DE102012214052A1

DE102012214052A1 - Microlithographic exposure method, and microlithographic projection exposure apparatus

Info

Publication number: DE102012214052A1
Application number: DE102012214052.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Patra
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2014-02-13
Also published as: WO2014023619A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mikrolithographisches Belichtungsverfahren, bei welchem mittels einer Lichtquelle erzeugtes Licht einer Beleuchtungseinrichtung einer Projektionsbelichtungsanlage zur Beleuchtung einer Objektebene eines Projektionsobjektivs zugeführt wird und bei welchem die Objektebene mittels des Projektionsobjektivs in eine Bildebene des Projektionsobjektivs abgebildet wird, wobei in der Beleuchtungseinrichtung (10) wenigstens eine Spiegelanordnung (120), welche eine Mehrzahl von Spiegelelementen (120a, 120b, 120c, ...) aufweist, die zur Veränderung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung reflektierten Lichtes unabhängig voneinander verstellbar sind, und eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung (110, 500, 600, 700, 800) eingesetzt werden, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ermitteln, für eine vorgegebene Soll-Verteilung der Intensität und des Polarisationszustandes in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung, einer Soll-Verteilung des Stokes-Vektors (S) in dieser Pupillenebene, Ermitteln, für eine aktuelle Einstellung der Spiegelelemente und der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung, einer Ist-Verteilung des Stokes-Vektors in der Pupillenebene, und Modifizieren der Einstellung der Spiegelelemente und/oder der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung auf Basis eines Vergleichs zwischen der Ist-Verteilung und der Soll-Verteilung.The invention relates to a microlithographic exposure method in which light generated by means of a light source is fed to an illumination device of a projection exposure system for illuminating an object plane of a projection lens and in which the object plane is imaged in an image plane of the projection lens by means of the projection lens, with at least a mirror arrangement (120) which has a plurality of mirror elements (120a, 120b, 120c, ...) which can be adjusted independently of one another in order to change an angular distribution of the light reflected by the mirror arrangement, and a polarization-influencing optical arrangement (110, 500, 600, 700, 800), the method comprising the following steps: determining, for a predetermined target distribution of the intensity and the polarization state in a pupil plane of the lighting device, a target distribution of the Stokes vector (S) in this pupil plane, determining, for a current setting of the mirror elements and the polarization-influencing optical arrangement, an actual distribution of the Stokes vector in the pupil plane, and modifying the setting of the mirror elements and / or the polarization-influencing optical arrangement based on a comparison between the actual distribution and the target distribution.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein mikrolithographisches Belichtungsverfahren sowie eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage. Insbesondere betrifft die Erfindung ein mikrolithographisches Belichtungsverfahren, welches die flexible Bereitstellung einer gewünschten Polarisationsverteilung in effizienter sowie möglichst fehlerfreier Weise (d. h. mit möglichst geringem Lichtverlust und ohne störende Artefakte) ermöglicht.The invention relates to a microlithographic exposure method and to a microlithographic projection exposure apparatus. In particular, the invention relates to a microlithographic exposure method which enables the flexible provision of a desired polarization distribution in an efficient and error-free manner (i.e., with the least possible loss of light and without disturbing artifacts).

Stand der TechnikState of the art

Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCDs, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z. B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.Microlithography is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits or LCDs. The microlithography process is carried out in a so-called projection exposure apparatus which has an illumination device and a projection objective. In this case, the image of a mask (= reticle) illuminated by the illumination device is projected onto a substrate (eg a silicon wafer) coated with a photosensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection objective to project the mask structure onto the mask transfer photosensitive coating of the substrate.

Im Betrieb einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage besteht der Bedarf, definierte Beleuchtungssettings, d. h. Intensitätsverteilungen in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung, gezielt einzustellen. Hierzu ist, z. B. aus WO 2005/026843 A2 , außer der Verwendung diffraktiver optischer Elemente (sogenannter DOEs) auch der Einsatz von Spiegelanordnungen bekannt, welche eine Vielzahl unabhängig voneinander einstellbarer Spiegelelemente umfassen.In the operation of a microlithographic projection exposure apparatus, there is a need to set defined illumination settings, ie intensity distributions in a pupil plane of the illumination device, in a targeted manner. For this purpose, z. B. off WO 2005/026843 A2 , in addition to the use of diffractive optical elements (so-called DOEs), the use of mirror arrangements known which comprise a plurality of independently adjustable mirror elements.

Es sind ferner verschiedene Ansätze bekannt, in der Beleuchtungseinrichtung zur Optimierung des Abbildungskontrastes gezielt bestimmte Polarisationsverteilungen in der Pupillenebene und/oder im Retikel einzustellen, wie z. B. eine sogenannte tangentiale Polarisationsverteilung, bei der die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd senkrecht zum auf die optische Systemachse gerichteten Radius orientiert sind.There are also known various approaches to set specific polarization distributions in the pupil plane and / or in the reticle in the illumination device to optimize the image contrast targeted, such. As a so-called tangential polarization distribution, in which the vibration levels of the electric field strength vectors of the individual linearly polarized light beams are oriented approximately perpendicular to the directed to the optical system axis radius.

Zum Stand der Technik wird beispielsweise auf die WO 2005/069081 A2 , WO 2005/031467 A2 , US 6,191,880 B1 , US 2007/0146676 A1 , WO 2009/034109 A2 , WO 2008/019936 A2 , WO 2009/100862 A1 , DE 10 2008 009 601 A1 und DE 10 2004 011 733 A1 verwiesen.The state of the art, for example, on the WO 2005/069081 A2 . WO 2005/031467 A2 . US 6,191,880 B1 . US 2007/0146676 A1 . WO 2009/034109 A2 . WO 2008/019936 A2 . WO 2009/100862 A1 . DE 10 2008 009 601 A1 and DE 10 2004 011 733 A1 directed.

Zur flexiblen Einstellung auch der Polarisationsverteilung kann insbesondere eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung in Verbindung mit einer wie vorstehend erwähnt ausgeführten Spiegelanordnung eingesetzt werden. Hierbei ist zur Einstellung eines gewünschten polarisierten Beleuchtungssettings (im Weiteren auch als „Zielpupille” bezeichnet) die jeweils geeignete Einstellung sowohl der Spiegelanordnung (d. h. der Kippwinkel der einzelnen Spiegelelemente) als auch der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung zu ermitteln. Diese Ermittlung der Einstellungen von Spiegelanordnung und polarisationsbeeinflussender optischer Anordnung zur Erzeugung einer vorgegebenen Zielpupille wird im Weiteren auch als „Matching” bezeichnet.For flexible adjustment of the polarization distribution, in particular a polarization-influencing optical arrangement can be used in conjunction with a mirror arrangement as mentioned above. In this case, to set a desired polarized illumination setting (also referred to as "target pupil" hereinafter), the respectively suitable setting of both the mirror arrangement (that is to say the tilt angle of the individual mirror elements) and the polarization-influencing optical arrangement is to be determined. This determination of the settings of mirror arrangement and polarization-influencing optical arrangement for generating a predetermined target pupil is also referred to below as "matching".

Dabei ist es insbesondere herkömmlicherweise möglich, in einem ersten Schritt das einzustellende polarisierte Beleuchtungssetting in eine Anzahl von Subpupillen aufzuteilen, wobei z. B. jede dieser Subpupillen eine konstante Polarisationsvorzugsrichtung entsprechend einem von (insgesamt n) mittels der jeweiligen polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung einstellbaren „elementaren Polarisationszuständen” aufweist. Dabei kann z. B. bei diesen Polarisationszuständen (für n = 4) die Polarisationsvorzugsrichtung bezogen auf ein vorgegebenes Koordinatensystem zur y-Richtung um 45°, 90°, –45° bzw. 0° orientiert sein.It is particularly conventionally possible in a first step to divide the polarized illumination setting to be set into a number of subpupils, wherein z. B. each of these subpupils has a constant polarization preferred direction corresponding to one of (total n) adjustable by means of the respective polarization-influencing optical arrangement "elementary polarization states". It can be z. B. in these polarization states (for n = 4) the polarization preferred direction based on a given coordinate system to the y-direction by 45 °, 90 °, -45 ° or 0 ° be oriented.

Hierbei tritt jedoch in der Praxis u. a. das Problem auf, dass die Zerlegung einer vorgegebenen Zielpupille in Subpupillen zum einen im Allgemeinen nicht eindeutig und zum anderen unter Umständen auch nicht exakt möglich ist, so dass gegebenenfalls eine von der eigentlich gewünschten Zielpupille abweichende Zielpupille erzeugt wird, was wiederum zu störenden Artefakten in dem tatsächlich eingestellten polarisierten Beleuchtungssetting und zu einer Beeinträchtigung des Abbildungsverhaltens der Projektionsbelichtungsanlage führen kann.However, this occurs in practice u. a. the problem that the decomposition of a given target pupil in subpupils on the one hand in general not clearly and on the other hand may not be exactly possible, so that possibly a deviating from the actual desired target pupil target pupil is generated, which in turn disturbing artifacts in the actually set polarized Beleuchtungssetting and can lead to an impairment of the imaging behavior of the projection exposure system.

Weitere sich in der Praxis ergebende Probleme resultieren daraus, dass bei der o. g. Kombination aus Spiegelanordnung und polarisationsbeeinflussender optischer Anordnung je nach konkreter Ausgestaltung der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung die Zuweisung eines definierten Polarisationszustandes zu den Spiegelelementen z. B. nur gruppen- oder clusterweise (z. B. zeilenweise) möglich ist. Dies hat wiederum zu Folge, dass es in der Spiegelanordnung Spiegelelemente gibt, die gegebenenfalls nicht zu den dem gewünschten Beleuchtungssetting entsprechenden Intensitätsverhältnissen passen und für eine optimale Realisierung der jeweiligen Soll-Verteilung der Intensität und des Polarisationszustandes in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung nicht zu verwenden sind. Eine „Herauslenkung” der entsprechend „nicht benötigten” Spiegelelemente aus der Pupillenebene hat jedoch einen Lichtverlust zur Folge, wodurch die Performance der Projektionsbelichtungsanlage beeinträchtigt und auch der Durchsatz des Lithographieprozesses verringert wird.Further problems resulting in practice result from the fact that in the above-mentioned combination of mirror arrangement and polarization-influencing optical arrangement, depending on the specific configuration of the polarization-influencing optical arrangement, the assignment of a defined polarization state to the mirror elements z. B. only group or clusterwise (eg, line by line) is possible. This in turn has the consequence that there are mirror elements in the mirror arrangement which may not match the intensity ratios corresponding to the desired illumination setting and for optimum realization of the respective desired distribution of the intensity and the polarization state in a pupil plane of the illumination device are not to be used. However, a "deflection" of the corresponding "unnecessary" mirror elements from the pupil plane results in a loss of light, whereby the performance of the projection exposure apparatus is impaired and also the throughput of the lithographic process is reduced.

Des Weiteren haben unvermeidbare Abweichungen von der gewünschten Zielpupille ein Rauschen in dem eingestellten polarisierten Beleuchtungssetting zur Folge, welches bei der vorstehend erwähnten Zusammensetzung der Zielpupille aus Subpupillen noch zunehmen kann, da sich dann die Abweichungen für die einzelnen Subpupillen addieren.Furthermore, unavoidable deviations from the desired target pupil result in noise in the adjusted polarized illumination setting, which may still increase in the above-mentioned composition of the target pupil of sub-pupils, since then the deviations add up for the individual sub-pupils.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein mikrolithographisches Belichtungsverfahren sowie eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welche die flexible und möglichst fehlerfreie Bereitstellung einer gewünschten Polarisationsverteilung in effizienter Weise (d. h. unter möglichst geringem Lichtverlust) ermöglichen.Against the above background, it is an object of the present invention to provide a microlithographic exposure method and a microlithographic projection exposure apparatus which enable the flexible and error-free provision of a desired polarization distribution in an efficient manner (i.e., with as little loss of light as possible).

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 bzw. die Vorrichtung gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 7 gelöst.This object is achieved according to the features of independent claim 1 and the device according to the features of the independent claim 7.

Ein mikrolithographisches Belichtungsverfahren, bei welchem mittels einer Lichtquelle erzeugtes Licht einer Beleuchtungseinrichtung einer Projektionsbelichtungsanlage zur Beleuchtung einer Objektebene eines Projektionsobjektivs zugeführt wird und bei welchem die Objektebene mittels des Projektionsobjektivs in eine Bildebene des Projektionsobjektivs abgebildet wird, wobei in der Beleuchtungseinrichtung wenigstens eine Spiegelanordnung, welche eine Mehrzahl von Spiegelelementen aufweist, die zur Veränderung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung reflektierten Lichtes unabhängig voneinander verstellbar sind, und eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung eingesetzt werden, weist folgende Schritte auf:

– Ermitteln, für eine vorgegebene Soll-Verteilung der Intensität und des Polarisationszustandes in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung, einer Soll-Verteilung des Stokes-Vektors in dieser Pupillenebene;
– Ermitteln, für eine aktuelle Einstellung der Spiegelelemente und der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung, einer Ist-Verteilung des Stokes-Vektors in der Pupillenebene; und
– Modifizieren der Einstellung der Spiegelelemente und/oder der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung auf Basis eines Vergleichs zwischen der Ist-Verteilung und der Soll-Verteilung.

A microlithographic exposure method in which light generated by a light source is supplied to a lighting device of a projection exposure apparatus for illuminating an object plane of a projection lens and in which the object plane is imaged by means of the projection lens into an image plane of the projection lens, wherein in the illumination device at least one mirror arrangement comprising a plurality has mirror elements which are independently adjustable to change an angular distribution of the reflected light from the mirror assembly, and a polarization-influencing optical arrangement are used comprises the following steps:

Determining, for a given target distribution of the intensity and the polarization state in a pupil plane of the illumination device, a desired distribution of the Stokes vector in this pupil plane;
Determining, for an actual adjustment of the mirror elements and of the polarization-influencing optical arrangement, an actual distribution of the Stokes vector in the pupil plane; and
Modifying the adjustment of the mirror elements and / or the polarization-influencing optical arrangement on the basis of a comparison between the actual distribution and the desired distribution.

Dabei besteht der Stokes-Vektor im Einklang mit der üblichen Terminologie aus den vier (auch als Stokes-Parameter bezeichneten) Komponenten S₀, S₁, S₂ und S₃, wobei S₀ der Intensität I entspricht, S₁ und S₂ linear polarisiertes Licht beschreiben und S₃ zirkular polarisiertes Licht beschreibt.In this case, the Stokes vector is in accordance with the usual terminology of the four components (also referred to as Stokes parameters) S ₀ , S ₁ , S ₂ and S ₃ , where S ₀ corresponds to the intensity I, S ₁ and S ₂ linear describe polarized light and S _{3 describes} circularly polarized light.

Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, in einer Projektionsbelichtungsanlage mit einer Spiegelanordnung und einer polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung die Ermittlung der zur Erzeugung einer gewünschten Zielpupille geeigneten Einstellungen dieser Anordnungen (d. h. den vorstehend beschriebenen „Matching”-Vorgang) nicht separat für einzelne Subpupillen durchzuführen, sondern stattdessen in einem einheitlichen Matching-Vorgang für jeden Ort der Pupillenebene ein Matching des jeweils dort erhaltenen Stokes-Vektors vorzunehmen.The invention is based in particular on the concept that in a projection exposure apparatus with a mirror arrangement and a polarization-influencing optical arrangement, the determination of the settings of these arrangements which are suitable for producing a desired target pupil (ie the "matching process" described above) should not be performed separately for individual subpupils, but instead Instead, in a uniform matching process for each location of the pupil plane to make a matching of the respective Stokes vector obtained there.

Dieser einheitliche Matching-Vorgang anhand der für die einzelnen Orte der Pupillenebene erhaltenen Stokes-Vektoren führt im Vergleich zur Durchführung separater Matching-Vorgänge für einzelne Subpupillen zu einem reduzierten Rauschen in dem letztendlich eingestellten polarisierten Beleuchtungssetting (wie im Weiteren anhand einer beispielhaften Vergleichsrechnung erläutert wird), einem geringeren Licht- bzw. Intensitätsverlust sowie zu einem geringeren Ausmaß an unerwünschten Artefakten.This uniform matching procedure using the Stokes vectors obtained for the individual locations of the pupil plane results in reduced noise in the finally set polarized illumination setting (as will be explained below with reference to an example comparative calculation) for individual subpupils. , less light or intensity loss, and less unwanted artifacts.

Grundsätzlich kann eine Polarisationsverteilung wie bereits erwähnt durch vier Polarisationsgrundzustände p₁–p₄ aufgebaut werden, bei denen die Polarisationsvorzugsrichtung bezogen auf ein vorgegebenes Koordinatensystem z. B. zur y-Richtung in einem Winkel von 90° (= p₁), –45° (= p₂), 0° (= p₃) bzw. 45° (= p₄) orientiert ist, d. h. es gilt: P(x, Y) = p₁·a(x, y) + p₂·b(x, y) + p₃·c(x, y) + p₄·d(x, y) (1) Basically, a polarization distribution as already mentioned by four polarization ground states p ₁ -p _{4 are} constructed in which the polarization preferred direction with respect to a given coordinate system z. B. to the y-direction at an angle of 90 ° (= p ₁ ), -45 ° (= p ₂ ), 0 ° (= p ₃ ) or 45 ° (= p ₄ ) is oriented, ie it applies: P (x, y) = p ₁ * a (x, y) + p ₂ * b (x, y) + p ₃ * c (x, y) + p ₄ * d (x, y) (1)

Nun kann etwa beispielhaft der Fall betrachtet werden, dass der vorstehend genannte Matching-Vorgang für eine unpolarisierte Pupille durchgeführt werden soll. Bei einer in herkömmlicher Weise erfolgenden Durchführung separater Matching-Vorgänge für einzelne Subpupillen gilt in diesem Falle für die Zielpupille P ~(x, y) = p₁·ã(x, y) + p₃·c ~(x, y), mit ã(x, y) = c ~(x, y) (2) For example, consider the case where the above-mentioned matching operation is to be performed for an unpolarized pupil. In a conventional manner performing separate matching processes for individual subpupils applies in this case for the target pupil P ~ (x, y) = p ₁ · ã (x, y) + p ₃ · c ~ (x, y), where ã (x, y) = c ~ (x, y) (2)

Für die „gematchte” Pupille gilt P(x, y) = p₁·a(x, y) + p₃·c(x, y) (3) so dass sich (bis auf nicht relevante Vorfaktoren) eine Abweichung ergibt von ΔP(x, y) ≈ p₁·Δa(x, y) + p₃·Δc(x, y) (4) For the "matched" pupil applies P (x, y) = p ₁ * a (x, y) + p ₃ * c (x, y) (3) so that (apart from non-relevant pre-factors) a deviation results from ΔP (x, y) ≈ p ₁ · Δa (x, y) + p ₃ · Δc (x, y) (4)

Bei Zusammensetzung der Spiegelanordnung aus N Spiegelelementen werden jeweils N/2 Spiegelelemente für a(x, y) und c(x, y) verwendet. Die Abweichungen betragen daher Δa(x, y) = 1/√N/2, Δc(x, y) = 1/√N/2 (5) When composing the mirror arrangement of N mirror elements, N / 2 mirror elements for a (x, y) and c (x, y) are used in each case. The deviations are therefore Δa (x, y) = 1 / √ N / 2 , Δc (x, y) = 1 / √ N / 2 (5)

Der Zusammenhang mit der Stokes-Darstellung ist S₀(x, y) = a(x, y) + c(x, y), S₁(x, y) = a(x, y) – c(x, y) (6) The connection with the Stokes representation is S ₀ (x, y) = a (x, y) + c (x, y), S ₁ (x, y) = a (x, y) - c (x, y) (6)

Die Abweichung der „gematchten” Stokes-Parameter ist daher ΔS₀(x, y) = √2/√N/2 = 1/√N/4 = 2/√N (7) ΔS₁(x, y) = √2/√N/2 = 1/√N/4 = 2/√N (8) The deviation of the "matched" Stokes parameters is therefore ΔS ₀ (x, y) = √ 2 / √ N / 2 = 1 / √ N / 4 = 2 / √ N (7) ΔS ₁ (x, y) = √ 2 / √ N / 2 = 1 / √ N / 4 = 2 / √ N (8th)

Wird hingegen in der erfindungsgemäßen Weise der Matching-Vorgang für den Stokes-Vektor als solchen durchgeführt, so stehen im o. g. Beispiel N Spiegelelemente zum „Matchen” von S₀ und S₁ zur Verfügung. Die erwarteten Abweichungen betragen daher nur ΔS₀(x, y) = 1/√N, ΔS₁(x, y) = 1/√N (9) If, on the other hand, the matching process for the Stokes vector is carried out as such in the manner according to the invention, N mirror elements for "matching" S ₀ and S ₁ are available in the above-mentioned example. The expected deviations are therefore only ΔS ₀ (x, y) = 1 / √ N , ΔS ₁ (x, y) = 1 / √ N (9)

Somit sind die erwarteten Abweichungen für den erfindungsgemäßen Ansatz (mit Durchführung des Matching-Vorgangs für den Stokes-Vektor als solchen) nur halb so groß wie bei dem herkömmlichen Ansatz der Durchführung separater Matching-Vorgänge für einzelne Subpupillen.Thus, the expected deviations for the inventive approach (performing the matching process for the Stokes vector as such) are only half that of the conventional approach of performing separate matching operations for individual sub-pupils.

Die Erfindung macht sich insbesondere zunutze, dass bei der Verwendung des Stokes-Formalismus die Freiheit beibehalten wird, einen bestimmten Polarisationszustand in unterschiedlicher Weise als Linearkombination aus elementaren Polarisationszuständen (bei denen etwa entsprechend dem o. g. Beispiel die jeweilige Polarisationsvorzugsrichtung bezogen auf ein vorgegebenes Koordinatensystem zur y-Richtung in einem Winkel von 45°, 90°, –45° bzw. 0° verläuft) darzustellen.The invention makes particular use of the fact that, when using the Stokes formalism, the freedom is maintained to use a specific polarization state in different ways as a linear combination of elementary polarization states (in which, for example, according to the above-mentioned example, the respective polarization preferential direction relative to a given coordinate system for the y-coordinate). Direction at an angle of 45 °, 90 °, -45 ° or 0 °).

Gemäß einer Ausführungsform wird bei dem Vergleich zwischen Ist-Verteilung und Soll-Verteilung eine die Intensität beschreibende Komponente des Stokes-Vektors stärker gewichtet als die jeweils einen Polarisationsgrad beschreibenden Komponenten. Dabei geht die Erfindung von der bei einer Bewertung der Abbildungseigenschaften gewonnenen Erkenntnis aus, dass der Einstellung der Intensitätsverteilung eine größere Bedeutung zukommt als der Polarisationsverteilung, mit anderen Worten also der Mikrolithographieprozess in der Bild- bzw. Waferebene sensitiver auf Intensitätsschwankungen als auf Polarisationsschwankungen reagiert. Mit anderen Worten ist ausgehend von dem oben definierten Stokes-Vektor die durch den Stokes-Parameter S₀ beschriebene Gesamtintensität für die Abbildungseigenschaften bzw. den in der Waferebene erhaltenen Kontrast von größerer Bedeutung als die Stokes-Parameter S₁ und S₂.According to one embodiment, in the comparison between the actual distribution and the desired distribution, an intensity-descriptive component of the Stokes vector is weighted more heavily than the components describing a respective degree of polarization. The invention proceeds from the knowledge gained in an evaluation of the imaging properties that the setting of the intensity distribution is of greater importance than the polarization distribution, in other words the microlithography process in the image or wafer level is more sensitive to intensity fluctuations than to polarization fluctuations. In other words, starting from the Stokes vector defined above, the total intensity for the imaging properties or the contrast obtained in the wafer plane described by the Stokes parameter S _{0 is} of greater importance than the Stokes parameters S ₁ and S ₂ .

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Modifizieren der Einstellung der Spiegelelemente und/oder der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung iterativ, bis die über die Pupillenebene gemittelte Abweichung zwischen den jeweiligen Stokes-Vektoren von Ist-Verteilung und Soll-Verteilung einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Insbesondere kann also die Einstellung der Spiegelelemente und der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung unter Minimierung der über die Pupillenebene gemittelten Abweichung zwischen den jeweiligen Stokes-Vektoren von Ist-Verteilung und Soll-Verteilung variiert werden.According to one embodiment, the modification of the adjustment of the mirror elements and / or the polarization-influencing optical arrangement is carried out iteratively until the deviation, averaged over the pupil plane, between the respective Stokes vectors of actual distribution and desired distribution falls below a predetermined threshold value. In particular, therefore, the adjustment of the mirror elements and the polarization-influencing optical arrangement can be varied while minimizing the deviation, averaged over the pupil plane, between the respective Stokes vectors of actual distribution and nominal distribution.

Dabei kann bei dieser Iteration die Einstellung der Spiegelelemente und die Einstellung der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung insbesondere gleichzeitig verändert werden. Hierdurch lässt sich in der Regel die geringste Abweichung zwischen Zielpupille und tatsächlich eingestelltem, polarisierten Beleuchtungssetting erreichen, wobei eine geringere Geschwindigkeit des numerischen Verfahrens in Kauf genommen wird.In this case, in this iteration, the setting of the mirror elements and the setting of the polarization-influencing optical arrangement can be changed in particular simultaneously. As a result, the lowest deviation between the target pupil and the actually set, polarized illumination setting can generally be achieved, whereby a lower speed of the numerical method is accepted.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Iteration auch eine erste Iterationsphase zur iterativen Einstellung der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung und eine zeitlich nachfolgende zweite Iterationsphase zur iterativen Einstellung der Spiegelelemente umfassen. Hierdurch kann im Vergleich zur zuvor erwähnten gleichzeitigen Iteration hinsichtlich der Einstellung der Spiegelelemente und der Einstellung der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung eine größere Geschwindigkeit des numerischen Verfahrens erzielt werden. In dieser Ausführungsform kann beispielsweise in der ersten Iterationsphase jeweils über sämtliche Linearkombinationen aus elementaren Polarisationszuständen integriert werden, wobei maximale Freiheit für die zweite Iterationsphase, d. h. die Optimierung der Einstellung der Spiegelelemente, beibehalten wird.According to a further embodiment, the iteration may also include a first iteration phase for the iterative adjustment of the polarization-influencing optical arrangement and a subsequent second iteration phase for the iterative adjustment of the mirror elements. As a result, a larger speed of the numerical method can be achieved as compared with the aforementioned simultaneous iteration for the adjustment of the mirror elements and the adjustment of the polarization-influencing optical device. In this embodiment, for example, in the first iteration phase in each case over all linear combinations of elementary polarization states can be integrated, with maximum freedom for the second iteration phase, d. H. the optimization of the adjustment of the mirror elements is maintained.

Die Erfindung betrifft ferner eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Spiegelanordnung mit einer Mehrzahl von Spiegelelementen, die zur Veränderung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung reflektierten Lichtes unabhängig voneinander verstellbar sind, und eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung aufweist, und mit einer Steuereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, ein Verfahren mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen durchzuführen.The invention further relates to a microlithographic projection exposure apparatus with a lighting device and a Projection objective, wherein the illumination device has a mirror arrangement with a plurality of mirror elements, which are independently adjustable for changing an angular distribution of the reflected light from the mirror assembly, and a polarization-influencing optical arrangement, and with a control device, which is adapted to a method with the perform the features described above.

Die Realisierung der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung kann in beliebiger geeigneter Weise erfolgen, wie im Weiteren noch detaillierter erläutert wird. Beispielsweise kann die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung optische Komponenten aufweisen, welche in ihrer Relativposition zueinander verstellbar sind, wobei durch diese Verstellung in Verbindung mit der Spiegelanordnung unterschiedliche Ausgangspolarisationsverteilungen erzeugbar sind, ohne dass für den Wechsel zwischen diesen Beleuchtungssettings ein Polarisationsmanipulator ausgewechselt werden muss oder zusätzliche optische Komponenten benötigt werden.The realization of the polarization-influencing optical arrangement can take place in any suitable manner, as will be explained in more detail below. For example, the polarization-influencing optical arrangement may have optical components which are adjustable relative to one another in their relative position, whereby different output polarization distributions can be generated by this adjustment in conjunction with the mirror arrangement without having to replace a polarization manipulator or requiring additional optical components for the changeover between these illumination settings become.

Insbesondere können die optischen Komponenten relativ zueinander mit einem in Lichtausbreitungsrichtung variablen Überlappungsgrad verstellbar sein. Bei den optischen Komponenten kann es sich beispielsweise um Lambda/2-Platten oder auch um Komponenten aus optisch aktivem Material, insbesondere aus kristallinem Quarz mit zur Lichtausbreitungsrichtung paralleler Orientierung der optischen Kristallachse, handeln.In particular, the optical components can be adjustable relative to each other with a degree of overlap that is variable in the light propagation direction. The optical components may, for example, be lambda / 2 plates or else components of optically active material, in particular of crystalline quartz with orientation parallel to the light propagation direction of the optical crystal axis.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung eine periodische Anordnung von eine Drehung der Polarisationsrichtung von auftreffendem Licht bewirkenden Bereichen sein, wobei diese periodische Anordnung in einer ersten, zur optischen Achse senkrechten Raumrichtung asymmetrisch in Bezug auf die optische Achse ist.According to a further embodiment, the polarization-influencing optical arrangement may be a periodic arrangement of regions causing a rotation of the polarization direction of incident light, this periodic arrangement being asymmetric with respect to the optical axis in a first spatial direction perpendicular to the optical axis.

Die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung kann insbesondere zwischen der Spiegelanordnung und einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung an einer Position angeordnet sein, an welcher für das paraxiale Subaperturverhältnis S die Bedingung 0.35 ≤ |S| ≤ 0.8 erfüllt ist.The polarization-influencing optical arrangement may in particular be arranged between the mirror arrangement and a pupil plane of the illumination device at a position at which the condition for the paraxial subaperture ratio S is 0.35 ≦ | S | ≤ 0.8 is satisfied.

Gemäß einer Ausführungsform kann die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung austauschbar sein. Insbesondere kann die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung gegen wenigstens eine andere polarisationsbeeinflussende optische Anordnung mit (von der ersten polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung) verschiedener periodischer Anordnung der eine Drehung der Polarisationsrichtung von auftreffendem Licht bewirkenden Bereiche austauschbar sein, so dass auch bei dieser Ausgestaltung der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung eine Einstellbarkeit von deren polarisationsbeeinflussender Wirkung gegeben ist.According to one embodiment, the polarization-influencing optical arrangement may be exchangeable. In particular, the polarization-influencing optical arrangement can be exchangeable for at least one other polarization-influencing optical arrangement with periodic arrangement of the periodic arrangement of the regions causing the rotation of the polarization direction of incident light, so that also in this embodiment of the polarization-influencing optical arrangement an adjustability is given by the polarization-influencing effect.

Gemäß einer Ausführungsform ist die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung derart ausgelegt, dass wenigstens einem Teil der Spiegelelemente ein definierter Polarisationszustand nur gruppenweise zuweisbar ist. In diesem Falle ist die Erfindung besonders vorteilhaft einsetzbar, da dann die „Quantisierung” bei der Zuweisung des Polarisationszustandes durch die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung und damit in der Regel auch die Anzahl der bei der Erzeugung der Soll-Verteilung der Intensität und des Polarisationszustandes in der Pupillenebene an sich überzähligen Spiegelelemente vergleichsweise groß ist, so dass auch die erfindungsgemäße Vermeidung eines Intensitätsverlustes besonders zum Tragen kommt.According to one embodiment, the polarization-influencing optical arrangement is designed in such a way that at least a part of the mirror elements a defined polarization state can only be assigned in groups. In this case, the invention can be used particularly advantageously, since then the "quantization" in the assignment of the polarization state by the polarization-influencing optical arrangement and thus usually the number of generating the desired distribution of intensity and polarization state in the pupil plane In itself supernumerary mirror elements is comparatively large, so that the inventive avoidance of a loss of intensity comes particularly to bear.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen. Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.Further embodiments of the invention are described in the description and the dependent claims. The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung des beispielhaften Aufbaus einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, in welcher ein erfindungsgemäßes Verfahren realisiert werden kann; 1 a schematic representation of the exemplary construction of a microlithographic projection exposure apparatus in which a method according to the invention can be realized;

2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung von Aufbau und Funktion der in der Projektionsbelichtungsanlage von 1 vorhandenen Spiegelanordnung; 2 a schematic representation for explaining the structure and function of the projection exposure of 1 existing mirror arrangement;

3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Ausführungsform einer bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung; 3 a schematic representation for explaining an embodiment of an applicable in the inventive method polarization-influencing optical arrangement;

4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und 4 a flowchart for explaining an embodiment of the method according to the invention; and

5–8 schematische Darstellungen weiterer Ausführungsformen einer im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbaren polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung. 5 - 8th schematic representations of further embodiments of a usable in the context of the method according to the invention polarization-influencing optical arrangement.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Im Weiteren wird zunächst unter Bezugnahme auf 1 ein beispielhafter Aufbau einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage mit einem erfindungsgemäßen optischen System erläutert. Die Projektionsbelichtungsanlage weist eine Beleuchtungseinrichtung 10 sowie ein Projektionsobjektiv 20 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 10 dient zur Beleuchtung einer Struktur tragenden Maske (Retikel) 30 mit Licht von einer Lichtquelleneinheit 1, welche beispielsweise einen ArF-Excimerlaser für eine Arbeitswellenlänge von 193 nm sowie eine ein paralleles Lichtbündel erzeugende Strahlformungsoptik umfasst. Generell sind die Beleuchtungseinrichtung 10 sowie das Projektionsobjektiv 20 bevorzugt für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 400 nm, insbesondere weniger als 250 nm, weiter insbesondere weniger als 200 nm, ausgelegt.In addition, first with reference to 1 an exemplary construction of a microlithographic projection exposure machine with an optical system according to the invention explained. The projection exposure apparatus has a lighting device 10 as well as a projection lens 20 on. The lighting device 10 serves to illuminate a structure-carrying mask (reticle) 30 with light from a light source unit 1 which comprises, for example, an ArF excimer laser for a working wavelength of 193 nm as well as a parallel beam generating beam shaping optics. Generally, the lighting device 10 as well as the projection lens 20 preferably designed for an operating wavelength of less than 400 nm, in particular less than 250 nm, more particularly less than 200 nm.

Gemäß der Erfindung ist Bestandteil der Beleuchtungseinrichtung 10 insbesondere eine Spiegelanordnung 120, wie im Weiteren unter Bezugnahme auf 2 näher erläutert wird. In Lichtausbreitungsrichtung vor der Spiegelanordnung 120 ist eine im Weiteren unter Bezugnahme auf 3 ff. noch näher erläuterte polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 110 angeordnet. In weiteren alternativen Ausführungsformen kann die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 110 auch bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung nach der Spiegelanordnung 120 angeordnet sein.According to the invention is part of the lighting device 10 in particular a mirror arrangement 120 as further referred to below 2 is explained in more detail. In the light propagation direction in front of the mirror assembly 120 is one with reference to below 3 ff. explained in more detail polarization-influencing optical arrangement 110 arranged. In further alternative embodiments, the polarization-influencing optical arrangement 110 also with respect to the light propagation direction after the mirror arrangement 120 be arranged.

Gemäß 1 sind ferner jeweils eine Ansteuerungseinheit 115 bzw. 125 zur Ansteuerung einer Verstellung der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung 110 sowie der Spiegelanordnung 120 über geeignete Aktuatoren vorgesehen. Derartige Aktuatoren können in beliebiger geeigneter Weise, z. B. als Bandantriebe, Festkörpergelenkelemente, Piezo-Aktuatoren, Linearantriebe, Gleichstrom(DC-)Motoren mit oder ohne Getriebe, Spindelantriebe, Zahnriemenantriebe, Zahnradantriebe oder Kombinationen dieser bekannten Bauelemente ausgestaltet sein.According to 1 are each a driving unit 115 respectively. 125 for controlling an adjustment of the polarization-influencing optical arrangement 110 as well as the mirror arrangement 120 provided via suitable actuators. Such actuators may be used in any suitable manner, e.g. B. as belt drives, solid-state articulated elements, piezo actuators, linear drives, DC motors with or without gears, spindle drives, belt drives, gear drives or combinations of these known components can be configured.

Die Beleuchtungseinrichtung 10 weist eine optische Einheit 11 auf, die u. a. im dargestellten Beispiel einen Umlenkspiegel 12 umfasst. In Lichtausbreitungsrichtung nach der optischen Einheit 11 befindet sich im Strahlengang eine Lichtmischeinrichtung (nicht dargestellt), welche z. B. in für sich bekannter Weise eine zur Erzielung einer Lichtmischung geeignete Anordnung aus mikrooptischen Elementen aufweisen kann, sowie eine Linsengruppe 14, hinter der sich eine Feldebene mit einem Retikel-Maskierungssystem (REMA) befindet, welches durch ein in Lichtausbreitungsrichtung nachfolgendes REMA-Objektiv 15 auf die Struktur tragende, in einer weiteren Feldebene angeordnete Maske (Retikel) 30 abgebildet wird und dadurch den ausgeleuchteten Bereich auf dem Retikel begrenzt. Die Struktur tragende Maske 30 wird mit dem Projektionsobjektiv 20 auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht versehenes Substrat 40 bzw. einen Wafer abgebildet. Das Projektionsobjektiv 20 kann insbesondere für den Immersionsbetrieb ausgelegt sein. Ferner kann es eine numerische Apertur NA größer als 0.85, insbesondere größer als 1.1, aufweisen.The lighting device 10 has an optical unit 11 on, inter alia, in the example shown, a deflection mirror 12 includes. In the light propagation direction after the optical unit 11 is located in the beam path, a light mixing device (not shown), which z. B. in a conventional manner may have a suitable for obtaining a light mixture arrangement of micro-optical elements, and a lens group 14 behind which there is a field plane with a reticle masking system (REMA), which is followed by a REMA objective following in the light propagation direction 15 on the structure bearing, arranged in a further field level mask (reticle) 30 and thereby limits the illuminated area on the reticle. The structure wearing mask 30 becomes with the projection lens 20 on a substrate provided with a photosensitive layer 40 or a wafer imaged. The projection lens 20 can be designed in particular for immersion operation. Furthermore, it can have a numerical aperture NA greater than 0.85, in particular greater than 1.1.

2 zeigt zur Erläuterung von Aufbau und Funktion der in der Beleuchtungseinrichtung 10 eingesetzten Spiegelanordnung 120 einen beispielhaften Aufbau eines Teilbereichs der Beleuchtungseinrichtung 10, der im Strahlengang eines Laserstrahls 210 aufeinanderfolgend einen Umlenkspiegel 211, ein refraktives optisches Element (ROE) 212, eine (lediglich beispielhaft eingezeichnete) Linse 213, eine Mikrolinsenanordnung 214, die Spiegelanordnung 120, einen Diffusor 215, eine Linse 216 sowie die Pupillenebene PP umfasst. Die Spiegelanordnung 120 umfasst eine Vielzahl von Spiegelelementen 120a, 120b, 120c, ..., und die Mikrolinsenanordnung 214 weist eine Vielzahl von Mikrolinsen zur gezielten Fokussierung auf diese Mikrospiegel sowie zur Verringerung oder Vermeidung einer Ausleuchtung von „toter Fläche” auf. Die Spiegelelemente 120a, 120b, 120c, ... können jeweils individuell, z. B. in einem Winkelbereich von –2° bis +2°, insbesondere –5° bis +5°, weiter insbesondere –10° bis +10°, verkippt werden. Durch eine geeignete Verkippungsanordnung der Spiegelelemente 120a, 120b, 120c, ... in der Spiegelanordnung 120 kann in der Pupillenebene PP eine gewünschte Lichtverteilung, z. B. ein annulares Beleuchtungssetting oder auch ein Dipol-Setting oder ein Quadrupol-Setting, ausgebildet werden, indem das zuvor homogenisierte und kollimierte Laserlicht je nach gewünschtem Beleuchtungssetting durch die Spiegelelemente 120a, 120b, 120c, ... jeweils in die entsprechende Richtung gelenkt wird. 2 to explain the structure and function of the lighting device 10 used mirror arrangement 120 an exemplary construction of a portion of the illumination device 10 , in the beam path of a laser beam 210 successively a deflection mirror 211 , a refractive optical element (ROE) 212 , a (only exemplary drawn) lens 213 , a microlens array 214 , the mirror arrangement 120 , a diffuser 215 , a lens 216 and the pupil plane PP includes. The mirror arrangement 120 includes a plurality of mirror elements 120a . 120b . 120c , ..., and the microlens array 214 has a multiplicity of microlenses for targeted focusing on these micromirrors as well as for reducing or avoiding illumination of "dead area". The mirror elements 120a . 120b . 120c , ... can each individually, z. B. in an angular range of -2 ° to + 2 °, in particular -5 ° to + 5 °, more particularly -10 ° to + 10 °, tilted. By a suitable Verkippungsanordnung the mirror elements 120a . 120b . 120c , ... in the mirror arrangement 120 can in the pupil plane PP a desired light distribution, z. B. an annular illumination setting or a dipole setting or a quadrupole setting, are formed by the previously homogenized and collimated laser light depending on the desired illumination setting by the mirror elements 120a . 120b . 120c , ... is directed in the respective direction.

3 dient zunächst zur Erläuterung des Zusammenwirkens der bereits im Zusammenhang mit 1 erwähnten polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung 110 mit der Spiegelanordnung 120 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Hierbei weist die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 110 drei unabhängig voneinander verstellbare, jeweils senkrecht zur Lichtausbreitungsrichtung in den Strahlengang einführbare Komponenten 111, 112, 113 in Form von optischen Rotatoren aus optisch aktivem kristallinem Quarz auf, wobei jeder dieser Rotatoren für hindurchtretendes Licht für sich eine Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung um 45° bewirkt. Infolgedessen wird die Polarisationsvorzugsrichtung bei Lichtdurchtritt durch nur einen Rotator 111, 112 bzw. 113 um 45°, bei Durchlaufen von zwei dieser Rotatoren um 90° und bei Durchlaufen sämtlicher Rotatoren um 135° (bzw. –45°) gedreht. Diese Drehung ist in 3 ebenfalls angedeutet, wobei die eingezeichneten Doppelpfeile für die Teilstrahlen S10–S40 jeweils die Polarisationsvorzugsrichtung in z-Richtung gesehen (bei Betrachtung in der x-y-Ebene) bezeichnen. Dabei durchläuft der Teilstrahl S10 keinen der Rotatoren 111–113, so dass für diesen Teilstrahl die Polarisationsvorzugsrichtung (welche im Beispiel der x-Richtung entspricht) unverändert bleibt. Ebenfalls in 3 lediglich schematisch dargestellt ist die Mikrolinsenanordnung 105, welche wie zuvor erwähnt die einzelnen Teilstrahlen jeweils auf Spiegelelemente 120a, 120b, 120c, 120d, ... der Spiegelanordnung 120 fokussiert. Die Platzierung dieser Mikrolinsenanordnung 105 ist lediglich beispielhaft, wobei in weiteren Ausführungsbeispielen die Mikrolinsenanordnung 105 auch in Lichtausbreitungsrichtung nach der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung 110 angeordnet sein kann. 3 serves first to explain the interaction of already related 1 mentioned polarization-influencing optical arrangement 110 with the mirror arrangement 120 according to an exemplary embodiment. Here, the polarization-influencing optical arrangement 110 three independently adjustable, each perpendicular to the light propagation direction in the beam path insertable components 111 . 112 . 113 in the form of optical rotators of optically active crystalline quartz, each of these rotators for light passing through it causing a rotation of the polarization preferential direction by 45 °. As a result, the polarization preferential direction becomes light passing through only one rotator 111 . 112 respectively. 113 by 45 °, when passing through two of these rotators by 90 ° and when passing through all rotators rotated by 135 ° (or -45 °). This rotation is in 3 also indicated, wherein the drawn double arrows for the partial beams S10-S40 respectively denote the polarization preferred direction in the z-direction (when viewed in the xy-plane). In this case, the partial beam S10 does not pass through any of the rotators 111 - 113 . so that the polarization preferred direction (which corresponds to the x-direction in the example) remains unchanged for this partial beam. Also in 3 only schematically shown is the microlens array 105 , which as mentioned above, the individual partial beams respectively on mirror elements 120a . 120b . 120c . 120d , ... the mirror arrangement 120 focused. The placement of this microlens array 105 is merely exemplary, wherein in further embodiments, the microlens array 105 also in the light propagation direction according to the polarization-influencing optical arrangement 110 can be arranged.

Im Weiteren wird eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einstellung der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung 110 sowie der Spiegelanordnung 120 unter Bezugnahme auf das in 4 dargestellte Flussdiagramm erläutert.In the following, an exemplary embodiment of the method according to the invention for adjusting the polarization-influencing optical arrangement 110 as well as the mirror arrangement 120 referring to the in 4 illustrated flowchart explained.

Gemäß 4 wird in einem ersten Schritt S410 eine Soll-Verteilung des Stokes-Vektors für eine vorgegebene Zielpupille, d. h. eine vorgegebene Soll-Verteilung der Intensität und des Polarisationszustandes in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung, ermittelt. Sodann wird in einem zweiten Schritt S420 für eine aktuelle Einstellung der Spiegelelemente 120a, 120b, 120c, ... und der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung 110 eine Ist-Verteilung des Stokes-Vektors in der Pupillenebene ermittelt, was sowohl durch Messung als auch im Wege einer Berechnung bzw. Simulation erfolgen kann. Schließlich wird in einem dritten Schritt S430 die Einstellung der Spiegelelemente und der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung auf Basis eines Vergleichs zwischen der Ist-Verteilung und der Soll-Verteilung modifiziert.According to 4 In a first step S410, a desired distribution of the Stokes vector for a given target pupil, ie a predetermined desired distribution of the intensity and the polarization state in a pupil plane of the illumination device, is determined. Then in a second step S420 for a current adjustment of the mirror elements 120a . 120b . 120c , ... and the polarization-influencing optical arrangement 110 an actual distribution of the Stokes vector in the pupil plane determined, which can be done both by measurement and by way of a calculation or simulation. Finally, in a third step S430, the adjustment of the mirror elements and the polarization-influencing optical arrangement is modified on the basis of a comparison between the actual distribution and the desired distribution.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf 5 ff. weitere mögliche Ausführungsformen einer im Rahmen der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einer Spiegelanordnung einsetzbaren polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung erläutert.The following will be with reference to 5 ff. further possible embodiments of a usable in the context of the present invention in combination with a mirror arrangement polarization-influencing optical arrangement explained.

5a–c dient zur Erläuterung eine Ausführungsform einer im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbaren polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung 500. Diese ist, wie am besten aus 5c ersichtlich, als periodische Anordnung von eine Drehung der Polarisationsrichtung von auftreffendem Licht bewirkenden streifenförmigen Bereichen aus optisch aktivem Material ausgebildet. Diese periodische Anordnung ist in einer ersten, zur optischen Achse OA senkrechten Raumrichtung (gemäß 5a, b ist diese Raumrichtung die y-Richtung) asymmetrisch in Bezug auf die optische Achse OA. Des Weiteren ist diese polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 500 zwischen der Spiegelanordnung 120 und einer Pupillenebene PP der Beleuchtungseinrichtung an einer Position angeordnet ist, an welcher für das paraxiale Subaperturverhältnis S die Bedingung 0.3 ≤ |S| ≤ 0.8 erfüllt ist. Hierbei ist das paraxiale Subaperturverhältnis S definiert als S = r / |h| + |r|sgnh (1) wobei r die paraxiale Randstrahlhöhe und h die paraxiale Hauptstrahlhöhe bezeichnen. Mit sgn(x) wird die sogenannte Signumsfunktion bezeichnet, wobei per Definition sgn(0) = 1 gesetzt werden kann. Eine Definition des paraxialen Randstrahls bzw. paraxialen Hauptstrahls ist in „Fundamental Optical Design” von Michael J. Kidger, SPIE PRESS, Bellingham, Washington, USA angegeben. 5a -C serves to explain an embodiment of an applicable in the context of the present invention polarization-influencing optical arrangement 500 , This is how best 5c can be seen as a periodic arrangement of a rotation of the polarization direction of incident light causing stripe-shaped regions of optically active material formed. This periodic arrangement is in a first, perpendicular to the optical axis OA spatial direction (according to 5a , b is this spatial direction the y-direction) asymmetric with respect to the optical axis OA. Furthermore, this polarization-influencing optical arrangement 500 between the mirror assembly 120 and a pupil plane PP of the illumination device is arranged at a position where the condition for the paraxial subaperture ratio S is 0.3 ≦ | S | ≤ 0.8 is satisfied. Here, the paraxial subaperture ratio S is defined as S = r / | h | + | r | sgnh (1) where r is the paraxial edge ray height and h is the paraxial principal ray height. Sgn (x) denotes the so-called sign function, whereby by definition sgn (0) = 1 can be set. A definition of the paraxial marginal ray or paraxial principal ray is in "Fundamental Optical Design" by Michael J. Kidger, SPIE PRESS, Bellingham, Washington, USA specified.

Infolge der Platzierung im Bereich zwischen Feldebene und Pupillenebene kann auf ein weiteres dynamisch verstellbares Element verzichtet und dabei gleichwohl die flexible Einstellung des Beleuchtungssettings in der Pupillenebene sowohl hinsichtlich der Intensitätsverteilung bzw. der Pupillenfüllung als auch hinsichtlich der eingestellten Polarisationsverteilung realisiert werden.As a result of the placement in the area between the field plane and the pupil plane can be dispensed with another dynamically adjustable element while the flexible adjustment of the illumination setting in the pupil plane both in terms of intensity distribution or the pupil filling and in terms of the set polarization distribution can be realized.

Wie am besten aus 5c ersichtlich umfasst die Anordnung 500 in Draufsicht erste streifenförmige Bereiche 500a, welche sich entlang der x-Richtung erstrecken und in denen die Polarisationsrichtung gedreht wird, wobei zwischen diesen ersten streifenförmigen Bereichen 500a zweite streifenförmige Bereiche 500b angeordnet sind, in denen die Polarisationsrichtung nicht gedreht wird. Die Ausgestaltung der Anordnung 500 mit der beschriebenen Streifenstruktur ist insofern besonders vorteilhaft, als ein solches Bauteil fertigungstechnisch aus optisch aktivem Material wesentlich einfacher herstellbar ist als etwa ein Bauteil mit einer zweidimensionalen Rasteranordnung.How best 5c it can be seen that the arrangement comprises 500 in plan view, first strip-shaped areas 500a which extend along the x-direction and in which the polarization direction is rotated, between these first strip-shaped regions 500a second strip-shaped areas 500b are arranged in which the polarization direction is not rotated. The embodiment of the arrangement 500 with the strip structure described is particularly advantageous in that such a component manufacturing technology of optically active material is much easier to produce than about a component with a two-dimensional grid arrangement.

Die Ausgestaltung der Anordnung 500 erfolgt unter Ausnutzung der optischen Aktivität, indem die Manipulatorelemente jeweils aus optisch aktivem Material hergestellt sind, insbesondere aus kristallinem Quarz mit einer zur Lichtausbreitungsrichtung bzw. optischen Systemachse parallel ausgerichteten optischen Achse des Kristallmaterials. Unter der optischen Achse von kristallinem Quarz wird diejenige Achse verstanden, für welche Licht, welches sich entlang dieser Achse ausbreitet, die maximale Drehung des elektrischen Feldstärkevektors von durch den Kristall hindurch tretendem linear polarisierten Licht infolge der optischen Aktivität des Kristallmaterials bewirkt. Hierbei bewirkt das optisch aktive Material eine Drehung der Polarisationsrichtung, welche proportional zu der innerhalb des optisch aktiven Materials jeweils zurückgelegten Wegstrecke ist, so dass die Dicke des jeweiligen Bereichs aus optisch aktivem Material die Polarisationsdrehung bestimmt.The embodiment of the arrangement 500 takes place by utilizing the optical activity by the manipulator elements are each made of optically active material, in particular crystalline quartz with an optical axis parallel to the light propagation direction or optical axis of the crystal material. By the optical axis of crystalline quartz is meant that axis for which light propagating along this axis causes the maximum rotation of the electric field intensity vector of linearly polarized light passing through the crystal due to the optical activity of the crystal material. Here, the optically active material causes a rotation of the polarization direction, which is proportional to the distance traveled within the optically active material in each case, so that the thickness of the respective region of optically active material determines the polarization rotation.

Im Weiteren wird nun ohne Beschränkung der Allgemeinheit angenommen, dass das auf die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 500 auftreffende Laserlicht ursprünglich in y-Richtung linear polarisiert ist, wobei diese Polarisationsrichtung in den Bereichen 500a um 90° gedreht wird, wohingegen sie in den Bereichen 500b des polarisationsbeeinflussenden optischen Elements 500 unverändert bleibt. Trifft ein Teilstrahl somit auf einen der Spiegel der Spiegelanordnung 120, so lässt die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 500 abhängig von dem für diesen Spiegel aktuell eingestellten Kippwinkel somit die Polarisationsrichtung dieses Teilstrahls entweder unverändert, oder sie dreht diese Polarisationsrichtung um einen Winkel von 90°. Durch geeignete, auf die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 500 abgestimmte Verstellung der Spiegelelemente über die Ansteuerungseinheit 155 kann nun eine flexible und schnelle Umschaltung zwischen unterschiedlichen Beleuchtungssettings erreicht werden. Dies erfolgt gemäß 5a–c unter Verwendung einer einzigen polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung von einfachem bzw. nur einen geringen fertigungstechnischen Aufwand erforderndem Aufbau in Kombination mit einer Spiegelanordnung aus unabhängig voneinander verstellbaren Spiegelelementen unterschiedliche Polarisationsverteilungen, wobei die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung ortsfest im optischen System verbleibt und somit weder in ihrer Position verstellt noch gegen eine andere Anordnung bzw. ein anderes Element ausgetauscht werden muss. In the following, it is now assumed, without limiting the generality, that the polarization-influencing optical arrangement 500 incident laser light is originally linearly polarized in the y direction, this polarization direction in the areas 500a rotated by 90 °, whereas in the areas 500b of the polarization-influencing optical element 500 remains unchanged. Thus, a partial beam hits one of the mirrors of the mirror arrangement 120 , so leaves the polarization-influencing optical arrangement 500 Depending on the currently set for this mirror tilt angle thus the polarization direction of this partial beam either unchanged, or it rotates this polarization direction by an angle of 90 °. By suitable, on the polarization-influencing optical arrangement 500 coordinated adjustment of the mirror elements via the control unit 155 Now a flexible and fast switching between different lighting settings can be achieved. This is done according to 5a -C using a single polarization-influencing optical arrangement of simple or only a small manufacturing effort required structure in combination with a mirror assembly of independently adjustable mirror elements different polarization distributions, the polarization-influencing optical arrangement remains stationary in the optical system and thus adjusted neither in position still needs to be replaced with another arrangement or another element.

Die Anordnung 500 kann in weiteren Ausführungsformen auch einstellbar bzw. verschiebbar, insbesondere austauschbar ausgestaltet sein. Insbesondere kann die Anordnung gegen wenigstens eine andere Anordnung mit (von der ersten Anordnung 500) verschiedener periodischer Anordnung der die Drehung der Polarisationsrichtung von auftreffendem Licht bewirkenden Bereiche austauschbar sein.The order 500 can also be configured adjustable or displaceable, in particular interchangeable in further embodiments. In particular, the arrangement may be against at least one other arrangement with (from the first arrangement 500 ) of different periodic arrangement of the rotation of the polarization direction of incident light causing areas to be interchangeable.

6 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform einer im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbaren polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung 600. Die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 600 umfasst im Ausführungsbeispiel einander teilweise überlappende Lambda/2-Platten 610, 620, die jeweils aus einem geeigneten doppelbrechenden Material von bei der gewünschten Arbeitswellenlänge hinreichender Transparenz hergestellt sind, beispielsweise aus Magnesiumfluorid (MgF₂), Saphir (Al₂O₃) oder kristallinem Quarz (SiO₂). Dabei kann die erste Lambda/2-Platte 610 eine erste schnelle Achse der Doppelbrechung und die zweite Lambda/2-Platte 620 eine zweite schnelle Achse der Doppelbrechung aufweisen, wobei die erste schnelle Achse und die zweite schnelle Achse in einem Winkel vom 45° ± 5° zueinander angeordnet sind. Die erste Lambda/2-Platte 610 und die zweite Lambda/2-Platte 620 können in dem Überlappungsbereich miteinander einen 90°-Rotator ausbilden und in ihrer Relativposition zueinander verstellbar sein, so dass sie in Lichtausbreitungsrichtung einen variablen Überlappungsgrad aufweisen. Im Ausführungsbeispiel gemäß 6 verläuft hierbei die schnelle Achse der Doppelbrechung der ersten Lambda/2-Platte 610 in einem Winkel von 22.5° ± 2° zur Polarisationsvorzugsrichtung P des auf die Anordnung 600 auftreffenden Lichtbündels (d. h. zur y-Richtung), und die schnelle Achse der Doppelbrechung der zweiten Lambda/2-Platte 620 verläuft in einem Winkel von –22.5° ± 2° zur Polarisationsvorzugsrichtung P des auf die Anordnung 600 auftreffenden Lichtbündels. 6 shows a schematic representation of another embodiment of a usable in the context of the present invention polarization-influencing optical arrangement 600 , The polarization-influencing optical arrangement 600 comprises in the embodiment, each other partially overlapping lambda / 2 plates 610 . 620 each made of a suitable birefringent material of sufficient transparency at the desired operating wavelength, for example magnesium fluoride (MgF ₂ ), sapphire (Al ₂ O ₃ ) or crystalline quartz (SiO ₂ ). In this case, the first lambda / 2 plate 610 a first fast axis of birefringence and the second lambda / 2 plate 620 a second fast axis of birefringence, wherein the first fast axis and the second fast axis are arranged at an angle of 45 ° ± 5 ° to each other. The first lambda / 2 plate 610 and the second lambda / 2 plate 620 For example, in the overlap region, a 90 ° rotator can be formed with one another and be adjustable relative to one another in their relative position, so that they have a variable degree of overlap in the light propagation direction. In the embodiment according to 6 in this case runs the fast axis of the birefringence of the first lambda / 2 plate 610 at an angle of 22.5 ° ± 2 ° to the preferred polarization direction P of the device 600 incident light beam (ie, to the y direction) and the fast axis of birefringence of the second lambda / 2 plate 620 runs at an angle of -22.5 ° ± 2 ° to the polarization preferred direction P of the arrangement 600 incident light beam.

In 6 ebenfalls eingezeichnet sind, für den Fall der Einstrahlung von linear polarisiertem Licht mit konstanter, in y-Richtung verlaufender Polarisationsvorzugsrichtung P, die sich jeweils nach Lichtdurchtritt durch die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 600 ergebenden Polarisationsvorzugsrichturigen. Dabei ist die sich jeweils ergebende Polarisationsvorzugsrichtung für den ersten Nicht-Überlappungsbereich „B-1” (d. h. den nur von der ersten Lambda/2-Platte 610 abgedeckten Bereich) mit P', für den zweiten Nicht-Überlappungsbereich „B-2” (d. h. den nur von der zweiten Lambda/2-Platte 620 abgedeckten Bereich) mit P'', und für den Überlappungsbereich „A” (d. h. den sowohl von der ersten Lambda/2-Platte 610 als auch von der zweiten Lambda/2-Platte 620 abgedeckten Bereich) mit P''' bezeichnet.In 6 are also drawn, in the case of the irradiation of linearly polarized light with a constant, in the y-direction polarization preferential direction P, which in each case after passage of light through the polarization-influencing optical arrangement 600 resulting Polarisationsvorzugsrichturigen. In this case, the respective polarization preferred direction for the first non-overlapping region "B-1" (ie, only from the first lambda / 2 plate 610 covered area) with P ', for the second non-overlap area "B-2" (ie only from the second lambda / 2 plate 620 covered area) with P ", and for the overlap area" A "(ie, that of both the first lambda / 2 plate 610 as well as from the second lambda / 2-plate 620 covered area) with P '''.

Die sich nach Lichtdurchtritt durch die Nicht-Überlappungsbereiche „B-1” und „B-2” ergebenden Polarisationsvorzugsrichtungen P' bzw. P'' verlaufen unter einem Winkel von ±45° zur Polarisationsvorzugsrichtung P des auf die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 600 auftreffenden Lichtbündels. Für das auf die Anordnung 600 im Überlappungsbereich „A” auftreffende Lichtbündel gilt, dass die Polarisationsvorzugsrichtung P' des aus der ersten Lambda/2-Platte 610 austretenden Lichtbündels der Eingangspolarisationsverteilung des auf die zweite Lambda/2-Platte 620 auftreffenden Lichtbündels entspricht, so dass die in 6 mit P''' bezeichnete Polarisationsvorzugsrichtung des aus dem Überlappungsbereich „A” austretenden Lichtbündels unter einem Winkel von 90° zur Polarisationsvorzugsrichtung P des auf die Anordnung 600 auftreffenden Lichtbündels verläuft.The polarization preferential directions P 'and P "resulting after passage of light through the non-overlapping areas" B-1 "and" B-2 "extend at an angle of ± 45 ° to the polarization preferential direction P of the polarization-influencing optical arrangement 600 incident light beam. For that on the arrangement 600 in the overlapping area "A" incident light beam that the polarization preferred direction P 'of the first lambda / 2 plate 610 emergent light beam of the input polarization distribution of the second lambda / 2 plate 620 incident light beam corresponds, so that in 6 Polarization preferred direction of the light beam emerging from the overlap region "A" with P '''at an angle of 90 ° to the polarization preferred direction P of the arrangement 600 incident light beam runs.

Die Platzierung der Lambda/2-Platten 610, 620 sowie deren Abstand zur Spiegelanordnung 120 sind ferner jeweils so zu wählen, dass die auf die einzelnen Spiegel der Spiegelanordnung 120 auftreffenden Lichtanteile hinsichtlich des Polarisationszustandes in dem Sinne wohldefiniert sind, als das an jeweils an einem der Spiegel der Spiegelanordnung 120 reflektierte Licht mit einem definierten Polarisationszustand – und nicht etwa mit zwei oder mehr voneinander verschiedenen Polarisationszuständen – b eaufschlagt wird.The placement of the lambda / 2 plates 610 . 620 as well as their distance to the mirror arrangement 120 are also each to be chosen so that the on the individual mirrors of the mirror assembly 120 incident light components with respect to the polarization state in the sense are well defined, as that at each one of the mirror of the mirror assembly 120 reflected light with a defined polarization state - and not with two or more different polarization states - b is charged.

7 zeigt als weitere Ausführungsform eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 700 aus zwei rotierbaren Lambda/2-Platten 710 und 720. Aktuatoren zur Drehung der Lambda/2-Platten 710 und 720 können in beliebiger Weise z. B. als Bandantriebe, Festkörpergelenkelemente, Piezo-Aktuatoren oder Kombinationen dieser bekannten Bauelemente ausgestaltet sein. Gemäß 7 ergibt sich der Vorteil, dass über die zwei rotierbaren Lambda/2-Platten 710 und 720 zwei Polarisationszustände mit beliebiger Polarisationsvorzugsrichtung eingestellt werden können. Im Überlappungsbereich der Lambda/2-Platten 710 und 720 ergibt sich ein weiterer, dritter Polarisationszustand aus der kombinierten Wirkung der beiden Lambda/2-Platten 710 und 720 analog zu 6. 7 shows as a further embodiment, a polarization-influencing optical arrangement 700 from two rotatable lambda / 2 plates 710 and 720 , Actuators to rotate the lambda / 2 plates 710 and 720 can in any way z. B. be configured as belt drives, solid-state articulated elements, piezo actuators or combinations of these known components. According to 7 There is the advantage that over the two rotatable lambda / 2 plates 710 and 720 two polarization states can be set with any polarization preferred direction. In the overlap area of the lambda / 2 plates 710 and 720 another, third state of polarization results from the combined effect of the two lambda / 2 plates 710 and 720 analogous to 6 ,

Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das optische System auch mehr als zwei Lambda/2-Platten aufweisen, wobei allgemein Anordnungen mit beliebiger Anzahl (≥ 2) von Lambda/2-Platten mit beliebiger Orientierung der schnellen Achse der Doppelbrechung vorgesehen sein können.According to further embodiments, the optical system may also comprise more than two lambda / 2 plates, wherein in general arrangements with any number (≥ 2) of lambda / 2 plates with any orientation of the fast axis of the birefringence may be provided.

Eine weitere mögliche Ausführungsform der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung wird unter Bezugnahme auf 8a–b erläutert. In dieser Ausführungsform wird eine kanalweise Einstellung der Polarisation dadurch ermöglicht, dass, wie aus 8a ersichtlich, zusätzlich zu einer Spiegelanordnung 120 mit einer Mehrzahl von Spiegelelementen eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 800 vorgesehen wird, welche gemäß 8b eine raster- bzw. matrixartige Anordnung von eine flexible und dynamische Umschaltung der Polarisation ermöglichenden Zellen aufweist, die im Ausführungsbeispiel als Kerr-Zellen ausgelegt sind. Gemäß 8a ist die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 800 in Lichtausbreitungsrichtung nach der Spiegelanordnung 120 angeordnet und stellt insbesondere das in Lichtausbreitungsrichtung nächstfolgende optische Element zur Spiegelanordnung 120 dar. Jede der Kerr-Zellen in der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung 800 ermöglicht in für sich bekannter Weise über Variation eines von außen angelegten elektrischen Feldes eine steuerbare Modulation der Polarisation des hindurchtretenden Lichtes, wie in der schematischen Darstellung von 8b durch jeweils beispielhaft angedeutete, in den einzelnen Zellen eingestellte Polarisationszustände veranschaulicht ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Zellen auch als Pockels-Zellen ausgestaltet sein, welche aus einem geeigneten Kristallmaterial mit bei Arbeitswellenlänge hinreichender Transmission (z. B. KDP = Kaliumdihydrogenphosphat, KH₂PO₄) hergestellt sind und eine Polarisationsmanipulation aufgrund der linearen Proportionalität der im Kristallmaterial vorhandenen Doppelbrechung zum von außen angelegten elektrischen Feld ermöglichen. Die Ausgestaltung der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung 800 mit der Mehrzahl von Kerr-Zellen (bzw. Pockels-Zellen) kann ferner periodische oder auch nicht-periodisch sein, wobei insbesondere die Abmessungen der einzelnen Pockels-Zellen innerhalb der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung 800 auch über den optisch genutzten Bereich variieren können.Another possible embodiment of the polarization-influencing optical arrangement will be described with reference to FIG 8a -B explained. In this embodiment, a channel-by-channel adjustment of the polarization is made possible by that, as shown in FIG 8a in addition to a mirror arrangement 120 with a plurality of mirror elements, a polarization-influencing optical arrangement 800 is provided, which according to 8b a grid or matrix-like arrangement of a flexible and dynamic switching of polarization enabling cells, which are designed in the embodiment as Kerr cells. According to 8a is the polarization-influencing optical arrangement 800 in the light propagation direction after the mirror arrangement 120 arranged and in particular, the next in the light propagation direction optical element for mirror assembly 120 Each of the Kerr cells in the polarization-influencing optical arrangement 800 allows in a known manner via variation of an externally applied electric field, a controllable modulation of the polarization of the light passing through, as in the schematic representation of 8b is illustrated by respectively exemplified, set in the individual cells polarization states. According to a further embodiment, the cells can also be configured as Pockels cells, which are made of a suitable crystal material with sufficient transmission at operating wavelength (eg KDP = potassium dihydrogen phosphate, KH ₂ PO ₄ ) and a polarization manipulation due to the linear proportionality of the Crystal material existing birefringence allow for externally applied electric field. The embodiment of the polarization-influencing optical arrangement 800 with the plurality of Kerr cells (or Pockels cells) may also be periodic or non-periodic, in particular the dimensions of the individual Pockels cells within the polarization-influencing optical arrangement 800 can also vary over the optically used range.

Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z. B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.While the invention has been described with reference to specific embodiments, numerous variations and alternative embodiments will become apparent to those skilled in the art. B. by combination and / or exchange of features of individual embodiments. Accordingly, it will be understood by those skilled in the art that such variations and alternative embodiments are intended to be embraced by the present invention, and the scope of the invention is limited only in terms of the appended claims and their equivalents.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2005/026843 A2 [0003]
WO 2005/069081 A2 [0005]
WO 2005/031467 A2 [0005]
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WO 2009/034109 A2 [0005]
WO 2008/019936 A2 [0005]
WO 2009/100862 A1 [0005]
DE 102008009601 A1 [0005]
DE 102004011733 A1 [0005]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

"Fundamental Optical Design" by Michael J. Kidger, SPIE PRESS, Bellingham, Washington, USA [0053]

Claims

A microlithographic exposure method in which light generated by a light source is supplied to a lighting device of a projection exposure apparatus for illuminating an object plane of a projection lens and in which the object plane is imaged by the projection lens into an image plane of the projection lens, wherein in the illumination device ( 10 ) at least one mirror arrangement ( 120 ) comprising a plurality of mirror elements ( 120a . 120b . 120c , ...), which are used to change an angular distribution of the mirror assembly ( 120 ) reflected light are independently adjustable, and a polarization-influencing optical arrangement ( 110 . 500 . 600 . 700 . 800 ), wherein the method comprises the following steps: a) determining, for a given nominal distribution of the intensity and the polarization state in a pupil plane of the illumination device ( 10 ), a target distribution of the Stokes vector (S) in this pupil plane; b) determining, for a current adjustment of the mirror elements ( 120a . 120b . 120c , ...) and the polarization-influencing optical arrangement ( 110 . 500 . 600 . 700 . 800 ), an actual distribution of the Stokes vector in the pupil plane; and c) modifying the adjustment of the mirror elements ( 120a . 120b . 120c , ...) and / or the polarization-influencing optical arrangement ( 110 . 500 . 600 . 700 . 800 ) based on a comparison between the actual distribution and the target distribution.

Method according to Claim 1, characterized in that the modification of the adjustment of the mirror elements ( 120a . 120b . 120c , ...) and / or the polarization-influencing optical arrangement ( 110 . 500 . 600 . 700 . 800 ) is performed on the basis of an averaged over the pupil plane deviation between the respective Stokes vectors of actual distribution and target distribution.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that in the comparison between the actual distribution and target distribution, an intensity descriptive component (S ₀ ) of the Stokes vector is weighted more heavily than the respective one polarization degree descriptive components (S ₁ , S ₂ ) of the Stokes vector.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that modifying the adjustment of the mirror elements ( 120a . 120b . 120c , ...) and / or the polarization-influencing optical arrangement ( 110 . 500 . 600 . 700 . 800 ) iteratively until the averaged deviation over the pupil plane between the respective Stokes vectors of actual distribution and nominal distribution falls below a predetermined threshold value.

Method according to claim 4, characterized in that in this iteration the adjustment of the mirror elements ( 120a . 120b . 120c , ...) and the adjustment of the polarization-influencing optical arrangement ( 110 . 500 . 600 . 700 . 800 ) are changed simultaneously.

Method according to Claim 4, characterized in that this iteration comprises a first iteration phase for the iterative adjustment of the polarization-influencing optical arrangement ( 110 . 500 . 600 . 700 . 800 ) and a temporally subsequent second iteration phase for the iterative adjustment of the mirror elements ( 120a . 120b . 120c , ...).

Microlithographic projection exposure apparatus, with a lighting device ( 10 ) and a projection lens ( 20 ), wherein the illumination device ( 19 ) a mirror arrangement ( 120 ) with a plurality of mirror elements ( 120a . 120b . 120c , ...) used to change an angular distribution of the mirror assembly ( 120 ) reflected light are independently adjustable, and a polarization-influencing optical arrangement ( 110 . 500 . 600 . 700 . 800 ), and with a control device, which is designed to carry out a method according to one of the preceding claims.

Microlithographic projection exposure apparatus according to claim 7, characterized in that the polarization-influencing optical arrangement ( 110 ) is designed such that at least a part of the mirror elements ( 120a . 120b . 120c , ...) a defined polarization state can only be assigned in groups.

Microlithographic projection exposure apparatus according to claim 8, characterized in that the polarization-influencing optical arrangement ( 110 ) optical components ( 111 . 112 . 113 ), which are adjustable relative to each other in their relative position, whereby this adjustment in conjunction with the mirror arrangement ( 120 ) Different output polarization distributions can be generated.

Microlithographic projection exposure apparatus according to claim 9, characterized in that these optical components ( 111 . 112 . 113 ) are adjustable relative to each other with a variable in the light propagation direction degree of overlap.

Microlithographic projection exposure apparatus according to claim 9 or 10, characterized in that by this adjustment different polarization rotation angle of Polarisationsvorzugsrichtung of passing light are adjustable, which correspond to an integer multiple of 22.5 °, in particular an integer multiple of 45 °.

Microlithographic projection exposure apparatus according to one of claims 9 to 11, characterized in that these optical components ( 111 . 112 . 113 ) are made of optically active material, in particular of crystalline quartz with parallel orientation of the optical crystal axis to the light propagation direction.

Microlithographic projection exposure apparatus according to one of Claims 9 to 11, characterized in that these optical components are lambda / 2 plates.

Microlithographic projection exposure apparatus according to claim 7, characterized in that the polarization-influencing optical arrangement ( 500 ) is a periodic array of areas causing a rotation of the polarization direction of incident light, said periodic array being asymmetric with respect to the optical axis (OA) in a first spatial direction perpendicular to the optical axis (OA).

Microlithographic projection exposure apparatus according to claim 14, characterized in that the polarization-influencing optical arrangement ( 500 ) between the mirror assembly ( 100 ) and a pupil plane (PP) of the illumination device is arranged at a position at which for the paraxial subaperture ratio S the condition 0.3 ≦ | S | ≤ 0.8 is satisfied.

Microlithographic projection exposure apparatus according to claim 14 or 15, characterized in that the polarization-influencing optical arrangement ( 500 ) is exchangeable for at least one polarization-influencing optical arrangement with different periodic arrangement of the areas causing a rotation of the polarization direction of incident light.