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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Einstellung einer Beleuchtungsoptik mit einer Mehrzahl optischer Flächen zur Führung und Formung eines Bündels von Beleuchtungslicht. Ferner betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsoptik mit einer derartigen Einstellvorrichtung, ein optisches System mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System und ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauelements mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage.
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Ein Einstellverfahren der eingangs genannten Art ist bekannt aus der
DE 10 2008 021 833 A1 . Die
US 2002/0 036 758 A1 beschreibt ein Betriebsverfahren für eine lithographische Projektionsbelichtungsanlage, bei dem Änderungen von Aberrationseffekten in einer Projektionsoptik, die aufgrund von Erwärmungseffekten entstehen, zeitabhängig berechnet werden. Entsprechend dem Ergebnis dieser Berechnung wird die Projektionsoptik dann nachgestellt.
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Insbesondere für Abbildungsanforderungen bei der Herstellung von mikro- bzw. nanostrukturierten Bauelementen ist es erforderlich, ein abzubildendes Objektfeld hinsichtlich seiner Beleuchtungswinkel- und Intensitätsverteilung exakt definiert auszuleuchten. Bei bekannten Beleuchtungssystemen gibt es beispielsweise das Problem, dass am Rand des auszuleuchtenden Objektfeldes andere Beleuchtungsbedingungen hinsichtlich der Beleuchtungswinkel und/oder hinsichtlich der Beleuchtungsintensitäten vorliegen als in der Feldmitte.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine Kompensationsmöglichkeit für Abbildungsfehler oder für unerwünschte Abweichungen des Beleuchtungsparameters von einem Vorgabewert, z. B. für derartige Feldrandeffekte, geschaffen ist.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, dass es bestimmte, universelle Beleuchtungsparameter gibt, deren Kenntnis an bestimmten Orten innerhalb der Beleuchtungsoptik zur Möglichkeit führt, eine zur Abbildungsfehlerkompensation geeignete Fläche sowie eine Deformation, der diese optische Fläche unterzogen werden muss, um den Abbildungsfehler zu kompensieren, vorzugeben. Eine derartige Kompensation ist besonders dann von Vorteil, wenn es auf höchste Abbildungspräzision ankommt und/oder wenn feldrandseitige Schichteffekte unvermeidlich sind. Anwendungsbeispiele für das erfindungsgemäße Einstellungsverfahren sind Optiken für die Mikrolithographie mit einer Nutzlichtwellenlänge im DUV oder im EUV. Für bestimmte Anwendungen reicht es aus, eine einzige optische Fläche der Beleuchtungsoptik zu deformieren, um innerhalb vorgegebener Grenzen den Soll-Beleuchtungsparameter zu erreichen. Je nach dem Design der Beleuchtungsoptik und je nach der geforderten Genauigkeit, mit der der Soll-Beleuchtungsparameter erreicht werden soll, können auch mehrere optische Flächen oder sogar alle optischen Flächen deformiert werden. Dabei kann eine Auswahl der optischen Flächen hinsichtlich der Wirkung einer Formänderung von diesen auf die Phase der Wellenfront erfolgen. Die erfindungsgemäße Deformation kann insbesondere zur Kompensation der Beleuchtungsparameter Elliptizität und Uniformität bei bestimmten Beleuchtungssettings verwendet werden. Beispiele derartiger Beleuchtungssettings sind ein annulares Beleuchtungssetting, ein X-Dipol-Beleuchtungssetting, ein Y-Dipol-Beleuchtungssetting sowie ein C-Quad-Setting. Ein C-Quad-Setting ist eine Beleuchtung aus Richtung von vier Teilring-Bereichen, die in Umfangsrichtung um ein Zentrum einer Pupille jeweils mit einer Umfangserstreckung von 30° gleich verteilt im gleichen Abstand um dieses Zentrum angeordnet sind. Ein C-Quad-Setting ist mit einer Überlagerung eines X-Dipol-Beleuchtungssettings und eines Y-Dipol-Beleuchtungssettings vergleichbar. Das X-Dipol-Beleuchtungssetting, das Y-Dipol-Beleuchtungssetting sowie das C-Quad-Setting stellen Beispiele einer mehrpoligen Beleuchtung des Objektfeldes dar. Da auch eine einem Objektfeld nachfolgende Optik, beispielsweise ein Projektionsoptik, Beleuchtungsparameter wie beispielsweise die Elliptizität oder die Telezentrie beeinflussen kann, kann die Beleuchtungswinkelverteilung auch so eingestellt werden, dass über die Deformation ein Vorhalt für das Gesamtsystem aus der Beleuchtungsoptik vor dem Objektfeld und einer nachgeschalteten Optik, beispielsweise einer Projektionsoptik, geschaffen ist. Der intensitätsgewichtete Beleuchtungsparameter kann an jedem Feldpunkt oder kann an ausgewählten Feldpunkten ermittelt werden.
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Das Ermitteln des Beleuchtungsparameter-Istwertes über die intensitätsgewichtete Verzeichnung einer Beleuchtungs-Pupille und die intensitätsgewichtete lokale Flächenänderung in der Beleuchtungs-Pupille nach Anspruch 2 haben sich als für das Einstellverfahren zur Beleuchtungs- und/oder Abbildungsbeschreibung besonders geeignete Beleuchtungsparameter herausgestellt. Die intensitätsgewichtete Verzeichnung und die intensitätsgewichtete lokale Flächenänderung stellen Beispiele für den intensitätsgewichteten Beleuchtungsparameter dar, der beim Einstellverfahren genutzt wird.
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Eine Simulation nach Anspruch 3 liefert bei exakter Kenntnis der Designgrößen der Beleuchtungsoptik sowie einer Quelle für das Beleuchtungslicht eine Grundlage für die Deformationsvorgabe. Alternativ oder zusätzlich kann eine Vermessung der Wellenfront zur Deformationsvorgabe erfolgen.
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Eine Funktionensatz-Beschreibung nach Anspruch 4 ermöglicht eine exakte Wellenfrontermittlung. Als Funktionensatz können Zernike-Polynome gewählt werden, deren Symmetrie an die optischen Randbedingungen gut angepasst sind.
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Ein Zielwert-Setzen nach Anspruch 5 ermöglicht eine Auswahl bestimmter Beleuchtungs- und/oder Abbildungsfehler-Beiträge, so dass diese Beiträge gezielt ermittelt werden können. Der Zielwert kann beispielsweise 0 sein. Das Zielwert-Setzen kann beim Ermitteln des intensitätsgewichteten Beleuchtungsparameters und/oder beim Ermitteln des Deformationseinflusses erfolgen. Durch das Zielwert-Setzen kann der Funktionensatz so angepasst werden, dass das Ergebnis des Einstellverfahrens eine Soll-Form ist, die mit Hilfe einer Deformation mit vorgegebener Symmetrie erreicht werden kann.
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Die Vorteile einer Einstellvorrichtung nach Anspruch 6 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Einstellverfahren bereits erläutert wurden. So weit die zu deformierende optische Fläche eine Spiegelfläche ist, können die Aktoren der Deformationseinrichtung auch von der Rückseite des Spiegels an diesen angreifen. Als Aktor kann ein angetrieben verstellbarer Aktor, z. B. ein Piezo-Aktor, ein pneumatischer Aktor, ein hydraulischer Aktor oder ein mechanisch einstellbarer Aktor, beispielsweise ein durch Mikrometerschrauben einstellbarer Aktor, eingesetzt werden.
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Als Aktor-Stellantrieb kann auch ein vom Anliegen eines elektrischen Feldes abhängiges Fluid eingesetzt sein, beispielsweise ein magneto-rheologisches Fluid (MRF).
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Eine Mehrzahl von Aktoren nach Anspruch 7 kann über die zu deformierende optische Fläche so verteilt sein, dass die Symmetrie der Anordnung der Aktoren an die vorzugebende Symmetrie der Deformation angepasst ist.
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Die Vorteile einer Beleuchtungsoptik nach Anspruch 8, eines optischen Systems nach Anspruch 9, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 10 und eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 11 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Einstellverfahren und die Einstellvorrichtung bereits erläutert wurden. Bei den optischen Flächen kann es sich um refraktive und/oder um reflektive optische Flächen handeln.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 stark schematisch im Meridionalschnitt optische Hauptgruppen einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie;
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2 stärker im Detail zwei der optischen Hauptgruppen einer Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage nach 1;
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3 eine Seitenansicht einer schematisch dargestellten Linse einer Feldlinsengruppe aus der Beleuchtungsoptik nach 2 mit einer Einstellvorrichtung, umfassend eine Deformationseinrichtung für eine optische Fläche der Linse, und eine Ermittlungs- und Vorgabeeinrichtung zur Ermittlung eines Beleuchtungsparameter-Istwertes der Beleuchtungsoptik und zur Vorgabe eines Beleuchtungsparameter-Sollwertes;
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4 in einem Diagramm eine Wellenfrontdeformation von Beleuchtungslicht in einer Feldebene der Beleuchtungsoptik;
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5 eine der Wellenfrontdeformation nach 4 entsprechende Wellenfrontdeformation in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik;
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6 in einem Diagramm eine lokale Flächenänderung in einer Beleuchtungs-Pupille, gesehen von einem randseitigen Feldpunkt, mit einer Symmetrie, die zur Kompensation der Wellenfrontabweichungen nach den 4 und 5 geeignet ist; und
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7 in einer zu 6 ähnlichen Darstellung die lokale Flächenänderung über die Beleuchtungs-Pupille, gesehen von einem zentralen Feldpunkt.
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Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 ist, was ihre optischen Hauptgruppen angeht, schematisch in der 1 im Meridionalschnitt dargestellt. Diese schematische Darstellung zeigt die optischen Hauptgruppen als refraktive optische Elemente. Genauso gut können die optischen Hauptgruppen auch als diffraktive oder reflektive Komponenten oder als Kombinationen oder Unterkombinationen von refraktiven/diffraktiven/reflektiven Zusammenstellungen optischer Elemente ausgebildet sein.
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Zur Erleichterung der Darstellung von Lagebeziehungen wird nachfolgend ein x-y-z-Koordinatensystem verwendet. In der 1 verläuft die x-Achse senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Achse verläuft in der 1 nach oben. Die z-Achse verläuft in der 1 nach rechts und parallel zu einer optischen Achse 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1. Diese optische Achse 2 kann auch gegebenenfalls mehrfach gefaltet sein.
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Die Projektionsbelichtungsanlage 1 hat eine Strahlungsquelle 3, die Nutzlicht in Form eines Beleuchtungs- bzw. Abbildungsstrahlenbündels 4 erzeugt. Das Nutzlicht 4 hat eine Wellenlänge im DUV, beispielsweise im Bereich zwischen 100 und 200 nm. Alternativ kann das Nutzlicht 4 auch eine Wellenlänge im EUV, insbesondere im Bereich zwischen 5 und 30 nm, haben. Das Nutzlicht 4 wird nachfolgend auch als Beleuchtungslicht oder Abbildungslicht bezeichnet.
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Eine Beleuchtungsoptik 5 der Projektionsbelichtungsanlage 1 führt das Nutzlicht 4 von der Strahlungsquelle 3 hin zu einer Objektebene 6 der Projektionsbelichtungsanlage 1. In der Objektebene 6 ist ein durch die Projektionsbelichtungsanlage 1 abzubildendes Objekt in Form eines Retikels 6a angeordnet. Das Retikel 6a ist in der 1 gestrichelt angedeutet. Das Retikel 6a wird von einem Retikelhalter 6b gehalten. Beleuchtet wird ein Abschnitt des Retikels 6a, der in einem Objektfeld 6c der Projektionsbelichtungsanlage 1 angeordnet ist. Das Objektfeld 6c liegt in der Objektebene 6.
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Als erste optische Hauptgruppe umfasst die Beleuchtungsoptik 5 zunächst eine Pupillenformungsoptik 7. Diese dient dazu, in einer nachgelagerten Pupillenebene 8 eine definierte Intensitätsverteilung des Nutzlichts 4 zu erzeugen. Die Pupillenformungsoptik 7 bildet die Strahlungsquelle 3 in eine Mehrzahl sekundärer Lichtquellen ab. Die Pupillenformungsoptik 7 kann zusätzlich auch eine feldformende Funktion haben. In der Pupillenformungsoptik 7 können Facettenelemente, Wabenelemente und/oder diffraktive optische Elemente zum Einsatz kommen. Die Pupillenebene 8 ist optisch konjugiert zu einer weiteren Pupillenebene 9 eines Projektionsobjektivs 10 der Projektionsbelichtungsanlage 1, das der Beleuchtungsoptik 5 zwischen der Objektebene 6 und einer Bildebene 11 nachgelagert ist. In der Bildebene 11 ist ein Wafer 11a angeordnet und in der 1 gestrichelt angedeutet. Der Wafer 11a wird von einem schematisch dargestellten Waferhalter 11b gehalten. Das Objektfeld 6c in der Objektebene 6 wird von dem Projektionsobjektiv 10 in ein Bildfeld 11c auf denn Wafer 11a in der Bildebene 11 abgebildet.
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Der hinter der Pupillenformungsoptik 7 angeordneten Pupillenebene 8 nachgeordnet ist eine Feldlinsengruppe 12 als weitere optische Hauptgruppe der Beleuchtungsoptik 5.
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Hinter der Feldlinsengruppe 12 ist eine Zwischenbildebene 13 angeordnet, die zur Objektebene 6 konjugiert ist. Die Zwischenbildebene 13, die Objektebene 6 und die Bildebene 11 stellen Feldebenen der Projektionsbelichtungsanlage 1 dar. In der Zwischenbildebene 13 liegt eine Blende 14 zur Vorgabe einer randseitigen Begrenzung eines auszuleuchtenden Objektfeldes in der Objektebene 6. Die Blende 14 wird auch als REMA-(Reticle Masking-, System zum Abblenden des Retikels 6a) Blende bezeichnet.
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Die Zwischenbildebene 13 wird durch eine Objektivgruppe 15, die auch als REMA-Linsengruppe bezeichnet wird, in die Objektebene 6 abgebildet.
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Die Objektivgruppe 15 stellt eine weitere optische Hauptgruppe der Beleuchtungsoptik 5 dar.
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2 zeigt die Feldlinsengruppe 12 und die REMA-Linsengruppe 15 stärker im Detail. Die Feldlinsengruppe 12 hat insgesamt 6 hintereinander angeordnete Linsen 16 bis 21. Die REMA-Linsengruppe 15 hat nach der Zwischenbildebene 13 zwei Teil Linsengruppen 22, 23. Die erste Teil-Linsengruppe 22 umfasst insgesamt fünf Linsen 24 bis 28. Zwischen den beiden Teil-Linsengruppen 22, 23 der REMA-Linsengruppe 15 liegt eine weitere Pupillenebene 29. Die zweite Teil-Linsengruppe 23 der REMA-Linsengruppe 15 umfasst nochmals fünf Linsen 30 bis 34. Der in Strahlrichtung letzten Linse der zweiten Teil-Linsengruppe 23 ist die Objektebene 6 mit dem Retikel 6a nachgeordnet.
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Der optisch genutzte Bereich innerhalb der Pupillenebenen 8, 9, 29 wird nachfolgend auch als Beleuchtungs-Pupille bezeichnet.
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In der 2 sind die abbildenden Strahlengänge zu zwei Feldpunkten, nämlich einem mittigen Objektfeldpunkt 35 und einem Rand-Feldpunkt 36 am Rand des Objektfeldes dargestellt. Der mittige Objektfeldpunkt 35 ist am Ort des Durchstoßpunktes der optischen Achse 2 durch die Objektebene 6 angeordnet. Der Rand-Feldpunkt 36 ist am in negativer y-Richtung gelegenen Feldrand des Objektfeldes angeordnet. Die y-Richtung ist gleichzeitig eine Verfahrrichtung des Retikelhalters 6b und des Waferhalters 11b im Zuge des Projektionsbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage 1. Neben der optischen Achse 2 charakterisieren den Beleuchtungsstrahlengang des mittigen Objektfeldpunktes 35 zwei Randstrahlen 37, 38, die gleichzeitig die maximalen Beleuchtungswinkel des mittigen Objektfeldpunktes 35 darstellen. Der Beleuchtungsstrahlengang des Rand-Feldpunktes 36 ist charakterisiert durch einen Hauptstrahl 39, der die Pupillenebenen 8, 29 zentrisch durchtritt, sowie durch zwei Randstrahlen 40, 41, die ebenfalls die maximalen Beleuchtungswinkel des Rand-Feldpunktes 36 wiedergeben.
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Je nach einem eingestellten Beleuchtungssetting der Beleuchtungsoptik 5, also je nach über die Pupillenformungsoptik 7 eingestellter Intensitätsverteilung in der Pupillenebene 8, resultiert eine entsprechende Verteilung der Beleuchtungswinkel für die Feldpunkte des Objektfeldes.
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3 zeigt insgesamt eine Einstellvorrichtung 41a für die Beleuchtungsoptik 5. 3 zeigt beispielhaft eine der Linsen der Feldlinsengruppe 12, nämlich die Linse 17. Die Linse 17 ist gefasst zwischen einer stationären Fassungseinheit 42 und einer beweglichen Fassungseinheit 43, die Teil einer Deformationseinrichtung 44 ist, mit der definiert räumlich verteilt Spannung auf eine optische Fläche 45 der Linse 17 ausgeübt werden kann. Eine Form der optischen Fläche 45 kann als Funktion z, abhängig von lokalen Koordinaten x' und y' der optischen Fläche 45, also in der Form z(x', y') beschrieben werden.
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Die Deformationseinrichtung 44 hat eine Vorspanneinheit 46, die bei der Ausführung nach der 3 durch zwei Druckfedern 47 ausgestaltet ist, die sich zwischen der beweglichen Fassungseinheit 43 und einem Widerlager 48 der Deformationseinrichtung 44 abstützen. Über die Vorspanneinheit 46 wird eine Grundspannung auf die optische Fläche 45 ausgeübt, zu der die eigentlichen Deformationsspannungen additiv wirken.
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Die Deformationseinrichtung 44 umfasst weiterhin eine Mehrzahl von Aktoreinheiten bzw. Aktoren 49. Dargestellt sind in der 3 insgesamt acht derartiger Aktoreinheiten 49. In der Praxis kann die Anzahl der Aktoreinheiten im Bereich zwischen 4 und mehreren 10 variieren. Die Aktoreinheiten 49 sind randseitig in Bezug auf die Linse 17 angeordnet, stehen mit der optischen Fläche 45 also über Aktorkörper 50 am nicht vom Beleuchtungslicht 4 beaufschlagten Rand in mechanischer Wirkverbindung.
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Jede der Aktoreinheiten 49 hat einen Aktor-Stellantrieb 51 zur Vorgabe einer Deformations- bzw. Stellkraft, die die jeweilige Aktoreinheit 49 über deren Aktorkörper 50 auf die optische Fläche 45 ausübt.
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Die Anordnung von Wirkpunkten, über die die Aktorkörper 50 auf der optischen Fläche 45 aufliegen, ist hinsichtlich ihrer Symmetrie in Umfangsrichtung um die z-Achse an eine vorzugebende Deformations-Symmetrie angepasst. Ist beispielsweise eine zweizählige Symmetrie einer Deformation D der optischen Fläche 45 gewünscht, ist entsprechend die Anordnung der Aktorkörper 50 zweizählig symmetrisch um die z-Achse. Die Deformation D kann ebenfalls abhängig von den lokalen Koordinaten x', y' der optischen Fläche 45 beschrieben werden.
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Ergebnis der Ausübung der Stellkräfte über die Aktoreinheiten 49 auf die optische Fläche 45 und die hierdurch wirkenden Deformationsspannungen ist die in der z-Richtung, also senkrecht zur x'-y'-Ebene wirkende Deformation D(x', y') abhängig von der jeweiligen Koordinate x', y' auf der optischen Fläche 45. Aufgrund der Deformation D(x', y') erreicht die optische Fläche 45 eine deformierte Form z(x', y'), ausgehend von ihrer ursprünglichen Form, die sie ohne Wirkung der Stellkräfte der Aktoreinheiten 49 hat.
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Zwischen den Aktor-Stellantrieben 51 und den Aktorkörpern 50 können die Aktoreinheiten 49 noch Kraftübersetzungselemente aufweisen, über die eine von den Aktor-Stellantrieben 51 vorgegebene Stellkraft in eine von den Aktorkörpern 50 auf die optische Fläche 45 ausgeübte Stellkraft übersetzt wird. Derartige Übersetzungseinheiten können als in der Zeichnung nicht dargestellte Hebelübersetzungen ausgeführt sein.
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Die Vorspannung, die Vorspanneinheit 46 auf die optische Fläche 45 ausübt, wird über eine Kraftmesseinheit 52 gemessen.
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Jeder der Aktor-Stellantriebe 51 steht über eine Signalleitung 53 mit einer Ermittlungs- und Vorgabeeinrichtung 54 in Signalverbindung, deren Funktion nachfolgend noch erläutert wird.
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Eine Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts 4 in einer der Pupillenebenen des optischen Systems mit der Beleuchtungsoptik 5 und des Projektionsobjektivs 10, beispielsweise in der Pupillenebene 8, sowie eine Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts 4 in der Feldebene, beispielsweise in der Objektebene 6, kann durch Beleuchtungsparameter charakterisiert werden, die mit der Intensität des Beleuchtungslichts 4 gewichtet werden.
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Beispiele für diese Beleuchtungsparameter sind eine intensitätsgewichtete Pupillenverzeichnung (Δξ, Δη) und eine intensitätsgewichtete lokale Flächenänderung in der Beleuchtungs-Pupille δA/A.
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Hierbei bezeichnen ξ und η die Richtungskosinusse in der Beleuchtungs-Pupille, also die den Feldkoordinaten x, y entsprechenden Pupillenkoordinaten.
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Es gelten folgende Beziehungen:
x, y sind hierbei die Feldkoordinaten.
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wfr(ξ, η, x, y) bezeichnet die Wellenfront des Beleuchtungslichts 4, die von den beiden Feldkoordinaten x, y und von den beiden Pupillenkoordinaten ξ, η abhängt.
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g(ξ, η, x, y) bezeichnet als Intensitätsgewichtungsfunktion das jeweilige Beleuchtungssetting, nämlich eine Blenden- bzw. Maskenfunktion in der Beleuchtungs-Pupille, also eine Funktion, die in einer der Pupillenebenen 8, 9, 29 für bestimmte Pupillenkoordinaten ξ, η den Wert 0 und für andere Pupillenkoordinaten ξ, η den Wert 1 annimmt. Die Funktion g wird auch als Settingmaske bezeichnet.
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Die Ermittlungs- und Vorgabeeinrichtung 54 ermittelt die intensitätsgewichteten Beleuchtungsparameter der Beleuchtungsoptik 5, also die intensitätsgewichtete Pupillenverzeichnung und die intensitätsgewichtete lokale Flächenänderung in der Beleuchtungs-Pupille, an einer Mehrzahl von Feldpunkten. Dies kann durch Simulation auf Basis der Designdaten der Beleuchtungsoptik 5 und der Strahlungsquelle 3 bzw. durch Messung der Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts 4 in einer Feldebene der Beleuchtungsoptik 5 und durch Messung einer Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts 4 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 5 bei einem vorgegebenen Beleuchtungssetting geschehen.
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Beispiele für mögliche Beleuchtungssettings sind konventionelle Beleuchtungssettings und annulare Beleuchtungssettings mit einstellbarem maximalen und minimalen Beleuchtungswinkel sowie Dipol-Settings mit einstellbaren maximalem und minimalen Beleuchtungswinkel sowie mit einstellbarer Polbreite und Polrichtung. Beispiele für derartige Beleuchtungssettings sind angegeben in der
DE 10 2008 021 833 A1 .
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Aus der intensitätsgewichteten Pupillenverzeichnung an jedem Feldpunkt einerseits und aus den intensitätsgewichteten lokalen Flächenänderungen in der Beleuchtungs-Pupille an jedem Feldpunkt andererseits können die für die Beleuchtung des Objektfeldes 6c relevanten Beleuchtungsgrößen berechnet werden. Beispiele hierfür sind eine geometrische Telezentrie, eine Beleuchtungswinkel-Variation, eine Uniformität der Beleuchtung, eine Pol-Balance, eine Eliptizität und ein energetischer Telezentrie-Anteil.
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Es gelten folgende Beziehungen: Telezentrie tel in x- und y-Richtung:
Sigma-Variation dσ für eine vorgegebene Setting-Kontur (vorgegebenes R):
Uniformität U:
Pol-Balance pb in x- und y-Richtung:
Elliptizität E:
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Pol-Balance-induzierte x-Telezentrie:
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Gesamt-x-Telezentrie:
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tel_gesamt_x = tel_x + tel_pb_x (10)
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Hierbei ist NA die objektfeldseitige numerische Apertur der Beleuchtungsoptik 5. Für weitere angegebene Größen gilt:
- σ:
- Beleuchtungswinkel
- σ in:
- innerer, minimaler Beleuchtungswinkel
- σ out:
- äußerer, maximaler Beleuchtungswinkel
- R:
- Pupillenradius
- Φ1, Φ3:
- x-Pupillen-Quadranten
- Φ2, Φ4:
- y-Pupillen-Quadranten
Φ = Φ1 + Φ2 + Φ3 + Φ4 „mean” bedeutet eine Mittelwertbildung.
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Diese Beleuchtungsgrößen korrespondieren mit denjenigen, die in der
DE 10 2008 021 833 A1 beschrieben sind.
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Zum Ermitteln der intensitätsgewichteten Pupillenverzeichnung und/oder der intensitätsgewichteten lokalen Flächenänderung in der Beleuchtungs-Pupille kann ein Phasenverlauf der Wellenfront wfr des Beleuchtungslichts 4 einerseits in einer der Feldebenen und andererseits in einer der Pupillenebenen der Beleuchtungsoptik 5 betrachtet werden. Diese Betrachtung kann durch Berechnung anhand der optischen Designdaten oder durch Messung erfolgen. Diese Ermittlung kann unter Zuhilfenahme einer Entwicklung der Wellenfront mit einem orthogonalen Funktionensatz geschehen. Ein Beispiel für einen derartigen Funktionensatz sind Zernike-Polynome. Bei dieser Entwicklung können einzelne Funktionen des Funktionensatzes auf einen Zielwert, beispielsweise auf den Wert 0, gesetzt werden. Auf diese Weise kann der Beitrag einzelner Funktionen des orthogonalen Funktionensatzes zur Gesamtform der Wellenfront betrachtet werden. Diese Zielwert-Belegung von Zernike-Polynomen wird auch als Zernike-Maske entsprechend zur vorstehend bereits erwähnten Settingmaske bezeichnet.
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In der 4 ist der Deformationsbeitrag des Zernike-Polynoms Z10 über eine Beleuchtungs-Pupille, also in Pupillenkoordinaten, dargestellt. Gezeigt ist die Wellenfrontabweichung in Einheiten der Wellenlänge.
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5 zeigt einen entsprechenden Verlauf der Wellenfront-Abweichung über das Feld.
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Die 6 und 7 zeigen lokale Flächenänderungen am Ort der optischen Fläche 45, berechnet mit der Ermittlungs- und Vorgabeeinrichtung 45, die zu einem Wellenfrontverlauf entsprechend den 4 und 5 führen, die also zu einer Kompensation der dort dargestellten Wellenfront-Deformationen genutzt werden können.
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Die Diagramme sind auf 100 λ skaliert. Der Wert 1 entspricht also einer Wellenfrontänderung von 100 Wellenlängen.
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Angegeben ist jeweils eine lokale Flächenänderung über die Beleuchtungs-Pupille für zwei verschiedene Feldpunkte, nämlich in der 6 für einen randseitigen Feldpunkt (x, y) = (54,5, 0) und in der 7 für einen zentralen Feldpunkt (x, y) = (0, 0).
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Aus den Werten für die intensitätsgewichtete lokale Flächenänderung in der Pupille kann eine Deformation D(x', y') ermittelt werden, wobei x', y' die optische Fläche 45 aufspannenden Koordinaten sind und D die Deformation der optischen Fläche 45 am jeweiligen Ort x', y' auf der optischen Fläche 45 bezeichnet.
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Hierzu wird zunächst der Einfluss einer bestimmten Deformation D(x', y') der optischen Fläche 45 auf die intensitätsgewichtete Pupillenverzeichnung bzw. auf die intensitätsgewichtete lokale Flächenänderung in der Beleuchtungs-Pupille ermittelt.
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Anschließend wird ein Sollwert des Beleuchtungsparameters, also der intensitätsgewichteten Pupillenverzeichnung bzw. der intensitätsgewichteten Flächenänderung in der Beleuchtungs-Pupille vorgegeben. Dann wird eine Soll-Form z(x', y') der optischen Fläche 45 derart ermittelt, dass der Beleuchtungsparameter-Istwert mit dem Beleuchtungsparameter-Sollwert innerhalb vorgegebener Grenzen übereinstimmt. Aus dem Vergleich der Soll-Form mit der Ist-Form der optischen Fläche 45 kann dann die notwendige Deformation D(x', y') ermittelt werden. Schließlich wird die optische Fläche 45 mit Hilfe der Aktoreinheiten 49 derart deformiert, dass eine Ist-Form der optischen Fläche 45 mit der Soll-Form übereinstimmt. Diese Ermittlungsschritte sowie die Vorgabe der Stellwerte für die Aktoreinheiten 49 werden in der Ermittlungs- und Vorgabeeinrichtung 54 abgearbeitet.
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Paaren aus Basisfunktionen einerseits für den Verlauf über die Beleuchtungs-Pupille und andererseits für den Verlauf der Wellenfront über das Feld können aus der Optik bekannten Abbildungsfehler zugeordnet werden. Das vorstehend gewählte Paar von Basisfunktionen Z10 und F10 entspricht dem Abbildungsfehler „Dreiwelligkeit”.
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Andere Basisfunktionen-Paare entsprechen anderen bekannten Abbildungsfehlern.
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Z4 und F4 entsprechen dem Seidelschen Bildfehler „Bildfeldwölbung”. Z7 und F2 entsprechen dem Seidelschen Bildfehler „Koma”.
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Z2 und F2 entsprechen einem Maßstabsfehler.
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Z2 und F7 entsprechen einer Verzeichnung dritter Ordnung.
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Z5 und F5 entsprechen einem Astigmatismus.
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Z7 und F7 entsprechen einem Komafehler der nächst höheren Feldordnung.
Uniformität U:
Pol-Balance pb in x- und y-Richtung:
Elliptizität E:
