Die
Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
mit einem Axikon-Modul.The
The invention relates to an illumination system for a microlithography projection exposure system
with an axicon module.
Derartige
Beleuchtungssysteme sind beispielsweise aus DE 44 21 053 ( US 5,675,401 ) oder DE 195 20 563 (6,258,443) bekannt.
Insbesondere die in DE 44 21
053 ( US 5,675,401 )
angegebenen Referenzen geben bekannte Axikon-Module in Beleuchtungssystemen
an. Das Axikon-Modul weist dabei ein erstes Axikonelement mit einer
ersten Axikonfläche
und ein dem ersten Axikonelement zugeordnetes zweites Axikonelement
mit einer zweiten Axikonfläche
auf. Wenn die beiden Axikonflächen
entlang einer optischen Achse mit Abstand angeordnet sind, erzeugt
das Axikon-Modul eine Beleuchtungsverteilung mit einem zentralen
Intensitätsminimum. Das
Axikon-Modul ist in dem Beleuchtungssystem in der Regel so angeordnet,
dass die Austrittspupille des Beleuchtungssystems die Ausleuchtung
mit dem zentralen Intensitätsminimum
aufweist. Bei konischen Axikonflächen
entsteht eine annulare Beleuchtung. Durch Verändern des Abstandes der beiden Axikonelemente
kann der Durchmesser der annularen Beleuchtung geändert werden.
Werden die Axikonflächen
jeweils aus einzelnen Segmenten gebildet, die pyramidal angeordnet
sind, also sozusagen das Dach einer mehrseitigen Pyramide bilden,
so wird eine Multipol-Beleuchtung erzeugt. Bei vier Segmenten entsteht
die in der Lithographie häufig
eingesetzte Quadrupol-Beleuchtung. Auch bei der Multipolbeleuchtung
kann durch Verändern
des Abstandes der beiden pyramidalen Axikonelemente der Abstand
der beleuchteten Bereiche von der optischen Achse verändert werden.
Durch Variieren der Beleuchtungsverteilung in der Austrittspupille
eines Beleuchtungssystems für
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen kann die lithographische Übertragung
einer Maskenstruktur auf das zu belichtende Substrat optimiert werden.
Die beiden Axikonflächen
der einander zugeordneten Axikonelemente sind in der Regel konkav-
konvex oder konvex-konvex.Such lighting systems are, for example, from DE 44 21 053 ( US 5,675,401 ) or DE 195 20 563 (6,258,443). In particular the DE 44 21 053 ( US 5,675,401 ) specified references indicate well-known Axikon modules in lighting systems. The axicon module has a first axicon element with a first axicon surface and a second axicon element associated with the first axicon element with a second axicon surface. If the two axicon surfaces are arranged at a distance along an optical axis, the axicon module generates an illumination distribution with a central intensity minimum. The axicon module is usually arranged in the lighting system such that the exit pupil of the lighting system has the illumination with the central intensity minimum. Annular illumination occurs with conical axicon surfaces. The diameter of the annular illumination can be changed by changing the distance between the two axicon elements. If the axicon surfaces are each formed from individual segments which are arranged pyramidally, that is to say form the roof of a multi-sided pyramid, multipole illumination is generated. Quadrupole illumination, which is often used in lithography, is created in four segments. In the case of multipole illumination, too, the distance of the illuminated areas from the optical axis can be changed by changing the distance between the two pyramidal axicon elements. The lithographic transfer of a mask structure to the substrate to be exposed can be optimized by varying the illumination distribution in the exit pupil of an illumination system for microlithography projection exposure systems. The two axicon surfaces of the axicon elements assigned to one another are generally concave-convex or convex-convex.
Aus EP 0 949 541 sind auch hintereinander angeordnete
Paare von Axikonelementen mit konischen und mit pyramidalen Axikonflächen bekannt. Der
Abstand der Axikonelemente ist dabei jeweils veränderbar.Out EP 0 949 541 pairs of axicon elements with conical and with pyramidal axicon surfaces arranged in series are also known. The distance between the axicon elements can be changed in each case.
Aus DE 195 35 392 ( US 6,191,880 ) ist ein Beleuchtungssystem
für eine
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einem Axikon-Modul bekannt.
Desweiteren weist das Beleuchtungssystem ein polarisationsbeeinflussendes
optisches Element auf, um Strahlen radial zur optischen Achse des Beleuchtungssystems
zu polarisieren. Das polarisationsbeeinflussende optische Element
ist jedoch in dem in 5 dargestellten
Ausführungsbeispiel
erst nach dem Axikon-Modul angeordnet. Damit treffen die Strahlen
mit dem von der Lichtquelle vorgegebenen Polarisationszustand auf
die Axikonflächen.
In der Regel erzeugen die in der Mikrolithographie bei DUV-Wellenlängen eingesetzten
Laser linear polarisiertes Licht. Gemäß DE 195 35 392 ist das polarisationsbeeinflussende
optische Element vorzugsweise erst nach dem letzten asymmetrischen
Element wie beispielsweise Umlenkspiegel oder Polarisationsstrahlteilerschichten
angeordnet. Andernfalls geht die radiale Polarisation wieder verloren,
die für
die optimale Einkopplung der Strahlen in den Resist des Wafers gewünscht wird.Out DE 195 35 392 ( US 6,191,880 ) an illumination system for a microlithography projection exposure system with an axicon module is known. Furthermore, the lighting system has a polarization-influencing optical element in order to polarize rays radially to the optical axis of the lighting system. The polarization-influencing optical element is, however, in the in 5 illustrated embodiment arranged only after the Axikon module. The rays with the polarization state specified by the light source thus strike the axicon surfaces. As a rule, the lasers used in microlithography at DUV wavelengths generate linearly polarized light. According to DE 195 35 392 the polarization-influencing optical element is preferably only arranged after the last asymmetrical element such as, for example, deflection mirrors or polarization beam splitter layers. Otherwise the radial polarization, which is desired for the optimal coupling of the beams into the resist of the wafer, is lost again.
Aus DE 100 10 131 (US 2001/0019404)
ist ein ähnliches
Beleuchtungssystem wie aus DE
195 35 392 ( US 6,191,880 )
bekannt. Das polarisationsbeeinflussende optische Element ist auch
in diesem Fall erst nach dem Axikon-Modul angeordnet. Damit treffen
auch im Beleuchtungssystem der DE
100 10 131 die Strahlen mit dem von der Lichtquelle vorgegebenen
Polarisationszustand auf die Axikonflächen. Das polarisationsbeeinflussende
optische Element erzeugt in der DE
100 10 131 tangentiale Polarisation. Durch die tangentiale
Polarisation der Strahlen wird die Zweistrahlinterferenz bei der
Bildentstehung verbessert. Gemäß der Offenbarung
in DE 100 10 131 ist
es erforderlich, dass das polarisationsbeeinflussende optische Element
erst nach dem letzten asymmetrischen Element wie beispielsweise
Umlenkspiegel oder Polarisationsstrahlteilerschichten angeordnet
ist. Andernfalls geht die tangentiale Polarisation wieder verloren.Out DE 100 10 131 (US 2001/0019404) is a similar lighting system as from DE 195 35 392 ( US 6,191,880 ) known. In this case too, the polarization-influencing optical element is arranged only after the axicon module. This also affects the lighting system DE 100 10 131 the rays with the polarization state given by the light source onto the axicon surfaces. The polarization-influencing optical element produces in the DE 100 10 131 tangential polarization. The tangential polarization of the beams improves the two-beam interference in the formation of the image. According to the revelation in DE 100 10 131 it is necessary for the polarization-influencing optical element to be arranged only after the last asymmetrical element, such as, for example, deflection mirrors or polarization beam splitter layers. Otherwise the tangential polarization is lost again.
Die
in Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen verwendeten Lichtquellen
erzeugen in der Regel linear polarisiertes oder unpolarisiertes Licht.
Dieses trifft dann auf die Axikonflächen des Axikon-Moduls. Die
Axikonflächen
weisen bezüglich der
optischen Achse geneigte optische Flächen auf. Dadurch entstehen
an den Axikonflächen
vom Polarisationszustand der Strahlen abhängige Reflexionsverluste, wie
im folgenden erläutert
wird. Die Polarisationskomponente, deren elektrischer Vektor parallel
zur Einfallsebene eines Strahls schwingt, wird im folgenden als
p-Komponente bezeichnet. Entsprechend wird die Polarisationskomponente,
deren elektrischer E-Feld-Vektor senkrecht zur Einfallsebene eines
Strahls schwingt, im folgenden als s-Komponente bezeichnet. Es wird
ein Axikon-Modul betrachtet, das entlang einer in z-Richtung verlaufenden
optischen Achse angeordnet ist. Die Axikonflächen bestehen aus jeweils vier
Segmenten einer Pyramidenstruktur, die unter dem Brewsterwinkel
geneigt sind. Die Pyramidenstruktur ist in x-y-Richtung ausgerichtet.
Die Axikonflächen
sollen keine Antireflex-Beschichtung aufweisen. Die einfallenden
Strahlen seien in y-Richtung linear polarisiert. Die Strahlen werden
nun an den Axikonflächen
entsprechend den Fresnelschen Formeln polarisationsabhängig reflektiert,
bzw. gebrochen. Die p-polarisierten Strahlen werden an den in positiver
und negativer y-Richtung angeordneten Segmenten der Axikonflächen ohne Reflexionsverluste
gebrochen, während
die s-polarisierten Strahlen an den in positiver und negativer x-Richtung
angeordneten Segmenten der Axikonflächen Reflexionsverluste erleiden.
Dies führt
dazu, dass nach dem Axikon-Modul die entlang der y-Achse auftreffenden
Strahlen eine höhere
Intensität
aufweisen als die entlang der x-Achse
auftreffenden Strahlen. Die Intensitätsverteilung ist somit nach
dem Axikon-Modul ungleichmäßig und
in den entlang der y-Achsen angeordneten Quadranten größer als
in den entlang der x-Achse angeordneten Quadranten. Damit weisen
die einzelnen beleuchteten Bereiche unterschiedlich große Gesamtintensitäten auf.
Aber auch mit einer geeigneten Antireflex-Beschichtung oder mit
einer Anpassung des Neigungswinkels der Axikonflächen entsteht aufgrund der
polarisationsabhängigen
Brechung/Reflektion eine ungleichmäßige Intensitätsverteilung.
Dadurch werden beim Lithographie-Prozess Strukturen abhängig von
ihrer Orientierung unterschiedlich abgebildet. Bei konischen Axikonflächen wird
zudem auch der Polarisationszustand für Strahlen geändert, die
nicht entlang der x- und der y-Achse auf die Axikonflächen treffen.
Die Änderung
des linearen Polarisationszustandes eines Strahles kann zu weiteren
Verlusten an nachfolgenden Umlenkspiegeln oder polarisationsabhängigen Strahlteilerschichten
führen.The light sources used in microlithography projection exposure systems generally generate linearly polarized or unpolarized light. This then hits the axicon surfaces of the axicon module. The axicon surfaces have optical surfaces inclined with respect to the optical axis. This results in reflection losses dependent on the polarization state of the rays on the axicon surfaces, as will be explained below. The polarization component, the electrical vector of which oscillates parallel to the plane of incidence of a beam, is referred to below as the p component. Accordingly, the polarization component, the electric E-field vector of which oscillates perpendicular to the plane of incidence of a beam, is referred to below as the s-component. An axicon module is considered, which is arranged along an optical axis running in the z direction. The axicon surfaces each consist of four segments of a pyramid structure that are inclined at the Brewster angle. The pyramid structure is oriented in the xy direction. The axicon surfaces should not have an anti-reflective coating. The incident rays are linearly polarized in the y direction. The rays are now corresponding to the axicon surfaces Fresnel formulas reflected or broken depending on polarization. The p-polarized rays are refracted on the segments of the axicon surfaces arranged in the positive and negative y-direction without reflection losses, while the s-polarized rays suffer reflection losses on the segments of the axicon surfaces arranged in the positive and negative x-direction. As a result, according to the axicon module, the rays incident along the y axis have a higher intensity than the rays incident along the x axis. The intensity distribution is therefore uneven after the axicon module and is greater in the quadrants arranged along the y-axis than in the quadrants arranged along the x-axis. The individual illuminated areas thus have different overall intensities. But even with a suitable anti-reflective coating or with an adjustment of the angle of inclination of the axicon surfaces, an uneven intensity distribution arises due to the polarization-dependent refraction / reflection. As a result, structures are imaged differently depending on their orientation in the lithography process. In the case of conical axicon surfaces, the polarization state is also changed for rays that do not strike the axicon surfaces along the x and y axes. The change in the linear polarization state of a beam can lead to further losses at subsequent deflecting mirrors or polarization-dependent beam splitter layers.
Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Beleuchtungssystem anzugeben, bei
dem die Strahlen mit minimalen Intensitätsverlusten durch das Axikon-Modul
treten.task
the invention is therefore to provide a lighting system in
the rays with minimal loss of intensity through the axicon module
to step.
Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Beleuchtungssystem gemäß Anspruch
1.This
Task is solved
by a lighting system according to claim
1.
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der
abhängigen Ansprüche.advantageous
Embodiments of the invention result from the features of
dependent claims.
Um
die Reflektionsverluste an den Axikonflächen so gering wie möglich zu
halten und Polarisationseffekte weitgehend zu minimieren, ist deshalb das
polarisationsbeeinflussende optische Element in Lichtrichtung vor
dem Axikon-Modul angeordnet. Das polarisationsbeeinflussende optische
Element ist dabei derart aufgebaut, dass die Strahlen annähernd senkrecht
oder parallel zur Einfallsebene der Strahlen bezüglich der Axikonflächen polarisiert
sind. Die Einfallsebene eines Strahls wird dabei durch den Strahl
und die Flächennormale
am Auftreffpunkt des Strahls auf der Axikonfläche aufgespannt. Durch diese
Anpassung des Polarisationszustandes wird erreicht, dass alle Strahlen
näherungsweise
ohne Änderung
des Polarisationszustandes an den Axikonflächen gebrochen werden. Sofern
Reflexionsverluste auftreten, sind diese für alle Strahlen gleich groß. Verschiedene
polarisationsbeeinflussende optische Elemente, um den Polarisationszustand
eines Strahls geeignet anzupassen, sind aus DE 195 35 392 ( US 6,191,880 ) oder DE 101 24 803 (US 2002/176166) bekannt,
deren Offenbarungsgehalt bezüglich
des Aufbaus von polarisationsbeeinflussenden optischen Elementen
vollumfänglich
in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen wird.In order to keep the reflection losses on the axicon surfaces as low as possible and to minimize polarization effects as far as possible, the polarization-influencing optical element is therefore arranged in front of the axicon module in the direction of light. The polarization-influencing optical element is constructed in such a way that the beams are polarized approximately perpendicularly or parallel to the plane of incidence of the beams with respect to the axicon surfaces. The plane of incidence of a beam is spanned by the beam and the surface normal at the point of impact of the beam on the axicon surface. This adaptation of the polarization state ensures that all rays are refracted approximately without changing the polarization state on the axicon surfaces. If reflection losses occur, they are the same size for all rays. Various polarization-influencing optical elements to suitably adapt the polarization state of a beam are off DE 195 35 392 ( US 6,191,880 ) or DE 101 24 803 (US 2002/176166), the disclosure of which is fully incorporated in the present application with regard to the construction of polarization-influencing optical elements.
Als
erstes polarisationsbeeinflussendes optisches Element zur Erzeugung
einer radialen Polarisationsverteilung kann die in DE 195 35 392 offenbarte Rasteranordnung
mit Halbwellenplatten (λ/2-Platte),
der Reflexionspolarisator mit kegelstumpfmantel-förmigen polarisierender
Fläche
oder eine Kombination einer unter radialer Druckspannung stehenden
Spannungsdoppelbrechungs-Viertelwellenlängenplatte und einer zirkular
doppelbrechenden um 45° drehenden
Platte zum Einsatz kommen.As the first polarization-influencing optical element for generating a radial polarization distribution, the in DE 195 35 392 disclosed raster arrangement with half-wave plates (λ / 2 plate), the reflection polarizer with a truncated cone-shaped polarizing surface or a combination of a stress birefringence quarter wave plate under radial compressive stress and a circular birefringent plate rotating at 45 ° can be used.
Weitere
Ausführungsformen
für das
erste polarisationsbeeinflussende optische Element können DE 101 24 803 (US 2002/176166)
entnommen werden. Das erste polarisationsbeeinflussende optische Element
besteht dabei beispielsweise aus einer planparallelen Platte aus
anisotropem, optisch einachsigen Kristall, dessen Kristallachse
im wesentlichen senkrecht zu den planparallelen Plattenoberflächen steht.
Auf der Eintrittsseite und der Austrittsseite der Platte sind einander
zugeordnete , ablenkende Strukturen mit aufeinander abgestimmten
Ablenkeigenschaften ausgebildet. Durch die Orientierung und den
Aufbau der ablenkenden Strukturen werden die Winkel vorgegeben,
unter denen die einfallenden Strahlen durch den doppelbrechenden
Kristall laufen. Dabei erleiden die senkrecht aufeinanderstehenden Polarisationskomponenten
eines Strahles einen optischen Wegunterschied. Dadurch lässt sich
der Polarisationszustand der auf die einzelnen Strukturen treffenden
Strahlen gezielt beeinflussen. Durch die parallele Anordnung einer
Vielzahl von Strukturen lassen sich beliebige Polarisationsverteilungen
erzeugen. Alternativ kann das polarisationsbeeinflussende optische
Element aus einer Rasteranordnung von doppelbrechenden Elementen
aus anisotropem Kristall bestehen. Die Kristallachsen der einzelnen Elemente
sind dabei windschief zur optischen Achse angeordnet. Durch die
Orientierung der Kristallachsen kann individuell der Polarisationszustand
der Strahlen innerhalb der einzelnen Elemente gezielt beeinflusst
werden.Further embodiments for the first polarization-influencing optical element can DE 101 24 803 (US 2002/176166) are taken. The first polarization-influencing optical element consists, for example, of a plane-parallel plate made of anisotropic, optically uniaxial crystal, the crystal axis of which is essentially perpendicular to the plane-parallel plate surfaces. Associated, deflecting structures with coordinated deflection properties are formed on the entry side and the exit side of the plate. The orientation and structure of the deflecting structures dictate the angles at which the incident rays pass through the birefringent crystal. The polarization components of a beam that are perpendicular to one another suffer an optical path difference. This allows the state of polarization of the rays striking the individual structures to be influenced in a targeted manner. Any number of polarization distributions can be generated by the parallel arrangement of a large number of structures. Alternatively, the polarization-influencing optical element can consist of a grid arrangement of birefringent elements made of anisotropic crystal. The crystal axes of the individual elements are arranged skew to the optical axis. The orientation of the crystal axes can individually influence the polarization state of the rays within the individual elements.
Zwischen
dem ersten polarisationsbeeinflussenden optischen Element und dem
ersten Axikonelement können
auch weitere optische Elemente angeordnet sein, sofern diese den
Polarisationszustand der Strahlen weitgehend unbeeinflusst lassen.Between
the first polarization-influencing optical element and the
first axicon element can
also other optical elements can be arranged, provided that these
Leave the polarization state of the rays largely unaffected.
Bei
konischen Axikonflächen
zur Erzeugung einer annularen Beleuchtungsverteilung ist es günstig, wenn
die Strahlen radial oder tangential polarisiert sind, wenn sie auf
die Axikonflächen
treffen. Dadurch sind die Strahlen immer parallel oder senkrecht zur
Einfallsebene der Strahlen polarisiert. Die radiale Polarisation
hat im Vergleich zur tangentialen Polarisation den Vorteil, dass
die Strahlen auch ohne Antireflexbeschichtung der Axikonflächen zu
nahezu 100% gebrochen werden, wenn die Strahlen unter dem Brewsterwinkel
auf die Axikonflächen
treffen. Bei tangentialer Polarisation ist eine geeignete Antireflex-Beschichtung
von Vorteil.at
conical axicon surfaces
to generate an annular lighting distribution, it is advantageous if
the rays are radially or tangentially polarized when on
the axicon surfaces
to meet. This means that the beams are always parallel or perpendicular to
Plane of incidence polarized. The radial polarization
has the advantage over tangential polarization that
the rays are closed even without an anti-reflective coating on the axicon surfaces
almost 100% are refracted when the rays are below the Brewster angle
on the axicon surfaces
to meet. In the case of tangential polarization, a suitable anti-reflective coating is required
advantageous.
Zur
Erzeugung einer Multipol-Beleuchtung bestehen die Axikonflächen aus
mehreren in der Regel planen Segmenten, die pyramidal angeordnet sind.
Die Zahl der Segmente entspricht dabei der Anzahl der Pole, beziehungsweise
der beleuchteten Bereiche. Auf Grund der Pyramidenform sind die
Segmente jeweils um senkrecht zur optischen Achse stehenden Kippachsen
geneigt. Die Richtung des maximalen Flächengradienten jedes Segments
verläuft dabei
in der Regel durch die Pyramidenspitze und die Mitte des jeweiligen
Segments. Würde
man auf der pyramidalen Axikonfläche
Höhenlinien
einzeichnen, so würde
die Richtung des maximalen Flächengradienten
senkrecht zu den Höhenlinien
verlaufen. Es ist günstig,
wenn die Strahlen entweder parallel oder senkrecht zu einer Ebene
linear polarisiert sind, die senkrecht auf der jeweiligen Segmentfläche steht und
die Richtung des maximalen Flächengradienten enthält. Sind
die Strahlen parallel zu dieser Ebene linear polarisiert, so ergibt
sich selbst bei mangelhafter Antireflex-Beschichtung der Axikonflächen dennoch eine
nahezu 100%-Transmission, wenn die Strahlen unter dem Brewsterwinkel
auf die einzelnen Segmente treffen. Sind die Strahlen parallel zu
dieser Ebene linear polarisiert, so sollten die Axikonflächen zusätzlich mit
einer geeigneten Antireflex-Beschichtung beschichtet sein.to
The axicon surfaces consist of generating multipole lighting
several usually plan segments that are pyramidal.
The number of segments corresponds to the number of poles, respectively
of the illuminated areas. Because of the pyramid shape they are
Segments each about tilt axes perpendicular to the optical axis
inclined. The direction of the maximum area gradient of each segment
runs thereby
usually through the top of the pyramid and the center of each
Segment. Would
one on the pyramidal axicon surface
contour lines
would draw in
the direction of the maximum area gradient
perpendicular to the contour lines
run. Its cheap,
if the rays are either parallel or perpendicular to a plane
are linearly polarized, which is perpendicular to the respective segment surface and
contains the direction of the maximum surface gradient. are
the rays are linearly polarized parallel to this plane
itself, even if the axicon surfaces are deficient in anti-reflective coating
almost 100% transmission when the rays are below the Brewster angle
meet the individual segments. Are the rays parallel to?
linearly polarized in this plane, the axicon surfaces should also be included
be coated with a suitable anti-reflective coating.
Ein
Axikon-Modul kann gleichzeitig Axikonelemente mit konischen und
pyramidalen Axikonflächen
aufweisen, die in Reihe geschaltet sind. Zur Veränderung der Beleuchtungsverteilung
nach dem Axikon-Modul ist es günstig,
wenn der Abstand der Axikonelemente entlang der optischen Achse
durch Verschieben oder Tausch der Axikonelemente veränderbar
ist.On
Axicon module can simultaneously be used with conical and axicon elements
pyramidal axicon surfaces
have, which are connected in series. To change the lighting distribution
after the Axikon module, it is convenient
if the distance of the axicon elements along the optical axis
changeable by moving or exchanging the axicon elements
is.
Rasteranordnungen
aus Halbwellenplatten, deren Hauptachsen geeignet orientiert sind,
sind besonders günstig
als polarisationsbeeinflussende optische Elemente, da sie den Polarisationszustand
nahezu verlustfrei verändern
und platzsparend angeordnet werden können. Sind die auf die Rasteranordnung
auftreffenden Strahlen linear polarisiert, so sollten die Hauptachsen
in Richtung der Winkelhalbierenden zwischen der Polarisationsrichtung
der einfallenden Strahlen und der gewünschten Polarisationsrichtung
der austretenden Strahlen orientiert sein. Bei konischen Axikonflächen ist
es günstig,
wenn die Zahl der Rasterelemente groß ist, beispielsweise 10 bis
102. Dadurch lässt sich die radiale oder tangentiale
Polarisation mit ausreichender Genauigkeit einstellen. Die Rasterelemente
können
dabei hexagonal sein oder einer fächerartige Sektoreneinteilung
aufweisen. Bei pyramidalen Axikonflächen kann die Zahl der Rasterelement
der Zahl der Segmente entsprechen. Bei einer Axikonfläche mit
vier Segmenten zur Erzeugung einer Quadrupol-Beleuchtung ist somit eine
Rasteranordnung mit vier Halbwellenplatten ausreichend. Dies liegt
daran, dass bei pyramidalen Axikonflächen die Einfallsebenen für ein Segment parallel
verlaufen und somit für
alle Strahlen, die auf ein Segment treffen, die gleiche Polarisationsbeeinflussung
erforderlich ist. Somit lassen sich gerade bei pyramidalen Axikonflächen Strahlen,
welche parallel zu einer Richtung linear polarisiert sind, mit wenigen Halbwellenplatten
in Strahlen umwandeln, welche dann mit dem erfindungsgemäßen Polarisationszustand
auf die nachfolgenden Segmente treffen.Raster arrangements of half-wave plates, the main axes of which are suitably oriented, are particularly favorable as polarization-influencing optical elements, since they change the polarization state almost without loss and can be arranged in a space-saving manner. If the rays striking the raster arrangement are linearly polarized, the main axes should be oriented in the direction of the bisector between the polarization direction of the incident rays and the desired polarization direction of the emerging rays. In the case of conical axicon surfaces, it is advantageous if the number of grid elements is large, for example 10 to 10 2 . This allows the radial or tangential polarization to be set with sufficient accuracy. The grid elements can be hexagonal or have a fan-like sector division. In the case of pyramidal axicon surfaces, the number of raster elements can correspond to the number of segments. In the case of an axicon surface with four segments for generating quadrupole illumination, a raster arrangement with four half-wave plates is therefore sufficient. This is because with pyramidal axicon surfaces the planes of incidence run parallel for a segment and therefore the same polarization influence is required for all rays that hit a segment. Thus, in the case of pyramidal axicon surfaces in particular, beams which are linearly polarized parallel to one direction can be converted with a few half-wave plates into beams which then hit the subsequent segments with the state of polarization according to the invention.
Die
Rasteranordnung aus Halbwellenplatten hat den weiteren Vorteil,
dass sie sich optisch nahtlos an das Axikonelement fügen, insbesondere
ansprengen lässt.
Dadurch entfallen verlustreiche Grenzflächen. Da Halbwellenplatten,
wenn sie beispielsweise aus Magnesium-Fluorid sind und in nullter
Ordnung betrieben werden sollen, sehr dünn sind, können sie durch das Ansprengen
stabilisiert werden. Als Material für die Halbwellenplatten kann
aber auch in <110>-Kristallrichtung orientiertes
Kalzium-Fluorid eingesetzt werden.The
Raster arrangement from half-wave plates has the further advantage
that they fit optically seamlessly onto the axicon element, in particular
can start.
This eliminates lossy interfaces. Because half-wave plates,
if, for example, they are made of magnesium fluoride and zero
Order to be operated, are very thin, they can by
be stabilized. Can be used as material for the half-wave plates
but also oriented in the <110> crystal direction
Calcium fluoride can be used.
Die
Rasteranordnung aus Halbwellenplatten arbeitet dann besonders effektiv,
wenn die Strahlen vor der Rasteranordnung parallel zu einer Richtung
linear polarisiert sind, welche senkrecht auf der optischen Achse
des Beleuchtungssystems steht. Dann müssen die geeignet orientierten
Halbwellenplatten nur den Polarisationszustand in die gewünschte Richtung
drehen. Dies erfolgt dabei nahezu intensitätsverlustfrei. Die in Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen
oftmals eingesetzten Laser-Lichtquellen erzeugen bereits weitgehend
linear polarisiertes Licht. Unpolarisiertes Licht kann mit Polarisationsfiltern
geeignet linear polarisiert werden. Bei zirkular polarisierten Strahlen
sollte vor der Rasteranordnung aus Halbwellenplatten eine geeignet orientierte
Viertelwellenplatte (λ/4-Platte)
angeordnet sein.The
Raster arrangement of half-wave plates then works particularly effectively,
if the rays in front of the grid are parallel to one direction
are linearly polarized, which are perpendicular to the optical axis
of the lighting system. Then the appropriately oriented
Half wave plates only the polarization state in the desired direction
rotate. This is done almost without loss of intensity. The in microlithography projection exposure equipment
Laser light sources that are often used already generate a large amount
linear polarized light. Unpolarized light can be used with polarization filters
be appropriately linearly polarized. With circularly polarized beams
should be suitably oriented in front of the half-wave plate grid arrangement
Quarter wave plate (λ / 4 plate)
be arranged.
Für bestimmte
Anwendungen ist es vorteilhaft, wenn nach dem Axikon-Modul ein weiteres
polarisationsbeeinflussendes optisches Element folgt, welches eine
vorgegebene Polarisationsverteilung erzeugt. Diese Polarisationsverteilung
ist dabei an die polarisationsoptischen Eigenschaften der nachfolgenden
optischen Elemente angepasst. So ist es beispielsweise bei nachfolgenden
planen Umlenkspiegeln oder Umlenkprismen günstig, wenn die Strahlen jeweils
zu einer zu einer optischen Achse senkrecht stehenden Richtung linear
polarisiert sind. Optimal ist es, den Polarisationszustand der Strahlen parallel
zur jeweiligen Einfallsebene zu ändern.
Bei nachfolgenden polarisationsoptischen Strahlteilerschichten sollten
die Strahlen ebenfalls parallel zu einer Vorzugsrichtung linear
polarisiert sein. Zur Optimierung der Zweistrahlinterferenz ist
es günstig, wenn
die Strahlen tangential zur optischen Achse polarisiert sind. Bei
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen
ist es aber auch günstig,
wenn die Strahlen zirkular polarisiert auf die abzubildende Struktur
treffen. Mit dem zweiten polarisationsbeeinflussenden optischen
Element lässt
sich erreichen, dass die Strahlen jeweils einen für die Effizienz
und die optischen Eigenschaften des Systems optimalen Polarisationszustand
aufweisen.For certain applications it is advantageous if a further polarization-influencing optical element follows after the axicon module, which generates a predetermined polarization distribution. This polarization distribution is based on the polarization-optical properties of the following optical elements adapted. For example, in the case of subsequent planar deflecting mirrors or deflecting prisms, it is advantageous if the beams are each linearly polarized with respect to a direction perpendicular to an optical axis. It is optimal to change the polarization state of the rays parallel to the respective plane of incidence. In the subsequent polarization-optical beam splitter layers, the beams should also be linearly polarized parallel to a preferred direction. To optimize the two-beam interference, it is advantageous if the beams are polarized tangentially to the optical axis. In microlithography projection exposure systems, however, it is also favorable if the beams hit the structure to be imaged in a circularly polarized manner. With the second polarization-influencing optical element it can be achieved that the beams each have an optimal polarization state for the efficiency and the optical properties of the system.
Auch
für das
zweite polarisationsbeeinflussende optische Element können Elemente
eingesetzt werden, wie sie aus DE
195 35 392 ( US 6,191,880 ) oder DE 101 24 803 (US 2002/176166)
bekannt sind. Besonders günstig
ist eine Rasteranordnung aus Halbwellenplatten, deren Hauptachsen
geeignet orientiert sind. Soll mit dem zweiten polarisationsbeeinflussenden
optischen Element eine zirkulare Polarisationsverteilung erzeugt
werden, so ist kann dies durch Anordnung einer Viertelwellenplatte
nach der Rasteranordnung mit Halbwellenplatten erreicht werden.Elements such as those made of can also be used for the second polarization-influencing optical element DE 195 35 392 ( US 6,191,880 ) or DE 101 24 803 (US 2002/176166) are known. A grid arrangement of half-wave plates, the main axes of which are suitably oriented, is particularly favorable. If a circular polarization distribution is to be generated with the second polarization-influencing optical element, this can be achieved by arranging a quarter-wave plate according to the grid arrangement with half-wave plates.
Diese
Rasteranordnung kann dann vorteilhafterweise optisch nahtlos an
das zweite Axikonelement gefügt,
insbesondere angesprengt sein.This
The grid arrangement can then advantageously be optically seamless
added the second axicon element,
be particularly blown up.
Zwischen
dem zweiten Axikonelement und dem zweiten polarisationsbeeinflussenden
optischen Element können
auch weitere optische Elemente angeordnet sein, sofern diese den
Polarisationszustand der Strahlen weitgehend unbeeinflusst lassen.Between
the second axicon element and the second polarization influencing
optical element can
also other optical elements can be arranged, provided that these
Leave the polarization state of the rays largely unaffected.
Die
beiden polarisationsbeeinflussenden Elemente können auch so angeordnet und
ausgestaltet sein, dass jeder Strahl nach dem zweiten polarisationsbeeinflussenden
Element annähernd
den gleichen Polarisationszustand aufweist wie der gleiche Strahl
vor dem ersten polarisationsbeeinflussenden Element aufgewiesen
hat. Damit erreicht man, dass bei gleichzeitig hoher Transmissionseffizienz der
Polarisationszustand der Strahlen durch das Axikon-Modul nicht beeinflusst
wird. Somit sind polarisationserhaltende Beleuchtungssysteme auch
bei der Verwendung von Axikon-Modulen möglich.The
two polarization-influencing elements can also be arranged and
be configured so that each beam after the second polarization-influencing
Element approximately
has the same polarization state as the same beam
before the first polarization-influencing element
Has. This ensures that the transmission efficiency is high at the same time
Polarization state of the rays is not affected by the Axikon module
becomes. Thus, polarization-maintaining lighting systems are also
possible when using Axikon modules.
Derartige
Beleuchtungssysteme lassen sich vorteilhaft in Mikrolithographie-Projektionsbelichtunganlagen
einsetzen, die ausgehend von der Lichtquelle ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem, ein
Masken-Positioniersystem, eine Struktur tragende Maske, ein Projektionsobjektiv,
ein Objekt-Positionierungssystem und ein Licht empfindliches Substrat umfassen.such
Illumination systems can be used advantageously in microlithography projection exposure systems
use a lighting system according to the invention, starting from the light source
Mask positioning system, a structure-bearing mask, a projection lens,
an object positioning system and a photosensitive substrate.
Mit
dieser Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage lassen sich
mikrostrukturierte Halbleiter-Bauelemente herstellen.With
this microlithography projection exposure system can be
Manufacture microstructured semiconductor components.
Näher erläutert wird
die Erfindung anhand der Zeichnungen.Is explained in more detail
the invention with reference to the drawings.
1 zeigt in einer schematischen
Darstellung ein Beleuchtungssystem mit einem Axikon-Modul mit auseinandergeschobenen
Axikonelementen; 1 shows a schematic representation of a lighting system with an axicon module with axicon elements pushed apart;
2 zeigt in einer schematischen
Darstellung das Beleuchtungssystem der 1 mit zusammengeschobenen Axikonelementen; 2 shows in a schematic representation the lighting system of 1 with axicon elements pushed together;
3 zeigt in einer schematischen
Darstellung die Polarisationsverteilung eines Strahlenbüschels; 3 shows a schematic representation of the polarization distribution of a bundle of rays;
4 zeigt in einer schematischen
Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel
für ein
polarisationsbeeinflussendes optisches Element; 4 shows a schematic representation of a first embodiment for a polarization-influencing optical element;
5 zeigt in einer schematischen
Darstellung die Polarisationsverteilung für ein Strahlenbüschel nach
dem polarisationsbeeinflussenden optischen Element der 4; 5 shows a schematic representation of the polarization distribution for a bundle of rays after the polarization-influencing optical element of the 4 ;
6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Beleuchtungssystem
mit einem Zoom Axikon-Modul; 6 shows a second embodiment of a lighting system with a zoom axicon module;
7 zeigt in einer schematischen
Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel
für ein
polarisationsbeeinflussendes optisches Element; 7 shows a schematic representation of a second embodiment for a polarization-influencing optical element;
8 zeigt in einer schematischen
Darstellung die Polarisationsverteilung für ein Strahlenbüschel nach
dem polarisationsbeeinflussenden optischen Element der 7; 8th shows a schematic representation of the polarization distribution for a bundle of rays after the polarization-influencing optical element of the 7 ;
9 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für ein Beleuchtungssystem
mit einem Axikon-Modul; 9 shows a third embodiment of a lighting system with an axicon module;
10 zeigt in einer schematischen
Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel
für ein
polarisationsbeeinflussendes optisches Element; und 10 shows a schematic representation of a third embodiment for a polarization-influencing optical element; and
11 zeigt in einer schematischen
Darstellung eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage. 11 shows a schematic representation of a microlithography projection exposure system.
1 zeigt von dem Beleuchtungssystem 1 das
Axikon-Modul 3 und die beiden polarisationsbeeinflussenden
Elemente 15 und 17. Das Beleuchtungssystem 1 weist
in der Regel noch weitere optische Elemente auf, die im Zusammenhang
mit 11 beschrieben werden.
Das Axikon-Modul 3 besteht aus den beiden Axikonelementen 5 und 7,
welche die Axikonflächen 11 und 13 aufweisen.
Die Axikonfläche 11 ist
konkav und wirkt dabei zerstreuend auf die Strahlen 19,
während
die Axikonfläche 13 konvex
ist und auf die Strahlen 19 sammelnd wirkt. Die Axikonflächen 11 und 13 haben
im Ausführungsbeispiel
der 1 eine konische
Flächenform.
Durch den Abstand der beiden Axikonelemente 5 und 7 entlang
der optischen Achse OA entsteht nach dem Axikon-Modul 3 eine
anulare Beleuchtungsverteilung. Die optischen Flächen des Axikon-Moduls sind so ausgelegt,
dass zur optischen Achse parallele Strahlen 19 nach dem
Axikon-Modul 3 wieder parallel zur optischen Achse verlaufen.
Die gegenüber
den Axikonflächen 11 und 13 angeordneten
Flächen
der Axikonelemente 5 und 7 sind plan. Sie können jedoch auch
gekrümmt
sein, wie dies bei dem Axikon-Modul in DE 44 21 053 der Fall ist. Der Neigungswinkel
der beiden Axikonflächen 11 und 13 zur
optischen Achse OA beträgt
60°. Die
Axikonelemente 5 und 7 bestehen aus Kalzium-Fluorid
in <100>- oder <111>-Orientierung, welches
bei einer Wellenlänge
von 157 nm eine Brechzahl von 1,55 aufweist. Somit beträgt der Brewsterwinkel
57,2°. Die
Strahlen 19 fallen somit nahezu unter dem Brewsterwinkel
auf die Axikonflächen 11 und 13. 1 shows from the lighting system 1 the Axikon module 3 and the two polarization influencing elements 15 and 17 , The lighting system 1 usually has other optical elements related to 11 to be discribed. The Axikon module 3 consists of the two axicon elements 5 and 7 which the axicon surfaces 11 and 13 exhibit. The axicon surface 11 is concave and has a distracting effect on the rays 19 while the axicon surface 13 is convex and on the rays 19 has a collecting effect. The axicon surfaces 11 and 13 have in the embodiment of 1 a conical surface shape. By the distance between the two axicon elements 5 and 7 along the optical axis OA arises after the axicon module 3 anular lighting distribution. The optical surfaces of the Axikon module are designed so that rays parallel to the optical axis 19 after the Axikon module 3 again run parallel to the optical axis. The opposite of the axicon surfaces 11 and 13 arranged surfaces of the axicon elements 5 and 7 are plan. However, they can also be curved, as is the case with the axicon module in DE 44 21 053 the case is. The angle of inclination of the two axicon surfaces 11 and 13 to the optical axis OA is 60 °. The axicon elements 5 and 7 consist of calcium fluoride in <100> or <111> orientation, which has a refractive index of 1.55 at a wavelength of 157 nm. The Brewster angle is thus 57.2 °. The Rays 19 thus fall on the axicon surfaces almost at the Brewster angle 11 and 13 ,
Vor
dem Axikon-Modul 3 ist das polarisationsbeeinflussende
optische Element 15, nach dem Axikon-Modul 3 das
polarisationsbeeinflussende optische Element 17 angeordnet.
Deren Funktionsweise wird im Zusammenhang mit den 3 bis 5 näher erläutert.In front of the Axikon module 3 is the polarization-influencing optical element 15 , after the Axikon module 3 the polarization-influencing optical element 17 arranged. Their functioning is in connection with the 3 to 5 explained in more detail.
2 zeigt das Beleuchtungssystem 1 der 1 in einem anderen Zustand.
In 2 weisen die beiden
Axikonelemente 5 und 7 einen minimalen Abstand
auf. Das Axikon-Modul 3 wirkt
dadurch annähernd
wie eine planparallele Platte und lässt den Verlauf der Strahlen 19 nahezu
unbeeinflusst. Durch das Verschieben der beiden Axikonelemente 5 und 7 entlang
der optischen Achse OA kann zwischen einer konventionellen kreisrunden Beleuchtung,
wie sie im Zustand der 2 erzeugt
wird und einer anularen Beleuchtung, wie sie mit dem Zustand der 1 erzeugt wird, gewählt werden. 2 shows the lighting system 1 the 1 in a different state. In 2 point the two axicon elements 5 and 7 a minimal distance. The Axikon module 3 acts almost like a plane-parallel plate and leaves the course of the rays 19 almost unaffected. By moving the two axicon elements 5 and 7 along the optical axis OA can be between a conventional circular lighting, as in the state of the 2 is generated and anular lighting, as with the state of the 1 is generated.
Die
Strahlen 19, welche auf das polarisationsbeeinflussende
optische Element 15 treffen, sind in y-Richtung linear
polarisiert. Dies ist in 3 dargestellt.
Innerhalb der Büschelausdehnung 321 weisen
die E-Feld-Vektoren 323 der dargestellten Strahlen alle
in y-Richtung. Diese Polarisationsverteilung ergibt sich typischerweise,
wenn eine Laser-Lichtquelle
zur Erzeugung der Strahlen verwendet wird.The Rays 19 which on the polarization-influencing optical element 15 are linearly polarized in the y direction. This is in 3 shown. Within the tuft extension 321 point the E-field vectors 323 of the rays shown are all in the y direction. This polarization distribution typically results when a laser light source is used to generate the beams.
Das
polarisationsbeeinflussende optische Element 15 ist nun
so aufgebaut und angeordnet, dass die Strahlen 19 nach
Durchtritt des polarisationsbeeinflussenden optischen Elements 15 radial zur
optischen Achse OA polarisiert sind. Als polarisationsoptisches
Element 15 kann beispielsweise eine Rasterplatte aus Halbwellenplatten
eingesetzt werden, wie sie in 1a der DE 195 35 392 dargestellt ist.
Eine weitere Ausführungsform
des polarisationsoptischen Elements 15 ist in 4 dargestellt. Das polarisationsoptische
Element 15 besteht dabei aus der Rasterplatte 425 mit
einzelnen Halbwellenplatten 427. Die Hauptachsen 429 der
Halbwellenplatten 427 sind dabei so orientiert, dass sie
in Richtung der Winkelhalbierenden zwischen der ursprünglichen
in y-Richtung orientierten Polarisationsrichtung und der jeweiligen
radial zur optischen Achse orientierten Polarisationsrichtung weisen.The polarization-influencing optical element 15 is now structured and arranged so that the rays 19 after passage of the polarization-influencing optical element 15 are polarized radially to the optical axis OA. As a polarization-optical element 15 For example, a grid plate made of half-wave plates can be used, as in 1a the DE 195 35 392 is shown. Another embodiment of the polarization-optical element 15 is in 4 shown. The polarization-optical element 15 consists of the grid plate 425 with single half-wave plates 427 , The main axes 429 the half-wave plates 427 are oriented so that they point in the direction of the bisector between the original polarization direction oriented in the y direction and the respective polarization direction oriented radially to the optical axis.
In 4 besteht die Rasteranordnung 425 aus
12 Halbwellenplatten 427. Selbstverständlich kann die Anzahl der
einzelnen Halbwellenplatten 427 auch erhöht werden,
um die radiale Polarisationsverteilung möglichst gut einstellen zu können. Als
Material für
die Halbwellenplatte kann Kalziumfluorid in <110>-Orientierung
eingesetzt werden. Bei einer intrinsischen Doppelbrechung von 10
nm/cm bei einer Wellenlänge
von 157 nm ist somit die Halbwellenplatte 78,5 mm dick. Eine entsprechende
Halbwellenplatte nullter Ordnung für 157 nm aus Magnesiumfluorid hat
lediglich eine Dicke von nur 11 um. Jedoch kann im vorliegenden
Fall die Halbwellenplatte auf Grund der geringen Winkelvarianz auch
in höherer
Ordnung betrieben werden. In zwanzigster Ordnung hat die Halbwellenplatte
dann eine Dicke von ca. 0,44 mm.In 4 there is a grid arrangement 425 from 12 half-wave plates 427 , Of course, the number of individual half-wave plates 427 can also be increased in order to be able to set the radial polarization distribution as well as possible. Calcium fluoride in the <110> orientation can be used as the material for the half-wave plate. With an intrinsic birefringence of 10 nm / cm at a wavelength of 157 nm, the half-wave plate is 78.5 mm thick. A corresponding zero-order half-wave plate for 157 nm made of magnesium fluoride has a thickness of only 11 μm. However, in the present case, the half-wave plate can also be operated in a higher order due to the small angular variance. In the twentieth order, the half-wave plate then has a thickness of approximately 0.44 mm.
5 zeigt nun die Polarisationsverteilung, welche
die Strahlen 19 nach dem polarisationsoptischen Element 15 aufweisen.
Innerhalb des Strahlenbüschels 521 sind
die E-Feld-Vektoren 523 radial zur optischen Achse OA orientiert.
Dadurch erreicht man, dass die E-Feld-Vektoren jeweils parallel
zur Einfallsebene der Strahlen 19 auf den konischen Axikonflächen 11 und 13 im
Axikon-Modul 3 der 1 orientiert
sind. Somit ergeben sich an den Axikonflächen 11 und 13 minimale
Reflektionsverluste. Weiterhin wird der Polarisationszustand bei
der Brechung an den beiden Axikonflächen 11 und 13 nicht
verändert.
Ohne das polarisationsbeeinflussende optische Element 15 würden die
Lichtstrahlen 19 linear polarisiert auf die Axikonflächen 11 und 13 treffen.
Je nach Orientierung des E-Feld-Vektors zur Einfallsebene des jeweiligen
Strahls würden
dadurch Reflektionsverluste auftreten und der Polarisationszustand
verändert
werden. 5 now shows the polarization distribution, which the rays 19 after the polarization-optical element 15 exhibit. Inside the bundle of rays 521 are the E-field vectors 523 oriented radially to the optical axis OA. This means that the E-field vectors are parallel to the plane of incidence of the rays 19 on the conical axicon surfaces 11 and 13 in the Axikon module 3 the 1 are oriented. This results in the axicon surfaces 11 and 13 minimal reflection losses. Furthermore, the state of polarization during refraction on the two axicon surfaces 11 and 13 not changed. Without the polarization-influencing optical element 15 would be the rays of light 19 linearly polarized on the axicon surfaces 11 and 13 to meet. Depending on the orientation of the E-field vector to the plane of incidence of the respective beam, this would result in reflection losses and the state of polarization would be changed.
Um
nach dem Axikon-Modul 3 wieder die ursprüngliche
lineare Polarisationsverteilung herzustellen, ist nach dem Axikon-Modul 3 ein
weiteres polarisationsbeeinflussendes Element 17 angeordnet.
Dieses ist derart angeordnet und aufgebaut, dass die radiale Polarisationsverteilung
in eine lineare Polarisationsverteilung umgewandelt wird. Damit
die E-Feld-Vektoren der Strahlen 19 wieder in y-Richtung
weisen, ist das polarisationsbeeinflussende optische Element 17 gleich
aufgebaut wie das polarisationsbeeinflussende Element 15.
Es besteht beispielweise wiederum aus einer Rasteranordnung von Halbwellenplatten,
wie sie in 1a der DE 195 35 392 Anmeldung
dargestellt ist. Selbstverständlich kann
auch die Rasteranordnung von 4 als
weiteres polarisationsbeeinflussendes optisches Element 17 verwendet
werden. Die Hauptachsen von einander zugeordneten Halbwellenplatten
sollten dabei jeweils in die gleiche Richtung weisen, da die Hintereinanderschaltung
von zwei gleich orientierten Halbwellenplatten eine Einwellenplatte
(λ-Platte)
ergibt und damit der ursprüngliche
Polarisationszustand wieder hergestellt wird.To look for the Axikon module 3 to restore the original linear polarization distribution is after the axicon module 3 another polarization-influencing element 17 arranged. The It is arranged and constructed in such a way that the radial polarization distribution is converted into a linear polarization distribution. So that the E-field vectors of the rays 19 point again in the y direction is the polarization-influencing optical element 17 constructed in the same way as the polarization-influencing element 15 , For example, it again consists of a grid arrangement of half-wave plates as shown in 1a the DE 195 35 392 Registration is shown. Of course, the grid arrangement of 4 as a further polarization-influencing optical element 17 be used. The main axes of half-wave plates assigned to one another should each point in the same direction, since the connection in series of two half-wave plates of the same orientation results in a single-shaft plate (λ plate) and the original polarization state is thus restored.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Beleuchtungssystem 601 dargestellt.
Im Unterschied zum Beleuchtungssystem 1 der 1 sind in diesem Fall die
polarisationsbeeinflussenden optischen Element 615 und 617 optisch
nahtlos mit den Axikonelementen 605 und 607 verbunden.
Dies ist beispielsweise durch Ansprengen möglich. Die den Elementen von 1 entsprechenden Elemente
in 6 haben die gleichen
Bezugszeichen wie in 1 vermehrt
um die Zahl 600. Für
eine Beschreibung dieser Elemente wird auf die Beschreibung von 1 verwiesen. Durch das Ansprengen
der polarisationsbeeinflussenden optischen Elemente an die Axikonelemente 605 und 607 können Grenzflächen eingespart
werden. Außerdem
ist diese Anordnung günstig,
wenn als Material für
die Halbwellenplatten Magnesiumfluorid verwendet wird, welches bei
Wellenlängen
im tiefen UV-Bereich nur eine geringe Dicke aufweist, um die λ/2-Wirkung
zu erzeugen. Da eine Halbwellenplatte für 157 nm aus Magnesiumfluorid
nur wenige μm
bis 1 mm Dicke aufweist, kann das Problem der stabilen Lagerung
durch Ansprengen an die Axikonelemente gelöst werden.In 6 is another embodiment of a lighting system 601 shown. In contrast to the lighting system 1 the 1 are the polarization-influencing optical elements in this case 615 and 617 optically seamless with the axicon elements 605 and 607 connected. This is possible, for example, by starting. The elements of 1 corresponding elements in 6 have the same reference numerals as in 1 increased by the number 600 , For a description of these elements, refer to the description of 1 directed. By wringing the polarization-influencing optical elements onto the axicon elements 605 and 607 interfaces can be saved. In addition, this arrangement is favorable if magnesium fluoride is used as the material for the half-wave plates, which has only a small thickness at wavelengths in the deep UV range in order to produce the λ / 2 effect. Since a half-wave plate for 157 nm made of magnesium fluoride is only a few μm to 1 mm thick, the problem of stable mounting can be solved by cracking onto the axicon elements.
Möchte man
mit dem Axikon-Modul 3, bzw. 603 keine anulare
Beleuchtungsverteilung erzeugen, sondern eine Multipolbeleuchtung,
so weisen die Axikonflächen 11 und 13,
bzw. 611 und 613 eine pyramidale Form auf. Zur
Erzeugung einer Quadropol-Beleuchtung bestehen die Axikonflächen aus
4 pyramidal angeordneten planen Segmenten. Der Neigungswinkel der
Segmente zur optischen Achse OA beträgt wiederum 60°. Als Material
für die
Axikonelemente kann Kalzium-Fluorid zum Einsatz kommen.Would you like with the Axikon module 3 , respectively. 603 The axicon surfaces point out that they do not generate anular lighting distribution, but a multipole lighting 11 and 13 , respectively. 611 and 613 a pyramidal shape. To generate quadropole lighting, the axicon surfaces consist of 4 pyramidal planar segments. The angle of inclination of the segments to the optical axis OA is again 60 °. Calcium fluoride can be used as the material for the axicon elements.
7 zeigt nun eine zweite
Ausführungsform
für ein
polarisationsbeeinflussendes optisches Element, wie es in Verbindung
mit pyramidenförmigen
Axikonelementen zum Einsatz kommt, welche entlang der x- und y-Achsen
punktsymmetrisch zur optischen Achse OA insgesamt 4 beleuchtete
Bereiche erzeugen. Das polarisationsbeeinflussende optische Element
besteht in diesem Falle aus einer Rasteranordnung 725 von
4 Halbwellenplatten 727, welche entlang der y-, beziehungsweise
der x-Achse angeordnet sind. Die Hauptachsen 729 der Halbwellenplatten 727 sind
dabei so orientiert, dass sie in Richtung der Winkelhalbierenden
zwischen der ursprünglich
in y-Richtung orientierten E- Feld-Vektoren
und einer Richtung weisen, welche sich als Schnittlinie zwischen
der Halbwellenplatte und einer Ebene ergibt, die senkrecht auf dem
der betreffenden Halbwellenplatte zugeordneten Segment steht und
die Richtung des maximalen Flächengradienten
dieses Segments enthält. 7 now shows a second embodiment for a polarization-influencing optical element, such as is used in connection with pyramid-shaped axicon elements, which generate a total of 4 illuminated areas along the x and y axes symmetrically to the optical axis OA. In this case, the polarization-influencing optical element consists of a raster arrangement 725 of 4 half-wave plates 727 , which are arranged along the y and x axes. The main axes 729 the half-wave plates 727 are oriented in such a way that they point in the direction of the bisector between the E-field vectors originally oriented in the y direction and a direction that results as an intersection line between the half-wave plate and a plane that is perpendicular to the segment assigned to the relevant half-wave plate stands and contains the direction of the maximum surface gradient of this segment.
8 zeigt die Polarisationsverteilung
innerhalb des Strahlenbüschels 821 nach
dem in 7 dargestellten
polarisationsbeeinflussenden Element. Die E-Feld-Vektoren 823 sind
dabei jeweils parallel zur Einfallsebene der Strahlen auf den Axikonflächen orientiert.
Da es sich um plane Segmente handelt, sind die Einfallsebenen für Strahlen,
die auf das gleiche Segment treffen, parallel zueinander. Sie sind parallel
zu einer Ebene, die senkrecht auf dem Segment steht und die Richtung
des maximalen Flächengradienten
dieses Segmentes enthält. 8th shows the polarization distribution within the bundle of rays 821 after the in 7 shown polarization influencing element. The E-field vectors 823 are oriented parallel to the plane of incidence of the rays on the axicon surfaces. Since the segments are flat, the planes of incidence for rays that hit the same segment are parallel to one another. They are parallel to a plane that is perpendicular to the segment and contains the direction of the maximum surface gradient of this segment.
Um
nach dem Axikon-Modul mit pyramidalen Axikonelementen wieder in
y-Richtung polarisierte Strahlen zu erhalten, kann nach dem Axikon-Modul wieder
die in 7 dargestellte
Rasteranordnung 725 als polarisationsbeeinflussendes optisches
Element angeordnet werden.In order to obtain rays polarized in the y direction again after the axicon module with pyramidal axicon elements, the in 7 grid arrangement shown 725 be arranged as a polarization-influencing optical element.
9 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für ein Beleuchtungssystem 901.
Dargestellt ist das Axikon-Modul 903 zusammen mit den polarisationsbeeinflussenden
optischen Elementen 915, 939 und 917.
Die den Elementen von 1 entsprechenden Elemente
in 9 haben die gleichen
Bezugszeichen wie in 1 vermehrt
um die Zahl 900. Für
eine Beschreibung dieser Elemente wird auf die Beschreibung zur 1 verwiesen. Das Axikon-Modul 903 besteht
in diesem Fall aus den Axikonelementen 905 und 907 mit
den konischen Axikonflächen 911 und 913,
sowie den Axikonelementen 931 und 933 mit den
pyramidalen Axikonflächen 935 und 937.
Mit diesem Axikon-Modul 903, wie es mit ähnlichem
Aufbau in 8 der EP 0 949 541 beschrieben
ist, lässt
sich wahlweise eine variable anulare Beleuchtung und/oder eine variable
Multipol-Beleuchtung erzeugen. Auch in diesem Fall sollen die Strahlen 919 bevor
sie auf das polarisationsbeeinflussende optische Element 915 treffen,
in y-Richtung linear polarisiert sein, wie dies in 3 dargestellt ist. Das polarisationsbeeinflussende
optische Element 915 besteht aus einer Rasteranordnung
von Halbwellenplatten, wie sie in 4 dargestellt
ist. Dadurch werden die Strahlen 919 wie in 5 dargestellt radial polarisiert und
treten mit minimalen Reflexionsverlusten durch die konischen Axikonelemente 905 und 907.
Ein Ausführungsbeispiel
für das
polarisationsbeeinflussende optische Element 939 ist in 10 dargestellt. Das polarisationsbeeinflussende
Element 939 besteht dabei aus einer Rasteranordnung 1025 aus
einzelnen Halbwellenplatten 1027. Die Hauptachsen 1029 der einzelnen
Halbwellenplatten 1027 sind dabei so orientiert, dass sie
in Richtung der Winkelhalbierenden zwischen den radial orientierten
E-Feld-Vektoren der Strahlen 919 und der durch die pyramidale
Form der Axikonflächen 935 und 937 vorgegebenen
Verteilung der E-Feld-Vektoren weisen. Die Verteilung der E-Feld-Vektoren
nach dem polarisationsbeeinflussenden optischen Element 939 ist
beispielsweise in 8 dargestellt.
Damit sind die Strahlen 919 jeweils parallel zur Einfallsebene
linear polarisiert, wenn sie auf die pyramidalen Axikonflächen 935 und 937 treffen.
Das polarisationsbeeinflussende optische Element 917 erzeugt
schließlich
wieder eine in y-Richtung
orientierte lineare Polarisationsverteilung. Dabei besteht das polarisationsbeeinflussende
optische Element 917 beispielsweise aus einer Rasteranordnung
von 4 Halbwellenplatten, wie sie in 7 dargestellt
ist. Es ist somit selbst bei einer Hintereinanderschaltung von konischen
und pyramidalen Axikonelementen möglich, den Polarisationszustand von
Strahlen ohne Intensitätseinbuße zu erhalten. 9 shows a third embodiment of a lighting system 901 , The Axikon module is shown 903 together with the polarization-influencing optical elements 915 . 939 and 917 , The elements of 1 corresponding elements in 9 have the same reference numerals as in 1 increased by the number 900 , For a description of these elements, see the description for 1 directed. The Axikon module 903 in this case consists of the axicon elements 905 and 907 with the conical axicon surfaces 911 and 913 , as well as the axicon elements 931 and 933 with the pyramidal axicon surfaces 935 and 937 , With this Axikon module 903 as it is with similar construction in 8th the EP 0 949 541 a variable annular lighting and / or a variable multipole lighting can be generated. In this case too, the rays should 919 before moving onto the polarization-influencing optical element 915 meet, be linearly polarized in the y direction, like this in 3 is shown. The polarization-influencing optical element 915 consists of a grid arrangement of half-wave plates, as in 4 is shown. This will make the rays 919 as in 5 shown radially polarized and pass through the conical axicon elements with minimal reflection losses 905 and 907 , An embodiment for the polarization-influencing optical element 939 is in 10 shown. The polarization influencing element 939 consists of a grid arrangement 1025 from individual half-wave plates 1027 , The main axes 1029 of the individual half-wave plates 1027 are oriented so that they are in the direction of the bisector between the radially oriented E-field vectors of the rays 919 and the pyramidal shape of the axicon surfaces 935 and 937 given distribution of the E-field vectors. The distribution of the E-field vectors after the polarization-influencing optical element 939 is for example in 8th shown. So that's the rays 919 each linearly polarized parallel to the plane of incidence when they are on the pyramidal axicon surfaces 935 and 937 to meet. The polarization-influencing optical element 917 finally produces a linear polarization distribution oriented in the y direction. There is the polarization-influencing optical element 917 For example, from a grid arrangement of 4 half-wave plates, as in 7 is shown. It is thus possible, even when conical and pyramidal axicon elements are connected in series, to maintain the polarization state of rays without loss of intensity.
Sind
die Strahlen 19, bzw. 619 oder 919 zirkular
polarisiert, so weist das polarisationsbeeinflussende optische Element 15,
beziehungsweise 615 oder 915 eine Viertelwellenplatte
auf, die in Lichtrichtung vor der Rasteranordnung aus Halbwellenplatten angeordnet
ist. Die Hauptachse der Viertelwellenplatte steht dabei unter 45° zur y-Richtung.
Dadurch werden aus den zirkular polarisierten Strahlen in y-Richtung
linear polarisierte Strahlen erzeugt, deren Polarisationszustand
durch die Rasteranordnungen aus Halbwellenplatten geeignet beeinflusst
wird.Are the rays 19 , respectively. 619 or 919 circularly polarized, the polarization-influencing optical element points 15 , respectively 615 or 915 a quarter-wave plate, which is arranged in the light direction in front of the grid arrangement of half-wave plates. The main axis of the quarter-wave plate is at 45 ° to the y direction. As a result, linearly polarized rays are generated from the circularly polarized rays in the y direction, the polarization state of which is suitably influenced by the raster arrangements of half-wave plates.
Ist
im Anschluß an
das Axikon-Modul 3, bzw. 603 oder 903 zirkular
polarisiertes Licht gewünscht, so
weist das polarisationsbeeinflussende optische Element 17,
beziehungsweise 617 oder 917 eine Viertelwellenplatte
auf, die in Lichtrichtung nach der Rasteranordnung aus Halbwellenplatten
angeordnet ist. Die Hauptachse der Viertelwellenplatte steht dabei
unter 45° zur
y-Richtung. Dadurch werden aus den in y-Richtung linear polarisierten
Strahlen zirkular polarisierte Strahlen erzeugt.Is connected to the Axikon module 3 , respectively. 603 or 903 circularly polarized light is desired, then the polarization-influencing optical element 17 , respectively 617 or 917 a quarter-wave plate, which is arranged in the light direction after the grid arrangement of half-wave plates. The main axis of the quarter-wave plate is at 45 ° to the y direction. As a result, circularly polarized rays are generated from the rays linearly polarized in the y direction.
11 zeigt in schematischer
Darstellung eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage 1100 mit
der Lichtquelleneinheit 1101, dem Beleuchtungssystem 1143,
der Struktur tragenden Maske 1129, dem Projektionsobjektiv 1131 und
dem zu belichtenden Substrat 1141. Die Lichtquelleneinheit 1101 umfasst
als Lichtquelle einen DUV- oder VUV-Laser, beispielsweise ein ArF-Laser
für 193
nm, ein F2-Laser für 157 nm, ein Ar2-Laser
für 126
nm oder ein Ne2-Laser für 109 nm, und eine Strahlformungsoptik,
welche ein paralleles Lichtbüschel
erzeugt. Die Strahlen des Lichtbüschels
sind parallel zur y-Richtung, welche senkrecht auf der optischen Achse
OA steht, linear polarisiert. Das Beleuchtungssystem 1143 umfasst
die Komponenten 1103 bis 1128. Der prinzipielle
Aufbau des Beleuchtungssystems 1143 ist in DE 195 29 563 ( US 6,258,443 ) beschrieben. Das parallele
Lichtbüschel
trifft auf das Divergenz erhöhende
optische Element 1103. Als Divergenz erhöhendes optisches
Element 1103 kann beispielsweise eine Rasterplatte aus
diffraktiven oder refraktiven Rasterelementen eingesetzt werden.
Jedes Rasterelement erzeugt ein Strahlenbüschel, dessen Winkelverteilung
durch Ausdehnung und Brennweite des Rasterelementes bestimmt ist.
Die Rasterplatte befindet sich in der Objektebene eines nachfolgenden
Objektives 1105 oder in deren Nähe. Das Objektiv 1105 ist
ein Zoom-Objektiv, welches ein paralleles Lichtbüschel mit variablem Durchmesser
erzeugt. Das parallele Lichtbüschel
wird durch den Umlenkspiegel 1107, welcher um die x-Achse
gekippt ist, auf eine optische Einheit 1109 gerichtet.
Durch den Umlenkspiegel bleibt die Richtung der x-Achse erhalten,
während
die y-Achse weiterhin senkrecht auf der optischen Achse OA steht.
Die optische Einheit 1109 besteht aus einem Axikon-Modul
und geeignet angepassten polarisationsbeeinflussenden Elementen. Die
optische Einheit 1109 ist aus 9 bekannt. 11 shows a schematic representation of a microlithography projection exposure system 1100 with the light source unit 1101 , the lighting system 1143 , the structure-bearing mask 1129 , the projection lens 1131 and the substrate to be exposed 1141 , The light source unit 1101 comprises as a light source a DUV or VUV laser, for example an ArF laser for 193 nm, an F 2 laser for 157 nm, an Ar 2 laser for 126 nm or a Ne 2 laser for 109 nm, and beam shaping optics , which creates a parallel bundle of light. The rays of the light bundle are linearly polarized parallel to the y-direction, which is perpendicular to the optical axis OA. The lighting system 1143 includes the components 1103 to 1128 , The basic structure of the lighting system 1143 is in DE 195 29 563 ( US 6,258,443 ) described. The parallel bundle of light hits the optical element that increases the divergence 1103 , Optical element that increases divergence 1103 For example, a grid plate made of diffractive or refractive grid elements can be used. Each raster element generates a bundle of rays, the angular distribution of which is determined by the extent and focal length of the raster element. The grid plate is in the object plane of a subsequent lens 1105 or in the vicinity. The objective 1105 is a zoom lens that creates a parallel bundle of light with a variable diameter. The parallel bundle of light is through the deflecting mirror 1107 , which is tilted around the x-axis, onto an optical unit 1109 directed. The direction of the x-axis is retained by the deflecting mirror, while the y-axis is still perpendicular to the optical axis OA. The optical unit 1109 consists of an axicon module and appropriately adapted polarization-influencing elements. The optical unit 1109 is over 9 known.
Zur
näheren
Erläuterung
wird auf die Beschreibung von 9 verwiesen.
Das Zoom-Objektiv 1105 und
die optische Einheit 1109 erzeugen in der Blendenebene 1111 wahlweise
bei zugefahrenen Axikonelementen je nach Zustand des Zoom-Objektives 1105 eine
konventionelle Beleuchtung mit kleinem oder großem Beleuchtungsdurchmesser.
Die Außenform
der Beleuchtung hängt
von der Form der Rasterelemente des Divergenz erhöhenden optischen
Elementes 1103 ab. Durch Auseinanderfahren der Axikonelemente
der optischen Einheit 1109 kann eine anulare oder eine
Multipolbeleuchtung erzeugt werden, je nachdem welche Axikonelemente
bewegt werden. Durch die entsprechend angepassten polarisationsbeeinflussenden
Elementen in der optischen Einheit 1109 ist das Licht in
der Blendenebene 1111 linear in y-Richtung polarisiert.
Alternativ kann auch die aus 1 oder 6 bekannte optische Einheit
verwendet werden. Nach der Blendenebene 1111 folgt ein
weiteres Divergenz erhöhendes
optisches Element 1113, welches beispielsweise eine Rasterplatte aus
diffraktiven oder refraktiven Rasterelementen ist. Die von den Rasterelementen
erzeugte Winkelverteilung ist dabei an die Eintrittsfläche eines
nachfolgenden Glasstabes 1117 angepasst. Die von dem Divergenz
erhöhenden
optischen Element 1113 erzeugte Winkelverteilung wird durch
die Einkoppeloptik 1115 in eine Feldverteilung an der Eintrittsfläche des
Glasstabes 1117 transformiert. Nach dem Glasstab 1117 folgt
ein optisches Verzögerungssystem 1119,
welches zwei orthogonal zueinander stehende Polarisationszustände vertauscht.
Auf das optische Verzögerungssystem 1119 folgt
ein weiterer Glasstab 1121, welcher die gleichen Abmessungen
wie der Glasstab 1117 aufweist. Durch die Anordnung des
optischen Verzögerungssystems
zwischen den beiden Glasstäben
wird erreicht, dass die Lichtstrahlen polarisationserhaltend durch
die beiden Glasstäbe
geführt werden.
Ein derartiges optisches System ist in DE 103 11 809 (PCT/EP02/12446) näher beschrieben, deren
Inhalt vollumfänglich
in diese Anmeldung aufgenommen wird. Auf den Glasstab 1121 folgt
ein Retikel-Maskierungssystem (REMA) 1123, welches durch
ein REMA-Objektiv 1125 auf die Struktur tragende Maske
(Retikel) 1129 abgebildet wird und dadurch den ausgeleuchteten
Bereich auf dem Retikel 1129 begrenzt. Das REMA-Objektiv 1125 umfaßt einen
Umlenkspiegel 1127, welcher um die x-Achse gekippt ist. Durch den Umlenkspiegel
bleibt die Richtung der x-Achse erhalten, während die y-Achse weiterhin
senkrecht auf der optischen Achse OA steht. Die vor dem Retikel 1129 angeordnete
Viertelwellenplatte 1128 erzeugt eine zirkulare Polarisationsverteilung.
Das Retikel 1129 wird mit dem katadioptrischen Objektiv 1131 auf
den Wafer 1141 abgebildet. Das katadioptrische Objektiv 1131 umfasst
einen polarisationsoptischen Strahlteiler 1133, eine Viertelwellenplatte 1136,
eine Viertelwellenplatte 1137, einen Konkavspiegel 1135,
einen Umlenkspiegel 1138, ein polarisationsbeeinflussendes
optisches Element 1138 zur Erzeugung von tangentialer Polarisation und
weitere optische Elemente. Katadioptrische Projektionsobjektive
mit polarisationsoptischem Strahlteiler sind beispielsweise aus EP 1 227 354 (US 2002/167737)
oder US 6,522,483 bekannt.
Die polarisationsoptische Strahlteilerschicht des Strahlteilers 1133 sowie
der Umlenkspiegel 1138 sind jeweils um die x-Achse gekippt.
Die Orientierung der x-Achse bleibt dadurch erhalten, während die y-Achse
jeweils senkrecht auf der optischen Achse OA steht. Ausführungsbeispiele
für das
polarisationsbeeinflussendes optisches Element 1139 sind
in DE 100 10 131 (US
Ser. No. 09/797961) gegeben. Sowohl das Retikel 1129 als
auch der Wafer 1141 weisen eine geeignete Halteeinrichtung
auf, welche den Tausch der Elemente wie auch die scannende Bewegung
der Elemente zulässt.For a more detailed explanation, reference is made to the description of 9 directed. The zoom lens 1105 and the optical unit 1109 generate in the aperture plane 1111 optionally with closed axicon elements depending on the condition of the zoom lens 1105 conventional lighting with small or large lighting diameter. The external shape of the lighting depends on the shape of the raster elements of the divergence-increasing optical element 1103 from. By moving apart the axicon elements of the optical unit 1109 anular or a multipole illumination can be generated, depending on which axicon elements are moved. Through the appropriately adapted polarization-influencing elements in the optical unit 1109 is the light in the aperture plane 1111 linearly polarized in the y direction. Alternatively, you can also use the 1 or 6 known optical unit can be used. After the aperture level 1111 another divergence-increasing optical element follows 1113 , which is, for example, a grid plate made of diffractive or refractive grid elements. The angular distribution generated by the grid elements is at the entry surface of a subsequent glass rod 1117 customized. The optical element increasing the divergence 1113 Angle distribution is generated by the coupling optics 1115 into a field distribution on the entry surface of the glass rod 1117 transformed. After the glass rod 1117 follows an optical delay system 1119 , which swaps two polarization states orthogonal to each other. On the optical delay system 1119 another glass rod follows 1121 which has the same dimensions as the glass rod 1117 having. The arrangement of the optical delay system between the two glass rods ensures that the light beams are guided through the two glass rods to maintain polarization. Such an optical system is in DE 103 11 809 (PCT / EP02 / 12446), the content of which is fully incorporated in this application. On the glass rod 1121 follows a reticle masking system (REMA) 1123 through a REMA lens 1125 mask carrying the structure (reticle) 1129 is mapped and thereby the illuminated area on the reticle 1129 limited. The REMA lens 1125 includes a deflecting mirror 1127 , which is tilted around the x-axis. The direction of the x-axis is retained by the deflecting mirror, while the y-axis is still perpendicular to the optical axis OA. The one in front of the reticle 1129 arranged quarter-wave plate 1128 creates a circular polarization distribution. The reticle 1129 with the catadioptric lens 1131 on the wafer 1141 displayed. The catadioptric lens 1131 comprises a polarization-optical beam splitter 1133 , a quarter wave plate 1136 , a quarter wave plate 1137 , a concave mirror 1135 , a deflecting mirror 1138 , a polarization-influencing optical element 1138 for the generation of tangential polarization and other optical elements. For example, catadioptric projection lenses with polarization-optical beam splitters are made of EP 1 227 354 (US 2002/167737) or US 6,522,483 known. The polarization-optical beam splitter layer of the beam splitter 1133 as well as the deflecting mirror 1138 are tilted around the x-axis. The orientation of the x-axis is retained, while the y-axis is perpendicular to the optical axis OA. Exemplary embodiments for the polarization-influencing optical element 1139 are in DE 100 10 131 (US Ser. No. 09/797961). Both the reticle 1129 as well as the wafer 1141 have a suitable holding device which allows the exchange of the elements as well as the scanning movement of the elements.
Aus
der Beschreibung der in 11 dargestellte
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
wird deutlich, dass diese eine Vielzahl von polarisationsbeeinflussenden
Elementen aufweist. Dazu gehören
beispielsweise die Umlenkspiegel 1107, 1127 und 1138.
Für eine
möglichst
verlustfreie Reflektion an den Umlenkspiegeln 1107, 1127 und 1138 ist
es erforderlich, dass die Strahlen parallel zur Einfallsebene, also
jeweils in y-Richtung linear polarisiert sind. Andererseits weist
das Beleuchtungssystem in der optischen Einheit 1109 Axikonelemente auf,
für die
es günstig
ist, wenn die Polarisationsverteilung tangential oder radial zur
optischen Achse orientiert ist. Auch die Glasstäbe 1117 und 1121 können auf
Grund von doppelbrechenden Eigenschaften der Glasmaterialien den
Polarisationszustand der Strahlen verändern. Damit die Strahlen am
Retikel nicht strukturabhängig
gebeugt werden, ist es günstig, wenn
die Strahlen am Retikel zirkular polarisiert sind. Am polarisationsoptischen
Strahlteiler 1133 muß die Polarisationsverteilung
der Strahlen ebenfalls geeignet angepasst sein. So müssen die
Strahlen s-polarisiert sein, um reflektiert zu werden, und p-polarisiert sein,
um transmittiert zu werden. Schließlich ist es für die lithographische
Abbildung günstig,
wenn die Strahlen, bevor sie in der Bildebene des Projektionsobjektivs
zur Interferenz kommen, tangential polarisiert sind.From the description of the in 11 The microlithography projection exposure system shown clearly shows that it has a large number of polarization-influencing elements. These include, for example, the deflecting mirror 1107 . 1127 and 1138 , For a loss-free reflection on the deflecting mirrors 1107 . 1127 and 1138 it is necessary for the rays to be linearly polarized parallel to the plane of incidence, that is to say each in the y direction. On the other hand, the lighting system in the optical unit 1109 Axicon elements for which it is advantageous if the polarization distribution is oriented tangentially or radially to the optical axis. Even the glass rods 1117 and 1121 can change the polarization state of the rays due to the birefringent properties of the glass materials. So that the rays on the reticle are not diffracted depending on the structure, it is advantageous if the rays on the reticle are circularly polarized. On the polarization-optical beam splitter 1133 the polarization distribution of the rays must also be suitably adapted. For example, the beams must be s-polarized to be reflected and p-polarized to be transmitted. Finally, it is advantageous for lithographic imaging if the rays are tangentially polarized before they come into interference in the image plane of the projection objective.
Die
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage 1100 weist
nun zusätzliche
polarisationsbeeinflussende optische Elemente auf, um die Polarisationsverteilung
der Strahlen an die jeweiligen Anforderungen geeignet anzupassen.
Die vorgestellten Mittel beeinflussen die Polarisationsverteilung der
Strahlen dabei jeweils annähernd
verlustfrei. So wird zunächst
die lineare Polarisationsrichtung der Lichtquelleneinheit 1101 derart
orientiert, dass die Lichtstrahlen parallel zur y-Richtung linear
polarisiert sind. Dadurch sind die Strahlen parallel zur jeweiligen Einfallsebene
auf dem Umlenkspiegel 1107 polarisiert. Die polarisationsbeeinflussenden
optischen Elemente in der optischen Einheit 1109 sind so
angepasst, dass die Strahlen möglichst
verlustfrei die Axikonelemente passieren und anschließend in
y-Richtung linear polarisiert auf die Blendenebene 1111 treffen.
Zwischen den beiden Glasstäben 1117 und 1121 ist
das optische Verzögerungssystem 1119 angeordnet,
welches dafür
sorgt, dass die Strahlen am Ausgang des Glasstabes 1121 wieder
in y-Richtung linear polarisiert sind. Dadurch treffen die Lichtstrahlen wieder
mit der idealen Polarisationsrichtung auf den Umlenkspiegel 1127.
Da die Strahlen auf Grund der Viertelwellenplatte 1128 zirkular
polarisiert auf das Retikel 1129 treffen, werden die Strukturen
des Retikels nahezu orientierungsunabhängig abgebildet. Durch die
Viertelwellenplatte 1136 werden die Strahlen bezüglicher
der Strahlteilerfläche
des polarisationsoptischen Strahlteilers 1133 s-polarisiert.
Durch den doppelten Durchtritt der Strahlen durch die Viertelwellenplatte 1137 sind
die Strahlen p-polarisiert, wenn
sie das zweite Mal auf die Strahlteilerfläche des polarisationsoptischen
Strahlteilers 1133 treffen und werden somit transmittiert.
Schließlich
wird mit der polarisationsbeeinflussenden Einrichtung 1139 aus der
linearen Polarisationsverteilung eine tangentiale Polarisationsverteilung
erzeugt, um die Zweistrahlinterferenz zu verbessern.The microlithography projection exposure system 1100 now has additional polarization-influencing optical elements in order to suitably adapt the polarization distribution of the beams to the respective requirements. The means presented influence the polarization distribution of the beams almost without loss. So the linear polarization direction of the light source unit is first 1101 oriented in such a way that the light beams are linearly polarized parallel to the y direction. As a result, the rays are parallel to the respective plane of incidence on the deflecting mirror 1107 polarized. The polarization-influencing optical elements in the optical unit 1109 are adjusted so that the rays pass through the axicon elements with as little loss as possible and then linearly polarized in the y direction to the aperture plane 1111 to meet. Between the two glass rods 1117 and 1121 is the optical delay system 1119 arranged, which ensures that the rays at the exit of the glass rod 1121 are linearly polarized again in the y direction. As a result, the light rays hit the deflecting mirror again with the ideal direction of polarization 1127 , Because the rays due to the quarter wave plate 1128 circularly polarized on the reticle 1129 the structures of the reticle are mapped almost independently of orientation. Through the quarter wave plate 1136 become the rays with respect to the beam splitter surface of the polarization-optical beam splitter 1133 s-polarized. Through the double passage of the rays through the quarter-wave plate 1137 the beams are p-polarized the second time they hit the beam splitter surface of the polarization-optical beam splitter 1133 meet and are thus transmitted. Finally, with the polarization influencing device 1139 generates a tangential polarization distribution from the linear polarization distribution in order to improve the two-beam interference.