WO2015128290A1 - Beleuchtungsoptik für die mikro-lithografie sowie projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen beleuchtungsoptik - Google Patents

Beleuchtungsoptik für die mikro-lithografie sowie projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen beleuchtungsoptik Download PDF

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WO2015128290A1
WO2015128290A1 PCT/EP2015/053729 EP2015053729W WO2015128290A1 WO 2015128290 A1 WO2015128290 A1 WO 2015128290A1 EP 2015053729 W EP2015053729 W EP 2015053729W WO 2015128290 A1 WO2015128290 A1 WO 2015128290A1
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illumination
illumination light
polarization
optics
mma
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PCT/EP2015/053729
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Markus DEGÜNTHER
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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    • G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
    • G03F7/70566—Polarisation control

Definitions

  • Illumination optics for micro lithography and projection exposure apparatus with such an illumination optics
  • German Patent Application 10 2014 203 347.0 is incorporated herein by reference.
  • the invention relates to an illumination optical system for illuminating an object field.
  • the invention relates to a lighting optical system for micro-lithography for guiding illumination light from a primary light source to an object field.
  • the invention relates to an optical system with such illumination optics and projection optics for imaging the object field in a field of view.
  • the invention relates to a microlithography projection exposure apparatus with such an optical system, a method for illuminating an illumination pupil of an illumination optical system, a microlithographic manufacturing method for micro- or nano-structured components and a device produced by such a method.
  • Illumination optics of the aforementioned type are known from WO 201 1/157601 A2 and US 201 1/0228247 AI. Further illumination optics are known from WO 2007/093433 AI and EP 1 262 836 AI.
  • DE 10 201 1079 837 A1 discloses an optical system of a microlithographic projection exposure apparatus in which partial beams with mutually orthogonal polarization directions are generated.
  • US 2012/0249989 A1 discloses a projection exposure apparatus with a lighting system.
  • DE 10 2012 206 148 A1 describes an optical system of a microlithographic projection exposure apparatus having a mirror arrangement with a plurality of mirror elements for changing tion of an angular distribution of the reflected light from the mirror assembly.
  • the bundle distribution optics is initially arranged within the illumination optics. This follows the polarization optics and the latter follow the MMA sections (multi-mirror array, multi-mirror array, MMA) in the beam path of the illumination light.
  • a desired polarization dependence of the object field illumination can be brought about.
  • An example of this is a tangential polarization in which each object field point is illuminated so that a polarization vector of the linearly polarized illumination light is always perpendicular to the plane of incidence of the illumination light on this object field point independently of the illumination angle.
  • Other polarization distributions are also possible, in particular matched to the illumination angle distribution or the illumination setting.
  • illumination of the object field can be ensured, which is composed of contributions of the sub-beams, which are mixed in such a way that changes which affect the bundle profile in the same way, in particular drift effects, the primary illumination light source does not or only slightly affect the resulting object field illumination.
  • Two, three, four, five or even more sub-beams of the illumination light can be generated with the beam distribution optics.
  • the bundle distribution optics can be catoptric, that is to say designed purely as mirror optics, dioptrically, ie with refractive components, or catadioptrically.
  • An example of a purely reflective embodiment of the beam distribution optics is an embodiment using a blazed reflection grating.
  • the blazed reflection grating has lattice structures which can be displaced in an actuator manner to set a blaze angle. These grating structures may be MEMS mirrors.
  • a grating period of the blazed reflection grating may be 80 to 150 times larger than a useful wavelength of the illumination light, for example, a hundred times larger.
  • An embodiment of the MMA sections according to claim 2 is structurally less expensive.
  • the MMA sections may be arranged separately from each other.
  • a polarizing optical system according to claim 3 provides degrees of freedom for the polarization-optical influencing of the illumination light.
  • a phase delay plate according to claim 4 has been proven for polarization-optical influence.
  • the illumination light be influenced in another way polarization optics, for example by geometric rotation of a polarization state of the illumination light.
  • a polarization-dependent beam splitter according to claim 5 ie a beam splitter which has polarization-dependent different reflectivities and transmissions on the one hand for p-polarized and on the other hand for s-polarized illumination light has been found to be particularly suitable for dividing the illumination light in sub-beams.
  • the beam distribution optics may also include a non-polarization-dependent beam splitter, ie a beam splitter that is insensitive to the polarization state of the incident illumination light.
  • the polarization-dependent beam splitter can be a polarizing beam splitter, ie a beam splitter in which a reflected beam on the one hand and a transmitted beam on the other hand have precisely defined polarization states, for example linearly polarized states.
  • Each of the illumination light sub-beams may be assigned a polarization-dependent beam splitter.
  • the illumination light sub-beam transmitted and reflected by the last polarization-dependent beam splitter does not have to be divided again before it hits the object field.
  • a prism according to claim 6 has been found to be particularly suitable for precise bundle guidance.
  • a beam splitter arranged pivotably in the beam path of the illumination light according to claim 7 allows fine tuning of an intensity ratio between a beam of the illumination light reflected by the beam splitter and a beam transmitted by the beam splitter.
  • the Pivot axis may be perpendicular to an incident plane of a beam guide of the illumination light reflected at the beam splitter.
  • An angle compensator can compensate for changes in the angle of deflection resulting from an adjustment of the beam splitter.
  • a compensator for compensating a beam lateral offset which can likewise be the result of an adjustment of the beam splitter.
  • Each of the beam splitters can be associated with such an angle compensator.
  • an angle compensator can be provided to compensate for a failure angle of a portion of the illumination light reflected by the beam splitter.
  • the angle compensator can in turn be designed as a prism and / or as a mirror.
  • a 2D retroreflector according to claim 9 provides angular stability of the portion of the illumination light reflected at the beam splitter.
  • An illumination method provides insensitivity of illumination pupil illumination with respect to intensity variations occurring across a cross-section of the illumination light beam. Corresponding intensity variations arise, for example, due to drift effects of an illumination light source.
  • the illumination process ensures that the illumination pupil is at least partially illuminated different regions within the bundle profile. Intensity fluctuations within the bundle profile can therefore be partially or completely compensated for in such illuminated sections of the illumination pupil. The result is an illumination pupil whose polarization distribution remains stable even with intensity fluctuations within the illumination light beam.
  • the advantages of the illumination method are especially valid in the method according to claim 13.
  • a polarization distribution is given, but also an intensity distribution.
  • the illumination setting ie an illumination angle distribution over the object field.
  • the advantages of a production method according to claim 14 and a component according to claim 15 correspond to those which have already been explained above with reference to the illumination optics according to the invention and the illumination method according to the invention. Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In this show:
  • FIG. 1 schematically shows a meridional section through an illumination system according to the invention within a microlithography projection exposure apparatus with illumination optics with a multi-mirror array (MMA) with tilting actuators controlled by a control and a raster module with a two-stage raster arrangement, wherein FIG Spiegelarray a bundle distribution optics and a polarization optics are arranged in the beam path of illumination light upstream; in greater detail a section of the illumination optics, namely the components, including the beam distribution optics, in the illumination light beam path between an illuminating light bundle coming from a beam-expanding optical system and the mirror array; enlarges a section of the beam distribution optics to produce a reflected and a transmitted illumination light sub-beam from an incident illuminating light beam; in a diagram, a dependence of a reflectivity for perpendicular ("s") and parallel (“p”) to an incidence plane polarized light at the transition from a medium with refractive index 1.52 in a medium with ref
  • FIG. 8 shows a further embodiment of a bundle distribution optics which can be used instead of the bundle distribution optics according to FIG.
  • FIG. 1 schematically shows a microlithography projection exposure apparatus 1, which is designed as a wafer scanner and is used in the production of semiconductor components and other finely structured components.
  • the projection exposure apparatus 1 works to achieve resolutions down to fractions of a micron with light, in particular from the deep ultraviolet region (DUV or VUV).
  • DUV deep ultraviolet region
  • FIG. 1 schematically shows a microlithography projection exposure apparatus 1, which is designed as a wafer scanner and is used in the production of semiconductor components and other finely structured components.
  • the projection exposure apparatus 1 works to achieve resolutions down to fractions of a micron with light, in particular from the deep ultraviolet region (DUV or VUV).
  • DUV deep ultraviolet region
  • a Cartesian xyz coordinate system is shown in the drawing.
  • the x-direction extends in the figure 1 upwards.
  • the y-direction runs in the figure 1 perpendicular to the plane and out of this.
  • the z direction runs in the figure 1 to the right.
  • the majority of the optical components of the projection exposure apparatus 1 are lined up along an optical axis 2 extending in the z-direction. It is understood that other folds of the optical axis 2 are possible as shown in Figure 1, in particular to make the projection exposure system 1 compact.
  • an illumination system of the projection exposure apparatus 1 is used, designated overall by 5.
  • the illumination system 5 comprises a primary light source 6 and an illumination optical unit 7 with the optical components for guiding illumination light 8 toward the object field 3.
  • the primary light source 6 is an ArF laser with an operating wavelength of 193 nm, whose illumination light beam is coaxial with the optical axis 2 is aligned.
  • Other UV light sources such as a F 2 excimer laser with 157 nm working wavelength, a Krf excimer laser with 248 nm operating wavelength and primary light sources with larger or smaller operating wavelengths, eg.
  • the illumination optics can be designed exclusively with reflective components.
  • the beam expanding optics 9 may include elements that reduce undesirable effects of the coherence of the illumination light 8.
  • a micromirror array Multi Mirror Array, MMA
  • the micromirror array 10 has a multiplicity of rectangular individual mirrors 1 1 arranged in an xy grid. Each of the individual mirrors 11 is connected to an associated tilt actuator 12. Each of the tilt actuators 12 is connected via a control line 13 to a controller 14 for controlling the actuators 12. About the controller 14, the actuators 12 can be controlled independently.
  • Each of the actuators 12 can set a predetermined x-tilt angle (tilting in the xz plane) and independently thereof a y-tilt angle (tilt in the yz plane) of the individual mirror 1 1, so that a failure angle AS X of one of the associated individual mirror 1 1 reflected illuminating light single beam or single beam 15 in the xz plane and corresponding to a not shown in the drawing angle of failure AS y in the yz plane can be specified.
  • the angular distribution of failure angles AS of the illumination light individual bundles 15 generated by the MMA 10 is converted into a two-dimensional illumination light intensity distribution which is location-dependent, ie perpendicular to the optical axis 2, as it passes through a condenser 16 which is positioned at a distance of its focal length from the MMA 10.
  • the intensity distribution thus generated is therefore in a first lighting level 17 of the lighting system 5 is present.
  • the MMA 10 thus constitutes a light distribution device for generating a two-dimensional illumination light intensity distribution.
  • a first raster arrangement is provided in the region of the first illumination plane 17, a first raster arrangement is provided
  • Angle of incidence ER X in the xz plane (see Figure 1) and ER y in the yz plane (not shown in the drawing) of the illumination light 8 on the raster module 19 are the failure angles AS X (see Figure 1), AS y (Not shown in the drawing) of the illumination light single bundle 15 from the MMA 10 and / or the location from which the respective illumination light single bundle 15 emanating from the MMA 10, ie the respective individual mirror 1 1 correlated. This correlation is predetermined by the condenser 16.
  • angles of incidence ER X , ER y of the illuminating light individual bundles 15 on the raster module 19 are directly correlated with the positions of the illuminating light individual bundles 15 on the MMA 10, ie with the individual mirror 11, from which the respective illuminating light individual bundles 15 originate. because the use of a condenser 16 leads to a conversion of spatial coordinates into angles.
