DE102008040181A1 - Beleuchtungssystem einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage - Google Patents

Beleuchtungssystem einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage Download PDF

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Markus Brotsack
Markus DEGÜNTHER
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • G03F7/70091Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
    • G03F7/70108Off-axis setting using a light-guiding element, e.g. diffractive optical elements [DOEs] or light guides

Abstract

Ein Beleuchtungssystem einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage (10) hat eine optische Achse (OA) sowie eine zu beleuchtende Feldebene (58), in der von dem Beleuchtungssystem (12) erzeugtes Licht eine Winkelverteilung hat. In einer Pupillenfläche (42, 60) stellt sich während des Betriebs eine Intensitätsverteilung ein, welche die Winkelverteilung des Lichts in der zu beleuchtenden Feldebene (58) beeinflusst. Ferner enthält das Beleuchtungssystem ein astigmatisches refraktives optisches Element (142, 142b, 144a, 144b; 242a, 242b), das auf einer Licht ausgesetzten Seite eine optisch wirksame Fläche (182, 186; 282, 286) aufweist, die zwei ebene und zueinander geneigte Teilflächen (182a, 182b; 282a, 282b, 282c) umfasst. Mit dem astigmatischen refraktiven optischen Element (142, 142b, 144a, 144b; 242a, 242b) lässt sich die Intensitätsverteilung in der Pupillenfläche (42, 60) durch Anordnen an verschiedenen Positionen entlang der optischen Achse (OA) astigmatisch verändern.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit dem sich die Beleuchtungswinkelverteilung des auf eine Maske auftreffenden Lichts verändern lässt.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Integrierte elektrische Schaltkreise und andere mikrostrukturierte Bauelemente werden üblicherweise hergestellt, indem auf ein geeignetes Substrat, bei dem es sich beispielsweise um einen Silizium-Wafer handeln kann, mehrere strukturierte Schichten aufgebracht werden. Zur Strukturierung der Schichten werden diese zunächst mit einem Photolack bedeckt, der für Licht eines bestimmten Wellenlängenbereiches, z. B. Licht im tiefen ultravioletten Spektralbereich (DUV, deep ultraviolet), empfindlich ist. Anschließend wird der so beschichtete Wafer in einer Projektionsbelichtungsanlage belichtet. Dabei wird ein Muster aus beugenden Strukturen, das auf einer Maske angeordnet ist, auf den Photolack mit Hilfe eines Projektionsobjektivs abgebildet. Da der Abbildungsmaßstab dabei im Allgemeinen kleiner als 1 ist, werden derartige Projektionsobjektive häufig auch als Reduktionsobjektive bezeichnet.
  • Nach dem Entwickeln des Photolacks wird der Wafer einem Ätzprozeß unterzogen, wodurch die Schicht entsprechend dem Muster auf der Maske strukturiert wird. Der noch verbliebene Photolack wird dann von den verbleibenden Teilen der Schicht entfernt. Dieser Prozess wird so oft wiederholt, bis alle Schichten auf den Wafer aufgebracht sind.
  • Die Leistungsfähigkeit der verwendeten Projektionsbelichtungsanlagen wird nicht nur durch die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs, sondern auch durch ein Beleuchtungssystem bestimmt, das die Maske beleuchtet. Das Beleuchtungssystem enthält zu diesem Zweck eine Lichtquelle, z. B. einen gepulst betriebenen Laser, sowie mehrere optische Elemente, die aus dem von der Lichtquelle erzeugten Licht Lichtbündel erzeugen, welche auf der Maske in Feldpunkten konvergieren. Die einzelnen Lichtbündel müssen dabei bestimmte Eigenschaften haben, die im Allgemeinen auf das Projektionsobjektiv abgestimmt sind.
  • Zu diesen Eigenschaften zählt u. a. die Beleuchtungswinkelverteilung der Lichtbündel, die jeweils auf einen Punkt in der Maskenebene konvergieren. Mit dem Begriff Beleuchtungswinkelverteilung beschreibt man, wie sich die gesamte Intensität eines Lichtbündels auf die unterschiedlichen Richtungen verteilt, unter denen die einzel nen Strahlen des Lichtbündels auf den betreffenden Punkt in der Maskenebene fallen. Wird die Beleuchtungswinkelverteilung speziell an das in der Maske enthaltene Muster angepasst, so lässt sich dieses mit höherem Kontrast auf den mit Photolack bedeckten Wafer abbilden.
  • Häufig beschreibt man die Beleuchtungswinkelverteilung nicht unmittelbar in der Maskenebene, in welche die zu projizierende Maske eingebracht wird, sondern als Intensitätsverteilung in einer Pupillenfläche, die zu der Maskenebene in einer Fourier-Beziehung steht. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, dass sich jedem Winkel zur optischen Achse, unter dem ein Lichtstrahl eine Feldebene durchtritt, in einer Fourier-transformierten Pupillenfläche ein von der optischen Achse aus gemessener Radialabstand zuordnen lässt.
  • Bei einem sog. konventionellen Beleuchtungssetting ist beispielsweise der in einer solchen Pupillenfläche ausgeleuchtete Bereich eine zur optischen Achse konzentrische Kreisscheibe. Auf jeden Punkt in der Maskenebene fallen somit Lichtstrahlen unter Einfallswinkeln zwischen 0° und einem durch den Radius der Kreisscheibe gegebenen Maximalwinkel. Bei sogenannten nichtkonventionellen Beleuchtungssettings, z. B. annularer, Dipol- oder Quadrupolbeleuchtung, hat der in der Pupillenfläche ausgeleuchtete Bereich die Form eines zur optischen Achse konzentrischen Rings bzw. mehrerer einzelner Bereiche (Pole), die beabstandet von der optischen Achse angeordnet sind. Die zu projizierende Maske wird bei diesen nichtkonventionellen Beleuchtungssettings somit ausschließlich schief beleuchtet.
  • Bei konventionellen oder annularen Beleuchtungssettings ist die Beleuchtungswinkelverteilung rotationssymmetrisch. Bei der Quadrupolbeleuchtung ist die Beleuchtungswinkelverteilung zwar nicht rotationssymmetrisch, jedoch werden die Pole in der Pupillenfläche so ausgeleuchtet, dass die Beleuchtungswinkelverteilung eine vierzählige Symmetrie hat.
  • Im Stand der Technik werden bisher zur Erzeugung von Multipol-Beleuchtungssettings häufig diffraktive optische Elemente (DOE) verwendet, die je nach gewünschtem Beleuchtungssetting unterschiedlich strukturiert und austauschbar im Strahlengang des Beleuchtungssystems angeordnet sind. Diese diffraktiven optischen Elemente legen eine Grundform für die Intensitätsverteilung in der Pupillenfläche fest, welche danach mit rotationssymmetrische Baugruppen, beispielsweise einer Zoom-Gruppe oder einer Axikon-Gruppe, verändert werden kann.
  • Eine Axikon-Gruppe besteht normalerweise aus zwei Axikon-Elementen, deren Abstand entlang der optischen Achse verändert werden kann. Das erste Axikon-Element hat eine plane Lichteintrittsfläche und eine Lichtaustrittsfläche, die eine kegelförmige, zur optischen Achse zentrierte Ausnehmung aufweist. Das zweite Axikon-Element hat eine Lichteintrittsfläche mit einer kegelförmigen Erhebung, die zur kegelförmigen Ausnehmung des ersten Axikon-Elements komplementär ist. Die beiden Axikon-Elemente können daher spaltfrei aneinander angefügt werden. In diesem Zustand hat die Axikon-Gruppe die Wirkung einer plan-parallelen Platte. Durch Verändern des Abstands der beiden Axikon-Elemente wird das auftreffende Licht radial nach außen verlagert, ohne dass die ursprüngliche Strahlrichtung verändert wird. Daher werden derartige Axikon-Gruppen insbesondere zur einfachen Erzeugung von Ringfeld-Beleuchtungssettings verwendet.
  • Quadrupol-Beleuchtungssettings können jedoch nicht nur mit diffraktiven optischen Elementen, sondern auch mit refraktiven optischen Elementen erzeugt werden. So ist etwa aus der US 6 236 449 B1 eine Prismen-Gruppe bekannt, die zwei zueinander komplementäre pyramidenförmige Flächen aufweist. Dadurch wird ein homogenes Strahlenbündel in vier Teilbündel aufgespalten, deren radialer Abstand von der optischen Achse durch Verändern des Abstandes zwischen den Prismen verändert werden kann.
  • Die US 5 986 744 und die EP 0 660 169 A1 offenbaren Beleuchtungssysteme mit Zylinderlinsen, mit denen sich der rechteckförmige Querschnitt eines von einem Laser erzeugten Lichtbündels derart verändern lässt, dass in der Pupillenfläche die Intensitätsverteilung des Lichts in zwei orthogonalen Richtungen gleiche Abmessungen hat.
  • In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Verstellbarkeit von Zoom- und Axikongruppen häufig noch nicht die gewünschte Flexibilität bei der Einstellung der Beleuchtungswinkelverteilung ermöglicht. Zwar kann durch Austauschen eines diffraktiven optischen Elements eine im Prinzip unbegrenzte Zahl unterschiedlicher Beleuchtungssettings erzeugt werden, jedoch ist dies jedes Mal mit der Herstellung, dem Transport und dem Einbau eines solchen optimierten diffraktiven optischen Elements verbunden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Beleuchtungssystem einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage anzugeben, mit dem sich die Beleuchtungswinkelverteilung in der Maskenebene flexibler als bisher einstellen und verändern lässt.
  • Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Beleuchtungssystem einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage mit einer von dem Beleuchtungssystem zu beleuchtenden Feldebene, in der von dem Beleuchtungssystem erzeugtes Licht eine Winkelverteilung aufweist, und einer optischen Achse. Ferner umfasst das Beleuchtungssystem eine Pupillenfläche, in der sich während des Betriebs eine Intensitätsverteilung einstellt, welche die Winkelverteilung des Lichts in der zu beleuchtenden Feldebene beeinflusst. Mit einem astigmatischen refraktiven optischen Element, das auf einer Licht ausgesetzten Seite eine optisch wirksame Fläche aufweist, die zwei ebene und zueinander geneigte Teilflächen umfasst, ist die Intensitätsverteilung in der Pupillenfläche durch Anordnen des optischen Elements an verschiedenen Positionen entlang der optischen Achse astigmatisch veränderbar.
  • Erfindungsgemäß werden also astigmatische optische Elemente im Beleuchtungssystem zum gezielten astigmatischen Verändern des Beleuchtungssettings verwendet. Astigmatisch bedeutet, dass die optischen Elemente in zwei sowohl zueinander als auch zur optischen Achse senkrechte Richtungen verschieden wirken.
  • Vorzugsweise werden dabei als astigmatische Elemente astigmatische Prismen eingesetzt. Solche Prismen erlauben es, ohne Verzerrungseffekte die Intensitätsverteilung in der Pupillenfläche ausschließlich entlang einer bestimmten Richtung zu verändern. Falls dennoch eine verzerrte Intensitätsverteilung gewünscht ist, so können gemäß einem derzeit nicht beanspruchten Aspekt der Erfindung auch astigmatische optische Elemente mit gekrümmten Flächen zum Einsatz kommen, die entlang von brechenden Kanten aneinander angrenzen.
  • Ferner können die astigmatischen Elemente so angeordnet sein, dass eine brechende Kante, an der die beiden Teilflächen aneinander grenzen, die optische Achse schneidet. Dadurch werden eingehende Lichtbündel mittig an der Singularität der brechenden Kante aufgespalten und die bei den entstehenden Teilbündel in unterschiedliche Richtungen abgelenkt. Wird eine asymmetrische Teilung des Lichtbündels gewünscht, so kann von dieser Vorgabe abgewichen und die brechende Kante entsprechend der gewünschten Teilung außerhalb der optischen Achse, aber im Strahlengang des Beleuchtungssystems, angeordnet werden.
  • Vorteilhaft können die zwei Teilflächen beide zur optischen Achse geneigt sein. Die beiden entstehenden Teilbündel werden dann in entgegengesetzte Richtung abgelenkt. Bei gleichen Neigungswinkeln zur optischen Achse ist die Ablenkung symmetrisch.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das astigmatische Element eine optisch wirksame Fläche auf, die eine dritte ebene Teilfläche umfasst, die senkrecht zu der optischen Achse des Beleuchtungssystems angeordnet ist. Eine derartige Ausgestaltung des optischen Elements ermöglicht es beispielsweise, dass bestimmte Pole eines Multipol-Beleuchtungssettings astigmatisch in der Pupillenfläche verlagert werden können, ohne dass dabei andere Pole beeinflusst werden. Die nicht beeinflussten Pole sind Teilbündeln des Lichts zugeordnet, welche die senkrecht zur optischen Achse stehende dritte Teilfläche durchdringen. Bei komplexeren Multipolbeleuchtungssettings kann das astigmatische Element auch mehrere sowohl zur optischen Achse geneigte als auch mehrere voneinander getrennte senkrechte Teilflächen aufweisen.
  • Erzeugt werden kann ein Multipol-Beleuchtungssetting in jeder bekannten Weise, z. B. mit Hilfe von diffraktiven optischen Elementen oder entlang der optischen Achse verfahrbaren Prismenelementen.
  • Vor allem bei Beleuchtungssettings mit vier oder mehr Polen ist es vorteilhaft, wenn die senkrecht zur optischen Achse angeordnete dritte Teilfläche zwischen den zwei geneigten äußeren Teilflächen angeordnet ist. Die beiden geneigten äußeren Teilflächen können dann dazu verwendet werden, zwei gegenüberliegende Pole in der Pupillenfläche zu verschieben. Die anderen mittig zwischen den gegenüberliegenden Polen liegenden Pole werden durch das optische Element nicht beeinflusst.
  • Die Intensitätsverteilung in der Pupillenfläche kann kontinuierlich oder stufenweise astigmatisch veränderbar sein. Hierzu kann das optische Element beispielsweise durch eine Verschiebeeinrichtung, die durch eine Gewindestange und entsprechende Lager mit Innengewinde an den Linsenfassungen realisiert sein kann, entlang der optischen Achse kontinuierlich verschoben werden. Eine stufenweise Veränderbarkeit der Intensitätsverteilung wird z. B. durch verschiedene Einschubpositionen entlang der optischen Achse ermöglicht, an welchen das optische Element eingesetzt werden kann.
  • Die oben besprochenen optischen Elemente zur Formung des von der Lichtquelle kommenden Lichtbündels sind meist an Positionen im Strahlengang des Beleuchtungssystems angeordnet, an denen die Lichtstrahlen parallel zur optischen Achse verlaufen. Mit nur einem optischen Element, das die Strahlen durch Refraktion aus ihrer Ursprungsrichtung ablenkt, ist diese Parallelität zur optischen Achse nach Durchlaufen dieses Elements im Normalfall nicht mehr gegeben. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Abweichung der Strahlrichtung nach dem ersten optischen Element von einem nachfolgenden zweiten optischen Element wieder korrigiert wird.
  • Anstatt eines einzelnen astigmatischen Elements verwendet ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel daher eine astigmatisches Strahlformungs-Gruppe, die ein erstes astigmatisches refraktives optisches Element aufweist, das auf einer Licht ausgesetzten Seite eine optisch wirksame Fläche hat, die zwei ebene und zueinander geneigte Teilflächen umfasst. Ein zweites astigmatisches refraktives optisches Element wirkt dabei komplementär zu dem ersten astigmatischen refraktiven optischen Element, indem es eine ursprüngliche, vor dem ersten optischen Element gegebene Strahlrichtung des Lichts wiederherstellt. Die Intensitätsverteilung in der Pupillenfläche ist durch Verändern des Abstands zwischen dem ersten optischen Element und dem zweiten optischen Element entlang der optischen Achse astigmatisch veränderbar.
  • Vorzugsweise sind die optisch wirksamen Flächen der beiden optischen Elemente komplementär zueinander. Wird der Abstand zwischen den optischen Elementen auf Null verringert, so dass sich die optisch wirksamen Flächen flächig berühren, und sind auch die den optischen wirksamen Flächen jeweils gegenüberliegenden Flächen plan und senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet, so hat die Strahlformungs-Gruppe in diesem Zustand die Wirkung einer planparallelen Platte. In dieser Neutralstellung beeinflusst die Strahlformungs-Gruppe die Intensitätsverteilung in der Pupillenfläche nicht. Damit kann die astigmatische Wirkung der Strahlformungs-Gruppe gewissermaßen ausgeschaltet werden. In der Funktionsweise ähnelt eine solche Anordnung somit der Funktionsweise einer konventionellen Axikon-Gruppe mit dem Unterschied, dass die astigmatische Strahlformungs-Gruppe auftreffende Lichtbündel nicht radial, sondern nur in eine Richtung senkrecht zur optischen Achse verschiebt.
  • Ordnet man gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform zwei solche astigmatische Strahlformungs-Gruppen hintereinander entlang der optischen Achse um 90° zueinander um die optische Achse verdreht an, so bietet dies die Möglichkeit, Lichtstrahlen in beiden zueinander und zur optischen Achse senkrechten Richtungen unabhängig voneinander durch Verändern der Abstände zwischen den einzelnen optischen Elementen der Strahlformungs-Gruppen zu verlagern.
  • Eine ähnliche Flexibilität in der Veränderbarkeit der Pupillenausleuchtung ist gegeben, wenn das Beleuchtungs system zusätzlich zu einer astigmatischen Strahlformungs-Gruppe eine rotationssymmetrische Axikon-Gruppe aufweist. Hierbei kann mit Hilfe einer astigmatischen Strahlformungs-Gruppe in der Pupillenfläche eine gewünschte astigmatische Lichtverteilung eingestellt und diese dann mit Hilfe der Axikon-Gruppe weiter rotationssymmetrisch aufgeweitet werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein verbessertes Verfahren zum Abbilden einer Maske mit Strukturen auf eine lichtempfindliche Schicht anzugeben.
  • Bei einem diese Aufgabe lösenden Verfahren wird zunächst eine Strukturen enthaltende Maske und eine lichtempfindliche Schicht bereitgestellt. Des Weiteren wird eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einem Beleuchtungssystem bereitgestellt, das eine von dem Beleuchtungssystem zu beleuchtende Feldebene aufweist in der von dem Beleuchtungssystem erzeugtes Licht eine Winkelverteilung hat. Ferner weist das Beleuchtungssystem eine optische Achse, eine Pupillenfläche, in der sich während des Betriebs eine Intensitätsverteilung einstellt, welche die Winkelverteilung des Lichts in der von dem Beleuchtungssystem zu beleuchtenden Feldebene beeinflusst, und ein astigmatisches refraktives optische Element auf, mit dem die Intensitätsverteilung in der Pupillenfläche durch Anordnen an verschiedenen Positionen entlang der optischen Achse astigmatisch veränderbar ist. Bevor die Maske auf die lichtempfindliche Schicht abge bildet wird, wird in Abhängigkeit von den Strukturen der Maske eine astigmatische Intensitätsverteilung in der Pupillenfläche eingestellt.
  • Dieses Verfahren bietet die Möglichkeit, bei der Abbildung von Strukturen auf eine lichtempfindliche Schicht in Abhängigkeit von den Strukturen gezielt die zur Beleuchtung der Strukturen verwendete Beleuchtungswinkelverteilung astigmatisch zu verändern, um das Abbildungsergebnis zu verbessern. Erfindungsgemäß können dazu astigmatische Prismen, aber auch entlang der optischen Achse verfahrbare Zylinderlinsen verwendet werden. Beleuchtungssysteme mit verfahrbaren Zylinderlinsen sind zwar an sich im Stand der Technik bekannt, jedoch werden die Zylinderlinsen bislang nur dafür verwendet, einmalig einen von einem Laser erzeugten rechteckigen Bündelquerschnitt in einen quadratischen Bündelquerschnitt umzuwandeln. Eine Verschiebung einer Zylinderlinse, um gezielt die Beleuchtungswinkelverteilung für eine gegebene Maske zu optimieren, ist im Stand der Technik nicht beschrieben.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass vor dem Einstellen der Beleuchtungswinkelverteilung mit Hilfe des Beleuchtungssystems eine an die gegebenen Strukturen angepasste und mit Hilfe des Beleuchtungssystems einstellbare Winkelverteilung des in der zu beleuchtenden Feldebene auftreffenden Lichts bestimmt wird. Beispielsweise kann aufgrund von Erfahrungswerten aus den gegebenen Strukturen berech net werden, welche Beleuchtungswinkelverteilung für die Ausleuchtung der Strukturen geeignet ist. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Beleuchtungswinkelverteilung astigmatisch verändert werden kann, ohne dass für jede neue astigmatische Beleuchtungswinkelverteilung ein neues diffraktives optisches Element hergestellt, transportiert und eingebaut werden muss, können kosteneffizient eine Vielzahl von verschiedenen Masken optimal beleuchtet werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Verfahrensvariante werden, nachdem die Maske auf die lichtempfindliche Schicht abgebildet wurde, die auf die lichtempfindliche Schicht abgebildeten Strukturen mit einer Vorgabe verglichen und die Abweichung von dieser bestimmt. Die Schritte des Einstellens einer Winkelverteilung, des Abbilden auf die lichtempfindliche Schicht und des Vergleichen mit der Vorgabe werden mit einer veränderten astigmatischen Intensitätsverteilung in der Pupillenfläche solange wiederholt, bis die Abweichung von der Vorgabe ein gegebenes Maß unterschreitet. Dies hat im Vergleich zu der Lösung mit unterschiedlichen diffraktiven optischen Elementen den Vorteil, dass die Beleuchtungswinkelverteilung zur Beleuchtung einer bestimmten Struktur zeitnah optimiert werden kann. Damit können in einer Art Trial-and-Error-Verfahren die optimalen Beleuchtungsparameter bestimmt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHUNGEN
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:
  • 1 eine stark vereinfachte perspektivische Darstellung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage;
  • 2 einen Meridionalschnitt durch ein Beleuchtungssystem der in der 1 gezeigten Projektionsbelichtungsanlage;
  • 3 eine perspektivische Darstellung mehrerer von einer Pupillenfläche ausgehender Lichtbündel;
  • 4a einen vereinfachten Meridionalschnitt in der yz-Ebene eines Pupillenformungs-Objektivs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit zwei astigmatischen Prismen-Gruppen;
  • 4b einen vereinfachten Meridionalschnitt in der xz-Ebene des in 4a gezeigten Pupillenformungs-Objektivs;
  • 5 eine perspektivische Darstellung der in den Pupillenformungs-Objektiven der 4a und 4b enthaltenen astigmatischen Prismen-Gruppen;
  • 6a einen vereinfachten Meridionalschnitt in der yz-Ebene eines Pupillenformungs-Objektivs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einer astigmatischen Prismen-Gruppe und einer konventionellen Axikon-Gruppe;
  • 6b einen vereinfachten Meridionalschnitt in der xz-Ebene des in 6a gezeigten Pupillenformungs-Objektivs;
  • 7 eine perspektivische Darstellung der in den Pupillenformungs-Objektiven der 6a und 6b enthaltenen astigmatischen Prismen-Gruppe;
  • 8a einen vereinfachten Meridionalschnitt in der yz-Ebene eines Pupillenformungs-Objektivs gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung mit einer astigmatischen Zoom-Gruppe und einer konventionellen Axikon-Gruppe;
  • 8b einen vereinfachten Meridionalschnitt in der xz-Ebene des in 6a gezeigten Pupillenformungs-Objektivs.
  • BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Die 1 zeigt in einer stark schematisierten perspektivischen Darstellung eine Projektionsbelichtungsanlage 10, die für die lithographische Herstellung mikrostruktu rierter Bauteile geeignet ist. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 enthält ein Beleuchtungssystem 12, das auf einer Maske 14 ein schmales, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel rechteckiges Beleuchtungsfeld 16 ausleuchtet. Andere Beleuchtungsfeldformen, z. B. Ringsegmente, kommen selbstverständlich ebenfalls in Betracht.
  • Innerhalb des Beleuchtungsfeldes 16 liegende Strukturen 18 auf der Maske 14 werden mit Hilfe eines Projektionsobjektivs 20 auf eine lichtempfindliche Schicht 22 abgebildet. Die lichtempfindliche Schicht 22, bei der es sich z. B. um einen Photolack handeln kann, ist auf einem Wafer 24 oder einem anderen geeigneten Substrat aufgebracht und befindet sich in der Bildebene des Projektionsobjektivs 20. Da das Projektionsobjektiv 20 im allgemeinen einen Abbildungsmaßstab β < 1 hat, werden die innerhalb des Beleuchtungsfeldes 16 liegenden Strukturen 18 verkleinert als Bereich 16' abgebildet.
  • Bei der dargestellten Projektionsbelichtungsanlage 10 werden die Maske 14 und der Wafer 24 während der Projektion entlang einer mit Y bezeichneten Richtung verfahren. Das Verhältnis der Verfahrgeschwindigkeiten ist dabei gleich dem Abbildungsmaßstab β des Projektionsobjektivs 20. Falls das Projektionsobjektiv 20 eine Invertierung des Bildes erzeugt, verlaufen die Verfahrbewegungen der Maske 14 und des Wafers 22 gegenläufig, wie dies in der 1 durch Pfeile A1 und A2 angedeutet ist. Auf diese Weise wird das Beleuchtungsfeld 16 in einer Scanbewegung über die Maske 14 geführt, so dass auch größere strukturierte Bereiche zusammenhängend auf die lichtempfindliche Schicht 22 projiziert werden können.
  • Die 2 zeigt in einem vereinfachten und nicht maßstäblichen Meridionalschnitt Einzelheiten des Beleuchtungssystems 12. Das Beleuchtungssystem 12 enthält eine Lichtquelle 26, die Projektionslicht erzeugt. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Lichtquelle 26 um einen Excimer-Laser, mit dem sich Licht im (tiefen) ultravioletten Spektralbereich erzeugen lässt. Die Verwendung kurzwelligen Projektionslichts ist deswegen vorteilhaft, weil sich auf diese Weise eine hohe Auflösung bei der optischen Abbildung erzielen lässt. Gebräuchlich sind Excimer-Laser mit den Lasermedien KrF, ArF oder F2, mit denen sich Licht mit den Wellenlängen 248 nm, 193 nm bzw. 157 nm erzeugen lassen.
  • Das von dem als Lichtquelle 26 verwendeten Excimer-Laser erzeugte Licht ist stark gebündelt und divergiert nur schwach. Es wird deswegen zunächst in einem Strahlaufweiter 28 aufgeweitet. Bei dem Strahlaufweiter 28 kann es sich zum Beispiel um eine verstellbare Spiegelanordnung handeln, welche die Abmessungen des annähernd rechteckigen Lichtbündelquerschnitts vergrößert.
  • Das aufgeweitete Lichtbündel durchtritt anschließend einen Austauschhalter 30 für ein diffraktives optisches Element 36 sowie ein Pupillenformungs-Objektiv 38, mit dem eine erste Pupillenfläche 42 des Beleuchtungssystems 12 variabel ausgeleuchtet werden kann. Verschiedene Ausführungsbeispiel für geeignete Pupillenformungsobjektive werden weiter unten mit Bezug auf die 4 bis 8 erläutert.
  • Ein diffraktives optisches Element 36 wird üblicherweise vor allem dann in den Strahlengang eingeführt, wenn mehrere Pole in der ersten Pupillenfläche 42 ausgeleuchtet werden sollen. Hierzu wird ein diffraktives optisches Element 36 hergestellt, das im Fernfeld die gewünschte mehrpolige Intensitätsverteilung erzeugt. Ein solches diffraktives optisches Element 36 kann z. B. als CGH (computer generated hologram, computergeneriertes Hologramm) ausgebildet sein.
  • In oder in unmittelbarer Nähe der ersten Pupillenfläche 42 ist ein optischer Integrator 48 angeordnet, bei dem es sich zum Beispiel um eine Anordnung von Mikrolinsen-Arrays handeln kann. Jede Mikrolinse stellt eine sekundäre Lichtquelle dar, die ein divergentes Lichtbündel mit einem durch die Geometrie der Mikrolinse vorgegebenen Winkelspektrum erzeugt. Die von den sekundären Lichtquellen erzeugten Lichtbündel werden durch einen Kondensor 50 in einer Zwischenfeldebene 52 überlagert, wodurch diese sehr homogen ausgeleuchtet wird. Der Kondensor 50 stellt zwischen der ersten Pupillenfläche 42 und der Zwischenfeldebene 52 eine Fourier-Beziehung her. Dadurch treffen sich alle unter dem gleichen Winkel von der ersten Pupil lenfläche 42 ausgehenden Lichtstrahlen in der Zwischenfeldebene 52 im gleichen Punkt, während alle von einem bestimmten Punkt in der ersten Pupillenfläche 42 ausgehenden Lichtstrahlen die Zwischenfeldebene 52 unter dem gleichen Winkel durchsetzen.
  • In der Zwischenfeldebene 52 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Feldblende 54 angeordnet, die z. B. mehrere verstellbare Schneiden und/oder eine Vielzahl schmaler fingerartiger Blendenelemente umfassen kann, die unabhängig voneinander in den Lichtweg einführbar sind. Die Zwischenfeldebene 52 wird mit Hilfe eines Feldblendenobjektivs 56 mit einer Maskenebene 58 optisch konjugiert, in welcher die Maske 14 angeordnet ist. Die Maskenebene 58 ist sowohl Bildebene des Feldblendenobjektivs 56 als auch Objektebene des nachfolgenden Projektionsobjektivs 20.
  • Das Feldblendenobjektiv 56 ist in der 2 schematisch mit lediglich drei Linsen angedeutet. Hochwertige Feldblendenobjektive, wie sie beispielsweise in der US 2004/0207928 A1 und der WO 2006/114294 A2 beschrieben sind, haben in der Regel mehr als drei Linsen. In einer zweiten Pupillenfläche 60 des Beleuchtungssystems 12 schneiden die Hauptstrahlen, von denen in der 2 ein einzelner beispielhaft dargestellt und mit 62 bezeichnet ist, die optische Achse OA. In der zweiten Pupillenfläche 60 ist eine Aperturblende 64 angeordnet, welche die Apertur des Feldblendenobjektivs 56 beschränkt.
  • Die 3 zeigt in einer perspektivischen schematischen Darstellung die im Feldblendenobjektiv 56 angeordnete zweite Pupillenfläche 60 sowie einen Ausschnitt aus der Maskenebene 58. Bei dieser Darstellung wird angenommen, dass durch das Beleuchtungssystem 12 eine Quadrupolbeleuchtung erzeugt wird. Wie oben bereits erwähnt, kann hierzu das diffraktive optische Element 36 so ausgelegt sein, dass vier Pole in der ersten Pupillenfläche 42 ausgeleuchtet werden. Da durch den Kondensor 50 und durch die Feldblende 54 die Beleuchtungswinkelverteilung nicht verändert wird, werden auch in der zweiten Pupillenfläche 60 vier Pole ausgeleuchtet, die in der 3 mit 68a, 68b, 68c und 68d bezeichnet sind. Die Lichtbündel, welche die Pole 68a bis 68d ausleuchten, sind mit 70a, 70b, 70c bzw. 70d bezeichnet und konvergieren in einem Feldpunkt 72 in der Maskenebene 58. Zur Intensität in dem Feldpunkt 72 tragen somit alle Lichtbündel 70a bis 70d bei.
  • Die 4a und 4b zeigen einen vereinfachten Meridionalschnitt in der yz- bzw. der xz-Ebene eines Pupillenformungs-Objektivs 138 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Da das Pupillenformungs-Objektivs 138 auch nicht rotationssymmetrische Komponenten enthält, wurden – anders als sonst bei Meridionalschnitten üblich – die Komponenten des Pupillenformungs-Objektivs 138 in die Zeichenebene projiziert und verdeckte Kanten gestrichelt dargestellt.
  • Lichteintrittsseitig ist eine stark vereinfacht dargestellte Zoom-Gruppe 140 angeordnet, mit deren Hilfe sich die Größe der in der Pupillenfläche 42 ausgeleuchteten Bereiche im Sinne einer Maßstabsänderung verändern lassen. In Lichtausbreitungsrichtung folgen auf die Zoom-Gruppe 140 eine erste astigmatische Prismen-Gruppe 142, die aus einem ersten astigmatischen Prisma 142a und einem zweiten astigmatischen Prisma 142b besteht, die jeweils auf einer Seite eine plane und zur optischen Achse senkrechte Fläche und auf der gegenüberliegenden Seite zwei zur optischen Achse geneigte Teilflächen aufweisen. Der Abstand zwischen den beiden Prismen 142a, 142b kann mittels einer ersten Verschiebeeinrichtung 143 stufenlos innerhalb eines vorgegebenen Bereichs verändert werden.
  • Auf die erste Prismen-Gruppe 142 folgt in Lichtausbreitungsrichtung eine zweite astigmatische Prismen-Gruppe 144, die genauso wie die erste Prismen-Gruppe 142 ausgebildet, aber entlang der optischen Achse OA des Beleuchtungssystems 12 um 90° gedreht angeordnet ist. Die zweite Prismen-Gruppe 144 enthält somit ebenfalls zwei Prismen 144a, 144b, deren Abstand mit einer zweiten Verschiebeinrichtung 145 verändert werden kann. Nach dem Durchtritt durch die zweite Prismen-Gruppe 144 trifft das Licht auf die erste Pupillenfläche 42. Die Intensitätsverteilung des Lichts in der ersten Pupillenfläche 42 ist im rechten Teil der 4a und 4b dargestellt.
  • In den 4a und 4b und insbesondere in der 5, welche die erste Prismen-Gruppe 142 in einer perspektivischen Darstellung zeigt, ist erkennbar, dass es sich bei den Prismen 142a und 142b der ersten Prismen-Gruppe 142 um astigmatisch wirkende optische Elemente handelt. Dies bedeutet, dass die Prismen 142a, 142b in den beiden zueinander und zur optischen Achse OA senkrechten Richtungen x, y eine unterschiedliche optische Wirkung haben. So zeigen die Prismen 142a, 142b der ersten Prismen-Gruppe 142 in x-Richtung keine Wirkung, d. h. sie verursachen keine Ablenkung der durch sie hindurchtretenden Lichtstrahlen in der xz-Ebene (siehe 4b). In y-Richtung jedoch werden Lichtstrahlen an den geneigten Teilflächen, welche die Prismen begrenzen, abgelenkt (siehe 4a).
  • Im Folgenden werden der Aufbau der ersten Prismen-Gruppe 142 und der Lichtweg durch die darin enthaltenen Prismen 142a, 142b mit Bezug auf die 4a, 4b und 5 näher beschrieben:
    Ein von der Zoom-Gruppe 140 kommendes paralleles Lichtbündel tritt zunächst durch eine plane, zur optischen Achse OA senkrechte Eintrittsfläche 180 in das erste Prisma 142a ein. Auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Prismas 142a befindet sich eine optisch wirksame Fläche 182, welche aus zwei Teilflächen 182a und 182b besteht, die eine keilförmige Ausnehmung bilden. Eine brechende Kante 184 zwischen den beiden Teilflächen 182a und 182b verläuft dabei in x-Richtung senkrecht zur opti schen Achse OA und schneidet diese. Das aus dem ersten Prisma 142a austretende Lichtbündel wird somit an der brechenden Kante 184 in zwei Teilbündel 171a, 171b aufgeteilt, die an den schrägen Teilflächen 182a bzw. 182b gebrochen und schräg in positiver bzw. negativer y-Richtung abgelenkt werden.
  • Die beiden Teilbündel 171a und 171b treffen dann auf eine optisch wirksame Fläche 186 des zweiten Prismas 142b, welche komplementär zur optisch wirksamen Fläche 182 des ersten Prismas 142a wirkt. Komplementäre Wirkung bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine ursprüngliche, vor der Eintrittsfläche 180 des ersten Prismas 142a gegebene Strahlrichtung nach dem zweiten Prisma 142b wieder hergestellt wird. Werden die beiden Prismen aus demselben optischen Material hergestellt, bedeutet dies, dass die beiden optisch wirksamen Flächen 182 und 186 komplementäre Flächen sind, die spaltfrei aneinander grenzen, wenn die Prismen 142a, 142b von der ersten Verschiebeeinrichtung 143 in Kontakt gebracht werden. Im geschlossenen Zustand hat die Prismen-Gruppe 142 deshalb die Wirkung einer zur optischen Achse senkrechten plan-parallelen Platte und verändert somit die Intensitätsverteilung des Lichts in der Pupillenfläche 42 nicht.
  • Aus einer planen Austrittsfläche 188 des zweiten Prismas 142b treten die beiden Lichtbündel 171a und 171b aus der ersten Prismen-Gruppe 142 aus. Der Abstand der Lichtbündel 171a, 171b zur optischen Achse OA ist dabei durch den von der ersten Verschiebeeinrichtung 143 vorgegebenen Abstand zwischen den Prismen 142a, 142b festgelegt. Je größer der Abstand zwischen den Prismen 142a, 142b ist, desto größer ist auch der Abstand der Lichtbündel 171a, 171b zur optischen Achse OA. In x-Richtung sind die Lichtstrahlen jedoch beim Durchtritt durch die erste Prismen-Gruppe 142 nicht verlagert worden.
  • Infolge dieser Wirkung wird z. B. ein Lichtbündel mit einem kreisflächenförmigen Querschnitt in zwei Teilbündel 171a und 171b mit jeweils halbkreisflächenförmigen Querschnitt geteilt, deren Abstand entlang der y-Richtung mit Hilfe der Verschiebeeinrichtung 143 variiert werden kann.
  • Im weiteren Strahlverlauf folgt nun die zweite astigmatische Prismen-Gruppe 144, die – wie bereits erwähnt- baugleich zur ersten Prismen-Gruppe 142 ausgebildet, aber um 90° verdreht angeordnet ist. Die zweite Prismen-Gruppe 144 hat die gleiche Wirkung wie die erste Prismen-Gruppe 142 bis auf die Tatsache, dass durch die geneigten Teilflächen eine Ablenkung der Lichtstrahlen ausschließlich entlang der x-Richtung bewirkt wird.
  • Die beiden Teilbündel 171a und 171b mit halbkreisflächenförmigem Querschnitt werden nochmals in jeweils zwei Teilbündel unterteilt, so dass schließlich vier Teilbündel mit einem jeweils viertelkreisflächenförmigen Querschnitt auf die erste Pupillenfläche 42 auftreffen. Das Pupillenformungs-Objektiv 138 gemäß diesem ersten Ausfüh rungsbeispiel kann somit ohne die Verwendung eines diffraktiven optischen Elements die erste Pupillenfläche 42 mit einer Anordnung von vier kreissegmentförmigen Polen 168a, 168b, 168c und 168d ausleuchten. Der Abstand zwischen den Polpaaren 168a, 168d und 168b, 168c einerseits und zwischen den Polpaaren 168a, 168b und 168c, 168d andererseits lässt sich dabei durch Verstellen der ersten Axikon-Gruppe 142 bzw. der zweiten Axikon-Gruppe 144 verändern.
  • Die 6a, 6b und 7 zeigen in an die 4a, 4b und 5 angelehnten Darstellungen ein Pupillenformungs-Objektiv 238 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind dabei mit um 100 erhöhten Bezugsziffern versehen und werden teilweise nicht nochmals näher erläutert.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird zusätzlich angenommen, dass vor dem Pupillenformungs-Objektiv 238 ein diffraktives optisches Element 36 in den Austauschhalter 30 eingesetzt ist, das vier Lichtbündel 271a bis 271d erzeugt, die in der ersten Pupillenfläche 42 vier Pole 268a, 268b, 268c und 268d ausleuchten. Die Anordnung der von dem diffraktiven optischen Element 36 erzeugten Lichtbündel 271a bis 271d wird von der Zoom-Gruppe 240 rotationssymmetrisch vergrößert. Danach treten die Lichtbündel 271a bis 271b in eine Prismen-Gruppe 242 ein, die ebenfalls ein erstes und ein zweites astigmatisches Prisma 242a bzw. 242b enthält, deren Abstand mit einer Ver schiebeeinrichtung 243 verändert werden kann. In Lichtausbreitungsrichtung folgt eine konventionelle Axikon-Gruppe 246, welche aus einem ersten Axikon-Element 246a und einem zweiten Axikon-Element 246b besteht.
  • Wie besonders gut in der perspektivischen Darstellung der Prismengruppe 242 in der 7 erkennbar ist, hat das erste Prisma 242a eine optisch wirksame Fläche 282, die aus zwei äußeren Teilflächen 282a und 282b sowie einer dazwischen angeordneten mittleren Teilfläche 282c besteht. Die mittlere Teilfläche 282c steht dabei senkrecht zur optischen Achse. Die Teilflächen 282a, 282b und 282c grenzen an brechenden Kanten 284 und 285 aneinander, die entlang der x-Richtung und senkrecht zur optischen Achse verlaufen, diese aber nicht schneiden. Von den vier durch die Eintrittsfläche 280 des ersten Prismas 242a eintretenden Lichtbündeln 271a bis 271d werden nur die beiden aus den geneigten äußeren Teilflächen 282a und 282b austretenden Lichtbündel 271a und 271c in positiver bzw. negativer y-Richtung abgelenkt (siehe 6a). Die beiden anderen Lichtbündel 271b und 271d treten aus der zur optischen Achse senkrechten mittleren Teilfläche 282c aus und werden dabei nicht abgelenkt (siehe 6b).
  • Nach dem Durchtritt durch eine komplementäre optisch wirksame Fläche 286 des zweiten Prismas 242b ist die ursprüngliche Strahlrichtung der Lichtbündel 271a bis 271d wieder hergestellt. Allerdings sind die beiden Lichtbündel 271a und 271c nun entlang der y-Richtung nach außen verlagert, wodurch sich eine astigmatische Anordnung der von den Lichtbündeln 271a bis 271d in der ersten Pupillenfläche 42 ausgeleuchteten Polen 268a, 268b, 268c bzw. 268d ergibt.
  • Die auf die Prismen-Gruppe 242 folgende konventionelle Axikon-Gruppe 246 besteht aus einem ersten Axikon-Element 246a, welches als optisch wirksame Fläche eine konische Ausnehmung aufweist, und einem zweiten Axikon-Element 246b, dessen komplementär wirkende optische Fläche kegelförmig erhaben ist. Auf Grund der Rotationssymmetrie dieser Axikon-Gruppe 246 können durch Vergrößern des Abstandes der beiden Axikon-Elemente 246a und 246b die durch sie hindurchtretenden Lichtbündel radial nach außen verlagert werden.
  • Auch das Pupillenformungs-Objektiv 238 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ermöglicht es, verschiedene astigmatische Beleuchtungssettings in der ersten Pupillenfläche 42 zu erzeugen und durch Verstellen der Prismen-Gruppe 242 und der Axikon-Gruppe 246 zu variieren, ohne dass das diffraktive optische Element 36 ausgetauscht werden muss.
  • Die 8a und 8b zeigen in an die 4a und 4b angelehnten Darstellungen ein Pupillenformungs-Objektiv 338 gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind dabei mit um 200 erhöhten Bezugsziffern versehen und werden teilweise nicht nochmals näher erläutert.
  • Das Pupillenformungs-Objektiv 338 entspricht im Wesentlichen dem in den 6a und 6b gezeigten Pupillenformungs-Objektiv 338. Im Unterschied dazu ist jedoch die dort mit 242 bezeichnete Prismen-Gruppe 242 durch eine astigmatische Zoom-Gruppe 347 ersetzt. Die astigmatische Zoom-Gruppe 347 umfasst eine erste Zylinderlinse 347a und eine zweite Zylinderlinse 347b, deren Lage entlang der optischen Achse OA mit Hilfe einer Verfahreinrichtung 343 verändert werden kann. Die astigmatische Zoom-Gruppe 347 kann auch in die rotationssymmetrisch wirkende Zoom-Gruppe 340 integriert sein.
  • Auch hier wird angenommen, dass ein diffraktives optisches Element 36 im Fernfeld vier Pole eines Quadrupol-Beleuchtungssettings erzeugt. Die Lichtbündel werden in der Zoom-Gruppe 340 im Sinne einer Maßstabsänderung aufgeweitet und treffen dann auf die astigmatische Zoom-Gruppe 347. Die darin enthaltenen Zylinderlinsen 347a, 347b bewirken eine Streckung der Lichtbündel ausschließlich in y-Richtung, da sie nur in dieser Richtung eine von Null verschiedene Brechkraft haben.
  • Dadurch werden die ursprünglich symmetrisch zur optischen Achse OA angeordneten Pole in der ersten Pupillenfläche 42 astigmatisch verlagert. Die Anordnung der Pole 368a bis 368d in der ersten Pupillenfläche 42 ist in den 8a und 8b rechts dargestellt. Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird diese astigmatische Verlagerung überlagert von einer astigmatischen Verzerrung der einzelnen Pole 368a bis 368d. Da die Verlagerung und die Verzerrung miteinander verknüpft sind, können die Pole 368a bis 368d nicht verlagert werden, ohne dass sich dabei auch ihre Verzerrung ändert.
  • Wie im vorherigen Ausführungsbeispiel kann die Anordnung der Pole 368a bis 368d durch Verstellung der rotationssymmetrisch wirkenden Axikon-Gruppe 348 zusätzlich radial nach außen verlagert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 6236449 B1 [0011]
    • - US 5986744 [0012]
    • - EP 0660169 A1 [0012]
    • - US 2004/0207928 A1 [0055]
    • - WO 2006/114294 A2 [0055]

Claims (15)

  1. Beleuchtungssystem einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage (10), mit: a) einer von dem Beleuchtungssystem (12) zu beleuchtenden Feldebene (58), in der von dem Beleuchtungssystem (12) erzeugtes Licht eine Winkelverteilung aufweist, b) einer optischen Achse (OA), c) einer Pupillenfläche (42, 60), in der sich während des Betriebs eine Intensitätsverteilung einstellt, welche die Winkelverteilung des Lichts in der zu beleuchtenden Feldebene (58) beeinflusst, und d) einem astigmatischen refraktiven optischen Element (142, 142b, 144a, 144b; 242a, 242b), das – auf einer Licht ausgesetzten Seite eine optisch wirksame Fläche (182, 186; 282, 286) aufweist, die zwei ebene und zueinander geneigte Teilflächen (182a, 182b; 282a, 282b, 282c) umfasst, und – mit dem die Intensitätsverteilung in der Pupillenfläche (42, 60) durch Anordnen an verschiedenen Positionen entlang der optischen Achse (OA) astigmatisch veränderbar ist.
  2. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (142, 142b, 144a, 144b; 242a, 242b) ein Prisma ist.
  3. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei ebenen Teilflächen entlang (182a, 182b) einer brechende Kante (184) aneinander angrenzen, welche die optische Achse (OA) schneidet.
  4. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei ebenen Teilflächen (182a, 182b; 282a, 282b) zur optischen Achse (OA) geneigt sind.
  5. Beleuchtungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch wirksame Fläche (282, 286) eine dritte ebene Teilfläche (282c) umfasst, die senkrecht zur optischen Achse (OA) angeordnet ist.
  6. Beleuchtungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Teilfläche (282c) zwi schen den zwei Teilflächen (282a, 282b) angeordnet ist.
  7. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Anordnen des optischen Elements (142, 142b, 144a, 144b; 242a, 242b) an verschiedenen Positionen die Intensitätsverteilung in der Pupillenfläche (42, 60) kontinuierlich oder stufenweise astigmatisch veränderbar ist.
  8. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine astigmatisches Strahlformungs-Gruppe (142; 242), die aufweist: a) ein erstes astigmatisches refraktives optisches Element (142a; 242a), das auf einer Licht ausgesetzten Seite eine optisch wirksame Fläche (182; 282) aufweist, die zwei ebene und zueinander geneigte Teilflächen (182a, 182b) umfasst, und b) und ein zweites astigmatisches refraktives optisches Element (142b; 242b), das komplementär zum ersten astigmatischen refraktiven optischen Element (142a; 242a) wirkt, indem es eine ursprüngliche, vor dem ersten optischen Element gegebene Strahlrichtung wieder herstellt, wobei die Intensitätsverteilung in der Pupillenfläche (42, 60) durch Verändern des Abstands zwischen dem ersten optischen Element (142a; 242a) und dem zweiten optischen Element (142a; 242b) entlang der optischen Achse (OA) veränderbar ist.
  9. Beleuchtungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei astigmatische Strahlformungs-Gruppen (142, 144) hintereinander entlang der optischen Achse um 90° zueinander um die optische Achse verdreht angeordnet sind.
  10. Beleuchtungssystem nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine rotationssymmetrische Axikon-Gruppe (246).
  11. Beleuchtungssystem nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch ein diffraktives optisches Element (36), durch das eine mehrpolige Intensitätsverteilung in der Pupillenfläche (42, 60) erzeugbar ist, welche mit Hilfe der astigmatischen Strahlformungs-Gruppe (142; 242) astigmatisch veränderbar ist.
  12. Beleuchtungssystem einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit einem astigmatischen Prisma (142, 142b, 144a, 144b; 242a, 242b), das auf einer Licht ausgesetzten Seite eine optisch wirksame Fläche (182, 186; 282, 286) aufweist, die zwei ebene und zueinander geneigte Teilflächen (182a, 182b; 282a, 282b, 282c) umfasst.
  13. Verfahren zum Abbilden einer Maske mit Strukturen auf eine lichtempfindliche Schicht, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen einer Strukturen enthaltenden Maske (14) und einer lichtempfindlichen Schicht (22); b) Bereitstellen einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage (10) mit einem Beleuchtungssystem (12), mit: – einer von dem Beleuchtungssystem (12) zu beleuchtenden Feldebene (58), in der von dem Beleuchtungssystem (12) erzeugtes Licht eine Winkelverteilung aufweist, – einer optischen Achse (OA), – einer Pupillenfläche (42, 60), in der sich während des Betriebs eine Intensitätsverteilung einstellt, welche die Winkelverteilung des Lichts in der von dem Beleuchtungssystem zu beleuchtenden Feldebene (58) beeinflusst, und – einem astigmatischen refraktiven optischen Element (142, 142b, 144a, 144b; 242a, 242b), mit dem die Intensitätsverteilung in der Pupillenfläche (42, 60) durch Anordnen an verschiedenen Positionen entlang der optischen Achse (OA) astigmatisch veränderbar ist; c) Einstellen einer astigmatischen Intensitätsverteilung in der Pupillenfläche (42, 60) in Abhängigkeit von den Strukturen der Maske (14); d) Abbilden der Maske (14) auf die lichtempfindliche Schicht (22).
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt c) folgende Schritte umfasst: – Bestimmen einer an die gegebenen Strukturen angepassten und mit Hilfe des Beleuchtungssystems (12) einstellbaren Winkelverteilung des Lichts in der von dem Beleuchtungssystem (12) zu beleuchtenden Feldebene (58); – Einstellen der Winkelverteilung mit Hilfe des Beleuchtungssystems (12).
  15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt d) folgende Schritte folgen: e) Bestimmen einer Abweichung durch Vergleichen der auf die lichtempfindliche Schicht (22) abgebildeten Strukturen mit einer Vorgabe; f) Widerholen der Schritte c) bis e) mit einer veränderten astigmatischen Intensitätsverteilung in der Pupillenfläche (42, 60) bis die Abweichung von der Vorgabe ein vorgegebenes Maß unterschreitet.
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