Beleuchtungsoptik für die Projektionslithographie sowie Hohlwellenleiter-Komponente hierfür
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Pa- tentanmeldung DE 10 2014 219 1 12.2 in Anspruch, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik für die Projektionslithographie zur Führung von Beleuchtungslicht einer Lichtquelle hin zu einem Objektfeld, in dem ein abzubildendes Objekt anordenbar ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Hohlwellenleiter-Komponente für eine derartige Beleuchtungsoptik, ein optisches System und ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauteils unter Einsatz einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein hierdurch hergestelltes mikro- bzw. nano strukturiertes Bauteil.
Eine Beleuchtungsoptik der eingangs genannten Art ist bekannt aus der WO 201 1/157601 A2 und der US 2010/0283985 AI .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Beleuchtungsoptik unempfindlich gegen Lichtquelleninstabilitäten zu machen. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungsoptik mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Die erfindungsgemäße Hohlwellenleiter-Komponente, die vor dem Spie- gelarray angeordnet ist, sorgt für eine Homogenisierung und Stabilisierung
des auf das Spiegelarray auftreffenden Beleuchtungslicht-Bündels. Die Anforderungen an das Spiegelarray selbst zur Erzeugung vorgegebener Beleuchtungsparameter innerhalb enger Toleranzen sind aufgrund der Stabili- sierungs- und Homogenisierungsfunktion der vorgelagerten Hohlwellenlei- ter-Komponente deutlich relaxiert. Insbesondere kann ein Spiegelarray mit weniger als 10.000 Einzelspiegeln zum Einsatz kommen. Die Lichtmischung in der Hohlwellenleiter-Komponente kann bei sehr kleinem Lichtleitwert statt finden. Der Lichtleitwert kann typisch im Bereich zwischen
1 x 10" 10 sr m 2 und 1 x 10" 8 sr m 2 , insbesondere im Bereich zwischen 1 x 10" 10 sr m 2 bis 1 x 10" 9 sr m 2 liegen. Zwischen der primären Lichtquelle und der optischen Hohlenwellenleiter-Komponente kann ein Zufallsphasen-Element (Random Phase Element, RPE) angeordnet sein, welches eine Lichtmischung auch im Phasenraum unterstützt, sodass insbesondere eine erwünscht geringe Sensibilität der Beleuchtungsoptik gegen Modeninstabi- litäten der Lichtquelle resultiert. Das Zufallsphasen-Element kann in einer zur Lichtquelle optisch konjugierten Ebene der Beleuchtungsoptik angeordnet sein. Hierzu kann zwischen der Lichtquelle und dem Zufallsphasen- Element eine Optik angeordnet sein, die dafür sorgt, dass eine Anordnungsebene des Zufallsphasen-Elements eine optisch konjugierte Ebene der Lichtquelle darstellt.
Die Beleuchtungsoptik kann eine Kondensoroptik zur Überführung einer Anordnungsebene des Spiegelarrays in eine Pupillenebene der Beleuchtungsoptik aufweisen. Eine derartige Kondensoroptik ist allerdings nicht zwingend.
Eine Anordnung nach Anspruch 2 ermöglicht eine Hohlwellenleiter- Komponente, die vom Beleuchtungslicht mit sehr geringen Verlusten passiert wird. Es lassen sich Durchsatzwerte des Beleuchtungslichts durch die
Hohlwellenleiter-Komponente erzielen, die größer sind als 90%. Der interne Reflexionswinkel kann beispielsweise größer sein als 88°.
Ein Verhältnis aus Wellenleiterlänge zu Wellenleiterquerschnitt nach An- spruch 3 ermöglicht eine ausreichend hohe Anzahl interner Reflexionen in der Hohlwellenleiter-Komponente und damit eine gute Durchmischung des Beleuchtungslichts, was zu einer entsprechenden Homogenisierung und Stabilisierung führt. Ein rechteckiger Wellenleiterquerschnitt nach Anspruch 4 ist in Bezug auf die Fertigung der Hohlwellenleiter-Komponente vorteilhaft. Der Wellenleiterquerschnitt kann insbesondere quadratisch sein. Ein Aspektverhältnis von Rechteckdimensionen eines rechteckigen Wellenleiterquerschnitts kann mit einem Aspektfeld einer auszuleuchtenden Fläche, also einer zu beleuchtenden Fläche des Spiegelarrays, übereinstimmen.
Ausführungen der Hohlwellenleiter-Komponente nach den Ansprüchen 5 und 6 haben sich als besonders geeignet für die Fertigung herausgestellt. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung nach Anspruch 7, wobei hierbei insbesondere identisch aufgebaute Spiegelquader zum Einsatz kommen können. Als derartige Spiegelquader können Bauteile zum Einsatz kommen, die in dieser oder ähnlicher Form bei Stab-Beleuchtungssystemen bereits bekannt sind, die beispielsweise beschrieben sind in der
US 2010/0283985 AI und der DE 195 20 563 AI . Im Unterschied zu die- sen bekannten Stab-Beleuchtungssystemen werden die Spiegelflächen der Spiegelquader bei der Hohlwellenleiter-Komponente nicht zur Reflexion am optisch dünneren, sondern zur Reflexion am optisch dichteren Medium genutzt.
Ein Abbildungsmaßstab der Relayoptik nach Anspruch 8 ist gut an typische Bauteildimensionierungen angepasst.
Eine Relayoptik nach Anspruch 9 kann zwei oder vier Linsen aufweisen. Insbesondere die Ausführung mit vier Linsen erlaubt die Vorgabe eines vorteilhaft großen Arbeitsabstandes zwischen der Bündel- Austrittsfläche und einer ersten Linse der Relayoptik, sodass eine Leistungsdichte des Beleuchtungslichts, welches auf diese erste Linse auftrifft, ausreichend niedrig ist.
Die Vorteile einer Hohlwellenleiter-Komponente nach Anspruch 10 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Beleuchtungsoptik bereits erläutert wurden. Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 1 1, eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 12, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 13, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 14 sowie eines mikro- bzw. nano strukturierten Bauteils nach Anspruch 15 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Beleuchtungsoptik bereits erläutert wurden. Bei dem mikro- bzw. nanostrukturierten Bauteil handelt es sich um ein Halbleiter-Bauteil, insbesondere um einen Mikrochip, beispielsweise um einen höchstintegrierten Speicherchip.
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 Spiegelarray mit über eine Steuerung angesteuerten Kipp- Aktoren und einem Rastermodul mit einer zweistufigen Rasteranordnung;
Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem Strahlengang des Beleuchtungssys- tems der Fig. 1 zwischen einer primären Lichtquelle und dem
Spiegelarray, einschließlich einer Homogenisierungsoptik, die eine optische Hohlwellenleiter-Komponente aufweist; eine Ausführung für die Hohlwellenleiter-Komponente nach Fig. 2; und eine Ausführung für eine Relay-Optik zwischen der Hohlwellenleiter-Komponente und dem Spiegelarray. 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.
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 Excimer-Laser, insbesondere 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 sind ebenfalls möglich.
Ein von der Lichtquelle 6 kommender Strahl des Beleuchtungslichts 8 mit kleinem Rechteckquerschnitt trifft zunächst auf eine Homogenisierungsoptik 9, die einen austretenden Strahl des Beleuchtungslichts 8 mit weitge- hend parallelem Licht und größerem Rechteckquerschnitt erzeugt. Die Homogenisierungsoptik 9 kann Elemente enthalten, die unerwünschte Auswirkungen der Kohärenz des Beleuchtungslichts 8 reduzieren. Details der in der Fig. 1 nur angedeuteten Homogenisierungsoptik 9, die neben der
Homogenisierung auch der Stabilisierung eines Beleuchtungslicht-Bündels dient, werden nachfolgend noch insbesondere anhand der Fig. 2 erläutert.
Das nach der Homogenisierungsoptik 9 weitgehend parallelisierte Beleuch- tungslicht 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- aster angeordneten, rechteckigen Einzelspiegeln 1 1. Jeder der Einzelspiegel 1 1 ist mit einem zugehörigen Kipp-Aktor 12 verbunden. Je- der 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- Teilbündels 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-Teilbündel 15 wird beim Durchtritt durch eine Fourier-Linsenanordnung bzw. 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. Der Kondensor 16 dient zur Überführung einer Anordnungsebene 10a des MMA 10 in eine Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 7. Die so erzeugte Intensitätsverteilung ist daher in einer ersten Beleuchtungsebene 17 des Beleuchtungssystems 5 vorhanden.
Zusammen mit der Fourier-Linsenanordnung 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-Teilbündel 15 vom MMA 10 und/oder dem Ort, von dem das jeweilige Beleuchtungslicht-Teilbündel 15 vom MMA 10 ausgeht, also dem jeweiligen Einzelspiegel 1 1 , korreliert. Diese Korrelation wird durch die Fourier- Linsenanordnung 16 vorgegeben. Bei Verwendung einer Fourier- Linsenanordnung 16, also nicht eines Kondensors, sind die Auftreff orte der Beleuchtungslicht-Teilbündel 15 auf die erste Rasteranordnung 18 den Ausfallswinkeln ASX, ASy der Beleuchtungslicht-Teilbündel 15 vom MMA 10 direkt korreliert, da die Fourier-Linsenanordnung 16 näherungsweise zu einer Umsetzung von Winkeln in Ortskoordinaten führt. Sowohl bei der Verwendung einer Fourier-Linsenanordnung 16 als auch bei Verwendung eines Kondensors 16 sind die Einfallswinkel ERX, ERy der Beleuchtungslicht-Teilbündel 15 auf das Rastermodul 19 direkt mit den Positionen der Beleuchtungslicht-Teilbündel 15 auf dem MMA 10, also mit dem Einzelspiegel 1 1, von dem das jeweilige Beleuchtungslicht-Teilbündel 15 aus- geht, korreliert, da sowohl die Verwendung einer Fourier-Linsenanordnung 16 als auch 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 felddefmierendes 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-Teilbündel 15 die zweite Rasteranordnung 21 verlassen, sind einem Ortsbereich im Objektfeld 3, auf dem das jeweilige Beleuchtungslicht- Teilbündel 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-Zwischen- ebene 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 und die zweite Rasteranordnung 21 weisen jeweils einzelne Rasterelemente 28 auf, die spalten- und zeilenweise in der xy-Ebene angeordnet sind. Die Rasterelemente 28 haben eine rechteckige Apertur mit einem x/y- Aspekt- Verhältnis von beispielsweise 1/1. Auch an- dere, insbesondere größere x/y-Aspektverhältnisse der Rasterelemente 28, zum Beispiel 2/1, sind möglich.
Der Meridionalschnitt nach Figur 1 geht entlang einer Rasterspalte. Die Rasterelemente 28 sind als Mikrolinsen, z. B. mit positiver Brechkraft, aus- gebildet. Die Rasterelemente 28 sind in einem ihrer Rechteckform entsprechenden Raster direkt aneinander angrenzend, das heißt im Wesentlichen flächenfüllend, angeordnet. Die ersten Rasterelemente 28 der ersten Rasteranordnung 18 werden auch als Feldwaben und die zweiten Rasterelemente 28 der zweiten Rasteranordnung 21 werden auch als Pupillenwaben bezeichnet.
Der Rasteraufbau und die Funktion des Rastermoduls 19 entsprechen grundsätzlich dem, was in der WO2007/093433 AI beschrieben ist. Fig. 2 zeigt den Strahlengang des Beleuchtungslichts 8 zwischen der primären Lichtquelle 6 und dem MMA 10 stärker im Detail. Die Homogenisierungsoptik 9 hat im Strahlengang des Beleuchtungslichts 8 nach der primären Lichtquelle 6 zunächst eine Einkoppeloptik 29 in Form einer Einkoppellinse. Die Linse 29 kann als Plankonvexlinse ausgeführt sein. Vor
der Einkoppeloptik 29 hat ein einfallendes Beleuchtungslicht-Bündel 30 einen typischen Durchmesser von 25 mm und eine typische Divergenz von 2 mrad. Die Einkoppeloptik 29 dient zur Einkopplung des Beleuchtungslicht- Bündels 30 in eine optische Hohlwellenleiter-Komponente 31. Diese dient zur Homogenisierung und Stabilisierung eines auf das MMA 10 treffenden Beleuchtungslicht-Bündels 32 des Beleuchtungslichts 8. Die Hohlwellenleiter-Komponente 31 ist als Hohlstab ausgeführt. Eine Leistungsdichte des Beleuchtungslichts 8 beim Eintritt in die Hohlwellenleiter-Komponente 31 ist beispielsweise größer als 10 kW/cm2.
Eine typische Querschnittsdimension A des Hohlwellenleiters der Hohlwellenleiter-Komponente 31 beträgt 1 mm. Eine typische Länge B des Wellenleiters der Hohlwellenleiter-Komponente beträgt 500 mm. Ein Verhältnis B/A aus Wellenleiterlänge B zu Wellenleiterquerschnitt A beträgt also bei der beschriebenen Ausführung, die in der Fig. 2 nicht maßstäblich wiedergegeben ist, 500. Auch ein anderes Verhältnis B/A von mindestens 100 ist möglich, beispielsweise Verhältniswerte B/A von 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 oder ein noch größeres Verhältnis als 500, beispielsweise ein Verhältnis B/A von 600, 750, 900, 1.000, 1.500, 2.000 oder ein noch größeres Verhältnis.
Ein Hohlraum 33 des Wellenleiters der Hohlwellenleiter-Komponente 31, in welchem das Beleuchtungslicht 8 durch Mehrfachreflexion geführt ist, hat einen rechteckigen und in der beschriebenen Ausführung einen quadratischen Wellenleiterquerschnitt. Ein interner Einfallswinkel α des Beleuchtungslichts 8 auf den Hohlraum 33 begrenzende eflexionsflächen des Wellenleiters ist größer als 85° und beträgt in der beschriebenen Ausfüh-
rung 88°, was in der Fig. 2 nicht maßstäblich dargestellt ist. Auch ein größerer interner Reflexionswinkel bzw. Einfallswinkel α ist möglich, beispielsweise 86°, 88°, 89° oder ein noch größerer Einfallswinkel. Aufgrund der Mehrfachreflexion des Beleuchtungslichts 8 in der Hohlwellenleiter-Komponente 31 ergibt sich eine Homogenisierung und auch eine Stabilisierung einer Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts 8 über die Bündel- Austrittsfläche 35. Die Zahl der Reflexionen des Beleuchtungslichts 8 an den Reflexionsflächen des Hohlraums 33 kann größer sein als 5 und ist insbesondere größer als 10.
Der Hohlwellenleiter-Komponente 31 nachgeordnet ist eine Relayoptik 34 zur vergrößerten Abbildung einer Bündel- Austrittsfläche 35 der Hohlwellenleiter-Komponente 31 auf das MMA 10. Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist die Relayoptik nach Art eines Kepler-Teleskops mit Abbildungsmaßstab ß = 50 ausgeführt. Je nach den Größenverhältnissen zwischen dem Wellenleiterquerschnitt A, also den typischen Ausdehnungen der Bündel- Austrittsfläche 35, und der mit dem Beleuchtungslicht 8 zu beaufschlagenden Fläche auf dem MMA 10 kann auch ein anderer Abbildungsmaßstab ß im Bereich zwischen 10 und 500 realisiert sein, beispielsweise ß gleich 20, 25, 30, 40, 60, 75, 100 oder 200. Die Relayoptik 34 nach Fig. 2 hat zwei Linsen 36, 37, jeweils mit positiver Brechkraft. Die Linsen 36, 37 können als Plankonvexlinsen ausgeführt sein.
Die Hohlwellenleiter-Komponente 31 kann monolithisch gefertigt sein. Alternativ kann die Hohlwellenleiter-Komponente 31 aus mindestens zwei getrennten Bauteilen gefertigt sein, von denen jedes Bauteil mindestens eine interne Reilexionsfläche 38 der Hohlwellenleiter-Komponente 31 be- grenzt. Bei dem im Längsschnitt der Fig. 2 oberhalb und unterhalb des Hohlraums 33 geschnittenen Abschnitten 31a, 31b, der Hohlwellenleiter- Komponente 31 kann es sich also um zwei getrennte Bauteile handeln. Beim Montieren dieser Bauteile 31a, 31b, werden die Bauteile 31a, 31b so zusammen geführt, dass sich der Wellenleiter, also der reflektierende Hohl- räum 33, nahtlos ergibt.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführung einer Hohlwellenleiter-Komponente 39, die anstelle der Hohlwellenleiter-Komponente 31 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vor- stehend unter Bezugnahme auf die Hohlwellenleiter-Komponente 31 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Hohlwellenleiter-Komponente 39 ist aus vier getrennten Bauteilen 39a, 39b, 39c und 39d aufgebaut, von denen jedes Bauteil 39a bis 39d eine interne Reilexionsfläche 38 des Hohlraums 33 begrenzt. Die Bauteile 39a bis 39d sind im Bereich der internen Reilexionsfläche 38 teilverspiegelte Spiegelquader mit Grundkörpern aus einem Glas- oder Quarzmaterial, beispielsweise aus SiO2. Die Bauteile 39a bis 39d haben jeweils den identi- sehen Aufbau, was die Quaderabmessungen und die Relativposition der Teilverspiegelung der internen Reilexionsfläche 38 aufweist. Alternativ kann eine gesamte, die interne Reilexionsfläche 38 beinhaltende Seitenfläche des jeweiligen Spiegelquaders 39a bis 39d für das Beleuchtungslicht 8 hochreflektierend verspiegelt sein. Bei der Montage der Hohlwellenleiter-
Komponente 31 werden die vier Spiegelquader 39a bis 39d nahtlos aneinander angesetzt, wie in der Fig. 3 wiedergegeben, sodass aufgrund des Dimensionsunterschiedes der Quader-Breitendimensionen zentral der auch in diesem Fall einen quadratischen Wellenleiterquerschnitt aufweisende Hohlraum 38 nahtlos entsteht.
Die Zahl der Reflexionen des Beleuchtungslichts 8 an den internen Refle- xionsflächen 38 kann größer sein als 5 und ist insbesondere größer als 10. Die Spiegelquader 39a bis 39d können in einer gemeinsamen Fassung gegeneinander verspannt sein oder können miteinander verklebt sein.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführung einer Relayoptik 40, die anstelle der Relayoptik 34 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Relayoptik 34 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Anstelle von zwei Linsen weist die Relayoptik 40 insgesamt vier Linsen 41, 42, 43 und 44 auf. Auch die Relayoptik 40 hat wie die Relayoptik 34 einen Abbildungsmaßstab von ß = 50.
Ein Abstand D der im Strahlengang des Beleuchtungslichts 8 ersten Linse 41 zu einer Anordnungsebene 45 der Bündel- Austrittsfläche 35 beispiels- weise der Hohlwellenleiter-Komponente 31 ist bei der Relayoptik 40 deutlich größer als bei der Relayoptik 34 und ist insbesondere größer als 30 mm.
Die nachfolgende Tabelle gibt optische Designdaten der Relayoptik 40 wieder. Die Relayoptik 40 ist ausgelegt für eine Designwellenlänge von 193 nm.
Tabelle 1 :
Tabelle 2a:
K cl
Linse 41 konvex Asphäre 2,59E+00 -l,42E-06
konkav
Linse 42 konkav
konkav
Linse 43 konkav
konkav
Linse 44 konkav
konvex Asphäre -3,97E-03 1J3E-07
Tabelle 2b:
c2 c3 c4
Linse 41 konvex Asphäre -3,12E-10 -1,06E-12 2,63E-15
konkav
Linse 42 konkav
konkav
Linse 43 konkav
konkav
Linse 44 konkav
konvex Asphäre 6,99E-1 1 1,81E-14 4,32E-18
In der ersten Spalte der Tabelle 1 sind die beteiligten optischen Flächen der elayoptik 40 bezeichnet, beginnend mit einer Objektebene, die bei der justierten Beleuchtungsoptik 7 mit der Anordnungsebene 45 zusammenfällt. In der ersten Spalte folgen in der Reihenfolge des Strahlengangs die beteiligten optischen Flächen der Linsen 41 bis 44.
Der Tabelle 1 ist zu entnehmen, dass der Abstand D zwischen der Anordnungsebene 45 und der Eintrittsfläche der ersten Linse 41 mehr als 275 mm beträgt. Je nach Auslegung der Relayoptik 40 kann auch ein anderer Abstand, beispielsweise von mindestens 50 mm, mindestens 100 mm, mindestens 150 mm, mindestens 200 mm oder mindestens 250 mm vorliegen.
In der zweiten Spalte der Tabelle 1 sind Radienwerte der optischen Flächen der Linsen 41 bis 44 angegeben.
In der dritten Spalte der Tabelle 1 ist jeweils der Abstand der betrachteten Ebene beziehungsweise Oberfläche zur jeweils nachfolgenden Oberfläche beziehungsweise Ebene angegeben. Die nächste Spalte der Tabelle 1 gibt Hinweise auf das Material der Linsen 41 bis 44.
Die erste Spalte der Tabelle 2 steht nochmals für die Zuordnung der betei- ligten Flächen, gelistet in der Reihenfolge des Strahlengangs wie in der Tabelle 1 zu den Linsen 41 bis 44. Die nächste Spalte der Tabelle 2 zeigt an, ob die jeweils betrachtete Fläche konvex oder konkav ist. Bis auf die erste Eintrittsfläche und die letzte Austrittsfläche, die jeweils konvex sind, sind alle optischen Flächen der Linsen 41 bis 44 konkav.
Die Linsen 41 und 44 sind als asphärische Linsen ausgeführt. Die letzten Spalten der Tabelle 2 geben für diese asphärischen Linsen Koeffizienten κ sowie cl bis c4 gemäß der nachfolgenden Asphärengleichung an:
Hierbei bedeuten:
z: Pfeilhöhe;
h: Abstand vom Linsenscheitel, also zur optischen Achse;
K: konische Konstante;
p: 1 /Radius
Details zum Material CAF2HL finden sich in der WO 2008/071275 AI .
Bei einer Variante der Beleuchtungsoptik ist vor der optischen Hohlwellen- leiter-Komponente 31 ein Zufallsphasen-Element (Random Phase Element, RPE) 46 angeordnet, das in der Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist. Das RPE 46 sorgt dafür, dass im Bereich der Bündel- Austrittsfläche 35 keine störenden Interferenzen des Beleuchtungslichts 8 auftreten. Das RPE 46 ist als Platte aus optischem Material, beispielsweise aus CaF2 beziehungsweise CAF2HL ausgeführt. Das RPE ist über seine für den Durchtritt des Beleuchtungslichts 8 genutzte Fläche in mehrere Bereiche unterschiedlicher Dicke, also unterschiedlicher optischer Weglänge für das Beleuchtungslicht 8 unterteilt. Jeder Bereich ist für sich durch planparallele Ein- und Austrittsflächen des RPE 46 begrenzt. Übergänge zwischen den Bereichen unterschiedlicher optischer Weglänge sind stufenartig. Die zugehörigen Dickenunterschiede Δζ, also die Stufenweiten, sind zufällig. Δζ liegt zwischen 0 und λ/2 (nRpE - n0). Hierbei ist λ die Betriebswellenlänge des Beleuchtungslichts 8, nRpE ist die Brechzahl des optischen Materials des RPE 46 und n0 ist die Brechzahl des optisch dünneren Mediums, beispielsweise von Luft. Durch die zufälligen Dickenunterschiede Δζ lassen sich also Phasendifferenzen beim Durchtritt durch das RPE 46 im Bereich zwischen 0 und λ/2 erzeugen.
Die Bereiche des RPE 46 konstanter Dicke können rasterartig, besonders nach Art eines Schachbretts angeordnet sein. Eine Flächenausdehnung der Bereiche konstanter Dicke ist so gewählt, dass eine laterale Modenausdehnung am RPE 46 immer mehrere dieser Bereiche konstanter Dicke, beispielsweise fünf derartiger Bereiche überdeckt. Eine laterale Mode erfährt somit immer bereichsweise Phasendifferenzen. Aufgrund der Zufallsvertei-
lung der Bereiche konstanter Dicke des RPE 46 unterscheidet sich das Interferenzmuster jeder Mode vom Interferenzmuster einer anderen Mode. Die Sensibilität der Homogenität der Beleuchtung insbesondere in Bezug auf Modeninstabilitäten der primären Lichtquelle 6 ist hierdurch reduziert.
Das RPE 46 ist an einer Position im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 7 angeordnet, an der die Moden der primären Lichtquelle 6 im Ortsraum getrennt sind. Das RPE 46 kann in einer zur primären Lichtquelle 6 konjugierten Ebene angeordnet sein. Damit dies gewährleistet ist, sorgt eine nicht näher dargestellte Optik zwischen der primären Lichtquelle 6 und dem RPE 46 dafür, dass die Anordnungsebene des RPE 46 konjugiert ist zur primären Lichtquelle 6.
Zur mikrolithografischen Herstellung mikro- bzw. nano strukturierter Bau- elemente 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 Projektionsbelich- tungsanlage 1 wird dann der im Objektfeld 3 angeordnete Teil des Retikels auf einen im Bildfeld angeordneten Bereich der Schicht projiziert.