  • the raster module 19 is used to generate a spatially distributed arrangement of secondary light sources, ie images of the primary light source 6, and thus for generating a defined illumination angle distribution of emerging from the raster module 19 illumination light.
  • a second raster arrangement 21 is arranged in a further illumination plane 20, a second raster arrangement 21 is arranged.
  • the illumination plane 17 is in or near a front focal plane of individual elements of the second raster arrangement 21.
  • the two raster arrangements 18, 21 constitute a honeycomb condenser the illumination optical system 7.
  • the further illumination plane 20 is a pupil plane of the illumination system 5 or is adjacent to a pupil plane of the illumination system 5.
  • the raster module 19 is therefore also referred to as a field-defining element (Field Defming Element, FDE).
  • a further condenser 22 Downstream of the raster module 19 is a further condenser 22, which is also referred to as a field lens. Together with the second raster arrangement 21, the condenser 22 images the first illumination plane 17 into a field intermediate plane 23 of the illumination system 5.
  • a reticle masking system (REMA) 24 may be arranged, which serves as an adjustable shading diaphragm for generating a sharp edge of the illumination light intensity distribution.
  • a subsequent objective 25 forms the field intermediate plane 23 on the reticle, that is to say the lithographic original, which is located in the reticle plane 4.
  • the reticle plane 4 is imaged onto a wafer or image plane 27 on the wafer, not shown in FIG. 1, which is displaced intermittently or continuously in the scan direction (y).
  • the first raster arrangement 18 has individual first raster elements 28, which are arranged in columns and lines in the xy plane.
  • the first raster elements 28 have a rectangular aperture with an x / y aspect ratio of, for example, 1/1.
  • the meridional section of Figure 1 is along a grid column.
  • the first raster elements 28 are microlenses, z. B. with positive refractive power formed.
  • the first locking elements 28 are in a rectangular shape corresponding to their grid directly adjacent to each other, that is, substantially full-surface, arranged.
  • the first locking elements 28 are also referred to as field honeycombs.
  • the second raster arrangement 21 also has corresponding raster elements.
  • the grid structure and the function of the raster module 19 basically correspond to what is described in WO2007 / 093433 AI. Between the beam expansion optics 9 and the MMA 10, a beam distribution optics 29 and a polarization optics 30 are arranged.
  • FIG. 2 shows in greater detail the components of the illumination optical system 7 between the beam expansion optics 9 and the MMA 10.
  • the bundle distribution optical system 29 is used to divide the incident beam of the illumination light 8 into a plurality and, in the illustrated embodiment, into four illumination light sub-beams 8a, 8b, 8c and 8d.
  • the bundle distribution optics 29 serve to distribute the illumination light 8 to sections 30a, 30b, 30c, and 30d of the polarization optics 30.
  • the polarization optics 30 serve to prescribe polarization states of the illumination light 8 impinging on the MMA 10.
  • the bundle profiles of the illuminating light partial bundles 8a to 8d coincide with the bundle profile of the bundle of the illumination light 8 incident in the bundle distribution optics 29, which will be explained in more detail below with reference to FIG. In each case, at least one of the illumination light sub-beams 8a to 8d is directed towards a polarization optical section 30a to 30d assigned to this illumination light sub-beam 8a to 8d.
  • the MMA is divided into MMA sections 10a, 10b, 10c and 10d.
  • the polarization optics sections 30a to 30d each independently present states of polarization of the illuminating light sub-beams 8a to 8d impinging on them which, after being influenced by the polarization optics sections 30a to 30d, impinge on their associated MMA sections 10a to 10d.
  • FIG. 3 shows in greater detail a distribution component 29a of the bundle distribution optics 29.
  • the bundle of illumination light 8 widened by the beam expansion optics 9 is incident into the distribution component 29a.
  • the polarizing prism 32 is made of a material having a refractive index of 1.52.
  • An angle of incidence of the incident beam of the illumination light 8 on the hypotenuse surface 31 is close to the vertical incidence, deviating from the vertical incidence by no more than 7 °.
  • the hypotenuse surface 31 is antireflected for a useful wavelength of the illumination light 8.
  • the incident beam of the illumination light 8 may be unpolarized.
  • the incident beam of the illumination light 8 can also be polarized, in particular linearly polarized.
  • the illumination light 8 After passing through the hypotenuse surface 31, the illumination light 8 strikes a polarization-dependent reflective catheter surface 33 of the polarization prism 32. This catheter surface 33 is uncoated. A portion of the incident illumination light 8 is reflected at the catheter surface 33 and represents the illumination light sub-beam 8a. This illumination light sub-beam 8a is reflected after reflection on the polarization-dependent reflective catheter surface 33 at another catheter surface 34 of the polarization prism 32, which is highly reflective for the illumination light 8 is coated. After reflection on the further surface of the caduce 34, the illumination light partial bundle 8a passes through the hypotenuse surface 31, thus emerging from the polarization prism 32 and subsequently being reflected by a mirror 35. The reflected illumination light partial beam 8a is predominantly polarized perpendicular to the plane of the drawing of FIG. 3, that is to say it is predominantly s-polarized with respect to the incident on the polarization-dependent reflective catheter surface 33.
  • a portion of the illumination light 8 is not reflected by the polarization-dependent reflective catheter surface 33, but exits from the optically denser medium of the polarization prism 32 in the optically thinner environment medium, so for example in air or vacuum.
  • the bundle of illumination light 8 transmitted by the polarization-dependent reflective catheter surface 33 is partially or superimposed. predominantly p-polarized, but can still contain significant amounts of s-polarized light.
  • FIG. 4 shows the eflekt foundedsschreib on the polarization-dependent reflective catheter surface 33 depending on the angle of incidence and the polarization state of the incident illumination light 8.
  • This angle of incidence is designated in Figure 3 with (X. At an incident angle of 41.14 ° or greater, the angle of total reflection so that no more light is transmitted through the polarization-dependent reflective cadence surface 33. As soon as this angle is reduced to 40.59 °, a transmission for light polarized parallel to the plane of incidence increases to 70% (reflectivity R p drops to the value 0, 3) and a transmission for light polarized perpendicular to the direction of incidence increases to 40% (reflectance R s at 0.6).
  • an intensity ratio between the reflected from the polarization-dependent reflective catheter surface 33 and the transmitted illumination light sub-beam can be fine.
  • the pivot axis 36 is arranged perpendicular to a beam plane of the illumination light 8 coinciding with the drawing plane of FIGS. 2 and 3.
  • a pivot angle range of the polarization prism 32 about the pivot axis 36 may be smaller than 5 °, may be smaller than 2 °, and in particular may be at most 1 °.
  • the polarization-dependent reflective catheter surface 33 of the polarization prism 32 and the hypotenuse surface 37 of the angle compensation prism 38 are independent of Pivoting angle of the polarizing prism 32 always arranged parallel to each other. A distance between the two surfaces 33, 37 is so great that no prevention of total reflection, ie no frustrated total reflection takes place.
  • the hypotenuse surface 37 of the angle compensation prism 38 is antireflex-coated for the useful wavelength of the illumination light 8.
  • the transmitted portion of the illumination light 8 exits the angle compensation prism 38 through a likewise antireflex-coated catheter surface 39.
  • An angle of incidence of the transmitted portion of the illumination light 8 on the catheter surface 39 is again close to the vertical incidence.
  • the angle compensation prism 38 serves to compensate for a change in a failure angle of the portion of the illumination light 8 transmitted by the polarization-dependent catheter surface 33 of the polarization prism 32 due to a pivoting of the polarization prism 32.
  • the two further distribution components 29b and 29c of the bundle distribution optics 29 are constructed in the same way as the distribution component 29a.
  • the distribution components 29a to 29c of the beam distribution optics 29 are designed as polarization-dependent beam splitters.
  • the reflected illumination light sub-beams of the distribution components 29b and 29c form the illumination light sub-beams 8b and 8c.
  • the sub-beam of the illumination light 8 transmitted by the distribution component 29c is reflected by another mirror, which simultaneously represents the distribution component 29d of the beam distribution optics 29, and forms the illumination light sub-beam 8d.
  • the polarization prism 32 and the angular polarization prism 38 are supported by a common support body, not shown.
  • the latter is connected to a pivot drive 40a for pivoting about the pivot axis 36 in mechanical operative connection, which is shown schematically in Figure 3.
  • Each of the distribution components 29a to 29c has a pivot drive 40a, 40b, 40c associated therewith.
  • the rotary actuators 40a to 40c can be controlled independently of each other.
  • a central control device 41 of the projection exposure apparatus 1 which is shown schematically in FIGS. 1 and 2, is used.
  • the polarizing optical sections 30a to 30d each have a phase delay plate.
  • the polarization optics sections 30a to 30d, a polarizer for generating z. B. have linearly polarized light from the respective incident illuminating light partial beam 8a to 8d.
  • the polarization optics sections may alternatively or additionally comprise a plurality of mirrors with which a geometric rotation of a polarization state of the respective illumination light sub-beams 8a to 8d can be brought about.
  • the polarization prism 32 acts as a two-dimensional (2D) retroreflector for the latter A reflected angle of this reflected portion of the illumination light 8 from the hypotenuse surface 31 of the polarization prism 32 is thus irrespective of a pivot angle of the polarization prism 32 about the pivot axis 36.
  • the bundle distribution optics 29 is designed such that the generated sub-beams 8a to 8d of the illumination light 8 each have bundle profiles which coincide with the bundle profile of the incident beam of the illumination light 8, ie the beam profile of the illumination light 8 after the beam expansion optics 9.
  • FIG. 5 clarifies this.
  • the MMA 10 with the MMA sections 10a, 10b, 10c and 10d is shown in a plan view.
  • the MMA sections 10a to 10d are of the same size and each have individual mirrors 1 1 arranged in a rectangular grid.
  • the rectangular grid is designed as a 7xl9 grid.
  • each of the MMA sections 10a to 10d has therefore 133 individual mirrors 1. 1.
  • a smaller or a significantly larger number of the individual mirrors 1 for example 100 individual mirrors 1 1, 200 individual mirrors 1 1, 500 individual mirrors 1 1 or also 1000 individual mirrors 1 1 is possible.
  • FIG. 5 Shown in FIG. 5 is a bundle profile of the illumination light sub-beam 8a to 8d impinging on the respective MMA section 10a to 10d.
  • the actual course of this bundle profile is only shown as an example. Instead of the course shown there irregularly
  • the course of the bundle profile can also regularly be rectangular, square, elliptical or circular.
  • the respective frets lprofil is indicated in Figure 5 by several intensity isolines II 2 and I 3 , wherein the index i of the isoline Ii increases with decreasing intensity.
  • the bundle profiles of the illumination light sub-beams 8a to 8d are exact copies of each other. Alternatively, it is possible to exactly copy the bundle profiles with regard to their cross-sectional profiles, but to specify different intensities of the illuminating light partial bundles 8a to 8d.
  • the individual mirrors lie I Ia 1, 1 lb 1, 1 1c 1 and 1 1 ld respectively at exactly derglei- chen relative position, namely in the (x, y) coordinate (3 , 13).
  • the individual mirrors 1 la 2 , 1 lb 2 , 1 lc 2 and 1 ld 2 are respectively at exactly the same relative position, namely at the (x, y) -coordinate (6, 5 ).
