WO2004099873A2 - Beleuchtungssystem für eine mikrolithographie-projektionsbelichtungsanlage - Google Patents

Beleuchtungssystem für eine mikrolithographie-projektionsbelichtungsanlage Download PDF

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WO2004099873A2
WO2004099873A2 PCT/EP2004/004875 EP2004004875W WO2004099873A2 WO 2004099873 A2 WO2004099873 A2 WO 2004099873A2 EP 2004004875 W EP2004004875 W EP 2004004875W WO 2004099873 A2 WO2004099873 A2 WO 2004099873A2
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light
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mixing device
plane
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Markus DEGÜNTHER
Johannes Wangler
Markus Brotsack
Ella Mizkewitsch
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Carl Zeiss Smt Ag
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70075—Homogenization of illumination intensity in the mask plane by using an integrator, e.g. fly's eye lens, facet mirror or glass rod, by using a diffusing optical element or by beam deflection
    • G—PHYSICS
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    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]

Definitions

  • the invention relates to an illumination system for a microlithography projection exposure system for illuminating an illumination field with illuminating radiation with a predeterminable degree of coherence.
  • the performance of projection exposure systems for the microlithographic production of semiconductor components and other finely structured components is largely determined by the imaging properties of the projection objectives.
  • the image quality and the wafer throughput that can be achieved with the system are essentially determined by the properties of the lighting system upstream of the projection lens. This must be able to prepare the light of a primary light source, for example a laser, with the highest possible degree of efficiency and thereby produce an intensity distribution that is as uniform as possible in an illumination field of the lighting system.
  • it should be possible to set different lighting modes on the lighting system for example to optimize the lighting according to the structures of the individual templates (masks, reticles) to be imaged.
  • the non-conventional tional lighting settings for generating off-axis, oblique lighting can serve, among other things, to increase the depth of focus through double-beam interference and to increase the resolution.
  • EP 0 747 772 describes an illumination system with a zoom axicon lens, in the object plane of which a first diffractive raster element with a two-dimensional raster structure is arranged.
  • This raster element serves to slightly increase the light conductance of the incident laser radiation by introducing an aperture and to change the shape of the light distribution so that, for example, an approximate circular distribution or a quadrupole distribution results.
  • the first raster elements may be exchanged.
  • a second raster element which is located in the exit pupil of the objective, is illuminated with the corresponding light distribution and forms a rectangular light distribution, the shape of which corresponds to the entry surface of a subsequent rod-shaped light mixing element (rod integrator).
  • the degree of coherence ⁇ is defined here as the ratio of the numerical aperture on the output side of the lighting system to the numerical aperture on the input side of a subsequent projection object.
  • degrees of coherence for example from the range between approximately 0.1 and 0.2 to 0.25, can also be set.
  • Such little ones Degrees of coherence which are also referred to here as “ultra-small settings”, can be useful, for example, when using phase-shifting masks, which are advantageously illuminated with light that is largely perpendicular to the mask plane.
  • the setting options of conventional lighting systems are to be expanded to small degrees of coherence with justifiable design effort, essentially without sacrificing performance in the previously customary lighting settings.
  • the invention provides a lighting system with the features of claim 1.
  • Advantageous further developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated by reference into the content of the description.
  • An inventive lighting system of the type mentioned at the outset has a first optical system for receiving light from a light source and for producing a predeterminable light distribution in an entry plane of a light mixing device, and a light mixing device for homogenizing the radiation coming from the first optical system and for emitting a homogenized light distribution in one Exit plane of the light mixing device.
  • the first optical system and the light mixing device can each be switched over between a first configuration belonging to a first coherence degree range and at least one second configuration belonging to a second coherence degree range, the first and the second coherence degree range overall having a total coherence degree range. include rich that is greater than the first or the second coherence degree range.
  • the overall degree of coherence degree preferably extends into the range of ultra-small ⁇ values, for example with minimum adjustable degrees of coherence ⁇ m in in the range from approximately 0.1 to 0.15.
  • the upper limit ⁇ ma ⁇ of the overall degree of coherence degree can correspond to that of conventional systems and, for example, be between 0.9 and 1 for ⁇ values.
  • the lighting system comprises two subsystems that are coordinated with one another, namely the first optical system and the light mixing device, each of which can be changed in its optical effect in a coordinated manner, so that a larger overall coherence degree range is covered compared to conventional systems can be impaired without affecting other parameters that are important for the lighting, such as, for example, the uniformity of the illumination of the lighting field.
  • the first optical system is assigned at least one beam shaping changing device with at least two different beam shaping elements, each of which contributes to the shaping of the radiation directed onto the entry plane of the light mixing device and which is optional for switching the first optical system between the first configuration and the second configuration can be inserted into the beam path of the first optical system.
  • At least one of the beam shaping elements is preferably an optical raster element with a two-dimensional raster structure.
  • Advantageous embodiments of such raster elements are described, for example, in EP 0 747 772, the disclosure content of which is made the content of this description by reference becomes.
  • They can be diffractive optical elements (DOE), that is to say optical elements in which the radiation emitted is essentially formed by light diffraction (in contrast to light refraction).
  • Refractive optical elements (ROE) for example elements with two-dimensional field arrangements of lenses, are also suitable as beam shaping elements.
  • a beam shaping element in the sense of this application is designed to convert the incident radiation into emitted radiation which has a predetermined angular distribution.
  • two-dimensional intensity distributions of the radiation with a predefinable shape can be set in a targeted manner in planes which are arranged at a distance behind such an element.
  • beam shaping elements are suitable for changing the geometric light conductance of the incident radiation.
  • the geometric light conductance which is also referred to here as etendue, is defined as the product of the numerical aperture of the radiation and the associated field size.
  • the first optical system has a lens with an object plane and an exit pupil and the beam shaper changing device is designed such that the beam shaping elements can be inserted in the area of the exit pupil of the lens.
  • the lens can contain a zoom lens, which can have, for example, a double to four times zoom range. Such moderate zoom systems can be implemented with reasonable design effort.
  • the lens can also contain an adjustable pair of Axicon, which can be used to generate ring-shaped illuminations. It is advantageous if the Axicon pair and the zoom system can be set independently of one another.
  • the radiation distribution, which can be variably adjusted with the objective, can be further modified by the following interchangeable beam shaping elements are set to fall on the subsequent light mixing device, optionally set for the different coherence degree ranges.
  • the first optical system also has at least one beam shaping element which is arranged or can be arranged in the region of the object surface of the objective for changing the angular distribution of the radiation coming from the light source.
  • This can also be designed as an optical raster element with a two-dimensional raster structure and in particular as a diffractive optical element. If necessary, these elements can also be interchangeable in order to take over part of the contributions required for switching between different coherence degree ranges to influence the light conductance.
  • the light conductance of the radiation passing through must be suitably influenced, which can be achieved by the measures described above.
  • the illumination field be illuminated as homogeneously as possible, which can be achieved by suitable homogenization or light mixing.
  • the shape and size of the lighting field should vary as little as possible with different lighting modes.
  • the light mixing device of preferred embodiments has a first light mixing unit and at least one second light mixing unit as well as a light mixer changing device for optionally arranging the first light mixing unit or the second light mixing unit in the region of the optical axis of the light mixing device.
  • the light mixing device of a preferred embodiment has a slide which can be moved transversely to the optical axis and on which the first and second light mixing units are mounted in such a way that they can optionally be moved into the region of the optical axis. It has been shown that a linear displacement that is possible as a result when changing the light mixing units can be controlled with great accuracy and carried out very quickly. Alternatively, for example, turret changing devices would be possible.
  • control device which enables coordinated control of the beam former changing device and the light mixer changing device.
  • the control device and the mechanical design of the changeover devices are preferably configured such that a switchover between a first configuration and a second configuration of the corresponding systems can be carried out within a switchover time that is essentially of the order of a switchover time of the first optical system between different lighting systems. settings corresponds.
  • the time for switching between the light mixing devices and the beam shaping elements can be on the order of a few seconds. This means that there is no noticeable delay in the operation of the projection exposure system when an operator makes a setting on the device which requires a change between the different configurations of the first optical system and the light mixing device.
  • the first light mixing unit has at least one integrator rod with a first, preferably rectangular cross-sectional area and a first length, which is preferably dimensioned such that an entry surface of the integrator rod can coincide with the entry plane of the light mixing device and the exit surface of the integrator rod can coincide with the exit plane of the light mixing device ,
  • the cross-sectional area and the first length are preferably dimensioned such that the integrator rod in the first coherence degree range, which includes the larger, also conventionally achievable coherence degrees, reliably enables a sufficient number of internal (total) reflections at the entry angles of the radiation that occur cause a good homogenization of the radiation.
  • a light mixing unit with integrator rod is characterized, among other things, by reliable angle maintenance of the incident radiation and by a small size transverse to the optical axis, which facilitates the provision of several different light mixing devices.
  • the second light mixing unit has at least one second integrator rod with a second cross-sectional area and a second length, the second, preferably rectangular cross-sectional area being smaller than the first cross-sectional area and the second length being shorter than the first length. Furthermore, an imaging system following the second integrator rod is provided for imaging an exit surface of the second integrator rod in the exit plane of the light mixing device.
