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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes
mit dem Licht einer primären
Lichtquelle, insbesondere auf eine Beleuchtungseinrichtung für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage,
die mit einer Quecksilber-Hochdrucklampe
als primärer
Lichtquelle arbeitet.
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Die Leistungsfähigkeit von Projektionsbelichtungsanlagen
für die
mikrolithographische Herstellung von Halbleiterbauelementen und
anderen fein strukturierten Bauteilen wird wesentlich durch die
Abbildungseigenschaften der Projektionsobjektive bestimmt. Darüber hinaus
werden die Bildqualität
und der mit der Anlage erzielbare Wafer-Durchsatz wesentlich durch
Eigenschaften des dem Projektionsobjektiv vorgeschalteten Beleuchtungssystems
bestimmt. Dieses muss in der Lage sein, das Licht einer primären Lichtquelle,
beispielsweise einer Quecksilber-Hochdrucklampe
oder eines Lasers, mit möglichst
hohem Wirkungsgrad zu präparieren
und dabei in einem Beleuchtungsfeld der Beleuchtungseinrichtung
eine möglichst
gleichmäßige Intensitätsverteilung
zu erzeu gen. Zudem soll es möglich
sein, am Beleuchtungssystem verschiedene Beleuchtungsmodi (Settings)
einzustellen, beispielsweise konventionelle Beleuchtung mit unterschiedlichen
Kohärenzgraden
oder Ringfeldbeleuchtung zur Erzeugung einer außeraxialen, schiefen Beleuchtung.
Erwünscht ist
dabei, dass sich die Eigenschaften des Beleuchtungslichtes, insbesondere
die Intensität
im Beleuchtungsfeld, bei verschiedenen Settings nicht oder nur wenig ändert.
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Aus der
EP 687 956 B1 (entsprechend
US 5,675,401 ) ist eine Beleuchtungseinrichtung
der eingangs erwähnten
Art bekannt, die mit einer Quecksilber-Kurzbogenlampe für die i-Linie
(Arbeitswellenlänge
365nm) arbeitet und eine Integratoreinheit aufweist, die zur Durchmischung
bzw. Homogenisierung des Lichtes dieser Lichtquelle dient. Die Integratoreinheit
hat (mindestens) einen quaderförmigen
Integratorstab aus Quarzglas mit einer rechteckförmigen Eintrittsfläche und
vier senkrecht zueinander und parallel zur optischen Achse ausgerichteten,
reflektierenden Seitenflächen,
in dem das durchtretende Licht durch mehrfache innere Reflexion
durchmischt wird. Die Entladungslampe der Lichtquelle hat eine nahezu
kugelförmige
Abstrahlcharakteristik und eine endliche Ausdehnung, was zu einer
in Vergleich zu Laser-Lichtquellen wesentlich höheren Etendue (Phasenraumvolumen)
führt.
Mit andern Worten: Der Lichtleitwert dieser Lichtquelle ist deutlich
höher als der
Lichtleitwert eines Lasers. Die Lampe ist in einem Brennpunkt eines
elliptischen Spiegels angeordnet, der das emittierte Licht im Bereich
des zweiten Brennpunkts des elliptischen Spiegels sammelt. Im Bereich
des Brennpunktes ist eine als Verschluss (Shutter) dienende Blende
angeordnet. Die Lichtverteilung im Bereich des Shutters wird über eine
Kondensoroptik auf die Eintrittsfläche des Integratorstabes abgebildet,
so dass in der Ebene der Eintrittsfläche ein in der Regel mehr oder
weniger runder Lichtfleck entsteht.
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Insbesondere bei Wafer-Scannern werden Integratorstäbe bzw.
Stabintegratoren venroendet, deren Eintrittsfläche ein hohes Aspektverhältnis zwischen
Stabbreite und Stabhöhe
aufweist, das beispielsweise 2:1 oder größer betragen kann. Dabei kann
es vorkommen, dass die Ausdehnung des Lichtflecks größer als
die Stabhöhe
ist. Dieser Effekt führt
zur einer Vignettierung des Lichtes und ist besonders ausgeprägt bei kleinen
Settings, welche einen großen
Lichtfleck erzeugen. Das Licht der Lichtquelle kann somit nicht
mehr vollständig
in das Integratorsystem eingekoppelt werden, wodurch sich eine Reduzierung
der Systemtransmission und damit verbunden eine Verminderung des
Wafer-Durchsatzes
ergeben kann. Da zudem in der Regel die an der Eintrittsfläche auftretenden
Strahlwinkel abhängig vom
Abstand von der optischen Achse sind, führt die Vignettierung zu einer
sogenannten elliptischen Pupillenausleuchtung. Darunter wird hier
eine Intensitätsverteilung
in den Pupillenebenen bezeichnet, die in den um eine horizontale
Achse angeordneten Quadranten eine größere Gesamtintensität aufweist
als in den um eine vertikale Achse angeordneten Quadranten. Eine
ausgeprägte
Pupillenelliptizität
kann beispielsweise bei der Abbildung von horizontalen und vertikalen
Strukturen einer Maske zu unterschiedlichen Auflösungsvermögen für die verschiedenen Strukturrichtungen
(CD-Variationen) führen.
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Es ist schon vorgeschlagen worden,
bei einem solchen System die Pupillenelliptizität dadurch zu verringern, dass
unmittelbar vor dem Stabeintritt eine kreisrunde Blende angeordnet
wird, deren Durchmesser geringfügig
größer als
die Höhe
der Stabseintrittsfläche
ist. Durch diese Maßnahme
kann eine deutliche Verringerung der Pupillenelliptizität erreicht
werden, die zudem für
unterschiedliche Settings nur noch gering variiert. Da jedoch durch
die Blende ein erheblicher Anteil der Eintrittsfläche abgedeckt
wird, sinkt die Gesamttransmission des Systems.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Beleuchtungseinrichtung der eingangs erwähnten Art bereitzustellen,
die sich durch eine hohe Gesamttransmission auszeichnet. Vorzugsweise
soll die Gesamttransmission eine nur schwache Abhängigkeit
von den eingestellten Beleuchtungsmodi aufweisen. Weiterhin soll
die Beleuchtungseinrichtung eine möglichst gleichmäßige Ausleuchtung
von Pupillenebenen mit geringer Pupillenelliptizität ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch
eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben. Der Wortlaut sämtlicher
Ansprüche
wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung
der eingangs erwähnten
Art zeichnet sich dadurch aus, dass sie mindestens eine vor der
Eintrittsfläche
eines Integratorstabes angeordnete Vormischeinheit hat, die mindestens
eine schräg
zu den Seitenflächen
des Integratorstabes verlaufende Reflexionsfläche aufweist. Durch diese Maßnahme kann
die Pupillenelliptizität
stark vermindert und gegebenenfalls weitgehend beseitigt werden.
Dadurch kann auf eine Blende am Stabeintritt verzichtet werden.
Dies wiederum steigert die Gesamttransmission des Systems.
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Die Erfindung ermöglicht es, bei hoher Einkoppeleffizienz
dennoch Pupillenausleuchtungen mit geringer Elliptizität hinter
dem rechteckigen Stabintegrator zu gewährleisten. Die Einkoppeleffizienz
ist dabei durch das Verhältnis
zwischen dem beleuchteten Teil der Eintrittsfläche und der Fläche des
Lichtflecks in der Eintrittsebene des Integratorstabes gegeben.
Die Elliptizität
einer Pupillenausleuchtung ist eine skalare Größe und wird bestimmt, indem
das Verhältnis
der Gesamtintensitäten
der um eine horizontale Achse angeordneten Quadranten und der Gesamtintensitäten der
um eine vertikale Achse angeordneten Quadranten gebildet wird. Diese
Quadranten werden dabei von zwei Geraden begrenzt, welche sich in
der Mitte der Pupillenausleuchtung schneiden, senkrecht zueinander
stehen und zur horizontalen Richtung jeweils einen Winkel von 45° einschließen. Dabei
sei für
die Zwecke dieser Anmeldung die Breite eines Integratorstabes in
X-Richtung, die (geringere) Höhe
des Integratorstabes in Y-Richtung und die parallel zur optischen
Achse verlaufenden Längsrichtung
als Z-Richtung definiert.
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Der Erfinder hat herausgefunden,
dass eine wesentliche Ursache für
die beobachtete Pupillenelliptizität darin liegt, dass die Pupillen
am Stabeintritt – außer auf
der optischen Achse – dipolähnlich ausgeleuchtet
sind, wobei die Feldabhängigkeit
der Ausleuchtung rotationssymmetrisch zur optischen Achse ist. Fällt ein
Lichtfleck mit dieser Winkelverteilung so auf den Stab ein, dass
oberhalb und unterhalb des Stabes weniger Licht dieser rotationssymmetrischen Verteilung
eingekoppelt wird als in Breitenrichtung (X-Richtung), so wird mehr
Licht dieser Verteilung in die um die X-Achse angeordneten Richtungsquadranten
eingekoppelt. Sind die „Dipole" der Beleuchtung
dabei radial zur optischen Achse ausgerichtet, so zeigt die resultierende
Ausleuchtung am Stabaustritts mehr Intensität in den um die X-Achse angeordneten
Quadranten als in den um die Y-Richtung zentrierten
Quadranten.
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Ein im Querschnitt rechteckiger Integratorstab
wirkt winkelerhaltend, d.h. er erhält diese X-Y-Symmetrie der
einfallenden Winkelverteilung. Dabei findet zwar eine Durchmischung
des Lichtes statt, die Intensitäten
werden jedoch jeweils nur an der X- bzw. Y-Achse gespiegelt. Dadurch
ist es in einem Rechteckstab nicht möglich, dass Intensität aus einem
um die X-Achse zentrierten Quadranten in einen um die Y-Achse zentrierten
Quadranten geleitet wird oder umgekehrt. Die Intensitäten bleiben
somit in ihren jeweiligen Quadranten „gefangen".
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Die Erfindung hebt diese Beschränkung auf. Durch
die mindestens eine schräg
zu den Seitenflächen
des Stabintegrators und damit schräg zur X- und Y-Achse verlaufende
Reflexionsfläche
der Vormischeinheit wird die Intensität eines auftreffenden Lichtstrahles
nicht notwendigerweise in einen über Spiegelsymmetrie
verbundenen Quadranten gelenkt, sondern sie kann in einen benachbarten,
um die jeweils andere Achse zentrierten Quadranten gelenkt werden.
Dadurch wird eine Durchmischung über
die Quadrantengrenzen hinweg ermöglicht,
was im folgenden als „azimutale
Durchmischung" bezeichnet wird.
Durch Bereitstellung einer ausreichenden Anzahl großer angeschrägter Reflexionsflächen in
der Vormischeinheit kann erreicht werden, dass trotz Vignettierung
des eintrittsseitigen Lichtfleckes und einer damit verbundenen eintrittsseitigen
Pupillenelliptizität
am Austritt der Vormischeinheit die Pupillenelliptizität deutlich
verringert ist, wobei durch geeignete Dimensionierung eine zumindest
weitgehend elliptizitätsfreie
Beleuchtungspupille erzeugt werden kann. Da der mindestens eine
nachfolgende Integratorstab mit Rechteckquerschnitt im wesentlichen
winkelerhaltend arbeitet, bleibt die am Austritt der Vormischeinheit
vorliegende, weitgehend elliptizitätsfreie Beleuchtungspupille
auch hinter dem nachfolgenden Integratorstab erhalten.
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Da es in der Praxis vorkommen kann,
dass ein Rechteck-Integratorstab beispielsweise aufgrund nicht idealer
Oberflächenqualität der total
reflektierenden Grenzflächen
eine Veränderung
der Pupillenelliptizität
zwischen Eintritt und Austritt erzeugt, können geeignete Gegenmaßnahmen
ergriffen werden. Beispiele geeigneter Maßnahmen sind in der
DE 100 65 198 dargestellt,
deren diesbezügliche
Offenbarung zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht wird. Die Wirkung
der Vormischeinheit auf die Pupillenelliptizität kann gegebenenfalls mit der
Wirkung der dort beschriebenen Maßnahmen kombiniert werden, um
am Austritt hinter der Lichtmischeinheit eine zumindest weitgehend
elliptizitätsfreie
Beleuchtungspupille zu erhalten.
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Obwohl es möglich ist, an der Vormischeinheit
eine oder mehrere gekrümmte
Reflexionsflächen vorzusehen,
die mindestens bereichsweise schräg zu den Seitenflächen des
Integratorstabes stehen, sind Vormischeinheiten bevorzugt, bei denen
die mindestens eine Reflexionsfläche
eben ist. Dies bringt fertigungstechnische Vorteile und ermöglicht es
auf einfache Weise, den Gesamtquerschnitt der Vormischeinheit dem
Querschnitt des folgenden Integratorstabes anzupassen. Um einen
hohen Wirkungsgrad der azimutalen Durchmischung zu erreichen, ist
vorzugsweise eine Vielzahl von, vorzugsweise ebenen, schrägen Reflexionsflächen vorgesehen,
insbesondere eine gerade Anzahl von beispielsweise vier oder mehr.
Bei einer Weiterbildung umfasst die Vormischeinheit eine quaderförmige Stabanordnung
mit einer Vielzahl von aneinandergrenzenden Integratorstäbchen, die
die Querschnittsfläche der
Stabanordnung im wesentlichen vollständig, z.B. zu einem hohen Prozentsatz
von beispielsweise mehr als 90%, 95% oder 98% ausfüllen können. Insbesondere
kann die Vormischeinheit, insbesondere die Stabanordnung, einen
dem Querschnitt der Eintrittsfläche
entsprechenden Querschnitt haben. Mindestens zwei der Stäbchen haben
eine schräg
zu den Seitenflächen
des Integratorstabes ausgerichtete Reflexionsfläche, welche die azimutale Durchmischung
bewirkt.
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Eine solche Stabanordnung kann beispielsweise
eine dichte Packung von im Querschnitt sechseckförmigen Integratorstäben umfassen.
Integratorstäbe
dieser Art sind beispielsweise im Patent
US 5,473,408 gezeigt. Es ist auch
möglich,
mindestens einen Teil des Querschnitts der Vormischeinheit mit schräg gestellten,
planparallelen Platten zu füllen, deren
Grenzflächen
die schrägen
Reflexionsflächen bilden.
Bei einer Weiterbildung hat die Stabanordnung mindestens zwei komplementäre, im Querschnitt
im wesentlichen keilförmige
Integratorstäbchen,
die sich zu einem im Querschnitt rechteckigen Stäbchenpaar ergänzen. Die
Vormischeinheit kann mehrere solcher Stäbchenpaare umfassen, die vorzugsweise
symmetrisch zur optischen Achse angeordnet sind.
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Eine Weiterbildung zeichnet sich
dadurch aus, dass die Vormischeinheit, insbesondere die erwähnte Stabanordnung,
einen zur optischen Achse zentrierten Integratorstab mit quadratischem
Querschnitt aufweist. Dieser quadratische Stab führt selbst keine Elliptizität ein. Er
kann mit Stabeinheiten kombiniert werden, die schräge Reflexionsflächen zur
azimutalen Durchmischung des Eintrittslichtes haben.
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Der Integratorstab und optische Komponenten
der Vormischeinheit werden für
Anwendungen im tiefen oder Vakuum-Ultraviolettbereich, beispielsweise
für Systeme
der i-Linien-Mikrolithographie, bevorzugt aus transparentem Material
gefertigt, insbesondere aus synthetischem Quarzglas. Bei transparenten
Mischelementen beruht die zur Durchmischung führende innere Reflexion auf
Totalreflexion an den Grenzflächen
zu optisch dünneren
Medien. In diesem Fall kann beispielsweise durch geeignete, geringe
Abstände
zwischen den benachbarten Seitenflächen stabförmiger Elemente für Totalreflexionsbedingungen
gesorgt werden. Das Prinzip der Erfindung ist auch bei Integratoreinheiten
für die
Lichtmischung im extremen Ultraviolettbereich (EUV) nutzbar, beispielsweise
bei Wellenlängen
von 20nm oder weniger. Für
diese Anwendung können
innenverspiegelte Integrator-Hohlstäbe und -Stäbchen verwendet werden.
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Bei einer Ausführungsform ist eine primäre Lichtquelle
mit endlicher Ausdehnung und großem Abstrahlwinkel vorgesehen,
beispielsweise eine Quecksilber-Hochdrucklampe. Die primäre Lichtquelle
ist in einem ersten Brennpunkt eines elliptischen Spiegels angeordnet.
Zwischen der primären
Lichtquelle und einem zweiten Brennpunkt des elliptischen Spiegels
ist mindestens ein asphärisches
optisches Element mit mindestens einer asphärischen Fläche angeordnet, deren Form
derart gestaltet ist, dass Schwerstrahlen der von der primären Lichtquelle
abgegebenen Strahlung hinter dem asphärischen optischen Element im
wesentlichen auf einen gemeinsamen Punkt der optischen Achse, insbesondere
den zweiten Brennpunkt des elliptischen Spiegels, gerichtet sind.
Durch diese Maßnahme
kann eine Steigerung der Einkoppeleffizienz in die Integratoreinheit
dadurch erreicht werden, dass die Lichtverteilung, die entweder
direkt oder mit Hilfe einer Abbildung in die Eintrittsfläche der
Integratoreinheit fällt, komprimiert
wird. Durch geeignete Gestaltung der Asphäre kann dies erreicht werden,
ohne das Winkelspektrum im Bereich des Fokuspunktes zu vergrößern.
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Die Form der asphärischen Fläche kann beispielsweise für ein kleines
konventionelles Setting optimiert werden. Zur Optimierung der Einkoppeleffizienz
auch für
andere Settings ohne Austausch von asphärischen Elementen ist es bei
einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass das asphärische optische
Element mittels einer Steuereinrichtung entlang der optischen Achse
verschiebbar ist. Somit kann das asphärische optische Element für jedes Setting
individuell optimal positioniert werden, um die gewünschte Komprimierung
der Lichtverteilung z.B. am Ort des Verschlusses zu erreichen.
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Die Bereitstellung mindestens eines
asphärischen
optischen Elementes in der genannten Kombination von Lichtquelle
und elliptischem Spiegel kann unabhängig von den sonstigen Merkmalen
der Erfindung auch bei anderen Beleuchtungssystemen vorteilhaft
sein, beispielsweise bei konventionellen Beleuchtungssystemen, wie
sie in der
EP 0 687 956 beschrieben
sind.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren
zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten
Bauteilen. Dabei wird ein in eine Objektebene eines Projektionsobjektives
angeordnetes Retikel mit Hilfe einer Beleuchtungseinrichtung beleuchtet,
die zur Durchmischung von Licht einer primären Lichtquelle eine Integratoreinheit
umfasst. Es wird auf einem lichtempfindlichen Substrat ein Bild des
Retikels erzeugt. Der Schritt der Beleuchtung des Retikels umfasst
eine azimutale Durchmischung von Licht der primären Lichtquelle. Das Ausmaß der azimutalen
Durchmischung kann so eingestellt werden, dass eine im wesentlichen
elliptizitätsfreie
Beleuchtung gewährleistet
ist. Bei einer Variante des Verfahrens umfasst die Integratoreinheit
mindestens einen quaderförmigen
Integratorstab und die azimutale Durchmischung findet im Lichtweg
vor dem Integratorstab statt. Bei dieser Verfahrensvariante kann zur
azimutalen Durchmischung die oben näher beschriebene Vormischeinheit
genutzt werden. Durch die Aufteilung der azimutalen Pupillendurchmischung und
der Mischung über
das Feld in separaten Komponenten (Vormischeinheit und Integratorstab)
ist eine vignettierungsfreie Beleuchtung von rechteckigen Beleuchtungsfeldern
möglich.
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Prinzipiell ist es auch möglich, die
azimutale Durchmischung mit einem einzigen Integraforstab geeigneten
Querschnitts durchzuführen.
Wird beispielsweise ein im Querschnitt ovaler oder trapezförmiger Integratorstab
verwendet, der im Bereich seiner Austrittsfläche mit einer rechteckigen
Blende maskiert ist, so könnte
eine weitgehend homogene Ausleuchtung eines rechteckigen Beleuchtungsfeldes
auch ohne eine Vormischeinheit der oben erwähnten Art erzielt werden. Mit
Hilfe eines solchen Integratorstabes könnte bei geeigneter Formgebung und
Dimensionierung sowohl eine Durchmischung über das Feld als auch eine
Durchmischung über
den Pupillenazimut erreicht werden. Bei der Ausleuchtung von Rechteckfeldern
kann es zu Vignettierungen kommen.
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Diese und weitere Merkmale der Erfindung ergeben
sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
in Verbindung mit den abhängigen
Ansprüchen
und den Zeichnungen. Hierbei können
die einzelnen Merkmale jeweils für
sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei
einer Ausführungsform
der Erfindung oder auf anderen Gebieten verwirklicht sein.
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1 ist
eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung;
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2 ist
eine schematische Darstellung der Verteilung der Lichtintensität im Bereich
einer rechteckigen Eintrittsfläche
eines Integratorstabes;
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3 ist
eine schematische Darstellung einer Beleuchtungspupille zur Erläuterung
der Pupillenelliptizität;
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4 ist
eine schematische Darstellung einer Beleuchtungspupille zur Erläuterung
der Durchmischung in einer Integratoreinheit;
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5 ist
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer stabförmigen Vormischeinheit;
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6 ist
eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer stabförmigen Vormischeinheit;
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7 ist
eine schematische Darstellung der Verteilung von Schwerstrahlen
zwischen der primären
Lichtquelle und einer Verschlussebene bei einer konventionellen
Beleuchtungseinrichtung;
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8 ist
eine schematische Darstellung der Verteilung von Schwerstrahlen
zwischen einer primären
Lichtquelle und der Verschlussebene gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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9 und 10 sind Diagramme, die die
Settingabhängigkeit
der Beleuchtungsintensität
in der Retikelebene bei konventioneller Beleuchtung (9) und annularer Beleuchtung
(10) zeigen.
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In 1 ist
ein Beispiel einer Beleuchtungseinrichtung 10 einer mikrolithographischen
Projektionsbelichtungsanlage gezeigt, die bei der Herstellung von
Halbleiterbauelementen und anderen fein strukturierten Bauteilen
einsetzbar ist und zur Erzielung von Auflösungen bis zu Bruchteilen von
Mikrometern mit Licht aus dem tiefen Ultraviolettbereich arbeitet.
Als primäre
Lichtquelle dient eine Quecksilber-Kurzbogenlampe 11 für die Quecksilber
i-Linie bei 365nm Wellenlänge.
Sie ist in einem der beiden Brennpunkte eines elliptischen Spiegels 12 angeordnet,
der das emittierte Licht im Bereich seines zweiten Brennpunktes 13 sammelt.
In diesem Bereich ist ein Verschluss (Shutter) 14 angeordnet,
der zugleich eine Blende ist. Zwischen der Lichtquelle 11 und
dem zweiten Brennpunkt 13 ist ein asphärisches optisches Element 15 angeordnet,
das eine Optimierung der Schwerstrahlverteilung im Bereich des Verschlusses 14 bewirkt
und das axial entlang der optischen Achse 16 des Systems
verschiebbar ist. Seine Funktion wird im Zusammenhang mit den 7 und 8 näher
erläutert.
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Das folgende Objektiv
20 hat
eine erste Linsengruppe
21, eine konkave erste Axikon-Linse
22, eine
konvexe zweite Axikon-Linse
23 und eine zweite Linsengruppe
24.
Stellmittel
25,
26 erlauben eine axiale Verschiebung
der Axikon-Linse
23 und eines optischen Elementes der zweiten
Linsengruppe
24. Damit kann zum einen der Abstand der Axikon-Linsen
22,
23 untereinander
verstellt und somit der Ringfeldcharakter der Pupillenausleuchtung
in der Pupillenzwischenebene
27 verändert werden. Zum anderen wird
eine Zoom-Wirkung zur Veränderung
des Durchmessers der Pupillenausleuchtung, also des Kohärenzgrades σ erreicht.
Die durch Manipulationen am Objektiv
20 erzielbaren Beleuch tungsmodi werden
hier auch als Beleuchtungssettings bezeichnet. Ausführungsbeispiele
für das
Objektiv
20 sind beispielsweise in der
EP 687 956 B1 (entsprechend
US 5,675,401 ) enthalten,
deren Merkmale durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht wird.
Hinter der Pupillenzwischenebene
27 folgt ein zweites Objektiv
30,
mit dem das Licht auf eine rechteckige Eintrittsfläche
41 einer
Integratoreinheit
40 fokussiert wird.
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Der elliptische Kollektorspiegel 12,
das erste Objektiv 20 und das zweite Objektiv 30 bilden
eine Kondensoroptik 35, welche ausschließlich optische Komponenten
mit zur optischen Achse 16 rotationssymmetrischer Wirkung
aufweist. Die Kondensoroptik 35 bildet die primäre Lichtquelle 11 auf
die Eintrittsfläche 41 der
Integratoreinheit 40 ab. Zwischen der Kondensoroptik 35 und
der Eintrittsfläche 41 ist keine
Abschaffungsblende angeordnet, so dass die gesamte Stabeintrittsfläche 41 zur
Einkopplung von Licht genutzt werden kann.
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Die um die optische Achse 16 zentrierte
Integratoreinheit 40 dient zur Durchmischung von Licht der
Lichtquelle 11, um eine homogene Ausleuchtung des Beleuchtungsfeldes
zu erreichen. Die Integratoreinheit umfasst einen quaderförmigen Integratorstab 42,
welcher aus synthetischem Quarzglas besteht, eine rechteckige Eintrittsfläche 43,
eine rechteckige Austrittsfläche 44 gleicher
Größe und vier
total reflektierende Seitenflächen 45, 46, 47, 48 hat
(vgl. 2). Unmittelbar
vor dem Integratorstab 42 ist eine Vormischeinheit 50 angeordnet,
die einen dem Querschnitt des Integratorstabes entsprechenden, rechteckigen
Querschnitt hat und mehrere schräg
zu den Seitenflächen 45 bis 48 und
parallel zur optischen Achse 16 verlaufende, total reflektierende
Reflexionsflächen
umfasst. Aufbau und Funktion erfindungsgemäßer Vormischeinheiten werden
anhand der 3 bis 6 später näher erläutert.
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Die Austrittsfläche 44 des Integratorstabes 42 bzw.
der Integratoreinheit 40 bildet eine Zwischenfeldebene 55,
in der ein Maskierungssystem (Retikel-Masking-System, REMA) 56 angeordnet
ist. Das folgende Objektiv 60, auch als REMA-Objektiv bezeichnet,
bildet das Maskierungssystem 56 in die Bildebene 65 des
Objektivs 60 ab. Die Ebene 65 fällt mit der
Objektebene eines nachfolgenden Projektionsobjektivs 67 zusammen
und wird auch als Retikelebene bezeichnet, in der eine strukturtragende
Maske 66 (das Retikel bzw. die Photomaske) angeordnet werden
kann. Das nachfolgende Projektionsobjektiv 67 bildet die
Struktur der Maske in seine Bildebene 68 ab, in der ein
mit einer lichtempfindlichen Schicht beschichtetes Substrat, beispielsweise
ein Halbleiterwafer, angeordnet werden kann. Sowohl die strukturtragende
Maske 66 als auch das lichtempfindliche Substrat werden
von einer nicht dargestellten Positionier- und Wechseleinheit getragen,
die neben dem Tausch der Elemente auch das Scannen der Elemente
während
der Belichtung erlaubt.
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Das Objektiv
60 enthält eine
erste Linsengruppe
61, eine Pupillenebene
62,
eine zweite Linsengruppe
63 und eine dritte Linsengruppe
64,
zwischen denen ein Umlenkspiegel
69 angeordnet ist. Ausführungsbeispiele
für das
Objektiv
60 sind beispielsweise in der
DE 195 48 805 A1 (entsprechend
US 5,982,558 ) und der
DE 196 53 983 A1 (entsprechend
US Serial Number 09/125621) angegeben. Ein Ausführungsbeispiel für das Projektionsobjektiv
67 ist
in der
DE 199 42 281 enthalten.
Die diesbezüglichen
Merkmale dieser Dokumente werden durch Bezugnahme zum Inhalt dieser
Beschreibung gemacht.
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Im folgenden werden Maßnahmen
erläutert, die
es ermöglichen,
ein solches Beleuchtungssystem mit hohem Transmissionswirkungsgrad
zu schaffen, bei dem gleichzeitig die Pupillenelliptizität bei allen verfügbaren Beleuchtungssettings
sehr gering ist und nur schwach vom Setting abhängig ist. Als Transmissionswirkungsgrad
wird hier das Verhältnis zwischen
der von der primären
Lichtquelle 11 abgegebenen Lichtintensität und der
im Beleuchtungsfeld in der Retikelebene 65 ankommenden
Lichtintensität bezeichnet.
Ein entscheidender Beitrag zu dieser Gesamttransmission ist durch
die Lichteinkoppeleffizienz am Eintritt 41 der Integratoreinheit
gegeben. Als Lichteinkoppeleffizienz wird hier das Verhältnis aus
der Differenz zwischen der gesamten, im Bereich der Eintrittsfläche vorhandenen
Strahlungsleistung minus der durch Vignettierung „verworfenen" Strahlungsleistung
zur gesamten Strahlungsleistung in der Eintrittsebene bezeichnet.
Die Lichteinkoppeleffizienz nimmt somit zu, je weniger Strahlungsleistung
im Bereich der Eintrittsfläche 41 der
Integratoreinheit ungenutzt bleibt. Zu diesem Lichtverlust können zwei Effekte
beitragen, nämlich
einerseits eine Überstrahlung
der Eintrittsfläche
durch einen im Vergleich zum Stabeintritt größeren Lichtfleck und andererseits
eine Maskierung von Bereichen der Stabeintrittsfläche durch
Blenden. Der zweite Beitrag verschwindet bei bevorzugten Ausführungsformen
dadurch, dass durch den Verzicht auf Blenden jeglicher Art am Stabeintritt
die volle Eintrittsfläche
für den
Lichteintritt zur Verfügung
steht. Die mit dieser Maßnahme
verbunden negativen Einflüsse
auf die Pupillenelliptizität werden
durch die Vormischeinheit 50 weitgehend oder vollständig beseitigt.
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Zur näheren Erläuterung zeigt 2 eine rechteckige Eintrittsfläche eines
ungeteilten Stabintegrators, bei dem das Verhältnis zwischen Breite (X-Richtung)
und Höhe
(Y-Richtung) ca. 2:1 beträgt. Ein
durch die Kondensoroptik 35 erzeugter, kreisrunder Lichtfleck 70 ist
gestrichelt gezeigt. Dieser füllt
im Beispiel die Breitenrichtung praktisch vollständig aus, während in Höhenrichtung oberhalb und unterhalb des
Stabes Strahlungsintensität
am Stabeintritt vorbei geleitet wird und ungenutzt bleibt (Vignettierung). Beispielsweise
hat der Lichtbogen der Lichtquelle 11 im Ausführungsbeispiel
eine Länge
von 4mm und einen Durchmesser von 7mm. Die von der Lichtquelle emittierten
Lichtstrahlen weisen bezüglich
der optischen Achse 16 Winkel zwischen ca. 60° und ca. 135° auf. Der
Lichtbogen wird durch die Kondensoroptik 35 auf die Eintrittsfläche abgebildet
und erzeugt einen Lichtfleck, dessen maximaler Durchmesser beim
kleinsten eingestellten σ-Wert
ca. 300% größer ist
als die Stabhöhe.
Die Strahlen weisen hier einen maximalen Winkel von ca. 18° bezüglich der
optischen Achse auf. Der Durchmesser des Lichtflecks und die Strahlwinkel
an der Eintrittsfläche
hängen von
der Stellung der Zoom-Linsen und der Axikon-Linsen im Objektiv 20 ab.
Dabei nimmt bei konventionellen Settings (geschlossenen Axikon-Linsen) die
Größe des Lichtfleckes
mit zunehmendem σ-Wert ab,
was zu einer Erhöhung
der Lichteinkoppeleffizienz mit zunehmendem σ-Wert führt.
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Die Lichtverluste durch unvollständiger Einkopplung
des Lichtfleckes treten gemeinsam mit einer Elliptizität der Pupillenausleuchtung
auf. Untersuchungen im Rahmen der Erfindungen haben gezeigt, dass
die Pupillen am Stabeintritt außerhalb
der optischen Achse
12 dipolähnlich ausgeleuchtet sind,
wobei die Feldabhängigkeit
der Ausleuchtung rotationssymmetrisch zur optischen Achse ist. Diese
Situation ist in
2 schematisch
dargestellt. Im Beispiel ist der Dipolcharakter der Strahlung (gekennzeichnet durch
die gekreuzten Pfeile) derart, dass die zur Radialrichtung gehörenden Intensitäten in allen
Feldpunkten größer sind
als die zur zugehörigen
Tangentialrichtung gehörigen
Intensitäten.
Da oberhalb und unterhalb des Stabeintritts Lichtintensität verworfen wird,
bei der im Mittel die Intensität
parallel zur Y-Richtung größer ist
als senkrecht dazu, wird insgesamt in den Stab die Lichtintensität so eingekoppelt, dass
in den um die X-Achse zentrierten Bereichen (Quadranten
2 und
4)
mehr Lichtintensität
vorhanden ist als in den um die Y-Achse zentrierten Quadranten
1 und
3 (vgl.
3). Zur Bestimmung der Elliptizität werden
die Gesamtintensitäten
in den vier Quadranten
1,
2,
3 und
4 bestimmt.
Die Quadranten werden hier durch Geraden
75,
76 begrenzt,
die jeweils unter 45° zur
Y-Achse (bzw. zur X-Achse) stehen. In dieser Anmeldung ergibt sich
die Elliptizität
aus dem Quotienten der Gesamtintensitäten in den um die Y-Achse zentrierten
Quadranten
1 und
3 zur Gesamtintensität in den
um die X-Achse zentrierten Quadranten
2 und
4 gemäß:
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Da im Beispielsfall die Intensität schwerpunktmäßig um die
X-Achse zentriert ist, liegt eine Elliptizität <1 vor.
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Bei einem herkömmlichen, einstückigen Rechteckstab
mit Seitenflächen
parallel zur X-Z bzw. Y-Z-Ebene bleibt die X-Y-Symmetrie der einfallenden Winkelverteilung
erhalten. Aus diesem Grund führt ein
Stab mit rechteckigem Querschnitt, der mit der in 2 schematisch gezeigten Winkelverteilung
bestrahlt wird, zu elliptischen Pupillen, da insgesamt mehr Licht
in die Richtungsquadranten 2 und 4 als in die
Richtungsquadranten 1 und 3 eingekoppelt wird. Diese
Winkelerhaltung wird anhand der 4 näher erläutert.
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4 zeigt
eine in Quadranten unterteilte Pupille, bei der ein in den Stab
einfallender Lichtstrahl durch einen Pfeil 80 repräsentiert
ist. Die Länge
des Pfeiles wird als „Zenith" bezeichnet und repräsentiert
in der dargestellten Projektion des Richtungspfeils auf die Pupillenebene
den Winkel zwischen der Einstrahlrichtung und der optischen Achse 12.
In der dargestellten Projektion würde ein zum Rand der Pupille
führender
Pfeil einem Einfallswinkel von 90° entsprechen,
eine Pfeillänge
von null entspricht einer Einstrahlung in Axialrichtung. Die Einfallsrichtung
ist weiterhin gekennzeichnet durch einen Winkel 81 zwischen
einer Bezugsrichtung, beispielsweise der Y-Achse, und der Ebene,
die ein einfallender Lichtstrahl mit der optischen Achse aufspannt.
Dieser Winkel wird als Azimut bezeichnet.
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In einem Stab mit rechtwinklig zueinander stehenden
Seitenflächen
führt eine
Reflexion an diesen Seitenflächen
zu einer „Spiegelung" des den Lichtstrahl
repräsentierenden
Pfeiles 80 an den X- bzw. Y-Achsen. Es ist ersichtlich,
dass diese Spiegelungen (charakterisiert durch gestrichelte Pfeile 82), nur
eine Umverteilung zwischen einander gegenüberliegenden Quadranten bewirken
(im Beispielsfall den Quadranten 2 und 4). Die
Pupillenelliptizität
am Eintritt bleibt in diesem Fall über die Stablänge erhalten
und herrscht auch am Stabaustritt vor.
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Dieser Nachteil herkömmlicher
Integratoreinheiten wird durch die Erfindung vermieden.
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Beider in 1 gezeigten Ausführungsform ist die stabförmige Integratoreinheit 40 gegenüber bekannten
Lösungen
modifiziert, indem vor einen einstückigen Integratorstab 42 eine
Vormischeinheit 50 gleichen Querschnitts angeordnet wird.
Die Integratoreinheit wird somit in zwei axial aufeinanderfolgende
Abschnitte unterteilt, wobei das Verhältnis der Längen vom ersten Abschnitt 50 zum
zweiten Abschnitt 42 beispielsweise ca. 3:5 betragen kann.
Die Vormischeinheit 50 ist als quaderförmige Stabanordnung mit fünf aneinandergrenzenden
Integratorstäbchen 151 bis 155 ausgebildet,
die entlang ihrer Seitenflächen
jeweils einen geringen Abstand (größer als die Wellenlänge des
verwendeten Lichtes) aufweisen, um jeweils eine Totalreflexion innerhalb
der einzelnen Stäbchen
zu ermöglichen.
Ein um die optische Achse zentriert anzuordnendes mittleres Stäbchen 151 hat
einen quadratischen Querschnitt, dessen Seitenlänge der Höhe der Stabanordnung entspricht.
Spiegelsymmetrisch zur Y-Achse sind links und rechts jeweils zwei
Stäbchenpaare 152, 153 bzw. 154, 155 angeordnet,
deren Stäbchen
jeweils einen keilförmigen
Querschnitt haben, der bei der Ausführungsform gemäß 5 die Form eines rechtwinkligen
Dreiecks hat. Die einander zugewandten und mit geringem Abstand
zueinander angeordneten Hypotenusenflächen 156 bis 159 bilden
ebene Reflexionsflächen,
die schräg
zu den Seiten- flächen 45 bis 48 des
Stabintegrators ausgerichtet und spiegelsymmetrisch zur Y-Z-Ebene
angeordnet sind. Der Anstellwinkel zu den X- bzw. Y-Achsen beträgt hier
ca. 30° bzw.
60°. Das
Verhältnis
V der Gesamtfläche
der schrägen
Reflexionsfläche
zu der Gesamtfläche
der in X- bzw. Y-Richtung
verlaufenden Reflexionsfläche beträgt ca. 0,75.
Das Verhältnis
V sollte zwischen ca. 0,6 und ca. 0,8 liegen. Wird V kleiner als
0,6, so können
mehrere Reflexionen im Stab nacheinander ohne Einbeziehung der schrägstehenden
Flächen stattfinden.
Das reduziert die Effizienz der azimutalen Pupillendurchmischung.
Ein Wert von größer als
0,8 bedeutet, dass der Anstellwinkel der schrägen Fläche sehr groß bzw. sehr
klein wird. Ist die schräge Fläche aber
nahezu parallel bzw. orthogonal zu den übrigen Flächen, reduziert das wiederum
den Effekt der Pupillendurchmischung. Aus diesem Grund sollte der
Anstellwinkel zwischen ca. 15° und
ca. 75° liegen.
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Bei der Ausführungsform der Vormischeinheit 50' in 6 haben die mit Schrägflächen versehenen
Stäbchen
links und rechts des quadratischen Mittelstabes 151' einen keilförmigen Vierkant-Querschnitt,
bei dem die schrägen
Reflexionsflächen
in spitzerem Winkel von ca. 20° und
entsprechend größerem Winkel
von ca. 70° zur
Y-Achse bzw. zur X-Achse angewinkelt sind. Im Vergleich zur Ausführungsform
gemäß 5 werden hier beschädigungsanfällige spitzwinklige
Kanten vermieden, wodurch z.B. eine einfache Halterung möglich ist.
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Bei Bestrahlung rotationssymmetrisch
zur Mittelachse des Stabes wird, integriert über das Profil des quadratischen
Mittelstücks 151 bzw. 51', in dem ersten
Stababschnitt, der durch die Vormischeinheit 50 bzw. 50' gebildet wird,
genauso viel Energie in die Pupillenquadranten 1 und 3 eingekoppelt,
wie in die Pupillenquadranten 2 und 4. Damit ist
bei ausreichender Lichtmischung die Pupille hinter diesem mittleren,
quadratischen Stabelement per Definition elliptizitätsfrei.
Durch die schräg
gestellten Reflexionsflächen 156 bis 159 in
den Seitenstücken
der Vor mischeinheit wird die Pupille, im Gegensatz zu einem Stabintegrator
mit parallelen bzw. senkrechten Bezugsflächen, azimutal durchmischt.
Der wesentliche Effekt einer „azimutalen
Durchmischung" ist
es, dass eine Umverteilung von Lichtenergie von den um die X-Achse
zentrierten Quadranten die um die Y-Achse zentrierten Quadranten
(und umgekehrt) stattfinden kann. Im Bild von 4 bedeutet eine azimutale Durchmischung,
dass beispielsweise Anteile der Lichtenergie des Lichtstrahles 80 in
einen nebenliegenden Quadranten, beispielsweise in den Quadranten 3 in
der Nähe
der Y-Achse transferiert werden kann (strichpunktierter Pfeil 80'). Dies entspricht
einer Spiegelung um eine nicht mit der X- oder Y-Achse zusammenfallende
Ebene, deren Ausrichtung durch die Ausrichtung der schrägen Reflexionsflächen bestimmt
ist. Durch entsprechende Dimensionierung und Ausrichtung der schrägen Reflexionsflächen kann
somit erreicht werden, dass die Pupillen hinter der Vormischeinheit 50 insgesamt
weitgehend elliptizitätsfrei
sind, da in allen vier Quadranten im wesentlichen die gleiche Lichtintensität vorliegt.
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Hinter der Vormischeinheit ist jedoch
die Feldausleuchtung in der Regel noch nicht homogen. Eine Homogenisierung
wird durch den nachfolgenden, rechteckigen Integratorstab 42 ausreichender Länge erreicht.
Dieser Integratorstab konserviert, wie oben ausgeführt, die
Verteilung der Gesamtenergie in den Pupillenquadranten 1 und 3 bzw. 2 und 4 und damit
die weitgehend oder vollständig
elliptizitätsfreien
Pupillen. Durch die vielfache innere Reflexion entlang der Stablänge wird
aber das Licht über
das gesamte Feld durchmischt und somit eine ortsunabhängig uniforme
Intensitätsverteilung
am Stabaustritt 44 (in der Feldzwischenebene 55)
erreicht.
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Eine weitere Maßnahme zur Steigerung der Lichteinkoppeleffizienz
wird anhand der 7 und 8 näher erläutert. In 7 ist der Meridonalstrahlverlauf zwischen
der Lichtquelle 11 und der Ebene des Verschlusses 14 schematisch
dargestellt. Aufgrund der unvermeidbaren Abschattung durch die Lampenelektroden
ist die Winkelverteilung im Bereich des Verschlusses 14 annular
und aufgrund der Ausdehnung des Lampenplasmas ist der Lichtfleck
in der Nähe
des zweiten Ellipsenbrennpunktes, d.h. im Bereich des Verschlusses 14,
axial und radial ausgedehnt. Diese „verschmierte" Lichtverteilung
ist in 7 anhand der
Verläufe
von Schwerstrahlen 90 dargestellt. Während die achsfernen Schwerstrahlen auf
die Mitte der Verschlussebene gerichtet sind, zielen die achsnahen
Schwerstrahlen auf einen mit Abstand vor dieser Ebene liegenden
Achspunkt. Diese Lichtverteilung wird durch die Objektive 20, 30 in
die Eintrittsebene der Integratoreinheit 40 abgebildet. Wie
oben erwähnt,
wird an dieser Stirnfläche
ein Teil des Lichtes, vor allem bei kleinen σ-Werten vignettiert.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung
wird nun die Lichtverteilung im Bereich des Verschlusses 14 (d.h.
die „Objektgröße") für die nachbildende
Abbildungsoptik, komprimiert. Dabei ist es wichtig, dass hierzu
das Winkelspektrum im Bereich des Verschlusses nicht vergrößert wird,
weil dies zu einer Vergrößerung des
eingestellten Beleuchtungssettings führen würde. Eine Settingvergrößerung aber führt ohnehin
zu einer Erhöhung
der Einkoppeleffizienz (9 und 10). Eine Komprimierung der
Lichtverteilung in der Shutter-Ebene ohne Verbreiterung des Winkelspektrums
wird erreicht, indem in einer Ebene 91 vor der Ebene des
Verschlusses, also zwischen Lichtquelle und zweitem Brennpunkt des
elliptischen Spiegels 12, ein asphärisches optisches Element 15 angeordnet
wird. Die Axialposition ist vorzugsweise so gewählt, dass das Element möglichst dicht
an der Verschlussebene sitzt, aber andererseits Strahlen aus dem
oberen und unteren Bereich A und B des Ellipsoidspiegels 12 noch
getrennt sind. Das asphärische
optische Element, das beispielsweise als meniskusförmige Platte
mit zur Shutter-Ebene gerichteten
Konkavflächen
ausgebildet sein kann, hat mindestens eine asphärische Fläche 92. Die Radien
der beiden Flächen
sind etwa konzentrisch zum Zentrum des Verschlusses und die Asphäre ist so
berechnet, dass alle Schwerstrahlen 90 in den Bereich der
Mitte des Verschlusses, also zum zweiten Brennpunkt des elliptischen
Spiegels 12 zielen. Am Strahlverlauf in 8 ist erkennbar, dass einerseits das Licht
im Shutter 14 stärker
fokussiert ist und dass zweitens teilweise die Einfallswinkel verringert
werden, so dass die Annularität
der Pupillen im Bereich des Verschlusses 14 verkleinert
wird.
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Die Optimierung der Form der Asphäre kann für ein bestimmtes
konventionelles Setting, insbesondere ein kleines konventionelles
Setting (mit kleinem σ-Wert)
vorgenommen werden, indem für
die gewählte
Ebene 91 die Verteilung der Schwerstrahlrichtungen über die
Feldhöhe
auf Abstand von der optischen Achse ausgerechnet wird und die Asphäre so ausgelegt
wird, dass sich die gewünschte
Schwerstrahlverteilung ergibt. Zur Optimierung der Einkoppeleffizienz
auch für
andere Settings ohne Tausch des asphärischen optischen Elementes
ist dieses vorzugsweise axial beweglich gelagert, so dass die axiale
Position der Asphäre
für jedes
Setting individuell optimal eingestellt werden kann.
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Anhand der 9 und 10 wird
der Effekt der dargestellten Systemmodifikationen auf die Intensität im Beleuchtungsfeld
des Beleuchtungssystems in der Retikelebene 65 gezeigt.
In den Diagrammen stellt die x-Achse
unterschiedliche, nach rechts zunehmende σ-Werte bzw. Settings dar, während an der
y-Achse eine normierte Intensität 1 (norm)
[%] in der Retikelebene aufgetragen ist. Der σ-Wert ist hier definiert als
Verhältnis
NA Bel,90%, NAPO,
wobei NABel, 90% der Radius in der Objektivpupille
ist, der 90% des vom Beleuchtungssystem bereitgestellten Lichts
umschließt
(90% encircled energy), und NAPO des Radius
der Objektivpupille des Projektionsobjektes ist. Alle y-Werte sind
auf die Intensität
normiert, die maximal mit einem System ohne Vormischeinheit und asphärischem
optischen Element erreicht werden kann, wobei dieses Originalsystem
zur Verminderung der Pupillenelliptizität ab Stabeintritt eine kreisrunde Blende
aufweist, die die Pupillenelliptizität am Retikel bzw. in der Waferebene
auf Werte zwischen ca. 0,97 und ca. 1,03 begrenzt. 9 zeigt die Setting-abhängigkeit
der Intensität
am Retikel für
verschiedene konventionelle Beleuchtungen (homogen ausgeleuchteter
Beleuchtungsfleck), während 10 diese Settingabhängigkeit
für verschiedene
Ringfeldbeleuchtungen (mit geöffneten
Axicon-Linsen) zeigt. Die mit „ORIG" gekennzeichneten
Kurven geben die Werte das Referenzsystem (Originalsystem mit kreisrunder
Blende) wieder. Die mit „MIX" gekennzeichneten
Kurven zeigen entsprechende Werte mit Vormischeinheit (Mixing Unit,
MIX). Die mit „MIX
+ AS" gekennzeichneten
Kurven zeigen die entsprechenden Werte für Systeme, die sowohl eine
Vormischeinheit als auch ein asphärisches Element zwischen Lampe
und zweiten Brennpunkt aufweisen. Bei den Darstellungen ist berücksichtigt,
dass die Asphäre entlang
der optischen Achse verfahrbar ist und dementsprechend für jedes
Setting eine eigene optimale Position angefahren werden kann.
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Es ist erkennbar, dass aufgrund der
fehlenden Blende am Stabeintritt die Pupillenfüllung vor allem für kleinere
Settings deutlich besser ist, dementsprechend steigt die Intensität für das kleinste
Setting um ca. 70% an, für
das größte Setting
sind immerhin Steigerungen um ca. 7% erzielbar. Neben der Erhöhung der
Gesamttransmission des Systems nimmt auch die Settingabhängigkeit
der Intensität
deutlich ab, wobei sich das Verhältnis
zwischen Minimum und Maximum der Intensität über die Settings von ca. 2,6 auf
ca. 1,7 reduziert. Wird die Vormischeinheit mit der Asphäre in Lampennähe kombiniert,
so steigen die Intensitäten
insbesondere für
kleine Settings noch einmal deutlich an, während für größere Settings keine signifikanten Änderungen
mehr erzielbar sind. Die Variation der Intensität über die Settings nimmt damit weiter
ab, so dass sich Minimum und Maximum der Intensität nur noch
um einen Faktor von ca. 1,5 unterscheiden.