  • the individual mirrors 1 la 1 to 1 ld 1 on the one hand and 1 la 2 to 1 ld 2 on the other hand lie exactly at the same location of the illumination light sub-beam 8a to 8d acting on the MMA sections 10a to 10d.
  • Figure 6 shows the pupil locations are applied via the respective individual mirrors and II 1 1 1 2 with the illumination light.
  • an effect of the respective polarization optical section 30a to 30d on the polarization of the respective MMA section 10a to 10d impinging illumination light sub-beam 8a to 8d is illustrated schematically by polarization double arrows Pa to Pd.
  • polarization double arrows Pa to Pd a linear polarization of the illumination light Partial bundle 8a, which acts on the MMA section 10a, horizontally, ie parallel to the x-axis.
  • the other polarization double arrows Pb, Pc and Pd run at different angles to the x- and y-axis.
  • the different MMA sections 10a to 10d can thus be acted upon by the polarization optics sections 30a to 30d in each case with illumination light of a predetermined polarization state.
  • light of different polarization states can impinge on the MMA sections 10a to 10d.
  • at least two MMA sections 10a to 10d can be exposed to illumination light of the same polarization state.
  • a distance of the two individual mirrors 11 1 and I ii 2 from each other on each of the MMA portions 10a to 10d is greater than seven edge lengths of the individual mirror 1 1 and is therefore significantly greater than 10% of this typical diameter of the illumination light beam.
  • the single bundle 15j J meet corresponding local portions 42j J of a pupil 43 in the pupil plane 20.
  • Adjacent portions 42i J of the pupil 43, for example, the sections 42a 1, 42c 2 are MMA individual mirrors 1 lj j, for example the MMA individual mirrors I Ia 1 , 1 1c 2 , which originate from regions within the identical beam profile of the illumination light sub-beams 8a to 8d, which are spaced from each other by more than 10% of a typical diameter of the illumination light beam.
  • FIG. 7 illustrates an effect of this illumination of adjacent pupil-location sections via mutually remote MMA individual mirrors. Shown is a schematic illumination of the pupil 43 via four individual mirrors II 1 , II 2 , II 3 and 1 1 4 . In each case remote and in particular by more than 10% of a typical diameter of the illumination light bundle 8 remote individual mirror illuminate adjacent or coincident location sections 42 on the pupil 43.
  • the two individual mirrors II 2 , II 3 illuminate in the example of Figure 7 the location section 42 second / 3 and the two individual mirrors 1 1 1 and 1 1 4 illuminate the pupil location section 42 1/4 .
  • an intensity changes over the bundle profile of the bundle of illumination light 8 which is illustrated in the intensity / location diagram additionally drawn in FIG. 7 by transition from a constant intensity profile Ic to a tilted intensity profile I K No or only a slight influence on the intensity distribution in the pupil 43, since identical or adjacent location areas 42 J are illuminated in each case via individual mirrors 1 1 J , which due to the tilted intensity on the one hand a higher and on the other hand, a lower intensity towards this location area 42 reflect.
  • a pole balance remains unaffected in the case of a dipole or multipole illumination setting or is little influenced by, for example, drift-induced intensity changes.
  • the number of illumination light sub-beams can be specified in the illumination optics 7.
  • a bundle distribution optics 29 with a smaller or larger number of distribution components can be used so that, for example, only two illumination light sub-beams or three illumination light sub-beams or even more than four illumination light sub-beams, e.g. For example, five, six, seven, eight, ten or even more illumination light sub-beams with identical beam profile can be generated.
  • the polarization optics 30 are selected depending on the requirements of the polarization states to be produced.
  • a plurality of polarization optics can be kept in the manner of the polarization optics 30, which differ in the polarization-optical effect of the polarization optics sections 30a to 30d.
  • Polarization optics with other numbers of polarization optics sections than four polarization optics sections as in the example according to FIG. 2 can also be used. This number of polarization optics sections may be adapted to the number of illumination light sub-beams.
  • three different polarization optics in the manner of the polarization optics 30 can be kept in a change holder.
  • the procedure is as follows: First, the incident beam of the illumination light 8 is divided into the plurality of illumination light sub-beams 8a to 8d, whose beam profile is in each case with the beam profile of the incident Bundle of the illumination light 8 matches. This is done with the beam distribution optics 29. Furthermore, a polarization state for each of the illumination light sub-beams 8a to 8d is specified. This is done with the aid of the polarization optics 30. The illumination light sub-beams 8a to 8d are directed to the predetermined polarization state on the MMA sections 10a to 10d.
  • the illumination pupil is illuminated with a predetermined polarization distribution of the illumination light 8 via a corresponding tilt setting of the MMA individual mirrors 1 1 of the illuminated MMA sections 10 a to 1 od.
  • the adjacent sections that is, for example, the sections 42a 1 and 42c 2 of the illumination pupil 43 via the MMA individual mirror 1 1 of MMA sections 10a to 1 Od illuminated.
  • These adjacent portions are from regions within the beam profile of the illumination light 8 which are spaced from each other by more than 10% of the typical diameter of the illumination light beam.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of a bundle distribution optics 45 which can be used instead of the bundle distribution optics 29.
  • the bundle distribution optics 45 shown in FIG. 8 are realized exclusively with reflective components, ie they can be used in particular for wavelengths of the illumination light 8 which can not be transmitted via transmissive materials, for example for EUV wavelengths in the range between 5 nm and 30 nm is the bundle distribution optics 45 in the figure 8 by way of example for generating two illumination light sub-beams 8a and 8b from a bundle incident illuminating light 8.
  • z. B three, four or even more illumination light sub-beams are generated.
  • the beam distribution optics 45 are constructed similar to a Czerny Turner monochromator, but are used differently, as described below.
  • the incident beam of the illumination light 8 passes first, an intermediate focus plane 46 and then collimated by a concave mirror 47.
  • the parallelized beam of illumination light 8 then impinges on a blazed reflection grating 48.
  • the reflection grating 48 is not monolithic.
  • the individual grating periods of the blaze reflection grating 48 are formed by actuatorically displaceable MEMS mirrors 49, as the detail enlargement in FIG. 8 shows schematically.
  • Each MEMS mirror 49 is connected to an actuator 50 which can be controlled individually via the central control device 41 for setting a tilt angle and thus a blaze angle of the grating 48.
  • FIG. 8 is not to scale.
  • a lattice constant of the blaze reflection grating 48 and a blaze angle are matched to the wavelength of the illumination light 8 such that within the reflection region of the grating 48 which is preferred by selecting the blaze angle, a plurality of diffraction orders of the grating 48 are reflected with predetermined efficiency. This is shown in FIG. 8 by way of example with solid lines for a first diffraction order of the blaze reflection grating 48 for the illumination light 8 and with dashed lines for a second diffraction order.
  • the first diffraction order gives the illumination light sub-beam 8a and the second diffraction order gives the illumination light sub-beam 8b.
  • the illumination light sub-beams 8a, 8b after reflection at the blaze reflection grating 48 and at a further concave mirror 47, first pass through a further intermediate focus plane 52 and are then distributed to the associated sections 30a, 30b of the polarization optics 30, as described above in connection with the embodiment in particular already explained according to FIG.
  • the polarizing optics 30 may be constructed with reflective portions 30a, 30b ..., for example, with wire grid polarization portions. Also, a purely reflective polarization optics is possible in which a polarization specification is accomplished via a geometric polarization rotation.
  • a grating period of the blaze reflection grating 48 is for example one hundred times as large as the wavelength of the polarization light 8. At a wavelength of the illumination light 8 of 13 nm, a grating period of 1.3 ⁇ m results.
  • the bundle distribution optics 45 also correspond to what has already been explained above with reference to the bundle distribution optics 29 with regard to a specification of the intensity distribution to four illumination light sub-beams.
  • a substrate or a wafer is firstly provided in the wafer plane 27.
  • a layer of a photosensitive material On the wafer is at least partially applied a layer of a photosensitive material.
  • a reticle having structures to be imaged is provided in the reticle plane 4.
  • the part of the reticle arranged in the object field 3 is then projected onto an area of the layer arranged in the image field.

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Abstract

Eine Beleuchtungsoptik dient zur Ausleuchtung eines Objektfeldes. Die Beleuchtungsoptik hat mehrere MMA-Abschnitte (10a bis 10d), wobei jeder der MMA-Abschnitte (10a bis 10d) eine Mehrzahl von Einzelspiegeln aufweist. Die Beleuchtungsoptik hat eine Polarisationsoptik (30) zur Vorgabe von Polarisationszuständen von auf die MMA-Abschnitte (10a bis d) auftreffendem Beleuchtungslicht (8). Eine Bündelverteilungsoptik (29) der Beleuchtungsoptik dient zum Aufteilen eines einfallenden Bündels des Beleuchtungslichts (8) und zum Verteilen des Beleuchtungslichts (8) auf Abschnitte (30a bis 30d) der Polarisationsoptik (30). Die Bündelverteilungsoptik (29) ist so ausgeführt, dass sie mehrere Teilbündel (8a bis 8d) des Beleuchtungslichts (8) erzeugt, deren Bündelprofil mit dem Bündelprofil des einfallenden Bündels des Beleuchtungslichts (8) übereinstimmt. Jeweils mindestens ein Beleuchtungslicht-Teilbündel (8a bis 8d) wird hin zu einem diesem zugeordneten Polarisationsoptik-Abschnitt (30a bis 30d) gelenkt. Es resultiert eine Beleuchtungsoptik, bei der eine beispielsweise gegenüber Drifteffekten der primären Lichtquelle unempfindliche Polarisationseinstellung des Beleuchtungslichts gewährleistet ist.

Description

Beleuchtungsoptik für die Mikro-Lithografie sowie Projektionsbelich- tungsanlage mit einer derartigen Beleuchtungsoptik
Der Inhalt der deutschen Patentanmeldung 10 2014 203 347.0 wird durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik zur Ausleuchtung eines Objektfeldes. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsoptik für die Mikro-Lithographie zur Führung von Beleuchtungslicht von einer pri- mären Lichtquelle hin zu einem Objektfeld. Ferner betrifft die Erfindung ein optisches System mit einer derartigen Beleuchtungsoptik und einer Projektionsoptik zur Abbildung des Objektfeldes in ein Bildfeld. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System, ein Verfahren zur Beleuchtung einer Beleuchtungspupille einer Beleuchtungsoptik, ein mikrolithographisches Herstellungsverfahren für mikro- bzw. nano strukturierte Bauelemente und ein mit einem solchen Verfahren hergestelltes Bauelement.
Beleuchtungsoptiken der eingangs genannten Art sind bekannt aus der WO 201 1/157601 A2 und der US 201 1/0228247 AI . Weitere Beleuchtungsoptiken sind bekannt aus der WO 2007/093433 AI und der EP 1 262 836 AI . Die DE 10 201 1 079 837 AI offenbart ein optisches System einer mikroli- thografischen Projektionsbelichtungsanlage, in dem Teilstrahlen mit zueinander orthogonalen Polarisationsrichtungen erzeugt werden. Die US 2012/0249989 AI offenbart eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem Beleuchtungssystem. Die DE 10 2012 206 148 AI beschreibt ein optisches System einer mikrolithografischen Projektionsbelichtungsanlage mit einer Spiegelanordnung mit einer Mehrzahl von Spiegelelementen zur Verände- rung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung reflektierten Lichtes.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsoptik der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine beispielsweise gegenüber Drifteffekten der primären Lichtquelle unempfindliche Polarisationseinstellung des Beleuchtungslichts gewährleistet ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungsoptik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Im Strahlengang des Beleuchtungslichts ist innerhalb der Beleuchtungsoptik zunächst die Bündelverteilungsoptik angeordnet. Dieser folgt die Polarisationsoptik und letzterer folgen die MMA- Abschnitte (Multispiegel- Array, Multi Mirror Array, MMA) im Strahlengang des Beleuchtungslichts. Mit der Beleuchtungsoptik kann eine erwünschte Polarisationsabhängigkeit der Objektfeldbeleuchtung herbeigeführt werden. Ein Beispiel hierfür ist eine tangentiale Polarisation, bei der jeder Objektfeldpunkt so beleuchtet wird, dass ein Polarisationsvektor des linear polarisierten Be- leuchtungslichts unabhängig vom Beleuchtungswinkel immer senkrecht auf der Einfallsebene des Beleuchtungslichts auf diesem Objektfeldpunkt steht. Auch andere Polarisationsverteilungen sind, abgestimmt insbesondere auf die Beleuchtungswinkelverteilung bzw. das Beleuchtungssetting, möglich. Aufgrund der Erzeugung mehrerer Teilbündel des Beleuchtungs- lichts mit übereinstimmenden Querschnitten kann eine Beleuchtung des Objektfeldes gewährleistet werden, die sich zusammensetzt aus Beiträgen der Teilbündel, die so durchmischt werden, dass sich über die Bündelprofi- le in gleicher Weise auswirkende Änderungen, insbesondere Drifteffekte, der primären Beleuchtungslichtquelle nicht oder nur gering auf die resultierende Objektfeldbeleuchtung auswirken.
Es können zwei, drei, vier, fünf oder noch mehr Teilbündel des Beleuch- tungslichts mit der Bündelverteilungsoptik erzeugt werden. Über die Polarisationsoptik kann eine entsprechende Anzahl von Polarisationszuständen oder auch eine andere, z. B. eine geringere, Anzahl von Polarisationszuständen für diese Teilbündel erzeugt werden. Die Bündelverteilungsoptik kann katoptrisch, also als reine Spiegeloptik, dioptrisch, also mit refraktiven Komponenten, oder katadioptrisch ausgeführt sein. Ein Beispiel für eine rein reflektierende Ausführung der Bündelverteilungsoptik ist eine Ausführung, bei der ein Blaze-Reflexionsgitter zum Einsatz kommt. Das Blaze-Reflexionsgitter hat insbesondere Gitter- strukturen, die zur Einstellung eines Blaze-Winkels aktorisch verlagerbar sind. Bei diesen Gitterstrukturen kann es sich um MEMS- Spiegel handeln. Eine Gitterperiode des Blaze-Reflexionsgitters kann 80- bis 150-mal so groß sein wie eine Nutzwellenlänge des Beleuchtungslichts, beispielsweise hundertmal so groß.
Eine Ausgestaltung der MMA- Abschnitte nach Anspruch 2 ist konstruktiv wenig aufwändig. Alternativ können die MMA-Abschnitte separat zueinander angeordnet sein. Eine Polarisationsoptik nach Anspruch 3 stellt Freiheitsgrade für die polarisationsoptische Beeinflussung des Beleuchtungslichts zur Verfügung.
Eine Phasenverzögerungsplatte nach Anspruch 4 hat sich zur polarisationsoptischen Beeinflussung bewährt. Alternativ kann das Beleuchtungslicht auch in anderer Weise polarisationsoptisch beeinflusst werden, beispielsweise durch geometrische Drehung eines Polarisationszustandes des Beleuchtungslichts. Ein polarisationsabhängiger Strahlteiler nach Anspruch 5, also ein Strahlteiler, der polarisationsabhängig unterschiedliche Reflektivitäten und Transmissionen einerseits für p-polarisiertes und andererseits für s- polarisiertes Beleuchtungslicht aufweist, hat sich zur Aufteilung des Beleuchtungslichts in Teilbündel als besonders geeignet herausgestellt. Alter- nativ kann die Bündelverteilungsoptik auch einen nicht polarisationsabhängigen Strahlteiler aufweisen, also einen Strahlteiler, der insensitiv auf den Polarisationszustand des einfallenden Beleuchtungslichts ist. Bei dem polarisationsabhängigen Strahlteiler kann es sich um einen polarisierenden Strahlteiler handeln, also um einen Strahlteiler, bei dem ein reflektierter Strahl einerseits und ein transmittierter Strahl andererseits genau definierte, beispielsweise linear polarisierte Polarisationszustände aufweisen. Jedem der Beleuchtungslicht-Teilbündel kann ein polarisationsabhängiger Strahlteiler zugeordnet sein. Das vom letzten polarisationsabhängigen Strahlteiler durchgelassene und reflektierte Beleuchtungslicht-Teilbündel muss natür- lieh vor dem Auftreffen auf dem Objektfeld nicht nochmals geteilt werden.
Ein Prisma nach Anspruch 6 hat sich zur präzisen Bündelführung als besonders geeignet herausgestellt. Ein nach Anspruch 7 schwenkbar im Strahlengang des Beleuchtungslichts angeordneter Strahlteiler ermöglicht eine feine Abstimmung eines Intensitätsverhältnisses zwischen einem vom Strahlteiler reflektierten und einem vom Strahlteiler durchgelassenen Bündel des Beleuchtungslichts. Die Schwenkachse kann senkrecht auf einer Einfallsebene einer am Strahlteiler reflektierten Strahlführung des Beleuchtungslichts stehen.
Ein Winkel-Kompensator nach Anspruch 8 kann Ausfallwinkel- Änderungen kompensieren, die aufgrund einer Verstellung des Strahlteilers resultieren. Alternativ oder zusätzlich zu einer Winkelkompensation kann auch ein Kompensator zur Kompensation eines Strahl-Lateralversatzes herangezogen werden, der ebenfalls Resultat einer Verstellung des Strahlteilers sein kann. Jedem der Strahlteiler kann ein derartiger Winkel- Kompensator zugeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein Winkel- Kompensator zur Kompensation eines Ausfallswinkels eines vom Strahlteiler reflektierten Anteils des Beleuchtungslichts vorgesehen sein. Der Winkel-Kompensator kann seinerseits als Prisma und/oder als Spiegel ausgeführt sein.
Ein 2D-Retroreflektor nach Anspruch 9 sorgt für eine Winkelstabilität des am Strahlteiler reflektierten Anteils des Beleuchtungslichts.
Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 10 und einer Projek- tionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1 1 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik bereits erläutert wurden.
Ein Beleuchtungsverfahren nach Anspruch 12 sorgt für eine Insensitivität einer Beleuchtungspupillenbeleuchtung in Bezug auf Intensitätsvariationen, die über einen Querschnitt des Beleuchtungslicht-Bündels auftreten. Entsprechende Intensitätsvariationen entstehen beispielsweise durch Drifteffekte einer Beleuchtungslichtquelle. Durch das Beleuchtungsverfahren ist sichergestellt, dass zumindest bereichsweise die Beleuchtungspupille aus verschiedenen Regionen innerhalb des Bündelprofils beleuchtet wird. Intensitätsschwankungen innerhalb des Bündelprofils können sich daher bei derart beleuchteten Abschnitten der Beleuchtungspupille teilweise oder vollständig ausgleichen. Es resultiert eine Beleuchtungspupille, deren Pola- risationsverteilung auch bei Intensitätsschwankungen innerhalb des Beleuchtungslicht-Bündels stabil bleibt.
Die Vorteile des Beleuchtungsverfahrens gelten besonders beim Verfahren nach Anspruch 13. Hierbei wird nicht nur eine Polarisationsverteilung vor- gegeben, sondern auch eine Intensitätsverteilung. Über die Vorgabe der Intensitätsverteilung über die Beleuchtungspupille kann das Beleuchtungs- setting, also eine Beleuchtungswinkelverteilung über das Objektfeld, vorgegeben werden. Die Vorteile eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 14 und eines Bauelements nach Anspruch 15 entsprechen denjenigen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik sowie das erfindungsgemäße Beleuchtungsverfahren bereits erläutert wurden. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Meridionalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem innerhalb einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungsoptik mit einem Multi-Spiegelarray (Multi Mirror Array, MMA) mit über eine Steuerung angesteuerten Kipp-Aktoren und einem Rastermodul mit einer zweistufigen Rasteranordnung, wobei dem Spiegelarray eine Bündelverteilungsoptik und eine Polarisationsoptik im Strahlengang von Beleuchtungslicht vorgeordnet sind; stärker im Detail einen Ausschnitt der Beleuchtungsoptik, nämlich die Komponenten, einschließlich der Bündelverteilungsoptik, im Beleuchtungslicht- Strahlengang zwischen einem von einer Strahlaufwei- tungsoptik kommenden Beleuchtungslicht-Bündel und dem Spiegelarray; vergrößert einen Ausschnitt aus der Bündelverteilungsoptik zur Erzeugung eines reflektierten und eines transmittierten Beleuchtungslicht-Teilbündels aus einem einfallenden Beleuchtungslicht-Bündel; in einem Diagramm eine Abhängigkeit einer Reflekti- vität für senkrecht („s") und parallel („p") zu einer Einfallsebene polarisiertes Licht beim Übergang aus einem Medium mit Brechzahl 1.52 in ein Medium mit Brechzahl 1.0 abhängig vom Einfallswinkel des Lichts auf eine Übergangs-Grenzfläche; eine Aufsicht auf das Spiegelarray, wobei auf benachbarte Spiegelarray- Abschnitte jeweils einfallende Beleuchtungslicht-Bündel durch gestrichelte Intensitätsisolinien angedeutet sind; Fig. 6 perspektivisch einen weiteren Ausschnitt der Beleuchtungsoptik zwischen dem Spiegelarray und einer Pupillenebene, wobei eine lineare Polarisation des Beleuchtungslichts durch entsprechend orientierte Dop- pelpfeile angedeutet ist;
Fig. 7 schematisch eine Verteilungswirkung des mit definierter Polarisation in die Pupillenebene gelenkten Beleuchtungslichts durch das Spiegelarray, wobei zusätz- lieh der Einfluss einer Intensitätsvariation über das Beleuchtungslicht-Bündelprofil auf dem Spiegelarray angedeutet ist; und
Fig. 8 eine weitere Ausführung einer Bündelverteilungsoptik, die anstelle der Bündelverteilungsoptik nach Figur 2 zum Einsatz kommen kann.
Figur 1 zeigt schematisch eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungs- anlage 1 , die als Wafer-Scanner ausgeführt ist und bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen fein strukturierten Bauteilen eingesetzt wird. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 arbeitet zur Erzielung von Auflösungen bis zu Bruchteilen von Mikrometern mit Licht insbesondere aus dem tiefen Ultraviolettbereich (DUV oder VUV). Zur Erleichterung der Darstellung von Lagebeziehungen ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem wiedergegeben. Die x- Richtung verläuft in der Figur 1 nach oben. Die y-Richtung verläuft in der Figur 1 senkrecht zur Zeichenebene und aus dieser heraus. Die z-Richtung verläuft in der Figur 1 nach rechts. Die y- Achsen verlaufen in den verschiedenen Figuren jeweils parallel zueinander.
Eine Scanrichtung der Projektionsbelichtungsanlage 1 verläuft in der y- Richtung, also senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1. Im in der Figur 1 dargestellten Meridionalschnitt ist die Mehrzahl der optischen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 längs einer in z-Richtung verlaufenden optischen Achse 2 aufgereiht. Es versteht sich, dass auch andere Faltungen der optischen Achse 2 möglich sind als in der Figur 1 gezeigt, insbesondere um die Projektionsbelichtungsanlage 1 kompakt zu gestalten.
Zur definierten Ausleuchtung eines Objekt- bzw. Beleuchtungsfeldes 3 in einer Objekt- oder Retikelebene 4, in der eine zu übertragende Struktur in Form eines nicht näher dargestellten Retikels angeordnet ist, dient ein ins- gesamt mit 5 bezeichnetes Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage 1. Das Beleuchtungssystem 5 umfasst eine primäre Lichtquelle 6 und eine Beleuchtungsoptik 7 mit den optischen Komponenten zur Führung von Beleuchtungs- bzw. Abbildungslicht 8 hin zum Objektfeld 3. Die primäre Lichtquelle 6 ist ein ArF-Laser mit einer Arbeitswellenlänge von 193 nm, dessen Beleuchtungslichtstrahl koaxial zur optischen Achse 2 ausgerichtet ist. Andere UV-Lichtquellen, beispielsweise ein F2-Excimer- Laser mit 157 nm Arbeitswellenlänge, ein Krf-Excimer-Laser mit 248 nm Arbeitswellenlänge sowie primäre Lichtquellen mit größeren oder kleineren Arbeitswellenlängen, z. B. mit EUV- Wellenlängen im Bereich zwi- sehen 5 nm und 30 nm, sind ebenfalls möglich. Im Falle einer Auslegung für EUV- Wellenlängen kann die Beleuchtungsoptik ausschließlich mit reflektierenden Komponenten ausgeführt sein. Ein von der Lichtquelle 6 kommender Strahl des Beleuchtungslichts 8 mit kleinem Rechteckquerschnitt trifft zunächst auf eine Strahlaufweitungsop- tik 9, die einen austretenden Strahl des Beleuchtungslichts 8 mit weitgehend parallelem Licht und größerem Rechteckquerschnitt erzeugt. Die Strahlaufweitungsoptik 9 kann Elemente enthalten, die unerwünschte Auswirkungen der Kohärenz des Beleuchtungslichts 8 reduzieren. Das durch die Strahlaufweitungsoptik 7 weitgehend parallelisierte Beleuchtungslicht 8 trifft anschließend auf ein Mikrospiegelarray (Multi Mirror Array, MMA) 10 zur Erzeugung einer Beleuchtungslicht- Winkelverteilung. Das Mikrospiegelarray 10 hat eine Vielzahl von in einem xy-Raster angeordneten, rechteckigen Einzelspiegeln 1 1. Jeder der Einzelspiegel 1 1 ist mit einem zugehörigen Kipp-Aktor 12 verbunden. Jeder der Kipp-Aktoren 12 ist über eine Steuerleitung 13 mit einer Steuerung 14 zur Ansteuerung der Aktoren 12 verbunden. Über die Steuerung 14 können die Aktoren 12 unabhängig voneinander angesteuert werden. Jeder der Aktoren 12 kann einen vorgegebenen x-Kippwinkel (Kippung in der xz-Ebene) und unabhängig hiervon einen y-Kippwinkel (Kippung in der yz-Ebene) des Einzelspiegels 1 1 einstellen, sodass ein Ausfallswinkel ASX eines vom zugehörigen Einzelspiegel 1 1 reflektierten Beleuchtungslicht- Einzelbündels bzw. Einzelstrahls 15 in der xz-Ebene und entsprechend ein in der Zeichnung nicht dargestellter Ausfallswinkel ASy in der yz-Ebene vorgegeben werden kann.
Die durch das MMA 10 erzeugte Winkelverteilung von Ausfallswinkeln AS der Beleuchtungslicht-Einzelbündel 15 wird beim Durchtritt durch einen Kondensor 16, der im Abstand seiner Brennweite vom MMA 10 positioniert ist, in eine zweidimensionale, also senkrecht zur optischen Achse 2 ortsabhängige Beleuchtungslicht-Intensitätsverteilung umgewandelt. Die so erzeugte Intensitätsverteilung ist daher in einer ersten Beleuchtungsebene 17 des Beleuchtungssystems 5 vorhanden. Zusammen mit dem Kondensor 16 stellt das MMA 10 also eine Lichtverteilungseinrichtung zur Erzeugung einer zweidimensionalen Beleuchtungslicht-Intensitätsverteilung dar. Im Bereich der ersten Beleuchtungsebene 17 ist eine erste Rasteranordnung
18 eines Rastermoduls 19 angeordnet, das auch als Wabenkondensor bezeichnet wird. Einfallswinkel ERX in der xz-Ebene (vgl. Figur 1) und ERy in der yz-Ebene (nicht in der Zeichnung dargestellt) des Beleuchtungslichts 8 auf das Rastermodul 19 sind den Ausfallswinkeln ASX (vgl. Figur 1), ASy (nicht in der Zeichnung dargestellt) der Beleuchtungslicht-Einzelbündel 15 vom MMA 10 und/oder dem Ort, von dem das jeweilige Beleuchtungslicht-Einzelbündel 15 vom MMA 10 ausgeht, also dem jeweiligen Einzelspiegel 1 1, korreliert. Diese Korrelation wird durch den Kondensor 16 vorgegeben. Die Einfallswinkel ERX, ERy der Beleuchtungslicht-Einzelbündel 15 auf das Rastermodul 19 sind direkt mit den Positionen der Beleuchtungslicht-Einzelbündel 15 auf dem MMA 10, also mit dem Einzelspiegel 1 1, von dem das jeweilige Beleuchtungslicht-Einzelbündel 15 ausgeht, korreliert, da die Verwendung eines Kondensors 16 zu einer Umsetzung von Ortskoordinaten in Winkel führt.
Das Rastermodul 19 dient zur Erzeugung einer räumlich verteilten Anordnung von sekundären Lichtquellen, also von Bildern der primären Lichtquelle 6, und damit zur Erzeugung einer definierten Beleuchtungswinkelverteilung des aus dem Rastermodul 19 austretenden Beleuchtungslichts.
In einer weiteren Beleuchtungsebene 20 ist eine zweite Rasteranordnung 21 angeordnet. Die Beleuchtungsebene 17 steht in oder in der Nähe einer vorderen Brennebene von Einzelelementen der zweiten Rasteranordnung 21. Die beiden Rasteranordnungen 18, 21 stellen einen Wabenkondensor der Beleuchtungsoptik 7 dar. Die weitere Beleuchtungsebene 20 ist eine Pupillenebene des Beleuchtungssystems 5 oder ist einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems 5 benachbart. Das Rastermodul 19 wird daher auch als felddefinierendes Element (Field Defming Element, FDE) bezeichnet.
Ausfallswinkel ARX in der xz-Ebene (vgl. Figur 1) und ARy in der yz- Ebene (nicht in der Zeichnung dargestellt), unter denen die Beleuchtungslicht-Einzelbündel 15 die zweite Rasteranordnung 21 verlassen, sind einem Ortsbereich im Objektfeld 3, auf dem das jeweilige Beleuchtungslicht- Einzelbündel 15 auf das Objektfeld 3 trifft, eindeutig zugeordnet.
Dem Rastermodul 19 nachgeordnet ist ein weiterer Kondensor 22, der auch als Feldlinse bezeichnet wird. Zusammen mit der zweiten Rasteranordnung 21 bildet der Kondensor 22 die erste Beleuchtungsebene 17 in eine Feld- Zwischenebene 23 des Beleuchtungssystems 5 ab. In der Feld-Zwischenebene 23 kann ein Retikel-Masking- System (REMA) 24 angeordnet sein, welches als verstellbare Abschattungsblende zur Erzeugung eines scharfen Randes der Beleuchtungslicht-Intensitätsverteilung dient. Ein nachfolgendes Objektiv 25 bildet die Feld-Zwischenebene 23 auf das Retikel, das heißt die Lithographievorlage ab, das sich in der Retikelebene 4 befindet. Mit einem Projektionsobjektiv 26 wird die Retikelebene 4 auf eine Wafer- oder Bildebene 27 auf den in der Figur 1 nicht dargestellten Wafer abgebildet, der intermittierend oder kontinuierlich in der Scan-Richtung (y) verschoben wird.
Die erste Rasteranordnung 18 weist einzelne erste Rasterelemente 28 auf, die spalten- und zeilenweise in der xy-Ebene angeordnet sind. Die ersten Rasterelemente 28 haben eine rechteckige Apertur mit einem x/y- Aspektverhältnis von beispielsweise 1/1. Auch andere, insbesondere größere x/y- Aspektverhältnisse der ersten Rasterelemente 28, zum Beispiel 2/1 , sind möglich.
Der Meridionalschnitt nach Figur 1 geht entlang einer Rasterspalte. Die ersten Rasterelemente 28 sind als Mikrolinsen, z. B. mit positiver Brechkraft, ausgebildet. Die ersten Rastelemente 28 sind in einem ihrer Rechteckform entsprechenden Raster direkt aneinander angrenzend, das heißt im Wesentlichen flächenfüllend, angeordnet. Die ersten Rastelemente 28 werden auch als Feldwaben bezeichnet. Auch die zweite Rasteranordnung 21 hat entsprechende Rasterelemente.
Der Rasteraufbau und die Funktion des Rastermoduls 19 entsprechen grundsätzlich dem, was in der WO2007/093433 AI beschrieben ist. Zwischen der Strahlaufweitungsoptik 9 und dem MMA 10 sind eine Bündelverteilungsoptik 29 und eine Polarisationsoptik 30 angeordnet.
Figur 2 zeigt stärker im Detail die Komponenten der Beleuchtungsoptik 7 zwischen der Strahlaufweitungsoptik 9 und dem MMA 10.
Die Bündelverteilungsoptik 29 dient zum Aufteilen des einfallenden Bündels des Beleuchtungslichts 8 in mehrere und im dargestellten Ausführungsbeispiel in vier Beleuchtungslicht-Teilbündel 8a, 8b, 8c und 8d. Gleichzeitig dient die Bündelverteilungsoptik 29 zum Verteilen des Be- leuchtungslichts 8 auf Abschnitte 30a, 30b, 30c und 30d der Polarisationsoptik 30. Die Polarisationsoptik 30 dient zur Vorgabe von Polarisationszu- ständen des auf das MMA 10 auftreffenden Beleuchtungslichts 8. Die Bündelprofile der Beleuchtungslicht-Teilbündel 8a bis 8d stimmen mit dem Bündelprofil des in die Bündelverteilungsoptik 29 einfallenden Bündels des Beleuchtungslichts 8 überein, was nachfolgend anhand der Figur 5 noch näher erläutert wird. Es wird jeweils mindestens eines der Beleuch- tungslicht-Teilbündels 8a bis 8d hin zu einem diesem Beleuchtungslicht- Teilbündel 8a bis 8d zugeordneten Polarisationsoptik- Abschnitt 30a bis 30d gelenkt.
Das MMA ist in MMA- Abschnitte 10a, 10b, 10c und lOd unterteilt. Die Polarisations-Optik- Abschnitte 30a bis 30d geben jeweils unabhängig Pola- risationszustände der auf diese auftreffenden Beleuchtungslicht-Teilbündel 8a bis 8d vor, die nach Beeinflussung durch die Polarisationsoptik- Abschnitte 30a bis 30d auf die ihnen zugeordneten MMA- Abschnitte 10a bis lOd auftreffen.
Bei der dargestellten Ausführung sind die MMA- Abschnitte 10a bis lOd Teile ein und desselben MMAs 10. Alternativ ist es möglich, jeden der MMA- Abschnitte 10a bis lOd als unabhängiges MMA auszuführen. Figur 3 zeigt stärker im Detail eine Verteilungskomponente 29a der Bündelverteilungsoptik 29. In die Verteilungskomponente 29a fällt das von der Strahlaufweitungsoptik 9 aufgeweitete Bündel des Beleuchtungslichts 8 ein. Dieses durchtritt zunächst eine Hypotenusenfläche 31 eines Polarisationsprismas 32 der Verteilungskomponente 29a. Das Polarisationsprisma 32 ist aus einem Material mit Brechzahl 1,52. Ein Auftreffwinkel des einfallenden Bündels des Beleuchtungslichts 8 auf die Hypotenusenfläche 31 ist nahe der senkrechten Inzidenz, weicht von der senkrechten Inzidenz also um nicht mehr als 7° ab. Die Hypotenusenfläche 31 ist für eine Nutzwellenlänge des Beleuchtungslichts 8 antireflexbeschichtet. Das einfallende Bündel des Beleuchtungslichts 8 kann unpolarisiert sein. Alternativ kann das einfallende Bündel des Beleuchtungslichts 8 auch polarisiert, insbesondere linear polarisiert sein.
Nach Durchtritt durch die Hypotenusenfläche 31 trifft das Beleuchtungslicht 8 auf eine polarisationsabhängig reflektierende Kathetenfläche 33 des Polarisationsprismas 32. Diese Kathetenfläche 33 ist unbeschichtet. Ein Teil des einfallenden Beleuchtungslichts 8 wird an der Kathetenfläche 33 reflektiert und stellt das Beleuchtungslicht-Teilbündel 8a dar. Dieses Beleuchtungslicht-Teilbündel 8a wird nach Reflexion an der polarisationsabhängig reflektierenden Kathetenfläche 33 an einer weiteren Kathetenfläche 34 des Polarisationsprismas 32 reflektiert, die hochreflektierend für das Beleuchtungslicht 8 beschichtet ist. Nach Reflexion an der weiteren Käthe - tenfläche 34 durchtritt das Beleuchtungslicht-Teilbündel 8a die Hypotenusenfläche 31 , tritt also aus dem Polarisationsprisma 32 aus und wird nachfolgend von einem Spiegel 35 reflektiert. Das reflektierte Beleuchtungslicht-Teilbündel 8a ist überwiegend senkrecht zur Zeichenebene der Figur 3 polarisiert, also in Bezug auf den Einfall auf die polarisationsabhängig reflektierende Kathetenfläche 33 also überwiegend s-polarisiert.
Ein Teil des Beleuchtungslichts 8 wird von der polarisationsabhängig reflektierenden Kathetenfläche 33 nicht reflektiert, sondern tritt vom optisch dichteren Medium des Polarisationsprismas 32 in das optisch dünnere Um- gebungsmedium, also beispielsweise in Luft oder Vakuum aus.
Das von der polarisationsabhängig reflektierenden Kathetenfläche 33 hindurchgelassene Bündel des Beleuchtungslichts 8 ist teilweise oder über- wiegend p-polarisiert, kann aber weiterhin erhebliche Anteile auch von s- polarisierten Lichts enthalten.
Figur 4 zeigt die eflektivitätsverhältnisse an der polarisationsabhängig reflektierenden Kathetenfläche 33 abhängig vom Einfallswinkel und vom Polarisationszustand des einfallenden Beleuchtungslichts 8. Dieser Einfallswinkel ist in der Figur 3 mit (Xj bezeichnet. Bei einem Einfallswinkel von 41,14° oder größer ergibt sich der Winkel der Totalreflexion, so dass kein Licht mehr durch die polarisationsabhängig reflektierenden Käthe - tenfläche 33 hindurchgelassen würde. Sobald dieser Winkel auf 40,59° verringert wird, steigt eine Transmission für parallel zur Einfallsebene polarisiertes Licht auf 70% (Reflektivität Rp sinkt auf den Wert 0,3) und eine Transmission für senkrecht zur Einfallsrichtung polarisiertes Licht steigt auf 40% (Reflektivität Rs bei 0,6).
Bei einem Brewsterwinkel (Rp=0) wird noch für die s-Polarisations- komponente eine Reflektivität von etwa 0.15 erzielt.
Durch Verschwenken des Polarisationsprismas 32 um eine Schwenkachse 36 senkrecht zur Zeichenebene der Figur 3 um wenige Grad oder sogar auch nur um wenige Zehntel Grad lässt sich ein Intensitätsverhältnis zwischen dem von der polarisationsabhängig reflektierenden Kathetenfläche 33 reflektierten und dem transmittierten Beleuchtungslicht-Teilbündel fein vorgeben. Die Schwenkachse 36 ist senkrecht zu einer mit der Zeichenebe- ne der Figuren 2 und 3 zusammenfallenden Strahlebene einer Strahlführung des Beleuchtungslichts 8 angeordnet. Ein Schwenkwinkelbereich des Polarisationsprismas 32 um die Schwenkachse 36 kann kleiner sein als 5°, kann kleiner sein als 2° und kann insbesondere höchstens 1 ° betragen. Beim Verkippen des Polarisationsprismas 32 wird ein sehr kleiner Lateralversatz erzeugt. Falls dieser Lateralversatz eine störende Größenordnung erreichen sollte, kann dies über eine Verkippung der Spiegel 35 bzw. 29d sowie über eine Korrektur- Verkippung der beaufschlagten Einzelspiegel 1 1 des MMAs 10 vollständig kompensiert werden.
Im Strahlengang des Beleuchtungslicht-Teilbündels, das von der polarisationsabhängig reflektierenden Kathetenfläche 33 durchgelassen wird, folgt eine parallel hierzu angeordnete Hypotenusenfläche 37 eines Winkel- Kompensationsprismas 38. Die polarisationsabhängig reflektierende Kathetenfläche 33 des Polarisationsprismas 32 und die Hypotenusenfläche 37 des Winkel-Kompensationsprismas 38 sind unabhängig vom Schwenkwinkel des Polarisationsprismas 32 immer parallel zueinander angeordnet. Ein Abstand der beiden Flächen 33, 37 ist so groß, dass keine Verhinderung der Totalreflexion, also keine frustrierte Totalreflexion, stattfindet. Die Hypotenusenfläche 37 des Winkel-Kompensationsprismas 38 ist antire- flexbeschichtet für die Nutzwellenlänge des Beleuchtungslichts 8. Nach Durchtritt durch die Hypotenusenfläche 37 tritt der durchgelassene Anteil des Beleuchtungslichts 8 aus dem Winkel-Kompensationsprisma 38 durch eine ebenfalls antireflexbeschichtete Kathetenfläche 39 aus. Ein Auftreffwinkel des durchgelassenen Anteils des Beleuchtungslichts 8 auf die Kathetenfläche 39 ist wiederum nahe der senkrechten Inzidenz.
Das Winkel-Kompensationsprisma 38 dient zur Kompensation einer Ände- rung eines Ausfallswinkels des von der polarisationsabhängigen Kathetenfläche 33 des Polarisationsprismas 32 durchgelassenen, also transmit- tierten Anteils des Beleuchtungslichts 8 aufgrund einer Verschwenkung des Polarisationsprismas 32. Die beiden weiteren Verteilungskomponenten 29b und 29c der Bündelverteilungsoptik 29 sind genauso aufgebaut wie die Verteilungskomponente 29a. Die Verteilungskomponenten 29a bis 29c der Bündelverteilungsoptik 29 sind als polarisationsabhängige Strahlteiler ausgeführt. Jeweils die re- flektierten Beleuchtungslicht-Teilbündel der Verteilungskomponenten 29b und 29c bilden die Beleuchtungslicht-Teilbündel 8b und 8c. Das von der Verteilungskomponente 29c hindurchgelassene Teilbündel des Beleuchtungslichts 8 wird von einem weiteren Spiegel reflektiert, der gleichzeitig die Verteilungskomponente 29d der Bündelverteilungsoptik 29 darstellt und bildet das Beleuchtungslicht-Teilbündel 8d.
Das Polarisationsprisma 32 und das Winkel-Polarisationsprisma 38 werden von einem gemeinsamen, nicht dargestellten Tragkörper getragen. Letzterer steht mit einem Schwenkantrieb 40a zum Verschwenken um die Schwenkachse 36 in mechanischer Wirkverbindung, der in der Figur 3 schematisch dargestellt ist. Jede der Verteilungskomponenten 29a bis 29c hat einen ihr zugeordneten Schwenkantrieb 40a, 40b, 40c. Die Schwenkantriebe 40a bis 40c können unabhängig voneinander angesteuert werden. Hierzu dient eine zentrale Steuereinrichtung 41 der Projektionsbelichtungs- anläge 1 , die in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellt ist.
Die Polarisationsoptik- Abschnitte 30a bis 30d weisen jeweils eine Phasenverzögerungsplatte auf. Alternativ oder zusätzlich können die Polarisationsoptik-Abschnitte 30a bis 30d einen Polarisator zur Erzeugung z. B. li- near polarisierten Lichts aus dem jeweils einfallenden Beleuchtungslicht- Teilbündel 8a bis 8d aufweisen. Die Polarisationsoptik- Abschnitte können alternativ oder zusätzlich mehrere Spiegel aufweisen, mit denen eine geometrische Drehung eines Polarisationszustandes des jeweiligen Beleuchtungslicht-Teilbündels 8a bis 8d herbeigeführt werden kann. Aufgrund der Ausführung des Polarisationsprismas 32 als 90°-Prisma und der Reflexion des an der polarisationsabhängig reflektierenden Kathetenfläche 33 reflektierten Anteils des Beleuchtungslichts 8 an beiden Ka- thetenflächen 33, 34 des Polarisationsprismas 32 wirkt das Polarisationsprisma 32 als zweidimensionaler (2D-) Retroreflektor für diesen reflektierten Anteil des Beleuchtungslichts 8. Ein Ausfallswinkel dieses reflektierten Anteils des Beleuchtungslichts 8 aus der Hypotenusenfläche 31 des Polarisationsprismas 32 ist also unabhängig von einem Schwenkwinkel des Pola- risationsprismas 32 um die Schwenkachse 36.
Die Bündelverteilungsoptik 29 ist so ausgeführt, dass die erzeugten Teilbündel 8a bis 8d des Beleuchtungslichts 8 jeweils Bündelprofile haben, die mit dem Bündelprofil des einfallenden Bündels des Beleuchtungslichts 8, also dem Bündelprofil des Beleuchtungslichts 8 nach der Strahlaufwei- tungsoptik 9, übereinstimmen. Figur 5 verdeutlicht dies. Dort ist in einer Aufsicht das MMA 10 mit den MMA- Abschnitten 10a, 10b, 10c und lOd dargestellt. Die MMA- Abschnitte 10a bis lOd sind gleich groß und haben jeweils in einem Rechteck-Raster angeordnete Einzelspiegel 1 1. Das Rechteck-Raster ist als 7xl9-Raster ausgebildet. Insgesamt hat jeder der MMA- Abschnitte 10a bis lOd also 133 Einzelspiegel 1 1. Auch eine kleinere oder auch eine deutlich größere Anzahl der Einzelspiegel 1 1 , beispielsweise 100 Einzelspiegel 1 1, 200 Einzelspiegel 1 1 , 500 Einzelspiegel 1 1 oder auch 1000 Einzelspiegel 1 1 ist möglich.
Gezeigt ist in der Figur 5 jeweils ein Bündelprofil des auf den jeweiligen MMA- Abschnitt 10a bis lOd auftreffenden Beleuchtungslicht-Teilbündels 8a bis 8d. Der tatsächliche Verlauf dieses Bündelprofils ist lediglich beispielhaft dargestellt. Anstelle des dort unregelmäßig gezeigten Verlaufs kann der Verlauf des Bündelprofils auch regelmäßig rechteckig, quadratisch, elliptisch oder kreisförmig sein.
Das jeweilige Bünde lprofil ist in der Figur 5 durch mehrere Intensitäts- Isolinien I I2 und I3 angedeutet, wobei der Index i der Isolinie Ii mit sinkender Intensität ansteigt. Die Bündelprofile der Beleuchtungslicht- Teilbündel 8a bis 8d sind exakte Kopien voneinander. Alternativ ist es möglich, die Bündelprofile hinsichtlich ihrer Querschnittsverläufe exakt zu kopieren, allerdings unterschiedliche Intensitäten der Beleuchtungslicht- Teilbündel 8a bis 8d vorzugeben.
Hervorgehoben sind jeweils Einzelspiegel I Ia1 bis l ld1 sowie I Ia2 bis 1 ld2. In Bezug auf den jeweils gesamten MMA- Abschnitt 10a bis lOd liegen die Einzelspiegel I Ia1, 1 lb1, 1 1c1 und 1 ld1 jeweils an exakt derglei- chen Relativposition, nämlich bei der (x, y)-Koordinate (3, 13). In Bezug auf den jeweils gesamten MMA- Abschnitt 10a bis lOd liegen die Einzelspiegel 1 la2, 1 lb2, 1 lc2 und 1 ld2 jeweils an exakt dergleichen Relativposition, nämlich bei der (x, y)-Koordinate (6, 5). Die Einzelspiegel 1 la1 bis 1 ld1 einerseits und 1 la2 bis 1 ld2 andererseits liegen jeweils exakt am glei- chen Ort des die MMA- Abschnitte 10a bis lOd beaufschlagenden Beleuchtungslicht-Teilbündels 8a bis 8d.
Figur 6 zeigt, welche Pupillenorte über die jeweiligen Einzelspiegel I I 1 sowie 1 12 mit dem Beleuchtungslicht 8 beaufschlagt werden. Zusätzlich ist in der Figur 6 eine Wirkung des jeweiligen Polarisationsoptik- Abschnitts 30a bis 30d auf die Polarisation des jeweiligen MMA- Abschnitts 10a bis lOd beaufschlagenden Beleuchtungslicht-Teilbündels 8a bis 8d schematisch durch Polarisations-Doppelpfeile Pa bis Pd verdeutlicht. Im dargestellten Beispiel verläuft eine lineare Polarisation des Beleuchtungslicht- Teilbündels 8a, das den MMA- Abschnitt 10a beaufschlagt, horizontal, also parallel zur x-Achse. Die weiteren Polarisations-Doppelpfeile Pb, Pc und Pd verlaufen unter jeweils unterschiedlichen Winkeln zur x- und y- Achse. Die verschiedenen MMA- Abschnitte 10a bis lOd können über die Polarisationsoptik-Abschnitte 30a bis 30d also jeweils mit Beleuchtungslicht eines vorgegebenen Polarisationszustandes beaufschlagt werden. Dabei kann auf die MMA- Abschnitte 10a bis lOd Licht verschiedener Polarisationszustän- de auftreffen. Alternativ können aber auch mindestens zwei MMA- Abschnitte 10a bis lOd mit Beleuchtungslicht gleichen Polarisationszustandes beaufschlagt werden.
Durch schematische Einzelstrahlen 15jJ sind Einzelbündel des Beleuchtungslichts 8 dargestellt, die von den zugehörigen Einzelspiegeln 1 ljJ hin zur Pupillenebene 20 reflektiert werden. Der Index i kann dabei die Buchstaben a bis d einnehmen und der Index j die Zahlen 1 oder 2, je nachdem, von welchem der Einzelspiegel 1 1 a 1 bis 1 1 d 2 die Reflexion des zugehörigen Einzelbündels 15jJ erfolgt. Das Beleuchtungslicht-Teilbündel hat in y-Richtung eine Erstreckung von etwa achtzehn Seitenlängen der Einzelspiegel 1 1 und in x-Richtung eine Erstreckung von etwa fünf Seitenlängen der Einzelspiegel 1 1 (vgl. Fig. 5). Ein typischer Durchmesser des Beleuchtungslicht-Bündels beträgt daher (18+5)/2=l 1,5 Kantenlängen der Einzelspiegel 1 1. Ein Abstand der beiden Einzelspiegel 1 1 i 1 und I ii 2 voneinander auf jedem der MMA- Abschnitte 10a bis lOd ist größer als sieben Kantenlängen der Einzelspiegel 1 1 und ist demnach deutlich größer als 10% dieses typischen Durchmessers des Beleuchtungslicht-Bündels. Die Einzelbündel 15jJ treffen auf entsprechende Ortsabschnitte 42jJ einer Pupille 43 in der Pupillenebene 20. Benachbarte Abschnitte 42iJ der Pupille 43, beispielsweise die Abschnitte 42a1, 42c2 werden über MMA- Einzelspiegel 1 ljj, beispielsweise über die MMA-Einzelspiegel I Ia1, 1 1c2 beleuchtet, die von Regionen innerhalb des identischen Bündelprofils der Beleuchtungslicht-Teilbündel 8a bis 8d stammen, die voneinander um mehr als 10% eines typischen Durchmessers des Beleuchtungslicht- Bündels entfernt sind. Dies gilt entsprechend für die einander benachbarten Pupillen- Ortsabschnitte 42dl und 42b2, für die benachbarten Pupillen-Ortsabschnitte 42b1 und 42d2 sowie für die benachbarten Pupillen-Ortsabschnitte 42c1 und 42a2. Figur 7 verdeutlicht eine Wirkung dieser Beleuchtung benachbarter Pupillen-Ortsabschnitte über voneinander entfernte MMA-Einzelspiegel. Dargestellt ist schematisch eine Beleuchtung der Pupille 43 über vier Einzelspiegel I I 1, I I2, I I3 und 1 14. Jeweils voneinander entfernte und insbesondere um mehr als 10% eines typischen Durchmessers des Beleuchtungslicht- Bündels 8 entfernte Einzelspiegel beleuchten benachbarte oder miteinander zusammenfallende Ortsabschnitte 42 auf der Pupille 43. Die beiden Einzelspiegel I I2, I I3 beleuchten im Beispiel der Figur 7 den Ortsabschnitt 422/3 und die beiden Einzelspiegel 1 11 und 1 14 beleuchten den Pupillen- Ortsabschnitt 421/4.
Sofern sich eine Intensität über das Bündelprofil des Bündels des Beleuchtungslichts 8 ändert, was in dem zusätzlich in die Figur 7 eingezeichneten Intensitäts/Orts-Diagramm durch Übergang von einem konstanten Intensitätsprofil Ic hin zu einem verkippten Intensitätsprofil IK verdeutlicht ist, hat auf die Intensitätsverteilung in der Pupille 43 keinen oder nur einen geringen Einfluss, da gleiche oder benachbarte Ortsbereiche 42J jeweils über Einzelspiegel 1 1J beleuchtet werden, die aufgrund der verkippten Intensität einerseits eine höhere und andererseits eine niedrigere Intensität hin zu die- sem Ortsbereich 42 reflektieren. Es resultiert eine Unempfmdlichkeit der Beleuchtungsoptik 7 gegenüber Intensitätsdrifts der Lichtquelle 6 oder sonstiger führender Komponenten der Beleuchtungsoptik 7, die zu entsprechenden Intensitäts-Kipps führen, wie vorstehend beispielhaft erläutert. Insbesondere eine Polbalance bleibt bei einem Dipol- oder Multipol- Beleuchtungssetting unbeeinflusst oder wenig beeinflusst durch beispielsweise driftbedingte Intensitätsänderungen.
Im Zusammenhang mit der Figur 6 wurde die Erzeugung einer im Wesentlichen tangentialen Polarisation über die Pupille 43 beschrieben. Natürlich können auch andere Polarisationsverteilungen über die Pupille 43 mit der Beleuchtungsoptik 7 erzeugt werden.
Entsprechend der zur Vorgabe einer gewünschten Polarisationsverteilung über die Pupille 43 erforderliche Anzahl diskreter Polarisationszustände kann bei der Beleuchtungsoptik 7 die Anzahl der Beleuchtungslicht- Teilbündel vorgegeben werden. Es kann beispielsweise eine Bündelverteilungsoptik 29 mit einer kleineren oder größeren Anzahl von Verteilungskomponenten zum Einsatz kommen, so dass beispielsweise nur zwei Beleuchtungslicht-Teilbündel oder drei Beleuchtungslicht-Teilbündel oder auch mehr als vier Beleuchtungslicht-Teilbündel, z. B. fünf, sechs, sieben, acht, zehn oder noch mehr Beleuchtungslicht-Teilbündel mit identischem Bündelprofil erzeugt werden. Je nach den Anforderungen an die herzustellenden Polarisationszustände wird die Polarisationsoptik 30 ausgewählt. Dabei kann eine Mehrzahl von Polarisationsoptiken nach Art der Polarisationsoptik 30 vorgehalten werden, die sich in der polarisationsoptischen Wirkung der Polarisationsoptik- Abschnitte 30a bis 30d unterscheiden. Auch Polarisationsoptiken mit anderen Anzahlen von Polarisationsoptik- Abschnitten als vier Polarisationsoptik-Abschnitte wie beim Beispiel nach Figur 2 können zum Einsatz kommen. Diese Anzahl der Polarisationsoptik- Abschnitte kann angepasst sein an die Anzahl der Beleuchtungslicht-Teilbündel.
Beispielsweise können drei verschiedene Polarisationsoptiken nach Art der Polarisationsoptik 30 in einem Wechselhalter vorgehalten werden.
Bei der Beleuchtung der Beleuchtungspupille 43 mit der vorstehend be- schriebenen Beleuchtungsoptik 7 zur Beleuchtung des Bildfeldes 3 wird folgendermaßen vorgegangen: Zunächst wird das einfallende Bündel des Beleuchtungslichts 8 in die mehreren Beleuchtungslicht-Teilbündel 8a bis 8d aufgeteilt, deren Bündelprofil jeweils mit dem Bündelprofil des einfallenden Bündels des Beleuchtungslichts 8 übereinstimmt. Dies geschieht mit der Bündelverteilungsoptik 29. Es wird weiterhin ein Polarisationszustand für jedes der Beleuchtungslicht-Teilbündel 8a bis 8d vorgegeben. Dies geschieht mit Hilfe der Polarisationsoptik 30. Die Beleuchtungslicht- Teilbündel 8a bis 8d werden mit dem vorgegebenen Polarisationszustand auf die MMA- Abschnitte 10a bis lOd gelenkt. Die Beleuchtungspupille wird mit einer vorgegebenen Polarisationsverteilung des Beleuchtungslichts 8 über eine entsprechende Kippeinstellung der MMA-Einzelspiegel 1 1 der beleuchteten MMA- Abschnitte 10a bis 1 Od beleuchtet. Hierbei werden die benachbarten Abschnitte, also beispielsweise die Abschnitte 42a1 und 42c2 der Beleuchtungspupille 43 über die MMA-Einzelspiegel 1 1 der MMA- Abschnitte 10a bis 1 Od beleuchtet. Diese benachbarten Abschnitte, also beispielsweise die Abschnitte 42a1 und 42c2 stammen von Regionen innerhalb des Bündelprofils des Beleuchtungslichts 8, die voneinander um mehr als 10% des typischen Durchmessers des Beleuchtungslicht-Bündels entfernt sind.
Figur 8 zeigt eine weitere Ausführung einer Bündelverteilungsoptik 45, die anstelle der Bündelverteilungsoptik 29 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend ins- besondere unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 7 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im einzelnen diskutiert.
Die in der Figur 8 dargestellte Bündelverteilungsoptik 45 ist ausschließlich mit reflektierenden Komponenten realisiert, kann also insbesondere für Wellenlängen des Beleuchtungslichts 8 verwendet werden, die nicht über transmissive Materialien geführt werden können, beispielsweise für EUV- Wellenlängen im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Dargestellt ist die Bündelverteilungsoptik 45 in der Figur 8 beispielhaft zur Erzeugung von zwei Beleuchtungslicht-Teilbündeln 8a und 8b aus einem Bündel einfallenden Beleuchtungslichts 8. Je nach Auslegung der Bündelverteilungsoptik 45 können auch mehr als zwei Beleuchtungslicht- Teilbündel, z. B. drei, vier oder noch mehr Beleuchtungslicht-Teilbündel erzeugt werden.
Die Bündelverteilungsoptik 45 ist ähnlich einem Czerny-Turner- Monochromator aufgebaut, wird aber anders genutzt, wie nachfolgend beschrieben wird. Das einfallende Bündel des Beleuchtungslichts 8 durchtritt zunächst eine Zwischenfokusebene 46 und wird dann von einem Konkavspiegel 47 kollimiert. Das parallelisierte Bündel des Beleuchtungslichts 8 trifft dann auf ein Blaze-Reflexionsgitter 48. Das Reflexionsgitter 48 ist nicht monolitisch ausgeführt. Die einzelnen Gitterperioden des Blaze- Reflexionsgitters 48 sind gebildet durch aktorisch verlagerbare MEMS- Spiegel 49, wie die Ausschnittsvergrößerung in der Figur 8 schematisch zeigt. Jeder MEMS- Spiegel 49 ist mit einem individuell über die zentrale Steuereinrichtung 41 ansteuerbaren Aktor 50 zur Einstellung eines Kippwinkels und damit eines Blaze-Winkels des Gitters 48 verbunden. Die MEMS- Spiegel 49 und die Aktoren 50 werden von einem Tragkörper 51 des Blaze-Reflexionsgitters 48 getragen. In Bezug auf die Größe der MEMS-Spiegel 49 und ihre Beabstandung ist die Figur 8 nicht maßstäblich. Eine Gitterkonstante des Blaze-Reflexionsgitters 48 und ein Blaze-Winkel sind so auf die Wellenlänge des Beleuchtungslichts 8 abgestimmt, dass innerhalb des über die Auswahl des Blaze-Winkels bevorzugten Reflexi- onsbereichs des Gitters 48 mehrere Beugungsordnungen des Gitters 48 mit vorgegebener Effizienz reflektiert werden. Dargestellt ist dies in der Figur 8 beispielhaft mit durchgezogenen Linien für eine erste Beugungsordnung des Blaze-Reflexionsgitters 48 für das Beleuchtungslicht 8 und mit gestrichelten Linien für eine zweite Beugungsordnung. Die erste Beugungsordnung ergibt das Beleuchtungslicht-Teilbündel 8a und die zweite Beugungsordnung ergibt das Beleuchtungslicht-Teilbündel 8b. Die Beleuch- tungslicht-Teilbündel 8a, 8b durchlaufen nach Reflexion am Blaze- Reflexionsgitter 48 und an einem weiteren Konkavspiegel 47 zunächst eine weitere Zwischenfokusebene 52 und werden dann auf die zugehörigen Abschnitte 30a, 30b der Polarisationsoptik 30 verteilt, wie vorstehend im Zusammenhang der Ausführung insbesondere nach Figur 2 bereits erläutert. Die Polarisationsoptik 30 kann mit reflektierenden Abschnitten 30a, 30b ... aufgebaut sein, beispielsweise mit Drahtgitter- (wire grid) Polarisationsabschnitten. Auch eine rein reflektive Polarisationsoptik ist möglich, bei der eine Polarisationsvorgabe über eine geometrische Polarisationsdrehung bewerkstelligt wird.
Eine Gitterperiode des Blaze-Reflexionsgitters 48 ist beispielsweise hundertmal so groß wie die Wellenlänge des Polarisationslichts 8. Bei einer Wellenlänge des Beleuchtungslichts 8 von 13 nm ergibt sich eine Gitterpe- riode von 1,3 μηι.
Durch Verkippung der MEMS- Spiegel 49 und entsprechend der Vorgabe eines Blaze-Winkels lässt sich das Maximum der Reflexion über die möglichen Beugungswinkel der n-ten Ordnungen schieben, sodass sich ein In- tensitätsverhältnis der sich ergebenden Beleuchtungslicht-Teilbündel 8a, 8b, ..., die vom Blaze-Reflexionsgitter 48 reflektiert werden, kontinuierlich einstellen lässt. Auch hinsichtlich einer Vorgabe der Intensitätsverteilung auf vier Beleuchtungslicht-Teilbündel entspricht die Bündelverteilungsoptik 45 dem, was vorstehend unter Bezugnahme auf die Bündelverteilungs- optik 29 bereits erläutert wurde.
Zur mikrolithografischen Herstellung mikro- bzw. nano strukturierter Bauelemente mit der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird zunächst ein Substrat bzw. ein Wafer in der Waferebene 27 bereitgestellt. Auf dem Wafer ist zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht. Weiterhin wird in der Retikelebene 4 ein Retikel bereitgestellt, das abzubildende Strukturen aufweist. Mit der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird dann der im Objektfeld 3 angeordnete Teil des Retikels auf einen im Bildfeld angeordneten Bereich der Schicht projiziert.

Claims

Patentansprüche
1. Beleuchtungsoptik (7) zur Ausleuchtung eines Objektfeldes (3),
mit mehreren MMA- Abschnitten (10a bis lOd), wobei jeder der MMA- Abschnitte (10a bis lOd) eine Mehrzahl von Einzelspiegeln (1 1) aufweist,
mit einer Polarisationsoptik (30) zur Vorgabe von Polarisationszu- ständen von auf die MMA- Abschnitte (10a bis lOd) auftreffendem Beleuchtungslicht (8),
mit einer Bündelverteilungsoptik (29) zum Aufteilen eines einfallenden Bündels des Beleuchtungslichts (8) und zum Verteilen des Beleuchtungslichts (8) auf Abschnitte (30a bis 30d) der Polarisationsoptik (30),
wobei die Bündelverteilungsoptik (29) so ausgeführt ist, dass sie mehrere Teilbündel (8a bis 8d) des Beleuchtungslichts (8) erzeugt, deren Bündelprofil mit dem Bündelprofil des einfallenden Bündels des Beleuchtungslichts (8) übereinstimmt, wobei jeweils mindestens ein Beleuchtungslicht-Teilbündel (8a bis 8d) hin zu einem diesem Beleuchtungslicht-Teilbündel (8a bis 8d) zugeordneten Polarisationsoptik-Abschnitt (30a bis 30d) gelenkt wird.
2. Beleuchtungsoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die MMA- Abschnitte (10a bis lOd) Teile ein und desselben MMAs (10) sind.
3. Beleuchtungsoptik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsoptik- Abschnitte (30a bis 30d) jeweils zur unabhängigen polarisationsoptischen Beeinflussung eines der Beleuchtungslicht-Teilbündel (8a bis 8d) ausgeführt ist.
4. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsoptik (30) mindestens eine Phasenverzögerungsplatte aufweist.
5. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündelverteilungsoptik (29) mindestens einen polarisationsabhängigen Strahlteiler (32) aufweist.
6. Beleuchtungsoptik nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der polarisationsabhängige Strahlteiler (32) als Prisma ausgeführt ist.
7. Beleuchtungsoptik nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlteiler (32) schwenkbar im Strahlengang des Beleuch- tungslichts (8) angeordnet ist.
8. Beleuchtungsoptik nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem mindestens einen schwenkbaren Strahlteiler (32) der Bündelverteilungsoptik (29) ein Winkel-Kompensator (38) zur Kompensation ei- nes Ausfallwinkels eines vom Strahlteiler (32) transmittierten Anteils des Beleuchtungslichts (8) zugeordnet ist.
9. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der polarisationsabhängige Strahlteiler (32) als 2D-Retroreflektor für einen am Strahlteiler (32) reflektierten Anteil des
Beleuchtungslichts (8) ausgeführt ist.
10. Optisches System mit einer Beleuchtungsoptik (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und mit einer Projektionsoptik (26) zur Abbildung des Objektfeldes (3) in ein Bildfeld in einer Bildebene (27).
1 1. Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem optischen System nach Anspruch 10 und einer primären Lichtquelle (6).
12. Verfahren zur Beleuchtung einer Beleuchtungspupille (43) einer Beleuchtungsoptik (7) zur Beleuchtung eines Objektfeldes (3) mit folgen- den Schritten:
Aufteilen eines einfallenden Bündels von Beleuchtungslicht (8) in mehrere Beleuchtungslicht-Teilbündel (a bis 8d), deren Bündelprofil jeweils mit dem Bündelprofil des einfallenden Bündels des Beleuchtungslichts (8) übereinstimmt,
- Vorgabe eines Polarisationszustandes für jedes Beleuchtungslicht-
Teilbündel (8a bis 8d),
Lenken der Beleuchtungslicht-Teilbündel (8a bis 8d) mit vorgegebenem Polarisationszustand auf MMA- Abschnitte (10a bis lOd), Beleuchten der Beleuchtungspupille (43) mit einer vorgegebenen Polarisationsverteilung des Beleuchtungslichts (8) über eine entsprechende Kippeinstellung von MMA-Einzelspiegeln (1 1) der beleuchteten MMA- Abschnitte (10a bis lOd),
- wobei benachbarte Abschnitte (42a1, 42c2; 42b1, 42d2; 42c1, 42a2;
42dl, 42b2) der Beleuchtungspupille (43) über die MMA- Einzelspiegel ( 1 1 ) der MMA- Abschnitte ( 10a bis 1 Od) beleuchtet werden, die von voneinander um mehr als 10% eines typischen Durchmessers des Beleuchtungslicht-Bündels entfernten Regionen
1 2
(1 1 , 1 1 ) innerhalb des Bünde lprofils stammen.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungspupille (43) mit einer vorgegebenen Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts (8) beleuchtet wird.
14. Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikro- oder na- no strukturierter Bauelemente mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Substrats, auf das zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist, Bereitstellen eines etikels, das abzubildende Strukturen aufweist, Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (1) nach Anspruch 1 1,
Beleuchten der Beleuchtungspupille nach Anspruch 12 oder 13, Projizieren wenigstens eines Teils des Retikels auf einen Bereich der Schicht mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (1).
15. Bauelement, das nach einem Verfahren gemäß Anspruch 14 hergestellt ist.
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