DE102007059258A1

DE102007059258A1 - Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102007059258A1
Application number: DE102007059258A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Schuster
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2007-12-08
Publication date: 2008-07-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, welche eine doppelbrechende Verzögerungsanordnung (107-109) mit wenigstens einem Verzögerungselement (400, 500, 710-760, 800, 900, 950) aufweist, wobei dieses Verzögerungselement ein erstes Teilelement (420, 520, 711, 721, 731, 741, 752, 761, 820, 920, 951b) aus optisch positiv einachsigem Kristallmaterial, welches eine erste optische Kristallachse aufweist, und ein zweites Teilelement (430, 530, 712, 723, 743, 751, 762, 810, 910, 951a) aus optisch negativ einachsigem Kristallmaterial, welches eine zweite optische Kristallachse aufweist und entlang einer Elementachse des Verzögerungselementes vor oder nach dem ersten Teilelement angeordnet ist, aufweist, wobei die erste Kristallachse und die zweite Kristallachse jeweils in einer zur optischen Systemachse (OA) senkrechten Ebene liegen und entweder in einem Winkel von 0° ± 5° zueinander oder in einem Winkel von 90° ± 5° zueinander angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei 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.
Sowohl in der Beleuchtungseinrichtung als auch im Projektionsobjektiv kommen häufig Verzögerungselemente zum Einsatz, um z. B. definierte Polarisationsverteilungen bereitzustellen oder um Polarisationsverteilungen gezielt zu manipulieren. Beispiele hierfür sind etwa der Einsatz von Lambda/2-Platten oder die gezielte Kompensation einer unerwünschten Störung der Polarisationsverteilung, welche durch die Verzögerung in einer oder mehreren Linsen aus intrinsisch oder natürlich doppelbrechendem Material hervorgerufen wird. Mit „Verzögerung" wird die Differenz der optischen Wege zweier orthogonaler (senkrecht zueinander stehender) Polarisationszustände bezeichnet.
Dabei bestehen in gegenwärtigen und zukünftigen Projektionsbelichtungsanlagen für den Einsatz solcher Verzögerungsanordnungen immer strengere Anforderungen hinsichtlich der Homogenität der durch das jeweilige Verzögerungselement bereitgestellten Verzögerungsverteilung. Ein Problem bei bekannten doppelbrechenden Verzögerungsanordnungen ist jedoch eine vorhandene Abhängigkeit der bereitgestellten Verzögerungsverteilung von der jeweiligen Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung innerhalb des doppelbrechenden Materials. Da dieser Einfluss der Ausbreitungsrichtung bzw. des Einfallswinkels der elektromagnetischen Strahlung auf die erzeugte Verzögerungsverteilung in der Regel mit zunehmender Dicke des doppelbrechenden Materials zunimmt, werden oftmals Verzögerungselemente nullter Ordnung (sogenannte „zero order"-Verzögerungselemente) eingesetzt, was jedoch im Hinblick auf die dann einzuhaltenden geringen Bauteildicken von typischerweise wenigen Mikrometern mit fertigungstechnischen Problemen verbunden ist.
In US 2005/0146704 A1 ist u. a. ein Verfahren offenbart, um in einer Projektionsbelichtungsanlage einen Polarisationszustand mittels einer Polarisationsmanipulatoranordnung, die z. B. aufgrund polarisationsoptischer Messdaten angepasst wird, an einen gewünschten Polarisationszustand anzupassen.
Aus US 2004/0218271 A1 und WO 2004/063777 A1 ist u. a. ein Verzögerungselement bekannt, welches aus einem Erdalkalimetallfluorid-Kristallmaterial, insbesondere Kalziumfluorid (CaF2) oder Bariumfluorid, hergestellt ist, wobei die Strahlausbreitungsrichtung parallel zur <110>-Kristallrichtung erfolgt.
Aus DE 103 12 003 A1 ist ein transmissives, doppelbrechend wirkendes optisches Element sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt, wobei nach Einwirken auf mindestens einen vorgegebenen Bereich eines optischen Rohelementes mit spannungsdoppelbrechenden Eigenschaften während eines vorgegebenen Zeitraums eine ohne fortgesetzte Einwirkung andauernde Änderung der internen Spannungsverteilung des optischen Materials erzeugt wird.
Aus US 2,607,272 sind Verbund-Verzögerungsplatten aus mehreren Planplatten bekannt, wobei auch optisch positives und optisch negatives Kristallmaterial miteinander kombiniert wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer doppelbrechende Verzögerungsanordnung bereitzustellen, in welcher eine unerwünschte Variation der durch die Verzögerungsanordnung bereitgestellten Verzögerung in Abhängigkeit von dem Einfallswinkel bzw. der Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung auch bei größerer Bauteildicke der Verzögerungsanordnung reduziert oder vermieden werden kann.
Eine erfindungsgemäße mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage weist wenigstens eine doppelbrechende Verzögerungsanordnung mit wenigstens einem Verzögerungselement auf, wobei dieses Verzögerungselement aufweist:

– cm erstes Teilelement aus optisch positiv einachsigem Kristallmaterial, welches eine erste optische Kristallachse aufweist; und
– ein zweites Teilelement aus optisch negativ einachsigem Kristallmaterial, welches eine zweite optische Kristallachse aufweist und entlang einer Elementachse des Verzögerungselementes vor oder nach dem ersten Teilelement angeordnet ist;
– wobei die erste Kristallachse und die zweite Kristallachse jeweils in einer zur optischen Systemachse senkrechten Ebene liegen und entweder in einem Winkel von 0° ± 5° zueinander oder in einem Winkel von 90° ± 5° zueinander angeordnet sind.

Unter einem optisch positiv einachsigen Kristallmaterial (auch: doppelbrechendes Material von optisch positivem Charakter) wird vorliegend ein optisch einachsiges Kristallmaterial verstanden, für das die außerordentliche Brechzahl n_e größer als die ordentliche Brechzahl n_o ist. Entsprechend wird unter einem optisch negativ einachsigen Kristallmaterial (auch: doppelbrechendes Material von optisch negativem Charakter) ein optisch einachsiges Kristallmaterial verstanden, für das die außerordentliche Brechzahl n_e kleiner als die ordentliche Brechzahl n_o ist.
Unter der Elementachse des Verzögerungselementes wird im Falle einer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gegebenen rotationssymmetrischen Ausbildung des Verzögerungselementes dessen Symmetrieachse und im Übrigen bzw. allgemein diejenige Achse verstanden, welche im Betrieb des Verzögerungselementes in Lichtausbreitungsrichtung weist, entlang der also das Verzögerungselement im Hinblick auf die in dieser Richtung bewirkte Verzögerung ausgelegt ist.
Erfindungsgemäß insbesondere geeignete, für typische Arbeitswellenlängen der Mikrolithographie von weniger als 250 nm hinreichend transparente optisch positive Materialien sind beispielsweise kristallines Quarz (SiO₂) und Magnesiumfluorid (MgF₂). Erfindungsgemäß insbesondere geeignete optisch negative Materialien sind beispielsweise Saphir (Al₂O₃) und Lanthanfluorid (LaF₃).
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Kombination von optisch einachsigen Kristallmaterialien von entgegengesetztem optischem Charakter (d. h. die Kombination von optisch positiv einachsigem und optisch negativ einachsigem Kristallmaterial) bei der erfindungsgemäßen Ausrichtung der jeweiligen optischen Kristallachsen in diesen Materialien infolge der dann auftretenden gegenläufigen Effekte eine Wesentliche Reduzierung der Abhängigkeit der bereitgestellten Verzögerung von dem Einfallswinkel bzw. der Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung erzielt werden kann.
Dabei kann der erfindungsgemäße Effekt der Reduzierung der Winkelabhängigkeit der Verzögerung sowohl bei zueinander senkrechter Orientierung der beiderseitigen optischen Kristallachsen in den Teilelementen als auch bei zueinander paralleler Orientierung dieser Kristallachsen erzielt werden. Im Falle der zueinander senkrechten Orientierung der Kristallachsen wird erfindungsgemäß der Umstand ausgenutzt, dass dann – wie im Weiteren noch detaillierter erläutert wird – die Verzögerung mit steigendem Kippwinkel α der Verzögerungsanordnung in deren einem Teilelement kontinuierlich abnimmt, wohingegen sie in dem anderen Teilelement mit steigendem Kippwinkel α kontinuierlich zunimmt, so dass im Ergebnis ein Kompensationseffekt im Sinne einer geringeren Variation der Verzögerung in Abhängigkeit von dem Kippwinkel der Verzögerungsanordnung erzielt wird.
Im Falle der zueinander parallelen Orientierung der Kristallachsen wird erfindungsgemäß der Umstand ausgenutzt, dass aufgrund der unterschiedlichen Brechzahlen der beiden Kristallmaterialien von optisch entgegengesetztem Charakter bei einer Verkippung der Verzögerungsanordnung der einfallende Lichtstrahl das Teilelement mit größerer mittlerer Brechzahl noch mit einem zum Lot geringeren Winkel (also in einer dem senkrechten Lichtdurchtritt noch „näher kommenden" Position) durchquert als das Teilelement mit geringerer mittlerer Brechzahl. Infolgedessen zeigt sich bei zunehmender Verkippung der Verzögerungsanordnung (bzw. zunehmendem Einfallswinkel der elektromagnetischen Strahlung auf die Verzögerungsanordnung) in dem Kristallmaterial mit geringerer mittlerer Brechzahl effektiv eine stärke Winkelabhängigkeit, was wiederum dadurch im Sinne des gewünschten Kompensationseffektes ausgenutzt werden kann, dass in den Teilelement aus diesem Kristallmaterial geringerer mittlerer Brechzahl im Vergleich zu dem Kristallmaterial mit größerer mittlerer Brechzahl durch geeignete Wahl der beiderseitigen Bauteildicken die größere Verzögerung eingestellt wird (also z. B. eine betragsmäßige Verzögerung von 1·λ in einem Teilelement aus Quarz und eine betragsmäßige Verzögerung von 1.5·λ in einem Teilelement aus Saphir zur Erzielung der Gesamtverzögerung von λ/2 im Falle einer Lambda/2-Platte). In Verbindung mit dem optisch entgegengesetzten Charakter der beiden Bauteile kann hierdurch ebenfalls – wie im Weiteren ebenfalls noch detaillierter erläutert wird- bis zu einer gewissen Bauteildicke (nämlich solange die stärkere Winkelabhängigkeit im schwächer brechenden Kristallmaterial diejenige im stärker brechenden Kristallmaterial nicht überkompensiert) ein Kompensationseffekt im Sinne einer geringeren Variation der Verzögerung in Abhängigkeit von dem Kippwinkel der Verzögerungsanordnung erzielt werden.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass infolge der Reduzierung der Variation der bereitgestellten Verzögerung in Abhängigkeit von dem Einfallswinkel bzw. der Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung in einer Verzögerungsanordnung auch größere Bauteildicken der Teilelemente aus optisch einachsigem Material (also Verzögerungselemente von höherer als nullter Ordnung) mit noch akzeptabler Winkelabhängigkeit der Verzögerung zum Einsatz kommen können, so dass die mit geringen Bauteildicken verbundenen fertigungstechnischen Probleme vermieden werden.
Durch die obigen Kriterien 0° ± 5° bzw. 90° ± 5° wird zum Ausdruck gebracht, dass auch noch gewisse Abweichungen von der parallelen bzw. senkrechten Orientierung zwischen den jeweiligen Achsen bzw. Richtungen tolerabel sind bzw. als von der Erfindung umfasst gelten.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Verzögerungselement rotationssymmetrisch zu der Elementachse ausgebildet. Ferner ist gemäß einer Ausführungsform die Elementachse parallel zur optischen Systemachse. Die Elementachse kann insbesondere identisch mit der optischen Systemachse sein bzw. entlang dieser verlaufen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weisen das erste Teilelement und/oder das zweite Teilelement ein quer zur optischen Systemachse variierendes Dickenprofil auf. Da die Ausbildung eines solchen Dickenprofils mit abnehmender Bauteildicke zunehmend problematisch ist, ist – wie im Weiteren noch näher erläutert – die gemäß der Erfindung ermöglichte größere Bauteildicke der Teilelemente bei dennoch geringer Winkelabhängigkeit der bereitgestellten Verzögerung hier besonders vorteilhaft.
Die Erfindung betrifft ferner eine doppelbrechende Verzögerungsanordnung mit wenigstens einem Verzögerungselement, wobei dieses Verzögerungselement aufweist:
– ein erstes Teilelement aus optisch positiv einachsigem Kristallmaterial, welches eine erste optische Kristallachse aufweist; und

– ein zweites Teilelement aus optisch negativ einachsigem Kristallmaterial, welches eine zweite optische Kristallachse aufweist und entlang einer Elementachse des Verzögerungselementes vor oder nach dem ersten Teilelement angeordnet ist;
– wobei die erste Kristallachse und die zweite Kristallachse jeweils in einer zur optischen Systemachse senkrechten Ebene liegen und entweder in einem Winkel von 0° ± 5° zueinander oder in einem Winkel von 90° ± 5° zueinander angeordnet sind; und
– wobei das erste Teilelement und/oder das zweite Teilelement ein quer zur optischen Systemachse variierendes Dickenprofil aufweisen.

Gemäß diesem Aspekt wird die erfindungsgemäße Kombination von Teilelementen aus optisch positivem und optisch negativem Kristallmaterial unter Auswahl geeigneter Orientierungen der Kristallachsen in vorteilhafter Weise kombiniert mit der Ausbildung wenigstens eines dieser Teilelemente mit einem variablem Dickenprofil. Da die Ausbildung eines solchen Dickenprofils mit abnehmender Bauteildicke fertigungstechnisch schwieriger wird, ist das vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße Konzept zur Ermöglichung auch größerer Bauteildicken bei hinreichender Winkelakzeptanz (d. h. bei einer geringen Winkelabhängigkeit der bereitgestellten Verzögerung) hier besonders vorteilhaft. So kann ein gewünschtes (z. B. asphärisches) Dickenprofil unter Anwendung bewährter Technologien in das jeweilige Teilelement eingearbeitet werden. Die gewünschte, vergleichsweise hohe Winkelakzeptanz wird dabei an Stelle einer Dickenverringerung etwa durch Materialabtragung erfindungsgemäß durch die Hinzufügung eines Teilelementes mit optisch entgegengesetztem Charakter erzielt.
Die Erfindung betrifft ferner eine doppelbrechende Verzögerungsanordnung mit wenigstens einem Verzögerungselement, wobei dieses Verzögerungselement aufweist:

– ein erstes Teilelement aus optisch positiv einachsigem Kristallmaterial, welches eine erste optische Kristallachse aufweist; und
– ein zweites Teilelement aus optisch negativ einachsigem Kristallmaterial, welches eine zweite optische Kristallachse aufweist und entlang einer Elementachse des Verzögerungselementes vor oder nach dem ersten Teilelement angeordnet ist;
– wobei die erste Kristallachse und die zweite Kristallachse jeweils in einer zur optischen Systemachse senkrechten Ebene liegen und entweder in einem Winkel von 0° ± 5° zueinander oder in einem Winkel von 90° ± 5° zueinander angeordnet sind; und
– wobei das optisch negativ einachsige Kristallmaterial aus der Gruppe ausgewählt ist, welche Saphir (Al₂O₃) und Lanthanfluorid (LaF₃) enthält.

Die Erfindung betrifft ferner eine doppelbrechende Verzögerungsanordnung mit wenigstens einem Verzögerungselement, wobei dieses Verzögerungselement aufweist:

– ein erstes Teilelement aus optisch positiv einachsigem Kristallmaterial, welches eine erste optische Kristallachse aufweist; und
– ein zweites Teilelement aus optisch negativ einachsigem Kristallmaterial, welches eine zweite optische Kristallachse aufweist und entlang einer Elementachse des Verzögerungselementes vor oder nach dem ersten Teilelement angeordnet ist;
– wobei die erste Kristallachse und die zweite Kristallachse jeweils in einer zur optischen Systemachse senkrechten Ebene liegen und entweder in einem Winkel von 0° ± 5° zueinander oder in einem Winkel von 90° ± 5° zueinander angeordnet sind; und
– wobei das optisch positiv einachsige Kristallmaterial Magnesiumfluorid (MgF₂) enthält.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, sowie ein mikrostrukturiertes Bauelement.
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:
1–2 schematische Ansichten jeweils eines herkömmlichen doppelbrechenden Verzögerungselementes bei senkrechtem (1a und 2a) und schrägem (1a und 2a) Lichtdurchtritt;
3 qualitativ den Verlauf der durch das in 2 gezeigte Verzögerungselement bewirkten Verzögerung in Abhängigkeit von einem Kippwinkel und Azimutwinkel (jeweils im Weiteren definiert) des Verzögerungselementes bzw. der optischen Kristallachse;
4–5 Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Verzögerungsanordnung in schematischer Darstellung;
6 für die in 5 gezeigte Verzögerungsanordnung und für einen vorgegebenen Kippwinkel ein Diagramm zur Veranschaulichung der Abhängigkeit der Gesamtverzögerung von der Ordnung K der Verzögerungsanordnung sowie der Kipprichtung dieser Verzögerungsanordnung;
7a–f schematische Darstellungen weiterer bevorzugter Ausführungsformen einer Verzögerungsanordnung mit jeweils vier Teilelementen;
8–10 jeweils weitere Ausführungsformen einer Verzögerungsanordnung, welche aus Teilelementen mit variierendem Dickenprofil zusammengesetzt ist; und
11 eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage in schematischer Darstellung, in welcher eine erfindungsgemäße Verzögerungsanordnung vorgesehen ist.
Anhand von 1a–b und 2a–b wird zunächst die sich für ein Verzögerungselement in Form einer planparallelen Platte 10 aus optisch einachsigem Kristallmaterial wie z. B. kristallines Quarz ergebende Abhängigkeit der erzeugten Verzögerung von dem Kippwinkel dieser Planplatte relativ zur Richtung eines einfallenden Lichtstrahls S erläutert. Dabei liegt sowohl in 1a–b als auch in 2a–b die optische Kristallachse ca des optisch einachsigen Kristallmaterials in der Plattenebene der planparallelen Platte 10.
In 1a–b wird eine Situation betrachtet, in die Platte 10 ausgehend von der Position mit senkrechtem Lichteinfall (1a) derart um einen Winkel α gekippt wird (1b), dass diese Kippung in einer zur optischen Kristallachse ca senkrechten Ebene erfolgt, d. h. um eine Drehachse, welche parallel zur optischen Kristallachse ca orientiert ist. Diese Kippung wird im Weiteren auch als Situation 1 bezeichnet.
In diesem Falle ist die nachfolgend mit ϕ_s bezeichnete Verzögerung gegeben durch
In diesem Falle bleibt die Brechzahldifferenz n_e–n_o mit variierendem Kippwinkel α konstant, wobei mit steigendem Kippwinkel α der vom Lichtstrahl S in der Platte 10 zurückgelegte geometrische Weg und somit auch die resultierende Verzögerung anwächst.
In 2a–b wird eine Situation betrachtet, in die Platte 10 ausgehend von der Position mit senkrechtem Lichteinfall (2a) derart um einen Winkel α gekippt wird, dass die Kippung in einer zur optischen Kristallachse ca parallelen bzw. koplanaren Ebene erfolgt, d. h. um eine Drehachse, welche senkrecht zur optischen Kristallachse ca orientiert ist. Diese Kippung wird im Weiteren auch als Situation 2 bezeichnet.
In diesem Falle ist die nachfolgend mit ϕ_p bezeichnete Verzögerung gegeben durch
In dieser Situation nimmt mit steigendem Kippwinkel die Brechzahldifferenz n_e–n_o kontinuierlich ab, wobei der vom Lichtstrahl S in der Platte zurückgelegte geometrische Weg anwächst. Da durch letztgenannten Effekt jedoch die Abnahme der Brechzahldifferenz mit steigendem Kippwinkel α nicht vollständig kompensiert wird, nimmt die sich unter Berücksichtigung beider Effekte insgesamt ergebende Verzögerung mit steigendem Kippwinkel α kontinuierlich ab.
Für den allgemeinen Fall, bei der die Platte 10 ausgehend von der Position mit senkrechtem Lichteinfall (1a, 2a) derart um einen Winkel α gekippt wird, dass die Kippung weder in einer zur optischen Kristallachse ca parallelen Ebene noch in einer hierzu senkrechten Ebene erfolgt, ist die mit ϕ bezeichnete Verzögerung gegeben durch
wobei mit α der Kippwinkel und mit θ der auf eine vorgegebene, in der zur Lichtausbreitungsrichtung bzw. zur optischen Systemachse OA (z-Achse) senkrechten Ebene (x-y-Ebene) liegende Referenzachse (z. B. die x-Achse) bezogene Azimutwinkel der Orientierung der Kristallachse bezeichnet ist.
Dabei entspricht ein Wert des Azimutwinkels θ = 0 der in 1b dargestellten Situation 1, bei der somit die Kippung in einer zur optischen Kristallachse ca senkrechten Ebene erfolgt. Gemäß der lediglich schematischen graphischen Darstellung von 3 existiert zwischen den beiden Extrema der Kippung gemäß 1a–b und der Kippung gemäß 2a–b eine Kipprich tung (d. h. ein Azimutwinkel der Kippung), in welcher die Verzögerung ϕ in Bezug auf eine Variation des Kippwinkels α konstant bleibt. Diesen Effekt macht sich die vorliegende Erfindung zunutze, wie im Weiteren noch erläutert wird.
Tabelle 1a, b zeigen die sich aus der obigen Gleichung (3) ergebende Variation der Verzögerung bei variierendem Kippwinkel α für eine Lambda/2-Platte aus kristallinem Quarz (n_o 1.660455, n_e ≈ 1.673963) bei einer Arbeitswellenlänge von λ ≈ 193.304 nm, wobei Tabelle 1a für eine „zero-order" Lambda/2-Platte (d. h. die von der Platte bewirkte Verzögerung beträgt gerade λ/2, entsprechend einer Plattendicke von etwa 7.1552 μm) und Tabelle 1b für eine Platte erster Ordnung (d. h. die von der Platte bewirkte Verzögerung beträgt bei senkrechtem Lichtdurchtritt gerade λ + λ/2, entsprechend einer Plattendicke von etwa 21.4655 μm) gilt: Tabelle 1a:

Kippwinkel α [°] Verzögerung [nm] Situation 1 Verzögerung [nm] Situation 2

0 96.652 96.652

20 94.58 98.75

30 92.1.7 101.32

40 89.12 104.75

Tabelle 1b:

Kippwinkel α [°] Verzögerung [nm] Situation 1 Verzögerung [nm] Situation 2

0 96.652 96.652

20 90.43 102.95

30 83.19 110.64

40 74.04 120.95
Die Verzögerung variiert somit sowohl abhängig von der Verkippungsrichtung als auch abhängig vom Kippwinkel in einem recht großen Bereich, nämlich bei den o. g. Kippwinkelwerten um bis zu etwa 25%.
Zur Überwindung des vorstehend beschriebenen Problems zeigt 4 den prinzipiellen Aufbau einer doppelbrechenden Verzögerungsanordnung 400 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei durch die Verzögerungsanordnung 400 eine Lambda/2-Platte realisiert wird.

Die Verzögerungsanordnung 400 umfasst auf einem Träger 410 aus optisch isotropem Quarzglas ein erstes Verzögerungselement 420 in Form einer Planplatte aus optisch positivem, einachsig doppelbrechendem Kristallmaterial (d. h. n_e–n_o > 0) sowie auf diesem ersten Verzögerungselement 420 ein zweites Verzögerungselement 430 in Form einer weiteren Planplatte aus optisch negativem, einachsig doppelbrechenden Kristallmaterial (d. h. n_e–n_o < 0), wobei diese Verzögerungselemente entlang einer Elementachse EA hintereinander angeordnet sind und (ohne dass die Erfindung darauf beschränkt wäre) gemäß dem Ausführungsbeispiel in unmittelbarem Kontakt zueinander stehen. Die optischen Kristallachsen in dem ersten bzw. zweiten Verzögerungselement 420, 430 sind jeweils mit ca-1 und ca-2 bezeichnet. Die Orientierungen dieser optischen Kristallachsen ca-1 und ca-2 liegen jeweils in der Plattenebene und kreuzen einander unter einem Winkel von 90°. Erfindungsgemäß insbesondere geeignete optisch positive Materialien sind kristallines Quarz (SiO₂) und Magnesiumfluorid (MgF₂). Erfindungsgemäß insbesondere geeignete optisch negative Materialien sind Saphir (Al₂O₃) und Lanthanfluorid (LaF₃). Die genauen Daten für das erste Ausführungsbeispiel mit dem in 4 gezeigten Aufbau sind in Tabelle 2 angegeben: Tabelle 2:

	1. Verzögerungselement (420)	2. Verzögerungselement (430)
Material	Quarz (SiO₂)	Saphir (Al₂O₃)
Dicke [μm]	3.050	4.888
Brechzahl n_o	1.660455	1.928032
Brechzahl n_e	1.673963	1.916686

In Tabelle 3 sind für das Ausführungsbeispiel von Tabelle 1 winkelabhängig die Werte der Verzögerung angegeben, und zwar sowohl für die oben definierte Situation 1 als auch für die oben definierte Situation 2. Tabelle 3:

Kippwinkel α [°] Verzögerung [nm] Situation 1 Verzögerung [nm] Situation 2

0 96.659 96.659

10 96.660 96.659

20 96.674 96.674

30 96.723 96.749

40 96.834 96.938
Wie aus Tabelle 3 ersichtlich ist, variiert bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 und Tabelle 2 die Verzögerung sowohl abhängig von der Verkippungsrichtung (bzw. dem Azimutwinkel θ) als auch abhängig vom Kippwinkel im Vergleich zu der anhand von 1 und 2 beschriebenen Situation nur noch sehr gering, nämlich bei den o. g. Kippwinkelwerten nur um bis zu etwa 0.28%, wobei sogar für den Kippwinkel α = 20° die Abweichung zwischen Situation 1 und Situation 2 auf Null reduziert ist.
Infolgedessen können die Dicken der Verzögerungselemente 420 und 430 auch über die jeweiligen Dicken der so genannten „zero-order"-Elemente hinaus vergrößert werden, wobei weiterhin akzeptable Variationen der Verzögerung abhängig von der Verkippungsrichtung sowie vom Kippwinkel eingehalten werden, wie aus Tabelle 5 ersichtlich ist, die analog zu Tabelle 3 die Werte der Verzögerung für eine Platte erster Ordnung (d. h. die von der Verzögerungsanordnung bewirkte Verzögerung beträgt bei senkrechtem Lichtdurchtritt gerade λ/2 + λ) zeigt, wobei die genauen Daten dieser Anordnung in Tabelle 4 gezeigt sind. Tabelle 4:

Gesamtverzögerung λ/2 + λ 1. Verzögerungselement 2. Verzögerungselement

Material Quarz (SiO₂) Saphir (Al₂O₃)

Dicke [μm] 9.149 14.663

Tabelle 5:

Kippwinkel α [°] Verzögerung [nm] Situation 1 Verzögerung [nm] Situation 2

0 96.647 96.647

10 96.652 96.647

20 96.694 96.694

30 96.841 96.919

40 97.170 97.484
Die Variation der Verzögerung sowohl abhängig von der Verkippungsrichtung als auch abhängig vom Kippwinkel ist auch für diese Verzögerungsanordnung erster Ordnung im Vergleich zu der anhand von 1 und 2 beschriebenen Situation sehr gering und beträgt bei den o. g. Kippwinkelwerten maximal 0.86%.
Die Tabellen 6 und 7 zeigen in analoger Weise und noch für einen mittleren Winkelbereich (bis zu Kippwinkeln von 20°) ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verzögerungsanordnung zehnter Ordnung, d. h. die von der Verzögerungsanordnung bewirkte Verzögerung beträgt bei senkrechtem Lichtdurchtritt gerade λ/2 + 10·λ/2). Tabelle 6:

Gesamtverzögerung λ/2 + 10·λ 1. Verzögerungselement 2. Verzögerungselement

Material Quarz (SiO₂) Saphir (Al₂O₃)

Dicke [μm] 64.044 102.642

Tabelle 7:

Kippwinkel α [°] Verzögerung [nm] Situation 1 Verzögerung [nm] Situation 2

0 96.642 96.642

5 96.649 96.637

10 96.679 96.641

15 96.769 96.719

20 96.973 96.972
Die Variation der Verzögerung sowohl abhängig von der Verkippungsrichtung als auch abhängig vom Kippwinkel ist für diesen mittleren Winkelbereich im Vergleich zu der anhand von 1 und 2 beschriebenen Situation ebenfalls noch sehr gering und beträgt bei den o. g. Kippwinkelwerten maximal 0.34%.
Insgesamt zeigen die vorstehend beschriebenen Beispiele, dass für die erfindungsgemäßen Verzögerungsanordnungen höherer Ordnung die Variationen der Verzögerung mit dem Kippwinkel und der Kipprichtung wesentlich geringer als die entsprechenden Variationen einer herkömmlichen, aus einer Einzelplatte gemäß 1 und 2 bestehenden Verzögerungsanordnung sind.
Eine weitere Erhöhung der Ordnung der Verzögerungsanordnung führt zu einer zunehmenden Temperaturempfindlichkeit (d. h. einer wachsenden Variation der Verzögerung bei einer Temperaturänderung), wobei etwa für das obige Beispiel einer Verzögerungsanordnung zehnter Ordnung die temperaturabhängige Variation der Verzögerung bei einer Temperaturänderung um 1°C etwa 0.4 nm beträgt. Berücksichtigt man die relativ gute Temperierbarkeit eines Projektionsobjektives für die Lithographie, wird etwa für eine Ordnung K = 5 (d. h. die von der Anordnung bewirkte Verzögerung beträgt bei senkrechtem Lichtdurchtritt gerade λ/2 + 5·λ/2) ein guter Kompromiss zwischen einer möglichst unproblematischen Fertigung einerseits und einer noch geringen Temperaturabhängigkeit der Verzögerung (bei einer Temperaturänderung um 1°C etwa 0.12–0.24 nm) andererseits erzielt, wobei die Variation von der Kipprichtung insbesondere auch für einen frei wählbaren Winkel auf Null reduziert werden kann.
5 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer doppelbrechenden Verzögerungsanordnung 500 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei durch die Verzögerungsanordnung 500 wiederum eine Lambda/2-Platte realisiert wird.
Die Verzögerungsanordnung 500 umfasst auf einem Träger 510 aus optisch isotropem Quarzglas wiederum ein erstes Verzögerungselement 520 in Form einer Planplatte aus optisch positivem, einachsig doppelbrechenden Kristallmaterial (d. h. n_e–n_o > 0) sowie auf diesem ersten Verzögerungselement 520 ein zweites Verzögerungselement 530 in Form einer weiteren Planplatte aus optisch negativem, einachsig doppelbrechenden Kristallmaterial (d. h. n_e–n_o > 0). Die optischen Kristallachsen in dem ersten bzw. zweiten Verzögerungselement 520, 530 sind jeweils mit ca-1 und ca-2 bezeichnet. Die Orientierungen dieser optischen Kristallachsen ca-1 und ca-2 liegen jeweils in der Plattenebene und sind parallel zueinander orientiert. Geeignete optisch positiv einachsige Materialien sind wiederum kristallines Quarz (SiO₂) und Magnesiumfluorid (MgF₂). Geeignete optisch negativ einachsige Materialien sind wiederum Saphir (Al₂O₃) und Lanthanfluorid (LaF₃). Die genauen Daten für das Ausführungsbeispiel mit dem in 5 gezeigten Aufbau sind in Tabelle 8 angegeben: Tabelle 8:

1. Verzögerungselement 2. Verzögerungselement

Material Quarz (SiO₂) Saphir (Al₂O₃)

Dicke [μm] 14.310 25.556

Tabelle 9:

Kippwinkel α [°] Verzögerung [nm] Situation 1 Verzögerung [nm] Situation 2

0 96.652 96.652

20 96.198 97.152

30 95.704 97.660

40 95.135 98.164
Die Variation der Verzögerung sowohl abhängig von der Verkippungsrichtung als auch abhängig vom Kippwinkel ist im Vergleich zu der anhand von 1 und 2 beschriebenen Situation ebenfalls sehr gering und beträgt bei den o. g. Kippwinkelwerten maximal 1.56%.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 und Tabelle 8, 9 wird die im Vergleich zu Saphir geringere (mittlere) Brechzahl des Quarzkristalls ausgenutzt, die insofern zu einer stärkeren Abhängigkeit der Verzögerung vom Kippwinkel führt, als etwa bei einem Kippwinkel von 20° der einfallende Lichtstrahl das Teilelement aus Saphir noch mit einem zum Lot geringeren Winkel (also in einer dem senkrechten Lichtdurchtritt noch „näher kommenden" Position) durchquert als das Teilelement aus Quarz.
Durch geeignete Wahl der beiderseitigen Bauteildicken wird die größere Verzögerung in dem Teilelement mit der größeren mittleren Brechzahl eingestellt (also z. B. eine betragsmäßige Verzögerung von 1·λ in dem Teilelement aus Quarz und eine betragsmäßige Verzögerung von 1.5·λ in dem Teilelement aus Saphir. In Verbindung mit dem optisch entgegengesetzten Charakter der beiden Bauteile kann dann ein Kompensationseffekt im Sinne einer geringeren Variation der Verzögerung der Gesamtanordnung in Abhängigkeit von dem Kippwinkel der Verzögerungsanordnung 500 erzielt werden.

Das gemäß dem Ausführungsbeispiel von 5 angewandte Kompensationsprinzip hinsichtlich der Winkelabhängigkeit der Verzögerung, also bei paralleler Orientierung der optischen Kristallachsen in den Teilelementen, ist jedoch auf die gewählten Dicken dieser Teilelemente beschränkt, da bei zunehmender Dicke die Winkelabhängigkeit des Quarzkristalls diejenige des Saphirs überkompensiert. Bevorzugt werden nun die Dicken der beiden Teilelemente so gewählt, das die größere Verzögerung in dem Teilelement mit höherer Brechzahl erzeugt wird, in welchem Falle es gelingt, den Unterschied zwischen den beiden extremen Kipprichtungen (d. h. den oben definierten Situationen 1 und 2) für einen bestimmten Kippwinkel auf Null zu reduzieren, wie aus dem nachstehenden Beispiel von Tabelle 10, 11 für den Kippwinkel α = 40° ersichtlich ist. Hingegen zeigt Tabelle 12, dass für Verzögerungsanordnungen aus zwei Teilelementen von optisch entgegengesetztem Charakter und einer Gesamtwirkung als Lambda/2-Platte mit zunehmender Verzögerung der einzelnen Teilelemente oberhalb der für den Kippwinkel von 40 optimierten Werte der Unterschied zwischen der Verzögerung bei Situation 1 und der Verzögerung bei Situation 2 kontinuierlich größer wird. Tabelle 10:

	1. Verzögerungselement	2. Verzögerungselement
Material	Quarz (SiO₂)	Saphir (Al₂O₃)
Dicke [μm]	18.696	30.778
Verzögerung [λ]	1.3065	1.8065

Tabelle 11:

Kippwinkel α [°]	Verzögerung [nm] Situation 1	Verzögerung [nm] Situation 2
0	96.652	96.652
20	96.568	96.768
30	96.554	96.782
40	96.581	96.581

Tabelle 12:

Verzögerung 1. Teilelement (Quarz) [λ]	Verzögerung 2. Teilelement (Saphir) [λ]	Gesamt-verzögerung Situation 1 [nm]	Gesamt-verzögerung Situation 2 [nm]
0	0.5	91.122	102.555
1	1.5	95.135	98.164
1.3065	1.8065	96.581	96.581
1.5	2.0	97.141	95.969
3.0	3.5	103.160	89.382
5.0	5.5	111.185	80.600
10.0	10.5	131.248	58.644
20.0	20.5	171.373	14.734
23.355	23.855	184.834	0.002

Die mit zunehmender Dicke der einzelnen Teilelemente der Verzögerungsanordnung anwachsende Differenz zwischen den Gesamtverzögerungen für die Situation 1 und die Situation 2 ist auch in dem Diagramm von 6 dargestellt, wobei der Bereich A bis zu einer Verzögerung des Teilelementes 530 aus Saphir von 5·λ+0.5λ (entsprechend einer Verzögerung des Teilelementes 520 aus Quarz von 5·λ) markiert ist und wiederum einen guten Kompromiss zwischen möglichst noch unproblematischer Fertigung einerseits und einer noch akzeptablem Variation der Verzögerung mit der Verkippungsrichtung und dem Kippwinkel andererseits sowie einer noch geringen Temperaturabhängigkeit darstellt.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf 7 weitere Ausführungsformen von Verzögerungsanordnungen beschrieben, welche aus mehr als zwei (in den Ausführungsbeispielen vier) einzelnen Teilelementen zusammengesetzt sind. Jedes dieser Ausführungsbeispiele weist ein erstes Paar und ein zweites Paar von jeweils als Planplatten ausgeführten Teilelementen aus optisch einachsigen Kristallmaterialien von entgegengesetztem optischen Charakter auf, wobei die optischen Kristallachsen der einem Paar zugeordneten Teilelemente jeweils in der Plattenebene sowie senkrecht zueinander orientiert sind. Dabei sind die Dicken der Teilelemente des ersten Paares so gewählt, dass die durch diese Teilelemente gemeinsam bewirkte Verzögerung ein ganzzahliges Vielfaches der Arbeitswellenlänge beträgt (z. B. 5·λ), also eine „Leer-Platte" (d. h. eine bei senkrechtem Lichtdurchtritt polarisationsneutrale Platte) höherer (z. B. fünfter) Ordnung bilden. Die Dicken der Teilelemente des zweiten Paares sind so gewählt, dass die durch diese Teilelemente gemeinsam bewirkte Verzögerung ein ungeradzahliges Vielfaches der halben Arbeitswellenlänge beträgt (z. B. 5·λ + λ/2 = 11/2·λ), also eine „Lambda/2-Platte" höherer (z. B. fünfter) Ordnung bilden. Selbstverständlich ist die Verzögerung von Lambda/2 hier jeweils nur beispielhaft, und es kann auch eine andere gewünschte, resultierende Verzögerung wie z. B. Lambda/4 eingestellt werden, indem dann die Dicken der Teilelemente des zweiten Paares so gewählt werden, dass die durch diese Teilelemente gemeinsam bewirkte Verzögerung ein ungeradzahliges Vielfaches einer Viertel-Arbeitswellenlänge (also z. B. 5·λ + λ/4 = 21/4·λ) beträgt. Diese Anordnung kann für einen vorgegebenen Winkel so ausgelegt werden, dass die Verzögerung der gesamten Anordnung in den Situationen 1 und 2 übereinstimmt, wobei zugleich die Temperaturempfindlichkeit der Anordnung (d. h. die Variation der Verzögerung bei Temperaturänderung) so gering wie bei einem „zero-order"-Verzögerungselement ist.
Ein konkretes Ausführungsbeispiel ist in Tabelle 13, 14 angegeben. Tabelle 13:

Teilelement Material Dicke [μm] Azimutwinkel θ der optischen Kristallachse [°]

721 Saphir 102.640 0

722 Saphir 97.754 90

723 Quarz 64.046 90

724 Quarz 60.995 0

Tabelle 14:

Kippwinkel α [°] Verzögerung [nm] Situation 1 Verzögerung [nm] Situation 2

0 96.652 96.652

5 96.652 96.652

10 96.652 96.654

15 96.656 96.657

20 96.669 96.667
Im obigen Beispiel einer Verzögerungsanordnung höherer Ordnung ist darauf zu achten, dass die Orientierungen der optischen Kristallachsen mit (etwa relativ zu einem „zero-order"-Verzögerungselement) hoher Genauigkeit in der Plattenebene liegen.
Die Erfindung ist nicht auf die in den bisherigen Ausführungsbeispielen gezeigten Verzögerungsanordnungen mit Planplatten beschränkt. Vielmehr lässt sich das erfindungsgemäße Prinzip der Kombination von Teilelementen aus optisch einachsigen Kristallmaterialien von optisch entgegengesetztem Charakter und entweder zueinander senkrechter („gekreuzter) oder paralleler Orientierung der optischen Kristallachse auch auf Verzögerungsanordnungen mit über den Querschnitt variierendem Dickenprofil übertragen, wie sie als polarisationsbeeinflussende optische Elemente beispielsweise aus der US 6,252,712 B1 bekannt sind. Derartige polarisationsbeeinflussende optische Elemente werden beispielsweise eingesetzt, um eine im Projektionsobjektiv vorhandene Störung der Polarisationsverteilung zu kompensieren.
Erfindungsgemäß wird nun in einem Projektionsobjektiv ein derartiges polarisationsbeeinflussendes optisches Element mit einem in Richtung der optischen Systemachse variierenden (stark übertrieben dargestellten) Dickenprofil aus wenigstens zwei Teilelementen von entgegengesetztem optischen Charakter zusammengesetzt, wie schematisch in 8 für ein polarisationsbeeinflussendes optisches Element 800 gezeigt ist. Dieses Element besteht aus zwei Teilelementen 810 und 820, deren optische Kristallachsen mit ca-1 bzw. ca-2 bezeichnet sind und jeweils in der Plattenebene orientiert sind, wobei sie einander unter einem Winkel von 90° kreuzen. Erfindungsgemäß insbesondere geeignete optisch positive Materialien sind kristallines Quarz (SiO₂) und Magnesiumfluorid (MgF₂). Erfindungsgemäß insbesondere geeignete optisch negative Materialien sind Saphir (Al₂O₃) und Lanthanfluorid (LaF₃). Die Bauteilabmessungen können je nach Stellung in einem Lithographieobjektiv und damit auch je nach Winkelbelastung erheblich z. B. im Bereich von 30 mm bis 300 mm variieren.
9 zeigt ein polarisationsbeeinflussendes optisches Element 900, welches analog zu 8 aus zwei Teilelementen 910 und 920 besteht, wobei diese auf einander gegenüberliegenden Seitenflächen eines Trägerelementes 930 aus optisch isotropem Material wie z. B. Quarzglas aufgebracht sind. Die Dicke des Quarzglasträgers kann je nach Durchmesser z. B. etwa im Bereich von 2 bis 20 mm variieren. Die Dickenvariation der Kristalle kann z. B. im Bereich von 0 bis 10 μm liegen.
Durch die gemäß 8 und 9 erfolgende, erfindungsgemäße Kombination von Teilelementen 810, 820 bzw. 910, 920 aus optisch einachsigen Kristallmaterialien von entgegengesetztem optischen Charakter kann analog zu den zuvor im Zusammenhang mit der Ausführung der Teilelemente als Planplatten eine wesentliche Reduzierung der Abhängigkeit der Verzögerung von der Verkippungsrichtung sowie auch abhängig vom Kippwinkel erzielt werden. Des Weiteren kann auch analog zu der im Zusammenhang mit der Ausführung der Teilelemente als Planplatten beschriebenen Ausführungsform von Tabelle 10 und 11 für eine vorgegebene Winkelbelastung die Verzögerung unabhängig von der Verkippungsrichtung gestaltet werden. Des Weiteren kann auch gezielt ein gewünschter Verlauf einer Variation der Verzögerung über den Azimutwinkel und/oder den Kippwinkel eingestellt werden, so dass dieser Effekt dann zu der durch die zuvor beschriebene Dickenvariation bewirkten Variation der Verzögerung in der zur optischen Systemachse senkrechten Richtung bzw. über den zur Lichtausbreitungsrichtung senkrechten Querschnitt des polarisationsbeeinflussenden optischen Elementes hinzutritt.
10 zeigt schematisch eine Anordnung von drei polarisationsbeeinflussenden optischen Elementen 951, 952 und 953, die jeweils einen zu 9 entsprechenden Aufbau aufweisen und aus je zwei Teilelementen 951a–b, 952a–b und 953a–b zusammengesetzt sind, wobei deren mit ca-1 bzw. ca-2 bezeichnete optische Kristallachsen jeweils in der Plattenebene orientiert sind und wobei sich die optischen Kristallachsen ca-1 und ca-2 der dem gleichen polarisationsbeeinflussenden optischen Element 951, 952 bzw. 953 zugeordneten Teilelemente sich jeweils einander wiederum unter einem Winkel von 90° kreuzen. Das dritte und das zweite polarisationsbeeinflussende Element 953, 952 sind dabei so angeordnet, dass in den Teilelementen 953b und 952b aus optisch positiv einachsigem Material die optischen Kristallachsen ca-2 senkrecht zueinander orientiert sind und in den Teilelementen 953a und 952a aus optisch negativ einachsigem Material die optischen Kristallachsen ca-1 senkrecht zueinander orientiert sind. Das erste polarisationsbeeinflussende Element 951 ist so angeordnet, dass in dem Teilelement 951b aus optisch positiv einachsigem Material die optische Kristallachse ca-2 in einem Winkel ungleich 0° sowie ungleich 90° (allgemein ungleich einem ganzzahligen Vielfachen von 90°) zu den jeweiligen optische Kristallachsen ca-2 der Elemente 952b und 953b orientiert ist, wobei die optische Kristallachse ca-1 in dem Teilelement 951a aus optisch negativ einachsigem Material zu der optischen Kristallachse ca-2 des Teilelementes 951b senkrecht angeordnet ist. In dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel ist in dem Teilelement 951b aus optisch positiv einachsigem Material die optische Kristallachse ca-2 in einem Winkel von 45° in der x-y-Ebene in Bezug auf die x-Achse gedreht (wobei die z-Achse in Richtung der jeweiligen Elementachsen bzw. in Lichtausbreitungsrichtung verläuft), und die optische Kristallachse ca-1 in dem Teilelement 951a aus optisch negativ einachsigem Material ist in einem Winkel von 135° in der x-y-Ebene in Bezug auf die x-Achse gedreht.
Mittels der Anordnung 950 kann durch geeignete Wahl der einzelnen Dickenprofile der polarisationsbeeinflussenden optischen Elemente 951, 952 und 953 (bzw. der Dickenprofile von deren Teilelementen (951a–b, 951a–b, 952a–b und 953a–b) grundsätzlich eine beliebige Variation der Ver zögerung sowohl in Abhängigkeit von dem Kippwinkel der Anordnung bzw. dem Einfallswinkel des hindurch tretenden Lichtes als auch in Abhängigkeit von der Ortskoordinate in der zur optischen Systemachse senkrechten Richtung bzw. über den zur Lichtausbreitungsrichtung senkrechten Querschnitt des polarisationsbeeinflussenden optischen Elementes eingestellt werden.
Anlog zu den bereits im Zusammenhang mit der Ausführung der Teilelemente als Planplatten beschriebenen Vorteilen können mit der Anordnung 950 aus 10 – durch Verwendung von polarisationsbeeinflussenden Elementen höherer Ordnung- größere Dicken der Teilelemente 951 bis 953 z. B. im Bereich von 50 bis 500 μm bei noch akzeptabler Winkelabhängigkeit der Verzögerung realisiert werden.
Wenngleich die einzelnen Teilelemente der Anordnung 950 von 10 in dieser Figur unmittelbar aufeinander folgend dargestellt sind, sind die Teilelemente bei Einsatz in einem Projektionsobjektiv gemäß einer bevorzugten Ausführungsform über dieses Projektionsobjektiv verteilt angeordnet, wie schematisch in 11 dargestellt ist. Mittels einer solchen über das Projektionsobjektiv verteilten Anordnung können insbesondere bei asymmetrischen Bildfeldern zusätzliche Korrektionsmöglichkeiten geschaffen werden.
11 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage 100. Die Projektionsbelichtungsanlage 100 weist eine Beleuchtungseinrichtung 101 und ein Projektionsobjektiv 102 auf, wobei durch die nicht im Einzelnen dargestellte Linsenanordnung des Projektionsobjektivs 100 eine optische Achse OA definiert wird. Zwischen der Beleuchtungseinrichtung 101 und dem Projektionsobjektiv 102 ist eine Maske 103 angeordnet, die mittels eines Maskenhalters 104 im Strahlengang gehalten wird. Die Maske 104 weist eine Struktur im Mikrometer- bis Nanometer-Bereich auf, die mittels des Projektionsobjektives 102 beispielsweise um den Faktor 4 oder 5 verkleinert auf eine Bildebene IP abgebildet wird. In der Bildebene IP wird ein durch einen Substrathalter 106 positioniertes lichtempfindliches Substrat 105, bzw. ein Wafer, gehalten. Das der Bildebene IP bzw. dem Wafer nächstgelegene optische Element kann z. B. eine Linse aus intrinsisch doppelbrechendem Material sein, deren IDB durch die erfindungsgemäße Verzögerungsanordnung kompensiert wird.
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. Dem entsprechend 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
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Zitierte Patentliteratur

- US 2005/0146704 A1 [0005]
- US 2004/0218271 A1 [0006]
- WO 2004/063777 A1 [0006]
- DE 10312003 A1 [0007]
- US 2607272 [0008]
- US 6252712 B1 [0068]

Claims

Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, welche eine doppelbrechende Verzögerungsanordnung (107–109) mit wenigstens einem Verzögerungselement (400, 500, 710–760, 800, 900, 950) aufweist, wobei dieses Verzögerungselement aufweist: • ein erstes Teilelement (420, 520, 711, 721, 731, 741, 752, 761, 820, 920, 951b) aus optisch positiv einachsigem Kristallmaterial, welches eine erste optische Kristallachse aufweist; und • ein zweites Teilelement (430, 530, 712, 723, 733, 743, 751, 762, 810, 910, 951a) aus optisch negativ einachsigem Kristallmaterial, welches eine zweite optische Kristallachse aufweist und entlang einer Elementachse des Verzögerungselementes vor oder nach dem ersten Teilelement angeordnet ist; • wobei die erste Kristallachse und die zweite Kristallachse jeweils in einer zur optischen Systemachse (OA) senkrechten Ebene liegen und entweder in einem Winkel von 0° ± 5° zueinander oder in einem Winkel von 90° ± 5° zueinander angeordnet sind.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilelement (420, 520, 711, 721, 731, 741, 752, 761) und das zweite Teilelement (430, 530, 712, 723, 733, 743, 751, 762) im Wesentlichen als Planplatten ausgebildet sind.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilelement (820, 920, 951b) und/oder das zweite Teilelement (810, 910, 951a) ein quer zur optischen Systemachse variierendes Dickenprofil aufweisen.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das das Verzögerungselement (400, 500, 710–760, 800, 900, 950) rotationssymmetrisch zu der Elementachse ausgebildet ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elementachse parallel zur optischen Systemachse (OA) ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilelement (420, 520, 920, 951b) und/oder das zweite Teilelement (430, 530, 910, 951a) auf einem Trägerelement (410, 510, 930, 951c) aus optisch isotropem Material angeordnet ist bzw. sind.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsanordnung für parallel zur optischen Systemachse hindurch tretendes Licht einer vorgegebenen Arbeitswellenlänge eine Verzögerung von R = R₀ + K·λ bewirkt, wobei K wenigstens 3, vorzugsweise wenigstens 5 beträgt.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei zueinander paralleler Anordnung der ersten und der zweiten Kristallachse eines der beiden Teilelemente (530), dessen Kristallmaterial eine größere mittlere Brechzahl als das des anderen Teilelementes (520) aufweist, für entlang der Elementachse durch das Verzögerungselement (500) hindurch tretendes Licht eine größere Verzögerung als das andere Teilelement (520) bewirkt.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsanordnung wenigstens zwei solcher Verzögerungselemente (952, 953) aufweist, welche relativ zueinander so angeordnet sind, dass die optischen Kristallachsen der Teilelemente (952b, 953b) aus optisch positiv einachsigem Material jeweils senkrecht zueinander orientiert sind und die optischen Kristallachsen der Teilelemente (952a, 953a) aus optisch negativ einachsigem Material jeweils senkrecht zueinander orientiert sind.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsanordnung wenigstens ein drittes Verzögerungselement (951) aufweist, welches relativ zu dem ersten und dem zweiten Verzögerungselement (952, 953) so angeordnet ist, dass in dem Teilelement (951b) aus optisch positiv einachsigem Material des dritten Verzögerungselementes (953) die optische Kristallachse in einem Winkel ungleich einem ganzzahligen Vielfachen von 90° zu den jeweiligen optische Kristallachsen der Teilelemente (951b, 952b) aus optisch positiv einachsigem Material in dem ersten und dem zweiten Verzögerungselement (951, 952) orientiert ist.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese Verzögerungselemente (951–953) entlang der optischen Systemachse (OA) unmittelbar aufeinander folgend angeordnet sind.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, dass die jeweils aufeinander folgenden Verzögerungselemente in unmittelbarem Kontakt miteinander angeordnet sind.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optisch positiv einachsige Kristallmaterial aus der Gruppe ausgewählt ist, welche kristallines Quarz (SiO₂) und Magnesiumfluorid (MgF₂) enthält.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optisch negativ einachsige Kristallmaterial aus der Gruppe ausgewählt ist, welche Saphir (Al₂O₃) und Lanthanfluorid (LaF₃) enthält.
Doppelbrechende Verzögerungsanordnung mit wenigstens einem Verzögerungselement (400, 500, 710–760, 800, 900, 950), wobei dieses Verzögerungselement aufweist: • ein erstes Teilelement (820, 920, 951b) aus optisch positiv einachsigem Kristallmaterial, welches eine erste optische Kristallachse aufweist; und • ein zweites Teilelement (810, 910, 951a) aus optisch negativ einachsigem Kristallmaterial, welches eine zweite optische Kristallachse aufweist und entlang einer Elementachse des Verzögerungselementes vor oder nach dem ersten Teilelement angeordnet ist; • wobei die erste Kristallachse und die zweite Kristallachse jeweils in einer zur optischen Systemachse (OA) senkrechten Ebene liegen und entweder in einem Winkel von 0° ± 5° zueinander oder in einem Winkel von 90° ± 5° zueinander angeordnet sind; und • wobei das erste Teilelement (820, 920, 951b) und/oder das zweite Teilelement (810, 910, 951a) ein quer zur optischen Systemachse (OA) variierendes Dickenprofil aufweisen.
Doppelbrechende Verzögerungsanordnung mit wenigstens einem Verzögerungselement (400, 500, 710–760, 800, 900, 950), wobei dieses Verzögerungselement aufweist: • ein erstes Teilelement (420, 520, 711, 721, 731, 741, 752, 761, 820, 920, 951b) aus optisch positiv einachsigem Kristallmaterial, welches eine erste optische Kristallachse aufweist; und • ein zweites Teilelement (430, 530, 712, 723, 733, 743, 751, 762, 810, 910, 951a) aus optisch negativ einachsigem Kristallmaterial, welches eine zweite optische Kristallachse aufweist und entlang einer Elementachse des Verzögerungselementes vor oder nach dem ersten Teilelement angeordnet ist; • wobei die erste Kristallachse und die zweite Kristallachse jeweils in einer zur optischen Systemachse (OA) senkrechten Ebene liegen und entweder in einem Winkel von 0° ± 5° zueinander oder in einem Winkel von 90° ± 5° zueinander angeordnet sind; und • wobei das optisch negativ einachsige Kristallmaterial aus der Gruppe ausgewählt ist, welche Saphir (Al₂O₃) und Lanthanfluorid (LaF₃) enthält.
Doppelbrechende Verzögerungsanordnung mit wenigstens einem Verzögerungselement (400, 500, 710–760, 800, 900, 950), wobei dieses Verzögerungselement aufweist: • ein erstes Teilelement (420, 520, 711, 721, 731, 741, 752, 761, 820, 920, 951b) aus optisch positiv einachsigem Kristallmaterial, welches eine erste optische Kristallachse aufweist; und • ein zweites Teilelement (430, 530, 712, 723, 733, 743, 751, 762, 810, 910, 951a) aus optisch negativ einachsigem Kristallmaterial, welches eine zweite optische Kristallachse aufweist und entlang einer Elementachse des Verzögerungselementes vor oder nach dem ersten Teilelement angeordnet ist; • wobei die erste Kristallachse und die zweite Kristallachse jeweils in einer zur optischen Systemachse (OA) senkrechten Ebene liegen und entweder in einem Winkel von 0° ± 5° zueinander oder in einem Winkel von 90° ± 5° zueinander angeordnet sind; und • wobei das optisch positiv einachsige Kristallmaterial Magnesiumfluorid (MgF₂) enthält.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage (100) mit einer Beleuchtungseinrichtung (101) und einem Projektionsobjektiv (102), wobei die Beleuchtungseinrichtung (101) und/oder das Projektionsobjektiv (102) eine Verzögerungsanordnung (107–109) nach einem der Ansprüche 15 bis 17 aufweist.
Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente mit folgenden Schritten: • Bereitstellen eines Substrats (105), auf das zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist; • Bereitstellen einer Maske (103), die abzubildende Strukturen aufweist; • Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 oder nach Anspruch 18; und • Projizieren wenigstens eines Teils der Maske (103) auf einen Bereich der Schicht mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (100).
Mikrostrukturiertes Bauelement, das nach einem Verfahren gemäß Anspruch 19 hergestellt ist.