DE102011076436A1

DE102011076436A1 - Beleuchtungsoptik für die Projektionslithografie

Info

Publication number: DE102011076436A1
Application number: DE201110076436
Authority: DE
Inventors: Michael Patra
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2012-11-29
Anticipated expiration: 2031-05-26
Also published as: WO2012160061A1; TW201303525A; DE102011076436B4

Abstract

Eine Beleuchtungsoptik für die Projektionslithografie dient zur Ausleuchtung eines Objektfeldes, in dem eine abzubildende Struktur anordenbar ist, mit Beleuchtungslicht (3). Die Beleuchtungsoptik hat ein Spiegelarray (26) mit einer Vielzahl von Einzelspiegeln (27). Das Spiegelarray (26) ist in der Beleuchtungsoptik so angeordnet, dass eine Änderung einer Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts (3) auf dem Spiegelarray (26) zu einer Änderung einer Beleuchtungswinkelverteilung des Beleuchtungslichts (3) auf dem Objektfeld (5) führt. Im Strahlengang des Beleuchtungslichts (3) vor dem Spiegelarray (26) ist eine Strahlablenkungseinrichtung (25) zur Ablenkung des Beleuchtungslichts (3) angeordnet. Die Strahlablenkungseinrichtung (25) ist derart ausgebildet, dass sich aufgrund der Strahlablenkung durch die Strahlablenkungseinrichtung (25) eine Intensitätsverteilung (28a) des Beleuchtungslichts (3) auf dem Spiegelarray (26) verlagert. Es resultiert eine Beleuchtungsoptik, mit der eine Beleuchtungswinkelverteilung zur Ausleuchtung des Objektfeldes zwischen aufeinanderfolgenden Beleuchtungsvorgängen mit vertretbarem Aufwand und nach Möglichkeit schnell variiert werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik für die Projektionslithografie zur Ausleuchtung eines Objektfeldes, in dem eine abzubildende Struktur anordenbar ist, mit Beleuchtungslicht. Ferner betrifft die Erfindung ein optisches System mit einer derartigen Beleuchtungsoptik und einer Projektionsoptik zur Abbildung des Objektfeldes in ein Bildfeld. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System, ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauelements und ein mit diesem Verfahren hergestelltes Bauelement.
Eine Projektionsbelichtungsanlage der eingangs genannten Art ist bekannt aus der WO 2009/135586 A1 . Eine Beleuchtungsoptik für die Projektionslithografie ist weiterhin bekannt aus der WO 2005/026843 A , der EP 1 262 836 A und der US 2009/0116093 A1 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsoptik der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine Beleuchtungswinkelverteilung zur Ausleuchtung des Objektfeldes zwischen aufeinanderfolgenden Beleuchtungsvorgängen mit vertretbarem Aufwand und nach Möglichkeit schnell variiert werden kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungsoptik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik erlaubt aufgrund der Strahlablenkungseinrichtung insbesondere eine Änderung eines Beleuchtungssettings, also eine Änderung einer Beleuchtungswinkelverteilung zur Ausleuchtung des Objektfeldes, zwischen aufeinanderfolgenden, zu beleuchtenden Abschnitten der abzubildenden Struktur. Dies wird auch als Wechsel des Beleuchtungssettings von Die zu Die bezeichnet. Alternativ oder zusätzlich ist mit der Strahlablenkungseinrichtung eine Änderung der Beleuchtungswinkelverteilung zur Ausleuchtung des Objektfeldes zwischen Bereichen ein und desselben zu beleuchtenden Abschnittes möglich, also innerhalb eines Dies. Wiederum alternativ oder zusätzlich ist es möglich, mit Hilfe der Strahlablenkungseinrichtung eine solche Änderung eines Beleuchtungssettings herbeizuführen, dass ein und derselbe Bereich der abzubildenden Struktur mit verschiedenen Beleuchtungssettings belichtet wird, also eine Doppel- oder Mehrfachbelichtung mit unterschiedlichen Beleuchtungswinkelverteilungen. Die Veränderung der Intensitätsverteilung kann durch Verlagerung eines Auftreff-Bereiches des Beleuchtungslichts auf dem Spiegelarray erfolgen oder alternativ durch eine Umverteilung der Intensitätsverteilung innerhalb ein und desselben Auftreff-Bereiches. Eine Verlagerung des Auftreff-Bereiches kann durch eine Positionsänderung des Auftreff-Bereiches auf dem Spiegelarray und/oder durch eine Größen- bzw. Querschnittsänderung des Auftreff-Bereiches auf dem Spiegelarray geschehen.
Eine Ausbildung der Strahlablenkungseinrichtung nach Anspruch 2 erlaubt einen hohen Durchsatz der Beleuchtungsoptik. Umschaltzeiten im Bereich von einigen 10 ms können an einen Objektwechsel angepasst sein. Geringere Umschaltzeiten im Bereich einiger ms oder geringer können an eine Impulsfrequenz einer typischen Laser-Beleuchtungslichtquelle einer Projektionsbelichtungsanlage angepasst sein, in der die Beleuchtungsoptik zum Einsatz kommen kann.
Ablenkwinkel nach Anspruch 3 verringern die Anforderungen an die Strahlablenkungseinrichtung. Die Beleuchtungsoptik kann so ausgeführt sein, dass auch sehr geringe Ablenkwinkel zu einer ausreichenden Veränderung der Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts auf dem Spiegelarray führen.
Ein Wabenkondensor nach Anspruch 4 dient zur Lichtmischung des Beleuchtungslichts. Der Wabenkondensor kann insbesondere ein Winkelspektrum des den Wabenkondensor durchlaufenden Beleuchtungslichts erzeugen, welches in eine Intensitätsverteilung auf dem Spiegelarray umgesetzt wird. Auch andere optische Komponenten bzw. optische Baugruppen, die eine solche Lichtmischung bzw. eine solches Umsetzung des Winkelspektrums in die Intensitätsverteilung ermöglichen, können zum Einsatz kommen.
Die Wiederholrate der Strahlablenkungseinrichtung kann insbesondere 25 Hz betragen. Dies korrespondiert zu typischen Wechselraten zu beleuchtender Abschnitte bei Projektionsbelichtungsanlagen zur Herstellung mikro- bzw. nanostrukturierter Halbleiter-Bauelemente. Die Wiederholrate der Strahlablenkungseinrichtung und damit der Wechsel des Beleuchtungssettings kann synchronisiert zu einem Wechsel des zu beleuchtenden Objektabschnitts oder synchronisiert zu einem Objektwechsel erfolgen. Die Wiederholrate der Strahlablenkungseinrichtung kann deutlich größer sein als 10 Hz und kann beispielsweise im Bereich von bis zu 100 kHz liegen. Die Wiederholrate kann beispielsweise bei 6 kHz liegen und damit an eine Impulsfrequenz einer typischen Laser-Beleuchtungslichtquelle einer Projektionsbelichtungsanlage angepasst sein, in der die Beleuchtungsoptik zum Einsatz kommen kann. Die Strahlablenkungseinrichtung kann mit der Impulsfrequenz der Lichtquelle synchronisiert sein. Dies ermöglicht einen Puls-zu-Puls-Wechsel des Beleuchtungssettings. In der Beleuchtungsoptik kann im Strahlengang des Beleuchtungslichts nach dem Spiegelarray ein felddefinierendes Element angeordnet sein, um Querabmessungen des Objektfeldes zu definieren.
Eine Strahlablenkungseinrichtung nach Anspruch 5 kann als Zylinderlinse ausgeführt sein. Die Zylinderlinse kann Teil eines Zylinderlinsenpaares sein.
Eine Strahlablenkungseinrichtung nach Anspruch 6 kann als optischer Keil ausgeführt sein und kann Teil eines Paares optischer Keile sein.
Die Strahlablenkungseinrichtung nach Anspruch 7 kann ein Dove-Prisma aufweisen.
Die Strahlablenkungseinrichtung nach Anspruch 8 kann als Kipp-Spiegel ausgeführt sein.
Antriebe der Strahlablenkungseinrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 8 können als Piezo-Antriebe oder, im Falle einer dauernden Drehung des optischen Elements der Strahlablenkungseinrichtung, als Rotationsantriebe ausgeführt sein.
Ein elektrooptischer Deflektor als Beispiel für die Strahlablenkungseinrichtung kann eine optisch für das Beleuchtungslicht transparente Komponente aus BBO, KDP, DKDP, LBO oder SiO₂ aufweisen. Ein optoakustischer Deflektor als Beispiel für die Strahlablenkungseinrichtung kann eine optisch für das Beleuchtungslicht transparente Komponente aus LiNbO₃ oder aus SiO₂ aufweisen.
Eine Anordnung der Strahlablenkungseinrichtung nach Anspruch 10 ist kompakt. Vor der Fourier-Optik der Beleuchtungsoptik kann ein Wabenkondensor angeordnet sein, der ein Winkelspektrum des den Wabenkondensor durchlaufenden Beleuchtungslichts erzeugt, welches in eine Intensitätsverteilung auf dem Spiegelarray umgesetzt wird. Die Strahlablenkungseinrichtung kann zwischen dem Wabenkondensor und der Fourier-Optik angeordnet sein.
Bei einem optischen Weg nach Anspruch 11 führen auch kleine Ablenkungen, die über die Strahlablenkungseinrichtung erzeugt werden, zu großen Ablenkwegen quer zur Strahlrichtung im Bereich des Spielarrays.
Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 12, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 14 und eines Bauelements nach Anspruch 15 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik bereits erläutert wurden. Im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage erfolgt eine Veränderung der Beleuchtungswinkelverteilung zum Projizieren des Retikel-Abschnitts aufgrund der Wirkung der Strahlablenkungseinrichtung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die lithografische Herstellung eines strukturierten Halbleiter-Bauelements mit einer Beleuchtungsoptik mit einer Strahlablenkungseinrichtung mit großer Wiederholrate;
2 schematisch, aber im Vergleich zur 1 stärker im Detail einen Teil der Beleuchtungsoptik nach 1 mit einer Laser-Beleuchtungslichtquelle;
3 in einer im Vergleich zur 2 abgewandelten Darstellung und noch stärker im Detail einen Teil der Projektionsoptik zwischen einem Wabenkondensor und einem Spiegelarray;
4 eine erste Variante einer Ausleuchtung des Spiegelarrays, wobei dieses in einer Aufsicht dargestellt ist, zusammen mit einem eine Intensitätsverteilung der Ausleuchtung über das Spiegelarray charakterisierenden I(x)-Diagramm;
5 ebenfalls in einer Aufsicht eine Intensitätsverteilung in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik, die bei der Ausleuchtung des Spiegelarrays nach 4 resultiert;
6 in einer zur 4 ähnlichen Darstellung eine aufgrund der Wirkung der Strahlablenkungseinrichtung geänderte Ausleuchtung des Spiegelarrays und ein entsprechendes geändertes I(x)-Diagramm;
7 ebenfalls in einer Aufsicht eine Intensitätsverteilung in der Pupillenebene der Beleuchtungsoptik, die bei der Ausleuchtung des Spiegelarrays nach 6 resultiert;
8 in einer im Vergleich zu den 5 und 7 wesentlich feiner aufgelösten Darstellung eine Ausleuchtungsintensität der Pupillenebene, die aufgrund einer Beleuchtung des Spiegelarrays nach Ablenkung durch die Strahlablenkungseinrichtung um eine Einzelspiegel-Spalte in einer ersten Strahlablenkungsrichtung resultiert;
9 in einer zur 8 ähnlichen Darstellung die Ausleuchtung der Pupillenebene, die nach einer Ablenkung der Ausleuchtungsintensität des Spiegelarrays um eine Einzelspiegel-Spalte in der anderen, entgegengesetzten Strahlablenkungsrichtung resultiert;
10 eine Differenz der Ausleuchtungsintensitäten in der Pupillenebene gemäß den 8 und 9;
11 in einem Meridionalschnitt ein Zylinderlinsenpaar als Ausführung der Strahlablenkungseinrichtung in der Relativposition ”keine Strahlablenkung”;
12 das Zylinderlinsenpaar nach 11 in der Relativposition ”Strahlablenkung nach unten”;
13 ein optisches Keilpaar als weitere Ausführung für die Strahlablenkungseinrichtung in einer Seitenansicht in der Relativposition ”Strahlablenkung nach unten”;
14 das Keilpaar nach 13, gedreht um 90° um eine zur Einfallsrichtung von Beleuchtungslicht parallele Drehachse, sodass in der Zeichenebene nach 14 die Relativposition der Keile ”keine Strahlablenkung” resultiert;
15 in einer zu den 13 und 14 ähnlichen Darstellung das Keilpaar, im Vergleich zur 14 nochmals um die Drehachse um 90° weitergedreht, in der Relativstellung der Keile ”Strahlablenkung nach oben”;
16 eine weitere Ausführung der Strahlablenkungseinrichtung in Form eines Dove-Prismas;
17 die Strahlanlenkungseinrichtung nach 16 mit weiteren optischen Komponenten der Beleuchtungsoptik in einer ersten Strahlablenkungs-Drehposition des Dove-Prismas;
18 die optischen Komponenten nach 17 in einer zweiten Strahlablenkungs-Drehposition des Dove-Prismas;
19 schematisch die Achsenbeziehungen zwischen einer optischen Achse der Beleuchtungsoptik, einer Drehachse des Dove-Prismas und einer Strahlablenkungseinrichtung;
20 eine weitere Ausführung der Strahlablenkungseinrichtung in Form eines schwenkbar angetriebenen Spiegelelements;
21 eine weitere Ausführung eines Teil der Beleuchtungsoptik, in die die Strahlablenkungseinrichtung nach 20 integriert ist;
22 in einer nach 2 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung der Beleuchtungsoptik mit einem Spiegelarray und einer Strahlablenkungseinrichtung mit großer Wiederholrate; und
23 bis 25 ein Intensitätsprofil eines Beleuchtungslichtbündels abhängig von der Entfernung eines Orts der Profilmessung zur Laser-Lichtquelle.
Eine schematisch in der 1 dargestellte Projektionsbelichtungsanlage 1 dient zur lithografischen Herstellung von mikro- bzw. nanostrukturierten Halbleiter-Bauelementen, insbesondere von Speicher-Mikrochips.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 hat eine Laser-Lichtquelle 2 zur Erzeugung von Beleuchtungs- und Abbildungslicht 3. Ein Strahlengang des Beleuchtungs- und Abbildungslichts 3 ist in der 1 stark schematisch dargestellt. In der Realität liegt das Beleuchtungs- und Abbildungslicht 3 in Form eines im Querschnitt ausgedehnten Lichtbündels vor, das je nach Ausführung der Projektionsbelichtungsanlage 1 streckenweise in eine Vielzahl von Teilbündeln aufgeteilt sein kann. Der Strahlengang des Beleuchtungs- und Abbildungslichts 3 kann zudem gefaltet sein. Nach der Lichtquelle 2 durchläuft das Beleuchtungs- und Abbildungslicht 3 zunächst eine pupillenformende optische Baugruppe 4, die nachfolgend als PDE (Pupil Defining Element, pupillendefinierendes Element) bezeichnet wird. Das PDE 4 dient zur Vorgabe einer Beleuchtungswinkelverteilung der Ausleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Dem PDE 4 nachgeordnet ist eine feldformende optische Baugruppe 7, die nachfolgend als FDE (Field Defining Element, felddefinierendes Element) bezeichnet ist. Das FDE 7 dient zur Vorgabe einer Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts 3 im Objektfeld 5, also insbesondere zur Vorgabe von Querabmessungen einer Ausleuchtung des Objektfeldes 5. Im Bereich des FDE 7 ist eine Pupillenebene 8 einer Beleuchtungsoptik 9 angeordnet. Die Beleuchtungsoptik 9 umfasst dabei alle bündelformenden optischen Komponenten zwischen der Lichtquelle 2 und dem Objektfeld 5.
Dem FDE 7 im Strahlengang des Beleuchtungs- und Abbildungslichts 3 nachgeordnet ist eine Fourier-Optik 10. Der Fourier-Optik 10 nachgeordnet ist eine optische Baugruppe 11 zur Vorgabe einer Berandungsform des Objektfeldes 5, die nachfolgend als REMA (Reticle Masking System, System zur Maskierung des Objekts bzw. Retikels) bezeichnet ist. Im Bereich des REMA 11 ist eine Zwischen-Feldebene 12 der Beleuchtungsoptik 9 angeordnet.
Dem REMA 11 ist im Strahlengang des Beleuchtungs- und Abbildungslichts 3 ein REMA-Objektiv 13 nachgeordnet. Dieses bildet die Zwischen-Feldebene 12 in die Objektebene 6 ab.
Im Bereich der Objektebene ist ein Retikel 14, also eine Lithografiemaske, angeordnet. Das Retikel 14 trägt die mit der Projektionsbelichtungsanlage 1 abzubildenden Strukturen. Abgebildet werden dabei diejenigen Strukturen des Retikels 14, die sich im Objektfeld 5 befinden. In der schematischen Darstellung der 1 ist das Retikel 14 als das Beleuchtungs- und Abbildungslicht 3 durchlässiges Element dargestellt. Alternativ ist eine Ausgestaltung der Projektionsbelichtungsanlage 1 zur Beleuchtung eines reflektierenden Retikels möglich. Das Retikel 14 wird getragen von einem Retikelhalter 15.
Eine Projektionsoptik 16 bildet das Objektfeld 5 in ein Bildfeld 17 in einer Bildebene 18 ab. In der Bildebene 18 ist ein Wafer 19 angeordnet. Die Strukturen im Objektfeld 5 werden auf denjenigen Abschnitt des Wafers 19 abgebildet, der im Bildfeld 17 angeordnet ist. Der Wafer 19 wird von einem Waferhalter 20 getragen.
Bei der Projektionsbelichtung wird eine lichtempfindliche Schicht auf dem Wafer 19 vom Abbildungslicht 3 belichtet, sodass durch anschließende Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht die Strukturen auf dem Retikel 14 auf den Wafer 19 übertragen werden. Bei der Projektionsbelichtung werden der Retikelhalter 15 und der Waferhalter 20 synchronisiert zueinander verlagert. Dies kann bei der Ausführung der Projektionsbelichtungsanlage 1 als Stepper schrittweise oder bei der Ausführung der Projektionsbelichtungsanlage 1 als Scanner kontinuierlich erfolgen. Ein bei einem Belichtungsvorgang der Projektionsbelichtungsanlage 1 belichteter Abschnitt des Wafers 19 wird auch als Die bezeichnet.
Hergestellt wird so ein mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauelement, insbesondere ein Halbleiter-Bauelement, beispielsweise ein Mikro- bzw. Nano-Speicherchip.
Gemeinsam mit der Beleuchtungsoptik 9 bildet die Projektionsoptik 16 ein optisches System 21 der Projektionsbelichtungsanlage 1.
Ein grundsätzlicher Aufbau der Beleuchtungsoptik 9 ist bekannt aus der WO 2009/135586 A1 , auf deren Inhalt vollumfänglich Bezug genommen wird.
2 zeigt einen Ausschnitt der Beleuchtungsoptik 9. Dargestellt ist schematisch, im Vergleich zur 1 aber stärker im Detail, ein Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 zwischen der Lichtquelle 2 und dem FDE 7.
Ein Wabenkondensor 21a mit zwei hintereinander angeordneten Mikrolinsen-Arrays 22, 23 stellt eine Komponente des PDE 4 dar. Dargestellt sind in der 2 lediglich einige der Mikrolinsen 24. Zwischen dem Wabenkondensor 21a und einer Fourier-Optik 25a des PDE 4, die in der 2 schematisch als einzelne Linse dargestellt ist, ist eine Strahlablenkungseinrichtung 25 angeordnet, die nachfolgend noch näher erläutert wird. Die Fourier-Optik 25a hat eine Brennweite von 15 m.
Im Strahlengang nach der Fourier-Optik 10 ist ein Spiegelarray 26 angeordnet. Das Spiegelarray 26 wird auch als MMA (Micro Mirror Array, Mikrospielarray) bezeichnet. Das Spiegelarray 26 hat eine Vielzahl von zeilen- und spaltenweise angeordneten Einzelspiegeln 27. Das Spiegelarray 26 ist in der Beleuchtungsoptik 9 so angeordnet, dass eine Änderung einer Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts 3 auf dem Spiegelarray 26 zu einer Änderung einer Beleuchtungsmittelverteilung des Beleuchtungslichts 3 auf dem Objektfeld 5 führt.
Neben dem Wabenkondensor 21a gehören die Strahlablenkungseinrichtung 25, die Fourier-Optik 25a und das Spiegelarray 26 zum PDE 4.
Zwischen dem Spiegelarray 26 und dem FDE 7 ist ein planer 90°-Umlenkspiegel 28 angeordnet.
Die Einzelspiegel 27 des Spiegelarrays 26 sind individuell verkippbar. Dies ist in der 2 schematisch und beispielhaft für die wenigen dort stellvertretend dargestellten Einzelspiegel 27 angedeutet. Je nach den Kippstellungen der Einzelspiegel 27 wird das FDE 7 mit einer vorgegebenen Intensitätsverteilung in der Pupillenebene 8 ausgeleuchtet, was einer entsprechend zugeordneten Beleuchtungswinkelverteilung des Beleuchtungslichts 3 auf dem Objektfeld 5 zugeordnet ist.
Die Strahlablenkungseinrichtung 25 ist so ausgeführt, dass sich aufgrund der Strahlablenkung des Beleuchtungslichts 3 durch die Strahlablenkungseinrichtung 25 eine Intensitätsverteilung 28a des Beleuchtungslichts 3 auf dem Spiegelarray 26 verändert. Die Strahlablenkungseinrichtung 25 lenkt das Beleuchtungslicht 3 mit einem Ablenkwinkel von +/– 40 μrad ab. Auch andere Ablenkwinkel von 5 mrad oder geringer, also von +/– 2,5 mrad oder geringer, sind möglich, beispielsweise Ablenkwinkel von +/– 500 μrad, +/– 250 μrad, +/– 100 μrad, +/– 50 μrad. Auch Ablenkwinkel, die geringer sind als +/μ 40 μrad, sind möglich. Diese Veränderung der Intensitätsverteilung 28a kann durch Verlagerung eines Auftreff-Bereiches des Bündels des Beleuchtungslichts 3 auf dem Spiegelarray 26 erfolgen. Eine solche Verlagerung des Auftreff-Bereiches kann durch eine Positionsänderung des Auftreff-Bereiches auf dem Spiegelarray 26, also durch eine Verschiebung eines Auftreffortes des Bündels des Beleuchtungslichts 3 auf dem Spiegelarray 26 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass durch die strahlablenkende Wirkung der Strahlablenkungseinrichtung 25 eine Größen- bzw. Querschnittsänderung des Auftreff-Bereiches auf dem Spiegelarray 26 durch eine entsprechende Größen- bzw. Querschnittsänderung des Bündels des Beleuchtungslichts 3 aufgrund der Wirkung der Strahlablenkungseinrichtung 25 erfolgt. Eine weitere Variante für eine durch die Wirkung der Strahlablenkungseinrichtung 25 herbeigeführte Veränderung der Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts 3 auf dem Spiegelarray 26 ist eine Umschichtung der Intensität innerhalb eines Auftreff-Bereiches des Beleuchtungslichts 3 auf dem Spiegelarray 26, wobei bei einer solchen Intensitäts-Umschichtung bzw. Intensitäts-Umverteilung keine Größen- bzw. Querschnittsänderung des Auftreff-Bereiches erfolgen muss, zusätzlich aber natürlich erfolgen kann.
Die Strahlablenkungseinrichtung 25 ist derart ausgebildet, dass eine Strahlablenkung des Beleuchtungslichts 3 mit einer Umschaltzeit von 100 ms oder geringer resultiert. Die Umschaltzeit ist dabei diejenige Zeitspanne, die notwendig ist, um mit Hilfe der Strahlablenkungseinrichtung 25 zwischen einer ersten Soll-Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts 3 auf dem Spiegelarray 26 und einer zweiten, geänderten Soll-Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts 3 auf dem Spiegelarray 26 umzuschalten. Die Umschaltzeit kann kleiner sein als 100 ms und kann beispielsweise 50 ms betragen. Auch deutlich kleinere Umschaltzeiten im Bereich von 10 ms, von 2 ms, von 1,6 ms, von 1 ms oder noch kleinere Umschaltzeiten sind möglich.
Die Strahlablenkungseinrichtung 25 kann derart ausgebildet sein, dass eine Strahlablenkung mit einer hohen Wiederholrate erfolgt, die größer ist als 10 Hz. Auch größere Wiederholraten bis hin zu 60 kHz sind möglich. Die Strahlablenkung der Strahlablenkungseinrichtung 25 ist zu einer Objektverlagerung durch den Retikelhalter 15 bzw. zu einem mit dem Retikelhalter 15 erreichbaren Objektwechsel synchronisiert bzw. auf diesen Objektwechsel abgestimmt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Strahlablenkung der Strahlablenkungseinrichtung 25 mit einer Impulsfrequenz der Lichtquelle 2 zu synchronisieren bzw. auf diese Impulsfrequenz abzustimmen.
3 zeigt nochmals stärker im Detail einen Ausschnitt der Beleuchtungsoptik 9 zwischen dem Wabenkondensor 21a und dem Spiegelarray 26. In der 3 sind die optischen Komponenten als um eine optische Achse oA symmetrisch und der Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 insgesamt ungefaltet dargestellt.
Zwischen der der Strahlablenkungseinrichtung 25 nachgeordneten Fourier-Optik 25a und dem Spiegelarray 26 ist im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 zunächst eine Konvergenzlinse 29 und direkt danach folgend ein Fokussier-Mikrolinsenarray 30 angeordnet. Zwischen dem Wabenkondensor 21a und der Fourier-Optik 25a verläuft das Beleuchtungslicht 3 divergent mit einem aufweitenden Divergenzwinkel von 1 mrad. Diese Divergenz von 1 mrad entspricht einer ausgangsseitigen numerischen Apertur des Wabenkonsendors 21a. Ab der Fourier-Optik 25a verläuft das Beleuchtungslicht 3 als Bündel mit einem gesamten Bündeldurchmesser A von 30 mm.
In der 3 ist schematisch die Wirkung der Strahlablenkungseinrichtung 25 dargestellt. Gestrichelt ist ab der Strahlablenkungseinrichtung 25 ein Strahlengang 31 des um 40 μrad abgelenkten Beleuchtungslichts 3 gezeichnet. Diese Strahlablenkung führt in einer Spiegelebene 32 des Spiegelarrays 26 zu einer Strahlablenkung um genau einen Abstand B zwischen zwei benachbarten Einzelspiegeln 27, also um eine Strahlablenkung um genau eine Spiegelspalte. Hierbei wird davon ausgegangen, dass das Spiegelarray mehrere zehn Spalten hat.
Da die Ausleuchtung des Spiegelarrays 26 über dessen Fläche durch das Bündel des Beleuchtungslichts 3 nicht homogen ist, führt eine Ablenkung des Bündels des Beleuchtungslichts 3, die zu einer Verlagerung des Bündels auf dem Spiegelarray 26 führt, automatisch zu einer Änderung der die jeweiligen Einzelspiegel 27 beaufschlagenden Intensitäten.
Die 4 bis 7 verdeutlichen an einem Beispiel die Auswirkung einer solchen Strahlablenkung des Beleuchtungslichts 3 um eine Spiegelspalte.
4 zeigt schematisch das Spiegelarray 26 in einer Aufsicht als 4 × 8 Array mit insgesamt 32 Einzelspiegeln 27, die in vier Zeilen und acht Spalten angeordnet sind. Eine Intensitätsbeaufschlagung I der Einzelspiegel 27 mit dem Beleuchtungslicht 3, also die Intensitätsverteilung 28a, steigt spaltenweise von links nach rechts an zwischen einer geringsten Intensität I₁ in der in der 4 linken Spalte und einer höchsten Intensität I₈ in der in der 4 rechten Spalte. Dieser stufenweise Intensitätsanstieg ist in einem I(x)-Diagramm der 4 dargestellt. Aufgrund einer momentan eingestellten Kippstellung der Einzelspiegel 27 resultiert eine Intensitätsbeaufschlagung des FDE 7 in der Pupillenebene 8, die in der 5 gezeigt ist.
Aufgrund der Wirkung der Strahlablenkungseinrichtung 25 wird das Bündel des Beleuchtungslichts 3, ausgehend von der Intensitätsbeaufschlagung nach 4, um eine Spiegelspalte nach links abgelenkt. Eine resultierende Intensitätsbeaufschlagung des Spiegelarrays 26 nach dieser Ablenkung ist in der 6 dargestellt. Die in der 6 ganz linke Spiegelspalte wird nun mit der Intensität I₂ und die in der 6 ganz rechte Spalte mit der Intensität I₉ beaufschlagt, die wiederum noch um eine Stufe höher ist als die Intensität I₈.
Entsprechend hat sich auch die Intensität der Beaufschlagung in der Pupillenebene 8 des FDE 7 geändert, wie in der 7 dargestellt ist.
Die Änderung einer Verteilung einer Intensitätsbeaufschlagung des Spiegelarrays 26 kann, wie vorstehend ausgeführt, durch Positionsänderung der Intensitätsverteilung 28a des Beleuchtungslichts 3 auf dem Spiegelarray 26, also durch Verschiebung um eine Spiegelspalte, geschehen oder alternativ auch durch Änderung der Intensitätsverteilung innerhalb eines in seiner Lage und beispielsweise seinen randseitigen Abmessungen unveränderten Auftreff-Bereiches des Beleuchtungslichts 3 auf dem Spiegelarray 26.
Durch die Änderung einer Verteilung einer Intensitätsbeaufschlagung des Spiegelarrays 26 lässt sich also beispielsweise ein maximaler Beleuchtungswinkel σ beeinflussen, mit dem das Objektfeld 5 beleuchtet wird, und/oder es lässt sich ein Polwinkel einer Multipol-Beleuchtungswinkelverteilung ändern, mit der das Objektfeld 5 beleuchtet wird. Generell lässt sich also ein bestehendes Beleuchtungssetting abwandeln oder es lässt sich ein bestehendes Beleuchtungssetting in ein anderes Beleuchtungssetting umwandeln. Beispiele für Beleuchtungssettings, die als Ausgangs-Beleuchtungssetting vor der Abwandlung oder als Ziel-Beleuchtungssetting nach der Umwandlung zum Einsatz kommen können, sind beschrieben in der DE 10 2008 021 833 A1 .
8 und 9 zeigen entsprechend den 5 und 7 eine Intensitätsbeaufschlagung des FDE 7 in der Pupillenebene 8 in zwei Ablenkstellungen der Strahlablenkungseinrichtung 25. Im Unterschied zu den 5 und 7 sind die Darstellungen nach den 8 und 9 weniger stark schematisch, sondern entsprechen einer realistischeren, höheren Anzahl der Einzelspiegel 27 des Spiegelarrays 26 und einer resultierenden höheren Ortsauflösung der Intensitätsverteilung in der Pupillenebene 8. 8 zeigt die Intensitätsverteilung in der Ablenkstellung „nach links verschoben”, also um eine maximale Strahlanlenkung in negativer x-Richtung verschoben, und 9 entsprechend die Strahlablenkung „nach rechts verschoben”.
10 zeigt eine Differenz der beiden Intensitätsausleuchtungen nach den 8 und 9, also ΔI(x, y) = I (nach links verschoben) – I (nach rechts verschoben).
Die Intensität der Ausleuchtung der Pupillenebene 7 ist radial nach außen verlagert. Durch die Strahlablenkung, die hieraus folgende Verschiebung der Intensitätsausleuchtung des Spiegelarrays 26 und die damit einhergehende Veränderung der Intensitätsausleuchtung I(x, y) der Pupillenebene 8 ist also eine Vergrößerung eines Beleuchtungswinkels eines annularen Beleuchtungssettings erreicht worden.
Je nach der Einstellung der Kippwinkel der Einzelspiegel 27 lassen sich auch andere Änderungen des Beleuchtungssettings über die Strahlablenkungseinrichtung 25 erreichen, beispielsweise eine Änderung bei einem annularen Beleuchtungssetting derart, dass ein minimaler Beleuchtungswinkel praktisch konstant bleibt und ein maximaler Beleuchtungswinkel sich ändert, beispielsweise größer wird oder kleiner wird. Auch eine Elliptizität eines Beleuchtungssettings kann durch die Wirkung der Strahlablenkungseinrichtung 25 geändert werden. Auch Mischsettings, die sich beispielsweise aus einem annularen und einem Multipol-Setting zusammensetzen, können aufgrund der Wirkung der Strahlablenkungseinrichtung 25 so beeinflusst werden, dass sich die Mischung in ihren Intensitätsverhältnissen ändert, dass beispielsweise ein Multipol-Anteil im Vergleich zum annularen Anteil des Beleuchtungssettings kleiner oder größer wird.
Durch die Wirkung der Strahlablenkungseinrichtung 25 kann eine Änderung des Beleuchtungssettings beim Wechsel zwischen zwei zu beleuchtenden Objekten oder Strukturabschniten (Die zu Die-Wechsel) herbeigeführt werden. Aufeinanderfolgend mit der Beleuchtungsoptik 9 beleuchtete Objekte werden dann mit verschiedenen Beleuchtungswinkelverteilungen beleuchtet. Dies kann genutzt werden, um die Beleuchtungsoptik 9 auf die Beleuchtungsanforderungen von variierenden Objektgeometrien anzupassen oder dazu genutzt werden, um beispielsweise Randeffekte auf dem Wafer 19 zu kompensieren, also beispielsweise unterschiedliche Beleuchtungsbedingungen beim Vergleich zwischen der Beleuchtung eines Zentrums des Wafers 19 und der Beleuchtung eines Randes des Wafers 19.
Die Strahlablenkungseinrichtung 25 kann auch so wirken, dass das Beleuchtungssetting während der Beleuchtung ein und desselben Objektes durch die Beleuchtungsoptik 9 geändert wird. Dies kann beispielsweise dann genutzt werden, wenn das zu beleuchtende Objekt in einem ersten zu beleuchtenden Objektabschnitt Anforderungen an eine Beleuchtungswinkelverteilung hat, die sich von den Anforderungen in einem weiteren Objektabschnitt unterscheiden. Ein Beispiel hierfür ist ein zu beleuchtendes Objekt in Form eines Speicherchip-Musters, bei dem mittig eine andere Strukturverteilung vorliegt als randseitig.
Schließlich kann die Strahlablenkungseinrichtung 25, wenn sehr kurze Umschaltzeiten zur Verfügung stehen, dazu genutzt werden, das Beleuchtungssetting zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen einer mit einer bestimmten Impulsfrequenz arbeitenden Lichtquelle 2 zu ändern. Dies kann beispielsweise genutzt werden, um die Beleuchtungswinkelverteilung nachzustellen bzw. nachzuführen. Auch zeitliche Effekte können durch diese Änderungsmöglichkeit kompensiert werden.
Anhand der 11 bis 20 werden nachfolgend verschiedene Varianten der Strahlablenkungseinrichtung 25 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Strahlablenkungseinrichtung 25 nach den 1 bis 10 bereits erläutert wurden, werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Bei der Ausführung nach den 11 und 12 ist die Strahlablenkungseinrichtung 25 als Paar von Zylinderlinsen 33, 34 aufgebaut. Diese sind in den 11 und 12 in einem Schnitt senkrecht zur Zylinderachse dargestellt. Die Zylinderlinse 33 ist plankonkav und die Zylinderlinse 34 ist plankonvex ausgeführt. Plane Flächen der beiden Zylinderlinsen 33, 34 sind voneinander abgewandt. Der Krümmungsradius einer konkaven Linsenfläche 35 der Zylinderlinse 33 entspricht dem Krümmungsradius einer konvexen Linsenfläche 36 der Zylinderlinse 34. Im betrachteten Ausführungsbeispiel ist der Krümmungsradius der gekrümmten optischen Flächen der beiden Zylinderlinsen 33, 34 jeweils 100 mm. Die beiden Linsenflächen 35, 36 verlaufen also mit näherungsweise konstantem, geringem Abstand zueinander.
In einer Neutralstellung nach 11 verlaufen eine Eintrittsfläche 37 der Zylinderlinse 33 und eine Austrittsfläche 38 der Zylinderlinse 34 parallel zueinander. In der Neutralstellung hat die Strahlablenkungseinrichtung 25 nach den 11 und 12 also keine strahlablenkende Wirkung.
In einer Ablenkstellung nach 12 ist die Zylinderlinse 34 ausgehend von der Neutralstellung um einen Winkel α um eine mit der Zylinderachse der Zylinderlinse 34 zusammenfallende Schwenkachse 39 verschwenkt. Diese Verschwenkung erfolgt mittels eines in der 12 schematisch angedeuteten Schwenkantriebs 40. Der Schwenkantrieb 40 kann mit einer Verlagerungsgeschwindigkeit im Bereich von weniger als 10 cm/s eine Ablenk-Wiederholrate im kHz-Bereich erreichen. Der Schenkantrieb 40 kann als Piezo-Antrieb realisiert sein. Entsprechend verläuft die Austrittsfläche 38 nun im Winkel α zur Eintrittsfläche 37. Dies führt zu einer entsprechenden brechenden Ablenkung des Beleuchtungslichts 3 um einen Winkel δ, wie in der 12 dargestellt. Es gilt: δ = (n - 1)α.
Der Schwenkwinkel α ist in der 12 stark übertrieben groß dargestellt. Bei einem Schwenkwinkel α von 80 μrad resultiert eine ausreichend große Ablenkung δ von 40 μrad. Hierbei ist ein für optisches Material typischer Brechungsindex von n = 1,5 vorausgesetzt.
Bei einem Gesamtdurchmesser A des Lichtbündels des Beleuchtungslichts 3 von 26 mm kann diese Ablenkung durch eine Verlagerung der Zylinderlinse 34 mit dem Schwenkantrieb 40 in der Größenordnung von 10 μm erreicht werden. Der Schwenkantrieb 40 kann durch einen Ultraschall-Vibrationsantrieb realisiert sein.
Die Zylinderlinse 34 stellt ein refraktives optisches Element dar, welches quer zur Strahlrichtung des Beleuchtungslichts 3 angetrieben verlagerbar ist.
Anhand der 13 bis 15 wird ein weiteres Beispiel für die Strahlablenkungseinrichtung 25 beschrieben. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 12 bereits erläutert wurden, tragen dieselben Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Strahlablenkungseinrichtung 25 nach den 13 bis 15 ist als Paar optischer Keile 41, 42 ausgeführt.
Als Ablenkwinkel α wird bei der Strahlablenkungseinrichtung 25 nach 13 bis 15 eine Projektion des tatsächlichen Ablenkwinkels des Beleuchtungslichts 3 auf die Zeichenebene der 13 bis 15 betrachtet.
Bei der Stellung nach 13 ”maximale Strahlablenkung nach rechts” liegen die Normalen von Keilflächen 43, 44 in der Zeichenebene der 13. Die Eintrittsfläche 37 des Keils 41 und die Austrittsfläche 38 des Keils 42 verlaufen parallel zueinander. In der Stellung nach 13 vergrößert sich aufgrund des Keilverlaufs der Keilflächen 43, 44 ein Abstand zwischen den Keilen 41, 42 von unten nach oben.
14 zeigt das Keilpaar 41, 42 um eine Drehachse 45, die mit einer Einfallsrichtung des Beleuchtungslichts 3 auf die Eintrittsfläche 37 zusammenfällt, um 90° entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, gesehen in der Strahlenrichtung des Beleuchtungslichts 3. Ein Drehantrieb 46 für diese Verdrehung ist in der 14 schematisch dargestellt. In der Zeichenebene der 14 haben die Keilflächen 43, 44 nun keine strahlablenkende Wirkung. Die Stellung der Keile 41, 42 nach 14 ist daher eine Neutralstellung der Strahlablenkungseinrichtung 25.
15 zeigt die Strahlablenkungseinrichtung 25 relativ zur Neutralstellung nach 14 um weitere 90° entgegen dem Uhrzeigersinn, gesehen in der Strahlrichtung des Beleuchtungslichts 3, um die Drehachse 45 verdreht.
Der Drehantrieb 46 kann durch einen Rotationsantrieb realisiert sein. Entsprechende Rotationsantriebe sind für Polygonspiegel aus der Laser-TV-Entwicklung bekannt.
Die beiden Keile 41, 42 stellen refraktive optische Elemente dar, die um die längs der Strahlrichtung des Beleuchtungslichts 3 verlaufende Drehachse 45 angetrieben verdreh- bzw. verschwenkbar sind.
Anhand der 16 bis 19 wird eine weitere Variante für die Strahlablenkungseinrichtung 25 beschrieben.
Führendes Element im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 ist bei der Strahlablenkungseinrichtung 25 nach den 16 bis 19 ein Dove-Prisma 47. Dieses ist mittels eines in der 16 schematisch dargestellten Drehantriebs 48 um eine Prismen-Drehachse 49 dreh- bzw. schwenkbar. Wie aus der 19 hervorgeht, fallen die Prismen-Drehachse 49 und die mit einer Einfallsrichtung des Beleuchtungslichts 3 zusammenfallende optische Achse oA nicht zusammen. Zwischen der optischen Achse oA und der Prismen-Drehachse 49 liegt in einer Ebene senkrecht zu einer Strahlablenkungsrichtung 50, also in der Zeichenebene der 19, ein Winkel β vor.
Dem Dove-Prisma 47 ist im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 ein Objektiv 51 mit zwei Linsen 52, 53 nachgeordnet. Das Objektiv 51 bildet eine im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 vor dem Dove-Prisma 47 angeordnete Strahlablenkungs-Objektebene 54 in eine dem Objektiv 51 nachgeordnete Strahlablenkungs-Bildebene 55 ab.
Betrachtet wird bei der Strahlablenkungseinrichtung 25 mit dem Dove-Prisma 47 wiederum eine Projektion einer Gesamt-Strahlablenkung auf eine Strahlablenkungsebene. Diese steht senkrecht auf der Zeichenebene nach 19 und enthält die optische Achse oA.
Das Objektiv 51 und das Dove-Prisma 47 können ihre Position im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 innerhalb der Strahlablenkungseinrichtung 25 auch vertauschen.
Das Dove-Prisma 47 stellt ein refraktives optisches Element dar, das um die Schwenk- bzw. Drehachse 49 angetrieben verschwenkbar bzw. verdrehbar ist, die unter dem Winkel β zur Strahlrichtung des Beleuchtungslichts 3 verläuft. Der Winkel β ist kleiner als 45°.
Eine weitere Variante der Strahlablenkungseinrichtung 25 ist in der 20 dargestellt.
Die Strahlablenkungseinrichtung 25 nach 20 weist genau einen angetrieben verkippbaren Spiegel 56 auf. Der Spiegel 56 reflektiert das Beleuchtungslicht 3. Ein Kippantrieb 57 für den Spiegel 56 ist in der 20 schematisch dargestellt. Der Kipp-Spiegel 56 ist um eine quer zur Strahlrichtung des Beleuchtungslichts 3 verlaufende Schwenkachse 57a angetrieben verkippbar. Eine Verlagerungsgeschwindigkeit des Kippantriebs 57 im Bereich von einigen mm/s ermöglicht ebenfalls eine Wiederholrate der Strahlablenkung des Beleuchtungslichts 3 im kHz-Bereich. Der Kippantrieb 57 kann als Piezo-Antrieb realisiert sein. Um einen Ablenkwinkel δ nach dem Spiegel 56 von 40 μrad zu erzeugen, muss dieser um einen Kippwinkel χ von 20 μrad verkippt werden. Einen Durchmesser des Spiegels 56 von 26 mm vorausgesetzt, muss der Spiegel 56 randseitig durch den Kippantrieb 57 um 260 nm verkippt werden.
21 zeigt eine mögliche Anordnung des Spiegels 56 der Strahlablenkungseinrichtung 25 nach 20 in der Beleuchtungsoptik 9. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 20, insbesondere unter Bezugnahme auf die Beschreibung der Beleuchtungsoptik 9 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert. Dargestellt ist in der 21 der Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 zwischen dem Wabenkondensor 21a und dem Fokussier-Mikrolinsenarray 30.
Diejenigen optischen Komponenten, die die Funktion der Fourier-Optik 25a und der Konvergenzlinse 29 nach 3 haben, sind bei der Ausführung nach 21 in zwei optische Komponentengruppen 58, 59 aufgeteilt, die in der 21 schematisch durch jeweils drei nacheinander angeordnete Linsen dargestellt sind. Eine erste optische Komponentengruppe 58 ist zwischen dem Wabenkondensor 21a und dem Spiegel 56 angeordnet. Dem Kipp-Spiegel 56 ist im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 ein stationärer Umlenkspiegel 60 nachgeordnet. Zwischen dem Umlenkspiegel 60 und dem Fokussier-Mikrolinsenarray 30 ist die weitere optische Komponentengruppe 59 angeordnet. Ein Verkippen des Kipp-Spiegels 56 führt zu einem Ablenken des Beleuchtungslichts und entsprechend zu einem Versatz des Beleuchtungslichts auf dem Spiegelarray 26, das dem Fokussier-Mikrolinsenarray 30 im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 nachgeordnet ist.
Anhand der 22 bis 25 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Beleuchtungsoptik 61 beschrieben. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 21 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Bei der Beleuchtungsoptik 61 ist die Strahlablenkungseinrichtung 25 der Laser-Beleuchtungslichtquelle 2 direkt nachgeordnet. Im Strahlengang zwischen der Strahlablenkungseinrichtung 25 und dem Spiegelarray 26 ist ein erster Umlenkspiegel 62 angeordnet. Im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 zwischen dem Spiegelarray 26 und dem FDE 7 ist ein weiterer Umlenkspiegel 63 angeordnet. Die beiden Umlenkspiegel 62, 63 können auch als die optischen Oberflächen ein und desselben optischen Prismas realisiert sein.
Eine Beleuchtungsoptik mit zwei derartigen Umlenkspiegeln und einem zwischengeordneten Spiegelarray ist bekannt aus der US 2009/0116093 A1 .
Die Anordnung der beiden Umlenkspiegel 62, 63 ist so, dass dann, wenn das Spiegelarray 26 in einer Neutralstellung vorliegt, das Beleuchtungslicht 3 nach dem weiteren Umlenkspiegel 63 wiederum längs der optischen Achse oA verläuft, längs der das Beleuchtungslicht auf den ersten Umlenkspiegel 62 aufgetroffen ist.
Zwischen der Strahlablenkungseinrichtung 25 und dem Spiegelarray 26 liegt ein optischer Weg des Beleuchtungslichts 3, der hauptsächlich durch einen Abstand L zwischen der Strahlablenkungseinrichtung 25 und dem ersten Umlenkspiegel 62 vorgegeben ist. Wenn der optische Weg L entsprechend lang ist, führen kleine Strahlablenkungen der Strahlablenkungseinrichtung 25 zu einem großen Versatz des Beleuchtungslichts 3 auf dem Spiegelarray 26, sodass die Wirkung der Strahlablenkungseinrichtung 25 in der Beleuchtungsoptik 61 der Wirkung der Strahlablenkungseinrichtung 25 in der Beleuchtungsoptik 9 nach den 1 bis 21 entspricht. Je nach Länge des optischen Weges L zwischen 3 m und 20 m kann ein maximaler Ablenkwinkel der Strahlablenkungseinrichtung 25 im Bereich zwischen 50 mrad und 330 mrad erforderlich sein.
Auch bei der Beleuchtungsoptik 61 führt ein Verschieben des Bündels des Beleuchtungslichts 3 auf dem Spiegelarray 26 zu einer Änderung der Intensitätsbeaufschlagung der Einzelspiegel 27 aufgrund divergenzbedingter Intensitätsunterschiede über einen Querschnitt des von der Laser-Beleuchtungslichtquelle 3 erzeugten Beleuchtungslichts 3. Dies wird nachfolgend anhand der 23 bis 25 erläutert.
23 zeigt einen Intensitätsverlauf des Bündels des Beleuchtungslichts 3 quer zur Strahlrichtung direkt nach dem Austritt des Beleuchtungslichts 3 aus der Lichtquelle 2. Der Intensitätsverlauf ist angenähert rechteckig.
24 zeigt den Intensitätsverlauf etwa auf halbem Wege des optischen Weges L. Die x-Skalierung der 24 ist im Vergleich zu der der 23 gestaucht.
25 zeigt den Intensitätsverlauf am Ende der Wegstrecke L. Die x-Skalierung der 25 ist im Vergleich zu der der 24 gestaucht.
Der Intensitätsverlauf gemäß 24 ist ein auseinandergelaufenes Flat-Top-Profil. Eine Halbwertsbreite des Bündels des Beleuchtungslichts 3 ist deutlich größer als direkt nach der Laser-Lichtquelle 3.
Der Intensitätsverlauf nach 25 ist angenähert eine Gauß-Verteilung. Die Halbwertsbreite des Bündels des Beleuchtungslichts 3 ist am Ende des optischen Wegs L wiederum deutlich größer als auf halbem Wege. Besonders an den Flanken der Gauß-Verteilung nach 25 führen kleine Strahlablenkungen zu deutlichen Änderungen der Intensität der Beleuchtungslichtbeaufschlagung, beispielsweise an den Orten x₁, x₂. Diese Intensitätsänderungen führen zu entsprechenden Änderungen der Intensitätsbeaufschlagung am Ort der Pupillenebene 8 und somit zu Änderungen am Beleuchtungssetting, wie vorstehend beschrieben.
Die Strahlablenkung kann insbesondere mit einer Wiederholfrequenz im Bereich zwischen 1 kHz und 10 kHz, beispielsweise mit 6 kHz erfolgen. Diese Wiederholfrequenz entspricht der Repetitionsrate eines Excimerlasers, der als die Laser-Lichtquelle 2 eingesetzt werden kann.
Die Strahlablenkungseinrichtung 25 kann auch als Galvanometer, kann als akustooptisches Bauteil oder kann als elektrooptisches Bauteil realisiert sein.
Als elektrooptische Komponente kann ein elektrooptischer Deflektor zum Einsatz kommen. Als optisch transparentes Material des elektrooptischen Deflektors können Beta-Bariumborat (BBO), Kaliumdihydrogenphosphat (KDP), deuteriertes Kaliumhydrogenphosphat (DKDP) oder Lithium-Triborat (LBO) zum Einsatz kommen. Eine beim elektrooptischen Deflektor anzulegende Spannung liegt im Bereich von einigen 100 V.
Auch andere typische Materialien für das optisch transparente Material des elektrooptischen Deflektors, beispielsweise Kaliumhydrogenarsenat (KDA) oder deuteriertes Kaliumhydrogenarsenat (DKDA) können zum Einsatz kommen.
Prinzipiell wären, auch aufgrund der kleinen erforderlichen Ablenkwinkel, der Einsatz von Quarz, SiO₂, möglich.
Bei akustooptischer Ausführung der Strahlenablenkungseinrichtung 25 kann diese als optoakustischer Deflektor ausgeführt sein. Dabei wird eine akustische Welle an das akustische Deflektormaterial, welches ebenfalls optisch transparent ist, angelegt. Die typischen Materialien für die aku-stooptische Modulation, beispielsweise Lithiumiobad (LiNBO₃) können zum Einsatz kommen.
Nutzbare Materialien für den elektrooptischen oder akustooptischen Einsatz sind bekannt aus Marvin J. Weber, Handbook of Optical Materials, CRC Press 2003. Auch Quarz, insbesondere hochreines Quarz, kann als akustooptisches Material zum Einsatz kommen.
Die Beleuchtungsoptiken 9 bzw. 61 können auch insgesamt mit reflektierenden Komponenten ausgeführt sein. In diesem Fall kann als Beleuchtungslicht 3 auch EUV-Strahlung zum Einsatz kommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009/135586 A1 [0002, 0052]
WO 2005/026843 A [0002]
EP 1262836 A [0002]
US 2009/0116093 A1 [0002, 0106]
DE 102008021833 A1 [0071]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Marvin J. Weber, Handbook of Optical Materials, CRC Press 2003 [0121]

Claims

Beleuchtungsoptik (9; 61) für die Projektionslithografie zur Ausleuchtung eines Objektfeldes (5), in dem eine abzubildende Struktur anordenbar ist, mit Beleuchtungslicht (3), – mit einem Spiegelarray (26) mit einer Vielzahl von Einzelspiegeln (27), welches in der Beleuchtungsoptik (9; 61) so angeordnet ist, dass eine Änderung einer Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts (3) auf dem Spiegelarray (26) zu einer Änderung einer Beleuchtungswinkelverteilung des Beleuchtungslichts (3) auf dem Objektfeld (5) führt, – mit einer im Strahlengang des Beleuchtungslichts (3) vor dem Spiegelarray (26) angeordneten Strahlablenkungseinrichtung (25) zur Ablenkung des Beleuchtungslichts (3), – wobei die Strahlablenkungseinrichtung (25) derart ausgebildet ist, dass sich aufgrund der Strahlablenkung durch die Strahlablenkungseinrichtung (25) eine Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts (3) auf dem Spiegelarray (26) verändert.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkungseinrichtung (25) derart ausgebildet ist, dass eine Strahlablenkung mit einer Umschaltzeit von 100 ms oder geringer resultiert.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkungseinrichtung (25) derart ausgebildet ist, dass eine Strahlablenkung mit einem Ablenkwinkel von 5 mrad oder geringer resultiert.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Wabenkondensor (21a), wobei die Strahlablenkungseinrichtung (25) im Strahlengang des Beleuchtungslichts (3) nach dem Wabenkondensor (21a) angeordnet ist.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkungseinrichtung (25) mindestens ein refraktives optisches Element (34) aufweist, welches quer zu einer Strahlrichtung des Beleuchtungslichts (3) angetrieben verlagerbar ist.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkungseinrichtung (25) mindestens ein refraktives optisches Element (41, 42) aufweist, welches um eine längs der Strahlrichtung des Beleuchtungslichts (3) verlaufende Schwenkachse (45) angetrieben verschwenkbar ist.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkungseinrichtung (25) ein refraktives optisches Element (47) aufweist, welches um eine Schwenkachse (49) angetrieben verschwenkbar ist, die unter einem Winkel (β) zur Strahlrichtung (oA) des Beleuchtungslichts (3) verläuft, der kleiner ist als 45 deg.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkungseinrichtung (25) ein reflektives optisches Element (56) aufweist, welches um eine quer zur Strahlrichtung des Beleuchtungslichts (3) verlaufende Schwenkachse (57a) angetrieben verlagerbar ist.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkungseinrichtung (25) als ein optischer Deflektor, ausgewählt aus der nachfolgenden Gruppe, ausgeführt ist, – elektrooptischer Deflektor, – optoakustischer Deflektor.
Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang vor dem Spiegelarray (26) eine Fourier-Optik (25a) angeordnet ist, wobei die Strahlablenkungseinrichtung (25) im Strahlengang vor zumindest einigen Komponenten (59) der Fourier-Optik (25a) angeordnet ist.
Beleuchtungsoptik (61) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen optischen Weg (L) zwischen der Strahlablenkungseinrichtung (25) und dem Spiegelarray (26), der größer ist als 10 m.
Optisches System (21) mit einer Beleuchtungsoptik (9; 61) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und einer Projektionsoptik (16) zur Abbildung des Objektfeldes (5) in ein Bildfeld (17).
Projektionsbelichtungsanlage – mit einem optischen System nach Anspruch 12, – mit einer Lichtquelle (2) zur Erzeugung des Beleuchtungslichts (3), das gleichzeitig auch als Abbildungslicht dient, – mit einem Retikelhalter (15) zur Halterung der abzubildenden Struktur, – mit einem Waferhalter (20) zur Halterung eines Wafers (19), auf dem die abzubildende Struktur abgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauelements mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen eines Retikels (14) mit der abzubildenden Struktur, – Bereitstellen eines Wafers (19) mit einer für das Beleuchtungslicht (3) lichtempfindlichen Beschichtung, – Projizieren zumindest eines Abschnitts des Retikels (14) auf den Wafer (19) mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 13, – Entwickeln der mit dem Beleuchtungslicht (3) belichteten lichtempfindlichen Schicht auf dem Wafer (19).
Bauelement, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 14.