DE10344010A1

DE10344010A1 - Wabenkondensor und Beleuchtungssystem damit

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Publication number: DE10344010A1
Application number: DE10344010A
Authority: DE
Inventors: Jess Dr. Köhler
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2003-09-15
Filing date: 2003-09-15
Publication date: 2005-04-07
Also published as: WO2005026822A2; JP2007506262A; US20060221453A1; WO2005026822A3

Abstract

Ein Wabenkondensor (15) zur Umwandlung einer Eintrittslichtverteilung in eine Austrittslichtverteilung weist mindestens eine Rasteranordnung optischer Gruppen (21, 22) auf, von denen zumindest eine Teil der Polarisationsveränderung geeignete Mittel (30) umfasst. Der Wabenkondensor erlaubt somit eine gezielte, ortsabhängige Steuerung des Polarisationszustands der Austrittslichtverteilung. Wird der Wabenkondensor in einem Beleuchtungssystem (10) eingesetzt, so kann dieser nicht nur zur Homogenisierung der Lichtverteilung auf der Beleuchtungsebene des Beleuchtungssystems verwendet werden, sondern gleichzeitig kann in dieser auch eine ortsabhängige oder winkelabhängige Polarisationsverteilung eingestellt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wabenkondensor zur Umwandlung einer Eintrittslichtverteilung in eine Ausgangslichtverteilung mit mindestens einer Rasteranordnung optischer Gruppen zur Erzeugung einer Vielzahl von optischen Kanälen und auf ein Beleuchtungssystem, insbesondere ein Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, zur Beleuchtung einer Beleuchtungsfläche mit dem Licht einer primären Lichtquelle, wobei das Beleuchtungssystem mindestens einen Wabenkondensor der oben beschriebenen Art aufweist.
In Beleuchtungssystemen, wie sie beispielsweise in Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen eingesetzt werden, wird das Licht einer primären Lichtquelle auf eine im Vergleich zur Lichtquelle anders geformte Beleuchtungsfläche übertragen. Hierbei stellt sich das Problem, diese Beleuchtungsfläche möglichst homogen mit dem Licht der Lichtquelle auszuleuchten. Zu diesem Zweck werden in Beleuchtungssystemen häufig Homogenisierungseinrichtungen eingesetzt. Zwei Einrichtungen, die eine solche Homogenisierungswirkung erzielen, sind besonders gebräuchlich: Integratorstabanordnungen und Wabenkondensoren.
Eine Integratorstabanordnung besteht im wesentlichen aus einem langen Stab mit häufig rechteckigem Querschnitt, an dessen Seitenflächen das am der Lichtquelle zugewandten Stabende eintretende Licht mehrmals total reflektiert wird, so dass am der Beleuchtungsfläche zugewandten Stabende das Licht gemischt und damit weitgehend homogenisiert austritt. Die Zahl der Totalreflexionen an den Seitenflächen des Stabs hängt im wesentlichen von dem Winkel ab, unter dem das Licht beim Eintritt in den Stab in Bezug auf diese Seitenflächen eintritt. Bei jeder Totalreflexion wird die Komponente des elektrischen Feldstärkevektors, welche senkrecht zur aus der Flächennormalen der reflektierenden Flächen und der Strahlrichtung des einfallenden Lichts gebildeten Ebene steht, normalerweise stärker reflektiert als dies bei der parallel zu dieser Ebene stehenden Komponente der Fall ist. Da die Teilstrahlen eines Lichtbündels in den Integratorstab unter unterschiedlichen Winkeln eintreten, übt der Stab eine winkelabhängige, polarisationsverändernde Wirkung auf das gesamte Bündel aus, so dass z.B. ein eintretendes, unpolarisiertes Lichtbündel an der Stabaustrittsseite teilweise polarisiert sein kann. Die polarisationsverändernde Wirkung des Stabes ist durch seine Bauart bedingt und lässt sich ohne zusätzliche polarisationsbeeinflussende Massnahmen nur in geringem Maße steuern.
Ein Wabenkondensor hat eine Rasteranordnung optischer Gruppen, die eine Vielzahl von optischen Kanälen erzeugt. Die Homogenisierungswirkung wird beim Wabenkondensor dadurch erzielt, dass durch die optischen Kanäle eine Vielzahl von Bildern der Lichtquelle (sekundäre Lichtquellen) gebildet wird, deren Licht anschließend überlagert wird. Diese Überlagerung führt zu einem gewissen Ausgleich räumlicher und zeitlicher Leuchtdichteschwankungen der Lichtquelle. Ein Wabenkondensor weist im Gegensatz zu einem Integratorstab für gewöhnlich keine durch seine Funktionsweise bedingte polarisationsverändernde Wirkung auf.
Zum Betrieb einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage wird auf der Beleuchtungsfläche des Beleuchtungssystems ein Retikel genanntes Objekt angebracht, welches durch ein dem Beleuchtungssystem nachgelagertes Projektionsobjektiv auf einen in einer Bildebene des Projektionsobjektivs angebrachten Wafer abgebildet wird. In Abhängigkeit z.B. von der Bauweise dieses nachgelagerten Projektionsobjektivs kann es vorteilhaft sein, dass die Lichtverteilung auf der Beleuchtungsfläche einen bestimmten Polarisationszustand, bzw. eine bestimmte orts- oder winkelabhängige Verteilung des Polarisationszustandes aufweist. Es kann z.B. gewünscht sein, dass die Lichtverteilung auf der Beleuchtungsfläche unpolarisiert oder zirkular polarisiert ist. Liegt der Polarisationszustand des Lichts der primären Lichtquelle fest, so dass dieser nicht oder nur schwer beeinflusst werden kann, kann es sich somit als günstig erweisen, wenn in dem Beleuchtungssystem polarisationsverändernde Mittel zur Einstellung eines bestimmten Polarisationszustandes auf der Beleuchtungsfläche vorgesehen sind.
Die Patentschrift US 6,257,726 B1 beschreibt ein Beleuchtungssystem für einen Projektionsapparat, mit dem der Inhalt einer LCD-Anzeige auf eine Wand oder eine andere ebene Fläche projiziert werden kann. Um dies zu erreichen, muss die LCD-Anzeige mit möglichst intensivem, linear polarisierten Licht beleuchtet werden. Das Beleuchtungssystem arbeitet mit einer Lichtquelle, die unpolarisiertes Licht bereitstellt. Ein Polarisationsumwandler wandelt das Licht weitgehend verlustfrei in linear polarisiertes Licht um. Der Polarisationsumwandler hat eine Wabenplatte, mit der viele gleichartige optische Kanäle erzeugt werden. Eine Prismenanordnung wandelt, für jeden optischen Kanal in gleicher Weise, das eintretende, unpolarisierte Licht in linear polarisiertes Licht um.
In der EP 0 764 858 wird eine optische Anordnung beschrieben, die ein eintretendes Lichtbündel in ein austretendes Lichtbündel umformt, bei dem das Licht im wesentlichen radial polarisiert ist. Erreicht wird dies durch eine Rasterplatte mit einer Vielzahl von Waben, die aus λ/2-Platten bestehen, deren Kristallorientierungen jeweils systematisch voneinander abweichen und die insgesamt so ausgerichtet sind, dass ein einfallendes, linear polarisiertes Lichtbündel in ein zylindersymmetrisch, d.h. tangential oder radial polarisiertes Lichtbündel umgewandelt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wabenkondensor, der über die Homogenisierungswirkung hinaus noch eine zusätzliche Wirkung auf die Verteilung des Eintrittslichtes ausübt, insbesondere für die Verwendung in einem Beleuchtungssystem einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein Beleuchtungssystem mit einem solchen Wabenkondensor bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch einen Wabenkondensor mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie ein Beleuchtungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 14 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Ein erfindungsgemäßer Wabenkondensor zur Umwandlung einer Eintrittslichtverteilung in eine Ausgangslichtverteilung weist eine Rasteranordnung optischer Gruppen zur Erzeugung einer Vielzahl von optischen Kanälen auf. Um den Polarisationszustand des durch diese optischen Kanäle tretenden Lichts zu beeinflussen, umfasst der Wabenkondensor in mindestens einem Teil der optischen Gruppen Polarisationsveränderungsmittel.

Ein erfindungsgemäßer Wabenkondensor erfüllt also zwei Funktionen: die zur Homogenisierung nötige geometrische Aufteilung des von der primären Lichtquelle in diesen eintretenden Lichts sowie die gezielte Beeinflussung des Polarisationszustandes dieses Lichts beim Durchtritt durch die einzelnen optischen Kanäle. Durch die Bereitstellung einer Vielzahl von optischen Kanälen zur Polarisationsbeeinflussung kann in der Ausgangslichtverteilung des Wabenkondensors eine räumliche Variation des Polarisationzustandes erreicht werden, deren ortsabhängige Veränderung abhängig von der Zahl der optischen Kanäle mehr oder weniger präzise vorgegeben werden kann.

Vorteilhaft an einem erfindungsgemäßen Wabenkondensor ist die Tatsache, dass dieser neben seiner homogenisierenden Eigenschaft auch gezielt steuerbare polarisationsverändernde Eigenschaften besitzt.

Bei einem Wabenkondensor haben die optischen Gruppen häufig mehrere Linsen. Weist der Wabenkondensor in einer optischen Gruppe zwei hintereinander im Lichtweg angeordnete Linsen auf, so wird die im Lichtweg zuerst durchlaufene Linse als Feldlinse bezeichnet, die zweite als Pupillenlinse. Durch die Rasteranordnung der optischen Gruppen bedingt, spricht man von den in den einzelnen Kanälen angebrachten Linsen von Wabenlinsen, weshalb für die Zwecke dieser Anmeldung die Linsen der Rasteranordnung, die im Lichtweg zuerst durchlaufen werden, als Feldwabenlinsen, die im Lichtweg als zweite durchlaufenen Linsen als Pupillenwabenlinsen bezeichnet werden.

Weist der Wabenkondensor mindestens eine optische Gruppe mit einer Pupillenwabenlinse und einer Feldwabenlinse auf und ist auf die Pupillenwabenlinse und/oder Feldwabenlinse mindestens eine Schicht aus doppelbrechendem Material aufgebracht, so kann durch diese Schicht eine Verzögerungswirkung erzielt werden. Liegt ein definierter, beispielsweise linearer, Polarisationszustand des in die doppelbrechende Schicht eintretenden Lichts vor, so kann der Polarisationszustand des aus der Schicht austretenden Lichts durch geeignete Wahl der Schicht dicke und des doppelbrechenden Materials als zirkulare, lineare oder elliptische Polarisation eingestellt werden. Daneben lässt sich gegebenenfalls durch eine geeignete Orientierung der optischen Achse des doppelbrechenden Materials die Polarisationsrichtung des durch die Schicht tretenden Lichts gezielt verändern, insbesondere drehen. Alternativ oder zusätzlich zur Schicht aus doppelbrechendem Material kann zur Polarisationsveränderung auch ein polarisationsverändernder Schichtstapel oder eine doppelbrechende Struktur verwendet werden.

Wird eine Pupillenwabenlinse und/oder eine Feldwabenlinse aus doppelbrechendem Material gefertigt, so ermöglicht dies ebenso eine gezielte Polarisationsbeeinflussung des durch den optischen Kanal tretenden Lichts. Zur Erzielung dieser polarisationsbeeinflussenden Wirkung muss hierbei kein zusätzliches optisches Element zu den optischen Gruppen des Wabenkondensors hinzugefügt werden.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass mit Licht für die Zwecke dieser Anmeldung auch eine Strahlung im nicht sichtbaren Wellenlängenbereich, insbesondere im Ultraviolettbereich bis hin zum tiefen UV (DUV) bezeichnet wird. „Linsen" im Sinne dieser Anmeldung können sowohl refraktiv, als auch diffraktiv wirkende optische Elemente sein.

Es kann günstig sein, wenn mehrere oder alle optischen Gruppen des Wabenkondensors als Spiegelflächen ausgeführt sind. Um auch bei einer in Reflexion betriebenen optischen Gruppe eine polarisationsverändernde Wirkung zu erzielen, kann auf der Spiegelfläche eine Schicht aus doppelbrechendem Material aufgebracht werden, die von dem auf die optische Gruppe treffenden Licht zweimal durchlaufen wird, da dieses an der an der rückwärtigen Seite dieser Schicht angebrachten Spiegelfläche reflektiert wird. Hierbei ist zu beachten, dass ein Material, aus dem die doppelbrechende Schicht aufgebaut ist, eine stark doppelbrechende Wirkung aufweisen sollte, da ansonsten die für eine wirksame Beeinflussung des Polarisationszustandes notwendigen Schichtdicken so groß werden können, dass nicht mehr genügend Lichtintensität von der Schicht hindurchgelassen wird. Ein solches Material mit stark doppelbrechender Wirkung stellt beispielsweise MgF₂ dar.

Bei einer Weiterbildung des Wabenkondensors umfasst eine optische Gruppe ein Stäbchen aus doppelbrechendem Material, dessen Abschlussflächen gekrümmt sind und daher als Linsen wirken. Hierdurch wird eine polarisationsverändernde, doppelbrechende „Linse" mit einer wirksamen Dicke von der Länge des Stäbchens eingeführt. Zur Erzielung eines polarisationsverändernden Effekts kann daher ein Material zum Einsatz kommen, bei welchem die Doppelbrechung so gering ausfällt, dass zur Erzielung einer nennenswerten Verzögerungswirkung eine erhebliche Dicke vonnöten ist. Solche Materialien mit eher schwacher doppelbrechender Wirkung stellen beispielsweise BaF₂ oder CaF₂ dar. Stäbchen aus diesen Materialien sind robust und relativ leicht herzustellen.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung weisen optische Achsen des Materials, welches als Polarisationsveränderungsmittel verwendet wird, in mindestens zwei optischen Gruppen unterschiedliche Orientierung auf. Hierdurch wird die Polarisationsrichtung des durch diese optischen Gruppen tretenden Lichts unterschiedlich beeinflusst, so dass eine ortsabhängige Variation der Polarisationsrichtung in der Ausgangslichtverteilung des Wabenkondensors erzielt werden kann.

