WO2008145568A1 - Beleuchtungssystem mit wenigstens einem akustoptischen spiegel - Google Patents

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WO2008145568A1
WO2008145568A1 PCT/EP2008/056184 EP2008056184W WO2008145568A1 WO 2008145568 A1 WO2008145568 A1 WO 2008145568A1 EP 2008056184 W EP2008056184 W EP 2008056184W WO 2008145568 A1 WO2008145568 A1 WO 2008145568A1
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optical element
mirror surface
illumination
mirror
illumination system
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PCT/EP2008/056184
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Thomas Blümchen
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Carl Zeiss Smt Ag
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Publication date
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    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/02—Function characteristic reflective

Definitions

  • the invention relates to an illumination system for radiation with a wavelength ⁇ 193 nm, preferably for EUV radiation with a first optical element and a second optical element, wherein light incident on the first optical element from the light source, on the second optical element and from there into an exit pupil is passed.
  • DE 195 20 563 A1 has disclosed an illumination system for wavelengths> 248 nm, which exclusively comprises dioptric optical elements.
  • the illumination system according to DE 195 20 563 has a so-called zoom-axicon objective for setting certain ring aperture illuminations in the exit pupil as well as certain multipole or quadrupole illuminations in the exit pupil of the illumination system.
  • the setting of the respective illumination in the exit pupil according to DE 195 20 563 A1 is done by a mechanical method of the elements of the zoom axicon objective.
  • Such a method for adjusting a pupil illumination can be performed only at a low speed. This in turn implies that a quick change of setting, i. H. a quick change of illumination in the exit pupil of the lighting system is not possible.
  • This has the disadvantage that when setting change the microlithography projection exposure system must be put out of operation for a very long time, which reduces the throughput of such a microlithography projection exposure system.
  • wavelengths ⁇ 193 nm in particular lighting system for soft lithography For systems with much shorter wavelengths, in particular wavelengths ⁇ 193 nm in particular lighting system for soft lithography
  • X-rays which is also referred to as EUV lithography
  • EUV lithography has become known from EP 1 202 101, for example, the pupil illumination by a variable assignment of the grid element of a field and a Make pupillary honeycomb mirror.
  • an illumination by means of apertures can be made.
  • the object of the invention is therefore to provide a system which is characterized in that the disadvantages of the prior art can be avoided.
  • this problem is solved in that at least two optical elements are provided in an illumination system.
  • the first optical element and / or the second optical Element have a mirror surface which is connected to a vibration generating element such that an optically active diffraction structure, for example, an optically active grating having a feature height and a pattern structure, for example, a grid height and a grid spacing is formed.
  • the optical element is thus connected to a vibration generator or connected thereto.
  • the mirror surface is preferably constructed in such a way that it consists of at least one substrate to which at least one thin layer is applied, which on the one hand reduces the surface roughness of the optical substrate as described in US Pat. No. 6,634,760 B2 and, on the other hand, because of its elastic properties the formation of surface deformations, in particular surface waves allowed directly under or in the surface of the applied thin layer.
  • an additional layer can be generated in the elastic waves, it is possible to avoid the roughness of the mirror surfaces such as in a structure according to US 6,700,952.
  • the roughness significantly reduces the reflectivity.
  • the surface waves are generated directly in the substrate.
  • the diffraction pattern or the diffraction structure is produced by standing waves formed on the surface, at which the incident light beam is diffracted.
  • an illumination in a pupil plane and thus the setting in the exit pupil can be adjusted.
  • one of the two optical elements, i. the first optical element or the second optical element, which are preferably designed as mirrors with a mirror surface is arranged in or in the vicinity of a plane conjugate to the pupil plane.
  • the optical elements in the vicinity of the exit pupil pupil plane or in an exit pupil pupil plane of the optical system can be actuated by suitably actuating the acousto-optic mirror or acousto-optic mirror optical elements as dependent on the acoustic actuation Achieve illumination in this pupil plane.
  • this illumination is controllable as a function of time. This can be advantageous in particular with pulsed light sources, so that, for example, from light source pulse to light source pulse, the illumination in the pupil plane or its vicinity can be controlled or regulated by the device for oscillation generation device or oscillation generation device of at least one of the acousto-optically formed mirrors.
  • control can also take place between two pulse packets, so that, for example, after passing through a first number of pulses through the mirror system, a control or regulation of the number of pulses results in a different illumination pattern in the pupil plane or in its vicinity than for the first number of pulses.
  • the actuation preferably takes place by means of the device for generating vibrations, which excites surface acoustic waves on the mirror surface, in particular in the region of the elastic layer which is applied to the substrate.
  • the device for generating elastic vibrations can stimulate vibrations of different amplitude and frequency. If the amplitude is varied, then that generated on the mirror surface
  • Diffraction pattern changed in its structural height and thus in its diffraction efficiency. If the frequency of the vibration excitation is changed, the pattern of the diffraction structure and thus the diffraction direction can be changed.
  • the means for generating vibrations are provided only at certain locations of the mirror surface. It is also possible for the mirror surface to be excited at several locations by a plurality of devices for generating vibrations, which in turn lead to surface acoustic waves.
  • Interaction of several devices can be generated at different locations of the mirror surface surface waves. This can be used to form a diffraction structure at different locations.
  • multipolar illuminations in the pupil plane can be generated by such an arrangement, for example.
  • the first optical element has a mirror surface, which is formed, for example, pyramidal, conical or frusto-conical.
  • the surface is curved one or two-dimensionally.
  • the pyramidal, frusto-conical or conical mirror surfaces may be overlaid with a curvature, for example in the form of a parabola, hyperbola or ellipse.
  • Mirror surfaces with a one- or multi-dimensional curvature that deviate from the rotational symmetry are also referred to as free-form surfaces.
  • the optical elements can advantageously at least one of the optical elements in addition to the possibility of relative displacement of the elements against each other additionally rotatable about an axis. This results in the possibility that the two optical elements can be both relatively shifted relative to each other and relatively rotated against each other.
  • both the first and the second optical element are reflective.
  • light from a light source preferably illuminates the first element in an annular manner.
  • the first optical element preferably has a device for generating surface waves.
  • the pupil planes are planes which are conjugate to the exit pupil of the optical system, in particular to the exit pupil of the illumination system.
  • the exit pupil of the illumination system with the aid of the invention is variably annular or even multipolar illuminated.
  • a multipolar illumination is, for example, possible if a plurality of devices used locally at different locations for generating surface waves are used.
  • the first or the second element, or both elements are shifted or rotated against each other. This makes it possible to change the position or the radius of the illuminated area in the pupil plane and thus the exit pupil as in the prior art zoom axicon systems.
  • the applied to the substrate of the first optical element, very thin layer with a layer thickness preferably in the range 0.1 .mu.m to 10 .mu.m can be designed in the form of a film.
  • a thin layer in the form of a film can be tensioned by tensile forces.
  • the illumination system according to the invention with an acoustooptic element for changing the pupil illumination can be used in a projection exposure apparatus.
  • Projection exposure system is using a lighting system, a field level in which a structure-bearing element, for example.
  • a mask can be arranged, lit and an exit pupil.
  • the structure-bearing element in the illuminated Field level in an image plane in which, for example, an object to be exposed can be arranged, shown.
  • Fig. 1 a - c a first embodiment of an optical element in which surface waves are generated by two means for generating elastic vibrations, wherein the mirror is designed as a rectangular mirror.
  • Fig. 2a - c an alternative embodiment of an optical element in which surface waves can be excited by means of elastic vibrations, wherein the acousto-optical element is designed as a round mirror.
  • FIG. 3 shows a detail of an illumination system with a first optical system
  • the first optical element is formed as an acousto-optical mirror.
  • FIG. 4 shows a sectional view of a system according to FIG. 3, the first optical element being designed to be displaceable relative to the second optical element.
  • Fig. 5 Structure of an illumination system with an acousto-optic
  • FIG. 1a the basic structure of an acousto-optical element 1 is shown in three-dimensional view.
  • the acousto-optic mirror used in the illumination system according to the invention comprises at least two layers.
  • FIG. 1 b shows a section
  • FIG. 1 c shows a detail in the region of a device for generating elastic oscillations.
  • the thin layer 3 is applied, for example, as described in US Pat. No. 6,634,760 B2.
  • the substrate material is preferably a substrate 2 made of aluminum, onto which the thin layer 3, for example a photoresist, is applied by spin-coating.
  • the roughness of the substrate 2 can be smoothed.
  • the layer thickness of the applied to the substrate thin layer 3 in the form of a photoresist is in the range of 0.1 .mu.m to 10 .mu.m, the thickness of the substrate 2 preferably in the range 0.1 mm to 1 mm.
  • a multilayer system of Mo / Si reflective layers may be applied to the thin layer.
  • Mo / Si multiple systems with up to 60 layers are used in systems that use EUV light, especially when the EUV light is incident in normal incidence.
  • the device for generating vibrations are arranged on both sides of a rectangular substrate, for example, and with the reference numerals
  • the substrate may have any geometry, and the at least one means for generating vibrations may be arranged at any desired location.
  • the exciters or the devices for generating vibrations can be, for example, piezoelectric films, so-called PZT films, which are applied to the thin layer 3 and connected to it molecularly.
  • the PZT film can be applied to the surface of the thin film 3 by molecular bonding techniques, for example TiPt compounds.
  • FIG. 1 b shows a cross-sectional view of an acousto-optical mirror according to FIG. 1 a.
  • Like reference numbers are used for like components.
  • Light of a wavelength of 13.5 nm is reflected at the surface of the layer in a beam 22.
  • a surface wave in particular as standing waves, is excited, which leads to the formation of a diffraction structure, for example in the form of a grating.
  • the diffraction structure in the form of a grating as a standing wave has a certain grating height structure height, which is determined by the amplitude of the excitation of the surface wave, and a certain grating periodperiodicity, which is determined by the frequency of the excitation and the substrate properties, such. B. the speed of sound in the substrate is determined. Accordingly, incident light is diffracted in different diffraction orders depending on the lattice spacing or lattice constant periodicity of the standing wave.
  • the radiation diffracted by an angle ⁇ is identified in FIG. 1 b by the reference numeral 22.1 or 22.2 relative to the radiation 22 of the 0th order.
  • the size of the diffraction angle ⁇ is essentially determined by the lattice constant periodicity.
  • the diffraction structure is a grid having a grid height and a grid spacing or a grid constant that characterizes the periodicity.
  • FIG. 1 c shows the region 50 in which the device for generating elastic oscillations 10. 1 is shown.
  • the device 10.2 is, for example, applied as a piezoelectric film to the thin layer 3, which is used as a smoothing layer.
  • the substrate 2 is divided into two parts 2.1 of the substrate in which the surface wave is formed and two parts 2.2.1 and 2.2.2 in which the excitation of the vibration takes place.
  • the vibration may be a surface or volume vibration or a combination of both.
  • the parts 2.2.1 and 2.2.2 may be formed as a resonator, so that with a small input of vibration energy by the exciter or 10.2 maximum vibration amplitudes can be generated.
  • the resonator body can be designed to be adjustable with respect to its natural frequency.
  • the surface roughness 30 of the substrate 2, which is smoothed by the smoothing layer can be seen.
  • the surface wave, which is excited by the devices 10.1, 10.2 occurs on the surface of the composite of substrate 2 and smoothing layer 3 substantially in the region of the smoothing layer 3.
  • the Training as a resonator body has the advantage that possible natural frequencies are determined or determined by the resonator body. In particular, it is possible in a resonator body to make the natural frequency spectrum tunable or tunable in a certain range, so that different natural frequency spectra can be excited by means of the vibration generator.
  • FIGS. 2a to 2c show an alternative embodiment of an acousto-optical element.
  • the same components as in Figures 1a to 1c are designated by the same reference numerals.
  • the substrate shown in plan view in FIG. 2a is rotationally symmetrical, for example the substrate 2 has the form of a mirror carrier.
  • the mirror support is in turn coated over its entire surface with a thin elastic layer 3, in which the surface waves can be excited.
  • the exciters or devices for generating vibrations are located at the outer edge of the mirror and are designated by the reference numeral 10.1 and in the middle and are designated there by the reference numeral 10.2.
  • acousto-optic surface waves are preferably induced in the thin elastic layer 3. As shown in FIG.
  • the surface waves lead to a surface deformation, which leads to the formation of an optically effective diffraction pattern, in particular a grating with a grating period and a grating height, in particular when a standing wave is formed, so that light striking the mirror surface differs into different angular ranges.
  • Figure 1 b diffracted.
  • the detail in area 50 of the substrate, in which the exciter 10.2 is arranged, is again shown in FIG. 2c. With regard to the description of FIG. 2c, reference is made to FIG. 1c.
  • FIG. 3 a section of a structure of a mirror system is shown in a three-dimensional view, as z. B. in a lighting system z.
  • the light of the light source 100 strikes the first optical element 102, which in the present case is constructed as an acousto-optical mirror, which, for example, is constructed according to the principle described in FIGS. 1a to 2c.
  • the first mirror surface has the shape of a truncated cone in this embodiment.
  • incident radiation 200 from the light source 100 are reflected at the mirror surface on the second optical element 300, which in turn may be configured as a truncated cone - depending on the subsequent desired beam path.
  • the second optical element is in the case of application in a lighting system, for. B.
  • a different illumination can advantageously be set in the exit pupil of the illumination system, depending on which part of the mirror 300 is illuminated and how the radiation incident from the first optical element is reflected.
  • FIG. 3 depending on the deflection angle of the mirror surface of the first optical element, different annular regions are illuminated on the second optical element and thus in the exit pupil.
  • the vibrometer By applying a vibration meter on the surface of the first optical element, by diffraction by an angle ⁇ by means of a grating, the vibrometer different annular regions on the second optical element and thus in the exit pupil can be illuminated. In this way, it is then possible to illuminate different ring aperture elements, ie to set different settings in the exit pupil.
  • the second mirror may alternatively or additionally be designed as an acousto-optical mirror. If at least one of the two mirrors is arranged in the vicinity of a pupil plane, then by appropriately actuating the acousto-optical mirrors or the acousto-optic mirror in the vicinity of the pupil
  • Exit pupil or in an exit pupil of the optical system to achieve a dependent of the acoustic actuation illumination of this.
  • this illumination is controllable as a function of time.
  • pulsed light sources so that, for example from light source pulse to light source pulse, the illumination in the pupil plane or its vicinity can be controlled or regulated by the oscillation generating device or oscillation generating devices of at least one of the acoustooptically formed mirrors.
  • the control or regulation can also take place between two pulse packets, so that, for example, after passing through a first vibration generating means such that for passing through a second number of pulses in the pupil plane or in the vicinity thereof, a different illumination pattern results than for the first number of pulses.
  • FIG. 4 shows the arrangement of the system from FIG. 3 with two optical elements, in section. Identical components are again identified by the same reference numerals.
  • the elements may be translated against each other analogously to a zoom axicon system. This also leads, as in FIG. 4, to different illuminations in the exit pupil, which are identified by the reference numerals 500.1 and 500.2.
  • the illuminations of the exit pupil illustrated in 500.2 can be generated by displacing the optical elements relative to one another in the axial direction, wherein the direction of the axis of rotation of the concentrically arranged optical elements 300 and 102 is to be understood here in the axial direction.
  • At least one of the mirrors represented there or the optical elements illustrated there can deviate from the rotational symmetry.
  • the optical Elements can advantageously at least one of the optical elements 300, 102 in addition to the possibility of relative displacement of the elements against each other additionally rotatable about an axis. This results in the possibility that the two optical elements can be both relatively shifted relative to each other and relatively rotated against each other.
  • FIG. 5 shows a microlithography projection system for EUV lithography, wherein a system 1100 according to the invention comprising a first optical element 1102 and a second optical element 1103 is provided.
  • the second optical element 1103 is disposed in or near a pupil plane 1105, where the pupil plane is a plane conjugate to the exit pupil 1000 of the illumination system.
  • the light of the light source 1200 is received by a grazing-incidence collector 1202.
  • a spectral filter element 1204 can be arranged in the light path after the grazing incidence collector 1202, with which light of a wavelength which differs from the useful wavelength, for example of 13.5 nm, can be filtered out.
  • an intermediate image 1206 of the light source is formed.
  • an optical component 1208 is arranged, which preferably has a first faceted mirror with field facets (not shown) and a second faceted mirror with pupil facets (not shown).
  • the second faceted mirror with pupil facets is also arranged in a pupil plane (not shown) conjugate to or in the vicinity of the exit pupil 1000.
  • the structure 1100 according to the invention comprising a first optical element 1102 and a second optical element 1105 is arranged. As described above, the second optical element 1102 is disposed in another pupil plane 1105 of the illumination system or in its vicinity.
  • Beam path of the illumination system is an optical system consisting of a first and a second optical element (1102, 1105) is formed, wherein the first and / or the second optical element may be an acousto-optical mirror, both the first faceted mirror with Field facets and / or the second faceted mirror with pupil facets be designed as an acousto-optical element according to the invention.
  • the first and / or the second optical element may be an acousto-optical mirror, both the first faceted mirror with Field facets and / or the second faceted mirror with pupil facets be designed as an acousto-optical element according to the invention.
  • the first optical element 1102 has, as shown in FIGS. 3 and 4, a conical shape.
  • the mirror surface of the first optical element 1102 can be excited by means of elastic oscillations, so that an optically active lattice is formed on the basis of surface waves which, depending on the lattice height and lattice constant on the first optical
  • Component incident light at different angles to the second optical component 1103 deflects.
  • a specific illumination a so-called setting, can be set in the pupil plane 1105 and thus in the exit pupil 1000. This is preferably a circular setting.
  • vibrations may be applied to the second optical component.
  • a displacement and / or rotation of the two optical elements can take place in the manner described in connection with FIG. 4.
  • the setup 1100 for setting the setting according to the invention is followed by mirrors 1210.1, 1210.2, 1210.3, with which light is directed into a field plane 1212.
  • a structured mask 1214 is preferably arranged.
  • the structured mask is imaged by an objective 1400, which in the present case comprises six mirrors 1402.1, 1402.2, 1402.3, 1402.4, 1402.5, 1402.6, in an image plane 1500 in which a photosensitive object 1502 is arranged.
  • the 6-mirror objective 1400 has an optical axis HA.
  • the intersection S1 of the optical axis HA with the principal ray CR to the central field point of the ring field illuminated in the plane 1214 defines the entrance pupil of the projection objective, which coincides with the exit pupil 1000 of the illumination system.
  • a device is specified for the first time, with a very quick setting change by coupling acoustic waves in one Mirror surface consisting of a mirror substrate and an elastic layer disposed thereon can be made.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments. It also includes embodiments that follows by replacement and combination of features from the individual embodiments described above.
  • the optical system illumination system 1208 shown in FIG. 5, which preferably comprises the described face and pupil facet mirrors, may be designed in such a way that, for example, FIG. B. at least one mirror facet of Feldfacettenspiegels according to the embodiments of Figures 1 and 2 is formed acoustically excitable. The same applies to the pupil facet mirror.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem für Strahlung mit einer Wellenlänge < 193 nm, vorzugsweise EUV-Strahlung umfassend: - ein erstes optisches Element (102) auf das die Strahlung auftrifft (200), - ein zweites optisches Element (300), das im Wesentlichen in einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems angeordnet ist und die Strahlung (200) des ersten optischen Elementes (102) aufnimmt, wobei das erste und/oder das zweite optische Element eine Spiegeloberfläche aufweist und eine Einrichtung zur Erzeugung von Schwingungen auf der Spiegeloberfläche oder den Spiegel Oberflächen, die zu Oberflächendeformationen führen, so dass eine optisch wirksame Beugungsstruktur mit einer Strukturhöhe und einem definierten Strukturmuster auf der Spiegeloberfläche erzeugt wird, so dass auf die Spiegeloberfläche auftreffende Strahlung in einem vorbestimmten Winkelbereich gebeugt wird und eine Ausleuchtung in einer Austrittspupille des Beleuchtungssystems (500.1, 500.2) in Abhängigkeit von der Strukturhöhe und dem definierten Strukturmuster eingestellt wird.

Description

BELEUCHTUNGSSYSTEM MIT WENIGSTENS EINEM AKUSTOPTISCHEN SPIEGEL
Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem für Strahlung mit einer Wellenlänge < 193 nm, vorzugsweise für EUV-Strahlung mit einem ersten optischen Element und einem zweiten optischen Element, wobei Licht, das auf das erste optische Element von der Lichtquelle her auftrifft, auf das zweite optische Element und von dort in eine Austrittspupille geleitet wird.
Beleuchtungssysteme für Lithographieanlagen zur Herstellung von mikroelektronischen oder mikromechanischen Bauteilen sind aus einer Vielzahl von Anmeldungen bekannt geworden. Beispielsweise ist aus der DE 195 20 563 A1 ein Beleuchtungssystem für Wellenlängen > 248 nm bekannt geworden, das ausschließlich dioptrische optische Elemente umfasst. Das Beleuchtungssystem gemäß der DE 195 20 563 weist zur Einstellung bestimmter Ringaperturausleuchtungen in der Austrittspupille sowie von bestimmten Multipol- oder Quadropol-Ausleuchtungen in der Austrittspupille des Beleuchtungssystems ein sog. Zoom-Axikon-Objektiv auf. Die Einstellung der jeweiligen Ausleuchtung in der Austrittspupille gemäß der DE 195 20 563 A1 geschieht durch ein mechanisches Verfahren der Elemente des Zoom-Axikon-Objektives.
Ein derartiges Verfahren zum Einstellen einer Pupillenausleuchtung kann nur mit einer geringen Geschwindigkeit ausgeführt werden. Dies wiederum bedingt, dass ein schneller Settingwechsel, d. h. ein schneller Wechsel der Ausleuchtung in der Austrittspupille des Beleuchtungssystems nicht möglich ist. Dies hat zum Nachteil, dass bei Settingwechsel die Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage für sehr lange Zeit außer Betrieb gesetzt werden muss, was den Durchsatz einer solchen Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage verringert.
Bei Systemen mit wesentlich kürzeren Wellenlängen, insbesondere Wellenlängen < 193 nm insbesondere Beleuchtungssystem für die Lithographie mit weichen
Röntgenstrahlen, die auch als EUV-Lithographie bezeichnet wird, ist aus der EP 1 202 101 bekannt geworden, beispielsweise die Pupillenausleuchtung durch eine variable Zuordnung der Rasterelement eines Feld und eines Pupillenwabenspiegels vorzunehmen. Alternativ kann auch eine Ausleuchtung mit Hilfe von Blenden vorgenommen werden.
Auch bei dem vorgenannten EUV-Beleuchtungssystem muss zur Einstellung der Ausleuchtung in der Austrittspupille des Beleuchtungssystems ein optisches
Element, auf dem bspw. unterschiedliche Feldfacettenspiegel für unterschiedliche Settingeinstellungen angeordnet sind oder eine Blende mechanisch verfahren werden.
Aus der US 6,700,952 ist ein Spiegel mit einer Spiegeloberfläche bekannt geworden, wobei eine Einrichtung zur Erzeugung von Schwingungen der Spiegeloberfläche aufgrund von Oberflächendeformationen vorgesehen ist, so dass auf die Spiegeloberfläche auftreffende Strahlung in bestimmte Winkelbereiche gebeugt wird.
Das System gemäß der US 6,700,952 ist jedoch nicht in seinem Aufbau näher spezifiziert. Des Weiteren ist in der US 6,700,952 nicht ausgeführt, wie die Spiegeloberfläche zur Erzeugung der Schwingungen genau ausgebildet sein muss. Insbesondere ist aus der US 6,700,952 nicht bekannt geworden, wie ein schneller Wechsel einer Ausleuchtung in einem Beleuchtungssystem möglich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein System anzugeben, das sich dadurch auszeichnet, dass die Nachteile gemäß dem Stand der Technik vermieden werden können.
Insbesondere soll ein zuverlässiges System angegeben werden, dass auch für Wellenlängen < 193 nm einen schnellen Settingwechsel erlaubt.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem dadurch gelöst, dass in einem Beleuchtungssystem wenigstens zwei optische Elemente vorgesehen sind. Ein erstes optisches Element, auf das Strahlung einer Lichtquelle auftrifft, sowie ein zweites optisches Element, das im Wesentlichen in einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems angeordnet ist und die Strahlung des ersten optischen Elementes aufnimmt. Das erste optische Element und/oder das zweite optische Element weisen eine Spiegeloberfläche auf, die mit einem Element zur Erzeugung von Schwingungen derart verbunden ist, dass eine optisch wirksame Beugungsstruktur, beispielsweise ein optisch wirksames Gitter mit einer Strukturhöhe und einem Strukturmuster, beispielsweise einer Gitterhöhe und einem Gitterabstand gebildet wird. Das optische Element ist somit an einen Schwingungsgenerator angeschlossen bzw. mit diesem verbunden. Die Spiegeloberfläche ist dabei bevorzugt derart aufgebaut, dass sie wenigstens aus einem Substrat besteht, auf das wenigstens eine dünne Schicht aufgebracht wird, die zum einen die Oberflächenrauheit des optischen Substrates wie in der der Patentschrift US 6,634,760 B2 beschrieben vermindert und zum anderen aufgrund Ihrer elastischen Eigenschaften die Ausbildung von Oberflächendeformationen, insbesondere Oberflächenwellen unmittelbar unter bzw. in der Oberfläche der aufgebrachten dünnen Schicht erlaubt. Durch das Aufbringen einer zusätzlichen Schicht in der elastische Wellen erzeugt werden können, ist es möglich, die Rauheit der Spiegeloberflächen wie bspw. bei einem Aufbau gemäß der US 6,700,952 zu vermeiden. Durch die Rauheit wird die Reflektivität deutlich reduziert. In der US 6,700,952 werden die Oberflächenwellen direkt in dem Substrat erzeugt. Bevorzugt wird das Beugungsmuster bzw. die Beugungsstruktur durch auf der Oberfläche ausgebildete stehende Wellen erzeugt, an denen der einfallende Lichtstrahl gebeugt wird.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung kann eine Ausleuchtung in einer Pupillenebene und damit das Setting in der Austrittspupille eingestellt werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn einer der beiden optischen Elemente, d.h. das erste optische Element oder das zweite optische Element, die bevorzugt als Spiegel mit einer Spiegeloberfläche ausgebildet sind, in oder in der Nähe einer zur Pupillenebene konjugierten Ebene angeordnet ist.
Ist wenigstens einer der beiden optischen Elemente in der Nähe einer Pupillenebene angeordnet, so lässt durch geeignetes Aktuieren der als akustooptische Spiegel oder als akustooptischer Spiegel ausgebildeten optischen Elemente in der Nähe der Austrittspupille Pupillenebene oder in einer Austrittpupille Pupillenebene des optischen Systems eine von der akustischen Aktuierung abhängige Ausleuchtung in derdieser Pupillenebene erzielen. Dabei sei erwähnt, dass diese Ausleuchtung als Funktion der Zeit steuerbar ist. Dies kann insbesondere bei gepulsten Lichtquellen von Vorteil sein, so dass beispielsweise von Lichtquellenpuls zu Lichtquellenpuls die Ausleuchtung in der Pupillenebene oder deren Nähe durch die Einrichtung zur Schwingungserzeugungseinrichtung oder Schwingungserzeugungseinrichtungen wenigstens einer der akustooptisch ausgebildeten Spiegel steuerbar bzw. regelbar ist. Alternativ kann die Steuerung bzw. Regelung auch zwischen zwei Pulspaketen erfolgen, so dass beispielsweise nach Durchlaufen einer ersten Anzahl von Pulsen durch das Spiegelsystem eine Steuerung bzw. eine Regelung der Anzahl von Pulsen sich in der Pupillenebene oder in deren Nähe ein anderes Ausleuchtungsmuster ergibt als für die erste Anzahl von Pulsen.
Das Aktuieren erfolgt bevorzugt durch die der Einrichtung zur Erzeugung von Schwingungen, die akustische Oberflächenwellen auf der Spiegeloberfläche, insbesondere im Bereich der elastischen Schicht, die auf das Substrat aufgebracht wird, anregt.
Die Einrichtung zur Erzeugung von elastischer Schwingungen, kann Schwingungen mit unterschiedlicher Amplitude und Frequenz anregen. Wenn die Amplitude variiert wird, so wird das auf der Spiegeloberfläche erzeugte
Beugungsmuster in seiner Strukturhöhe und damit in seiner Beugungseffizienz verändert. Wird die Frequenz der Schwingungsanregung geändert, so kann das Strukturmuster der Beugungsstruktur und damit die Beugungsrichtung verändert werden.
Bevorzugt sind die Einrichtungen zur Erzeugung von Schwingungen die sog. Schwingungsanreger nur an bestimmten Orten der Spiegeloberfläche vorgesehen. Auch ist es möglich, dass die Spiegeloberfläche an mehreren Orten durch mehrere Einrichtungen zur Erzeugung von Schwingungen, die wiederum zu akustischen Oberflächenwellen führen, angeregt wird. Durch das
Zusammenwirken mehrerer Einrichtungen können an unterschiedlichen Orten der Spiegeloberfläche Oberflächenwellen erzeugt werden. Dies kann dazu genutzt werden, an unterschiedlichen Orten eine Beugungsstruktur auszubilden. Insbesondere können durch eine derartige Anordnung beispielsweise multipolare Ausleuchtungen in der Pupillenebene erzeugt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste optische Element eine Spiegeloberfläche aufweist, die beispielsweise pyramidenförmig, kegel- oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Zusätzlich hierzu kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche ein- oder zweidimensional gekrümmt ist. Den Pyramiden-, kegelstumpfförmigen oder kegelförmigen Spiegeloberflächen kann eine Krümmung überlagert sein, bspw. in Form einer Parabel, Hyperbel oder Ellipse. Spiegeloberflächen mit einer ein- oder mehrdimensionalen Krümmung die von der Rotationssymmetrie abweichen, werden auch als Freiformflächen bezeichnet.
Weicht die Spiegeloberfläche durch eine ein- oder mehrdimensionale Krümmung von der Rotationssymmetrie ab, so lässt sich damit erreichen, dass das in der Nähe der Pupillenebene bzw. in der Pupillenebene ausgebildete Beleuchtungsmuster eine von der Rotationssymmetrie abweichende Gestalt annimmt. Im Falle einer derartigen Ausführung der optischen Elemente kann vorteilhaft wenigstens eines der optischen Elemente neben der Möglichkeit der relativen Verschiebung der Elemente gegeneinander zusätzlich um eine Achse rotierbar ausgebildet sein. Damit ergibt sich die Möglichkeit, dass die beiden optischen Elemente sowohl relativ gegeneinander verschoben als auch relativ gegeneinander verdreht werden können.
Bevorzugt sind sowohl das erste wie das zweite optische Element reflektiv ausgebildet.
In einem ersten Ausführungsbeispiel beleuchtet Licht einer Lichtquelle bevorzugt das erste Element ringförmig. Bevorzugt weist das erste optische Element eine Einrichtung zur Erzeugung von Oberflächenwellen auf. Durch die mittels der
Einrichtung erzeugten Oberflächenwellen kann die Form, die Breite und/oder die Lage des ausgeleuchteten Ringes, der auf das zweite optische Element, das im Lichtweg nach dem ersten optischen Element angeordnet ist, auftrifft verändert werden. Da das zweite optische Element in einer Pupillenebene oder nahe einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems angeordnet ist, kann mit der beschriebenen Vorrichtung durch Erzeugung von Oberflächenwellen auf der Oberfläche des ersten optischen Elementes die Ausleuchtung in einer Pupillenebene und damit der Austrittspupille des optischen Systems gezielt verändert werden. Insbesondere sind dann schnelle Settingwechsel wie zuvor beschrieben möglich. Die Pupillenebenen sind zur Austrittspupille des optischen Systems, insbesondere zur Austrittspupille des Beleuchtungssystems konjugierte Ebenen.
Bevorzugt ist es möglich, dass bei dem Beleuchtungssystem die Austrittspupille des Beleuchtungssystems mit Hilfe der Erfindung variabel ringförmig oder aber auch multipolar ausgeleuchtet wird. Eine multipolare Ausleuchtung ist bspw. dann möglich, wenn mehrere örtlich an unterschiedlichen Stellen eingesetzte Einrichtungen zur Erzeugung von Oberflächenwellen verwendet werden.
Bevorzugt kann zusätzlich zur Einstellung der Ausleuchtung in der Pupillenebene mit Hilfe von Oberflächenwellen auf dem ersten optischen Element das erste oder das zweite Element, oder beide Elemente gegeneinander verschoben oder verdreht werden. Dies ermöglicht die Position oder den Radius des ausgeleuchteten Gebietes in der Pupillenebene und damit der Austrittspupille wie bei Zoom-Axikon-Systemen gemäß dem Stand der Technik zu verändern.
Die auf das Substrat des ersten optischen Elementes aufgebrachte, sehr dünne Schicht mit einer Schichtdicke bevorzugt im Bereich 0,1 μm bis 10 μm kann in Form einer Folie ausgeführt sein. Bevorzugt kann eine derartige dünne Schicht in Form einer Folie durch Zugkräfte gespannt werden.
Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem mit einem akustooptisches Element zur Veränderung der Pupillenausleuchtung kann in einer Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt werden. Bei einer
Projektionsbelichtungsanlage wird mit Hilfe eines Beleuchtungssystems eine Feldebene, in der ein Struktur tragendes Element, bspw. eine Maske angeordnet sein kann, beleuchtet sowie eine Austrittspupille. Mit Hilfe eines Projektionsobjektives wird das Struktur tragende Element in der ausgeleuchteten Feldebene in eine Bildebene, in der bspw. ein zu belichtendes Objekt angeordnet sein kann, abgebildet.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele beispielhaft beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1 a - c: eine erste Ausgestaltung eines optischen Elementes, bei dem durch zwei Einrichtungen zur Erzeugung von elastischen Schwingungen Oberflächenwellen erzeugt werden, wobei der Spiegel als rechteckiger Spiegel ausgelegt ist.
Fig. 2a - c: eine alternative Ausführungsform eines optischen Elementes, bei dem mit Hilfe von elastischen Schwingungen Oberflächenwellen angeregt werden können, wobei das akustooptische Element als runder Spiegel ausgeführt ist.
Fig. 3: Ausschnitt eines Beleuchtungssystems mit einem ersten optischen
Element und einem zweiten optischen Element, wobei das erste optische Element als akustooptischer Spiegel ausgebildet ist.
Fig. 4: Schnittansicht eines Systems gemäß Fig. 3, wobei das erste optische Element gegen das zweite optische Element verschiebbar ausgebildet ist.
Fig. 5: Aufbau eines Beleuchtungssystems mit einem akustooptischen
Element gemäß der Erfindung.
In Fig. 1a ist der prinzipielle Aufbau eines akustooptischen Elementes 1 in dreidimensionaler Ansicht gezeigt. Der akustooptische Spiegel, der gemäß der Erfindung in dem Beleuchtungssystem eingesetzt wird, umfasst wenigstens zwei Schichten. Ein Substrat 2 sowie eine auf dem Substrat aufgebrachte dünne Schicht 3. Figur 1 b zeigt einen Schnitt und Figur 1 c detailliert eine Ansicht im Bereich einer Einrichtung zur Erzeugung elastischer Schwingungen. In der Draufsicht in Figur 1 a ist deutlich das Substrat 2 zu erkennen, auf das eine dünne Schicht 3 aufgebracht ist. Die dünne Schicht 3 wird bspw. aufgebracht wie in der US 6,634,760 B2 beschrieben. Bevorzugt handelt es sich dem Substratmaterial um ein Substrat 2 aus Aluminium, auf das die dünne Schicht 3, bspw. ein Photoresist, mittels Spin-coating aufgebracht wird. Durch das Aufbringen des Photoresists in Form einer dünnen Schicht 3 kann die Rauheit des Substrates 2 geglättet werden. Die Schichtdicke der auf das Substrat aufgebrachten dünnen Schicht 3 in Form eines Photoresists liegt im Bereich von 0,1 μm bis 10 μm, die Dicke des Substrates 2 bevorzugt im Bereich 0,1 mm bis 1 mm.
Auf die dünne Schicht kann bspw. ein Vielfachschichtsystem aus Mo/Si reflektierenden Schichten (nicht gezeigt) aufgebracht sein. Derartige Mo/Si- Vielfachsysteme mit bis zu 60 Schichten werden in Systemen eingesetzt, die mit EUV-Licht arbeiten, insbesondere dann, wenn das EUV-Licht in normal incidence auftrifft.
Die Einrichtung zur Erzeugung von Schwingungen sind auf beiden Seiten eines beispielsweise recheckigen Substrates angeordnet und mit den Bezugsziffern
10.1 , 10.2 gekennzeichnet. Allgemein kann das Substrat eine beliebige Geometrie aufweisen, und die wenigstens eine Einrichtung zur Erzeugung von Schwingungen kann an beliebiger Stelle angeordnet sein.
Die Anreger oder die Einrichtungen zur Erzeugung von Schwingungen können bspw. piezoelektrische Folien, sog. PZT-Folien sein, die auf die dünne Schicht 3 aufgebracht und mit dieser molekular verbunden sind. Die PZT-Folie kann mit molekularen Verbindungstechniken bspw. TiPt-Verbindungen auf die Oberfläche der dünnen Schicht 3 aufgebracht werden.
In Figur 1 b ist eine Querschnittansicht eines akustooptischen Spiegels gemäß Figur 1a gezeigt. Gleiche Bezugsziffern sind für gleiche Bauteile verwendet. Ein auf die reflektierende Oberfläche auftreffender Strahl 20 elektromagnetischer Strahlung, bspw. Licht einer Wellenlänge von 13,5 nm wird an der Oberfläche der Schicht in einem Strahl 22 reflektiert. Je nach Anregung durch die Einrichtung zur Erzeugung von Schwingungen wird, wie in Figur 1 c gezeigt, im Bereich der dünnen, insbesondere elastischen Schicht eine Oberflächenwelle, insbesondere als stehende Wellen, angeregt, die zur Ausbildung einer Beugungsstruktur bspw. in Form eines Gitters führt. Die Beugungsstruktur in Form eines Gitters als stehende Welle hat eine bestimmte GitterhöheStrukturhöhe, die durch die Amplitude der Anregung der Oberflächenwelle bestimmt wird, sowie eine bestimmte GitterperiodePeriodizität, die durch die Frequenz der Anregung und die Substrateigenschaften, wie z. B. die Schallgeschwindigkeit im Substrat, bestimmt wird. Demgemäß wird einfallendes Licht in unterschiedlichen Beugungsordnungen je nach Gitterabstand bzw. Gitterkonstante Periodizität der stehenden Welle gebeugt. Die um einen Winkel α gebeugte Strahlung ist in Figur 1 b mit Bezugsziffer 22.1 bzw. 22.2 gegenüber der Strahlung 22 der 0. Ordnung gekennzeichnet. Die Größe des Beugungswinkels α wird im Wesentlichen durch die Gitterkonstante Periodizität bestimmt. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Beugungsstruktur ein Gitter mit einer Gitterhöhe und einem Gitterabstand bzw. einer Gitterkonstante, die die Periodizität kennzeichnet. In Figur 1 c ist der Bereich 50 in der die Einrichtung zur Erzeugung von elastischen Schwingungen 10.1 gezeigt. Die Einrichtung 10.2 ist bspw. als piezoelektrische Folie auf die dünne Schicht 3, die als Glättschicht eingesetzt wird aufgebracht. Das Substrat 2 ist zweigeteilt in eine Teil 2.1 des Substrates in dem die Oberflächenwelle ausgebildet wird und zwei Teile 2.2.1 und 2.2.2 in denen die Anregung der Schwingung erfolgt. Die Schwingung kann dabei eine Oberflächenoder Volumenschwingung sein oder eine Kombination von beidem. Die Teile 2.2.1 und 2.2.2 können als Resonatorkörper ausgebildet sein, so dass mit kleinem Eintrag an Schwingungsenergie durch den oder die Anreger 10.2 maximale Schwingungsamplituden erzeugbar sind. Dabei können die Resonatorkörper bezüglich ihrer Eigenfrequenz justierbar ausgebildet sein. Des Weiteren zu erkennen ist die Oberflächenrauheit 30 des Substrates 2, die durch die Glättschicht geglättet wird. Die Oberflächenwelle, die durch die Einrichtungen 10.1 , 10.2 angeregt wird, tritt an der Oberfläche des Verbundes aus Substrat 2 und Glättschicht 3 im Wesentlichen im Bereich der Glättschicht 3 auf. Die Ausbildung als Resonatorkörper hat den Vorteil , dass mögliche Eigenfrequenzen durch den Resonatorkörper bestimmt bzw. mitbestimmt werden. Insbesondere ist es bei einem Resonatorkörper möglich in einem gewissen Bereich das Eigenfrequenzspektrum verstimmbar bzw. abtimmbar zu machen, so dass sich mittels des Schwingungsgenerators unterschiedliche Eigenfrequenzspektren angeregt werden können.
In Figur 2a bis 2c ist eine alternative Ausgestaltung eines akustooptischen Elementes gezeigt. Gleiche Bauteile wie in Figuren 1a bis 1 c sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Das in Figur 2a in der Draufsicht gezeigte Substrat ist rotationssymmetrisch, bspw. hat das Substrat 2 die Form eines Spiegelträgers. Der Spiegelträger ist wiederum vollflächig mit einer dünnen elastischen Schicht 3, in der die Oberflächenwellen angeregt werden können, beschichtet. Die Anreger bzw. Einrichtungen zur Erzeugung von Schwingungen befinden sich am äußeren Rand des Spiegels und sind mit der Bezugsziffer 10.1 bezeichnet sowie in der Mitte und sind dort mit der Bezugsziffer 10.2 bezeichnet. Durch eine Ausbildung einer stehenden Welle zur Anregung einer Schwingung, werden akustooptische Oberflächenwellen bevorzugt in der dünnen elastischen Schicht 3 induziert. Wie in Figur 1 a gezeigt, führen die Oberflächenwellen zu einer Oberflächendeformation, die insbesondere bei Ausbildung einer stehenden Welle zur Ausbildung eines optisch wirksamen Beugungsmusters, insbesondere eines Gitters mit einer Gitterperiode und einer Gitterhöhe führt, so dass auf die Spiegeloberfläche auftreffendes Licht in unterschiedliche Winkelbereiche, wie in Figur 1 b dargestellt, gebeugt wird. Wiederum dargestellt ist in Figur 2c das Detail im Bereich 50 des Substrates, in dem der Anreger 10.2 angeordnet ist. Betreffend die Beschreibung zu Fig. 2c wird auf Fig. 1c verwiesen.
In Figur 3 ist in einer dreidimensionalen Ansicht ein Ausschnitt eines Aufbaus eines Spiegelsystems gezeigt, wie es z. B. in einem Beleuchtungssystem z. B. in Projektionsbelichtungsanlagen für die Lithographie angewandt werden kann.. Das Licht der Lichtquelle 100 trifft auf das erste optische Element 102, das vorliegend als akustooptischer Spiegel, der bspw. nach demgemäß den in den Figuren 1 a bis 2c beschriebenen Prinzip aufgebaut ist. Die erste Spiegeloberfläche weist in diesem Ausführungsbeispiel die Form eines Kegelstumpfes auf. Auf die Spiegeloberfläche des ersten optischen Elementes auftreffende Strahlung 200 von der Lichtquelle 100 werden an der Spiegeloberfläche auf das zweite optische Element 300, das wiederum als Kegelstumpf ausgestaltet sein kann - abhängig von nachfolgend gewünschtem Strahlverlauf, reflektiert. Das zweite optische Element ist im Falle der Anwendung in einem Beleuchtungssystem, z. B. in einer Projektionsbelichtungsanlage in der Lithographie bevorzugt in oder nahe einer Pupillenebene 302 des Beleuchtungssystems ausgebildet. Die Ausleuchtung auf dem zweiten optischen Element beeinflusst daher dann die Ausleuchtung in der Austrittspupille (nicht dargestellt) des Beleuchtungssystems direkt. Damit kann vorteilhaft in der Austrittspupille des Beleuchtungssystems eine unterschiedliche Ausleuchtung eingestellt werden, je nach dem welcher Teil des Spiegels 300 beleuchtet wird und wie die vom ersten optischen Element einfallende Strahlung reflektiert wird. Wie aus Figur 3 deutlich zu erkennen ist, werden je nach Ablenkwinkel der Spiegeloberfläche des ersten optischen Elementes unterschiedliche Ringbereiche auf dem zweiten optischen Element und damit in der Austrittspupille beleuchtet. Durch das Aufbringen eines Schwingungsmessers auf der Oberfläche des ersten optischen Elements, können durch Beugung um einen Winkel α anhand eines Gitters weist der Schwingungsmesser unterschiedliche ringförmige Bereiche auf dem zweiten optischen Element und damit in der Austrittspupille ausgeleuchtet werden. Auf diese Art und Weise ist es dann möglich unterschiedliche Ringaperturelemente auszuleuchten, d. h. unterschiedliche Settings in der Austrittspupille einzustellen.
Bei der in Figur 3 dargestellten dreidimensionalen Ansicht eines Ausschnittes eines Aufbaus eines Spiegelsystems, bei dem der erste Spiegel (in Strahlrichtung der abbildenden Strahlung) als akustooptischer Spiegel ausgebildet ist, kann alternativ oder zusätzlich der zweite Spiegel als akustooptischer Spiegel ausgebildet sein. Ist wenigstens einer der beiden Spiegel in der Nähe einer Pupillenebene angeordnet, so lässt durch geeignetes Aktuieren der akustooptischen Spiegel oder des akustooptischen Spiegels in der Nähe der
Austrittspupille oder in einer Austrittspupille des optischen Systems eine von der akustischen Aktuierung abhängige Ausleuchtung dieser erzielen. Dabei sei erwähnt, dass diese Ausleuchtung als Funktion der Zeit steuerbar ist. Dies kann insbesondere bei gepulsten Lichtquellen von Vorteil sein, so dass beispielsweise von Lichtquellenpuls zu Lichtquellenpuls die Ausleuchtung in der Pupillenebene oder deren Nähe durch die Schwingungserzeugungseinrichtung oder Schwingungserzeugungseinrichtungen wenigstens einer der akustooptisch ausgebildeten Spiegeln steuerbar bzw. regelbar ist. Alternativ kann die Steuerung bzw. Regelung auch zwischen zwei Pulspaketen erfolgen, so dass beispielsweise nach Durchlaufen einer ersten Schwingungserzeugungseinrichtungen derart erfolgt, dass für das Durchlaufen einer zweiten Anzahl von Pulsen sich in der Pupillenebene oder in deren Nähe ein anderes Ausleuchtungsmuster ergibt als für die erste Anzahl von Pulsen.
In Figur 4 ist die Anordnung des Systems aus Fig. 3 mit zwei optischen Elementen, im Schnitt gezeigt. Gleiche Bauteile sind wiederum mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten System ist zusätzlich zur Anregung des ersten optischen Elementes mit Oberflächenwellen, um verschiedenen Ausleuchtung in der Austrittspupille zu erzeugen, vorgesehen, die Elemente gegeneinander verschieben zu können, analog einem Zoom-Axikon-System. Auch dies führt wie in Figur 4 zu unterschiedlichen Ausleuchtungen in der Austrittspupille, die mit den Bezugsziffern 500.1 und 500.2 gekennzeichnet sind.
Die in 500.2 dargestellten Ausleuchtungen der Austrittspupille können durch ein Verschieben der optischen Elemente gegeneinander in axialer Richtung erzeugt werden, wobei hier unter axialer Richtung jeweils die Richtung der Rotationsachse der konzentrisch angeordneten optischen Elemente 300 und 102 zu verstehen ist. Alternativ bzw. zusätzlich kann eine Verschiebung senkrecht zur optischen Achse bzw. in eine Richtung unter einem Winkel zu derselbigen erfolgen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel analog des in Fig. 4 gezeigten Spiegelsystems kann wenigstens einer der dort dargestellten Spiegel bzw. der dort dargestellten optischen Elemente von der Rotationssymmetrie abweichen. Damit lässt sich erreichen, dass das in der Nähe der Pupillenebene bzw. in der Pupillenebene ausgebildete Beleuchtungsmuster eine von der Rotationssymmetrie abweichende Gestalt annimmt. Im Falle einer derartigen Ausführung der optischen Elemente kann vorteilhaft wenigstens eines der optischen Elemente 300, 102 neben der Möglichkeit der relativen Verschiebung der Elemente gegeneinander zusätzlich um eine Achse rotierbar ausgebildet sein. Damit ergibt sich die Möglichkeit, dass die beiden optischen Elemente sowohl relativ gegeneinander verschoben als auch relativ gegeneinander verdreht werden können.
In Figur 5 ist ein Mikrolithographie-Projektionssystem für die EUV-Lithographie gezeigt, wobei ein erfindungsgemäßes System 1100 bestehend aus einem ersten optischen Element 1102 und einem zweiten optischen Element 1103 vorgesehen ist. Das zweite optische Element 1103 ist in einer Pupillenebene 1105 oder in deren Nähe angeordnet, dabei ist die Pupillenebene eine Ebene, die konjugiert zur Austrittspupille 1000 des Beleuchtungssystems ist. Das Licht der Lichtquelle 1200 wird von einem grazing-incidence-Kollektor 1202 aufgenommen. Im Lichtweg nach dem grazing-incidence-Kollektor 1202 kann abhängig von der Lichtquelle ein Spektralfilterelement 1204 angeordnet sein, mit dem Licht einer Wellenlänge, die von der Nutzwellenlänge, bspw. von 13,5 nm verschieden ist, ausgefiltert werden kann. Des Weiteren wird ein Zwischenbild 1206 der Lichtquelle ausgebildet. Im Lichtweg hinter dem Zwischenbild der Lichtquelle ist eine optische Komponente 1208 angeordnet, die bevorzugt einen ersten facettierten Spiegel mit Feldfacetten (nicht dargestellt) und einen zweiten facettierten Spiegel mit Pupillenfacetten (nicht dargestellt) aufweist. Der zweite facettierte Spiegel mit Pupillenfacetten ist ebenfalls in einer Pupillenebene (nicht gezeigt), die konjugiert zur Austrittspupille 1000 ist, oder in deren Nähe, angeordnet. Im Lichtweg, der dem doppelt facettierten Element 1208 nachgeordnet ist, ist der erfindungsgemäße Aufbau 1100 bestehend aus einem ersten optischen Element 1102 und einem zweiten optischen Element 1105, angeordnet. Wie zuvor beschrieben, ist das zweite optische Elemente 1102 in einer weiteren Pupillenebene 1105 des Beleuchtungssystems oder in deren Nähe angeordnet.
Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform der Erfindung, bei der im
Strahlengang des Beleuchtungssystems ein optisches System bestehend aus einem ersten und einem zweiten optischen Element (1102, 1105) ausgebildet ist, wobei das erste und/oder das zweite optische Element ein akustooptischer Spiegel sein kann, können auch sowohl der erste facettierte Spiegel mit Feldfacetten und/oder der zweite facettierte Spiegel mit Pupillenfacetten als akustooptisches Element gemäß der Erfindung ausgebildet sein. Hierdurch können optische Elemente im Beleuchtungssystem eingespart und damit die Transmission des Beleuchtungssystems erhöht werden.
Das erste optische Element 1102, weist, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, eine kegelförmige Form auf. Die Spiegeloberfläche des ersten optischen Elementes 1102 kann mit Hilfe von elastischen Schwingungen angeregt werden, so dass aufgrund von Oberflächenwellen ein optisch aktives Gitter ausgebildet wird, das je nach Gitterhöhe und Gitterkonstante auf die erste optische
Komponente einfallendes Licht unter unterschiedlichen Winkeln auf die zweite optische Komponente 1103 ablenkt. Je nach Ablenkwinkel des Lichtes auf die zweite optische Komponente 1103 kann in der Pupillenebene 1105 und damit in der Austrittspupille 1000 eine bestimmte Ausleuchtung, ein sog. Setting eingestellt werden. Bevorzugt ist dieses ein kreisförmiges Setting. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite optische Komponente mit Schwingungen beaufschlagt werden. Zusätzlich kann eine Verschiebung und/oder Verdrehung der beiden optischen Elemente entsprechend der im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen Art und Weise erfolgen.
Dem erfindungsgemäßen Aufbau 1100 zur Settingeinstellung sind Spiegel 1210.1 , 1210.2, 1210.3 nachgeordnet, mit denen Licht in eine Feldebene 1212 gelenkt wird. In der Feldebene ist bevorzugt eine strukturierte Maske 1214 angeordnet. Die strukturierte Maske wird durch ein Objektiv 1400, welches vorliegend sechs Spiegel 1402.1 , 1402.2, 1402.3, 1402.4, 1402.5, 1402.6 umfasst, in eine Bildebene 1500, in der ein lichtempfindliches Objekt 1502 angeordnet ist abgebildet. Das 6-Spiegel-Objektiv 1400 weißt eine optische Achse HA auf. Der Schnittpunkt S1 der optischen Achse HA mit dem Hauptstrahl CR zum zentralen Feldpunkt des in der Ebene 1214 ausgeleuchteten Ringfeldes definiert die Eintrittspupille des Projektionsobjektivs, die mit der Austrittspupille 1000 des Beleuchtungssystems zusammenfällt.
Mit der Erfindung wird erstmals eine Vorrichtung angegeben, mit der ein sehr schneller Settingwechsel durch Einkoppeln von akustischen Wellen in eine Spiegeloberfläche bestehend aus einem Spiegelsubstrat und einer darauf angeordneten elastischen Schicht vorgenommen werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfasst auch Ausführungsbeispiele, welche durch Austausch und Kombination von Merkmalen aus den einzelnen, oben beschriebenen Ausführungsbeispielen folgt.
Beispielsweise kann das in Fig. 5 dargestellte optische SystemBeleuchtungssystem 1208, welches vorzugsweise die beschriebenen FeId- und Pupillenfacettenspiegel umfasst, derart ausgebildet sein, dass z. B. wenigstens eine Spiegelfacette des Feldfacettenspiegels entsprechend den Ausführungen der Figuren 1 und 2 akustisch anregbar ausgebildet ist. Selbiges gilt für den Pupillenfacettenspiegel.

Claims

Patentansprüche
1. Beleuchtungssystem für Strahlung mit einer Wellenlänge < 193 nm, vorzugsweise EUV-Strahlung umfassend: - ein erstes optisches Element auf das die Strahlung auftrifft,
- ein zweites optisches Element, das im Wesentlichen in einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems angeordnet ist und die Strahlung des ersten optischen Elementes aufnimmt, wobei das erste und/oder das zweite optische Element eine Spiegeloberfläche aufweist und eine Einrichtung zur Erzeugung von
Schwingungen auf der Spiegeloberfläche oder den Spiegeloberflächen, die zu Oberflächendeformationen führen, so dass eine optisch wirksame Beugungsstruktur mit einer Strukturhöhe und einem definierten Strukturmuster auf der Spiegeloberfläche erzeugt wird, so dass auf die Spiegeloberfläche auftreffende Strahlung in einem vorbestimmten
Winkelbereich gebeugt wird und eine Ausleuchtung in einer Austrittspupille des Beleuchtungssystems in Abhängigkeit von der Strukturhöhe und dem definierten Strukturmuster eingestellt wird.
2. Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste optische Element wenigstens aus einem Substrat und einer auf das Substrat aufgebrachten Schicht besteht.
3. Beleuchtungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beugungsstruktur eine Gitterstruktur ist.
4. Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterstruktur einen Gitterabstand und eine Gitterhöhe aufweist.
5. Beleuchtungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Einrichtung auf der Spiegeloberfläche akustische Oberflächenwellen erzeugt.
6. Beleuchtungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die akustischen Oberflächenwellen stehende Wellen sind.
7. Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei mit Hilfe einer Amplitude einer Schwingung die Amplitude der akustischen Oberflächenwelle eingestellt wird.
8. Beleuchtungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei durch eine Frequenz der Einrichtung zur Erzeugung von Schwingungen eine
Ortsfrequenz der Beugungsstruktur der akustischen Oberflächenwelle kontinuierlich oder diskret variiert wird.
9. Beleuchtungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei an mehreren Orten der Spiegeloberfläche Einrichtungen zur Erzeugung von
Schwingungen vorgesehen sind, so dass akustische Oberflächenwellen an unterschiedlichen Orten der Spiegeloberfläche entstehen und an den unterschiedlichen Orten eine Beugungsstruktur ausbilden..
10. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das erste und/oder das zweite optische Element, das die Einrichtung zur Erzeugung von Schwingungen aufweist, ein Vielfachschichtsystem umfasst.
11. Beleuchtungssystem nach Anspruch 10, wobei das Vielfachschichtsystem ein Mo/Si-Vielfachschichtsystem ist.
12. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Spiegeloberfläche, die mit der Einrichtung zur Erzeugung von Schwingungen verbunden ist, pyramidenförmig oder kegelförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Spiegeloberfläche, die mit der Einrichtung zur Erzeugung von Schwingungen verbunden ist, wenigstens eindimensional gekrümmt ist.
14. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei eine Spiegeloberfläche, die der Einrichtung zur Erzeugung von Schwingungen verbunden ist, wenigstens zweidimensional gekrümmt ist.
15. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei eine mit der Einrichtung zur Erzeugung von Schwingungen verbundene Spiegeloberfläche kegelförmig ausgebildet ist und der kegelförmigen Spiegeloberfläche eine Parabel, Hyperbel oder Ellipse überlagert ist.
16. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegeloberfläche, die mit der Einrichtung zur Erzeugung von Schwingungen verbunden ist, wenigstens einen Ausschnitt eines eindimensional oder zweidimensional gekrümmten Rotationskörper umfasst.
17. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die eine Relativposition von erstem und zweitem optischen Element durch relative Verschiebung und/oder Dehnung variiert ist.
18. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das erste optische Element und/oder das zweite optische Element eine Spiegeloberfläche aufweist, die mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Schwingungen verbunden ist und eine Relativposition des ersten optischen
Elementes und/oder zweiten optischen Elementes zu einem weiteren optischen Element durch relative Verschiebung und/oder Drehung variierbar ist.
19. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das erste und/oder das zweite optische Element in oder nahe einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems angeordnet ist.
20. Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit
- einem Beleuchtungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19
- einer Maske in einer auszuleuchtenden Feldebene
- einem Projektionsobjektiv, das die Maske in der Feldebene auf ein - zu belichtendes Objekt in einer Bildebene abbildet.
21.Verfahren zur Steuerung der Pupillenausleuchtung in einem Beleuchtungssystem, mit folgenden Schritten
PCT/EP2008/056184 2007-06-01 2008-05-20 Beleuchtungssystem mit wenigstens einem akustoptischen spiegel WO2008145568A1 (de)

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