DE102015214477A1 - Optical system for a microlithographic projection exposure apparatus and microlithographic exposure method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein optisches System für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein mikrolithographisches Belichtungsverfahren. Ein optisches System weist eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung, welche wenigstens ein Array von polarisationsbeeinflussenden Elementen (103, 220a, 220b, 303, 420a, 420b, 502, 603, 720a, 720b) aufweist, und eine zur Erzeugung eines magnetischen Feldes im Bereich dieser polarisationsbeeinflussenden Elemente geeigneten Anordnung auf, wobei die polarisationsbeeinflussenden Elemente (103, 220a, 220b, 303, 420a, 420b, 502, 603, 720a, 720b) derart ausgelegt sind, dass sie jeweils für auftreffendes Licht eine von dem magnetischen Feld abhängige Faraday-Rotation des Polarisationszustandes bewirken.The invention relates to an optical system for a microlithographic projection exposure apparatus, and to a microlithographic exposure method. An optical system comprises a polarization-influencing optical arrangement, which has at least one array of polarization-influencing elements (103, 220a, 220b, 303, 420a, 420b, 502, 603, 720a, 720b), and one for generating a magnetic field in the region of this polarization-influencing Elements of suitable arrangement, wherein the polarization-influencing elements (103, 220a, 220b, 303, 420a, 420b, 502, 603, 720a, 720b) are designed such that they each for incident light a dependent of the magnetic field Faraday rotation of Cause polarization state.
Description
Die Erfindung betrifft ein optisches System für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein mikrolithographisches Belichtungsverfahren.The invention relates to an optical system for a microlithographic projection exposure apparatus, and to a microlithographic exposure method.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlagen werden zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD’s, angewendet. Eine solche Projektionsbelichtungsanlage weist eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv auf. Im Mikrolithographieprozess wird das Bild einer mit Hilfe der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) 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. Microlithographic projection exposure equipment is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits or LCDs. Such a projection exposure apparatus has an illumination device and a projection objective. In the microlithography process, the image of a mask (= reticle) illuminated by means of the illumination device is projected onto a photosensitive layer (photoresist) coated with a photosensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection objective (eg, a silicon wafer) to project the mask structure onto the photosensitive layer Transfer 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 neben der Verwendung diffraktiver optischer Elemente (sogenannter DOE’s) auch der Einsatz von Spiegelanordnungen, z.B. aus
Des Weiteren sind verschiedene Ansätze bekannt, in der Beleuchtungseinrichtung zur Optimierung des Abbildungskontrastes gezielt bestimmte Polarisationsverteilungen in der Pupillenebene und/oder im Retikel einzustellen.Furthermore, various approaches are known for selectively setting specific polarization distributions in the pupil plane and / or in the reticle in the illumination device for optimizing the image contrast.
Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein optisches System für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mikrolithographisches Belichtungsverfahren bereitzustellen, welche eine möglichst flexible und dynamische Einstellung unterschiedlicher Polarisationsverteilungen ermöglicht.The object of the present invention is to provide an optical system for a microlithographic projection exposure apparatus and a microlithographic exposure method, which enables the most flexible and dynamic adjustment of different polarization distributions.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This object is achieved according to the features of the independent claims.
Ein erfindungsgemäßes optisches System für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage weist auf:
- – eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung, welche wenigstens ein Array von polarisationsbeeinflussenden Elementen aufweist; und
- – eine zur Erzeugung eines magnetischen Feldes im Bereich dieser polarisationsbeeinflussenden Elemente geeignete Anordnung;
- – wobei die polarisationsbeeinflussenden Elemente derart ausgelegt sind, dass sie jeweils für auftreffendes Licht eine von dem magnetischen Feld abhängige Faraday-Rotation des Polarisationszustandes bewirken.
- A polarization-influencing optical arrangement comprising at least one array of polarization-influencing elements; and
- - An arrangement suitable for generating a magnetic field in the region of these polarization-influencing elements;
- - Wherein the polarization-influencing elements are designed such that they each cause an incident of light dependent on the magnetic field Faraday rotation of the polarization state.
Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, in einem optischen System – insbesondere der Beleuchtungseinrichtung – einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage eine Polarisationseinstellung basierend auf dem in einer Mehrzahl von polarisationsbeeinflussenden Elementen stattfindenden Faraday-Effekt, d.h. einer in Abhängigkeit von einem jeweils anliegenden Magnetfeld erfolgenden Polarisationsdrehung (auch als Faraday-Rotation bezeichnet), zu erzielen. Die einzelnen polarisationsbeeinflussenden Elemente weisen jeweils ein den Faraday-Effekt zeigendes, bei der jeweiligen Arbeitswellenlänge hinreichend transmissives Material (z.B. amorphes Quarzglas, SiO2) auf. Infolge der von der jeweiligen Magnetfeldstärke unmittelbar abhängigen Polarisationsdrehung im Bereich der einzelnen polarisationsbeeinflussenden Elemente kann so im Ergebnis eine dynamische Polarisationseinstellung im Betrieb des optischen Systems erreicht werden, da die jeweils erzeugte Ausgangspolarisationsverteilung flexibel entsprechend den jeweils aktuellen Anforderungen geändert werden kann. The invention is based in particular on the concept of a polarization adjustment based on the Faraday effect taking place in a plurality of polarization-influencing elements in an optical system-in particular the illumination device-of a microlithographic projection exposure apparatus, ie a polarization rotation taking place as a function of a respective applied magnetic field Faraday rotation called) to achieve. The individual polarization-influencing elements each have a Faraday-effect, at the respective operating wavelength sufficiently transmissive material (eg, amorphous quartz glass, SiO 2 ) on. As a result of the directly dependent on the respective magnetic field strength polarization rotation in the region of the individual polarization-influencing elements as a result, a dynamic polarization adjustment in the operation of the optical system can be achieved because the output polarization distribution generated in each case can be flexibly changed according to the current requirements.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist unter einem „Array“ von polarisationsbeeinflussenden Elementen eine Anordnung zu verstehen, welche aus wenigstens vier polarisationsbeeinflussenden Elementen aufgebaut ist, wobei in jeder von zwei zueinander senkrechten Raumrichtungen innerhalb der Ebene dieser Anordnung jeweils wenigstens zwei dieser polarisationsbeeinflussenden Elemente benachbart zueinander angeordnet sind. Dabei ist das „Array“ nicht auf periodische oder äquidistante Anordnungen beschränkt. Des Weiteren können die einzelnen polarisationsbeeinflussenden Elemente hinsichtlich ihrer optisch genutzten Wirkfläche eine quadratische, rechteckige, hexagonale oder auch andere geeignete Geometrie aufweisen. Andererseits können die polarisationsbeeinflussenden Elemente auch (teilweise oder sämtlich) periodisch hinsichtlich ihrer Ausdehnung in wenigstens einer der zueinander senkrechten Raumrichtungen angeordnet sein. For the purposes of the present application, an "array" of polarization-influencing elements is an arrangement which is made up of at least four polarization-influencing elements, wherein in each of two mutually perpendicular spatial directions within the plane of this arrangement at least two of these polarization-influencing elements are arranged adjacent to one another are. The "array" is not limited to periodic or equidistant arrangements. Furthermore, the individual polarization-influencing elements can have a square, rectangular, hexagonal or other suitable geometry with regard to their optically utilized effective area. On the other hand, the polarization-influencing elements may also (partially or completely) be arranged periodically with regard to their extension in at least one of the mutually perpendicular spatial directions.
Wenngleich das wenigstens eine Array aus wenigstens vier polarisationsbeeinflussenden Elementen aufgebaut ist, ist die Anzahl der polarisationsbeeinflussenden Elemente innerhalb jedes Arrays typischerweise wesentlich größer und kann lediglich beispielhaft 100 (z.B. in einer 10·10-Rasteranordung) oder auch mehrere 100 betragen. Dabei kann die Anzahl der polarisationsbeeinflussenden Elemente innerhalb des Arrays in Abhängigkeit von dem jeweils zu erzeugenden Beleuchtungssetting gewählt werden.Although the at least one array is made up of at least four polarization-influencing elements, the number of polarization-influencing elements within each array is typically substantially larger and may only 100 by way of example (for example in a 10 × 10 grid arrangement) or even several hundred. In this case, the number of polarization-influencing elements within the array can be selected as a function of the respective illumination setting to be generated.
Gemäß einer Ausführungsform ist die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung dazu ausgelegt, eine vorgegebene Eingangspolarisationsverteilung von im Betrieb des optischen Systems auf die Anordnung auftreffendem Licht infolge der in den polarisationsbeeinflussenden Elementen in Abhängigkeit von dem magnetischen Feld erfolgenden Faraday-Rotation in eine gewünschte Ausgangspolarisationsverteilung umzuwandeln.According to one embodiment, the polarization-influencing optical arrangement is designed to convert a predetermined input polarization distribution of light incident on the device during operation of the optical system as a result of the Faraday rotation taking place in the polarization-influencing elements into a desired output polarization distribution.
Gemäß einer Ausführungsform weist das optische System wenigstens eine Spiegelanordnung mit einer Mehrzahl unabhängig voneinander verstellbarer Spiegelelemente auf.According to one embodiment, the optical system has at least one mirror arrangement with a plurality of mutually independently adjustable mirror elements.
Die Erfindung beinhaltet somit weiter insbesondere das Konzept, die vorstehend beschriebene polarisationsbeeinflussende optische Anordnung aus wenigstens einem Array von den Faraday-Effekt zeigenden polarisationsbeeinflussenden optischen Elementen in Kombination mit einer Spiegelanordnung aus einer Mehrzahl unabhängig voneinander verstellbarer Spiegelelemente einzusetzen, wobei die betreffenden polarisationsbeeinflussenden Elemente bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung im optischen Strahlengang vor (d.h. stromaufwärts) der Spiegelanordnung, nach (d.h. stromabwärts) der Spiegelanordnung oder auch auf den Spiegelelementen der Spiegelanordnung selbst angeordnet sein können. Ein sich bei sämtlichen dieser Ausgestaltungen ergebender Vorteil ist, dass die betreffenden polarisationsbeeinflussenden optischen Elemente bzw. deren den Faraday-Effekt aufweisende Bereiche im optischen Strahlengang jeweils doppelt (nämlich vor und nach der Reflexion an der Spiegelanordnung) durchlaufen werden und somit die für eine gegebene Dicke der polarisationsbeeinflussenden Elemente erzielte Polarisationsdrehung gegenüber einem nur einmaligem Lichtdurchtritt verdoppelt wird. The invention thus further includes in particular the concept of using the above-described polarization-influencing optical arrangement of at least one array of Faraday effect polarization-influencing optical elements in combination with a mirror arrangement of a plurality of independently adjustable mirror elements, wherein the relevant polarization-influencing elements with respect to Light propagation direction in the optical beam path before (ie upstream) of the mirror assembly, after (ie downstream) of the mirror assembly or on the mirror elements of the mirror assembly itself may be arranged. An advantage that results in all of these embodiments is that the respective polarization-influencing optical elements or their Faraday-effect regions in the optical beam path are traversed twice (namely before and after reflection on the mirror arrangement) and thus for a given thickness the polarization-influencing elements achieved polarization rotation is doubled compared to a single passage of light.
Des Weiteren kann aufgrund der unabhängigen Verstellbarkeit der Spiegelelemente der über die jeweiligen polarisationsbeeinflussenden Elemente aufgrund der Faraday-Rotation mit einem gezielt einstellbaren Polarisationszustand beaufschlagte Strahl je nach gewünschtem polarisierten Beleuchtungssetting in den entsprechend gewünschten Bereich (z.B. einer nachfolgenden Pupillenebene) gelenkt werden, wodurch die Flexibilität hinsichtlich der dynamischen Polarisationseinstellung weiter gesteigert wird.Furthermore, owing to the independent adjustability of the mirror elements, the beam which is acted upon by the polarization-influencing elements due to the Faraday rotation can be directed into the corresponding desired area (eg a subsequent pupil plane) depending on the desired polarized illumination setting, thereby providing flexibility the dynamic polarization setting is further increased.
Gemäß einer Ausführungsform ist jedes der polarisationsbeeinflussenden Elemente an jeweils einem der Spiegelelemente angeordnet. In dieser Ausgestaltung ist somit erfindungsgemäß die Funktionalität der als Faraday-Rotation erzielten Polarisationsdrehung unmittelbar an der Spiegelanordnung selbst realisiert, so dass insoweit keine zusätzliche separate Optik im optischen Strahlengang vor oder nach der Spiegelanordnung benötigt wird. According to one embodiment, each of the polarization-influencing elements is arranged on in each case one of the mirror elements. In this embodiment, therefore, according to the invention, the functionality of the polarization rotation achieved as Faraday rotation is realized directly on the mirror arrangement itself, so that insofar no additional separate optics in the optical beam path before or after the mirror arrangement is needed.
In einer anderen Ausführungsform ist die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung als von der Spiegelanordnung separates optisches Bauteil ausgestaltet. Hierdurch können sowohl etwaige Abschattungseffekte oder auch mechanische Probleme z.B. infolge eines Verkantens benachbarter Spiegelelemente, welche grundsätzlich mit einer Realisierung der polarisationsbeeinflussenden Elemente unmittelbar auf den Spiegelelementen einhergehen könnten, vermieden werden. In another embodiment, the polarization-influencing optical arrangement is configured as a separate optical component from the mirror arrangement. As a result, any possible shading effects or also mechanical problems, e.g. as a result of tilting adjacent mirror elements, which in principle could be accompanied by realization of the polarization-influencing elements directly on the mirror elements.
Die Erfindung ist nicht auf die Realisierung in einem eine Spiegelanordnung mit unabhängig voneinander einstellbaren Spiegelelementen aufweisenden optischen System beschränkt. Der erfindungsgemäße Ansatz ermöglicht es vielmehr auch, die flexible Einstellung unterschiedlicher Polarisationszustände auch in einer Beleuchtungseinrichtung zu realisieren, welche keine Spiegelanordnung mit unabhängig voneinander einstellbaren Spiegelelementen (d.h. kein sogenanntes MMA) aufweist, sondern z.B. wie im Weiteren noch beschrieben mit einem diffraktiven optischen Element und einem Zoom-Axikon-System ausgestaltet ist.The invention is not limited to the realization in a mirror arrangement with independently adjustable mirror elements having optical system. On the contrary, the approach according to the invention also makes it possible to realize the flexible setting of different polarization states also in a lighting device which does not have a mirror arrangement with mutually adjustable mirror elements (i.e., no so-called MMA), but e.g. as further described below with a diffractive optical element and a zoom axicon system is designed.
Gemäß einer Ausführungsform weist das optische System ferner eine Umlenkeinrichtung auf, welche eine bezogen auf den optischen Strahlengang vor der Spiegelanordnung angeordnete erste Umlenkfläche und eine bezogen auf den optischen Strahlengang nach der Spiegelanordnung angeordnete zweite Umlenkfläche aufweist, wobei sowohl an der ersten Umlenkfläche als auch an der zweiten Umlenkfläche jeweils eine Umlenkung der optischen Achse auftritt.According to one embodiment, the optical system further comprises a deflecting device, which with respect to the optical beam path in front of the Mirror arrangement arranged first deflection surface and arranged with respect to the optical beam path after the mirror assembly second deflection surface, wherein in each case a deflection of the optical axis occurs at both the first deflection surface and on the second deflection surface.
Die Erfindung betrifft weiter auch ein optisches System für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit
- – einer polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung, welche wenigstens ein Array von polarisationsbeeinflussenden Elementen aufweist,
- – einer zur Erzeugung eines magnetischen Feldes im Bereich dieser polarisationsbeeinflussenden Elemente geeigneten Anordnung,
- – einer Spiegelanordnung mit einer Mehrzahl unabhängig voneinander verstellbarer Spiegelelemente, und
- – einer Umlenkeinrichtung, welche eine bezogen auf den optischen Strahlengang vor der Spiegelanordnung angeordnete erste Umlenkfläche und eine bezogen auf den optischen Strahlengang nach der Spiegelanordnung angeordnete zweite Umlenkfläche aufweist, wobei sowohl an der ersten Umlenkfläche als auch an der zweiten Umlenkfläche jeweils eine Umlenkung der optischen Achse auftritt,
- – wobei die polarisationsbeeinflussenden Elemente derart ausgelegt sind, dass sie jeweils für auftreffendes Licht eine von dem magnetischen Feld abhängige Modifikation des Polarisationszustandes bewirken.
- A polarization-influencing optical arrangement which has at least one array of polarization-influencing elements,
- A device suitable for generating a magnetic field in the region of these polarization-influencing elements,
- - A mirror arrangement with a plurality of independently adjustable mirror elements, and
- A deflection device which has a first deflecting surface arranged in front of the mirror arrangement relative to the optical beam path and a second deflecting surface arranged relative to the optical beam path after the mirror arrangement, wherein in each case a deflection of the optical axis at both the first deflecting surface and at the second deflecting surface occurs
- - Wherein the polarization-influencing elements are designed such that they each cause an incident of light dependent on the magnetic field modification of the polarization state.
Gemäß einer Ausführungsform weist die zur Erzeugung eines magnetischen Feldes im Bereich der polarisationsbeeinflussenden Elemente geeignete Anordnung eine Mehrzahl von unabhängig voneinander mit elektrischem Strom beaufschlagbaren Spulen auf.According to one embodiment, the arrangement suitable for generating a magnetic field in the region of the polarization-influencing elements has a plurality of coils which can be acted upon independently by electric current.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Array die polarisationsbeeinflussenden Elemente in einer hexagonalen Anordnung auf.According to one embodiment, the array has the polarization-influencing elements in a hexagonal arrangement.
Gemäß einer Ausführungsform weist die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung wenigstens zwei Arrays von polarisationsbeeinflussenden Elementen auf.According to one embodiment, the polarization-influencing optical arrangement has at least two arrays of polarization-influencing elements.
Gemäß einer Ausführungsform kann die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung für jeden einer Vielzahl von durch die Anordnung verlaufenden Kanälen in Abhängigkeit von dem im Bereich des jeweiligen Kanals vorhandenen Magnetfeld für den jeweiligen Kanal durchlaufendes, linear polarisiertes Licht unterschiedliche Polarisationsdrehwinkel erzeugen. According to one embodiment, the polarization-influencing optical arrangement may produce different polarization rotation angles for each of a plurality of channels passing through the array, in dependence on the magnetic field present in the region of the respective channel for the respective channel.
Gemäß einer Ausführungsform ist mittels selektiver Beaufschlagung der polarisationsbeeinflussenden Elemente mit einem magnetischen Feld eine konstant lineare Polarisationsverteilung von das optische System durchlaufendem Licht in eine quasitangentiale Polarisationsverteilung oder eine quasiradiale Polarisationsverteilung umwandelbar. Dabei wird allgemein unter einer „tangentialen Polarisationsverteilung“ eine Polarisationsverteilung verstanden, bei der die Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstärkevektors senkrecht zu dem auf die optische Systemachse gerichteten Radius verläuft. Von einer „quasitangentialen Polarisationsverteilung“ wird dementsprechend dann gesprochen, wenn die vorstehende Bedingung näherungsweise bzw. für einzelne Bereiche in der betreffenden Ebene (z.B. Pupillenebene) erfüllt ist. Entsprechend wird allgemein unter einer „radialen Polarisationsverteilung“ eine Polarisationsverteilung verstanden, bei der die Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstärkevektors parallel zu dem auf die optische Systemachse gerichteten Radius verläuft. Von einer „quasiradialen Polarisationsverteilung“ wird dementsprechend dann gesprochen, wenn die vorstehende Bedingung näherungsweise bzw. für einzelne Bereiche in der betreffenden Ebene erfüllt ist.According to one embodiment, by means of selectively applying to the polarization-influencing elements with a magnetic field, a constant linear polarization distribution of light passing through the optical system can be converted into a quasi-tangential polarization distribution or a quasi-radial polarization distribution. In this case, a "tangential polarization distribution" is generally understood to mean a polarization distribution in which the direction of oscillation of the electric field strength vector is perpendicular to the radius directed onto the optical system axis. Accordingly, a "quasi-potential polarization distribution" is used when the above condition is fulfilled approximately for individual regions in the relevant plane (for example, pupil plane). Accordingly, a "radial polarization distribution" is generally understood to mean a polarization distribution in which the direction of oscillation of the electric field strength vector runs parallel to the radius directed onto the optical system axis. Accordingly, a "quasiradial polarization distribution" is used when the above condition is fulfilled approximately or for individual regions in the relevant plane.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die polarisationsbeeinflussenden Elemente ferner eine vom Anliegen eines elektrischen Feldes abhängige Doppelbrechung auf. Die polarisationsbeeinflussenden Elemente können insbesondere als Pockelszellen, weiter insbesondere als transversale Pockelszellen, ausgestaltet sein. Hierdurch kann zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Polarisationsdrehung bzw. Faraday-Rotation eine unerwünschte, im optischen System vorhandene Verzögerung („Systemretardierung“) unter Ausnutzung des Pockels-Effekts (d.h. der Erzeugung einer Verzögerung aufgrund einer an dem Element anliegenden elektrischen Spannung) kompensiert werden. Mit „Verzögerung“ (oder „Retardierung“) wird die Differenz der optischen Wege zweier orthogonaler (senkrecht zueinander stehender) Polarisationszustände bezeichnet.According to one embodiment, the polarization-influencing elements also have a birefringence dependent on the application of an electric field. The polarization-influencing elements can in particular be designed as Pockels cells, more particularly as transverse Pockels cells. In this way, in addition to the polarization rotation or Faraday rotation according to the invention, an undesirable delay ("system retardation") present in the optical system can be compensated by utilizing the Pockels effect (i.e., the generation of a delay due to an electrical voltage applied to the element). "Delay" (or "retardation") refers to the difference in the optical paths of two orthogonal (perpendicular) polarization states.
Die Erfindung betrifft weiter 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 die Beleuchtungseinrichtung eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung mit wenigstens einem Array von polarisationsbeeinflussenden Elementen aufweist; und
- – wobei mittels unterschiedlicher selektiver Beaufschlagung der polarisationsbeeinflussenden Elemente mit einem magnetischen Feld unterschiedliche Polarisationsverteilungen in der Beleuchtungseinrichtung dadurch eingestellt werden, dass die polarisationsbeeinflussenden Elemente für auftreffendes Licht eine von dem magnetischen Feld abhängige Faraday-Rotation des Polarisationszustandes bewirken.
- - wherein the illumination device has a polarization-influencing optical arrangement with at least one array of polarization-influencing elements; and
- - By means of different selective loading of the polarization-influencing elements with a magnetic field different polarization distributions are set in the illumination device, that the polarization-influencing elements for incident light cause a dependent of the magnetic field Faraday rotation of the polarization state.
Die Erfindung betrifft ferner eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Beleuchtungseinrichtung ein optisches System mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweist.The invention further relates to a microlithographic projection exposure apparatus having an illumination device and a projection objective, wherein the illumination device has an optical system with the features described above.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen. Further embodiments of the invention are described in the description and the dependent claims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.
Es zeigen: Show it:
Gemäß
Durch eine geeignete Verkippungsanordnung der Spiegelelemente
Gemäß
Aufgrund der Umlenkeinrichtung
Mit anderen Worten kann erfindungsgemäß bei vollständiger Kompatibilität zum vorhandenen optischen Design einer bereits bestehenden und z.B. mit einem DOE ausgestatteten Beleuchtungseinrichtung eine zusätzliche Ausrüstung der Beleuchtungseinrichtung dahingehend erfolgen, dass durch Austausch dieses DOE gegen das erfindungsgemäße Modul zusätzlich die flexible Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungssettings erfolgen kann. Die vorstehend beschriebene Ein- bzw. Auskopplung des Beleuchtungslichtes ist ferner insofern vorteilhaft, als hierdurch gegebenenfalls eine optimale Ausnutzung des verfügbaren Bauraums ermöglicht wird.In other words, with full compatibility with the existing optical design of an existing and e.g. With a lighting device equipped with a DOE, additional equipment of the illumination device can be made in such a way that, by exchanging this DOE for the module according to the invention, the flexible setting of different illumination settings can additionally take place. The above-described coupling or uncoupling of the illumination light is also advantageous insofar as this optionally enables optimal utilization of the available installation space.
Den im Weiteren beschriebenen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass in der Beleuchtungseinrichtung jeweils wenigstens eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung vorhanden ist, welche wenigstens ein Array von polarisationsbeeinflussenden Elementen aufweist, wobei diese polarisationsbeeinflussenden Elemente durch eine in Abhängigkeit von einem anliegenden magnetischen Feld erfolgende Faraday-Rotation eine vorgegebene Eingangspolarisationsverteilung in eine gewünschte Ausgangspolarisationsverteilung umwandeln.The embodiments described below have in common that at least one polarization-influencing optical arrangement is present in the illumination device, which has at least one array of polarization-influencing elements, these polarization-influencing elements by a taking place in response to an applied magnetic field Faraday rotation a predetermined input polarization distribution convert to a desired output polarization distribution.
Gemäß der Ausführungsform von
Gemäß
Die an den einzelnen Spiegelelementen
Wie jeweils in
Infolge der stufenlosen Einstellbarkeit des jeweiligen Spulenstromes bzw. der hierdurch erzeugten Magnetfeldstärke kann auch die für jedes der polarisationsbeeinflussenden Elemente
Lediglich beispielhaft ist in
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann die vorstehend beschriebene Polarisationsdrehung auch auf zwei oder mehr – im optischen Strahlengang nacheinander durchlaufene – polarisationsbeeinflussende Elemente verteilt werden, wodurch die für jedes einzelne dieser Elemente zur Erzielung einer gewünschten Gesamtdrehung benötigte Materialdicke reduziert werden kann. Eine lediglich beispielhafte Realisierung ist in
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend anhand von
Die einzelnen polarisationsbeeinflussenden Elemente
Die durch die polarisationsbeeinflussenden Elemente
Wie schematisch in
Die Erfindung ist nicht auf die in den vorstehenden Ausführungsformen jeweils beschriebene Polarisationsdrehung in Transmission beschränkt. In weiteren Ausführungsformen kann eine Polarisationsdrehung auch unter Ausnutzung des magnetooptischen Kerr-Effekts realisiert werden, d.h. einer bei Reflexion in einem magnetischen Feld bzw. in Abhängigkeit einer vorhandenen Magnetisierung erfolgenden Polarisationsdrehung.
In weiteren Ausführungsformen kann zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen, unter Ausnutzung des Faraday-Effekts erfolgenden Polarisationseinstellung eine unerwünschte, im optischen System vorhandene Verzögerung („Systemretardierung“) unter Ausnutzung des Pockels-Effekts kompensiert werden. Hierzu können die in der erfindungsgemäßen polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung eingesetzten polarisationsbeeinflussenden Elemente als Pockelszellen ausgelegt sein. In further embodiments, in addition to the Faraday effect polarization adjustment described above, an undesirable delay in the optical system ("system retardation") can be compensated by utilizing the Pockels effect. For this purpose, the polarization-influencing elements used in the polarization-influencing optical arrangement according to the invention can be designed as Pockels cells.
Die polarisationsbeeinflussenden Elemente werden somit in Ausführungsformen aus einem Material hergestellt, welches sowohl den Faraday-Effekt als auch den Pockels-Effekt (d.h. die Erzeugung einer Verzögerung aufgrund einer an dem Element anliegenden elektrischen Spannung) aufweist. Geeignete Materialien mit hinreichender Transmission bei einer Arbeitswellenlänge von etwa 193 nm sind z.B. Kaliumdihydrogenphosphat (KDP, KH2PO4), Beta-Bariumborat (BBO, BaB2O4) oder auch andere nichtlineare optische Kristalle. The polarization-influencing elements are thus made in embodiments of a material which has both the Faraday effect and the Pockels effect (ie the generation of a delay due to an applied voltage to the element). Suitable materials with sufficient transmission at a working wavelength of about 193 nm are, for example, potassium dihydrogen phosphate (KDP, KH 2 PO 4 ), beta-barium borate (BBO, BaB 2 O 4 ) or other nonlinear optical crystals.
In
Die vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße Ausnutzung des Pockels-Effekts kann, wie in
Im Unterschied zur Ausführungsform von
Im Weiteren wird zunächst unter Bezugnahme auf
Die Projektionsbelichtungsanlage gemäß
Mit „
Gemäß
Mit anderen Worten kann erfindungsgemäß bei vollständiger Kompatibilität zum vorhandenen optischen Design der jeweils bestehenden und z.B. mit einem DOE ausgestatteten Beleuchtungseinrichtung eine zusätzliche Ausrüstung der Beleuchtungseinrichtung dahingehend erfolgen, dass durch Austausch dieses DOE gegen das erfindungsgemäße Modul zusätzlich die flexible Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungssettings erfolgen kann. Die vorstehend beschriebene Ein- bzw. Auskopplung des Beleuchtungslichtes ist ferner insofern vorteilhaft, als hierdurch gegebenenfalls eine optimale Ausnutzung des verfügbaren Bauraums ermöglicht wird.In other words, according to the invention, with complete compatibility with the existing optical design of the existing and e.g. With a lighting device equipped with a DOE, additional equipment of the illumination device can be made in such a way that, by exchanging this DOE for the module according to the invention, the flexible setting of different illumination settings can additionally take place. The above-described coupling or uncoupling of the illumination light is also advantageous insofar as this optionally enables optimal utilization of the available installation space.
In Lichtausbreitungsrichtung nach der Umlenkeinrichtung
Die Struktur tragende Maske
In weiteren Anwendungen kann das erfindungsgemäße optische System auch in einer Beleuchtungseinrichtung realisiert werden, in welcher auf eine Spiegelanordnung mit unabhängig voneinander verstellbaren Spiegelelementen verzichtet wird und welche zur Erzeugung einer gewünschten Winkelverteilung z.B. ein diffraktives optisches Element (DOE) aufweisen kann. Ein beispielhafter Aufbau ist in
Die mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage
Ein im Strahlengang auf das DOE
Die Beleuchtungseinrichtung
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 in terms of specific embodiments, numerous variations and alternative embodiments, e.g. 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.
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