Weist das in dem Wabenkondensor als Polarisationsveränderungsmittel verwendete Material von mindestens zwei optischen Gruppen unterschiedliche Dicke auf, so ermöglicht dies eine vom optischen Kanal abhängige Verzögerungswirkung. Dies ermöglicht die Einstellung einer ortsabhängigen Variation des Polarisationszustandes in der Ausgangslichtverteilung des Wabenkondensors.

Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wabenkondensors weist mindestens eine optische Gruppe ein optisches Element aus spannungsdoppelbrechendem Material auf und es ist eine Spanneinrichtung zur Einstellung der optischen Eigenschaften dieses Materials vorgesehen. Hierbei kann die Polarisationsverteilung mittels Spannen durch mechanische Einwirkung von außen auf das spannungsdoppelbrechende Material gezielt gesteuert werden. Gegebenenfalls ist eine solche Steuerung auch während des Betriebs, d.h. während der Wabenkondensor vom Beleuchtungslicht durchstrahlt wird, möglich, so dass auf auftretende äußere Einflüsse, die möglicherweise eine Veränderung des Polarisationszustandes notwendig machen, reagiert werden kann.

Bei einer Ausgestaltung der oben beschriebenen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wabenkondensors wird zur Anordnung der optischen Gruppen in einem Raster mindestens ein Trägergitter verwendet, das mindestens einen als Spannelement wirkenden Keil zur Ausübung einer mechanischen Kraft auf mindestens ein spannungsdoppelbrechendes optisches Element umfasst. Dadurch kann das spannungsdoppelbrechende Material durch mechanischen Druck von außen, welcher von dem Keil ausgeübt wird, seine optischen Eigenschaften verändern, so dass die Verzögerungswirkung und gegebenenfalls auch die polarisationsdrehende Wirkung des optischen Elementes gezielt von außen beeinflusst werden kann.

Besteht das als Polarisationsveränderungsmittel verwendete doppelbrechende Material aus CaF₂ oder BaF₂, so weist dieses bei geeigneter Orientierung seiner kristallographischen Achsen eine intrinsische Doppelbrechung auf. Hierzu kann z.B. eine <110>-Richtung des Kristalls im wesentlichen parallel zur Durchstrahlungsrichtung ausgerichtet sein. Es ist daher möglich, durch Herstellung von doppelbrechenden Linsen oder Stäbchen geeigneter Dicke, welche aus diesen Materialien bestehen, den Polarisationszustand des durch das doppelbrechende Material tretenden Lichts merklich zu verändern. Die hierbei zu verwendenden Dicken liegen in einem Bereich, der es zulässt, einen Wabenkondensor, bzw. transparente Komponenten desselben aus diesen Materialien aufzubauen, ohne dass dieser eine Gesamtgröße überschreitet, die eine sinnvolle Handhabung bzw. den Einbau in das Beleuchtungssystem einer Mirkolithographie-Projektionsbelichtungsanlage beeinträchtigt ist.

Wird zum Zwecke der Polarisationsveränderung als doppelbrechendes Material MgF₂ benutzt, so sind die Dicken, in denen eine nutzbare polarisationsverändernde Wirkung auftritt, viel geringer als bei CaF₂ oder BaF₂. Dies liegt daran, dass MgF₂ eine viel höhere intrinsische Doppelbrechung aufweist als die beiden anderen Materialien. Die Verwendung dünner Schichten aus MgF₂ kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn die Absorption durch das doppelbrechende Material eine entscheidende Rolle spielt.

Ein Wabenkondensor, dessen Polarisationsveränderungsmittel den Polarisationszustand in einem Teil der optischen Kanäle auf eine solche Weise verändern, dass die Polarisationsveränderung über die Vielzahl der optischen Kanäle unregelmäßig bzw. statistisch verteilt ist, kann dazu verwendet werden, eine depolarisierende Wirkung auf das durch den Wabenkondensor tretende Licht zu erzielen.

Soll der Wabenkondensor eine depolarisierende Wirkung haben, so erweist es sich als günstig, als doppelbrechendes Material zur Erzeugung einer statistischen Polarisationsverteilung MgF₂ oder andere Materialien mit stark doppelbrechender Wirkung für die Linsen- oder Stäbchenherstellung zu verwenden. Die Tatsache, dass der Lichtweg durch die einzelnen optischen Kanäle des Wabenkondensors für gewöhnlich nicht gleich lang ist, kann bei Verwendung von MgF₂ dazu führen, dass bereits aufgrund dieser kleinen Unterschiede eine Verzögerungswirkung eintritt, die sich von Kanal zu Kanal merklich unterscheidet. Es sei hier nochmals daran erinnert, dass die Schichtdicke für ein λ/2 Verzögerungselement für eine Wellenlänge von 157nm bei ca. 5 μm liegt. Werden in dem Wabenkondensor Wabenlinsen verwendet, die aus MgF₂ gefertigt sind, kann es sich als günstig erweisen, bei der Herstellung Unterschiede der Linsendicken im Bereich von ca. 1μm einzuführen, was zu einer zusätzlichen entpolarisierenden Wirkung auf die Lichtverteilung führen kann.

Die Erfindung betrifft auch ein Beleuchtungssystem, insbesondere ein Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographie-Belichtungsanlage, welches zur Beleuchtung einer Beleuchtungsfläche mit dem Licht einer primären Lichtquelle einsetzbar ist, und einen erfindungsgemäßen Wabenkondensor aufweist. In einer solchen Beleuchtungseinrichtung kann durch geeignete Beeinflussung der Polarisationsveränderung in den einzelnen optischen Kanälen des Wabenkondensors auf der Beleuchtungsfläche eine vorgegebene Polarisationsverteilung eingestellt werden.

Wird im Lichtweg hinter dem Wabenkondensor eine erste optische Einrichtung zur Überlagerung des an jedem einzelnen optischen Kanal austretenden Lichtes in einer hinter dieser optischen Einrichtung liegenden ersten Ebene des Beleuchtungssystems angeordnet, so dient dies der Erfüllung der Funktion des Wabenkondensors als Homogenisierungseinrichtung des Beleuchtungslichts. Diese Homogenisierungswirkung wird durch die mindestens teilweise Überlagerung des aus den einzelnen optischen Kanälen des Wabenkondensors kommenden Lichts in der ersten Ebene erreicht. Für gewöhnlich wird die in der ersten Ebene erzeugte Lichtverteilung durch ein geeignetes, hinter der Ebene liegendes Abbildungsobjektiv auf die Beleuchtungsfläche des Beleuchtungssystems abgebildet.

Die polarisationsverändernde Wirkung des Wabenkondensors zeigt sich in der ersten Ebene in der Pupille, d.h. in der in einem beliebigen Feldpunkt der ersten Ebene beobachtbare Winkelverteilung. Die in dieser Winkelverteilung beobachtbare Polarisationsverteilung stimmt mit der von den optischen Kanälen erzeugten ortsabhängigen Polarisationsverteilung überein. Durch die Überlagerung der einzelnen Kanäle auf der ersten Ebene lässt sich hingegen in der Ortsverteilung keine eindeutige Zuordnung von Polarisationszuständen treffen. Wird die erste Ebene durch ein polarisationserhaltendes Abbildungsobjektiv auf die Beleuchtungsfläche des Beleuchtungssystems abgebildet, so weist die Lichtverteilung auf der Beleuchtungsfläche somit eine winkelabhängige Polarisationsverteilung auf, die von der ortsabhänigigen Polarisationsverteilung bestimmt wird, die in den optischen Kanälen des Wabenkondensors eingestellt wird.

Ist bei der oben beschriebenen Weiterbildung der Erfindung hinter der ersten Ebene, in der das vom Wabenkondensor kommende Licht überlagert wird, eine zweite optische Einrichtung angeordnet, welche die Lichtverteilung in der ersten Ebene auf eine hinter der zweiten optischen Einrichtung liegende zweite Ebene überträgt, und ist die Lichtverteilung in der ersten Ebene und die Lichtverteilung in der zweiten Ebene im wesentlichen durch eine Fourier-Transformation aufeinander abbildbar, so sind in dieser zweiten Ebene die Rollen der Winkelverteilung und der Ortsverteilung im Vergleich zur ersten Ebene vertauscht.

Eine in der Pupille, d.h. in der Winkelverteilung, beobachtete Polarisationsverteilung in der ersten Ebene wird daher durch die zweite optische Einrichtung in eine ortsabhängige Polarisationsverteilung in der zweiten Ebene umgewandelt. Durch Abbildung der zweiten Ebene auf die Beleuchtungsfläche des Beleuchtungssystems kann daher auf dieser eine ortsabhängige Polarisationsverteilung eingestellt werden.

Wird in der ersten Ebene oder in der Nähe der ersten Ebene eine Streuscheibe oder ein anderes Streuelement angebracht, so führt dies bei geeigneter Wahl der streuenden Wirkung dazu, dass in der ersten Ebene möglicherweise entstandene Lücken in der Winkelverteilung geschlossen werden können. Bei Verwendung einer zweiten optischen Einrichtung zur Übertragung der Winkelverteilung in der ersten Ebene auf eine Ortsverteilung in der zweiten Ebene kann in dieser dadurch eine nahezu homogene Feldverteilung des Lichts erreicht werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird auf der Beleuchtungsfläche des Beleuchtungssystems eine unpolarisierte Lichtverteilung erzeugt. Unter unpolarisiertem Licht wird Licht verstanden, welches ein weitgehend statistisches Gemisch von Polarisationszuständen aufweist. Die unpolarisierte Lichtverteilung auf der Beleuchtungsfläche des Beleuchtungssystems soll hierbei erreicht werden, ohne dass es darauf ankommt, welchen Polarisationszustand das von der primären Lichtquelle erzeugte, in das Beleuchtungssystem eintretende, Licht aufweist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Wabenkondensor eine über eine Vielzahl optischer Kanäle hinweg unregelmäßige Verteilung der Polarisationsveränderung aufweist.

Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems ist die primäre Lichtquelle ein Laser. Dieser strahlt im wesentlichen linear polarisiertes Licht aus, welches in das Beleuchtungssystem eingestrahlt wird. Die lineare Polarisation kann durch den erfindungsgemäßen Wabenkondensor in eine beliebige ortsabhängige oder winkelabhängigie Polarisationsverteilung umgewandelt werden. Es ist z.B. möglich, den linearen Polarisationszustand des in das Beleuchtungssystem eintretenden Lichts mit Hilfe des Wabenkondensors in unpolarisiertes Licht auf der Beleuchtungsfläche umzuwandeln. In einem solchen Fall ist der Wabenkondensor als Depolarisator ausgestaltet und übt eine depolari sierende Wirkung auf das vom Laser erzeugte, linear polarisierte Eintrittslicht aus.

Die vorstehenden und weiteren Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei Ausführungsformen der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können.

1 zeigt eine schematische Längsansicht eines Beleuchtungssystems mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wabenkondensors.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wabenkondensors, bei dem die Polarisationsveränderungsmittel als Schichten aus doppelbrechendem Material ausgebildet sind.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wabenkondensors, bei dem die Polarisationsveränderungsmittel als Linsen aus doppelbrechendem Material ausgebildet sind.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wabenkondensors, bei dem die Polarisationsveränderungsmittel als Schichten auf Rückflächenspiegeln ausgebildet sind.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wabenkondensors, bei dem die Polarisa tionsveränderungsmittel als doppelbrechende Stäbchen ausgeführt sind.

6 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wabenkondensors, bei dem Keile als Spannelemente zur Beeinflussung der optischen Eigenschaften spannungsdoppelbrechender Stäbchen verwendet werden.

7 zeigt drei schematische Darstellungen von Verteilungen von Polarisationszuständen.

8 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Wabenkondensors mit einer dahinter angeordneten Streuscheibe.

In 1 ist eine Ausführungsform eines Beleuchtungssystems 10 einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage gezeigt, die bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen einsetzbar ist und zur Erzielung von Auflösungen bis zu Bruchteilen von Mikrometern mit Licht aus dem tiefen Ultraviolettbereich arbeitet. Als primäre Lichtquelle 11 dient ein F₂-Excimer-Laser mit einer Arbeitswellenlänge von ca. 157nm, dessen Lichtstrahl koaxial zur optischen Achse 20 des Beleuchtungssystems ausgerichtet ist. Andere UV-Lichtquellen, beispielsweise ArF-Excimer-Laser mit 193 nm Arbeitswellenlänge, KrF-Excimer-Laser mit 248nm Arbeitswellenlänge sowie primäre Lichtquellen mit größeren oder kleineren Arbeitswellenlängen sind ebenfalls möglich.

Der vom Laser kommende Lichtstrahl mit kleinem Rechteckquerschnitt trifft zunächst auf eine Strahlaufweitungsoptik 12, die einen austretenden Strahl mit weitgehend parallelem Licht und größerem Rechteckquerschnitt erzeugt. Die Strahlaufweitungsoptik dient außerdem zur Kohärenzreduktion des Laserlichts.

Der weitgehend parallele Lichtstrahl mit linear polarisiertem Licht trifft auf die Eintrittsfläche einer ersten Rasteranordnung 13 mit ersten optischen Gruppen 21, die als Zylinderlinsen mit positiver, identischer Brechkraft und rechteckigem Querschnitt ausgebildet sind, wobei die Rasteranordnung 13 im hier gezeigten Beispiel von einer Anordnung von 4 × 4 Zylinderlinsen gebildet wird, deren Zylinderachsen senkrecht zur Zeichenebene stehen. Die Rechteckform der Zylinderlinsen 21 entspricht der Rechteckform des Beleuchtungsfeldes 19. Die Zylinderlinsen 21 sind in einem rechteckigen Raster direkt aneinander angrenzend, d.h. im wesentlichen flächenfüllend, in oder in der Nähe einer Feldebene 23 des Beleuchtungssystems angeordnet. Aufgrund dieser Positionierung werden die Zylinderlinsen 21 als Feldwaben bezeichnet.

Die Zylinderlinsen 21 bewirken, dass das auf die Ebene 23 einfallende Licht in eine der Anzahl der beleuchteten Zylinderlinsen 21 entsprechende Anzahl von Lichtbündeln aufgeteilt wird, die auf eine in der Brennebene der Zylinderlinsen 21 liegende Pupillenebene 24 des Beleuchtungssystems 10 fokussiert werden. In dieser Ebene 24 oder deren Nähe ist eine zweite Rasteranordnung 14 mit Zylinderlinsen 22 rechteckförmigen Querschnitts und positiver, identischer Brechkraft positioniert. Jede Zylinderlinse 21 der ersten Rasteranordnung 13 bildet die Lichtquelle 11 auf eine jeweilig zugeordnete zweite Zylinderlinse 22 der zweiten Rasteranordnung 14 ab, so dass in der Pupillenebene 24 eine Vielzahl sekundärer Lichtquellen entsteht. Aufgrund ihrer Positionierung werden die Zylinderlinsen 22 häufig auch als Pupillenwaben bezeichnet. Ein Paar einander zugeordneter Zylinderlinsen 21, 22 der ersten und der zweiten Rasteranordnung 13, 14 bilden einen optischen Kanal. Die erste Rasteranordnung 13 zusammen mit der zweiten Rasteranordnung 14 wird hier als Wabenkondensor 15 bezeichnet. Dieser weist erfindungsgemäß Polarisationsveränderungsmittel 30 auf, die im Zusammenhang mit 2 näher beschrieben werden.

Die Pupillenwaben 22 sind in der Nähe der jeweiligen sekundären Lichtquellen angeordnet und bilden über eine nachgeschaltete Feldlinse 16 die Feldwaben 21 auf eine Feldebene 17 des Beleuchtungssystems ab. Die rechteckigen Bilder der Feldwaben 21 werden dabei in dieser Feldebene 17 überlagert. Diese Überlagerung bewirkt eine Homogenisierung bzw. Vergleichmäßigung der Lichtintensität im Bereich dieser Ebene.

Die Ebene 17 ist eine Zwischenebene des Beleuchtungssystems, in der ein Retikel/Masking-System (REMA) 25 angeordnet ist, welches als verstellbare Feldblende dient. Das nachfolgende Objektiv 18 bildet die Zwischenebene 17 mit dem Maskierungssystem 25 auf das Retikel (die Maske bzw. die Lithographievorlage) ab, die sich im Bereich der Beleuchtungsfläche 19 befindet. Der Aufbau solcher Abbildungsobjektive 18 ist an sich bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert.

Dieses Beleuchtungssystem 10 bildet zusammen mit einem (nicht gezeigten) Projektionsobjektiv eine Projektionsbelichtungsanlage für die mikrolithographische Herstellung von elektronischen Bauteilen, aber auch von optischen diffraktiven Elementen und anderen mikrostrukturierten Teilen.

2 zeigt den Wabenkondensor 15 aus 1. Die planen Flächen der ersten Zylinderlinsen 21 liegen in Lichtdurchlaufrichtung hinter den gekrümmten Flächen dieser Linsen, während die planen Flächen der zweiten Zylinderlinsen 22 in Lichtdurchlaufrichtung vor den gekrümmten Flächen liegen. In der hier gezeigten Ausführungsform weisen die Feldwabenlinsen 21 an den planen Austrittsflächen Platten 30 aus doppelbrechendem Material unterschiedlicher Dicke auf. Es handelt sich hierbei um angesprengte Platten aus MgF₂, es könnten aber auch andere doppelbrechende Materialien verwendet werden. Es ist ebenso möglich, anstelle von Platten Schichten aus MgF₂ oder anderen Materialien auf die planen Flächen der Feldwabenlinsen 21 aufzubringen. Natürlich können auch die Pupillenwaben 22 Schichten oder Platten aus doppelbrechendem Material aufweisen.

Licht, das durch die Schichten 30 aus doppelbrechendem Material hindurchtritt, kann in seinem Polarisationszustand verändert werden. Um eine gewünschte Veränderung des Polarisationszustands zu erreichen, kann die Schichtdicke und/oder die Kristallorientierung des doppelbrechenden Materials geeignet gewählt werden. Für eine detaillierte Beschreibung der Polarisationsveränderung durch Doppelbrechung mit geeigneten doppelbrechenden Platten sei auf die Offenlegungsschrift DE 101 24 803 A1 (entsprechend US 200 2 176 166 ) der Anmelderin verwiesen. Bei der Verwendung von Laserlicht mit einer Wellenlänge von 157 nm beträgt die für eine λ/2-Verzögerung benötigte Plattendicke von MgF₂ 5,23 μm, so dass wirksame polarisationsbeeinflussende Platten aus diesem Material eine geringe Dicke aufweisen können. Die durch die unterschiedliche Plattendicke erzeugte unterschiedliche Verzögerungswirkung in den optischen Kanälen kann zur gezielten, d.h. lokalen Beeinflussung des Polarisationszustandes genutzt werden. Auch durch unterschiedliche Orientierung der optischen Achsen in den einzelnen optischen Kanälen kann der Polarisationszustand gezielt verändert werden.

3 zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wabenkondensors 115 mit einer ersten und zweiten Rasteranordnung 113, 114, die aus einer 4 × 4-Anordnung von plankonvexen Zylinderlinsen 121, 122 aus doppelbrechendem Material bestehen. Die Zylinderlinsen 121, 122 weisen hierbei in Lichtdurchlassrichtung unterschiedliche Dicken auf, um den Polarisationszustand der Eintrittslichtverteilung gezielt steuern zu können. Wird als Wellenlänge des durch den Wabenkondensor 115 tretenden Lichts 157 nm gewählt, so beträgt die für eine Verzögerung von λ/2 notwendige Dicke im Fall von CaF₂ 71,4 mm und im Fall von BaF₂ 31,4 mm, wenn die <110>-Kristallachse in Durchstrahlungsrichtung (z-Richtung) orientiert ist, wie in der Figur gezeigt. Es ist somit möglich, mit herstellungstechnisch gut beherrschbaren Linsendicken im Bereich einiger Zentimeter beliebige Verzögerungen in der Größenordnung der Wellenlänge des Beleuchtungslichts einzustellen.

Wenn die gewünschte Polarisationsveränderung durch unterschiedliche Orientierung der kristallographischen Achsen der einzelnen optischen Kanäle erreicht wird, kann die Dicke der Zylinderlinsen 121, 122 in Lichtdurchlaufrichtung gleich groß sein. Es können selbstverständlich die Linsendicke und die Orientierung der kristallographischen Achsen des doppelbrechenden Linsenmaterials gemeinsam zur Erzielung einer Polarisationsveränderungswirkung eingesetzt werden.

4 zeigt ein Beispiel einer reflektiven Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wabenkondensors 215. Er umfasst eine erste und zweite Rasteranordnung 213, 214, die aus konkaven Spiegeln 221, 222 aufgebaut sind. Die zylinderförmig ausgebildeten Spiegel 221 und 222, deren Achsen senkrecht zur Zeichenebene liegen, werden hierbei jeweils schräg in den Strahlengang eingebracht, wobei der erste Spiegel 221 und der zweite Spiegel 222 jedes optischen Kanals in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse angeordnet sind. Die ersten Spiegel 221 werfen parallel zur optischen Achse eintretendes Licht auf die zweiten Spiegel 222, von denen es im wesentlichen parallel zur optischen Achse reflektiert wird. Die Rasteranordnung wird von den in der Zeichenebene liegenden beiden Paaren von Spiegeln und von mindestens zwei weiteren, hier nicht gezeigten, senkrecht zur Zeichenebene parallel verschobenen Paaren von Spiegeln mit identischem Aufbau gebildet.

Die Gesamtheit der Spiegel 221 ist so angebracht, dass die Lichteintrittsfläche des Wabenkondensors 215 vollständig überdeckt wird. Paare von Spiegeln 221, 222, werden hierbei entlang der optischen Achse so versetzt angeordnet, dass der Lichtweg von den ersten 221 zu den zweiten 222 Spiegeln frei bleibt.

Auf jedem Pupillenwabenspiegel 222 ist eine dünne Schicht 230 aus doppelbrechendem MgF₂ aufgebracht, so dass diese Spiegel Rückflächenspiegel sind. Das in den Wabenkondensor 15 eintretende Licht 31 wird zunächst an den Feldwabenspiegeln 221 reflektiert und tritt durch die doppelbrechende Schicht 230, bevor es an der rückwärtigen Seite der doppelbrechenden Schicht 230 vom Pupillenwabenspiegel 222 reflektiert wird. Das Licht tritt ein zweites Mal durch die doppelbrechende Schicht 230, bevor es den Wabenkondensor 215 in Richtung der optischen Achse verlässt.

Das Material, aus dem die doppelbrechende Schicht 230 besteht, ist hier MgF₂, so dass die für eine wirksame Polarisationsbeeinflussung benötigte Dicke im Mikrometer-Bereich liegt, und somit eine zu starke Verringerung der Lichtintensität beim zweimaligen Durchtritt des Lichtes durch die Schicht 230 verhindert wird.

Bei einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wabenkondensors 315 nach 5 ist dieser mit Stäbchen 40 aus doppelbrechendem Material mit als Linsen wirkenden, gekrümmten Abschlussflächen 45 aufgebaut. Die gekrümmten Abschlussflächen 45 sind zylindrisch ausgeformt und lange Seiten der Stäbchen 40 sind parallel zur Lichtdurchlaufrichtung, d.h. zur z-Richtung, ausgerichtet. Bei einer solchen Ausführungsform wird die für eine wirksame Polarisationsbeeinflussung zur Verfügung stehende Dicke des doppelbrechenden Materials im Vergleich zu Ausführungsformen mit zwei getrennten Wabenplatten (vgl. 1–3) vergrößert. Ein solcher Wabenkondensor 315 kann aus einem Material gefertigt werden, bei dem die Doppelbrechung so gering ausfällt, dass zur Erzielung einer nennenswerten Verzögerungswirkung eine erhebliche Materialdicke vonnöten ist. Eine gezielte polarisationsverän dernde Wirkung kann hierbei durch eine in der Figur durch Pfeile dargestellte, unterschiedliche Ausrichtung der kristallographischen Hauptachsen des doppelbrechenden Materials erzielt werden. Bei einer nicht im Bild gezeigten Ausführungsform kann die Länge der Stäbchen in z-Richtung und somit deren Verzögerungswirkung variiert werden.

Beim Durchtritt eines Lichtbündels durch die Stäbchen 40 können Unterschiede im Lichtweg einzelner Strahlen von wenigen μm auftreten, so dass diese eine unterschiedliche Dicke doppelbrechenden Materials durchlaufen. Bei Verwendung von MgF₂ mit quer bzw. senkrecht zur Lichtlaufrichtung orientierter Kristallachse führt eine solche, kleine Variation des Lichtwegs bereits zu einer Verzögerungswirkung in der Größenordnung der Wellenlänge des durch das Stäbchen 40 tretenden Lichts. Daher weisen einzelne Strahlen eines Lichtbündels, die durch ein Stäbchen 40 hindurchtreten, an dessen Lichtaustrittsseite unterschiedliche Polarisationszustände auf, so dass der Polarisationszustand des gesamten Lichtbündels eine unregelmäßige, statistische Überlagerung von Polarisationszuständen besitzt. Da ein Wabenkondensor 315 aus MgF₂ somit bereits in jedem einzelnen optischen Kanal eine depolarisierende Wirkung hat, eignet sich dieser besonders zur Erzeugung einer depolarisierten Austrittslichtverteilung.

Wird ein derartiger Wabenkondensor 315 in ein Beleuchtungssystem einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage gemäß 1 eingebracht, so wird die vom Wabenkondensor 315 depolarisierte Lichtverteilung in der Ebene 17 auf die Beleuchtungsfläche 19 abgebildet, so dass eine unpolarisierte Lichtverteilung in dieser Ebene unabhängig vom Polarisationszustand des in das Beleuchtungssystem 10 eintretenden Lichts erzielt wird.

Bei einer in 6 gezeigten Ausführungsform wird der Wabenkondensor 415 aus Stäbchen 140 aus spannungsdoppelbrechendem Material mit als Linsen wirkenden, zylindrisch gekrümmten Abschlussflächen 145 gebildet, deren Zylinderachse in x-Richtung zeigt. Die Stäbchenhöhe in y-Richtung nimmt hierbei entlang der z-Richtung linear ab, so dass die Lichteintrittsfläche vollständig von den als Linsen wirkenden Abschlussflächen der Stäbchen 140 überdeckt wird, zur Lichtaustrittsfläche des Wabenkondensors 415 jedoch keilförmige Aussparungen entstehen. In diese Aussparungen werden Keile 42 einer Spanneinrichtung eingebracht. Die Anordnung aus Keilen 42 und Stäbchen 140 ist auf einem Trägergitter 41 montiert. Wird auf die Keile 142 eine Kraft in z-Richtung ausgeübt, überträgt sich diese in y-Richtung auf die Stäbchen 140 und somit wird das spannungsdoppelbrechende Material unter Spannung gesetzt. Die polarisationsverändernde Wirkung kann daher durch Aufbringen von unterschiedlichen Kräften auf die Keile 42 gezielt in jedem einzelnen Kanal gesteuert werden, sogar während der Wabenkondensor 415 in Betrieb ist. Es ist auch möglich, die Verzögerungswirkung in den einzelnen Kanälen zusätzlich dadurch zu beeinflussen, dass die Stäbchen 140 in z-Richtung eine unterschiedliche Länge aufweisen, oder indem die Kristallachsen der Stäbchen 140 unterschiedlich orientiert werden.

In 7 sind drei schematische Darstellungen der Verteilung von Polarisationszuständen gezeigt. Das linke Teilbild stellt eine ortsabhängige Polarisationsverteilung 123 dar, wie sie beispielsweise hinter der in 1 und 2 gezeigten Anordnung 21 in der Ebene 23 durch die Platten 30 unterschiedlicher Dicke eingestellt werden kann. Die Polarisationszustände werden hierbei durch Pfeile bzw. durch Kreise und Ellipsen veranschaulicht, je nachdem, ob eine lineare, zirkulare oder elliptische Polarisation vorliegt.

Das mittlere Teilbild veranschaulicht die Polarisationsverteilung 117 in der hinter dem Wabenkondensor 15 liegenden Feldebene 17. Da jede einzelne Feldwabe 21 durch die jeweils zugeordnete Pupillenwabe 22 auf die gesamte Feldebenenfläche 17 abgebildet wird, kommt es in dieser zu einer Überlagerung der Feldwabenbilder. Da in jeder Feldwabe ein anderer Polarisationszustand vorliegt, werden daher auch die Polarisationszustände an jedem Ort der Feldebenenfläche 17 überlagert, bzw. gemischt.

Wird mit den Feldwaben 21 eine unregelmäßige, statistische Polarisationsverteilung eingestellt, so weist jeder Feldpunkt der Feldebene 17 eine Überlagerung dieser statistisch verteilten Polarisationszustände auf. In diesem Fall hat der Wabenkondensor 15 auf das Eintrittslicht eine depolarisierende Wirkung.

Im rechten Teilbild wird die in jedem Punkt der Feldebene 17 zu beobachtende Winkelverteilung 217 dargestellt, die im wesentlichen dieselbe Polarisationsverteilung aufweist, wie sie bereits im linken Teilbild für die Ortsverteilung in der Feldebene 23 dargestellt wurde. Die Übertragung der Polarisationseigenschaften der Ortsverteilung in der Feldebene 23 auf die Winkelverteilung in der Feldebene 17 tritt auf, da die Feldwabenlinsen 21 diese auf die Pupillenebene 24 übertragen und diese zur Feldebene 17 in einer Fourier-Transformationsbeziehung steht, so dass Winkelkoordinaten und Ortskoordinaten in diesen beiden Ebenen zueinander konjugiert sind.

8 zeigt einen polarisationsverändernden Wabenkondensor 515 mit einer ersten Rasteranordnung 513 und einer zweiten Rasteranordnung 514, die aus Zylinderlinsen 521, 522 aufgebaut sind. Der Aufbau kann einer der vorher beschriebenen Ausführungsformen entsprechen. Eine hinter dem Wabenkondensor 515 angebrachte, erste optische Einrichtung 16 überlagert die Feldwabenbilder auf einer dahinter angebrachten Ebene 17, in der eine Streuscheibe 50 positioniert ist. Das an der Streuscheibe 50 gestreute Licht wird durch eine zweite optische Einrichtung 51 auf eine dahinter liegende zweite Ebene 52 übertragen, so dass zwischen der ersten Ebene 17 und der zweiten Ebene 52 eine Fourier-Transformationsbeziehung besteht.

Die hier gezeigte Vorrichtung lässt sich in einem Beleuchtungssystem nach 1 verwenden, indem die Streuscheibe 50 in die Ebene 17 oder deren Nähe eingebracht wird, und die optische Einrichtung 51 dahinter in den Strahlengang eingebracht wird. Die zweite Ebene 52 wird dann vom Objektiv 18 auf die Beleuchtungsfläche 19 abgebildet und stellt eine Zwischenfeldebene dar. Die erste Ebene 17 ist in diesem Fall eine Pupillenebene und die Streuscheibe dient zur Schließung von gegebenenfalls vorhandenen Lücken der Winkelverteilung in dieser Ebene. Die optische Einrichtung 51 bewirkt eine Vertauschung von Orts- und Winkelkoordinaten in den Ebenen 17 und 52. Mit Hilfe dieser Einrichtung kann daher auf der Beleuchtungsfläche 19 des Beleuchtungssystems 10 eine ortsabhängige Polarisationsverteilung vorgegeben werden, die im wesentlichen der Verteilung der Polarisationszustände entspricht, die in den optischen Kanälen des Wabenkondensors 15 eingestellt wurden. In der an jedem Ort der Beleuchtungsfläche 19 beobachtbaren Winkelverteilung liegt dann eine Überlagerung der in den optischen Kanälen eingestellten Polarisationszustände vor.

Andere Konstruktionen von Beleuchtungssystemen sind ebenfalls möglich. Beispielsweise kann ein Beleuchtungssystem so aufgebaut sein wie in 1 der Patentanmeldung DE 100 40 898.2 ( EP 1 180 726 A2 ) gezeigt. Es kann mehr als zwei, z.B. vier Wabenplatten umfassen, wobei eine oder mehrere der Wabenplatten nach einer oder mehreren der hier beschriebenen Möglichkeiten mit Polarisationsveränderungsmitteln ausgestattet sind.

Wesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung und ihrer Ausführungsformen können wie folgt dargestellt werden: Ein erfindungsgemäßer, polarisationsverändernder Wabenkondensor erlaubt eine gezielte, ortsabhängige Steuerung des Polarisationszustands der Austrittslichtverteilung. Wird der Wabenkondensor in einem Beleuchtungssystem eingesetzt, so kann dieser nicht nur zur Homogenisierung der Lichtverteilung auf der Beleuchtungsebene des Beleuchtungssystems verwendet werden, sondern gleichzeitig kann in dieser auch eine ortsabhängige oder winkelabhängige Polarisationsverteilung eingestellt werden. Es ist z.B. möglich, mit einem erfindungsgemäßen Wabenkondensor ein Beleuchtungssystem aufzubauen, welches unabhängig vom Polarisationszustand des in das Beleuchtungssystem eintretenden Lichts eine unpolarisierte Lichtverteilung auf der Beleuchtungsfläche erzeugt.

Claims

Wabenkondensor (115; 215; 315; 415) zur Umwandlung einer Eintrittslichtverteilung in eine Ausgangslichtverteilung mit mindestens einer Rasteranordnung optischer Gruppen (21, 22; 121, 122; 221, 222; 40; 140) zur Erzeugung einer Vielzahl von optischen Kanälen, bei dem mindestens ein Teil der optischen Gruppen (21, 22; 121, 122; 221, 222; 40; 140) Polarisationsveränderungsmittel (30; 121, 122; 230; 40; 140) zur Veränderung des Polarisationszustandes des durch die optischen Kanäle tretenden Lichts umfasst.
Wabenkondensor nach Anspruch 1, bei dem mindestens eine optische Gruppe eine Pupillenwabenlinse (22) und eine Feldwabenlinse (21) umfasst, wobei als Polarisationsveränderungsmittel auf mindestens einer Pupillenwabenlinse (22) und/oder mindestens einer Feldwabenlinse (21) mindestens eine Schicht (30) aus doppelbrechendem Material aufgebracht ist.
Wabenkondensor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem mindestens eine optische Gruppe eine Pupillenwabenlinse (122) und eine Feldwabenlinse (121) umfasst, wobei mindestens eine Pupillenwabenlinse (122) und/oder mindestens eine Feldwabenlinse (121) aus doppelbrechendem Material besteht.
Wabenkondensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens eine optische Gruppe einen Pupillenwabenspiegel (222) und/oder einen Feldwabenspiegel (221) umfasst, der als Rückflächenspiegel ausgeführt ist, auf dem als Polarisationsveränderungsmittel mindestens eine Schicht (230) aus doppelbrechendem Material aufgebracht ist.
Wabenkondensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens eine optische Gruppe ein Stäbchen (40; 140) aus doppelbrechendem Material mit als Linsen wirkenden, gekrümmten Abschlussflächen umfasst.
Wabenkondensor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem optische Achsen des als Polarisationsveränderungsmittel verwendeten doppelbrechenden Materials von mindestens zwei optischen Gruppen unterschiedliche Orientierung aufweisen.
Wabenkondensor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem das als Polarisationsveränderungsmittel verwendete doppelbrechenden Material von mindestens zwei optischen Gruppen in Durchstrahlrichtung des Lichts eine unterschiedliche Dicke aufweist.
Wabenkondensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens eine optische Gruppe mindestens ein optisches Element (140) aus spannungsdoppelbrechendem Material aufweist und mindestens eine Spanneinrichtung (41, 42) zur Einstellung und/oder zur Veränderung der optischen Eigenschaften dieses spannungsdoppelbrechenden Materials vorgesehen ist.
Wabenkondensor nach Anspruch 8, der zur Anordnung der optischen Gruppen in einem Raster mindestens ein Trägergitter (41) umfasst, das mindestens einen als Spannelement der Spanneinrichtung wirkenden Keil (42) zur Ausübung einer mechanischen Kraft auf das mindestens eine optische Element (140) aus spannungsdoppelbrechendem Material aufweist.
Wabenkondensor nach einem der Ansprüche 2 bis 9, bei dem das als Polarisationsveränderungsmittel verwendete doppelbrechende Material mindestens einer optischen Gruppe ein Kristall aus CaF₂ oder BaF₂ ist, bei dem eine kristallographische <110>-Richtung im wesentlichen parallel zu einer Durchstrahlungsrichtung der optischen Gruppen ausgerichtet ist.
Wabenkondensor nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei dem das als Polarisationsveränderungsmittel verwendete doppelbrechende Material mindestens einer optischen Gruppe MgF₂ ist.
Wabenkondensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Polarisationsveränderungsmittel derart ausgebildet sind, dass sie den Polarisationszustand mindestens eines Teils der optischen Kanäle auf eine solche Weise verändern, dass die Polarisationsveränderung über die Vielzahl optischer Kanäle hinweg unregelmäßig (statistisch) verteilt ist.
Wabenkondensor nach Anspruch 12, bei dem in dem Teil der optischen Gruppen (21, 22; 121, 122; 221, 222; 40; 140), für den Polarisationsveränderungsmittel (30; 121, 122; 230; 40; 140) vorgesehen sind, als doppelbrechendes Material zur Erzeugung einer unregelmäßigen (statistischen) Polarisationsveränderung MgF₂ verwendet wird.
Beleuchtungssystem (10), insbesondere Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, zur Beleuchtung einer Beleuchtungsfläche mit dem Licht einer primären Lichtquelle, wobei das Beleuchtungssystem (10) einen Wabenkondensor (15; 115; 215; 315; 415) zur Umwandlung einer Eintrittslichtverteilung in eine Ausgangslichtverteilung mit einer Rasteranordnung optischer Gruppen (21, 22; 121, 122; 221, 222; 40; 140) zur Erzeugung einer Vielzahl von optischen Kanälen hat, bei dem mindestens ein Teil der optischen Gruppen (21, 22; 121, 122; 221, 222; 40; 140) Polarisationsveränderungsmittel (30; 121, 122; 230; 40; 140) zur Veränderung des Polarisationszustandes des durch die optischen Kanäle tretenden Lichts umfasst.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 14, bei dem im Lichtweg hinter dem Wabenkondensor eine erste optische Einrichtung (16) zur Überlagerung des an jedem einzelnen optischen Kanal austretenden Lichtes in einer hinter der optischen Einrichtung liegenden ersten Ebene (17) des Beleuchtungssystems angeordnet ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 15, bei dem im Lichtweg hinter der ersten Ebene eine zweite optische Einrichtung (51) angeordnet ist, welche die Lichtverteilung in der ersten Ebene (17) auf die Lichtverteilung einer hinter der zweiten optischen Einrichtung (51) liegenden zweiten Ebene (52) derart überträgt, dass die Lichtverteilung in der ersten Ebene und die Lichtverteilung in der zweiten Ebene im wesentlichen durch eine Fourier-Transformation aufeinander abbildbar sind.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 15 oder 16, bei dem in der ersten Ebene (17) oder in der Nähe der ersten Ebene (17) ein Streuelement (50) angebracht ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem der Wabenkondensor nach Anspruch 12 und/oder 13 ausgebildet ist, so dass die Polarisationsveränderung durch den Wabenkondensor über eine Vielzahl optischer Kanäle hinweg unregelmäßig (statistisch) verteilt ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei dem die primäre Lichtquelle ein Laser ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 19, bei dem die Merkmale des kennzeichnenden Teils von mindestens einem der Ansprüche 2 bis 13 vorgesehen sind.