 5 wird dabei in der Pupillenebene 9 bis zu einem maximalen Beleuchtungswinkel σ_max, c homogen gefüllt. σ_max, c ist beim konventionellen Beleuchtungssetting, das die Telezentriewertkurve 44 erzeugt, das 0,93-fache von σ₀. Qualitativ ähnelt die Telezentriewertkurve 44 in ihrem etwa sinusförmigen Verlauf der Telezentriewertkurve 42 zum x-Dipol-Setting. Ein maximaler Telezentriewert von etwa 0,3 mrad wird im Vergleich zur Telezentriewertkurve 42 bei der Telezentriewertkurve 44 etwas zu kleineren x-Werten verschoben erreicht. Auch die Telezentriewertgruppe 44 ist punktsymmetrisch zur Feldhöhe x = 0.
Durch die kombinierte Wirkung einer z-Verlagerung eines FLG/REMA-Linsenpaares, beispielsweise des Linsenpaares FLG4/REMA1, lassen sich die Telezentriewerte, was ihre absoluten Maximalwerte angeht, deutlich reduzieren, wie anhand der 4 deutlich wird.
Aus der Telezentriewertkurve 42 ist aufgrund der z-Kompensationsverlagerung eine Telezentriewertkurve 42k geworden, die einen maximalen Telezentriewert von etwa 0,4 mrad aufweist. Gegenüber der Telezentriewertkurve 42 ergibt sich also eine Reduktion des maximalen Telezentriewertes um fast einen Faktor 2,5. Auch die Telezentriewertkurve 42k ist punktsymmetrisch zur Feldhöhe x = 0. Die Telezentriewertkurve 42k ergibt sich aus der nicht kompensierten Telezentriewertkurve 42 durch Addition einer Telezentriewertgeraden 42b, der direkt proportional zur Feldhöhe x ist und in der 3 gestrichelt eingezeichnet ist.
Eine kompensierte Telezentriewertkurve 43k beim y-Dipol-Setting ergibt sich aus der Telezentriewertkurve 43 und hat nach der z-Kompensation des Linsenpaares FLG/REMA einen maximalen Wert von etwas weniger als 0,4 mrad, wobei die Punktsymmetrie zur Feldhöhe x = 0 erhalten bleibt.
Hinsichtlich eines Maximums des Absolutbetrages des Telezentriewertes bei der Telezentriewertkurve 43k ergibt sich im Vergleich zur Telezentriewertkurve 43 also eine Reduktion um mehr als einen Faktor 2. Die Telezentriewertkurve 43k ergibt sich aus der Telezentriewertkurve 43 durch Addition einer Telezentriewertgeraden 43b, die ebenfalls in der 3 gestrichelt dargestellt ist und die ebenfalls direkt proportional zur Feldhöhe x = 0 ist.
Die Telezentriewertkurve 44 bleibt von der z-Kompensationsverlagerung des Linsenpaares FLG/REMA unbeeinflusst.
Die Telezentriewertgeraden 42b, 43b stellen ein Maß für den Telezentrieeinfluss der z-Manipulation des Linsenpaares FLG/REMA dar. Eine dieser Linsen ist eher sensitiv auf eine insbesondere lineare x-Polbalance und daher sensitiv auf einen insbesondere linearen Telezentrie-Anteil eines x-Dipols. Dies hat eine Nebenwirkung auf die geometrische Telezentrie. Die andere der z-manipulierten Linsen des Linsenpaares FLG/REMA ist eher sensitiv auf einen insbesondere linearen Anteil der geometrischen Telezentrie, das heißt sensitiv auf eine Telezentrie des y-Dipols. Dies hat Nebenwirkungen auf die x-Polbalance. Durch geeignete Verfahrwege der z-Verlagerung jeweils der einzelnen Linsen FLG und REMA innerhalb des Linsenpaares FLG/REMA lässt sich entweder die Telezentrie des x-Dipols oder die Telezentrie des y-Dipols korrigieren. Die optimale z-Verlagerungsposition der Linsen des Linsenpaares FLG/REMA hängt also davon ab, welches Beleuchtungssetting eingestellt ist.
Grob vereinfacht lässt sich das settingabhängige Verhalten der Telezentriekurven nach den 3 und 4 auch folgendermaßen beschreiben: Eine der z-manipulierten Linsen des Linsenpaares FLG/REMA hat einen Beitrag mit positiver Steigung des Telezentriewertes über die Feldhöhe und eine dieser Linsen einen Beitrag mit negativer Steigung des Telezentriewertes über die Feldhöhe. Über das Ausmaß der z-Verlagerung jeweils der einzelnen Linsen FLG und REMA innerhalb des Linsenpaares FLG/REMA lässt sich das Verhältnis dieser beiden Beiträge beeinflussen, sodass bei einer bestimmten, vorgebbaren z-Verlagerung einerseits der FLG-Linse und andererseits der REMA-Linse des Linsenpaares FLG/REMA eine optimale Reduktion der Telezentrie-Absolutwerte hin zu kleinen maximalen Werten erreicht werden kann, wie ein Vergleich der 3 und 4 zeigt, bei dem der maximale Wert +/– 1 mrad bei der Telezentriewertkurve 42 hin zu einem maximalen Wert der Telezentriewertkurve 42k reduziert wurde, der etwas größer ist als +/– 0,4.
5 zeigt, wie sich der Einfluss einer z-Verschiebung der Linse FLG4 um 300 μm auf Feldgradienten von Zernike Polynomen auswirkt, mit denen die Wellenfront jeweils in einem Feldpunkt beschrieben werden kann. Die Zernike Polynome Z1 ... Z19 sind aus der mathematischen und der optischen Literatur beispielsweise in der Fringe-Notation bekannt.
Dargestellt sind in der 5 die Feldgradienten der Zernike Polynome Z1, Z2, Z4, Z5, Z7, Z9, Z10, Z12, Z14 und Z19. Der Einfluss der z-Verschiebung auf die Feldgradienten zu Z1, Z4 und Z5 ist punktsymmetrisch zur Feldhöhe x = 0 und steigt jeweils zu positiven x-Werten an. Ein vergleichbares punktsymmetrisches Verhalten ist, allerdings mit wesentlich kleineren absoluten Werten, für die Feldgradienten Z9 und Z12 zu verzeichnen. Bei den Feldgradienten Z2 und Z7 ergibt sich ein in etwa parabolischer, nach oben geöffneter Verlauf. Auch die Verläufe der Feldgradienten Z10, Z14 und Z19 als Folge der z-Verlagerung der Linse FLG4 sind spiegel symmetrisch zu x = 0, weisen jedoch nur eine geringe absolute Feldabhängigkeit auf.
Die Feldgradienten Z1, Z4 und Z9 wirken sich auf eine Balance zwischen den Intensitäten der einzelnen Beleuchtungs-Polen eines x- bzw. y-Dipols aus. Über eine z-Verlagerung der Linse FLG4 kann daher Einfluss darauf genommen werden, wie das Intensitätsverhältnis aus Beleuchtungsrichtungen X₊ und X. bei der x-Dipol-Beleuchtung ist. Entsprechendes gilt für die y-Dipol-Beleuchtung.
Die Feldgradienten Z5 und Z12 sind ebenfalls einer Balance des Intensitätsverhältnisses der Pole einer Dipolbeleuchtung zugeordnet, auf die durch z-Verlagerung der Linse FLG4 daher ebenfalls Einfluss genommen werden kann.
Die Feldgradienten Z2, Z7 und Z14 sind einer Uniformität, also einer Intensitätshomogenität der Feldausleuchtung zugeordnet. Durch die z-Verlagerung der Linse FLG4 lässt sich also insbesondere Einfluss darauf nehmen, ob das Feld randseitig genauso intensiv ausgeleuchtet wird wie in der Feldmitte.
Die Feldgradienten Z10 und Z19 sind dem Beleuchtungsparameter Elliptizität zugeordnet. Hier kann durch die z-Verlagerung beispielsweise darauf Einfluss genommen werden, wie bei einem Beleuchtungssetting, bei dem aus allen vier Quadranten X₊, Y₊, X. und Y. Licht auf das Objektfeld 14 trifft, das Verhältnis der Nutzlicht-Intensität, die aus den beiden X-Quadranten auf die Feldpunkte trifft zu der Intensität ist, die aus den beiden Y-Quadranten auf die Feldpunkte des Objektfelds 14 trifft.
Die Auswirkung einer z-Verschiebung der Linse FLG4 um 300 μm auf die Beleuchtungsparameter bestimmter Feldpunkte wird nachfolgend noch anhand der 6 bis 14 erläutert.
Die 6 bis 8 zeigen die Auswirkung der z-Verlagerung auf eine Wellenfront, die auf drei verschiedene Feldpunkte des Objektfeldes 14 auftrifft. 6 zeigt dabei die Auswirkung auf die auf den mittigen Objektfeldpunkt 21 treffende Wellenfront, 8 die Auswirkung auf einen randseitigen Objektfeldpunkt 45 in positiver x-Richtung (vgl. 2) und 7 die Auswirkungen auf einen Objektfeldpunkt 46 zwischen den Objektfeldpunkten 21 und 45 (vgl. 2). Erwartungsgemäß sind die Auswirkungen der z-Verlagerung auf den mittigen Objektfeldpunkt rotationssymmetrisch. Für den randseitigen Objektfeldpunkt 45 (vgl. 8) ergeben sich leicht asymmetrische Auswirkungen.
9 bis 11 zeigen die Auswirkungen der z-Verschiebung der Linse FLG4 auf eine Pupillenverzeichnung. Die Auswirkungen für den mittigen Objektfeldpunkt 21 (vgl. 9) sind minimal. Beim Objektfeldpunkt 46 (vgl. 10) ergibt sich um den in der 10 rechten Rand der Pupille hin ein Auswandern von Beleuchtungsrichtungen in überwiegend radialer Richtung, was in der 10 durch Pfeile veranschaulicht ist. Dieser Effekt ist beim randseitigen Objektfeldpunkt 45 (vgl. 11) nochmals um fast eine Größenordnung verstärkt.
12 bis 14 zeigen die Auswirkungen der z-Verlagerung der Linse FLG4 auf eine Pupillen-Intensitätsänderung für die drei Feldpunkte 21, 46 und 45. Für den mittigen Objektfeldpunkt 21 ergibt sich praktisch keine Auswirkung auf die Pupillen-Intensität. Beim Objektfeldpunkt 46 (vgl. 13) ergibt sich eine Intensitätserhöhung über die Pupille in einem rechten, Si chelmondförmigen Bereich der Pupille. Dieser Effekt ist beim randseitigen Objektfeldpunkt 45 ebenfalls vorhanden, allerdings um fast eine Größenordnung stärker als beim Objektfeldpunkt 46.
15 zeigt den Einfluss einer z-Verlagerung der Linse FLG4 um 300 μm auf die geometrische x-Telezentrie über die Feldhöhe für verschiedene konventionelle Settings entsprechend 25 sowie für annulare Settings. Ein Beispiel für ein annulares Setting ist in der 26 in einer zu den 23 bis 25 ähnlichen Darstellung gezeigt. Aus der Pupillenebene 9 wird ein Objektfeldpunkt ringförmig mit einem minimalen Beleuchtungswinkel σ_min, a und einem maximalen Beleuchtungswinkel σ_max, a beleuchtet.
In der 15 ist die geometrische x-Telezentrie (t_x) aufgetragen für insgesamt vier Beleuchtungssettings, nämlich für ein konventionelles Beleuchtungssetting mit einem sehr kleinen maximalen Beleuchtungssetting σ_max, c von 0,2 σ₀, für ein konventionelles Setting, das die ganze Pupille der Beleuchtungsoptik 5 ausfüllt (σ_max, c = 1 σ₀), für ein annulares Setting mit σ_min, a = 0,65 und σ_max, a = 0,8 sowie für ein annulares Beleuchtungssetting mit σ_min, a = 0,82 und σ_max, a = 0,97. Der stärkste Einfluss der z-Verlagerung der Linse FLG4 auf die geometrische x-Telezentrie ergibt sich beim zuletzt genannten annularen Setting mit den größten Beleuchtungswinkeln. Dies ist anschaulich einleuchtend, da bei diesem Beleuchtungssetting die Randeffekte, die vorstehend anhand der 6 bis 14 erläutert wurden, am stärksten zum Tragen kommen.
16 zeigt die Abhängigkeit einer Uniformität U über die Feldhöhe für die gleichen vier Beleuchtungssettings wie bei der 15.
Die Uniformität U ist definiert als:
Auch hier ergibt sich der größte Einfluss für das annulare Beleuchtungssetting mit den großen Beleuchtungswinkeln.
17 zeigt die Abhängigkeit einer Balance der Intensitäten aus den Quadranten X_pos/X_neg von der Feldhöhe, also die x-Polbalance pb_x, aufgetragen wieder jeweils für die gleichen vier Beleuchtungssettings wie bei der 15. Es ergibt sich ein gegengleicher Verlauf zur geometrischen x-Telezentrie nach 15.
Die Elliptizität ist eine weitere Messgröße zur Beurteilung der Qualität der Ausleuchtung des Objektfeldes in der Objektebene 6. Die Bestimmung der Elliptizität erlaubt dabei eine genauere Aussage über die Verteilung der Energie bzw. Intensität über die Eintrittspupille der Projektionsoptik 11. Hierzu wird die Eintrittspupille in acht Oktanten unterteilt, die wie mathematisch üblich entgegen dem Uhrzeigersinn von O₁ bis O₈ durchnumeriert sind, sodass im ersten Quadranten die Oktanten O₁, O₂ zu liegen kommen. Der Energie- bzw. Intensitätsbeitrag, den die Oktanten O₁ bis O₈ der Eintrittspupille zur Beleuchtung eines Feldpunktes beitragen, wird nachfolgend als Energie- bzw. Intensitätsbeitrag I₁ bis I₈ bezeichnet.
Man bezeichnet als HV-(Horizontal/Vertikal-)Elliptizität nachfolgende Größe:
und als ST-Elliptizität nachfolgende Größe
Entsprechend zum vorstehend in Bezug auf den Telezentriefehler Ausgeführten kann auch die Elliptizität für einen bestimmten Objektfeldpunkt x₀, y₀ oder aber auch für eine scanintegrierte Ausleuchtung (x = x₀, y-integriert) bestimmt werden.
18 zeigt, ebenfalls wieder für die vier Beleuchtungssettings nach 15, die Abhängigkeit der Elliptizität E_HV, von der Feldhöhe. Diese Abhängigkeit ist sehr gering und gegengleich zur Uniformitäts-Abhängigkeit nach 16.
Die 19 bis 22 zeigen in einer zu den 15 bis 18 ähnlichen Darstellung die Wirkung einer z-Verschiebung der Linse FLG4 um 300 μm auf die Beleuchtungsparameter geometrische x-Telezentrie t_x (19), Uniformität U_(x) (20), x-Pole Balance pb_x (21) sowie auf eine statische Gesamt-Telezentrie t_Ges (22) für vier verschiedene x-Dipol-Settings. Bei einem ersten dieser vier x-Dipol-Settings erfolgt eine Beleuchtung zwischen σ_min = 0 und σ_max = 0,2 σ₀. Es wird also aus Richtung zweier die Spitzen der Quadranten X₊, X. belegender Sektoren beleuchtet. Das zweite dieser vier Beleuchtungssettings ist eine Beleuchtung, bei der die Quadranten X₊ und X. komplett ausgeleuchtet werden. Das dritte dieser Beleuchtungssettings zeigt eine x-Dipol-Beleuchtung mit σ_min = 0,65 σ₀ und σ_max = 0,8 σ₀. Das vierte dieser x-Dipol-Beleuchtungssettings zeigt eine Beleuchtung mit σ_min = 0,82 σ₀ und σ_max = 0,97 σ₀.
Wiederum ist der Einfluss der z-Verlagerung der Linse FLG4 auf die in den 19 bis 22 dargestellten Beleuchtungsparameter für das zuletzt genannte Beleuchtungssetting, bei dem überwiegend aus großen Winkeln beleuchtet wird, am größten.
Bei der Verlagerungskompensation mit Hilfe eines FLG/REMA-Linsenpaares wird zunächst ein Ist-Beleuchtungszustand der Beleuchtungsoptik 5 messtechnisch erfasst. Dieser Ist-Beleuchtungszustand wird dann mit einem Soll-Beleuchtungszustand verglichen. Die Linsen des FLG/REMA-Linsenpaares werden dann zur Kompensation von Abweichungen des Ist-Beleuchtungszustandes vom Soll-Beleuchtungszustand verlagert, soweit diese Abweichungen größer sind als ein vorgegebener Toleranzwert.
Der Einfluss der z-Verlagerung im Rahmen der Verlagerungskompensation wurde vorstehend erläutert.
Über eine Dezentrierung eines FLG/REMA-Linsenpaares lässt sich insbesondere die Telezentrie und die Balance der Pole beeinflussen. Insbesondere lässt sich eine Beleuchtungsverteilung über die Pupillenebene oder auch über die Feldebene in x- und/oder y-Richtung versetzen, was zu entsprechenden Auswirkungen auf diese Beleuchtungsparameter führt.
Eine Kipp-Verlagerung einer der FLG/REMA-Linsen um fünf Winkelminuten hat dabei auf die Beleuchtungsparameter in etwa die gleiche Wirkung wie eine Dezentrierung in x- und/oder y-Richtung um 100 μm.
Als besonders geeignete FLG/REMA-Linsenpaare zur Kompensationsverlagerung haben sich folgende Linsenpaare herausgestellt: FLG4/REMA1 sowie FLG5/REMA2.
Mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird wenigstens ein Teil des Retikels 7 auf einen Bereich einer lichtempfindlichen Schicht auf dem Wafer 13 zur lithographischen Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauelements abgebildet. Je nach Ausführung der Projektionsbelichtungsanlage 1 als Scanner oder als Stepper werden das Retikel 7 und der Wafer 13 zeitlich synchronisiert in der y-Richtung kontinuierlich im Scannerbetrieb oder schrittweise im Stepperbetrieb verfahren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0940722 A2 [0002]

Claims

Beleuchtungsoptik (5) zur Beleuchtung eines Objektfeldes (14) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) für die Mikrolithographie – mit einer Kondensor-Gruppe (15) optischer Komponenten, die ein Nutzlichtbündel (4) führen, – mit einer im Nutzlicht-Strahlengang der Kondensor-Gruppe (15) nachgeordneten Objektiv-Gruppe (18) bündelführender Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass – mindestens eine Komponente (FLG4, FLG5) der Kondensor-Gruppe (15) und – mindestens eine Komponente (REMA1, REMA2) der Objektiv-Gruppe (18) zur Kompensation von Abweichungen eines Ist-Beleuchtungszustandes des Objektfeldes (14) von einem Soll-Beleuchtungszustand verlagerbar sind.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der verlagerbaren Komponenten (FLG4, FLG5, REMA1, REMA2) mit einem Verlagerungsantrieb (28, 34, 36, 38) verbunden sind, der mit einer Steuereinrichtung (33) in Signalverbindung steht.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verlagerbaren Komponenten (FLG4, FLG5, REMA1, REMA2) längs einer zu einem zentralen Objektfeldpunkt (21) gehörenden Hauptstrahlrichtung (2) verlagerbar sind.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlagerungsantrieb (28, 34, 36, 38) einen Verstellweg längs der Hauptstrahlrichtung (2) des zentralen Objektfeldpunktes (21) im Bereich von 1 mm, bevorzugt im Bereich von 300 μm, zulässt.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlagerungsantrieb (28, 34, 36, 38) eine Positioniergenauigkeit von besser als 50 μm aufweist.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der verlagerbaren Komponenten (FLG4, FLG5, REMA1, REMA2) längs mindestens einer Achse (x, y), die senkrecht auf einer Hauptstrahlrichtung (2) eines zentralen Objektfeldpunktes (21) steht, verlagerbar ist.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dezentrierungs-Verlagerungsantrieb (28, 34, 36, 38) einen Dezentrierungs-Verstellweg im Bereich von 400 μm, bevorzugt im Bereich von 200 μm, zulässt.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dezentrierungs-Verlagerungsantrieb (28, 34, 36, 38) eine Positioniergenauigkeit von mindestens 20 μm aufweist.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der verlagerbaren Komponenten (FLG4, FLG5, REMA1, REMA2) um mindestens eine Kippachse (x, y), die senkrecht auf einer Hauptstrahlrichtung (2) eines zentralen Objektfeldpunktes (21) steht, verkippbar ist.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kipp-Verlagerungsantrieb (28, 34, 36, 38) einen Kipp-Verstellweg im Bereich von 10 Winkelminuten, bevorzugt im Bereich von 5 Winkelminuten zulässt.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kipp-Verlagerungsantrieb (28, 34, 36, 38) eine Positioniergenauigkeit von besser als 0,5 Winkelminuten, insbesondere von besser als 0,25 Winkelminuten aufweist.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die verlagerbare Komponente (FLG3, FLG4, FLG5) der Kondensor-Gruppe (15) eine Komponente ist, in der zwei Strahlenbüschel (40, 41), die einerseits (40) zu einem zentralen Objektfeldpunkt (21) und andererseits (41) zu einem randseitigen Objektfeldpunkt (22) gehören, im die beiden Objektfeldpunkte enthaltenden Meridionalschnitt (xz) höchstens zu 70% überlappen.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die verlagerbare Komponente (REMA1, REMA2, REMA3) der Objektiv-Gruppe (18) eine Komponente ist, in der zwei Strahlenbüschel (40, 41), die einerseits (40) zu einem zentralen Objektfeldpunkt (21) und andererseits (41) zu einem randseitigen Objektfeldpunkt (22) gehören, im die beiden Objektfeldpunkte enthaltenden Meridionalschnitt (xz) höchstens zu 30% überlappen.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die verlagerbare Komponente (FLG3, FLG4, FLG5) der Kondensor-Gruppe (15) eine Brechkraft hat, die größer ist als ...
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die verlagerbare Komponente (REMA1, REMA2, REMA3) der Objektiv-Gruppe (18) einen Betrag ihrer Brennweite haben, der kleiner ist als 450 mm und insbesondere kleiner ist als 400 mm.
Beleuchtungssystem mit einer Lichtquelle (3) und einer Beleuchtungsoptik (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 16, mit einer Einstelleinrichtung (8) zur Vorgabe einer Beleuchtungseinstellung.
Projektionsbelichtungsanlage (1) – mit einem Beleuchtungssystem nach Anspruch 16 oder 17, – mit einem Projektionsobjektiv (11) zur Abbildung des Objektfeldes (14) in ein Bildfeld (14a).
Verfahren zur Herstellung strukturierter Bauelemente mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Wafers (13), auf dem zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist, – Bereitstellen eines Retikels (7), das abzubildende Strukturen aufweist, – Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 18, – Projizieren wenigstens eines Teils des Retikels (7) auf einen Bereich der Schicht des Wafers (13) mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1).
Strukturiertes Bauelement, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 19.