DE102008009601A1

DE102008009601A1 - Optisches System für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage sowie mikrolithographisches Belichtungsverfahren

Info

Publication number: DE102008009601A1
Application number: DE102008009601A
Authority: DE
Inventors: Markus Dr. Mengel
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2009-08-20
Also published as: US20110063597A1; JP2011512660A; TW200941153A; KR20100124260A; CN101952779A; WO2009100862A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mikrolithographisches Belichtungsverfahren. Ein optisches System für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage umfasst eine Beleuchtungseinrichtung (10), welche eine Spiegelanordnung (200) mit einer Mehrzahl von Spiegelelementen (200a, 200b, 200c, ...) aufweist, die zur Veränderung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung (200) reflektierten Lichtes unabhängig voneinander verstellbar sind, sowie einen photoelastischen Modulator (100).

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein mikrolithographisches Belichtungsverfahren.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlagen werden zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Eine solche Projektionsbelichtungsanlage weist eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv auf. Im Mikrolithographieprozess wird das Bild einer mit Hilfe der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z. B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
Aus US 2004/0262500 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur bildaufgelösten Polarimetrie eines von einer gepulsten Strahlungsquelle (z. B. einem Excimerlaser) erzeugten Strahlenbüschels z. B. einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bekannt, wobei zwei zu unterschiedlichen Schwingungsfrequenzen angeregte photoelastische Modulatoren (PEM) sowie ein Polarisationselement z. B. in Form eines Polarisationsstrahlteilers im Strahlengang platziert werden, die Strahlungsquelle zum Aussenden von Strahlungspulsen in Abhängigkeit vom Schwingungszustand des ersten und/oder des zweiten PEMs angesteuert wird und die von dem Polarisationselement kommende Strahlung mittels eines Detektors bildaufgelöst detektiert wird.
Bei den genannten photoelastischen Modulatoren (PEM) handelt es sich um optische Komponenten, die derart aus einem Material hergestellt sind, welches Spannungsdoppelbrechung (SDB) zeigt, dass eine Anregung des PEM zu akustischen Schwingungen zu einer periodisch wechselnden mechanischen Spannung und somit zu einer zeitlich variierenden Verzögerung führt. Mit „Verzögerung" wird die Differenz der optischen Wege zweier orthogonaler (senkrecht zueinander stehender) Polarisationszustände bezeichnet. Derartige photoelastische Modulatoren (PEM) sind im Stand der Technik, z. B. US 5,886,810 A1 oder US 5,744,721 A1 bekannt und werden für den Einsatz bei Wellenlängen des sichtbaren Lichts bis hin zum VUV-Bereich (ca. 130 nm) z. B. von der Firma Rinds Instruments Inc., Hillsboro, Oregon (USA) hergestellt und vertrieben.
Im Betrieb einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage besteht der Bedarf, definierte Beleuchtungssettings, d. h. Intensitätsverteilungen in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung, gezielt einzustellen. Hierzu ist außer der Verwendung diffraktiver optischer Elemente (sogenannter DOE's) auch der Einsatz von Spiegelanordnungen, z. B. aus WO 2005/026843 A2 , bekannt. Solche Spiegelanordnungen umfassen eine Vielzahl unabhängig voneinander einstellbarer Mikrospiegel.
Aus EP 1 879 071 A2 ist eine Beleuchtungsoptik für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage bekannt, welche zur Einstellung von mindestens zwei verschiedenen Beleuchtungssettings bzw. zum schnellen Wechsel zwischen solchen Beleuchtungssettings zwei voneinander verschiedene separate optische Baugruppen aufweist, wobei im Lichtweg vor diesen Baugruppen ein Auskoppelelement und im Lichtweg nach diesen Baugruppen ein Einkoppelelement angeordnet ist. Dabei kann das Auskoppelelement auch eine Mehrzahl von auf einem drehantreibbaren Spiegelträger angeordneten Einzelspiegeln aufweisen, wobei bei rotierendem Spiegelträger das Beleuchtungslicht entweder von einem der Einzelspiegel reflektiert oder zwischen den Einzelspiegeln durchgelassen wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein optisches System für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mikrolithographisches Belichtungsverfahren bereitzustellen, mittels dem bzw. durch das eine erhöhte Flexibilität hinsichtlich der in der Projektionsbelichtungsanlage einstellbaren Intensitäts- und Polarisationsverteilungen geschaffen wird.
Ein erfindungsgemäßes optisches System für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage umfasst:

– eine Beleuchtungseinrichtung, welche eine Spiegelanordnung mit einer Mehrzahl von Spiegelelementen aufweist, die zur Veränderung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung reflektierten Lichtes unabhängig voneinander verstellbar sind; und
– wenigstens einen photoelastischen Modulator.

Der photoelastische Modulator kann in für sich bekannter Weise durch geeignete (z. B. akustische) Anregung einer zeitlich variierenden Verzögerung unterworfen werden, welche wiederum mit dem Pulslicht zeitlich korreliert werden kann, so dass einzelne (z. B. aufeinanderfolgende) Pulse des Pulslichtes jeweils einer definierten Verzögerung und damit einer definierten Veränderung ihres Polarisationszustandes unterworfen werden. Diese Veränderung kann auch für einzelne Pulse unterschiedlich eingestellt werden.
Infolge der erfindungsgemäßen Kombination eines photoelastischen Modulators einerseits mit einer Spiegelanordnung mit einer Mehrzahl von unabhängig voneinander verstellbaren Spiegelelementen andererseits wird die Möglichkeit geschaffen, kombiniert mit einer durch den photoelastischen Modulator erzielten Umstellung des Polarisationszustandes eine darauf abgestimmte Verstellung der Spiegelelemente gerade so vorzunehmen, dass durch die Spiegelanordnung das gesamte in die Beleuchtungseinrichtung eintretende Licht in Abhängigkeit von dem durch den photoelastischen Modulator aktuell eingestellten Polarisationszustand in einen jeweils „passenden" bzw. zur Erzeugung eines jeweils angestrebten polarisierten Beleuchtungssettings geeigneten Bereich der Pupillenebene gelenkt wird, wobei insbesondere Lichtverlust weitgehend oder vollständig vermieden werden kann.
Der Einsatz eines photoelastischen Modulators zur Erzeugung einer (insbesondere pulsaufgelösten) Variation des Polarisationszustandes hat dabei den weiteren Vorteil, dass auf die Verwendung beweglicher (z. B. rotierender) optischer Komponenten verzichtet werden kann, wodurch auch eine in solche Komponenten infolge z. B. auftretender Fliehkräfte induzierte Spannungsdoppelbrechung und eine damit einhergehende unerwünschte Beeinflussung der Polarisationsverteilung vermieden wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist der photoelastische Modulator in Lichtausbreitungsrichtung vor der Spiegelanordnung angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform sind durch die Veränderung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung reflektierten Lichtes und/oder durch Variation der in dem photoelastischen Modulator erzeugten Verzögerung wenigstens zwei voneinander verschiedene Beleuchtungssettings einstellbar. Dabei können photoelastischer Modulator und Spiegelanordnung insbesondere unabhängig voneinander betrieben werden, so dass die Veränderung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung reflektierten Lichtes unabhängig von einem durch den photoelastischen Modulator eingestellten Polarisationszustand dieses Lichtes einstellbar ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Ansteuerungseinheit zur Ansteuerung einer Verstellung von Spiegelelementen der Spiegelanordnung vorgesehen, wobei diese Verstellung mit der Anregung des photoelastischen Modulators zu mechanischen Schwingungen zeitlich korreliert ist.
Gemäß einer Ausführungsform variiert über sämtliche einstellbaren Beleuchtungssettings das Verhältnis der Gesamtintensität des zu dem jeweiligen Beleuchtungssetting beitragenden Lichtes zu der Intensität des in den photoelastischen Modulator eintretenden Lichtes um weniger als 20%, insbesondere weniger als 10%, weiter insbesondere weniger als 5%. Gemäß einem anderen Ansatz wird auch bei Variation des Beleuchtungssettings über sämtliche einstellbaren Beleuchtungssettings ein in der Waferebene der Projektionsbelichtungsanlage angeordneter Wafer mit einer um weniger als 20% variierenden Intensität belichtet.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt für jedes der einstellbaren Beleuchtungssettings die Gesamtintensität des zu dem jeweiligen Beleuchtungssetting beitragenden Lichtes wenigstens 80%, insbesondere wenigstens 90%, weiter insbesondere wenigstens 95% der Intensität des Lichtes bei Eintritt in den photoelastischen Modulator. Bei dieser Betrachtung werden Intensitätsverluste aufgrund des Vorhandenseins optischer Elemente außer Betracht gelassen, die nicht zur Variation des Beleuchtungssettings, d. h. zur Änderung der Winkelverteilung und/oder des Polarisationszustandes beitragen und insbesondere zwischen dem photoelastischen Modulator und der Spiegelanordnung auftreten können, so dass beispielsweise Intensitätsverluste aufgrund von Absorption in Linsenmaterialien bei dieser Betrachtung außer Betracht bleiben.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein optisches System für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit

– einer Beleuchtungseinrichtung;
– einer Einrichtung, welche die Veränderung des Polarisationszustandes von das optische System durchlaufendem Licht ermöglicht; und
– einer Einrichtung, welche die Veränderung der Winkelverteilung von das optische System durchlaufendem Licht ermöglicht;
– wobei in der Beleuchtungseinrichtung voneinander verschiedene Beleuchtungssettings einstellbar sind, von denen sich wenigstens zwei Beleuchtungssettings im Polarisationszustand unterscheiden; und
– wobei ein Wechsel zwischen diesen Beleuchtungssettings ohne Auswechseln eines oder mehrerer optischer Elemente der Beleuchtungseinrichtung durchführbar ist.

Dabei werden sowohl solche Beleuchtungssettings als sich in ihrem Polarisationszustand voneinander unterscheidend angesehen, bei denen gleiche Bereiche der Pupillenebene mit Licht unterschiedlichen Polarisationszustandes ausgeleuchtet werden, als auch Beleuchtungssettings, bei de nen Licht unterschiedlichen Polarisationszustandes in voneinander verschiedene Bereiche der Pupillenebene gelenkt wird.
Ferner ist unter der Formulierung „ohne Auswechseln eines oder mehrerer optischer Elemente" zu verstehen, dass sämtliche optischen Elemente sowohl während der Belichtung als auch zwischen den Belichtungsschritten im Strahlengang verbleiben, wobei insbesondere auch keine zusätzlichen Elemente in den Strahlengang eingeführt werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein mikrolithographisches Belichtungsverfahren.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen optischen Systems einer Projektionsbelichtungsanlage;
2 eine Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer in der Beleuchtungseinrichtung von 1 eingesetzten Spiegelanordnung; und
3–6 beispielhafte unter Verwendung eines erfindungsgemäßen optischen Systems einstellbare Beleuchtungssettings.
Im Weiteren wird zunächst unter Bezugnahme auf 1 ein prinzipieller Aufbau einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage mit einem erfindungsgemäßen optischen System mit einer Beleuchtungseinrichtung 10 sowie einem Projektionsobjektiv 20 erläutert. Die Beleuchtungseinrichtung 10 dient zur Beleuchtung einer Struktur tragenden Maske (Retikel) 30 mit Licht von einer Lichtquelleneinheit 1, welche beispielsweise einen ArF-Excimerlaser für eine Arbeitswellenlänge von 193 nm sowie eine ein paralleles Lichtbündel erzeugende Strahlformungsoptik umfasst.
Gemäß der Erfindung ist Bestandteil der Beleuchtungseinrichtung 10 insbesondere eine Spiegelanordnung 200, wie im Weiteren unter Bezugnahme auf 2 näher erläutert wird. Des Weiteren ist zwischen der Lichtquelleneinheit 1 und der Beleuchtungseinrichtung 10 ein photoelastischer Modulator (PEM) 100 angeordnet, wie ebenfalls im Weiteren noch näher erläutert wird. Die Beleuchtungseinrichtung 10 weist eine optische Einheit 11 auf, die u. a. im dargestellten Beispiel einen Umlenkspiegel 12 umfasst. In Lichtausbreitungsrichtung nach der optischen Einheit 11 befindet sich im Strahlengang eine Lichtmischeinrichtung (nicht dargestellt), welche z. B. in für sich bekannter Weise eine zur Erzielung einer Lichtmischung geeignete Anordnung aus mikrooptischen Elementen aufweisen kann, sowie eine Linsengruppe 14, hinter der sich eine Feldebene mit einem Retikel-Maskierungssystem (REMA) befindet, welches durch ein in Lichtausbreitungsrichtung nachfolgendes REMA-Objektiv 15 auf die Struktur tragende, in einer weiteren Feldebene angeordnete Maske (Retikel) 30 abgebildet wird und dadurch den ausgeleuchteten Bereich auf dem Retikel begrenzt. Die Struktur tragende Maske 30 wird mit dem Projektionsobjektiv 20 auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht versehenes Substrat 40 bzw. einen Wafer abgebildet.
Der PEM 100 kann in für sich bekannter Weise über eine Anregungseinheit 105 zu akustischen Schwingungen angeregt werden, was zu einer von der Modulationsfrequenz abhängigen Variation der in dem PEM 100 erzeugten Verzögerung führt. Diese Modulationsfrequenz ist von der mechanischen Dimensionierung des PEM's 100 abhängig und kann typischerweise im Bereich von einigen 10 kHz liegen. In 1 wird nun angenommen, dass die Druckrichtung bzw. die Schwingungsrichtung in einem Winkel von 45° in Bezug auf die Polarisationsrichtung des von der Lichtquelleneinheit 1 ausgesandten und auf den PEM 100 auftreffenden Laserlichtes angeordnet ist. Die Anregung des PEM 100 durch die Anregungseinheit 105 wird mit der Emission der Lichtquelleneinheit 1 durch eine geeignete Triggerelektronik korreliert.
Gemäß 1 befindet sich in Lichtausbreitungsrichtung nach dem photoelastischen Modulator (PEM) 100 die Beleuchtungseinrichtung 10 der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, welche die Spiegelanordnung 200 aufweist. Die Spiegelanordnung weist in dem in 2 schematisch dargestellten Aufbau eine Mehrzahl von Spiegelelementen 200a, 200b, 200c, ... auf. Die Spiegelelemente 200a, 200b, 200c, ... sind zur Veränderung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung 200 reflektierten Lichtes unabhängig voneinander verstellbar, wobei Ansteuerungseinheit 205 zur Ansteuerung dieser Verstellung (z. B. über geeignete Aktuatoren) vorgesehen sein kann.
2 zeigt zur Erläuterung von Aufbau und Funktion der gemäß der Erfindung in der Beleuchtungseinrichtung 10 eingesetzten Spiegelanordnung 200 einen beispielhaften Aufbau eines Teilbe reichs der Beleuchtungseinrichtung 10, der im Strahlengang eines Laserstrahls 210 aufeinanderfolgend einen Umlenkspiegel 211, ein refraktives optisches Element (ROE) 212, eine (lediglich beispielhaft eingezeichnete) Linse 213, eine Mikrolinsenanordnung 214, die erfindungsgemäße Spiegelanordnung 200, einen Diffusor 215, eine Linse 216 sowie die Pupillenebene PP umfasst. Die Spiegelanordnung 200 umfasst eine Vielzahl von Mikrospiegeln 200a, 200b, 200c, ..., und die Mikrolinsenanordnung 214 weist eine Vielzahl von Mikrolinsen zur gezielten Fokussierung auf diese Mikrospiegel sowie zur Verringerung oder Vermeidung einer Ausleuchtung von „toter Fläche" auf. Die Mikrospiegel 200a, 200b, 200c, ... können jeweils individuell, z. B. in einem Winkelbereich von –2° bis +2°, insbesondere –5° bis +5°, weiter insbesondere –10° bis +10°, verkippt werden. Durch eine geeignete Verkippungsanordnung der Mikrospiegel 200a, 200b, 200c, ... in der Spiegelanordnung 200 kann in der Pupillenebene PP eine gewünschte Lichtverteilung, z. B. wie im Weiteren noch näher erläutert ein annulares Beleuchtungssetting oder auch ein Dipol-Setting oder ein Quadrupol-Setting, ausgebildet werden, indem das zuvor homogenisierte und kollimierte Laserlicht je nach gewünschtem Beleuchtungssetting durch die Mikrospiegel 200a, 200b, 200c, ... jeweils in die entsprechende Richtung gelenkt wird.
Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Zusammenwirkens des PEM 100 mit der in der Beleuchtungseinrichtung 10 befindlichen Spiegelanordnung 200 wird im Folgenden zunächst beschrieben, wie durch den PEM 100 eine „elektronische Umschaltung" des Polarisationszustandes von den PEM 100 durchlaufendem Licht erzielt werden kann.
Von der Lichtquelleneinheit 1 kann beispielsweise ein Puls zu einem Zeitpunkt erzeugt werden, zu dem die Verzögerung in dem PEM 100 gerade Null beträgt. Des Weiteren kann von der Lichtquelleneinheit 1 ein Puls auch zu einem Zeitpunkt erzeugt werden, zu dem die Verzögerung in dem PEM 100 die Hälfte der Arbeitswellenlänge, also λ/2, beträgt. Auf den letztgenannten Puls wirkt der PEM 100 somit als Lambda/2-Platte, so dass die Polarisationsrichtung dieses Pulses bei Austritt aus dem PEM 100 gegenüber seiner Polarisationsrichtung bei Eintritt in den PEM 100 um 90° gedreht ist. Abhängig vom momentanen, in dem PEM 100 eingestellten Verzögerungswert lässt der PEM 100 in dem beschriebenen Beispiel somit die Polarisationsrichtung des auf den PEM 100 auftreffenden Lichtes entweder unverändert, oder er dreht diese um einen Winkel von 90°.
Typischerweise wird der PEM 100 mit einer Frequenz von einigen 10 kHz betrieben, so dass die Periodendauer der angeregten Schwingung des PEM 100 groß ist im Vergleich zur Pulsdauer der Lichtquelleneinheit 1, welche typischerweise etwa 10 Nanosekunden betragen kann. Infolgedessen wirkt während der Dauer eines einzelnen Pulses auf das Licht der Lichtquelleneinheit 1 in dem PEM 100 eine quasi-statische Verzögerung. Des Weiteren kann die vorstehend beschriebene Varia tion des durch den PEM 100 eingestellten Polarisationszustandes auf der Zeitskala der Pulsdauer bzw. der Frequenz der Lichtquelleneinheit 1 erfolgen, d. h. die Umstellung des Polarisationszustandes z. B. mittels Drehung der Polarisationsrichtung um 90° kann gezielt für bestimmte Pulse, insbesondere auch zwischen unmittelbar aufeinander folgenden Pulsen der Lichtquelleneinheit 1, vorgenommen werden. Im vorstehend beschriebenen Beispiel sind die beiden beschriebenen Pulse bei Austritt aus dem PEM 100 in ihrer Polarisationsrichtung orthogonal zueinander orientiert.
Durch geeignete, auf die oben beschriebene Umstellung des Polarisationszustandes abgestimmte Verstellung der Spiegelelemente 200a, 200b, 200c, ... kann nun erreicht werden, dass durch die Spiegelanordnung 200 das gesamte in die Beleuchtungseinrichtung 10 eintretende Licht in einen jeweils anderen, zu dem angestrebten polarisierten Beleuchtungssetting jeweils „passenden" Bereich der Pupillenebene gelenkt wird, wobei insbesondere Lichtverlust weitgehend oder vollständig vermieden werden kann. Dabei kann zur Erzielung einer Umschaltung zwischen den entsprechenden Beleuchtungssettings die Ansteuerung der Spiegelelemente 200a, 200b, 200c, ... über die Ansteuerungseinheit 205 mit der Anregung des PEM 100 über die Anregungseinheit 105 zeitlich geeignet korreliert werden.
Des Weiteren können photoelastischer Modulator 100 und Spiegelanordnung 200 auch unabhängig voneinander betrieben werden, so dass die Veränderung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung reflektierten Lichtes unabhängig von einem durch den photoelastischen Modulator 100 eingestellten Polarisationszustand dieses Lichtes einstellbar ist. Dabei kann beispielsweise auch bei gleich bleibender Einstellung der Spiegelelemente 200a, 200b, 200c, ... lediglich eine Änderung des Polarisationszustandes mittels des PEM 100 vorgenommen werden. Ferner kann auch durch geeignete Abstimmung bzw. Triggerung der Pulse der Lichtquelleneinheit 1 in Abhängigkeit von der Anregung des photoelastischen Modulators 100 erreicht werden, dass die aus dem photoelastischen Modulator 100 austretenden Pulse jeweils den gleichen Polarisationszustand aufweisen, wobei über die Spiegelanordnung eine unterschiedliche Ablenkung für verschiedene Pulse eingestellt werden kann.
Zur Beschreibung konkreter Ausführungsbeispiele wird im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit davon ausgegangen, dass das auf den PEM 100 auftreffende und durch die Lichtquelleneinheit 1 erzeugte Licht linear in y-Richtung bezogen auf das in 1 eingezeichnete Koordinatensystem polarisiert ist.
Unter Bezugnahme auf 3a und 3b kann nun mittels der erfindungsgemäßen Anordnung beispielsweise flexibel zwischen einem Beleuchtungssetting 310 (3a), bei dem in der Pupillen ebene PP nur die in x-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem (d. h. horizontal) einander gegenüberliegenden Bereiche 311 und 312, die auch als Beleuchtungspole bezeichnet werden, ausgeleuchtet werden und das Licht in diesen Bereichen in y-Richtung polarisiert ist (dieses Beleuchtungssetting 310 wird auch als „quasitangential polarisiertes H-Dipol-Beleuchtungssetting" bezeichnet) und einem Beleuchtungssetting 320 (3b), bei dem nur die in y-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem (d. h. vertikal) einander gegenüberliegenden Bereiche 321 und 322 bzw. Beleuchtungspole der Pupillenebene PP ausgeleuchtet werden und das Licht in diesen Bereichen in x-Richtung polarisiert ist (dieses Beleuchtungssetting 320 wird auch als „quasitangential polarisiertes V-Dipol-Beleuchtungssetting" bezeichnet) gewählt bzw. umgeschaltet werden.
Dabei wird allgemein unter einer „tangentialen Polarisationsverteilung" eine Polarisationsverteilung verstanden, bei der die Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstärkevektors senkrecht zu dem auf die optische Systemachse gerichteten Radius verläuft. Von einer „quasitangentialen Polarisationsverteilung" wird dementsprechend dann gesprochen, wenn die vorstehende Bedingung näherungsweise bzw. für einzelne Bereiche in der betreffenden Ebene (z. B. Pupillenebene), wie bei den Beispielen von 3a–b für die Bereiche 311, 312, 321 und 322, erfüllt ist.
Zur Einstellung des „quasitangential polarisierten H-Dipolsettings" von 3a wird der PEM 100 so betrieben bzw. angesteuert, dass er das auf ihn treffende Licht ohne Änderung der Polarisationsrichtung durchlässt, wobei zugleich die Spiegelelemente 200a, 200b, 200c, ... der Spiegelanordnung 200 so eingestellt werden, dass sie das gesamte Licht in die Pupillenebene PP ausschließlich auf die in x-Richtung einander gegenüberliegenden Bereiche 311 und 312 ablenken. Zur Einstellung des „quasitangential polarisierten V-Dipol-Beleuchtungssettings" von 3b wird der PEM 100 so betrieben bzw. angesteuert, dass er die Polarisationsrichtung des auf ihn treffenden Lichtes um 90° dreht, wobei zugleich die Spiegelelemente 200a, 200b, 200c, ... der Spiegelanordnung 200 so eingestellt werden, dass sie das gesamte Licht in die Pupillenebene PP ausschließlich auf die in y-Richtung einander gegenüberliegenden Bereiche 321 und 322 ablenken. Der schraffierte Bereich 305 in 3a und 3b entspricht jeweils dem nicht ausgeleuchteten, jedoch neben den ausgeleuchteten Bereichen noch ausleuchtbaren Bereich in der Pupillenebene. Eine Umschaltung zwischen den vorstehend beschriebenen Beleuchtungssettings kann durch entsprechende Abstimmung der Verstellung der Spiegelelemente 200a, 200b, 200c, ... der Spiegelanordnung 200 mit der Anregung des PEM 100 erzielt werden.
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Anordnung wie folgt auch dazu genutzt werden, ein quasitangential polarisiertes Quadrupol-Beleuchtungssetting 400 einzustellen, wie dies in 4 dargestellt ist. Hierzu können während einer Zeitdauer, innerhalb welcher der PEM 100 auf ihn auf treffendes Licht ohne Änderung der Polarisationsrichtung durchlässt, die Spiegelelemente 200a, 200b, 200c, ... der Spiegelanordnung 200 so eingestellt werden, dass sie das gesamte Licht in die Pupillenebene PP ausschließlich auf die in x-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem (d. h. horizontal) einander gegenüberliegenden Bereiche 402 und 404 ablenken. Hingegen werden die Spiegelelemente 200a, 200b, 200c, ... der Spiegelanordnung 200 während einer Zeitdauer, innerhalb der der PEM 100 die Polarisationsrichtung des auf ihn auftreffenden Lichtes um 90° dreht, so eingestellt, dass sie das gesamte Licht in die Pupillenebene PP ausschließlich auf die in y-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem (d. h. vertikal) einander gegenüberliegenden Bereiche 401 und 403 bzw. Beleuchtungspole ablenken. Auf diese Weise wird eine Umschaltung zwischen den beiden Beleuchtungssettings 310 und 320 von 3a und 3b erzielt. Falls nun die Zeitskala der Umschaltung zwischen diesen Beleuchtungssettings so an die Dauer der Belichtung einer Struktur während des Lithographieprozesses angepasst ist, dass die Struktur mit beiden Beleuchtungssettings 310 und 320 beleuchtet wird, wird effektiv das in 4 dargestellte, quasitangential polarisierte Quadrupol-Beleuchtungssetting 400 realisiert. Der schraffierte Bereich 405 entspricht wiederum dem nicht ausgeleuchteten, jedoch neben den ausgeleuchteten Bereichen noch ausleuchtbaren Bereich in der Pupillenebene.
Die vorstehend unter Bezugnahme auf 3a–b und 4 beschriebenen Ausführungsformen können auch in analoger Weise so abgewandelt werden, dass statt dem jeweiligen quasitangential polarisierten (Dipol- oder Quadrupol-)Beleuchtungssetting ein quasiradial polarisiertes (Dipol- oder Quadrupol-)Beleuchtungssetting erzeugt bzw. eine Umschaltung zwischen solchen Beleuchtungssettings erzielt wird, indem die in 3a–b bzw. 4 angegebenen Polarisationsrichtungen um die um 90° gedrehte Polarisationsrichtung ersetzt werden. Dabei wird allgemein unter einer „radialen Polarisationsverteilung" eine Polarisationsverteilung verstanden, bei der die Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstärkevektors parallel zu dem auf die optische Systemachse gerichteten Radius verläuft. Von einer „quasiradialen Polarisationsverteilung" wird dementsprechend dann gesprochen, wenn die vorstehende Bedingung näherungsweise bzw. für einzelne Bereiche in der betreffenden Ebene (z. B. Pupillenebene) erfüllt ist.
Gemäß weiterer Ausführungsformen kann die Einstellung bzw. Anregung des PEM 100 durch die Anregungseinheit 105 mit der Emission der Lichtquelleneinheit 1 und der Ansteuerung der Spiegelanordnung 200 über die Ansteuerungseinheit 205 so korreliert werden, dass Beleuchtungssettings mit links- und/oder rechtszirkular polarisiertem Licht erzeugt werden bzw. eine Umschaltung zwischen diesen Beleuchtungssettings realisiert wird. Hierzu können Pulse den PEM 100 beispielsweise jeweils zu einem Zeitpunkt durchlaufen, zu dem die Verzögerung in dem PEM 100 ein Viertel der Arbeitswellenlänge, also λ/4, beträgt (was z. B. zu linkszirkular polarisiertem Licht führt). Des Weiteren können Pulse den PEM 100 zu einem Zeitpunkt durchlaufen, zu dem die Verzögerung in dem PEM 100 von gleichem Betrag und entgegengesetztem Vorzeichen ist, also –λ/4 beträgt, was zu rechtszirkular polarisiertem Licht führt.
Gemäß weiterer Ausführungsformen kann der PEM 100 mit der Spiegelanordnung 200 auch so zusammenwirken, dass eine elektronische Umschaltung zwischen den in 5a–b gezeigten Beleuchtungssettings 510 und 520, bei denen nur ein vergleichsweise kleiner Bereich 511 bzw. 521 im Zentrum der Pupillenebene PP mit linear polarisiertem Licht ausgeleuchtet wird und welche je nach Polarisationsrichtung auch als „V-polarisiertes kohärentes Beleuchtungssetting" (5a) bzw. „H-polarisiertes kohärentes Beleuchtungssetting" (5b) bezeichnet werden, erzielt wird. Diese Beleuchtungssettings werden auch als konventionelle Beleuchtungssettings bezeichnet. Der schraffierte Bereich 505 entspricht jeweils wiederum dem nicht ausgeleuchteten, jedoch neben den ausgeleuchteten Bereichen noch ausleuchtbaren Bereich in der Pupillenebene und kann für unterschiedliche konventionelle Beleuchtungssettings je nach Durchmesser des ausgeleuchteten Bereichs (also abhängig von dem einen Wert zwischen 0% und 100% aufweisenden Füllgrad) variieren.
Gemäß weiterer Ausführungsformen kann der PEM 100 mit der Spiegelanordnung 200 auch so zusammenwirken, dass eine elektronische Umschaltung zwischen den in 6a–b gezeigten Beleuchtungssettings 610 und 620, bei denen ein ringförmiger Bereich 611 bzw. 621 der Pupillenebene PP mit linear polarisiertem Licht ausgeleuchtet wird und welche je nach Polarisationsrichtung auch als „V-polarisiertes annulares Beleuchtungssetting" (6a) bzw. „H-polarisiertes annulares Beleuchtungssetting" (6b) bezeichnet werden, erzielt wird.
Der schraffierte Bereich 605 entspricht wiederum dem nicht ausgeleuchteten, jedoch neben den ausgeleuchteten Bereichen noch ausleuchtbaren Bereich in der Pupillenebene.
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z. B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 2004/0262500 A1 [0003]
- US 5886810 A1 [0004]
- US 5744721 A1 [0004]
- WO 2005/026843 A2 [0005]
- EP 1879071 A2 [0006]

Claims

Optisches System für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit • einer Beleuchtungseinrichtung (10), welche eine Spiegelanordnung (200) mit einer Mehrzahl von Spiegelelementen (200a, 200b, 200c, ...) aufweist, die zur Veränderung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung (200) reflektierten Lichtes unabhängig voneinander verstellbar sind; und • wenigstens einem photoelastischen Modulator (100).
Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der photoelastische Modulator (100) in Lichtausbreitungsrichtung vor der Spiegelanordnung (200) angeordnet ist.
Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anregungseinheit (105) zur Anregung des photoelastischen Modulators (100) zu mechanischen Schwingungen vorgesehen ist, wodurch in dem photoelastischen Modulator (100) eine zeitlich variierende Verzögerung erzeugbar ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Pulslichtquelle zur Erzeugung von Pulslicht aufweist.
Optisches System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Polarisationszustand von wenigstens zwei Pulsen des Pulslichtes nach Austritt aus dem photoelastischen Modulator (100) voneinander verschieden ist.
Optisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese Pulse nach Austritt aus dem photoelastischen Modulator (100) zueinander orthogonale Polarisationszustände aufweisen.
Optisches System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander orthogonalen Polarisationszustände Zustände linearer Polarisation mit zueinander senkrechten Polarisationsrichtungen sind.
Optisches System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander orthogonalen Polarisationszustände Zustände zirkularer Polarisation mit zueinander entgegengesetzter Händigkeit sind.
Optisches System nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieses derart aufgebaut ist, dass die Veränderung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung (200) reflektierten Lichtes unabhängig von einem durch den photoelastischen Modulator (100) eingestellten Polarisationszustand dieses Lichtes einstellbar ist.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Veränderung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung (200) reflektierten Lichtes und/oder durch Variation der in dem photoelastischen Modulator (100) erzeugten Verzögerung wenigstens zwei voneinander verschiedene Beleuchtungssettings (310, 320, 400, 510, 520, 610, 620) einstellbar sind.
Optisches System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese Beleuchtungssettings (510, 520, 610, 620) sich dadurch unterscheiden, dass gleiche Bereiche einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung (10) mit Licht unterschiedlichen Polarisationszustandes beleuchtet werden.
Optisches System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese Beleuchtungssettings (310, 320) sich dadurch unterscheiden, dass unterschiedliche Bereiche einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung (10) beleuchtet werden.
Optisches System nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines dieser Beleuchtungssettings (310, 320, 400, 510, 520, 610, 620) aus der Gruppe ausgewählt ist, die enthält: Annulares Beleuchtungssetting, Dipol-Beleuchtungssetting, Quadrupol-Beleuchtungssetting, konventionelles Beleuchtungssetting.
Optisches System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Beleuchtungssettings (310, 320, 400, 510, 520, 610, 620) aus dieser Gruppe einstellbar sind.
Optisches System nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Ansteuerungseinheit (205) zur Ansteuerung einer Verstellung von Spiegelelementen (200a, 200b, 200c, ...) der Spiegelanordnung (200) vorgesehen ist, wobei diese Verstellung mit der Anregung des photoelastischen Modulators (100) zu mechanischen Schwingungen zeitlich korreliert ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass über sämtliche einstellbaren Beleuchtungssettings (310, 320, 400, 510, 520, 610, 620) das Verhältnis zwischen der Gesamtintensität des zu dem jeweiligen Beleuchtungssetting beitragenden Lichtes und der Intensität des in den photoelastischen Modulator (100) eintretenden Lichtes um weniger als 20%, insbesondere um weniger als 10%, weiter insbesondere um weniger als 5% variiert.
Optisches System nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes dieser Beleuchtungssettings (310, 320, 400, 510, 520, 610, 620) die Gesamtintensität des zu dem jeweiligen Beleuchtungssetting beitragenden Lichtes wenigstens 80%, insbesondere wenigstens 90%, weiter insbesondere wenigstens 95% der Intensität des Lichtes bei Eintritt in den photoelastischen Modulator (100) beträgt.
Optisches System für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit • einer Beleuchtungseinrichtung (10); • einer Einrichtung, welche die Veränderung des Polarisationszustandes von das optische System durchlaufendem Licht ermöglicht; und • einer Einrichtung, welche die Veränderung der Winkelverteilung von das optische System durchlaufendem Licht ermöglicht; • wobei in der Beleuchtungseinrichtung (10) voneinander verschiedene Beleuchtungssettings (310, 320, 400, 510, 520, 610, 620) einstellbar sind, von denen sich wenigstens zwei Beleuchtungssettings im Polarisationszustand unterscheiden; und • wobei über sämtliche einstellbaren Beleuchtungssettings (310, 320, 400, 510, 520, 610, 620) das Verhältnis zwischen der Gesamtintensität des zu dem jeweiligen Beleuchtungssetting beitragenden Lichtes und der Intensität des in den photoelastischen Modulator (100) eintretenden Lichtes um weniger als 20% variiert.
Optisches System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Verhältnis über sämtliche einstellbaren Beleuchtungssettings (310, 320, 400, 510, 520, 610, 620) um weniger als 10%, insbesondere um weniger als 5% variiert.
Optisches System nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes dieser Beleuchtungssettings (310, 320, 400, 510, 520, 610, 620) die Gesamtintensität des zu dem jeweiligen Beleuchtungssetting beitragenden Lichtes wenigstens 80%, insbesondere wenigstens 90%, weiter insbesondere wenigstens 95% der Intensität des Lichtes bei Eintritt in den photoelastischen Modulator (100) beträgt.
Optisches System nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel zwischen diesen Beleuchtungssettings ohne Auswechseln eines oder mehrerer Elemente der Beleuchtungseinrichtung durchführbar ist.
Optisches System für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit • einer Beleuchtungseinrichtung (10); • einer Einrichtung, welche die Veränderung des Polarisationszustandes von das optische System durchlaufendem Licht ermöglicht; und • einer Einrichtung, welche die Veränderung der Winkelverteilung von das optische System durchlaufendem Licht ermöglicht; • wobei in der Beleuchtungseinrichtung (10) voneinander verschiedene Beleuchtungssettings (310, 320, 400, 510, 520, 610, 620) einstellbar sind, von denen sich wenigstens zwei Beleuchtungssettings im Polarisationszustand unterscheiden; und • wobei ein Wechsel zwischen diesen Beleuchtungssettings (310, 320, 400, 510, 520, 610, 620) ohne Auswechseln eines oder mehrerer optischer Elemente der Beleuchtungseinrichtung (10) durchführbar ist.
Optisches System nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche der folgenden Beleuchtungssettings (310, 320, 400, 510, 520, 610, 620) einstellbar sind: Annulares Beleuchtungssetting, Dipol-Beleuchtungssetting, Quadrupol-Beleuchtungssetting, konventionelles Beleuchtungssetting.
Optisches System nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei unterschiedliche Dipol-Beleuchtungssettings (310, 320) mit zueinander orthogonalen Polarisationszuständen einstellbar sind.
Optisches System nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Beleuchtungssetting mit einer zumindest näherungsweise tangentialen Polarisationsverteilung oder einer zumindest näherungsweise radialen Polarisationsverteilung einstellbar ist.
Mikrolithographisches Belichtungsverfahren, bei welchem mittels einer Pulslichtquelle erzeugtes Pulslicht einer Beleuchtungseinrichtung (10) einer Projektionsbelichtungsanlage zur Beleuchtung einer Objektebene eines Projektionsobjektivs (20) zugeführt wird und wobei die Objektebene mittels des Projektionsobjektivs (20) in eine Bildebene des Projektionsobjektivs (20) abgebildet wird, • wobei Pulse des Pulslichtes mittels wenigstens eines im Strahlengang des Pulslichtes angeordneten photoelastischen Modulators (100) jeweils definierten Änderungen ihres Polarisationszustandes ausgesetzt werden; und • wobei Pulse des Pulslichtes nach Durchlaufen des photoelastischen Modulators (100) von Spiegelelementen (200a, 200b, 200c, ...) einer in Lichtausbreitungsrichtung nach dem photoelastischen Modulator (100) angeordneten Spiegelanordnung (200) abgelenkt werden.
Mikrolithographisches Belichtungsverfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Pulse des Pulslichtes nach Durchlaufen des photoelastischen Modulators (100) voneinander verschiedene Polarisationszustände aufweisen.
Mikrolithographisches Belichtungsverfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass diese zwei Pulse von Spiegelelementen (200a, 200b, 200c, ...) der Spiegelanordnung (200) in unterschiedliche Richtungen abgelenkt werden.
Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente mit folgenden Schritten: • Bereitstellen eines Substrats (40), auf das zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist; • Bereitstellen einer Maske (30), die abzubildende Strukturen aufweist; • Bereitstellen einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, welche ein optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 25 aufweist; und • Projizieren wenigstens eines Teils der Maske (30) auf einen Bereich der Schicht mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage.