DE102010041258A1

DE102010041258A1 - Beleuchtungsoptik mit einem beweglichen Filterelement

Info

Publication number: DE102010041258A1
Application number: DE102010041258A
Authority: DE
Inventors: Michael Layh; Damian Fiolka; Joachim Hartjes
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2010-09-23
Filing date: 2010-09-23
Publication date: 2012-03-29
Also published as: JP2013540346A; WO2012038112A1; US20130176546A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik zur r ersten Wellenlänge. Dabei umfasst die Beleuchtungsoptik ein Filterelement zur Unterdrückung von Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge. Das Filterelement mindestens eine obskurierend wirkende Komponente, so dass sich während des Betriebs der Beleuchtungsoptik aufgrund der obskurierend wirkenden Komponente mindestens einen Bereich (469, 471) reduzierter Intensität von Strahlung mit der ersten Wellenlänge auf einem in Lichtrichtung nach dem Filterelement angeordneten ersten optischen Element (407) der Beleuchtungsoptik ergeben. Hierbei kann das Filterelement eine Mehrzahl von Positionen einnehmen, die zu unterschiedlichen Bereichen (469, 471) reduzierter Intensität führen, wobei es zu jedem Punkt auf einer optischen Nutzfläche (441) des ersten optischen Elements (407) mindestens eine Position gibt, so dass der Punkt nicht in einem Bereich (469, 471) reduzierter Intensität liegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik zur Ausleuchtung eines Objektfeldes mit Strahlung einer ersten Wellenlänge umfassend ein Filterelement zur Unterdrückung von Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge und ein Verfahren zum Betrieb einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage umfassend eine derartige Beleuchtungsoptik.
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen dienen zur Herstellung von mikrostrukturierten Bauelementen mittels eines photolithographischen Verfahrens. Dabei wird eine strukturtragende Maske, das sogenannte Retikel, mit Hilfe einer Lichtquelleneinheit und einer Beleuchtungsoptik beleuchtet und mit Hilfe einer Projektionsoptik auf eine photosensitive Schicht abgebildet. Dabei stellt die Lichtquelleneinheit eine Strahlung zur Verfügung, die in die Beleuchtungsoptik geleitet wird. Die Beleuchtungsoptik dient dazu, am Ort der strukturtragenden Maske eine gleichmäßige Ausleuchtung mit einer vorbestimmten winkelabhängigen Intensitätsverteilung zur Verfügung zu stellen. Hierzu sind innerhalb der Beleuchtungsoptik verschiedene geeignete optische Elemente vorgesehen. Die so ausgeleuchtete strukturtragende Maske wird mit Hilfe der Projektionsoptik auf eine photosensitive Schicht abgebildet. Dabei wird die minimale Strukturbreite, die mit Hilfe einer solchen Projektionsoptik abgebildet werden kann, unter anderem durch die Wellenlänge der verwendeten Strahlung bestimmt. Je kleiner die Wellenlänge der Strahlung ist, desto kleinere Strukturen können mit Hilfe der Projektionsoptik abgebildet werden. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft Strahlung mit der Wellenlänge 5 nm–15 nm zu verwenden.
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen werden häufig als sogenannte Scanner betrieben. Das bedeutet, dass das Retikel durch ein schlitzförmiges Objektfeld entlang einer Scanrichtung während einer bestimmten Belichtungsdauer bewegt wird, während der Wafer in der Bildebene der Projektionsoptik entsprechend bewegt wird. Das Verhältnis der Geschwindigkeiten von Wafer zu Retikel entspricht der Vergrößerung der Projektionsoptik zwischen Retikel und Wafer, die üblicherweise kleiner 1 ist.
Da die chemische Veränderung der photosensitiven Schicht erst ausreichend stattfindet, nachdem eine bestimmte Strahlungsdosis verabreicht wurde, ist es notwendig sicherzustellen, dass alle Bereiche des Retikels, die beleuchtet werden sollen, die gleiche Strahlungsenergie erhalten.
Ungleichmäßigkeiten bei der Verteilung der Strahlungsenergie in der Objektebene können zu Variationen der Strukturbreite führen, da die Position der Kanten von zu belichtenden Strukturen davon abhängt, ob die nötige Strahlungsenergie zur Belichtung erreicht wurde oder nicht. Da entlang der Scanrichtung aufgrund des Scanprozesses eine Integration der Strahlungsenergie erfolgt, handelt es sich bei der relevanten Größe um die scanintegrierte Dosis, das heißt um das Integral:
Dabei entspricht die y-Richtung der Scanrichtung und die x-Richtung liegt innerhalb der Objektebene und ist senkrecht zur Scanrichtung. Ferner ist ρ(x, y, t) die Beleuchtungsleistungsflächendichte an einem Zeitpunkt t in der Objektebene. ρ(x, y, t) hat die Einheit Joule / mm²·s, so dass die scanintegrierte Dosis D(x) die Einheit Joule / mm² besitzt. y(t) ist die Kurve entlang derer ein Punkt des Retikels aufgrund des Scanprozesses während des Zeitraums von 0s bis T durch das beleuchtete Objektfeld bewegt wird. Bei einem Scanprozess mit der konstanten Scangeschwindigkeit v_scan gilt speziell: y(t) = v_scan·t
Typischerweise werden Lichtquelleneinheiten in der Lithographie gepulst betrieben, so dass die Beleuchtungsleistungsflächendichte ρ(x, y, t) nur an wenigen Zeitpunkte t₁, ..., t_N innerhalb des Zeitraums T von Null verschieden ist. Die scanintegrierte Dosis kann in diesem Fall durch die folgende Summe dargestellt werden:
wobei ε_i(x, y(t_i)) die Beleuchtungsenergiedichte ist, die durch den i-ten Lichtpuls zum Zeitpunkt t_i am Ort (x, y(t_i)) einwirkt.
Um jedoch Strahlung der Wellenlänge 5 nm–15 nm zu verwenden, ist es erforderlich ein leuchtendes Quellplasma als Lichtquelle einzusetzen. Eine derartige Lichtquelleneinheit kann zum Beispiel als eine Laserplasmaquelle (LPP) ausgebildet sein. Bei diesem Quelltyp wird ein eng begrenztes Quellplasma erzeugt, indem ein kleines Materialtröpfchen mit einem Tröpfchengenerator hergestellt wird und an einen vorbestimmten Ort verbracht wird. Dort wird das Materialtröpfchen mit einem hochenergetischen Laser bestrahlt, so dass das Material in einen Plasmazustand übergeht und Strahlung im Wellenlängenbereich 5–15 nm emittiert. Als Laser kommt z. B. ein Infrarotlaser mit der Wellenlänge 10 μm zum Einsatz. Alternativ kann die Lichtquelleneinheit auch als eine Entladungsquelle ausgebildet sein, bei der das Quellplasma mit Hilfe einer Entladung erzeugt wird. In beiden Fällen tritt neben der gewünschten Strahlung mit einer ersten Wellenlänge im Bereich von 5–15 nm, die vom Quellplasma emittiert wird auch Strahlung mit einer zweiten, unerwünschten Wellenlänge auf. Hierbei handelt es sich z. B. um von Quellplasma emittierte Strahlung außerhalb des gewünschten Bereiches von 5–15 nm oder insbesondere bei der Verwendung einer Laserplasmaquelle um Laserstrahlung, die vom Quellplasma reflektiert wurde. Damit liegt die zweite Wellenlänge typischerweise im Infrarotbereich von 0,78 μm–1000 μm insbesondere im Bereich von 3–50 μm. Beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage mit einer Laserplasmaquelle entspricht die zweite Wellenlänge insbesondere der Wellenlänge des zur Erzeugung des Quellplasmas verwendeten Lasers. Beim Einsatz eines CO₂ Lasers ist dies z. B. die Wellenlänge 10,6 μm. Die Strahlung mit der zweiten Wellenlänge kann nicht zur Abbildung der strukturtragenden Maske verwendet werden, da die Wellenlänge zu groß ist zur Abbildung der Maskenstrukturen im Nanometer-Bereich. Die Strahlung mit der zweiten Wellenlänge führt daher nur zu einer unerwünschten Untergrundhelligkeit in der Bildebene. Weiterhin führt die Strahlung der zweiten Wellenlänge zu einer Erwärmung der optischen Elemente der Beleuchtungsoptik und der Projektionsoptik. Aus diesen beiden Gründen ist erfindungsgemäß ein Filterelement zur Unterdrückung von Strahlung mit der zweiten Wellenlänge vorgesehen.
Derartige Filterelemente wirken sich jedoch typischerweise auch auf die Strahlung der ersten Wellenlänge aus. So umfassen viele derartige Filterelemente mindestens eine obskurierend wirkende Komponente, so dass sich während des Betriebs der Beleuchtungsoptik aufgrund der obskurierend wirkenden Komponente mindestens einen Bereich reduzierter Intensität von Strahlung mit der ersten Wellenlänge auf einem in Lichtrichtung nach dem Filterelement angeordneten ersten optischen Element der Beleuchtungsoptik ergibt. Dies führt jedoch auch zu Intensitätsvariationen der Strahlung mit der ersten Wellenlänge am Ort des Objektfeldes auf Grund des verwendeten Filterelementes, das heißt zu einer variierenden Uniformitykurve.
Es ist demnach die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsoptik mit einem derartigen Filterelement so weiterzubilden, dass die Auswirkungen der Intensitätsvariationen der ersten Wellenlänge aufgrund des Filterelements reduziert sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Filterelement eine Mehrzahl von Positionen einnehmen kann, die zu unterschiedlichen Bereichen reduzierter Intensität führen, und dass es zu jedem Punkt auf einer optischen Nutzfläche des ersten optischen Elements mindestens eine Position gibt, so dass der Punkt nicht in einem Bereich reduzierter Intensität liegt. Somit kann die Position des Filterelementes während der Scandauer verändert werden, um eine zeitliche Änderung der Beleuchtungsleistungsflächendichte ρ(x, y, t) zu bewirken. Da die Dosis D(x) ein zeitliches Integral ist, kann hierdurch eine Mittelung, das heißt eine in x-Richtung gleichförmigere Dosis, erreicht werden.
Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn das erste optische Element ein Spiegel mit einer Mehrzahl von ersten reflektiven Facettenelementen ist, die von mindestens einem zweiten optischen Element auf das Objektfeld abgebildet werden, da Intensitätsvariationen auf dem ersten optischen Element in diesem Fall besonders deutlich auf Objektfeld übertragen werden.
Weiterhin ist ein derartiges Filterelement insbesondere dann erforderlich, wenn die erste Wellenlänge im Bereich von 5–15 nm liegt, da bei der Erzeugung derartiger Strahlung gleichzeitig üblicherweise auch Strahlung einer zweiten Wellenlänge entsteht. Diese zweite Wellenlänge liegt typischerweise im Infrarotbereich von 0.78 μm bis 1000 μm, insbesondere im Bereich von 3 bis 50 μm.
In einer Ausführungsform ist das Filterelement als ein periodisches Gitter aus leitfähigem Material ausgeführt, wobei die Gitterperiode derart gewählt ist, dass Strahlung der zweiten Wellenlänge absorbiert wird oder aus dem Strahlengang gebeugt wird, und die obskurierend wirkende Komponente dem Gitter entspricht. Derartige Gitter sind bekannt aus der US6522465B2 und weisen eine Gitterperiode auf die typischerweise kleiner als die zweite Wellenlänge ist (Sub-Lambda-Gitter).
In einer alternativen Ausführungsform umfasst das Filterelement eine Folie mit einer Dicke kleiner als 500 nm, insbesondere kleiner als 300 nm, wobei Material und Dicke der Folie derart ausgeführt sind, dass die Folie einen Anteil von mindestens 90% der Strahlung der zweiten Wellenlänge absorbiert und einen Anteil von mindestens 70%, bevorzugt mindestens –80%, besonders bevorzugt mindestens 95% der Strahlung der ersten Wellenlänge transmittiert. Dies hat den Vorteil, dass das Filterelement eine geringere Anzahl von obskurierend wirkenden Komponenten umfasst als in der Ausführungsform mit dem periodischen Gitter, da auf Gitterstreben verzichtet werden kann.
Ergänzend kann die obskurierend wirkende Komponente Haltekörper zur Verstärkung der mechanischen Stabilität des Filterelements umfassen.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Haltekörper als Wärmeleiter zur Kühlung des Filterelementes ausgeführt sind, da das Filterelement sich durch die Absorption der Strahlung mit der zweiten Wellenlänge während des Betriebs erwärmt und somit Schwarzkörperstrahlung abgibt, die unter anderem derart gerichtet ist, dass sie die optischen Elemente erwärmt.
Speziell können die Haltekörper als Hohlstreben ausgeführt sein, die mit einer Flüssigkeit zum Wärmetransport gefüllt sind. Hierdurch wird eine besonders gute Wärmeableitung erreicht.
In einer speziellen Weiterbildung kann das Filterelement von der ersten Position in die zweite Position gebracht werden, indem es um eine zentrale Achse gedreht wird. Ein derartiger Positionswechsel lässt sich besonders einfach mechanisch realisieren und kann während des Betriebs der Beleuchtungsoptik kontinuierlich beibehalten werden.
Mechanisch lässt sich eine derartige Ausführungsform besonders einfach realisieren, wenn das Filterelement mit einer Welle zur Drehung des Filterelements verbunden ist, wobei sich die Welle entlang der zentralen Achse erstreckt.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Filterelement eine Antriebseinheit zur Drehung des Filterelements um die zentrale Achse, wobei die Antriebseinheit an einen Umfang des Filterelements angreift. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Antriebseinheit an einer Position angeordnet ist, an der sie keine Strahlung der Lichtquelleneinheit abschattet.
Insbesondere kann das Filterelement derart weitergebildet sein, dass am Umfang des Filterelements Paddel angeordnet sind und die Antriebseinheit einen Gasaktuator umfasst, der einen auf die Paddel gerichteten Gasstrom erzeugt, so dass durch den Gasdruck eine mechanische Antriebskraft erzeugt wird. Hierdurch können Schwingungsübertragungen von einem mechanischen Antrieb auf das Filterelement vermieden werden. Weiterhin ist das Filterelement nicht starr angebunden, so dass es frei schwingen und bei Erwärmung expandieren kann. Dies hat den weiteren Vorteil, dass auf das Filterelement wirkende Zwangskräfte vermieden bzw. reduziert werden.
Ein Beleuchtungssystem mit einer vorstehend beschriebenen Beleuchtungsoptik hat die Vorteile, die bereits in Bezug auf die Beleuchtungsoptik erläutert wurden.
In einer speziellen Weiterbildung umfasst das Beleuchtungssystem eine Beleuchtungsoptik und eine Lichtquelleneinheit, wobei die zentrale Achse, um die das Filterelement rotiert wird, das Filterelement an einem Durchstoßpunkt schneidet, und wobei der Durchstoßpunkt innerhalb einer konvexen Hülle aller Bereiche auf dem Filterelement liegt, die durch die Lichtquelleneinheit mit Strahlung der ersten und der zweiten Wellenlänge ausgeleuchtet werden. Hierdurch kann eine besonders kompakte Bauweise des Filterelements erreicht werden, weil die Rotationsachse inmitten des Lichtbündels liegt.
Eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einem vorstehend beschriebenen Beleuchtungssystem hat die Vorteile, die bereits in Bezug auf das Beleuchtungssystem erläutert wurden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage wobei das Verfahren wenigstens den folgenden Schritt umfasst:

– Bewegen des Filterelements von der ersten in die zweite Position innerhalb einer ersten Zeitdauer, die geringer ist als eine zweite Zeitdauer, in der ein Punkt auf der strukturtragende Maske durch das Objektfeld bewegt wird

Da die Dosis D(x) ein zeitliches Integral ist über die Beleuchtungsleistungsflächendichte ρ(x, y, t) ist, kann hierdurch eine zeitliche Mittelung erreicht werden. Diese zusätzliche zeitliche Mittelung führt zu geringeren Variationen von D(x) als Funktion von x. Daher ergeben sich bessere Resultate des lithographischen Prozesses.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer vorbeschriebenen Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage wobei das Verfahren wenigstens den folgenden Schritt umfasst

– Rotieren des Filterelements um die zentrale Achse mit einer Geschwindigkeit von mehr als 5 Umdrehungen, insbesondere mehr als 10 Umdrehungen, pro Sekunde

Bei einer Drehung des Filterelements mit einer derartigen Drehgeschwindigkeit ist sichergestellt, dass sich das Filterelement gleichmäßig erwärmt und dass eine ausreichende zeitliche Mittelung der scanintegrierten Beleuchtungsleistungsflächendichte D(x) vorliegt.
Näher erläutert wird die Erfindung anhand der Zeichnungen.
1a zeigt eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungsoptik.
1b zeigt eine Aufsicht auf das erste optische Element der Beleuchtungsoptik.
1c zeigt eine Aufsicht auf das zweite optische Element der Beleuchtungsoptik.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage mit einer alternativen Beleuchtungsoptik.
3a zeigt das erfindungsgemäße Filterelement in einer ersten Ausführungsform.
3b zeigt das erfindungsgemäße Filterelement in eier zweiten Ausführungsform.
3c zeigt das erfindungsgemäße Filterelement in einer dritten Ausführungsform.
4a zeigt eine Aufsicht auf das erste optische Element inclusive der Bereiche reduzierter Intensität, die sich auf Grund des Filterelements gemäß der ersten Ausführungsform nach 3a ergeben.
4b zeigt eine zur 4a ähnliche Darstellung, wobei sich die Bereiche reduzierter Intensität unterscheiden, da dass Filterelement in eine andere Position verbracht wurde.
Die 5a, 5b und 5c zeigen eine spezielle mechanische Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Filterelements. 5a zeigt dabei eine Aufsicht auf das Filterelement, 5b zeigt einen Schnitt durch das Filterelement, wobei die zentrale Achse in der Schnittebene liegt und 5c zeigt einen Schnitt durch das Filterelement wobei die Schnittebene senkrecht zu der zentralen Achse liegt.
6a zeigt einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Filterelement in einer alternativen mechanischen Ausführungsform, wobei die zentrale Achse in der Schnittebene liegt und 6b zeigt den zugehörigen Schnitt, wobei die zentrale Achse senkrecht zur Schnittebene steht.
7a zeigt eine Aufsicht auf das erfindungsgemäße Filterelement in einer alternativen mechanischen Ausführungsform und 7b zeigt einen Schnitt durch das Filterelement bei dieser Ausführungsform, wobei die zentrale Achse innerhalb der Schnittebene liegt.
7c zeigt eine Ausführungsform mit einer Antriebseinheit, die am Umfang angreift.
8 zeigt das Filterelement nach 5a innerhalb eines Strahlengangs.
Die Bezugszeichen sind so gewählt, dass Objekte, die in 1 dargestellt sind, mit einstelligen oder zweistelligen Zahlen versehen wurden. Die in den weiteren Figuren dargestellten Objekte haben Bezugszeichen, die Drei- oder Mehrstellig sind, wobei die letzten beiden Ziffern das Objekt angeben und die vorangestellte Ziffer die Nummer der Figur, auf der das Objekt dargestellt ist. Damit stimmen die Bezugsziffern von gleichen Objekten, die in mehreren Figuren dargestellt sind in den letzten beiden Ziffern überein. Gegebenenfalls findet sich die Beschreibung dieser Objekte im Text zu einer vorhergehenden Figur.
1a zeigt eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage 1 mit einer Beleuchtungsoptik 3 und einer Projektionsoptik 5. Die Beleuchtungsoptik 3 umfasst dabei ein erstes optisches Element 7 mit einer Mehrzahl von reflektiven ersten Facettenelementen 9 und ein zweites optisches Element 11 mit einer Mehrzahl von zweiten reflektiven Facettenelementen 13. Im Lichtweg nach dem zweiten optischen Element 11 sind ein erster Teleskopspiegel 15 und ein zweiter Teleskopspiegel 17 angeordnet, die beide unter senkrechtem Einfall betrieben werden, d. h. die Strahlung trifft unter einem Einfallswinkel zwischen 0° und 45° auf beide Spiegel. Unter dem Einfallswinkel wird dabei der Winkel zwischen einfallender Strahlung und der normalen zur reflektiven optischen Fläche verstanden. Nachfolgend im Strahlengang ist ein Umlenkspiegel 19 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf das Objektfeld 21 in der Objektebene 23 lenkt. Der Umlenkspiegel 19 wird unter streifendem Einfall betrieben, d. h. die Strahlung trifft unter einem Einfallswinkel zwischen 45° und 90° auf den Spiegel. Am Ort des Objektfeldes 21 ist eine reflektive strukturtragende Maske angeordnet, die mit Hilfe der Projektionsoptik 5 in die Bildebene 25 abgebildet wird. Die Projektionsoptik 5 umfasst sechs Spiegel 27, 29, 31, 33, 35 und 37. Alle sechs Spiegel der Projektionsoptik 5 weisen jeweils eine reflektive optische Fläche auf, die entlang einer um die optische Achse 39 rotationssymmetrischen Fläche verläuft.
1b zeigt eine Aufsicht auf das erste optische Element 7, dass eine Mehrzahl von ersten reflektiven Facettenelementen 9 umfasst. Jedes der ersten reflektiven Facettenelemente 9 weist eine reflektive Fläche auf zur Reflexion der auftreffenden Strahlung. Die Gesamtheit aller reflektiven Flächen der ersten reflektiven Facettenelemente 9 wird als optische Nutzfläche 41 des ersten optischen Elements 7 bezeichnet. In der 1b ist die optische Nutzfläche 41 schraffiert dargestellt.
1c zeigt eine entsprechende Aufsicht auf das zweite optische Element 11 mit einer Mehrzahl von zweiten reflektiven Facettenelementen 13.
Die Projektionsbelichtungsanlage nach 1a umfasst ferner eine Lichtquelleneinheit 43, die Strahlung auf das erste optische Element 7 lenkt. Die Lichtquelleneinheit 43 umfasst dabei ein Quellpalasma 45 und einen Kollektorspiegel 47. Die Lichtquelleneinheit 43 kann in verschiedenen Ausführungsformen ausgebildet sein. Dargestellt ist eine Laserplasmaquelle (LPP). Bei diesem Quelltyp wird ein eng begrenztes Quellplasma 45 erzeugt, in dem ein kleines Materialtröpfchen mit einem Tröpfchengenerator 49 hergestellt wird und an einen vorbestimmten Ort verbracht wird. Dort wird das Materialtröpfchen mit einem hochenergetischen Laser 51 bestrahlt, so dass das Material in einen Plasmazustand übergeht und Strahlung im Wellenlängenbereich 5–15 nm imitiert. Der Laser 51 kann dabei so angeordnet sein, dass die Laserstrahlung durch eine Öffnung 53 in dem Kollektorspiegel fällt, bevor auf das Materialtröpfchen trifft. Als Laser 51 kommt z. B. ein Infrarotlaser mit der Wellenlänge 10 μm zum Einsatz. Alternativ kann die Lichtquelleneinheit 43 auch als eine Entladungsquelle ausgebildet sein, bei der das Quellplasma 45 mit Hilfe einer Entladung erzeugt wird. In beiden Fällen tritt neben der gewünschten Strahlung mit einer ersten Wellenlänge im Bereich von 5–15 nm, die vom Quellplasma emittiert wird auch Strahlung mit einer zweiten, unerwünschten Wellenlänge auf. Hierbei handelt es sich z. B. um von Quellplasma imitierte Strahlung außerhalb des gewünschten Bereiches von 5–15 nm oder insbesondere bei der Verwendung einer Laserplasmaquelle um Laserstrahlung, die vom Quellplasma reflektiert wurde. Damit liegt die zweite Wellenlänge typischerweise im Infrarotbereich von 0,78 μm–1000 μm insbesondere im Bereich von 3–50 μm. Beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage mit einer Laserplasmaquelle entspricht die zweite Wellenlänge insbesondere der Wellenlänge des zur Erzeugung des Quellplasmas 45 verwendeten Lasers 51. Beim Einsatz eines CO₂ Lasers ist dies z. B. die Wellenlänge 10,6 μm. Die Strahlung mit der zweiten Wellenlänge kann nicht zur Abbildung der strukturtragenden Maske am Ort des Objektfeldes 21 verwendet werden, da die Wellenlänge zu groß ist zur Abbildung der Maskenstrukturen im Nanometer-Bereich. Die Strahlung mit der zweiten Wellenlänge führt daher insbesondere im Wellenlängenbereich von 100 nm bis 300 nm (DUV) zu einer unerwünschten Untergrundhelligkeit in der Bildebene 25. Weiterhin führt die Strahlung der zweiten Wellenlänge insbesondere im Infrarotbereich zu einer Erwärmung der optischen Elemente der Beleuchtungsoptik und der Projektionsoptik. Aus diesen beiden Gründen ist erfindungsgemäß ein Filterelement 55 vorgesehen, zur Unterdrückung von Strahlung mit der zweiten Wellenlänge. Das Filterelement 55 ist im Strahlengang zwischen der Lichtquelleneinheit 43 und dem ersten reflektiven optischen Element 7 der Beleuchtungsoptik 3 angeordnet. Auf diese Weise wird die Strahlung der zweiten Wellenlänge so frühzeitig wie möglich unterdrückt. Alternativ kann das Filterelement 55 auch an anderen Positionen im Strahlengang angeordnet sein. Das Filterelement kann z. B. als ein periodisches Gitter aus leitfähigem Material ausgeführt sein, wobei die Gitterperiode derart gewählt ist, dass die Strahlung der zweiten Wellenlänge absorbiert wird. Derartige Gitter sind z. B. aus der US 6,522,465 bekannt, deren Inhalt voll umfänglich mit in diese Anmeldung aufgenommen wird. Alternativ oder ergänzend kann das Filterelement eine Folie mit einer Dicke von weniger als 500 nm umfassen, wobei Material und Dicke der Folie derart ausgeführt sind, dass die Folie einen Anteil von mindestens 90% der Strahlung der zweiten Wellenlänge absorbiert und ein Anteil von 70% der Strahlung der ersten Wellenlänge transmittiert. Die nun so spektral bereinigte Strahlung beleuchtet das erste reflektive optische Element 7. Der Kollektorspiegel 49 und die ersten reflektiven Facettenelemente 9 haben eine derartige optische Wirkung, dass sich Bilder des Quellplasmas 45 an den Orten der zweiten reflektiven Facettenelemente 13 des zweiten optischen Elements 11 ergeben. Hierzu werden einerseits die Brennweite des Kollektorspiegels 49 und der ersten Facettenelemente 9 entsprechend der räumlichen Abstände gewählt. Dies geschieht z. B. in dem die reflektiven optischen Flächen der ersten reflektiven Facettenelemente 9 mit geeigneten Krümmungen versehen werden. Andererseits weisen die ersten reflektiven Facettenelemente 9 eine reflektive optische Fläche auf mit einem Normalenvektor, dessen Richtung die Orientierung der reflektiven optischen Fläche im Raum festlegt, wobei die Normalenvektoren der reflektiven Flächen der ersten Facettenelemente 9 derart orientiert sind, dass die von einem ersten Facettenelement 9 reflektierte Strahlung auf ein zugeordnetes zweites reflektives Facettenelement 13 trifft. Das zweite reflektive Facettenelement 11 ist in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 3 angeordnet, die mit Hilfe der Spiegel 15, 17 und 19 auf die Austrittspupillenebene abgebildet wird. Dabei entspricht die Austrittspupillenebene der Beleuchtungsoptik 3 gerade der Eintrittspupillenebene 57 der Projektionsoptik 5. Somit liegt das zweite optische Element 11 in einer Ebene, die optisch konjugiert zur Eintrittspupillenebene 57 der Projektionsoptik 5 ist. Aus diesem Grund steht die Intensitätsverteilung der Strahlung auf dem zweiten optischen Element 11 in einem einfachen Zusammenhang zur winkelabhängigen Intensitätsverteilung der Strahlung im Bereich des Objektfeldes 21. Dabei ist die Eintrittspupillenebene der Projektionsoptik 5 definiert als die Ebene senkrecht zur optischen Achse 39, in der der Hauptstrahl 59 zum Mittelpunkt des Objektfeldes 21 die optische Achse 39 schneidet.
Die Aufgabe der zweiten Facettenelemente 13 und der nachfolgenden Optik, die die Spiegel 15, 17 und 19 umfasst, ist es die ersten Facettenelemente 9 überlagernd auf das Objektfeld 21 abzubilden. Dabei versteht man unter überlagernder Abbildung, dass Bilder der ersten reflektiven Facettenelemente 9 in der Objektebene entstehen und dort zumindest teilweise überlappen. Hierzu weisen die zweiten reflektiven Facettenelemente 13 eine reflektive optische Fläche auf mit einem Normalenvektor, dessen Richtung die Orientierung der reflektiven optischen Fläche im Raum festlegt. Für jedes zweite Facettenelement 13 ist die Richtung des normalen Vektors so gewählt, dass das ihm zugeordnete erste Facettenelement 9 auf das Objektfeld 21 in der Objektebene 23 abgebildet wird. Da die ersten Facettenelemente 9 auf das Objektfeld 21 abgebildet werden, entspricht die Form des ausgeleuchteten Objektfeldes 21 der äußeren Form der ersten Facettenelemente 9. Die äußere Form der ersten Facettenelemente 9 wird daher üblicherweise derart bogenförmig gewählt, dass die langen Berandungslinien des ausgeleuchteten Objektfeldes 21 im Wesentlichen kreisbogenförmig um die optische Achse 39 der Projektionsoptik 5 verlaufen.
2 zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsoptik in einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage. Die Projektionsbelichtungsanlage 201 umfasst dabei die Beleuchtungsoptik 203 und die Projektionsoptik 205. Im Gegensatz zu dem in 1a dargestellten Projektionsoptik 5 weist die Projektionsoptik 205 nach 2 eine negative Schnittweite der Eintrittspupille auf. Das heißt, dass die Eintrittspupillenebene 257 der Projektionsoptik 205 im Lichtweg vor dem Objektfeld 221 angeordnet ist. Verlängert man den Hauptstrahl 259 weiter, ohne die Reflexion an der strukturtragenden Maske am Ort des Objektfeldes 221 zu berücksichtigen, so schneidet der Hauptstrahl die optische Achse 239 in der Ebene 257a. Berücksichtigt man die Reflexion an der strukturtragenden Maske am Ort des Objektfeldes 221 und am Umlenkspiegel 219, so fällt die Ebene 257a mit der Eintrittspupillenebene 257 zusammen. Bei solchen Projektionsoptiken mit einer negativen Schnittweite der Eintrittspupille haben die Hauptstrahlen zu unterschiedlichen Objektfeldpunkten am Ort des Objektfeldes 221 einen divergenten Strahlverlauf in Lichtrichtung. Derartige Projektionsoptiken sind bekannt aus der US 2009/0079952A1 . Ein weiterer Unterschied zur Beleuchtungsoptik nach 1a besteht darin, dass das Quellplasma 245 mit Hilfe des Kollektorspiegels 249 zunächst auf einen Zwischenfokus 254 abgebildet wird. Dieser Zwischenfokus 254 wird dann mit Hilfe der ersten reflektiven Facettenelemente 209 des ersten facettierten optischen Elements 207 auf die zweiten reflektiven Facettenelemente 213 des zweiten optischen Elements 211 abgebildet. In der dargestellten Ausführungsform ist das Filterelement 255 im Lichtweg zwischen dem Zwischenfokus 254 und dem ersten reflektiven optischen Element 207 der Beleuchtungsoptik 203 angeordnet. Alternativ kann das Filterelement 255 auch im Lichtweg zwischen der Lichtquelleneinheit 243 und dem Zwischenfokus 254 angeordnet werden. Die entsprechende Positionierung ist in der 2 gestrichelt dargestellt und mit der Bezugsziffer 255a versehen. Da es bevorzugt ist, die Strahlung mit der zweiten Wellenlänge möglichst früh im Lichtweg mit Hilfe des Filterelementes zu unterdrücken, sind dies die beiden bevorzugten Positionierungsvarianten für das Filterelement 255.
In 3a ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelementes 355 dargestellt. Das Filterelement 355 ist dabei als ein periodisches Gitter 360 mit einer Gitterperiode g ausgeführt. Als Gitterperiode g bezeichnet man den Abstand zweier benachbarter Gitterstreben 361. Die Gitterperiode g ist derart gewählt, dass Strahlung der zweiten Wellenlänge absorbiert wird. Das Gitter ist in diesem Fall als ein freitragendes Gitter aus einem leitfähigen Material ausgeführt. Beim dargestellten Fall eines eindimensionale Gitters wird nur die Strahlung der zweiten Wellenlänge absorbiert, deren Polarisationsrichtung parallel zu den Gitterstreben verläuft. Sofern die Strahlung der zweiten Wellenlänge polarisiert ist, ist ein solches Gitter daher ausreichend. Ansonsten finden gekreuzte Gitter oder mehrer eindimensionale Gitter Anwendung, um die Strahlung der zweiten Wellenlänge zu unterdrücken. Neben der gewünschten Wirkung auf die Strahlung der zweiten Wellenlänge wirkt sich das Filterelement jedoch auch auf die Strahlung der ersten Wellenlänge aus. Da die Strahlung der ersten Wellenlänge typischerweise deutlich kleiner ist, als die Strahlung der zweiten Wellenlänge wirken die Gitterstreben 361 obskurierend auf die Strahlung mit der ersten Wellenlänge. Liegt die erste Wellenlänge im Bereich von 5–15 nm und die zweite Wellenlänge im Infrarotbereit von 0,78 μm–1000 μm, so können die Auswirkungen des Gitters 360 auf die Strahlung der ersten Wellenlänge mit Hilfe der geometrischen Optik berechnet werden. Dies liegt daran, dass die erste Wellenlänge deutlich kleiner ist als die, auf die zweite Wellenlänge abgestimmte, Gitterperiode. Das Gitter 360 wirkt demnach auch für die Strahlung mit der ersten Wellenlänge als eine obskurierende Komponente. Somit kommt es während des Betriebes der Beleuchtungsoptik auf Grund der obskurierenden Wirkung des Gitters 360 zu Bereichen reduzierter Intensität (Schatten) von Strahlung mit der ersten Wellenlänge auf dem in Lichtrichtung nach dem Filterelemente 355 angeordneten ersten optischen Element der Beleuchtungsoptik.
In 3b ist eine weitergebildete Ausführungsform des Gitters 360 dargestellt. Neben den Gitterstreben 361 mit der Gitterperiode g, die auf die zweite Wellenlänge abgestimmt ist, weist das Gitter zusätzliche Haltekörper 363 auf. Diese Haltekörper 363 dienen zur Verstärkung der mechanischen Stabilität des Filterelements 355. Die Gitterstreben sind in diesem Fall also nicht freitragend sondern mit den Haltekörpern 363 verbunden. Während des Betriebes der Beleuchtungsoptik führen die Haltekörper 363 ebenfalls zu Bereichen reduzierter Intensität von Strahlung mit der ersten Wellenlänge auf einem in Lichtrichtung nach dem Filterelement angeordneten ersten optischen Element. Die Haltekörper 363 bilden daher ebenfalls eine obskurierend wirkende Komponente.
3c zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements. In dieser Ausführungsform wird die spektrale Filterwirkung durch eine Folie 365 erreicht, die einen Anteil von 90% der Strahlung der zweiten Wellenlänge absorbiert und einen Anteil von mindestens 70% der Strahlung der ersten Wellenlänge transmittiert. Als Folie kann z. B. eine Zirkonfolie mit einer Dicke von 200 μm verwendet werden. Zur Verstärkung der mechanischen Stabilität des Filterelements sind auch in der Ausführungsform nach 3c Haltekörper 363 vorgesehen, die die dünne Folie stabilisieren. Da die Haltekörper nicht transparent sind für die Strahlung der ersten Wellenlänge, führen diese Haltekörper 363 zu Bereichen reduzierter Intensität von Strahlung mit der ersten Wellenlänge auf einem in Lichtrichtung nach dem Filterelement angeordneten ersten optischen Element.
In 4a ist eine Aufsicht auf das erste optische Element 407 mit ersten reflektiven Facettenelementen 409 gezeigt. Weiterhin sind mehrere Bereiche reduzierter Intensität für Strahlung mit der ersten Wellenlänge dargestellt. Der Bereich 467 ergibt sich auf Grund von obskurierend wirkenden Komponenten innerhalb der Lichtquelleneinheit. Hierbei handelt es sich z. B. um den in 1a dargestellten Tröpfchengenerator 49. Die ersten reflektiven Facettenelemente 409 sind jedoch so angeordnet, dass ihre optischen Flächen nicht in den Bereich reduzierter Intensität 467 fallen. Somit hat dieser Bereich reduzierter Intensität keine Auswirkungen auf die Güte der Ausleuchtung in der Bildebene, da jeder Punkt der optischen Nutzfläche 441 des ersten optischen Elements 407 außerhalb des Bereiches reduzierter Intensität 467 liegt. Dies trifft jedoch nicht auf die Bereiche reduzierter Intensität 469 und 471 zu. Diese beiden Bereiche ergeben sich durch die Verwendung eines Filterelements in der Ausführungsform nach 3b. Die in 3b dargestellten Gitterstreben 361 führen zu den Bereichen reduzierter Intensität 469 und die in 3b dargestellten Haltekörper 363 führen zu den Bereichen reduzierter Intensität 471. Die Bereiche 469 weisen eine Gitterstruktur mit einer abgebildeten Gitterkonstante g' auf. Je nach genauer Position ergibt sich diese abgebildete Gitterkonstante g' aus der Gitterkonstante g mit Hilfe des entsprechenden Abbildungsmaßstabs. Auf Grund der geringen Abstände, die diese Bereiche untereinander haben, ist es nicht möglich die ersten reflektiven Facettenelemente derart anzuordnen, dass die optische Nutzfläche des ersten optischen Elements 407 außerhalb der Bereiche 469 und 471 liegt. Auf Grund des Filterelements ergeben sich somit auf jedem ersten reflektiven Facettenelement 409 Variationen der Intensität von Strahlung mit der ersten Wellenlänge. Da die ersten reflektiven Facettenelemente 409 mit Hilfe der nachfolgenden Optik in das Objektfeld abgebildet werden, wie im Zusammenhang mit der 1a erläutert, ergeben sich auch im Objektfeld Intensitätsvariationen der Strahlung mit der ersten Wellenlänge auf Grund des verwendeten Filterelementes. Um die Auswirkungen dieser Intensitätsvariationen auf den lithografischen Prozess zu reduzieren, ist das Filterelement derart ausgeführt, dass es eine Mehrzahl von Positionen einnehmen kann, die zu unterschiedlichen Bereichen reduzierter Intensität von Strahlung mit der ersten Wellenlänge auf dem ersten optischen Element 407 führen. So zeigt 4b eine Aufsicht auf das erste optische Element 407 mit den Bereichen reduzierter Intensität 467, 469 und 471, nach dem das Filterelement von einer ersten Position in eine zweite Position verbracht wurde, indem es um einen Winkel φ um eine zentrale Achse gedreht wurde. Die zentrale Achse steht dabei senkrecht zur Fläche des Filterelements. Auf Grund der Drehung um die zentrale Achse um den Winkel φ sind auch die Bereiche reduzierter Intensität 469 und 471 gegenüber der Darstellung in 4a um den Winkel φ verdreht. Daher gibt es zu jedem Punkt auf der optischen Nutzfläche des ersten optischen Elements 409 mindestens einen Drehwinkel φ, d. h. eine Position des Filterelements, so dass dieser Punkt nicht in einem Bereich reduzierter Intensität liegt. Somit kann durch Rotieren des Filterelements um die zentrale Achse mit einer ausreichenden Rotationsgeschwindigkeit erreicht werden, dass die Intensitätsvariationen auf dem ersten optischen Element und damit auch im Objektfeld gemittelt über die Belichtungsdauer deutlich kleiner sind als mit einer statischen Anordnung des Filterelements. Alternativ kann auch eine Rotationsbewegung in einer Richtung um einen Winkel durchgeführt werden, gefolgt von einer Rotationsbewegung in entgegengesetzter Drehrichtung. Hierdurch lässt die aktive Kühlung mittels einer Kühlflüssigkeit mechanisch einfacher realisieren.
Eine typische Belichtungsdauer bei einem lithographischen Prozess beträgt etwa t = 10 ms. Eine gute Verschmierung der Intensitätsvariationen auf dem ersten optischen Element ergibt sich, wenn die Struktur der Bereiche 469 um einen Versatz V verschoben werden, der das zehnfache der abgebildeten Gitterkonstante g' beträgt. Bei einer Rotation nimmt der Versatz V proportional mit dem Abstand vom Rotationsmittelpunkt zu: V = β·r·t wobei β die Winkelgeschwindigkeit der Rotation und r den Abstand vom Rotationszentrum bezeichnet. Den kleinsten Versatz V erfahren die Bereiche 469 also am Ort derjenigen ersten Facettenelemente, die dem Rotationszentrum am nächsten liegen und somit den kleinsten Wert r annehmen. Bei typischen Designs des ersten optischen Elements beträgt dieser Abstand r = 30 mm. Eine typische abgebildete Gitterkonstante ist etwa g' = 15,9 μm. Dies ergibt sich aus einer Gitterkonstante von g = 10,6 μm / 2 multipliziert mit einem Abbildungsmaßstab von 3. V = β·r·t = β·30 mm·10 ms = 10·15,9 μm = 10·g' β = 0.57· r a d / s
Dies entspricht etwa 1 Umdrehung in 11 s. Bei einer abgebildeten Gitterkonstante von g' = 3 mm, wie sie zum Beispiel für Haltestreben realistisch ist, ergeben sich etwa 16 Umdrehungen pro Sekunde.
Die 5a, 5b und 5c zeigen verschiedene Ansichten einer bevorzugten mechanischen Ausführung des Filterelements. 5a zeigt eine Aufsicht auf das Filterelement 555 in Lichtrichtung. Die zentrale Achse schneidet das Filterelement in diesem Fall am Durchstoßpunkt 573. Die zentrale Achse ist in dieser Ausführungsform senkrecht zum Filterelement angeordnet und verläuft im Wesentlichen in Richtung einer mittleren Lichtrichtung am Ort des Filterelements. Das Filterelement umfasst verschiedene Haltekörper 563 die radial zur zentralen Achse verlaufen. Neben der mechanischen Stabilisierung sind die Haltekörper weiterhin als Wärmeleiter zur Kühlung des Filterelementes ausgeführt sind. Hierzu sind die Haltekörper zum Beispiel aus geeignetem Material mit einer hohen Wärmeleitung gefertigt oder auch als Hohlstreben ausgeführt, die mit einer Flüssigkeit zum Wärmetransport gefüllt sind. Weiterhin umfasst das Filterelement einen Außenring 575 der ebenfalls zur mechanischen Stabilisierung des Filterelementes und zum Abstrahlen der aufgenommenen Wärme dient. Verbunden ist das Filterelement 555 mit einer zentralen Haltevorrichtung 577. In 5b ist ein Schnitt durch das gleiche Filterelement 555 dargestellt. Die Schnittebene wurde dabei so gelegt, dass sie die zentrale Achse 579 enthält. Das Filterelement ist am Ort des Durchstoßpunktes 573 mit einer Welle 581 zur Drehung des Filterelementes verbunden. Die Welle ist zudem verbunden mit einer Antriebseinheit 580. Dabei erstreckt sich die Welle 581 entlang der zentralen Achse 579. Die Welle 581 ist dabei als ein Hohlkörper ausgeführt durch den eine Kühlflüssigkeit geleitet werden kann, um das Filterelement zu kühlen. Der in 5c gezeigte Schnitt, senkrecht zur zentralen Achse durch die Welle, zeigt dass die Welle zwei Kammern 583 umfasst, so dass durch die eine Kammer eine Kühlflüssigkeit zum Filterelement hingeleitet werden kann und durch die andere Kammer die Kühlflüssigkeit vom Filterelement weggeleitet werden kann. Hierzu sind die beiden Kammern im Bereich des Durchstoßpunktes 573 (gezeigt in 5b) miteinander verbunden.
In 6a ist ein Schnitt durch das gleiche Filterelement 655 in einer alternativen Ausführungsform dargestellt. Die Schnittebene wurde dabei so gelegt, dass sie die zentrale Achse 679 enthält. Im Gegensatz zu der Ausführung nach 5b umfasst die Welle 681 hier einen inneren Hohlzylinder 685 und eine äußeren Hohlzylinder 687. Durch diese beiden Hohlzylinder wird eine Kühlflüssigkeit durch die Welle geleitet, um die Welle und damit auch das Filterelement zu kühlen. 6b zeigt einen Schnitt, der senkrecht zur zentralen Achse durch die Welle verläuft.
Die 7a und 7b zeigen verschiedene Ansichten einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterelements. 7a zeigt eine Aufsicht auf das Filterelement 755 in Lichtrichtung. Im Gegensatz zu der in 5a dargestellten Ausführung sind am Umfang des Filterelements 755, das heißt am Außenring 775, Paddel|_[y1] 789 angeordnet. Diese Paddel 789 dienen zusammen mit dem, in 7b gezeigten Gasaktuator 791, als Antriebseinheit zur Drehung des Filterelementes um die zentrale Achse 779. Die Antriebseinheit zur Drehung des Filterelements greift somit an einem Umfang des Filterelements an. In 7b ist ein Schnitt durch das Filterelement 755 nach 7a dargestellt. Die Schnittebene wurde dabei so gelegt, dass sie die zentrale Achse 779 enthält. Auch 7b zeigt die am Umfang angeordneten Paddel 791. Ferner ist ein Gasaktuator 791 gezeigt, der einen auf die Paddel gerichteten Gasstrom erzeugt. Auf diese Weise wird ein Drehmoment auf das Filterelement übertragen, so dass sich das Filterelement um die zentrale Achse 779 dreht. Bevorzugt sind die Paddel und der Aktuator in einer hermetisch abgeschlossen Kammer 793 angeordnet. Das Filterelement 755, wie auch die gesamte Beleuchtungsoptik innerhalb eines Vakuums befindet, da die Strahlung im Bereich 5–15 nm ansonsten von Restgasen absorbiert wird. Um gleichzeitig das Vakuum aufrechtzuerhalten und einen Funktionieren des Gasaktuators zu gewährleisten, wird die hermetisch abgeschlossenen Kammer 789 verwendet.
7c zeigt in einer zu 7b ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführungsform, bei der die Antriebseinheit zur Drehung des Filterelements am Umfang angreift. Anstelle der Paddel 789 sind bei dieser Ausführung Permanentmagnete 790 am Außenring 775 angeordnet. Benachbart zum Außenring befindet sich mindestens ein Elektromagnet 792. Der Elektromotor 792 wird mit wechselnder Polung betrieben, so dass eine über die Permanentmagnete 790 eine Antriebskraft auf das Filterelement übertragen wird. Genau wie beim in 7b dargestellten pneumatischen Antrieb können hierdurch Schwingungsübertragungen von einem mechanischen Antrieb auf das Filterelement vermieden werden. Weiterhin ist das Filterelement nicht starr angebunden, so dass es frei schwingen und bei Erwärmung expandieren kann. Dies hat den weiteren Vorteil, dass auf das Filterelement wirkende Zwangskräfte vermieden bzw. reduziert werden.
8 zeigt das Filterelement nach 5a innerhalb eines Strahlengangs. Auf dem Filterelement 855 sind zwei ausgeleuchtete Bereiche 895 und 896 dargestellt. Eine derartige Aufteilung in nicht zusammenhängende Bereiche 895 und 896 ergibt sich, wenn die Lichtquelleneinheit zusätzliche obskurierend wirkende Komponenten aufweist. Dabei kann es sich zum Beispiel um den in 1a dargestellten Tröpfchengenerator 49 aber auch um andere mechanische Komponente, die die Strahlung blockieren, handeln. Um insgesamt möglichst wenig Strahlung zu obskurieren, ist die Haltevorrichtung 877 so angeordnet, dass sie nicht beleuchtet wird. Durch die Haltevorrichtung 877 wird somit keine zusätzliche Strahlung abgeschattet. 8 zeigt außerdem, dass der Durchstoßpunkt 873, in dem die zentrale Achse das Filterelement schneidet, innerhalb der konvexen Hülle 899 aller Bereiche 895 und 896 liegt, die von der Lichtquelleneinheit ausgeleuchtet werden. Der Durchstoßpunkt 873 liegt somit nicht neben sondern zwischen den ausgeleuchteten Bereichen 895 und 896. Hierdurch wird eine besonders kompakte Bauform erreicht, wenn die das Filterelement um die zentrale Achse gedreht wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6522465 B2 [0014]
US 6522465 [0049]
US 2009/0079952 A1 [0051]

Claims

Beleuchtungsoptik (3, 203) zur Ausleuchtung eines Objektfeldes (21, 221) mit Strahlung einer ersten Wellenlänge umfassend ein Filterelement (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) zur Unterdrückung von Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge, wobei das Filterelement (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) mindestens eine obskurierend wirkende Komponente (360, 361, 363, 563, 763, 863) umfasst, so dass sich während des Betriebs der Beleuchtungsoptik aufgrund der obskurierend wirkenden Komponente (361, 363, 563, 763, 863) mindestens ein Bereich (469, 471) reduzierter Intensität von Strahlung mit der ersten Wellenlänge auf einem in Lichtrichtung nach dem Filterelement (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) angeordneten ersten optischen Element (7, 207, 407) der Beleuchtungsoptik ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) eine Mehrzahl von Positionen einnehmen kann, die zu unterschiedlichen Bereichen (469, 471) reduzierter Intensität führen, und dass es zu jedem Punkt auf einer optischen Nutzfläche (41, 441) des ersten optischen Elements (7, 207, 407) mindestens eine Position gibt, so dass der Punkt nicht in einem Bereich (469, 471) reduzierter Intensität liegt.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) als ein periodisches Gitter (360) aus leitfähigem Material ausgeführt ist, wobei die Gitterperiode derart gewählt ist, dass Strahlung der zweiten Wellenlänge absorbiert wird.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die obskurierend wirkende Komponente (360) dem Gitter (360) entspricht.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1–3 dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) eine Folie (365) mit einer Dicke kleiner als 500 nm umfasst, wobei Material und Dicke der Folie derart ausgeführt sind, dass die Folie (365) einen Anteil von mindestens 90% der Strahlung der zweiten Wellenlänge absorbiert und einen Anteil von mindestens 70% der Strahlung der ersten Wellenlänge transmittiert.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1–4 dadurch gekennzeichnet, dass die obskurierend wirkende Komponente (360, 361, 363, 563, 763, 863) Haltekörper (363, 563, 763, 863) zur Verstärkung der mechanischen Stabilität des Filterelements (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) umfasst.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Haltekörper (363, 563, 763, 863) als Wärmeleiter zur Kühlung des Filterelementes (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) ausgeführt sind.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Haltekörper (363, 563, 763, 863) als Hohlstreben ausgeführt sind, die mit einer Flüssigkeit zum Wärmetransport gefüllt sind.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1–7 dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) von der ersten Position in die zweite Position verbracht werden kann, indem es um eine zentrale Achse (579, 679, 779) gedreht wird.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) mit einer Welle (581, 681, 781) zur Drehung des Filterelementes (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) verbunden, wobei sich die Welle (581, 681, 781) entlang der zentralen Achse (579, 679, 779) erstreckt.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 8–9 dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebseinheit (580, 680, 780) zur Drehung des Filterelementes (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) um die zentrale Achse (579, 679, 779) an einen Umfang des Filterelementes (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) angreift.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass das am Umfang des Filterelementes (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) Paddel (789) angeordnet sind und die Antriebseinheit (780) einen Gasaktuator (791) umfasst, der einen auf die Paddel (789) gerichteten Gasstrom erzeugt.
Beleuchtungssystem umfassend eine Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1–11.
Beleuchtungssystem umfassend eine Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 8–11, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem eine Lichtquelleneinheit (43, 243) umfasst, wobei die zentrale Achse das Filterelement (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) an einem Durchstoßpunkt schneidet, und wobei der Durchstoßpunkt (873) innerhalb einer konvexen Hülle (899) aller Bereiche (895, 896) auf dem Filterelement (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) liegt, die durch die Lichtquelleneinheit (43, 243) mit Strahlung der ersten und der zweiten Wellenlänge ausgeleuchtet werden.
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage umfassend eine Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 12–13.
Verfahren zum Betrieb einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 14, wobei das Verfahren wenigstens den folgenden Schritte umfasst: – Bewegen des Filterelementes (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) von der ersten in die zweite Position innerhalb einer ersten Zeitdauer, die geringer ist als eine zweite Zeitdauer, in der eine Punkt auf der strukturtragende Maske durch das Objektfeld (21, 221) bewegt wird
Verfahren zum Betrieb einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage umfassend eine Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 8–11, wobei das Verfahren wenigstens den folgenden Schritt umfasst: – Rotieren des Filterelements (55, 255, 255a, 355, 555, 655, 755, 855) um die zentrale Achse (579, 679, 779) mit einer Geschwindigkeit von mehr als 5 Umdrehungen pro Sekunde