  • This light mixing unit can be dimensioned such that on the one hand it enables sufficient light mixing at the low numerical apertures required for the lower coherence degree range and on the other hand it produces an unchanged size of the illumination field.
  • the second light mixing unit has a honeycomb condenser arrangement with at least one honeycomb condenser.
  • the honeycomb condenser arrangement can have a first raster arrangement with first raster elements for receiving the radiation coming from the entrance surface and for generating a raster arrangement of secondary light sources, and a second raster arrangement with second raster elements for receiving light from the secondary light sources and for at least partially superimposing the light of the secondary light sources in the area of the exit plane of the light mixing device.
  • this variant of a light mixing unit is preferably provided for the coherence degree range with the lowest degree of coherence, where the illuminated areas in the area of the honeycomb condenser also have only small diameters, such light mixing devices can have a relatively small, slim size transversely to the optical axis, which makes the installation in a light mixer changing device facilitates.
  • the first and the second raster arrangement can each be formed by microlens arrays, which can be produced inexpensively, for example, by lithography.
  • the miniaturization can ensure that even with the smallest degrees of coherence and correspondingly small illuminated areas of the
  • Honeycomb condenser is available for a mixture sufficient number of fully illuminated optical channels.
  • At least one scattering element with a suitable scattering angle distribution for example a diffusing screen or a diffractive optical element of comparable effect, is inserted into the beam path behind the rod integrator, for example directly at its exit surface or slightly axially offset from it.
  • the plot can be “smeared”, that is, the intensity distribution in the pupil can be evened out.
  • the scattering element can either be permanently installed or exchangeable, and the light mixing device can be reconfigured between configurations belonging to different coherence degree ranges by means of an exchangeable scattering element If necessary, the use of such scattering elements can be dispensed with to make the first optical system switchable.
  • FIG. 1 shows a schematic overview of an embodiment of an illumination system according to the invention for a microlithography projection exposure system
  • FIG. 2 shows a schematic perspective illustration of an embodiment of a light mixing device with a slide that can be moved transversely to the optical axis;
  • FIG 3 shows a first embodiment of a second light mixing unit, which is optimized for small degrees of coherence
  • FIG. 4 shows a second embodiment of a second light mixing unit, which is optimized for small degrees of coherence.
  • an illumination system 1 of a microlithographic projection exposure system which can be used in the production of semiconductor components and other finely structured components and which works with light from the deep ultraviolet range in order to achieve resolutions down to fractions of a micrometer.
  • An F 2 excimer laser with a working wavelength of approximately 157 nm is used as the light source 2, the light beam of which is aligned coaxially with the optical axis 3 of the lighting system.
  • Other UV light Sources for example ArF excimer lasers with a working wavelength of 193nm, KrF excimer lasers with a working wavelength of 248nm or mercury vapor lamps with a working wavelength of 368nm or 436nm or light sources with wavelengths below 157nm are also possible.
  • the light from the light source 2 first enters a beam expander 4, which can be designed, for example, as a mirror arrangement according to DE 41 24 31 1 and is used to reduce coherence and enlarge the beam cross section.
  • a beam expander 4 which can be designed, for example, as a mirror arrangement according to DE 41 24 31 1 and is used to reduce coherence and enlarge the beam cross section.
  • An optionally provided closure is replaced in the embodiment shown by a corresponding pulse control of the laser 2.
  • a first diffractive, optical raster element 5 serving as a beam shaping element is arranged in the object plane 6 of an objective 7 arranged behind it in the beam path, in the image plane 8 or exit pupil of which a refractive second optical raster element 9 is arranged, which also serves as a beam shaping element.
  • a coupling optics 10 arranged behind it transmits the light to the entrance plane 11 of a light mixing device 12 which mixes and homogenizes the light passing through.
  • a reticle / masking system (REMA) 14 is arranged, which serves as an adjustable field diaphragm.
  • the subsequent lens 15 images the intermediate field level with the masking system 14 on reticle 16 (mask, lithography template) and contains a first lens group 17, an intermediate pupil plane 18 into which filters or diaphragms can be introduced, a second and a third lens group 19 or 20 and in between a deflection mirror 21, which makes it possible to install the large lighting device (approx.
  • this lighting system forms a projection exposure system for the microlithographic production of electronic components, but also of optically diffractive elements and other microstructured elements Divide.
  • the optical elements or assemblies 4, 5, 7, 9 or 9 'and 10 between the light source and the light mixing device form a first optical system 30 for receiving light from the light source 2 and for generating a predeterminable light distribution in the entry plane of the light mixing device.
  • the design of the parts upstream of the light mixing device 12, in particular of the optical raster elements 5 and 9, is selected such that a rectangular entry surface of the light mixing device is illuminated largely homogeneously and with the highest possible efficiency, that is to say without significant loss of light next to the entry surface.
  • the parallel light beam coming from the beam expander 4 with a rectangular cross section and a non-rotationally symmetrical divergence is first changed by the first diffractive raster element 5 with the introduction of light conductance with regard to divergence and shape.
  • the first raster element 5 has a multiplicity of hexagonal cells which generate an angular distribution of this shape.
  • elements are preferred which introduce an aperture from the range 0.020 ⁇ NA ⁇ 0.027. With significantly lower apertures, there is a risk that possible divergence asymmetries in the incident radiation will be noticeable in the exit-side angular distribution. Significantly larger apertures can lead to overfill of the rod entry and thus to loss of light.
  • the second optical raster element 9 is arranged here, which in the example is designed as a refractive optical element with a rectangular radiation characteristic.
  • This beam shaping element generates the main part of the light conductance and adapts the light conductance to the field size, that is to say to the rectangular shape of the entry surface of the light mixing device 12, via the coupling optics 10.
  • the structure of the previously described lighting system with the exception of the light mixing device can correspond, for example, to the structure described in EP 0 747 772, the disclosure content of which is made the content of this description by reference.
  • the first optical system 30 is assigned a beam shaping changing device 40, which makes it possible to exchange the beam shaping elements 9 which serve to illuminate the field at the entrance of the light mixing device.
  • a beam shaping changing device 40 which makes it possible to exchange the beam shaping elements 9 which serve to illuminate the field at the entrance of the light mixing device.
  • the beam shaping element 9 can have a larger numerical aperture on the output side than the raster element 9 'provided for smaller ⁇ values.
  • a reduction in the numerical aperture of the beam shaping element 9 alone is normally not sufficient to reach the range of very small ⁇ values without sacrificing the optical performance.
  • a reduction in the numerical aperture of the beam shaping elements 9 alone would initially only lead to a reduction in the area illuminated at the entrance to the light mixing device.
  • the field size would remain unchanged in the exit plane 13 or the optically conjugated reticle plane itself.
  • light-free areas in the illuminating pupil would be enlarged due to rod underfilling (division of the pupil).
  • the light mixing device 12 can be switched between two configurations, the first configuration corresponding to a first coherence degree range (for example the conventionally achievable coherence degree range (0.20-0.25) ⁇ ⁇ 1), while the second coherence degree range overlaps with the first coherence degree the area of smallest settings is enough.
  • the light mixing device 12 has two independently operating light mixing units 40, 50, which are arranged in a common holder 51 parallel to one another and to the optical axis 3 and with the aid of a carriage 52 optionally transversely to the optical axis in the region the optical axis 3 are movable.
  • the first light mixing unit 40 is formed by an integrator rod 41, the dimensions of which can correspond to the integrator rod of a comparable conventional lighting device.
  • the integrator rod 41 has a length measured between the rectangular entry surface 42 and the rectangular exit surface 43, which corresponds to the distance between the entry plane and the exit plane of the light mixing device 12. If the light mixing device is operated in a first configuration, which corresponds to the coherence degree range with larger ⁇ values, this large light mixing rod can be centered around the optical axis, so that its entry surface coincides with the entry plane and its exit surface coincides with the exit plane of the light mixing device.
  • the integrator rod 40 can be moved out of the region of the optical axis 3 by moving the carriage and the second light mixing unit 50 optimized for smaller ⁇ values can be moved in the region of the optical axis.
  • the second light mixing unit 50 ′ has a second integrator rod 60, the cross section and length of which are reduced compared to the first integrator rod 41.
  • the dimensions of the shorter and slimmer integrator rod 60 are designed such that the integrator rod is well filled in spite of the smaller numerical aperture of the associated upstream beam shaping element 9 '.
  • the rectangular cross section is dimensioned such that it essentially corresponds to the field size generated by the associated raster element 9 'in the entrance plane 11 of the light mixing device.
  • An afocal imaging lens 64 is arranged behind the integrator bar 60, which optically adjusts the bar outlet 63
  • Magnification of the imaging optics 63 for example by a factor in the range of two, produces the size of the rectangular illumination field that is also achieved with the larger integrator rod 41.
  • the magnifying imaging scale of the imaging optics 64 accordingly corresponds to the size ratio of the cross sections of the long one
  • the light mixing device maintains the light conductance value at the
  • the replacement of the raster element 9 'provided for small ⁇ values essentially reduces the size of the area illuminated in the entry surface of the light mixing device, while the reduction in the numerical aperture essentially reduces the enlarged image of the rod exit 63 in the exit plane 14 of the light mixing device.
  • the light mixing unit 50 is designed as a honeycomb condenser arrangement (fly eyes integrator). It comprises a condenser lens 71, a grid arrangement 72 of first grid elements arranged at a distance behind it, a grid arrangement 73 of second grid elements arranged behind it and a field lens 74 arranged at a distance behind it.
  • the first grid arrangement 72 is at a distance 2f behind the entrance plane 11 of the light mixing device , where f is the focal length of the condenser lens 71.
  • the first raster arrangement 72 lies in a plane Fourier-transformed to the entry plane 11.
  • the first raster arrangement 72 generates a raster arrangement of secondary light sources from the incident light, the number of which corresponds to the number of illuminated first raster elements 75.
  • the shape of the first raster elements should essentially correspond to the shape of the field to be illuminated in the exit plane 13 of the light mixing device. They are therefore also called field honeycombs and are rectangular in the example.
  • the subsequent second raster arrangement 73 serves to map the first raster elements 75 into the illumination surface 13 which contains the illumination field and to thereby overlay the light from the secondary light sources in the illumination field. This creates a light mix reached.
  • the second raster elements 76 are often referred to as pupil honeycombs.
  • the first and second raster elements are assigned to one another in pairs and form a number of optical channels, the different light intensities of which are superimposed in the lighting field in the sense of homogenizing the intensity distribution with the aid of the field lens 74.
  • this embodiment of the second light mixing unit 50 is preferably provided for the second coherence degree range with small ⁇ values and accordingly the beam cross section in the region of the light mixing unit is relatively small, the diameters of all optical components of the honeycomb condenser light mixing device 50" can be kept small, so that an exchange with a similarly sized rod integrator is possible without significant modifications to the installation environment.
  • the honeycomb condenser can be manufactured from two microlens arrays 72, 73, so that even with illuminated areas of only a small diameter, good light mixing can be achieved by illuminating a sufficient number of “optical channels”.
  • the beamformer changing device 40 and the light mixing device 12 are controlled by a common control device 80, which coordinates the exchange of the raster elements 9 of the first optical system 30 and the change between different light mixing units in such a way that for each light distribution provided by the optical system 30 in the corresponding adapted light mixing unit is provided in the entry level 11 of the light mixing device by moving the slide 52 in a short time, usually within a few seconds, in the correct position with high positioning accuracy.
  • a major advantage of this and comparable embodiments of the invention is that the insertion of the embodiments or comparable arrangements shown in FIG. 3 or 4 does not require a complete optical or mechanical re-design of the lighting device.
  • existing lighting systems of the type described at the outset can be modified by installing corresponding changeover devices for the raster elements 9, 9 ′ and the light mixing device, and, if appropriate, for the raster elements 5 in such a way that the range of the smallest ⁇ values can also be set.
  • This makes it possible, based on a lighting system platform, to provide either systems with or without the possibility of achieving ultra-small ⁇ values, depending on the requirements of the end user.
  • the same integrator rod (see rod 41) with a large cross section can be used as the light mixer both for large settings of conventional systems and for ultra-small ⁇ values.
  • the same integrator rod (see rod 41) with a large cross section can be used as the light mixer both for large settings of conventional systems and for ultra-small ⁇ values.
  • E.g. By setting the first optical system and / or by inserting an aperture-limiting diaphragm in a plane 18 transformed to the reticle plane Fourier-transformed (pupil plane of the ReMa objective 15), this can lead to underfilling of the rod and an associated marked division of the illumination pupil , This can result in unacceptable system properties regarding ellipticity across the field or uniformity.
  • At least one scattering element with a suitable scattering angle distribution for example a diffusing screen 90 (FIG. 1) or a diffractive optical element, behind the rod integrator, for example directly on its exit surface or slightly offset axially to this comparable effect, is used in the beam path.
  • a diffusing screen 90 FIG. 1
  • a diffractive optical element behind the rod integrator, for example directly on its exit surface or slightly offset axially to this comparable effect, is used in the beam path.
  • the plot can be “smeared”, that is, the intensity distribution in the pupil can be made more uniform.
  • the diffusing screen can be permanently installed or exchangeable, and can optionally also be inserted between the ReMa blades 14 and the entrance of the objective 15.

Abstract

Ein Beleuchtungssystem (1) für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage ist zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes mit einer Beleuchtungsstrahlung mit vorgegebenem Kohärenzgrad σ ausgebildet, wobei der Kohärenzgrad innerhalb eines Kohärenzgradbereiches verstellt werden kann, der bis in den Bereich sehr kleiner Kohärenzgrade deutlich unterhalb σ=0,2 reicht. Das Beleuchtungssystem hat ein erstes optisches System (30) zur Erzeugung einer vorgebbaren Lichtverteilung in einer Eintrittsebene einer Lichtmischeinrichtung sowie eine Lichtmischeinrichtung (12) zur Homogenisierung der auftreffenden Strahlung. Das erste optische System und die Lichtmischeinrichtung sind jeweils zwischen mehreren Konfigurationen umstellbar, die unterschiedlichen Kohärenzgradbereichen entsprechen. Die Kohärenzgradbereiche überlappen und sind so bemessen, dass der resultierende Gesamtkohärenzgradbereich größer ist als die einzelnen Kohärenzgradbereiche.

Description

Beschreibung
Beleuchtungssvstem für eine Mikrolithoqraphie- Projektionsbelichtungsanlage
Die Erfindung bezieht sich auf ein Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes mit Beleuchtungsstrahlung mit vorgebbarem Kohärenzgrad.
Die Leistungsfähigkeit von Projektionsbelichtungsanlagen für die mikrolithographische Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen fein strukturierten Bauteilen wird wesentlich durch die Abbildungseigenschaften der Projektionsobjektive bestimmt. Darüber hinaus werden die Bildqualität und der mit der Anlage erzielbare Wafer-Durchsatz wesentlich durch Eigenschaften des dem Projektionsobjektiv vorgeschalteten Beleuchtungssystems mitbestimmt. Dieses muss in der Lage sein, das Licht einer primären Lichtquelle, beispielsweise eines Lasers, mit möglichst hohem Wirkungsgrad zu präparieren und dabei in einem Beleuchtungsfeld des Beleuchtungssystems eine möglichst gleich- mäßige Intensitätsverteilung zu erzeugen. Zudem soll es möglich sein, am Beleuchtungssystem verschiedene Beleuchtungsmodi einzustellen, um beispielsweise die Beleuchtung entsprechend der Strukturen der einzelnen abzubildenden Vorlagen (Masken, Retikel) zu optimieren. Üblich sind Einstellmöglichkeiten zwischen unterschiedlichen konven- tionellen Settings mit verschiedenen Kohärenzgraden σ sowie Ringfeldbeleuchtung und Dipol- oder Quadrupolbeleuchtung. Die nicht-konven- tionellen Beleuchtungssettings zur Erzeugung einer außeraxialen, schiefen Beleuchtung können unter anderem der Erhöhung der Tiefenschärfe durch Zweistrahlinterferenz sowie der Erhöhung des Auflösung- sungsvermögens dienen.
Die EP 0 747 772 beschreibt ein Beleuchtungssystem mit einem Zoom- Axicon-Objektiv, in dessen Objektebene ein erstes diffraktives Rasterelement mit zweidimensionaler Rasterstruktur angeordnet ist. Dieses Rasterelement dient dazu, den Lichtleitwert der auftreffenden Laser- Strahlung durch Einführung von Apertur leicht zu erhöhen und die Form der Lichtverteilung so zu verändern, dass sich beispielsweise eine angenäherte Kreisverteilung oder eine Quadrupolverteilung ergibt. Zum Wechsel zwischen diesen Beleuchtungsmodi werden ggf. erste Rasterelemente ausgetauscht. Ein zweites Rasterelement, welches sich in der Austrittspupille des Objektivs befindet, wird mit der entsprechenden Lichtverteilung ausgeleuchtet und formt eine rechteckige Lichtverteilung, deren Form der Eintrittsfläche eines nachfolgenden stabförmigen Lichtmischelements (Stabintegrator) entspricht. Durch Verstellung des Zoom-Axicons lassen sich die Annularität der Beleuchtung und die Größe des ausgeleuchteten Bereiches und somit der Kohärenzgrad verstellen.
Solche Beleuchtungssysteme sind herkömmlich für einen Gesamtkohärenzgradbereich (Settingbereich) zwischen ca. σ = 0,25 und ca. σ = 1 ausgelegt. Der Kohärenzgrad σ ist hier definiert als Verhältnis der ausgangsseitigen numerischen Apertur des Beleuchtungssystems zur eingangsseitigen numerischen Apertur eines nachfolgenden Projektions- objektves.
Für bestimmte Anwendungsbereiche kann es vorteilhaft sein, wenn auch kleinere Kohärenzgrade, beispielsweise aus dem Bereich zwischen ca. 0,1 und 0,2 bis 0,25 eingestellt werden können. Solche kleinen Kohärenzgrade, die hier auch als „ultra kleine Settings" bezeichnet werden, können beispielsweise bei der Verwendung phasenschiebender Masken nützlich sein, welche vorteilhaft mit weitgehend senkrecht auf die Maskenebene auffallendem Licht beleuchtet werden.
Es ist eine Aufgabe der Er indung, ein Beleuchtungssystem für eine Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welches die Einstellung sehr kleiner Kohärenzgrade erlaubt. Vorzugsweise sollen dabei die Einstellmöglichkeiten herkömmlicher Beleuchtungssysteme mit vertretbaren konstruktivem Aufwand im wesentlichen ohne Einbußen bei der Performance bei den bisher üblichen Beleuchtungssettings zu kleinen Kohärenzgraden erweitert werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Beleuchtungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem der eingangs genannten Art hat ein erstes optisches System zum Empfang von Licht einer Lichtquelle und zur Erzeugung einer vorgebbaren Lichtverteilung in einer Eintrittsebene einer Lichtmischeinrichtung sowie ein Lichtmischeinrichtung zur Homogenisierung der von dem ersten optischen System kommenden Strahlung und zur Abgabe einer homogenisierten Lichtverteilung in einer Austrittsebene der Lichtmischeinrichtung. Das erste optische System und die Lichtmischeinrichtung sind jeweils zwischen einer zu einem ersten Kohärenzgradbereich gehörenden ersten Konfiguration und mindestens einer zu einem zweiten Kohärenzgradbereich gehörenden zweiten Konfiguration umschaltbar, wobei der erste und der zweite Kohärenzgradbereich insgesamt einen Gesamtkohärenzgradbe- reich umfassen, der größer ist als der erste oder der zweite Kohärenzgradbereich.
Dabei reicht der Gesamtkohärenzgradbereich vorzugsweise bis in den Bereich ultrakleiner σ-Werte, beispielsweise mit minimalen einstellbaren Kohärenzgraden σmin im Bereich von ca. 0,1 bis 0,15. Die obere Grenze σmaχ des Gesamtkohärenzgradbereiches kann derjenigen herkömmlichen Systeme entsprechen und beispielsweise bei σ-Werten zwischen 0,9 und 1 liegen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst das Beleuchtungssystem zwei aufeinander abgestimmte Teilsysteme, nämlich das erste optische System und die Lichtmischeinrichtung, welche jeweils für sich in ihrer optischen Wirkung in einer aufeinander abgestimmten Weise verändert werden können, so dass im Vergleich zu herkömmlichen Systemen ein größerer Gesamtkohärenzgradbereich abgedeckt werden kann, ohne dass andere für die Beleuchtung wichtige Parameter, wie beispielsweise die Gleichförmigkeit (Uniformity) der Ausleuchtung des Beleuchtungsfeldes beeinträchtigt, werden.
Bei einer Ausführungsform ist dem ersten optischen System mindestens eine Strahlformer-Wechseleinrichtung mit mindestens zwei unterschiedlichen, jeweils zur Formung der auf die Eintrittsebene der Lichtmischeinrichtung gerichteten Strahlung beitragenden Strahlformungselementen zugeordnet, die für eine Umschaltung des ersten optischen Systems zwischen der ersten Konfiguration und der zweiten Konfiguration wahlweise in den Strahlengang des ersten optischen Systems einführbar sind. Dabei ist vorzugsweise mindestens eines der Strahlformungselemente ein optisches Rasterelement mit zweidimensionaler Raster- Struktur. Vorteilhafte Ausführungsformen solcher Rasterelemente sind beispielsweise in der EP 0 747 772 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht wird. Es kann sich um diffraktive optische Elemente (DOE) handeln, also um optische Elemente, bei denen die Formung der abgegebenen Strahlung im wesentlichen über Lichtbeugung (im Gegensatz zu Lichtbrechung) erfolgt. Es sind auch refraktive optische Elemente (ROE), beispielsweise Elemente mit zweidimensionalen Feldanordnungen von Linsen, als Strahlformungselemente geeignet.
Ein Strahlformungselement im Sinne dieser Anmeldung ist dazu ausgebildet, die auftreffende Strahlung in eine abgegebene Strahlung umzuformen, die eine vorgegebene Winkelverteilung hat. Damit können in Ebenen, die mit Abstand hinter einem solchen Element angeordnet sind, gezielt zweidimensionale Intensitätsverteilungen der Strahlung mit vorgebbarer Form eingestellt werden. Insbesondere sind solche Strahlformungselemente dazu geeignet, den geometrischen Lichtleitwert der auftreffenden Strahlung zu verändern. Der geometrische Lichtleitwert, der hier auch als Etendue bezeichnet wird, ist definiert als Produkt der numerischen Apertur der Strahlung und der zugehörigen Feldgröße.
Bei bevorzugten Ausführungsform hat das erste optische System ein Objektiv mit einer Objektebene und einer Austrittspupille und die Strahlformer-Wechseleinrichtung ist so ausgebildet, dass die Strahlformungselemente im Bereich der Austrittspupille des Objektivs einfügbar sind. Das Objektiv kann ein Zoom-Objektiv enthalten, welches beispielsweise einen zweifachen bis vierfachen Zoombereich haben kann. Solche moderaten Zoomsysteme sind mit vertretbarem konstruktivem Aufwand realisierbar. Das Objektiv kann auch ein verstellbares Axicon-Paar enthalten, mit dem wahlweise ringförmige Beleuchtungen erzeugt werden können. Günstig ist es, wenn das Axicon-Paar und das Zoomsystem unabhängig voneinander einstellbar sind. Die mit dem Objektiv variabel einstellbare Strahlungsverteilung kann durch die nachfolgenden, auswechselbaren Strahlformungselemente weiter modifiziert werden, um wahlweise für die unterschiedlichen Kohärenzgradbereiche optimiert eingestellt auf die nachfolgende Lichtmischeinrichtung zu fallen.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen hat das ersten optische System weiterhin mindestens ein im Bereich der Objektfläche des Objektivs angeordnetes oder anordenbares Strahlformungselemente zur Veränderung der Winkelverteilung der von der Lichtquelle kommenden Strahlung. Dieses kann ebenfalls als optisches Rasterelement mit zwei- dimensionaler Rasterstruktur und insbesondere als diffraktives optisches Element ausgestaltet sein. Gegebenenfalls können auch diese Elemente austauschbar sein, um einen Teil der für die Umschaltung zwischen verschiedenen Kohärenzgradbereichen erforderliche Beiträge zur Beeinflussung des Lichtleitwertes übernehmen.
Bei der Umschaltung des Beleuchtungssystemes zwischen unterschiedlichen Kohärenzgradbereichen muss einerseits der Lichtleitwert der durchtretenden Strahlung geeignet beeinflusst werden, was durch die vorgehend beschriebenen Maßnahmen erreichbar ist. Andererseits besteht die Forderung einer möglichst homogenen Ausleuchtung des Beleuchtungsfeldes, was durch geeignete Homogenisierung bzw. Lichtmischung erreichbar ist. Dabei soll die Form und Größe des Beleuchtungsfeldes bei unterschiedlichen Beleuchtungsmodi möglichst wenig variieren. Um für jeden Kohärenzgradbereich eine optimierte Lichtmischung zu ermöglichen, hat die Lichtmischeinrichtung von bevorzugten Ausführungsformen eine erste Lichtmischeinheit und mindestens eine zweite Lichtmischeinheit sowie eine Lichtmischer- Wechseleinrichtung zur wahlweisen Anordnung der ersten Lichtmischeinheit oder der zweiten Lichtmischeinheit im Bereich der optischen Achse der Lichtmischeinrichtung. Es sind somit mindestens zwei unterschiedlich ausgelegte Lichtmischeinheiten verfügbar, deren optische Eigenschaften der vom ersten optischen System geformten Strahlung optimal angepasst werden können.
Um einen schnellen, automatischen Wechsel zwischen unterschiedlichen Lichtmischeinheiten zu ermöglichen, hat die Lichtmischeinrichtung einer bevorzugten Ausführungsform einen quer zur optischen Achse verschiebbaren Schlitten, an dem die erste und die zweite Lichtmischeinheit derart montiert sind, dass sie wahlweise in den Bereich der optischen Achse verfahrbar sind. Es hat sich gezeigt, dass eine hierdurch mögliche Linearverschiebung beim Wechsel der Lichtmischeinheiten mit großer Genauigkeit gesteuert und sehr schnell ausgeführt werden kann. Alternativ wären beispielsweise Revolver- Wechseleinrichtungen möglich.
Günstig ist es, eine Steuereinrichtung vorzusehen, die eine koordinierte Steuerung der Strahlformer-Wechseleinrichtung und der Lichtmischer- Wechseleinrichtung ermöglicht. Die Steuereinrichtung und die mechanische Auslegung der Wechseleinrichtungen sind dabei vorzugsweise so konfiguriert, dass eine Umschaltung zwischen einer ersten Konfiguration und einer zweiten Konfiguration der entsprechenden Systeme innerhalb einer Umschaltzeit durchführbar ist, die im wesentlichen in der Größenordnung einer Umschaltzeit des ersten optischen Systemes zwischen verschiedenen Beleuchtungs- settings entspricht. Bei manchen Ausführungsformen kann die Zeit für den Wechsel zwischen den Lichtmischeinrichtungen und den Strahlformungselementen in der Größenordnung weniger Sekunden liegen. Damit tritt im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage keine spürbare Verzögerung auf, wenn ein Bediener am Gerät eine Einstellung vornimmt, die einen Wechsel zwischen den verschiedenen Konfigurationen des ersten optischen Systems und der Lichtmischeinrichtung erfordert. Bei bevorzugten Ausführungsformen hat die erste Lichtmischeinheit mindestens einen Integratorstab mit einer ersten, vorzugsweise rechteckigen Querschnittsfläche und einer ersten Länge, die vorzugsweise so bemessen ist, dass eine Eintrittsfläche des Integratorstabes mit der Eintrittsebene der Lichtmischeinrichtung und die Austrittsfläche des Integratorstabes mit der Austrittsebene der Lichtmischeinrichtung zusammenfallen kann. Die Querschnittsfläche und die erste Länge sind dabei vorzugsweise so dimensioniert, dass der Integratorstab in dem ersten Kohärenzgradbereich, welcher die größeren, auch konventionell erzielbaren Kohärenzgrade umfasst, bei den hierbei auftretenden Eintrittswinkeln der Strahlung zuverlässig eine ausreichende Anzahl innerer (Total)-Reflexionen ermöglicht, die eine gute Homogenisierung der Strahlung bewirken. Gegenüber einer möglichen Alternativlösung einer ersten Lichtmischeinheit mit mindestens einem Wabenkondensor zeichnet sich eine Lichtmischeinheit mit Integratorstab unter anderem durch eine zuverlässige Winkelerhaltung der auftreffenden Strahlung und durch eine geringe Baugröße quer zur optischen Achse aus, die die Bereitstellung mehrerer unterschiedlicher Lichtmischeinrichtungen erleichtert.
Die zweite Lichtmischeinheit hat bei einer Ausführungsform mindestens einen zweiten Integratorstab mit einer zweiten Querschnittsfläche und einer zweiten Länge, wobei die zweite, vorzugsweise rechteckige Querschnittsfläche kleiner als die erste Querschnittsfläche und die zweite Länge kürzer als die erste Länge ist. Weiterhin ist ein dem zweiten Integratorstab folgendes Abbildungssystem zur Abbildung einer Austrittsfläche des zweiten Integratorstabes in die Austrittsebene der Lichtmischeinrichtung vorgesehen. Diese Lichtmischeinheit kann so dimensioniert sein, dass sie einerseits bei den für den niedrigeren Kohärenzgradbereich erforderlichen niedrigen numerischen Aperturen eine ausreichende Lichtmischung ermöglicht und andererseits eine unveränderte Größe des Beleuchtungsfeldes erzeugt. Bei einer alternativen Ausführungsform hat die zweite Lichtmischeinheit eine Wabenkondensoranordnung mit mindestens einem Wabenkondensor. Die Wabenkondensoranordnung kann im Bereich einer zur Eintrittsebene der Lichtmischeinrichtung Fourier-transformierten Fläche eine erste Rasteranordnung mit ersten Rasterelementen zum Empfang der von der Eintrittsfläche kommenden Strahlung und zur Erzeugung einer Rasteranordnung sekundärer Lichtquellen sowie eine zweite Rasteranordnung mit zweiten Rasterelementen zum Empfang von Licht der sekundären Lichtquellen und zur mindestens teilweisen Überlagerung des Lichtes der sekundären Lichtquellen im Bereich der Austrittsebene der Lichtmischeinrichtung aufweisen. Da diese Variante einer Lichtmischeinheit vorzugsweise für den Kohärenzgradbereich mit niedrigsten Kohärenzgraden vorgesehen ist, wo auch die ausge- leuchteten Flächen im Bereich des Wabenkondensors nur geringe Durchmesser haben, können solche Lichtmischeinrichtungen eine relativ geringe, schlanke Baugröße quer zur optischen Achse haben, was den Einbau in eine Lichtmischer-Wechseleinrichtung erleichtert.
Um eine ausreichende Lichtmischung zu gewährleisten, können die erste und die zweite Rasteranordnung jeweils durch Mikrolinsenarrays gebildet sein, die beispielsweise auf lithographischem Wege kostengünstig herstellbar sind. Durch die Miniaturisierung kann sichergestellt werden, dass auch bei kleinsten Kohärenzgraden und entsprechend kleinen ausgeleuchteten Bereichen des
Wabenkondensors eine für eine Mischung ausreichende Anzahl voll ausgeleuchteter optischer Kanäle zur Verfügung steht.
Alternativ oder zusätlich können andere Massnahmen vorgesehen sei, um das Beleuchtungssystem für einen von ultrakleinen bis zu grossen
Settings reichenden Gesamtkohärenzgradbereich ohne wesentliche Einbussen der Gesamtperformance, z.B. hinsichtlich Uniformity und Elliptizität der Beleuchtung, tauglich zu machen.
Bei einer Variante kann über diesen Gesamtkohärenzgradbereich als Lichtmischer ein Integratorstab grossen Querschnitts benutzt werden, dessen Dimensionen für eine ausreichende Lichtmischung bei mittleren und großen Settings optimiert sind. Werden z.B. durch Umstellung des ersten optischen Systems und/oder durch Einfügen einer aperturbegrenzenden Blende in einer zur Retikelebene Fourier- transformierten Ebene kleinere Settings eingestellt, z.B. mit minimalen Kohärenzgraden σmin im Bereich von ca. 0,1 bis 0,15, so kann das zu einer Stabunterfüllung und einer damit verbundenen ausgeprägten Parzellierung der Beleuchtungspupille führen. Das kann unakzeptable Systemeigenschaften zur Folge haben. Beispielsweise kann die Elliptizität über das Feld oder die Uniformity Werte von mehreren Prozent annehmen (Uniformity = (Max - Min) / (Max + Min) der Intensität).
Diese Probleme können vermindert oder vermieden werden, wenn hinter dem Stabintegrator, beispielsweise unmittelbar an dessen Austrittsfläche oder leicht zu dieser axial versetzt, mindestens ein streuendes Element geeigneter Streuwinkelverteilung, beispielsweise eine Streuscheibe oder ein diffraktives optisches Element vergleichbarer Wirkung, in den Strahlengang eingesetzt wird. Dadurch kann eine „Verschmierung" der Parzelliereung, also eine Vergleichmässigung der Intensitätsverteilung in der Pupille erreicht werden. Es hat sich gezeigt, dass sich hierdurch die oben genannten Werte für Elliptizität und Uniformity bis auf ca. 20% bis 30% der Werte ohne streuendes Element reduzieren lassen. Das streuende Element kann wahlweise fest installiert oder auswechselbar sein. Durch ein auswechselbares Streuelement kann die Lichtmischeinrichtung zwischen zu verschiedenen Kohärenzgradbereichen gehörenden Konfigurationen umkonfiguriert werde. Bei Verwendung solcher streuender Elemente kann ggf. darauf verzichtet werden, das erste optische System umschaltbar zu machen.
Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können.
Fig. 1 zeigt eine schematische Übersicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems für eine Mikrolithogra- fie-Projektionsbelichtungsanlage;
Fig. 2 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung einer Ausführungsform einer Lichtmischeinrichtung mit einem quer zur optischen Achse verfahrbaren Schlitten;
Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform einer zweiten Lichtmischein- heit, die für kleine Kohärenzgrade optimiert ist; und
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer zweiten Lichtmischeinheit, die für kleine Kohärenzgrade optimiert ist.
In Fig. 1 ist ein Beispiel eines Beleuchtungssystems 1 einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage gezeigt, die bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen einsetzbar ist und zur Erzielungen von Auflösungen bis zu Bruchteilen von Mikrometern mit Licht aus dem tiefen Ultraviolettbereich arbeitet. Als Lichtquelle 2 dient ein F2-Excimer-Laser mit einer Arbeitswellenlänge von ca. 157nm, dessen Lichtstrahl koaxial zur optischen Achse 3 des Beleuchtungssystems ausgerichtet ist. Andere UV-Licht- quellen, beispielsweise ArF-Excimer-Laser mit 193nm Arbeitswellenlänge, KrF-Excimer-Laser mit 248nm Arbeitswellenlänge oder Quecksilberdampflampen mit 368nm bzw. 436nm Arbeitswellenlänge oder Lichtquellen mit Wellenlängen unterhalb 157nm sind ebenfalls möglich.
Das Licht der Lichtquelle 2 tritt zunächst in einem Strahlaufweiter 4 ein, der beispielsweise als Spiegelanordnung gemäß der DE 41 24 31 1 ausgebildet sein kann und zur Kohärenzreduktion und Vergrößerung des Strahlquerschnitts dient. Ein optional vorgesehener Verschluss ist bei der gezeigten Ausführungsform durch eine entsprechende Pulssteuerung des Lasers 2 ersetzt.
Ein als Strahlformungselement dienendes, erstes diffraktives, optisches Rasterelement 5 ist in der Objektebene 6 eines im Strahlengang dahinter angeordneten Objektivs 7 angeordnet, in dessen Bildebene 8 bzw. Austrittspupille ein refraktives zweites optisches Rasterelement 9 angeordnet ist, welches ebenfalls als Strahlformungselement dient.
Eine dahinter angeordnete Einkoppeloptik 10 überträgt das Licht auf die Eintrittsebene 1 1 einer Lichtmischeinrichtung 12, die das durchtretende Licht mischt und homogenisiert. Unmittelbar an der Austrittsebene 13 der Lichtmischeinrichtung 12 liegt eine Zwischenfeldebene, in der ein Reticle/Masking-System (REMA) 14 angeordnet ist, welches als verstellbare Feldblende dient. Das nachfolgende Objektiv 15 bildet die Zwischenfeldebene mit dem Maskierungssystem 14 auf Retikel 16 (Maske, Lithographievorlage) ab und enthält eine erste Linsengruppe 17, eine Pupillenzwischenebene 18, in die Filter oder Blenden eingebracht werden können, eine zweite und eine dritte Linsengruppe 19 bzw. 20 und dazwischen einen Umlenkspiegel 21 , der es ermöglicht, die große Beleuchtungseinrichtung (ca. 3m Länge) horizontal einzubauen und das Retikel 16 waagrecht zu lagern. Dieses Beleuchtungssystem bildet zusammen mit einem (nicht gezeigten) Projektionsobjektiv und einem verstellbaren Wafer-Halter, der das Retikel 16 in der Objektebene des Projektionsobjektivs hält, eine Projek- tionsbelichtungsanlage für die mikrolithographische Herstellung von elektronischen Bauteilen, aber auch von optisch diffraktiven Elementen und anderen mikrostrukturierten Teilen.
Die optischen Elemente bzw. Baugruppen 4, 5, 7, 9 bzw 9' und 10 zwischen Lichtquelle und Lichtmischeinrichtung bilden ein erstes optisches System 30 zum Empfang von Licht der Lichtquelle 2 und zur Erzeugung einer vorgebbaren Lichtverteilung in der Eintrittsebene der Lichtmischeinrichtung.
Die Ausführung der der Lichtmischeinrichtung 12 vorgelagerten Teile, insbesondere der optischen Rasterelemente 5 und 9, ist so gewählt, dass eine rechteckige Eintrittsfläche der Lichtmischeinrichtung weitgehend homogen und mit höchstmöglichem Wirkungsgrad, das heißt ohne wesentliche Lichtverluste neben der Eintrittfläche, ausgeleuchtet wird. Hierzu wird der vom Strahlaufweiter 4 kommende, parallele Lichtstrahl mit rechteckigem Querschnitt und einer nicht rotationssymmetrischen Divergenz zunächst durch das erste diffraktive Rasterelement 5 unter Einführung von Lichtleitwert bezüglich Divergenz und Form verändert. Insbesondere hat das erste Rasterelement 5 eine Vielzahl sechseckiger Zellen, die eine Winkelverteilung dieser Form erzeugen. Die numerische Apertur des ersten, diffraktiven Rasterelements beträgt hier NA= 0,025, wodurch etwa 10% des gesamten einzuführenden Lichtleitwertes eingeführt werden. Generell sind Elemente bevorzugt, die eine Apertur aus dem Bereich 0,020 < NA < 0,027 einführen. Bei deutlich niedrigeren Aperturen besteht die Gefahr, dass sich mögliche Divergenz-Asymmetrien der einfallenden Strahlung störend in der austrittsseitigen Winkelverteilung bemerkbar machen. Deutlich größere Aperturen können zu einer Überfüllung des Stabeintritts und damit zu Lichtverlusten führen.
Das in der vorderen Brennebene (Objektebene) der Zoomoptik 7 angeordnete erste optische Rasterelement 5 präpariert zusammen mit der Brennweiten-Zoomoptik 7 einen Beleuchtungsfleck mit variabler Größe in der Austrittspupille bzw. Bildebene 8 des Zoom-Systems. Hier ist das zweite optische Rasterelement 9 angeordnet, das im Beispiel als refraktives optisches Element mit rechteckiger Abstrahlcharakteristik ausgebildet ist. Dieses Strahlformungselement erzeugt den Hauptanteil des Lichtleitwertes und adaptiert den Lichtleitwert über die Einkoppel- Optik l O an die Feldgröße, das heißt an die Rechteckform der Eintrittsfläche der Lichtmischeinrichtung 12.
Der Aufbau des bisher beschriebenen Beleuchtungssystems mit Ausnahme der Lichtmischeinrichtung kann beispielsweise dem in der EP 0 747 772 beschriebenen Aufbau entsprechen, deren Offenbarungsgehalt insoweit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht wird.
Bei herkömmlichen Systemen dieser Art war als Lichtmischeinrichtung 12 ein einzelner Integratorstab aus transparentem optischem Material, beispielsweise Calciumfluorid, vorgesehen, der die durchtretende Strahlung durch mehrfache innere Reflexion mischt und homogenisiert. Damit konnte ein Gesamtkohärenzgradbereich mit σ-Werten zwischen ca. 0,2 bis 0,25 und ca. 1 stufenlos abgedeckt werden. Erfindungsgemäße Beleuchtungssysteme zeichnen sich dem gegenüber durch einen Gesamtkohärenzgradbereich aus, der bis in den Bereich ultrakleiner Settings, beispielsweise bis zu σ-Werten von σ = 0,1 bis 0,15 reicht. Es hat sich herausgestellt, dass eine solche Verringerung des kleinsten einstellbaren σ-Wertes bei gleichzeitiger Einhaltung der optischen Systemperformance nicht oder nur mit Einbußen bei der Performance durch einen Austausch der zur Pupillenfüllung dienenden ersten optischen Rasterelemente 5 erreicht werden kann. Bei der gezeigten Ausführungsform sind andere, mit vertretbarem konstruktiven Aufwand realisierbare konstruktive Modifikationen gegenüber herkömmlichen Systemen realisiert, um eine Erweiterung des verfügbaren Kohärenzgradbereiches zu niedrigeren σ-Wertes zu erlauben.
Zum einen ist dem ersten optischen System 30 eine Strahlformer- Wechseleinrichtung 40 zugeordnet, die es ermöglicht, die zur Ausleuchtung des Feldes am Eintritt der Lichtmischeinrichtung dienenden Strahlformungselemente 9 auszutauschen. Im Beispiel sind zwei unter- schiedlich ausgelegte optische Rasterelemente 9, 9' vorgesehen, die wahlweise in den Strahlengang hinter dem Objektiv 7 im Bereich von dessen Austrittspupille einfügbar sind. Dabei kann beispielsweise das Strahlformungselement 9 eine größere ausgangsseitige numerische Apertur haben als das für kleinere σ-Werte vorgesehe Rasterelement 9'. Jedoch reicht eine Verringerung der numerische Apertur der Strahlformungselement 9 alleine normalerweise nicht aus, um ohne Einbußen der optischen Performance den Bereich sehr kleiner σ-Werte zu erreichen. Eine Verkleinerung der numerischen Apertur der Strahlformungselemente 9 allein würde zunächst nur zu einer Verkleinerung der am Eintritt der Lichtmischeeinrichtung beleuchteten Fläche führen. In der Austrittsebene 13 oder der dazu optisch konjugierten Retikelebene selbst bliebe die Feldgröße unverändert. Jedoch wären aufgrund einer Stabunterfüllung lichtfreie Bereiche in der Beleuchtungspupille vergrößert (Parzellierung der Pupille).
Eine Umschaltung zu kleinen σ-Werten ohne solche Performance- Einbussen ist bei der gezeigten Ausführungsform dadurch möglich, dass die Lichtmischeinrichtung 12 zwischen zwei Konfigurationen umschaltbar ist, wobei die ersten Konfiguration einem ersten Kohärenzgradbereich, (beispielsweise dem herkömmlich erreichbaren Kohärenzgradbereich (0,20-0,25) < σ < 1 ) entspricht, während der zweite Kohärenzgradbereich mit dem ersten Kohärenzgrad überlappt und in den Bereich kleinster Settings reicht. Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, hat die Lichtmischeinrichtung 12 zwei unabhängig voneinander arbeitende Lichtmischeinheiten 40, 50, die in einer gemeinsamen Halterung 51 parallel zueinander und zur optischen Achse 3 angeordnet sind und mit Hilfe eines Schlittens 52 wahlweise quer zur optischen Achse in den Bereich der optischen Achse 3 verfahrbar sind.
Dabei wird die erste Lichtmischeinheit 40 durch einen Integratorstab 41 gebildet, der in seinen Dimensionen dem Integratorstab einer vergleichbaren herkömmlichen Beleuchtungseinrichtung entsprechen kann. Insbesondere hat der Integratorstab 41 eine zwischen der rechteckigen Eintrittsfläche 42 und der rechteckigen Austrittsfläche 43 gemessene Länge, die dem Abstand zwischen Eintrittsebene und Austrittsebene der Lichtmischeinrichtung 12 entspricht. Wird die Lichtmischeinrichtung in einer ersten Konfiguration betrieben, die dem Kohärenzgradbereich mit größeren σ-Werten entspricht, so kann dieser grosse Lichtmischstab um die optische Achse zentriert werden, so dass seine Eintrittsfläche mit der Eintrittsebene und seine Austrittsfläche mit der Austrittsebene der Lichtmischeinrichtung zusammenfällt. Werden kleinere σ-Werte benötigt, so kann der Integratorstab 40 durch Verfahren des Schlittens aus dem Bereich der optischen Achse 3 herausgefahren und die für kleinere σ-Werte optimierte zweite Lichtmischeinheit 50 in dem Bereich der optischen Achse verfahren werden. Bei einer im Zusammenhang in Fig. 3 erläuterten Ausführungsform hat die zweite Lichtmischeinheit 50' einen zweiten Integratorstab 60, dessen Querschnitt und Länge gegenüber dem ersten Integratorstab 41 reduziert sind. Die Dimensionen des kürzeren und schlankeren Integratorstabes 60 sind dabei so ausgelegt, dass der Integratorstab trotz der geringeren numerische Apertur des zugehörigen vorgeschalteten Strahlformungselement 9' gut gefüllt ist. Der rechteckige Querschnitt ist dabei so bemessen, dass er der durch das zugehörige Rasterelement 9' erzeugten Feldgröße in der Eintrittsebene 1 1 der Lichtmischeinrichtung im wesentlichen entspricht. Dadurch kann eine Unterfüllung des Integratorstabes 60, welche zu einer Parzellierung der Beleuchtungspupille führt, oder eine zu Lichtverlusten führende Überfüllung in ausreichendem Maße begrenzt oder vermieden werden. Weiterhin ist aufgrund des verkleinerten Querschnittes die Homogenisierung im Stab, welche durch die Anzahl Reflexionen an den lateralen Seitenflächen bestimmt wird, trotz gekürzter Länge in ausreichendem Maße gegeben.
Hinter dem Integratorstab 60 ist eine afokale Abbildungsoptik 64 angeordnet, die den Stabaustritt 63 mit angepasstem
Abbildungsmaßstab in die Austrittsebene 14 dieser Lichtmischeinheit oder in eine dazu leicht defokussierte Ebene projiziert. Dabei wird in der
Austrittsebene 14 der Lichtmischeinrichtung durch geeignete
Vergrößerung der Abbildungsoptik 63 zum Beispiel um einen Faktor im Bereich von zwei diejenige Größe des rechteckigen Beleuchtungsfeldes erzeugt, die auch bei dem größeren Integratorstab 41 erreicht wird. Der vergrößernde Abbildungsmaßstab der Abbildungsoptik 64 entspricht dementsprechend dem Größenverhältnis der Querschnitte des langen
Integratorstabes 41 und des kurzen Integratorstabes 60. Da bei dieser Abbildung des Stabaustritts 63 in die Austrittsebene 14 der
Lichtmischeinrichtung der Lichtleitwert erhalten bleibt, wird bei der
Vergrößerung die numerische Apertur der Strahlung, und damit ihr σ-Wert, entsprechend verkleinert. Bei dieser Ausführungsform wird somit durch die Einwechslung des für kleine σ-Werte vorgesehenen Rasterelementes 9' im wesentlichen die Größe des in der Eintrittsfläche der Lichtmischeinrichtung ausgeleuchteten Bereiches verringert, während die Verringerung der numerischen Apertur im wesentlichen bei der vergrößerten Abbildung des Stabaustritts 63 in die Austrittsebene 14 der Lichtmischeinrichtung erfolgt.
Eine andere Ausführungsform einer zweiten Lichtmischeinheit 50" wird im Zusammenhang mit Fig. 4 näher erläutert. Diese kann alternativ zu der in Fig. 3 gezeigten Lichtmischeinheit neben der durch den großen Stabintegrator 41 gebildeten ersten Lichtmischeinheit auf dem Schlitten 52 montiert sein. Die Lichtmischeinheit 50" ist als Wabenkondensoranordnung (fly eyes integrator) gestaltet. Sie umfasst eine Kondensorlin- se 71 , eine mit Abstand dahinter angeordneten Rasterordnung 72 erster Rasterelemente, einen dahinter angeordneten Rasteranordnung 73 zweiter Rasterelemente und eine im Abstand dahinter angeordnete Feldlinse 74. Die erste Rasteranorndung 72 liegt dabei in einem Abstand 2f hinter der Eintrittsebene 11 der Lichtmischeinrichtung, wobei f die Brennweite der Kondensorlinse 71 ist. Dadurch liegt die erste Rasteranordnung 72 in einer zur Eintrittsebene 11 Fourier-transformierten Ebene. Bei dem mehrstufigen Aufbau des Wabenkondensors erzeugt die erste Rasteranordnung 72 aus dem einfallenden Licht eine Rasteranordnung sekundärer Lichtquellen, deren Anzahl der Zahl der beleuchteten ersten Rasterelemente 75 entspricht. Die Form der ersten Rasterelemente soll im wesentlichen der Form des zu beleuchteten Feldes in der Austrittsebene 13 der Lichtmischeinrichtung entsprechen. Sie werden daher auch als Feldwaben bezeichnet und sind im Beispielsfall rechteckförmig. Die nachfolgende zweite Rasteranordnung 73 dient dazu, die ersten Rasterelemente 75 in die Beleuchtungsfläche 13, die das Beleuchtungsfeld enthält, abzubilden und dabei das Licht der sekundären Lichtquellen im Beleuchtungsfeld zu überlagern. Hierdurch wird eine Lichtmischung erreicht. Die zweiten Rasterelemente 76 werden häufig als Pupillenwaben bezeichnet. Bei der Ausführungsform sind die ersten und zweiten Rasterelemente einander paarweise zugeordnet und bilden eine Anzahl optischer Kanäle, deren unterschiedliche Lichtintensitäten im Beleuch- tungsfeld im Sinne einer Homogenisierung der Intensitäts Verteilung mit Hilfe der Feldlinse 74 überlagert werden.
Da diese Ausführungsform der zweiten Lichtmischeinheit 50" vorzugsweise für den zweiten Kohärenzgradbereich mit kleinen σ-Werten vor- gesehen ist und dementsprechend der Strahlquerschnitt im Bereich der Lichtmischeinheit relativ klein ist, können die Durchmesser aller optischen Komponenten der Wabenkondensor-Lichtmischeinrichtung 50" klein gehalten werden, so dass ein Austausch mit einem etwa gleichartig dimensionierten Stabintegrator ohne wesentliche Modifikationen an der Einbauumgebung möglich ist. Der Wabenkondensor kann aus zwei Mik- rolinsenarrays 72, 73 gefertigt werden, so dass auch bei ausgeleuchteten Flächen nur geringen Durchmessers durch eine Ausleuchtung einer ausreichenden Anzahl von „optischen Kanälen" eine gute Lichtdurchmischung erreicht werden kann.
Die Strahlformer-Wechseleinrichtung 40 und die Lichtmischeinrichtung 12, werden durch eine gemeinsame Steuereinrichtung 80 gesteuert, die den Austausch der Rasterelemente 9 des ersten optischen Systems 30 und den Wechsel zwischen verschiedenen Lichtmischeinheiten so koor- diniert, dass für jede vom optischen System 30 bereitgestellte Lichtverteilung in der Eintrittsebene 11 der Lichtmischeinrichtung die entsprechende angepasste Lichtmischeinheit durch Verfahren des Schlittens 52 in kurzer Zeit, üblicherweise innerhalb weniger Sekunden, lagerichtig mit hoher Positioniergenauigkeit bereitgestellt wird. Ein wesentlicher Vorteil dieser und vergleichbarer Ausführungsformen der Erfindung besteht darin, dass die Einfügung der in Fig. 3 oder Fig. 4 gezeigten Ausführungsformen oder vergleichbarer Anordnungen kein komplettes optisches oder mechanisches Re-Design der Beleuchtungs- einrichtung erfordern. Vielmehr lassen sich existierende Beleuchtungssysteme der eingangs beschriebenen Art durch Einbau entsprechender Wechseleinrichtungen für die Rasterelemente 9, 9' und die Lichtmischeinrichtung, sowie gegebenenfalls für die Rasterelemente 5, derart modifizieren, dass auch der Bereich kleinster σ-Werte eingestellt werden kann. Damit ist es möglich, auf Basis einer Beleuchtungssystem- Plattform je nach Anforderungen des Endnutzers wahlweise Systeme mit oder ohne die Möglichkeit der Erzielung ultrakleiner σ-Werte bereitzustellen.
Bei einer nicht bildlich dargestellten Variante, die ohne Schlitten 52 und auswechselbare Lichtmischeinheiten arbeitet, kann sowohl bei grossen Settings herkömmlicher Systeme als auch bei ultrakleinen σ-Werten ein und derselbe Integratorstab (vgl. Stab 41 ) grossen Querschnitts als Lichtmischer benutzt werden. Werden z.B. durch Umstellung des ersten optischen Systems und/oder durch Einfügen einer aperturbegrenzenden Blende in einer zur Retikelebene Fourier-transformierten Ebene 18 (Pupillenebene des ReMa-Objektives 15) ultrakleine Settings eingestellt, so kann das zu einer Stabunterfüllung und einer damit verbundenen ausgeprägten Parzellierung der Beleuchtungspupille führen. Das kann unakzeptable Systemeigenschaften bzgl. Elliptizität über das Feld oder die Uniformity zur Folge haben.
Diese Probleme können vermindert oder vermieden werden, indem hinter dem Stabintegrator, beispielsweise unmittelbar an dessen Austrittsfläche oder leicht zu dieser axial versetzt, mindestens ein streuendes Element geeigneter Streuwinkelverteilung, beispielsweise eine Streuscheibe 90 (Fig. 1 ) oder ein diffraktives optisches Element vergleichbarer Wirkung, in den Strahlengang eingesetzt wird. Dadurch kann eine „Verschmierung" der Parzelliereung, also eine Vergleichmässigung der Intensitätsverteilung in der Pupille erreicht werden. Die Streuscheibe kann fest installiert oder auswechselbar sein, sie kann ggf. auch zwischen den ReMa-Blades 14 und dem Eintritt des Objektivs 15 eingefügt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographie-Projektionsbelich- tungsanlage zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes mit Be- leuchtungsstrahlung mit vorgebbarem Kohärenzgrad mit:
- einem ersten optischen System (30) zum Empfang von Licht einer Lichtquelle (2) und zur Erzeugung einer vorgebbaren Lichtverteilung in einer Eintrittsebene (11 ) einer Lichtmischeinrichtung (12); - einer Lichtmischeinrichtung (12) zur Homogenisierung der von dem ersten optischen System kommenden Strahlung und zur Abgabe einer homogenisierten Lichtverteilung in einer Austrittsebene (13) der Lichtmischeinrichtung;
- wobei das erste optische System (30) und die Lichtmischein- richtung (12) jeweils zwischen einer zu einem ersten Kohärenzgradbereich gehörenden ersten Konfiguration und mindestens einer zu einem zweiten Kohärenzgradbereich gehörenden zweiten Konfiguration umschaltbar sind und der erste und der zweite Kohärenzgradbereich einen Gesamtkohärenzgradbereich umfassen, der größer ist als der erste oder der zweite Kohärenzgradbereich.
2. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 , bei dem der Gesamtkohärenzgradbereich minimale Kohärenzgrade σmjn von weniger als 0,2 umfasst, wobei σmin vorzugsweise zwischen ca. 0,1 und ca. 0,15 liegt.
3. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem dem ersten optischen System (30) mindestens eine Strahlformer-Wechsel- einrichtung (40) mit mindestens zwei zur Formung der auf die
Eintrittsebene (11 ) der Lichtmischeinrichtung gerichteten Strahlung beitragenden Stahlformungselementen (9, 9') zugeordnet ist, die wahlweise in den Strahlengang des ersten optischen Systems (30) einführbar sind.
4. Beleuchtungssystem nach Anspruch 3, bei dem mindestens eines der Strahlformungselemente (9, 9') ein optisches Rasterelement mit zweidimensionaler Rasterstruktur ist.
5. Beleuchtungssystem nach Anspruch 3 oder 4, bei dem das erste optische System ein Objektiv (7) mit einer Objektebene (6) und einer Austrittspupille (8) aufweist und die Strahlformer-Wechseleinrichtung (40) so eingerichtet ist, dass die Strahlformungselemente (9, 9') im Bereich der Austrittspupille (8) des Objektivs einfügbar sind.
6. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Beleuchtungssystem, insbesondere das Objektiv (7), ein Zoom-System enthält.
7. Beleuchtungssystem nach Anspruch 5 oder 6, bei dem das Objektiv (7) ein verstellbares Axikon-Paar zur wahlweisen Einstellung ringförmiger Beleuchtungen enthält.
8. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erste optische System (30) mindestens ein im Bereich einer Objektebene (6) eines Objektivs (7) angeordnetes Strahlformungselement (5) zur Veränderung der Winkelverteilung der von der Lichtquelle (2) kommenden Strahlung aufweist.
9. Beleuchtungssystem nach Anspruch 8, bei dem das Strahlfor- mungselement ein diffraktives optisches Element (5) ist.
10. Beleuchtungssystem nach Anspruch 8 oder 9, bei dem eine Wechseleinrichtung zum Austausch unterschiedlicher Strahlformungselemente (5) vorgesehen ist.
1 1. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lichtmischeinrichtung (12) eine erste Lichtmischeinheit (40) und mindestens eine zweite Lichtmischeinheit (50, 50', 50") sowie eine Lichtmischer-Wechseleinrichtung zur wahlweisen Anordnung der ersten Lichtmischeinheit oder der zweiten Lichtmisch- einheit im Bereich einer optischen Achse (2) der Lichtmischeinrichtung (12) umfasst.
12. Beleuchtungssystem nach Anspruch 11 , bei dem die Lichtmischer- Wechseleinrichtung einen quer zur optischen Achse verfahrbaren Schlitten (52) hat, an dem die erste Lichtmischeinheit (40) und die zweite Lichtmischeinheit (50, 50', 50") derart montiert sind, dass sie durch Verfahren des Schlittens wahlweise in den Bereich der optischen Achse (2) verfahrbar sind.
13. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 1 oder 12, bei dem die erste Lichtmischeinheit mindestens einen Integratorstab (41 ) mit einer ersten Querschnittsfläche und einer ersten Länge aufweist, wobei die erste Länge so bemessen ist, dass eine Eintrittsfläche (42) des Integratorstabes im Bereich der Eintrittsebene (1 1 ) und eine Austrittsfläche (43) des Integratorstabes im Bereich der
Austrittsebene (13) der Lichtmischeinrichtung anordenbar ist.
14. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, bei dem die zweite Lichtmischeinheit (50') mindestens einen zweiten Inte- gratorstab (60) mit einer zweiten Querschnittsfläche und einer zweiten Länge aufweist, wobei die zweite Querschnittsfläche kleiner als die erste Querschnittsfläche und die zweite Länge kürzer ist als - - -
die erste Länge ist, und wobei weiterhin ein dem zweiten Integratorstab folgendes Abbildungssystem (64) zur Abbildung der Austrittsfläche (63) des zweiten Integratorstabes in die Austrittsebene (13) der Lichtmischeinrichtung vorgesehen ist.
15. Beleuchtungssystem nach Anspruch 14, bei dem das Abbildungssystem (64) einen vergrößerten Abbildungsmaßstab hat.
16. Beleuchtungssystem nach Anspruch 14 oder 15, bei dem das Abbildungssystem (64) einen Abbildungsmaßstab hat, der einem
Größenverhältnis zwischen der Größe der Austrittsfläche (53) des ersten Integratorstabes und der Größe der Austrittsfläche (63) des zweiten Integratorstabes (60) entspricht.
17. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 1 bis 16, bei dem die zweite Lichtmischeinheit (50") eine Wabenkondensoranordnung mit mindestens einem Wabenkondensor (72, 73) umfasst.
18. Beleuchtungssystem nach Anspruch 17, bei dem die Wabenkon- densoranordnung im Bereich einer zur Einrittsebene (1 1 ) der
Lichtmischeinheit Fourier-transformierten Ebene eine erste Rasteranordnung (72) mit ersten Rasterelementen (75) zum Empfang der von der Eintrittsfläche kommenden Strahlung und zur Erzeugung einer Rasteranmordnung sekundärer Lichtquellen und eine zweite Rasteranordnung (73) mit zweiten Rasterelementen
(76) zum Empfang und zur mindestens teilweisen Überlagerung von Licht der sekundären Lichtquellen im Bereich der Austrittsebene (13) der Lichtmischeinheit aufweist.
19. Beleuchtungssystem nach Anspruch 17 oder 18, bei dem die Wabenkondensoranordnung mindestens ein Mikrolinsenarray (72, 73) aufweist.
20. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Steuereinrichtung (80) zur koordinierten Steuerung einer Strahlformer-Wechseleinrichtung (40) und einer Lichtmischer- Wechseleinrichtung vorgesehen ist.
21. Beleuchtungssystem nach Anspruch 20, bei dem die Steuereinrichtung und die Wechseleinrichtungen derart konfiguriert sind, dass ein Wechsel zwischen einer ersten und einer zweiten Konfiguration des Beleuchtungssystems innerhalb einer Umschaltzeit durchführbar ist, die in der Größenordnung einer Umschaltzeit des ersten optischen Systems (30) für einen Wechsel zwischen unterschiedlichen Beleuchtungssettings liegt.
22. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dem mindestens ein streuendes Element (70) zugeordnet ist, das hinter einem Integratorstab, insbesondere im Bereich der Austrittsebene (13), angeordnet oder anordenbar ist.
23. Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographie-Projektionsbelich- tungsanlage zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes mit Beleuchtungsstrahlung mit vorgebbarem Kohärenzgrad mit:
- einem ersten optischen System (30) zum Empfang von Licht einer Lichtquelle (2) und zur Erzeugung einer vorgebbaren Lichtverteilung in einer Eintrittsebene (1 1 ) einer Lichtmischeinrichtung (12);
- einer Lichtmischeinrichtung (12) zur Homogenisierung der von dem ersten optischen System kommenden Strahlung und zur Abgabe einer homogenisierten Lichtverteilung in einer Austrittsebene (13) der Lichtmischeinrichtung; und - mindestens einem streuenden Element, das im Bereich der Austrittsebene (13) oder dahinter angeordnet oder anordenbar ist.
24. Beleuchtungssystem nach Anspruch 23, bei dem die Lichtmischeinrichtung einen Integratorstab (41 ) mit einer ersten Querschnittsfläche und einer ersten Länge aufweist, wobei die erste Länge so bemessen ist, dass eine Eintrittsfläche (42) des Integratorstabes im Bereich der Eintrittsebene (11 ) und eine Austrittsfläche (43) des Integratorstabes im Bereich der
Austrittsebene (13) der Lichtmischeinrichtung angeordnet ist.
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