DE102008043321A1

DE102008043321A1 - Optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102008043321A1
Application number: DE102008043321A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr. Müller; Vladimir Dr. Kamenov; Michael Dr. Totzeck
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2009-07-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit wenigstens einem Polarisationsmanipulator (200, 500, 600), wobei dieser Polarisationsmanipulator (200, 500, 600) für wenigstens einen Feldpunkt innerhalb einer Feldebene des optischen Systems den maximalen Wert der Verzögerungsverteilung in einem auf diesen Feldpunkt auftreffenden Lichtbüschel im Vergleich zu einem entsprechenden optischen System ohne den Polarisationsmanipulator erhöht. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Manipulieren der Abbildungseigenschaften eines optischen Systems einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z. B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
Es sind verschiedene Ansätze bekannt, in der Beleuchtungseinrichtung oder im Projektionsobjektiv zur Optimierung des Abbildungskontrastes gezielte Korrekturen der Polarisationsverteilung vorzunehmen, um eine vorhandene Störung der Polarisationsverteilung wenigstens teilweise zu kompensieren.
Aus US 2006/0238735 A1 ist es u. a. bekannt, in einem optischen System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage mit wenigstens einem intrinsisch doppelbrechenden optischen Element ein Korrekturelement vorzusehen, in welchem durch Aufbringung mechanischer Kräfte eine rotationssymmetrische Doppelbrechungsverteilung eingestellt wird.
Aus US 2004/0240073 A1 ist es u. a. bekannt, einen Polarisationsrotator in Form einer kristallinen Quarzplatte zur Umwandlung von radial polarisiertem Licht in tangential polarisiertes Licht einzusetzen.
Aus US 6,252,712 B1 ist u. a. der Einsatz wenigstens eines eine Freiformfläche aufweisenden optischen Elementes (und vorzugsweise wenigstens zweier solcher Elemente) mit über den Lichtbündelquerschnitt variierender Dicke bekannt, um Störungen der Polarisationsverteilung im optischen System wenigstens teilweise zu kompensieren.
In der Praxis treten ferner Situationen auf, in denen eine Umstellung von einem benutzerseitig bereits vorhandenen, polarisationsoptisch nicht optimierten System auf ein bei z. B. dem gleichen Benutzer neu einzuführenden, polarisationsoptisch optimiertes System (welches sich insbesondere bezüglich der Polarisation des hindurchtretenden Lichtes neutral verhalten kann) erfolgen soll. Hierbei kann beispielsweise das polarisationsoptisch nicht optimierte „alte" System noch eine signifikante Restverzögerung (von z. B. größenordnungsmäßig mehr als 10–15 nm) aufweisen, welche bei dem optimierten „neuen" System nicht mehr vorhanden ist. Bei einer vorzunehmenden Umstellung von dem alten System auf das neue System tritt nun das Problem auf, dass eine Anpassung der Lithographieprozesse zum Erhalt des gleichen Abbildungsergebnisses nach erfolgter Umstellung auf das polarisationsoptisch optimierte System mit erheblichem Aufwand verbunden ist.
Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welches eine einfache Anpassung von Lithographieprozessen z. B. bei Umstellung von einem anderen System ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage umfasst wenigstens einen Polarisationsmanipulator, wobei dieser Polarisationsmanipulator für wenigstens einen Feldpunkt innerhalb einer Feldebene des optischen Systems den maximalen Wert der Verzögerungsverteilung in einem auf diesen Feldpunkt auftreffenden Lichtbüschel im Vergleich zu einem entsprechenden optischen System ohne den Polarisationsmanipulator erhöht.
Mit „Verzögerung" wird die Differenz der optischen Wege zweier orthogonaler (senkrecht zueinander stehender) Polarisationszustände bezeichnet.
Der Erfindung liegt das Konzept zugrunde, einen Polarisationsmanipulator in solcher Weise in einem optischen System einzusetzen, dass die von diesem optischen System insgesamt (d. h. „in Summe") erzeugte Verzögerung durch die Wirkung des Polarisationsmanipulators, und zwar für wenigstens einen Feldpunkt in einer Feldebene des optischen Systems bezogen auf den maximalen Wert der Verzögerungsverteilung des auf diesen Feldpunkt auftreffenden Lichtbüschels, höher ist als ohne den Polarisationsmanipulator.
Im Allgemeinen trifft auf jeden Feldpunkt innerhalb einer Feldebene des optischen Systems ein im Wesentlichen kegelförmiges Lichtbüschel, welches aus Teilstrahlen mit unterschiedlichen Strahlwinkeln besteht, so dass für jeden Feldpunkt eine Verzögerungsverteilung existiert. Ferner weisen im Allgemeinen die Teilstrahlen ein- und desselben Lichtbüschels unterschiedliche Werte der Verzögerung auf. Des Weiteren sind die Verzögerungsverteilungen von verschiedenen dieser Lichtbüschel, bzw. die Verzögerungsverteilungen für unterschiedliche Feldpunkte, nicht notwendigerweise untereinander gleich, sondern können unterschiedlich sein, in welchem Falle eine sogenannte feldabhängige Verzögerungsverteilung vorliegt.
Die Erfindung verfolgt – anders als bei herkömmlichen Verfahren mit wenigstens teilweiser Kompensation von anderenorts im System vorhandenen Polarisationsstörungen durch den Einsatz von einem oder mehreren Polarisationsmanipulatoren – den Ansatz, bewusst einen Polarisationszustand einzustellen, der eher einem „gestörten" Polarisationszustand als einem „idealen" Polarisationszustand entspricht. Durch diesen Ansatz wird es insbesondere ermöglicht, den aus einem anderen System bereits bekannten, gestörten Polarisationszustand nachzubilden bzw. zu simulieren, um im Ergebnis ohne weitere Anpassungen und in einfacher Weise die Lithographieprozesse auf ein polarisationsoptisch verbessertes System übertragen zu können.
Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß ein optisches System im Wege der Erhöhung der maximalen Verzögerung gezielt polarisationsoptisch verschlechtert, um es an ein optisches System mit größerer Störung des Polarisationszustandes anzupassen. Dabei kann es sich bei dem mittels des Polarisationsmanipulators verschlechterten System insbesondere um ein System handeln, welches sich ohne den Polarisationsmanipulator bezüglich der Polarisation des hindurchtretenden Lichtes im Wesentlichen neutral verhält. Ein derartiges im Wesentlichen neutrales System kann beispielsweise derart beschaffen sein, dass für sämtliche Feldpunkte innerhalb der Feldebene jeweils der maximale Wert der Verzögerungsverteilung in einem auf den jeweiligen Feldpunkt auftreffenden Lichtbüschel nicht mehr als 10 nm, bevorzugt nicht mehr als 8 nm, weiter bevorzugt nicht mehr als 5 nm beträgt.
Es ist zu beachten, dass es sich bei der erfindungsgemäßen Erhöhung des maximalen Wertes der Verzögerungsverteilung nicht notwendigerweise um die Erhöhung der Verzögerung für ein- und denselben Teilstrahl handeln muss. Vielmehr kann infolge der Wirkung des Polarisationsmanipulators auch ein anderer Teilstrahl (verglichen mit der Situation vor dem Einbringen des Polarisationsmanipulators) den maximalen Wert der Verzögerungsverteilung aufweisen. Wenngleich es sich somit um den gleichen Teilstrahl handeln kann, ist dies nicht erforderlich, da es erfindungsgemäß lediglich darauf ankommt, dass infolge des Einbringens des Polarisationsmanipulators der maximale Wert einer Verzögerungsverteilung erhöht wird.
Die Erfindung ist sowohl in der Beleuchtungseinrichtung als auch im Projektionsobjektiv realisierbar.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt die Erhöhung des maximalen Wertes der Verzögerungsverteilung wenigstens ein Zwanzigstel, insbesondere wenigstens ein Fünfzehntel, weiter insbesondere wenigstens ein Zehntel der Arbeitswellenlänge des optischen Systems. Gemäß einem anderen Ansatz beträgt die Erhöhung des maximalen Wertes der Verzögerungsverteilung wenigstens 5 nm, insbesondere wenigstens 10 nm, weiter insbesondere wenigstens 20 nm. Diese Werte sind gut geeignet, um typische Restverzögerun gen, wie sie in einem polarisationsoptisch nicht optimierten System auftreten, nachzubilden bzw. zu simulieren.
Gemäß einer Ausführungsform erhöht der Polarisationsmanipulator für sämtliche Strahlwinkel dieses Lichtbüschels die Verzögerung.
Gemäß einer Ausführungsform erhöht der Polarisationsmanipulator für sämtliche Feldpunkte innerhalb der Feldebene jeweils den maximalen Wert der Verzögerungsverteilung in einem auf den jeweiligen Feldpunkt auftreffenden Lichtbüschel im Vergleich zu einem entsprechenden optischen System ohne den Polarisationsmanipulator.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Polarisationsmanipulator in einer Ebene angeordnet, in welcher das paraxiale Subaperturverhältnis wenigstens 0.8 beträgt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Polarisationsmanipulator in einer Ebene angeordnet, in welcher das paraxiale Subaperturverhältnis maximal 0.2 beträgt.
Hierbei ist jeweils das paraxiale Subaperturverhältnis S definiert als
wobei r die paraxiale Randstrahlhöhe und h die paraxiale Hauptstrahlhöhe bezeichnet. Mit sgn(x) wird die sogenannte Signumsfunktion bezeichnet, wobei per Definition sgn(0) = 1 gesetzt werden kann.
Unter Hauptstrahl wird ein Strahl verstanden, welcher von einem Objektpunkt ausgeht, der in der Objektebene den größten Abstand zur optischen Achse hat und der in der Pupillenebene die optische Achse schneidet. Unter einem Randstrahl wird ein vom Schnittpunkt der Objektfeldebene mit der optischen Achse ausgehender Strahl verstanden, der bei maximaler Blendenöffnung durch den Rand der Aperturblende verläuft. Im Falle außeraxialer Objektfelder trägt dieser Strahl nicht zur Abbildung des Objektes in den Bildraum bei.
Das paraxiale Subaperturverhältnis S stellt eine vorzeichenbehaftete Größe dar, die ein Maß für die Feld- bzw. Pupillennähe einer Ebene im optischen System ist. Dabei wird das Subaperturverhältnis definitionsgemäß auf Werte zwischen –1 und +1 normiert, wobei jeder Feldebene eine Nullstelle des paraxialen Subaperturverhältnisses entspricht, und wobei jeder Pupillenebene eine Unstetigkeitsstelle mit einem Sprung des paraxialen Subaperturverhältnisses von –1 nach +1 oder von +1 nach –1 entspricht. Dementsprechend stellen Ebenen mit einem paraxialen Subaperturverhältnis von wenigstens 0.8 pupillennahe Ebenen dar, wohingegen Ebenen mit einem paraxialen Subaperturverhältnis von maximal 0.2 feldnahe Ebenen darstellen. Dabei gibt das Vorzeichen des paraxialen Subaperturverhältnisses die Anordnung der Ebene vor oder hinter einer Bezugsebene an. Zur Definition kann z. B. das Vorzeichen des Durchstoßpunktes eines Komastrahls in der betreffenden Ebene herangezogen werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Polarisationsmanipulator austauschbar ausgestaltet, wodurch in flexibler und selektiver Weise je nach Erfordernis einer Anpassung der polarisationsoptischen Eigenschaften des optischen Systems vorgenommen werden kann. Dabei kann insbesondere eine Austauschvorrichtung zum Austausch des Polarisationsmanipulators vorgesehen sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Polarisationsmanipulator so ausgestaltet, dass er zwischen einem den Polarisationszustand von hindurchtretendem Licht beeinflussenden Zustand und einem den Polarisationszustand von hindurchtretendem Licht nicht beeinflussenden Zustand umschaltbar ist. Auf diese Weise ist die Wirkung des Polarisationsmanipulators gewissermaßen „digital" je nach Erfordernis einer Anpassung der polarisationsoptischen Eigenschaften des optischen Systems ein- und ausschaltbar.
Die Erfindung ist nicht hinsichtlich bestimmter, durch den Polarisationsmanipulator eingestellter Verzögerungsverteilungen beschränkt. Gemäß beispielhaften Ausführungsformen kann es sich jedoch bei der durch den Polarisationsmanipulator eingestellten Verzögerungsverteilung um eine Verzögerungsverteilung handeln, welche derjenigen einer kubisch kristallinen Linse entspricht oder ähnlich ist. Da eine solche Verzögerungsverteilung je nach Orientierung des kubisch kristallinen Materials im optischen System z. B. eine dreizählige Symmetrie (im Falle einer kubisch kristallinen Linse im [111]-Kristallschnitt) oder eine vierzählige Symmetrie (im Falle einer kubisch kristallinen Linse im [100]-Kristallschnitt) aufweisen kann, bedeutet dies, dass beispielsweise derartige Symmetrien der Verzögerungsverteilung durch den Polarisationsmanipulator nachgebildet werden können.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann es sich bei der durch den Polarisationsmanipulator erzeugten Verzögerungsverteilung auch um eine Verzögerungsverteilung handeln, welche einer Verzögerungsverteilung entspricht oder ähnelt, die durch eine Anordnung von zwei um die optische Achse des optischen Systems gegeneinander verdrehte kubisch kristalline Linsen erzeugt wird. Da bei geeigneter Verdrehung der betreffenden kubisch kristallinen Linsen sowie gleichem Kristallschnitt sogenannte homogene Gruppen mit um die optische Achse rotationssymmetrischer Verzögerungsverteilung gebildet werden können, kann es sich somit bei der durch den Polarisationsmanipulator erzeugten Verzögerungsverteilung insbesondere um eine in Bezug auf die optische Achse des optischen Systems rotationssymmetrische Verzögerungsverteilung handeln.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Manipulieren der Abbildungseigenschaften eines optischen Systems einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 15. Zu bevorzugten Ausgestaltungen und Vorteilen des Verfahrens wird auf die obigen Ausführungen Bezug genommen.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Beleuchtungseinrichtung und/oder das Projektionsobjektiv ein optisches System mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweisen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen beispielhaften, prinzipiellen Aufbau einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage;
2 eine schematische Darstellung eines Polarisationsmanipulators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3a–b eine beispielhafte Verzögerungsverteilung (3a, in nm) sowie die zugehörige Orientierung der schnellen Achse dieser Doppelbrechung (3b);
4 eine beispielhafte, in dem Polarisationsmanipulator von 2 vorhandenen Trennasphäre; und
5–6 schematische Darstellung weiterer Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Polarisationsmanipulators.
1 zeigt in lediglich schematischer Darstellung den prinzipiellen Aufbau einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Die mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage weist eine Beleuchtungseinrichtung 101 und ein Projektionsobjektiv 102 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 101 dient zur Beleuchtung einer Struktur tragenden Maske (Retikel) 103 mit Licht von einer Lichtquelleneinheit 104, welche beispielsweise einen ArF-Laser für eine Arbeitswellenlänge von 193 nm sowie eine ein paralleles Lichtbündel erzeugende Strahlformungsoptik umfasst. Das parallele Lichtbüschel der Lichtquelleneinheit 104 trifft zunächst auf ein diffraktives optisches Element 105, welches über eine durch die jeweilige beugende Oberflächenstruktur definierte Winkelabstrahlcharakteristik in einer Pupillenebene P1 eine gewünschte Intensitätsverteilung (z. B. Dipol- oder Quadrupolverteilung) erzeugt. In Lichtausbreitungsrichtung nach dem diffraktiven optischen Element 105 befindet sich eine optische Einheit 106, welche ein ein paralleles Lichtbündel mit variablem Durchmesser erzeugendes Zoom-Objektiv sowie ein Axikon aufweist. Mittels des Zoom-Objektives in Verbindung mit dem vorgeschalteten diffraktiven optischen Element 105 werden in der Pupillenebene P1 je nach Zoom-Stellung und Position der Axikon-Elemente unterschiedliche Beleuchtungskonfigurationen erzeugt. Die optische Einheit 106 umfasst im dargestellten Beispiel ferner einen Umlenkspiegel 107. In Lichtausbreitungsrichtung nach der Pupillenebene P1 befindet sich im Strahlengang eine Lichtmischeinrichtung 108, welche z. B. in für sich bekannter Weise eine zur Erzielung einer Lichtmischung geeignete Anordnung aus mikrooptischen Elementen aufweisen kann. Auf die Lichtmischeinrichtung 108 folgt in Lichtausbreitungsrichtung eine Linsengruppe 109, hinter der sich eine Feldebene F1 mit einem Retikel-Maskierungssystem (REMA) befindet, welches durch ein in Lichtausbreitungsrichtung nachfolgendes REMA-Objektiv 110 auf die Struktur tragende, in der Feldebene F2 angeordnete Maske (Retikel) 103 abgebildet wird und dadurch den ausgeleuchteten Bereich auf dem Retikel begrenzt.
Die Struktur tragende Maske 103 wird mit dem Projektionsobjektiv 102, welches im dargestellten Beispiel zwei Pupillenebenen PP1 und PP2 aufweist, auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht versehenes Substrat 111 bzw. einen Wafer abgebildet.
Das erfindungsgemäße Konzept lässt sich gleichermaßen sowohl in der Beleuchtungseinrichtung als auch im Projektionsobjektiv realisieren. Beispielhafte, für die Anordnung eines erfindungsgemäßen Polarisationsmanipulators besonders geeignete Positionen, nämlich pupillennahe oder feldnahe Positionen, sind in 1 schematisch durch Pfeile angedeutet. Der gemäß der Erfindung eingesetzte Polarisationsmanipulator zeichnet sich dadurch aus, dass er für wenigstens einen Feldpunkt den maximalen Wert der Verzögerungsverteilung des auf diesen Feldpunkt auftreffenden Lichtbüschels im Vergleich zu dem entsprechenden optischen System ohne den Polarisationsmanipulator erhöht. Im Folgenden werden beispielhafte Ausgestaltungen des Polarisationsmanipulators unter Bezugnahme auf 2 bis 6 erläutert.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Polarisationsmanipulators 200. Dieser Polarisationsmanipulator 200 umfasst ein erstes Teilelement 210 und ein zweites Teilelement 220, welche jeweils aus doppelbrechendem Material (im Beispiel Magnesiumfluorid, MgF₂) hergestellt sind, für hindurchtretendes Licht eine Änderung des Polarisationszustandes bewirken und zueinander komplementäre, asphärische Oberflächen aufweisen, wobei durch eine mittels eines Positionsmanipulators 250 durchgeführte Manipulation der relativen Position des ersten Teilelementes 210 und des zweites Teilelementes 220 zueinander eine mit dieser Manipulation variierende Änderung des Polarisationszustandes durch den Polarisationsmanipulator 200 einstellbar ist. Die Orientierung der optischen Kristallachse in dem Kristallmaterial der Teilelemente 210 und 220 verläuft dabei jeweils in der zur optischen Achse des optischen Systems senkrechten Ebene, z. B. in y-Richtung, so dass die durch das jeweilige Teilelement 210 bzw. 220 bewirkte Verzögerung proportional zur Dicke dieses Teilelementes ist. Zusätzlich ist eine optionale, aus Saphir (Al₂O₃) hergestellte und mit ihrer Lichteintritts- sowie Lichtaustrittsfläche parallel zu den Lichteintritts- bzw. Lichtaustrittsflächen der Teilelemente 210 und 220 angeordnete Planplatte 230 vorgesehen, mittels welcher es infolge des entgegengesetzten Vorzeichens der Doppelbrechung in den Teilelementen 210, 220 einerseits und in der Planplatte 230 andererseits ermöglicht wird, dass der Polarisationsmanipulator 200 in der in 2 gezeigten Ausgangsposition für sich in z-Richtung ausbreitendes Licht keine resultierende doppelbrechende Wirkung besitzt, wenn die Dicken d₁–d₃ geeignet gewählt werden (z. B. d₁ = d₂ = 2.5 mm und d₃ = 5.973 mm), so dass dann über eine Variation der Relativposition der beiden Teilelemente 210 und 220 gezielt eine Polarisationsbeeinflussung eingestellt werden kann.
3a zeigt das Beispiel einer mit dem Polarisationsmanipulator beispielsweise einstellbaren Verzögerungsverteilung (in nm), wobei auf den Achsen des Diagramms jeweils normierte Pupillenkoordinaten aufgetragen sind. 3b zeigt die zugehörige Orientierung der schnellen Achse dieser Doppelbrechung. 4 zeigt einen beispielhaften Verlauf der Amplitude der in dem Polarisationsmanipulator von 2 vorhandenen Trennsphäre T(x, y). Eine konkrete Berechnung zeigt, dass für Relativverschiebungen der beiden Teilelemente 210 und 220 von bis zu 250 μm die maximale Amplitude der Trennsphäre T(x, y) bei etwa ±193 μm liegt, um eine Verzögerung von ca. 10 nm bereitzustellen.
Die Ausführungsform von 2 ist nicht auf die Ausbildung der Teilelemente 210, 220 aus einem Kristallmaterial mit linearer Doppelbrechung beschränkt. Vielmehr kann ein Teilelement oder können beide Teilelemente in alternativen Ausführungsformen auch aus einem optisch aktiven Material mit zirkularer Doppelbrechung (z. B. kristallinem Quarz mit Ausrichtung der optischen Kristallachse parallel zur Lichtausbreitungsrichtung) und/oder aus einem Material hergestellt sein, welches eine Änderung des Polarisationszustandes durch Transmissionsaufspaltung zwischen orthogonalen Polarisationszuständen, d. h. durch Änderung des Amplitudenverhältnisses orthogonaler Polarisationszustände in Abhängigkeit von deren Orientierungen, bewirkt. Hierzu geeignete Materialien sind solche, welche bei der Arbeitswellenlänge von z. B. 193 nm natürlichen Dichroismus (ähnlich Turmalin) aufweisen, z. B. kristallines Quarz, Kalzit (CaCO₃) oder Ba₃(B₃O₆)₂(BBO). Des Weiteren kann die ggf. lineare Doppelbrechung in einem oder bei den Teilelementen 110, 120 auch unter Verwendung eines unter Druck- oder Zugspannung gesetzten, kubisch kristallinen Materials (z. B. CaF₂, BaF₂, LiBaF₃, Lu₃Al₅O₁₂, Y₃Al₅O₁₂ oder MgAl₂O₄), durch Verwendung eines unter Druck- oder Zugspannung gesetzten amorphen Materials (z. B. Quarzglas (SiO₂)) oder durch Verwendung eines anderen optisch einachsigen kristallinen Materials als MgF₂ (z. B. LaF₃, Al₂O₃ oder SiO₂ mit nicht zur Lichtausbreitungsrichtung paralleler Kristallachse) realisiert sein.
Zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Polarisationsmanipulators stehen neben dem anhand von 2 bis 4 erläuterten Ausführungsbeispiel weitere Möglichkeiten zur Verfügung.
Gemäß 5 kann ein Polarisationsmanipulator 500 beispielsweise auch eine Planplatte 510 aus einem optisch isotropen Material, beispielsweise Quarzglas (SiO₂), umfassen, wobei die Planplatte 510 innerhalb einer Fassung 520 angeordnet ist und über Aktuatoren, deren Wirkung in 5 durch Pfeile 530 angedeutet ist, mit einer mechanischen Zugspannung beaufschlagbar ist, um gezielt eine geeignete Doppelbrechungsverteilung in der Planplatte 510 einzustellen.
Gemäß der schematischen Darstellung von 6 kann ein Polarisationsmanipulator 600 gemäß einer weiteren Ausführungsform auch eine von mehreren Richtungen aus mit einer mechanischen Druckspannung beaufschlagbare Planplatte 610 aus optisch isotropem Material (z. B. Quarzglas, SiO₂) aufweisen, wobei die Einleitung der mechanischen Druckspannung über Aktuatoren erfolgt, über welche der Innen- bzw. Außenradius einer die Planplatte 610 aufnehmenden Fassung 620 variabel einstellbar ist und deren Wirkung in 6 durch Pfeile 630 angedeutet ist.
Vorzugsweise kann auch bei den Ausgestaltungen gemäß 5 und 6 die in der Planplatte 610 infolge der Aufbringung mechanischer Druckspannung eingestellte Spannungsdoppelbrechungsverteilung ein- bzw. ausgeschaltet werden, in dem der jeweilige Polarisationsmanipulator zwischen einem den Polarisationszustand von hindurchtretendem Licht beeinflussenden Zustand und einem den Polarisationszustand von hindurchtretendem Licht nicht beeinflussenden Zustand umschaltbar ist.
Gemäß einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann der Polarisationsmanipulator auch aus einer Mehrzahl von jeweils eine asphärische Oberfläche aufweisenden doppelbrechenden Teilelementen mit geeigneten Orientierungen der optischen Kristallachsen zusammengesetzt sein, wie dies in WO 2007/031544 A1 beschrieben ist.
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z. B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
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 2006/0238735 A1 [0004]
- US 2004/0240073 A1 [0005]
- US 6252712 B1 [0006]
- WO 2007/031544 A1 [0050]

Claims

Optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit: • wenigstens einem Polarisationsmanipulator (200, 500, 600); • wobei dieser Polarisationsmanipulator (200, 500, 600) für wenigstens einen Feldpunkt innerhalb einer Feldebene des optischen Systems den maximalen Wert der Verzögerungsverteilung in einem auf diesen Feldpunkt auftreffenden Lichtbüschel im Vergleich zu einem entsprechenden optischen System ohne den Polarisationsmanipulator (200, 500, 600) erhöht.
Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für das optische System ohne den Polarisationsmanipulator (200, 500, 600) für sämtliche Feldpunkte innerhalb der Feldebene jeweils der maximale Wert der Verzögerungsverteilung in einem auf den jeweiligen Feldpunkt auftreffenden Lichtbüschel nicht mehr als 10 nm, bevorzugt nicht mehr als 8 nm, weiter bevorzugt nicht mehr als 5 nm beträgt.
Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung des maximalen Wertes der Verzögerungsverteilung wenigstens 5 nm, insbesondere wenigstens 10 nm, weiter insbesondere wenigstens 20 nm beträgt.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung des maximalen Wertes der Verzögerungsverteilung wenigstens ein Zwanzigstel, insbesondere wenigstens ein Fünfzehntel, weiter insbesondere wenigstens ein Zehntel der Arbeitswellenlänge des optischen Systems beträgt.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Polarisationsmanipulator (200, 500, 600) für sämtliche Strahlen dieses Lichtbüschels die Verzögerung erhöht.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Polarisationsmanipulator (200, 500, 600) für sämtliche Feldpunkte innerhalb der Feldebene jeweils den maximalen Wert der Verzögerungsverteilung in einem auf den jeweiligen Feldpunkt auftreffenden Lichtbüschel im Vergleich zu einem entsprechenden optischen System ohne den Polarisationsmanipulator (200, 500, 600) erhöht.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Polarisationsmanipulator (200, 500, 600) in einer Ebene angeordnet ist, in welcher das paraxiale Subaperturverhältnis wenigstens 0.8 beträgt.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Polarisationsmanipulator (200, 500, 600) in einer Ebene angeordnet ist, in welcher das paraxiale Subaperturverhältnis maximal 0.2 beträgt.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Austauschvorrichtung zum Austausch des Polarisationsmanipulators (200, 500, 600) vorgesehen ist.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch den Polarisationsmanipulator (200, 500, 600) erzeugte Verzögerung variabel einstellbar ist.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Polarisationsmanipulator (500, 600) ein optisches Element (510, 610) aufweist, welches zur Erzeugung von Spannungsdoppelbrechung in dem optischen Element (510, 610) mit einer mechanischen Spannung beaufschlagbar ist.
Optisches System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass diese Spannungsdoppelbrechung variabel einstellbar ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Polarisationsmanipulator (200) ein erstes Teilelement (210) und wenigstens ein zweites Teilelement (220) aufweist, welche zueinander komplementäre, asphärische Oberflächen (210a, 220a) aufweisen, wobei durch Manipulation der relativen Position des ersten Teilelementes (210) und des zweites Teilelementes (220) zueinander für hindurchtretendes Licht eine mit dieser Manipulation variierende Änderung des Polarisationszustandes einstellbar ist.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Polarisationsmanipulator (200, 500, 600) so ausgestaltet ist, dass er zwischen einem den Polarisationszustand von hindurchtretendem Licht beeinflussenden Zustand und einem den Polarisationszustand von hindurchtretendem Licht nicht beeinflussenden Zustand umschaltbar ist.
Verfahren zum Manipulieren der Abbildungseigenschaften eines optischen Systems einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, wobei das Verfahren den Schritt aufweist: • Einbringen wenigstens eines Polarisationsmanipulators (200, 500, 600) in den Strahlengang des optischen Systems; • wobei dieser Polarisationsmanipulator (200, 500, 600) für wenigstens einen Feldpunkt innerhalb einer Feldebene des optischen Systems den maximalen Wert der Verzögerungsverteilung in einem auf diesen Feldpunkt auftreffenden Lichtbüschel im Vergleich zu einem entsprechenden optischen System ohne den Polarisationsmanipulator (200, 500, 600) erhöht.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Einbringens des Polarisationsmanipulators (200, 500, 600) eine Anpassung an ein weiteres optisches System vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei dieser Anpassung an das weitere optische System der Unterschied der maximalen Verzögerungen, welche jeweils durch diese beiden optischen Systeme erzeugt werden, reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einbringen des Polarisationsmanipulators (200, 500, 600) die durch den Polarisationsmanipulator (200, 500, 600) erzeugte Verzögerung variiert wird.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung (301) und einem Projektionsobjektiv (302), wobei die Beleuchtungseinrichtung (301) und/oder das Projektionsobjektiv (302) ein optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweisen.
Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente mit folgenden Schritten: • Bereitstellen eines Substrats (111), auf das zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist; • Bereitstellen einer Maske (103), die abzubildende Strukturen aufweist; • Bereitstellen einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 19; und • Projizieren wenigstens eines Teils der Maske (103) auf einen Bereich der Schicht mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage.