DE102008054844A1

DE102008054844A1 - Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, sowie mikrolithographisches Projektionsbelichtungsverfahren

Info

Publication number: DE102008054844A1
Application number: DE102008054844A
Authority: DE
Inventors: Markus Dr. Degünther
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2028-12-18
Also published as: US8351023B2; US20100315616A1; DE102008054844B4; US20100149504A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit einer Umlenkeinrichtung, mittels welcher wenigstens zwei auf die Umlenkeinrichtung auftreffende Lichtbündel unabhängig voneinander durch Variation des Umlenkwinkels jeweils derart variabel umlenkbar sind, dass jedes dieser Lichtbündel auf wenigstens einen Ort in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung über wenigstens zwei unterschiedliche Strahlwege (S31, S32, S33; S41, S42, S43) lenkbar ist, wobei auf diesen Strahlwegen wenigstens eine optische Eigenschaft des jeweiligen Lichtbündels unterschiedlich beeinflusst wird. Die Erfindung betrifft ferner ein mikrolithographisches Belichtungsverfahren.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mikrolithographisches Projektionsbelichtungsverfahren. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Beleuchtungseinrichtung sowie ein mikrolithographisches Projektionsbelichtungsverfahren, welche bei vergleichsweise geringem konstruktivem Aufwand eine flexible und schnelle Änderung bzw. Anpassung einer Lichteigenschaft wie z. B. der Polarisation oder der Intensität ermöglichen.
Stand der Technik
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) proji ziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
Im Betrieb einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage besteht der Bedarf, definierte Beleuchtungssettings, d. h. Intensitätsverteilungen in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung, gezielt einzustellen. Hierzu ist außer der Verwendung diffraktiver optischer Elemente (sogenannter DOE's) auch der Einsatz von Spiegelanordnungen, z. B. aus WO 2005/026843 A2 , bekannt. Solche Spiegelanordnungen umfassen eine Vielzahl unabhängig voneinander einstellbarer Mikrospiegel.
Es sind verschiedene weitere Ansätze bekannt, zur Optimierung des Abbildungskontrastes gezielt bestimmte Polarisationsverteilungen insbesondere in der Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung oder in der Retikelebene einzustellen.
Aus WO 2005/069081 A2 ist u. a. ein polarisationsbeeinflussendes optisches Element bekannt, welches aus einem optisch aktiven Kristall besteht und ein in Richtung der optischen Achse des Kristalls variierendes Dickenprofil aufweist. Ein solches polarisationsbeeinflussendes optisches Element kann in bekannter Weise z. B. dazu benutzt werden, eine am Eingang der Beleuchtungseinrichtung vorhandene und gegebenenfalls über einen Polarisator zur Auffrischung des Polarisationszustandes (auch ”Clean-Up-Polarisator” bezeichnet) eingestellte konstant lineare Polarisationsverteilung in eine tangentiale Polarisationsverteilung (in 6a mit „610” bezeichnet) oder eine quasitangentiale Polarisationsverteilung (in 6b mit „620” bezeichnet) umzuwandeln, bei denen jeweils die Polarisationsrichtung senkrecht (bzw. zumindest näherungsweise senkrecht) zu dem auf die optische Systemachse gerichteten Radius verläuft. Alternativ kann z. B. auch eine radiale oder quasi-radiale Polarisationsverteilung eingestellt werden, bei welchen die Polarisations richtung parallel (bzw. zumindest näherungsweise parallel) zu dem auf die optische Systemachse gerichteten Radius verläuft.
Aus US 2008/0013065 A1 ist u. a. eine Beleuchtungsoptik für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage bekannt, in welcher zur Ermöglichung eines schnellen Wechsels zwischen unterschiedlichen Beleuchtungssettings über einen Auskoppel- und einen Einkoppelstrahlteiler optisch zwischen Lichtwegen gewechselt wird, in denen voneinander verschiedene optische Baugruppen jeweils zum Einstellen eines bestimmten Beleuchtungssettings vorgesehen sind. Dabei kann das Auskoppelelement auch eine Mehrzahl von auf einem drehantreibbaren Spiegelträger angeordneten Einzelspiegeln aufweisen, wobei bei rotierendem Spiegelträger das Beleuchtungslicht entweder von einem der Einzelspiegel reflektiert oder zwischen den Einzelspiegeln durchgelassen wird. Der Wechsel zwischen den Lichtwegen kann des Weiteren durch Änderung einer Lichteigenschaft (z. B. Lichtpolarisation, Lichtwellenlänge, Richtung des Lichtbündels oder Bündelgeometrie) erfolgen, wobei das Beleuchtungslicht je nach der eingestellten Lichteigenschaft z. B. durch eine erste oder eine zweite optische Baugruppe geleitet wird.
Aus WO 2006/040184 A2 ist es u. a. bekannt, zur Anpassung der Polarisationsrichtung an unterschiedliche Maskenstrukturen in der Beleuchtungseinrichtung einer Projektionsbelichtungsanlage eine Vorrichtung zur Drehung der Polarisationsrichtung um einen beliebigen, gewünschten Winkel anzuordnen, wobei diese Vorrichtung z. B. eine Lambda/2-Platte oder eine Anordnung aus zwei gekreuzten Lambda/2-Platten umfassen kann.
Über die Einstellung der oben beschriebenen Polarisationsverteilungen hinaus besteht häufig auch der Bedarf, weitere unterschiedliche Verteilungen der Polarisation und/oder Intensität in der Beleuchtungseinrichtung (d. h. unterschiedliche Beleuchtungs settings) einstellen zu können. Ein Anwendungsbeispiel hierfür ist etwa die Kompensation polarisationsabhängiger Reflexionseigenschaften der auf den Spiegeln vorhandenen HR-Schichten bzw. auf den Linsen vorhandenen AR-Schichten, welche ohne Kompensationsmaßnahmen dazu führen, dass aus ursprünglich linear polarisiertem Licht z. B. elliptisch polarisiertes Licht erzeugt wird.
Des Weiteren besteht zunehmend auch ein Bedarf nach der Erzeugung weiterer Beleuchtungssettings, welche zuweilen auch als „Freiform-Beleuchtungssettings” bezeichnet werden und die z. B. eine Mehrzahl von Beleuchtungspolen derart aufweisen können, dass in einigen dieser Beleuchtungspole die Polarisationsrichtung senkrecht (also tangential) und in anderen dieser Beleuchtungspole die Polarisationsrichtung parallel (also radial) zu dem auf die optische Systemachse gerichteten Radius orientiert ist. Derartige Beleuchtungssettings werden z. B. bei der sogenannten „source-mask-Optimierung” in Verbindung mit vergleichsweise exotischen Maskenstrukturen eingesetzt, um durch geeignete Kombination des Maskendesigns mit dem Beleuchtungssetting bei der Abbildung auf Waferebene die gewünschte Struktur zu erhalten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mikrolithographisches Projektionsbelichtungsverfahren bereitzustellen, welche bei vergleichsweise geringem konstruktivem Aufwand eine schnelle flexible und schnelle Änderung bzw. Anpassung einer Lichteigenschaft wie z. B. der Polarisation oder der Intensität ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Eine Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage weist eine Umlenkeinrichtung auf, mittels welcher wenigstens zwei auf die Umlenkeinrichtung auftreffende Lichtbündel unabhängig voneinander durch Variation des Umlenkwinkels jeweils derart variabel umlenkbar sind, dass jedes dieser Lichtbündel auf wenigstens einen Ort in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung über wenigstens zwei unterschiedliche Strahlwege lenkbar ist, wobei auf diesen Strahlwegen wenigstens eine optische Eigenschaft des jeweiligen Lichtbündels unterschiedlich beeinflusst wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, eine in der Beleuchtungseinrichtung vorhandene Umlenkeinrichtung welche (etwa in Form einer Spiegelanordnung, kurz als MMA = „Micro Mirror Array” bezeichnet) zur Variation des in der Pupillenebene erzeugten Beleuchtungssettings in diversen Designs ohnehin vorhanden ist, dazu zu nutzen, dem Beleuchtungslicht alternative Strahlwege innerhalb der Beleuchtungseinrichtung anzubieten, in denen wiederum wenigstens eine weitere Lichteigenschaft (z. B. der Polarisationszustand, die Intensität und/oder die Wellenlänge des Lichtes) in unterschiedlicher Weise bezogen auf die jeweiligen Strahlwege beeinflusst wird.
Dabei erfolgt – etwa im Unterschied zu einer Aufteilung der Beleuchtungseinrichtung in voneinander separate bzw. parallel geschaltete Module – die Bereitstellung unterschiedlicher Strahlwege für wenigstens zwei Lichtbündel des Beleuchtungslichtes (vorzugsweise für sämtliche Lichtbündel) voneinander unabhängig, so dass hinsichtlich der erzielbaren Manipulation der betreffenden Lichteigenschaft (z. B. Polarisation) bzw. des letztendlich in der Pupillenebene erhaltenen Beleuchtungssettings ein Maximum an Flexibilität geschaffen wird.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht hierbei darin, dass die Manipulation der betreffenden Lichteigenschaft (z. B. Polarisation) allein unter Ausnutzung der durch die Umlenkeinrichtung bereitgestellten Freiheitsgrade erzielt wird, mit anderen Worten also keine zusätzlichen schaltbaren Komponenten (wie z. B. eine Pockels-Zelle) erforderlich sind. Die gemäß der Erfindung ermöglichte flexible Einstellung bzw. Variation des Beleuchtungssettings wird also mit vergleichsweise geringem konstruktivem Aufwand realisiert.
Zur Realisierung der für die voneinander verschiedenen Strahlwege unterschiedlichen Beeinflussung der Lichteigenschaft (z. B. Polarisation) gemäß der Erfindung ist es lediglich erforderlich, die durch die Umlenkeinrichtung erzeugbaren Umlenkwinkel an die Anordnung von in den betreffenden Strahlwegen zur Manipulation der betreffenden Lichteigenschaft genutzten optischen Elementen anzupassen, dass die betreffende optische Eigenschaft des Strahlbündels für die Strahlwege unterschiedlich beeinflusst werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist jeder Ort in der Pupillenebene (PP) von jeweils einem auf die Umlenkeinrichtung auftreffenden Lichtbündel über wenigstens zwei unterschiedliche Strahlwege ausleuchtbar.
Gemäß einer Ausführungsform sind unterschiedliche Beleuchtungssettings in der Pupillenebene durch alleinige Variation von durch die Umlenkeinrichtung erzeugten Umlenkwinkeln einstellbar.
Gemäß einer Ausführungsform ist in wenigstens einem dieser Strahlwege ein polarisationsmanipulierendes optisches Element (z. B. ein optischer Retarder oder ein optischer Rotator) angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine auf diesen Strahlwegen unterschiedlich beeinflusste optische Eigenschaft der Polarisationszustand des jeweiligen Lichtbündels.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine auf diesen Strahlwegen unterschiedlich beeinflusste optische Eigenschaft die Intensität des jeweiligen Lichtbündels.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine auf diesen Strahlwegen unterschiedlich beeinflusste optische Eigenschaft die Wellenlänge des jeweiligen Lichtbündels.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Umlenkeinrichtung als Spiegelanordnung ausgebildet, welche eine Mehrzahl von Spiegelelementen aufweist, die zur Veränderung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung reflektierten Lichtes unabhängig voneinander verstellbar sind. Gemäß einer Ausführungsform sind dabei die Spiegelelemente in einem Winkelbereich verstellbar, welcher wenigstens den Bereich von –2° bis +2°, insbesondere wenigstens den Bereich von –5° bis +5°, weiter insbesondere wenigstens den Bereich von –10° bis +10° umfasst.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausgestaltung der Umlenkeinrichtung in Form einer Spiegeleinrichtung bzw. eines MMA beschränkt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann anstelle eines MMA beispielsweise auch ein austauschbares diffraktives optisches Element (DOE) zur Erzeugung alternativer Strahlwege vorgesehen sein.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Beleuchtungseinrichtung ferner eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Umlenkeinrich tung in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Beleuchtungseinrichtung auf.
Die Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt eine Spiegelanordnung, insbesondere zur Verwendung in einer Beleuchtungseinrichtung mit, mit einer Mehrzahl von Spiegelelementen, die zur Veränderung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung reflektierten Lichtes unabhängig voneinander verstellbar sind, wobei wenigstens eines dieser Spiegelelemente eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen aufweist, welche wenigstens eine optische Eigenschaft des jeweils reflektierten Lichtes in unterschiedlicher Weise beeinflussen.
Gemäß einer Ausführungsform sind wenigstens zwei dieser reflektierenden Flächen unter einem endlichen Winkel zueinander angeordnet. Die in unterschiedlicher Weise beeinflusste optische Eigenschaft kann insbesondere der Polarisationszustand des jeweils reflektierten Lichtes sein.
Die Erfindung betrifft ferner ein mikrolithographisches Projektionsbelichtungsverfahren, wobei mittels einer Beleuchtungseinrichtung eine Objektebene eines Projektionsobjektivs beleuchtet wird und wobei die Objektebene mittels des Projektionsobjektivs in eine Bildebene des Projektionsobjektivs abgebildet wird,

– wobei auf eine in der Beleuchtungseinrichtung vorgesehene Umlenkeinrichtung auftreffende Lichtbündel um einen variabel einstellbaren Umlenkwinkel umgelenkt werden; und
– wobei unterschiedliche Beleuchtungssettings in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung durch alleinige Variation von durch die Umlenkeinrichtung erzeugten Umlenkwinkeln eingestellt werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage sowie ein Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente.
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.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus und der Wirkungsweise einer erfindungsgemäß in der Beleuchtungseinrichtung von 1 eingesetzten Spiegelanordnung;
3–5 schematische Darstellungen zur Erläuterung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung; und
6a–b Beispiele von gemäß dem Stand der Technik in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung eingestellten Beleuchtungssettings.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Weiteren wird zunächst unter Bezugnahme auf 1 ein prinzipieller Aufbau einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage mit einem erfindungsgemäßen optischen System erläutert. Die Projektionsbelichtungsanlage weist eine Beleuchtungseinrichtung 10 sowie ein Projektionsobjektiv 20 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 10 dient zur Beleuchtung einer Struktur tragenden Maske (Retikel) 30 mit Licht von einer Lichtquelleneinheit 1, welche beispielsweise einen ArF-Excimerlaser für eine Arbeitswellenlänge von 193 nm sowie eine ein paralleles Lichtbündel erzeugende Strahlformungsoptik umfasst. Generell sind die Beleuchtungseinrichtung 10 sowie das Projektionsobjektiv 20 bevorzugt für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 250 nm, weiter insbesondere weniger als 200 nm, ausgelegt. Die Lichtquelleneinheit 1 kann also alternativ z. B. auch einen F₂-Laser für eine Arbeitswellenlänge von 157 nm aufweisen.
Die Beleuchtungseinrichtung 10 weist eine optische Einheit 11 auf, die insbesondere in für sich bekannter Weise eine Umlenkeinrichtung in Form einer Spiegelanordnung (MMA) 200 zur Variation des in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung erzeugten Beleuchtungssettings sowie im dargestellten Beispiel einen Umlenkspiegel 12 umfasst. In Lichtausbreitungsrichtung nach der optischen Einheit 11 befindet sich im Strahlengang eine Lichtmischeinrichtung (nicht dargestellt), welche z. B. in für sich bekannter Weise eine zur Erzielung einer Lichtmischung geeignete Anordnung aus mikrooptischen Elementen aufweisen kann, sowie eine Linsengruppe 14, hinter der sich eine Feldebene mit einem Retikel-Maskierungssystem (REMA) befindet, welches durch ein in Lichtausbreitungsrichtung nachfolgendes REMA-Objektiv 15 auf die Struktur tragende, in einer weiteren Feldebene angeordnete Maske (Retikel) 30 abgebildet wird und dadurch den ausgeleuchteten Bereich auf dem Retikel begrenzt. Die Struktur tra gende Maske 30 wird mit dem Projektionsobjektiv 20 auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht versehenes Substrat 40 bzw. einen Wafer abgebildet. Das Projektionsobjektiv 20 kann insbesondere für den Immersionsbetrieb ausgelegt sein. Ferner kann es eine numerische Apertur NA größer als 0.85, insbesondere größer als 1.1, aufweisen.
Die Spiegelanordnung 200 weist in dem in 2 schematisch dargestellten Aufbau eine Mehrzahl von Spiegelelementen 200a, 200b, 200c, ... auf. Die Spiegelelemente 200a, 200b, 200c, ... sind zur Veränderung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung 200 reflektierten Lichtes unabhängig voneinander verstellbar, wobei gemäß 1 eine Ansteuerungseinheit 105 zur Ansteuerung dieser Verstellung (z. B. über geeignete Aktuatoren) vorgesehen sein kann.
Gemäß 2 spannt jedes der Spiegelelemente 200a, 200b, 200c, ... einen Lichtfleck mit Durchmesser d in der Pupillenebene PP auf, wobei deren Positionen durch entsprechendes Verkippen der Spiegelelemente variiert werden können.
Gemäß der Erfindung wird nun die durch die Spiegelanordnung 200 bereitgestellte Flexibilität hinsichtlich der für die die Beleuchtungseinrichtung durchlaufenden Lichtbündel einstellbaren Strahlwege dazu genutzt, zwischen unterschiedlichen Beleuchtungssettings umzuschalten, wobei sich diese Beleuchtungssettings insbesondere durch die in den an bestimmten Pupillenorten bzw. Beleuchtungspolen erzielten Polarisationszuständen voneinander unterscheiden können.
Dabei zeichnen sich sämtliche Ausführungsformen der Erfindung dadurch aus, dass für diese Variation der Beleuchtungssettings keine zusätzlichen schaltbaren Komponenten (wie z. B. eine Pockels-Zelle) zum Umschalten zwischen verschiedenen Polarisati onszuständen genutzt werden, sondern die bereits im System aufgrund einer zur Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungssettings vorhandenen Umlenkeinrichtung wie z. B. einer Spiegelanordnung vorhandenen Freiheitsgrade genutzt werden, um allein durch Variation der Einstellung der Umlenkeinrichtung wenigstens eine weitere Lichteigenschaft zu manipulieren. Hierzu wird, wie im Weiteren anhand von 3 und 4 detaillierter erläutert, die Beleuchtungseinrichtung derart ausgestaltet, dass ein auf die Spiegelanordnung 200 auftreffendes Lichtbündel durch Variation des Umlenkwinkels, d. h. Verstellung des oder der Spiegelelemente(s), jeweils auf den gleichen Ort in der Pupillenebene PP über unterschiedliche Strahlwege leitbar ist.
Insbesondere kann die Anordnung so gewählt werden, dass jedes einzelne Spiegelelement 200a, 200b, 200c, ... der Spiegelanordnung 200 jeden Ort innerhalb des ausleuchtbaren Bereichs der Pupillenebene PP auf mehreren unterschiedlichen und voneinander getrennten Strahlwegen bzw. Pfaden erreichen kann. In wenigstens einem dieser Pfade ist erfindungsgemäß ein optisches Element angeordnet, welches wenigstens eine optische Eigenschaft des auf dieses optische Element treffenden Lichtbündels beeinflusst.
Wenngleich es sich bei dieser Lichteigenschaft bei den im Weiteren anhand von 3 und 4 beschriebenen Ausführungsbeispielen um den Polarisationszustand handelt, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann auch z. B. die Intensität des jeweiligen Lichtbündels auf dem betreffenden Strahlweg beeinflusst werden, in welchem Falle beispielsweise ein Graufilter in dem jeweiligen Strahlweg eingesetzt werden kann. Des Weiteren können zur Variation der Intensität auch die Spiegelelemente 200a, 200b, 200c, ... der Spiegelanordnung 200 unterschiedlich stark ausgeleuchtet werden (beispielsweise kann die Intensität des auf die Spiegelanordnung 200 auftreffenden Lichtes in der Mitte der Spiegelanordnung 200 größer sein als an deren Rand), oder die Spiegelelemente 200a, 200b, 200c, ... können unterschiedliche Reflektivitäten aufweisen. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann auch die Wellenlänge des jeweiligen Lichtbündels auf dem betreffenden Strahlweg beeinflusst werden. 3 zeigt in einem ersten Ausführungsbeispiel eine in Lichtausbreitungsrichtung stromabwärts einer Spiegelanordnung 310 befindliche Anordnung aus einem ersten Planspiegel 320 und einem parallel hierzu angeordneten zweiten Planspiegel 330. Dabei ist in 3 veranschaulicht, wie ein vom gleichen Ort bzw. Spiegelelement der Spiegelanordnung 310 ausgehendes Lichtbündel auf drei unterschiedlichen Strahlwegen jeweils den gleichen Ort innerhalb der Pupillenebene PP erreichen kann, wobei diese Strahlwege in 3 mit S31, S32 bzw. S33 bezeichnet und mit unterschiedlich gestrichelten (S32 und S33) bzw. durchgezogenen (S31) Linien dargestellt sind. Die Auswahl des jeweils von dem Lichtbündel gewählten Strahlweges kann durch Variation des Kippwinkels des betreffenden Spiegelelementes der Spiegelanordnung 310 erfolgen.
Die Ausführungsform von 3 zeichnet sich somit dadurch aus, dass die Ausleuchtung der Pupillenebene PP unter Ausnutzung von Mehrfachreflexion an einander gegenüberliegenden Reflexionsflächen erfolgt. Zur Realisierung dieses Prinzips ist nicht notwendigerweise die Anordnung von Planspiegeln wie in 3 gezeigt erforderlich, sondern es können auch anderweitige reflektierende Flächen, beispielsweise auch durch Ausnutzung von Totalreflexion, vorgesehen sein.
Mit 350a, 350b und 350c sind optische Elemente bzw. Abschnitte auf dem ersten Planspiegel 320 bezeichnet, welche den Polarisationszustand von jeweils auf diese Abschnitte auftreffenden Lichtbündeln in voneinander verschiedener Weise beeinflussen.
Aus 3 wird deutlich, dass durch entsprechende Einstellung des Kippwinkels z. B. des in 3 auf der Spiegelanordnung 310 am Weitesten links in Lichtausbreitungsrichtung angeordneten Spiegelelement ein Lichtbündel bis zu dem äußersten linken Rand des beleuchteten Bereichs der Pupillenebene PP alternativ über die Strahlwege S31, S32 oder S33 gelenkt werden kann, wobei das Lichtbündel je nach Strahlweg entweder das Element 350a, das Element 350b oder das Element 350c passiert. Je nachdem, welches Element 350a, 350b oder 350c von dem Lichtbündel durchlaufen wird, wird dem betreffenden Lichtbündel ein unterschiedlicher Polarisationszustand aufgeprägt, so dass ohne Verwendung weiterer schaltbarer Komponenten und durch alleinige Variation der Einstellung der Umlenkeinrichtung bzw. der durch diese erzeugten Umlenkwinkel die Einstellung von hinsichtlich des Polarisationszustandes unterschiedlichen Beleuchtungssettings ermöglicht wird.
Die optischen Elemente bzw. Abschnitte 350a, 350b und 350c können z. B. als Retarder ausgebildet sein, welche in Transmission eine Verzögerung für hindurchtretende Lichtbündel einstellen und je nach Position der Abschnitte zweifach (bei Anordnung direkt auf der Spiegelfläche und geeignetem Abstand der Abschnitte) oder auch nur einfach vom Beleuchtungslicht durchquert werden (wobei im letzteren Falle z. B. der reflektierte Strahl den jeweiligen Retarder nicht mehr durchläuft). Mit Verzögerung wird die Differenz der optischen Wege zweier orthogonaler (senkrecht zueinander stehender) Polarisationszustände bezeichnet.
Die Retarder können in bekannter Weise aus optisch einachsigem Material wie z. B. Magnesiumfluorid (MgF₂) mit geeigneter Dicke hergestellt sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen können die optischen Elemente 350a, 350b und 350c auch als Rotatoren ausgebildet sein, welche durch zirkulare Doppelbrechung eine Verdrehung der Polarisationsrichtung bewirken und aus optisch aktivem Material, wie z. B. kristallinem Quarz mit für den gewünschten Verdrehwinkel geeigneter Dicke und mit zur optischen Systemachse parallel verlaufender Kristallachse, hergestellt sein können.
Selbstverständlich ist die im Beispiel von 3 vorhandene Anzahl von insgesamt drei polarisationsoptischen Abschnitten lediglich beispielhaft, wobei auch mehr oder weniger solcher unterschiedlicher optischen Elemente bzw. Abschnitte (insbesondere auch nur ein einziges optisches Element) vorgesehen sein können. Des Weiteren können diese Abschnitte bzw. optischen Elemente wie in 3 gezeigt unmittelbar auf dem Planspiegel 320 oder auch mit Abstand hierzu (d. h. zwischen den Planspiegeln 320 und 330) angeordnet sein.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, in welchem wiederum – analog zu 3 – ausgehend vom gleichen Spiegelelement einer Spiegelanordnung 410 ein- und derselbe Ort in der Pupillenebene PP über unterschiedliche Strahlwege ausgeleuchtet werden kann. In diesen in 4 mit S41, S42 und S43 bezeichneten und unterschiedlich gestrichelt dargestellten Strahlwegen befinden sich wiederum (insbesondere polarisations-)optische Elemente 450a, 450b bzw. 450c, wobei auf dem Strahlweg S41 nur das Element 450a, auf dem Strahlweg S42 nur das Element 450b und auf dem Strahlweg S43 nur das Element 450c passiert wird.
Somit ist es analog zum Ausführungsbeispiel von 3 möglich, für jede Zuordnung zwischen einem Spiegelelement der Spiegelanordnung 410 und einem Ort in der Pupillenebene PP denjenigen Pfad bzw. Strahlweg auszuwählen, in welchem sich das polarisationsoptische Element mit der gewünschten polarisationsoptischen Wirkung befindet, um auf diese Weise dem betreffenden Lichtbündel variabel einen gewünschten Polarisationszustand aufzuprägen.
Zwischen der Spiegelanordnung 410 und der Pupillenebene PP befindet sich eine positive Linse 420, durch deren Brechkraft das von der Spiegelanordnung 410 ausgehende Licht auf die Pupillenebene PP gelenkt wird. Zusätzlich zu der positiven Linse 420 sind weitere strahlumlenkende Elemente, in 4 in Form von keilförmigen Prismen 430 und 440, vorgesehen, welche bewirken, dass Lichtbündel, welche vom gleichen Ort auf der Spiegelanordnung 410 infolge Variation des Kippwinkels des betreffenden Spiegelelementes unter unterschiedlichen Winkeln bzw. auf unterschiedlichen Strahlwegen in Richtung der Linse 420 verlaufen (also z. B. auf den Strahlwegen S41, S42 und S43), auf den gleichen Ort in der Pupillenebene PP auftreffen. Diese strahlumlenkenden Elemente 430 und 440 sind im Beispiel von 4 erforderlich, da allein durch die positive Linse 420 die von der Spiegelanordnung 410 unter voneinander verschiedenen Winkeln ausgehenden Lichtbündel nicht auf dem gleichen Ort in der Pupillenebene PP auftreffen würden, so dass für den vorstehend erläuterten, gewünschten Effekt die strahlumlenkenden Elemente 430 und 440 mit zur Bereitstellung der erforderlichen Ablenkwinkel in geeigneter Weise gewählten Keilwinkeln notwendig sind.
Die strahlumlenkenden Elemente 430 und 440 können ebenso wie die positive Linse 420 aus geeignetem Linsenmaterial, beispielsweise Quarzglas (SiO₂) hergestellt sein. Hinsichtlich der möglichen Ausgestaltungen der (polarisations-)optischen Elemente 450a, 450b und 450c in 4 gelten die vorstehenden Ausführungen zu 3 entsprechend, wobei selbstverständlich die im Ausführungsbeispiel gewählte Anzahl von drei optischen Elementen lediglich beispielhaft und nicht einschränkend ist.
Gemäß einer weiteren, anhand von 5a–c erläuterten Ausführungsform können die einzelnen Spiegelelemente der Spiegelanordnung auch so ausgestaltet sein, dass die unterschiedlichen pola risationsoptischen Bereiche bzw. Elemente in diese Spiegelelemente integriert sind.
In dem Ausführungsbeispiel von 5 besitzt jedes der Spiegelelemente, von denen lediglich ein Spiegelelement 511 schematisch dargestellt ist, drei Planflächen 511a, 511b und 511c, welche voneinander verschiedene polarisationsoptische Wirkungen aufweisen (in 5 lediglich schematisch durch „A”, „B” bzw. „C” dargestellt). Diese unterschiedlichen polarisationsoptischen Wirkungen können analog zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wiederum durch geeignete Retarder oder optische Rotatoren realisiert sein, welche jeweils unmittelbar auf einer der Spiegelflächen 511a, 511b und 511c aufgebracht (z. B. geklebt) sein können.
Selbstverständlich ist auch in dem Ausführungsbeispiel von 5 die Anzahl der unterschiedlichen polarisationsoptischen Bereiche bzw. die Anzahl der Planflächen jedes der Spiegelelemente nicht auf drei begrenzt, sondern kann auch größer oder kleiner sein.
Analog zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wird durch Erhöhung des Kippwinkelbereiches in der Spiegelanordnung eine erhöhte Flexibilität hinsichtlich der Einstellung unterschiedlicher Polarisationszustände erreicht. Im Unterschied zu den Ausführungsformen von 3 und 4 bleiben bei dem Ausführungsbeispiel von 5 jedoch die Strahlwege selbst unverändert, so dass (anders als bei den Ausführungsformen von 3 und 4) grundsätzlich keine weiteren Modifikationen im Ausgangssystem von 2 erforderlich sind.
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z. B. durch Kombi nation 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
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2005/026843 A2 [0003]
- WO 2005/069081 A2 [0005]
- US 2008/0013065 A1 [0006]
- WO 2006/040184 A2 [0007]

Claims

Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit • einer Umlenkeinrichtung, mittels welcher wenigstens zwei auf die Umlenkeinrichtung auftreffende Lichtbündel unabhängig voneinander durch Variation des Umlenkwinkels jeweils derart variabel umlenkbar sind, dass jedes dieser Lichtbündel auf wenigstens einen Ort in einer Pupillenebene (PP) der Beleuchtungseinrichtung über wenigstens zwei unterschiedliche Strahlwege (S31, S32, S33; S41, S42, S43) lenkbar ist; • wobei auf diesen Strahlwegen (S31, S32, S33; S41, S42, S43) wenigstens eine optische Eigenschaft des jeweiligen Lichtbündels bezogen auf die Strahlwege unterschiedlich beeinflusst wird.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ort in der Pupillenebene (PP) von jeweils einem auf die Umlenkeinrichtung auftreffenden Lichtbündel über wenigstens zwei unterschiedliche Strahlwege (S31, S32, S33; S41, S42, S43) ausleuchtbar ist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Beleuchtungssettings in der Pupillenebene (PP) durch alleinige Variation von durch die Umlenkeinrichtung erzeugten Umlenkwinkeln einstellbar sind.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem dieser Strahlwege (S31, S32, S33; S41, S42, S43) ein polarisationsmanipulierendes optisches Element (350a, 350b, 350c, 450a, 450b, 450c) angeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein polarisationsmanipulierendes optisches Element (350a, 350b, 350c, 450a, 450b, 450c) ein optischer Retarder oder ein optischer Rotator ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf diesen Strahlwegen (S31, S32, S33; S41, S42, S43) unterschiedlich beeinflusste optische Eigenschaft der Polarisationszustand des jeweiligen Lichtbündels ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf diesen Strahlwegen (S31, S32, S33; S41, S42, S43) unterschiedlich beeinflusste optische Eigenschaft die Intensität des jeweiligen Lichtbündels ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf diesen Strahlwegen (S31, S32, S33; S41, S42, S43) unterschiedlich beeinflusste optische Eigenschaft die Wellenlänge des jeweiligen Lichtbündels ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung als Spiegelanordnung (200, 310, 410) ausgebildet ist, welche eine Mehrzahl von Spiegelelementen (200a, 200b, 200c, ...) aufweist, die zur Veränderung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung (200, 310, 410) reflektierten Lichtes unabhängig voneinander verstellbar sind.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelelemente in einem Winkelbereich verstellbar sind, welcher wenigstens den Bereich von –2° bis +2°, insbesondere wenigstens den Bereich von –5° bis +5°, weiter insbesondere wenigstens den Bereich von –10° bis +10° umfasst.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung eine Austauscheinrichtung zum Austausch eines diffraktiven optischen Elementes aufweist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese ferner eine Steuereinrichtung (105) zur Ansteuerung der Umlenkeinrichtung in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Beleuchtungseinrichtung aufweist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes dieser Lichtbündel auf wenigstens einen Ort in einer Pupillenebene (PP) der Beleuchtungseinrichtung über wenigstens drei unterschiedliche Strahlwege (S31, S32, S33; S41, S42, S43) lenkbar ist, wobei auf wenigstens zwei, insbesondere sämtlichen, dieser Strahlwege (S31, S32, S33; S41, S42, S43) wenigstens eine optische Eigenschaft des jeweiligen Lichtbündels bezogen auf die Strahlwege unterschiedlich beeinflusst wird.
Spiegelanordnung, insbesondere zur Verwendung in einer Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Mehrzahl von Spiegelelementen (511), die zur Veränderung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung reflektierten Lichtes unabhängig voneinander verstellbar sind, wobei wenigstens eines dieser Spiegelelemente (511) eine Mehrzahl von reflektierenden Flächen (511a, 511b, 511c) aufweist, welche wenigstens eine optische Eigenschaft des jeweils reflektierten Lichtes in unterschiedlicher Weise beeinflussen.
Spiegelanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei dieser reflektierenden Flächen (511a, 511b, 511c) unter einem endlichen Winkel zueinander angeordnet sind.
Spiegelanordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Eigenschaft der Polarisationszustand des jeweils reflektierten Lichtes ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung (10) und einem Projektionsobjektiv (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung (10) und einem Projektionsobjektiv (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (10) eine Spiegelanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 16 aufweist.
Mikrolithographisches Projektionsbelichtungsverfahren, wobei mittels einer Beleuchtungseinrichtung (10) eine Objektebene eines Projektionsobjektivs (20) beleuchtet wird und wobei die Objektebene mittels des Projektionsobjektivs (20) in eine Bildebene des Projektionsobjektivs (20) abgebildet wird, • wobei auf eine in der Beleuchtungseinrichtung (10) vorgesehene Umlenkeinrichtung auftreffende Lichtbündel um ei nen variabel einstellbaren Umlenkwinkel umgelenkt werden; und • wobei unterschiedliche Beleuchtungssettings in einer Pupillenebene (PP) der Beleuchtungseinrichtung durch alleinige Variation von durch die Umlenkeinrichtung erzeugten Umlenkwinkeln eingestellt werden.
Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente mit folgenden Schritten: • Bereitstellen eines Substrats (40), auf das zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist; • Bereitstellen einer Maske (30), die abzubildende Strukturen aufweist; • Bereitstellen einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 17 oder 18; und • Projizieren wenigstens eines Teils der Maske (30) auf einen Bereich der Schicht mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage.