DE102013200137A1 - Microlithographic projection exposure system operating method for manufacturing e.g. LCDs, involves illuminating regions of plane in rotational positions of lambda/two-plate, and adjusting mirror arrangement with light pulses - Google Patents

Abstract

The method involves illuminating regions (151, 152) and other regions of a pupil plane in rotational positions of a lambda/2-plate (110), where the latter regions are different from the former regions. A mirror arrangement (130) is adjusted with light pulses. A rotational movement of the lambda/2-plate for variation of the rotational positions, and a displacement of the mirror arrangement for variation of adjustment of the mirror arrangement are synchronized with each other. Polarization distribution in the pupil plane is carried out by temporal overlapping of illumination steps. An independent claim is also included for a microlithographic projection exposure system.

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.The invention relates to a method for operating a microlithographic projection exposure apparatus.

Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlagen werden zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Eine solche Projektionsbelichtungsanlage weist eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv auf. Im Mikrolithographieprozess wird das Bild einer mit Hilfe der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z. B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.Microlithographic projection exposure equipment is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits or LCDs. Such a projection exposure apparatus has an illumination device and a projection objective. In the microlithography process, the image of a mask (= reticle) illuminated with the aid of the illumination device is projected onto a substrate (eg a silicon wafer) coated with a photosensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection objective in order to form the mask structure transferred to the photosensitive coating of the substrate.

Im Betrieb einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage besteht der Bedarf, definierte Beleuchtungssettings, d. h. Intensitätsverteilungen in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung, gezielt einzustellen. Hierzu ist außer der Verwendung diffraktiver optischer Elemente (sogenannter DOE's) auch der Einsatz von Spiegelanordnungen, z. B. ausWO 2005/026843 A2, bekannt. Solche Spiegelanordnungen umfassen eine Vielzahl unabhängig voneinander einstellbarer Mikrospiegel.In the operation of a microlithographic projection exposure apparatus, there is a need to set defined illumination settings, ie intensity distributions in a pupil plane of the illumination device, in a targeted manner. For this purpose, in addition to the use of diffractive optical elements (so-called DOE's) and the use of mirror arrangements, z. B. off WO 2005/026843 A2 , known. Such mirror assemblies include a plurality of independently adjustable micromirrors.

Es sind ferner verschiedene Ansätze bekannt, in der Beleuchtungseinrichtung zur Optimierung des Abbildungskontrastes gezielt bestimmte Polarisationsverteilungen in der Pupillenebene und/oder im Retikel einzustellen.Furthermore, various approaches are known for selectively setting specific polarization distributions in the pupil plane and / or in the reticle in the illumination device in order to optimize the imaging contrast.

Sowohl in der Beleuchtungseinrichtung als auch im Projektionsobjektiv ist es bekannt, für eine kontrastreiche Abbildung insbesondere eine tangentiale Polarisationsverteilung einzustellen. Unter „tangentialer Polarisation” (oder „TE-Polarisation”) wird eine Polarisationsverteilung verstanden, bei der die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd senkrecht zum auf die optische Systemachse gerichteten Radius orientiert sind. Hingegen wird unter „radialer Polarisation” (oder „TM-Polarisation”) eine Polarisationsverteilung verstanden, bei der die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd radial zur optischen Systemachse orientiert sind. Entsprechend wird unter einer quasi-tangentialen bzw. einer quasi-radialen Polarisationsverteilung eine Polarisationsverteilung verstanden, bei der die vorstehenden Kriterien zumindest näherungsweise erfüllt sind.Both in the illumination device and in the projection objective, it is known to set, in particular, a tangential polarization distribution for a high-contrast imaging. "Tangential polarization" (or "TE polarization") is understood to mean a polarization distribution in which the oscillation planes of the electric field strength vectors of the individual linearly polarized light beams are oriented approximately perpendicular to the radius directed onto the optical system axis. By contrast, "radial polarization" (or "TM polarization") is understood to mean a polarization distribution in which the oscillation planes of the electric field strength vectors of the individual linearly polarized light beams are oriented approximately radially to the optical system axis. Accordingly, a quasi-tangential or a quasi-radial polarization distribution is understood as meaning a polarization distribution in which the above criteria are at least approximately fulfilled.

Zum Stand der Technik wird beispielsweise aufWO 2005/069081 A2,WO 2005/031467 A2,US 6,191,880 B1,US 2007/0146676 A1,WO 2009/034109 A2,WO 2008/019936 A2,WO 2009/100862 A1,DE 10 2008 009 601 A1,DE 10 2004 011 733 A1 undEP 1 306 665 A2 verwiesen.The prior art is for example WO 2005/069081 A2 . WO 2005/031467 A2 . US 6,191,880 B1 . US 2007/0146676 A1 . WO 2009/034109 A2 . WO 2008/019936 A2 . WO 2009/100862 A1 . DE 10 2008 009 601 A1 . DE 10 2004 011 733 A1 and EP 1 306 665 A2 directed.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welches in vergleichsweise einfacher Weise eine flexible Variation der in der Projektionsbelichtungsanlage eingestellten Polarisationsverteilung ermöglicht.It is an object of the present invention to provide a method for operating a microlithographic projection exposure apparatus, which allows in a comparatively simple manner a flexible variation of the polarization distribution set in the projection exposure apparatus.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the features of independent claim 1.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine optische Systemachse, eine Pupillenebene, eine um die optische Systemachse drehbare Lambda/2-Platte sowie eine Spiegelanordnung mit einer Mehrzahl von unabhängig voneinander verstellbaren Spiegelelementen aufweist, weist folgende Schritte auf:

• – Beleuchten eines ersten Bereichs der Pupillenebene in einer ersten Drehstellung der Lambda/2-Platte und einer ersten Einstellung der Spiegelanordnung mit wenigstens einem ersten Lichtpuls; und
• – Beleuchten eines zweiten Bereichs der Pupillenebene in einer zweiten Drehstellung der Lambda/2-Platte und einer zweiten Einstellung der Spiegelanordnung mit wenigstens einem zweiten Lichtpuls, wobei der zweite Bereich von dem ersten Bereich verschieden ist.

A method according to the invention for operating a microlithographic projection exposure apparatus with an illumination device and a projection objective, wherein the illumination device has an optical system axis, a pupil plane, a lambda / 2 plate rotatable about the optical system axis, and a mirror arrangement with a plurality of independently adjustable mirror elements following steps:

• Illuminating a first region of the pupil plane in a first rotational position of the lambda / 2 plate and a first adjustment of the mirror device with at least one first light pulse; and
• Illuminating a second region of the pupil plane in a second rotational position of the lambda / 2 plate and a second adjustment of the mirror arrangement with at least one second light pulse, wherein the second region is different from the first region.

Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, in einer Beleuchtungseinrichtung, welche sowohl eine drehbare Lambda/2-Platte als auch eine Spiegelanordnung mit unabhängig voneinander verstellbaren Spiegelelementen aufweist, die Einstellung eines gewünschten polarisierten Beleuchtungssettings (d. h. einer gewünschten Intensitäts- und Polarisationsverteilung in der Pupillenebene) dadurch zu realisieren, dass die betreffende Intensitäts- und Polarisationsverteilung über eine Mehrzahl von Beleuchtungsschritten zusammengesetzt wird, welche sich hinsichtlich der jeweils gerade gewählten Kombination aus Drehstellung der Lambda/2-Platte und Einstellung der Spiegelelemente der Spiegelanordnung voneinander unterscheiden.The invention is based in particular on the concept of setting a desired polarized illumination setting (ie a desired intensity and polarization distribution in the pupil plane) in an illumination device which has both a rotatable lambda / 2 plate and a mirror arrangement with mirror elements which can be adjusted independently of one another. to realize that the respective intensity and polarization distribution over a plurality of lighting steps is composed, which differ from each other with respect to the currently selected combination of rotational position of the lambda / 2 plate and adjustment of the mirror elements of the mirror assembly.

Dabei kann jeder einzelne dieser Beleuchtungsschritte entweder einen einzigen Lichtpuls (insbesondere Laserspot) oder auch eine Mehrzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Lichtpulsen bzw. Laserspots umfassen. Dadurch, dass zwischen den betreffenden Beleuchtungsschritten die Drehstellung der Lambda/2-Platte sowie auch die Einstellung der Spiegelanordnung (hinsichtlich der jeweils aktuellen Verstellung ihrer Spiegelelemente) unabhängig voneinander geändert werden können, ermöglicht die Erfindung es hierbei, Intensitäts- und Polarisationsverteilung unabhängig voneinander einzustellen, wobei sich die in Summe über die einzelnen Beleuchtungsschritte resultierende Intensitätsverteilung allein über die jeweiligen Einstellungen der Spiegelanordnung, die Polarisationsverteilung hingegen über die jeweiligen Kombinationen aus Drehstellung der Lambda/2-Platte einerseits mit Einstellung der Spiegelanordnung andererseits bestimmt wird.Each of these lighting steps can either be a single light pulse (in particular Laserspot) or a plurality of comprise temporally successive light pulses or laser spots. Because the rotational position of the lambda / 2 plate as well as the adjustment of the mirror arrangement (with respect to the respective current adjustment of its mirror elements) can be changed independently of one another, the invention makes it possible to set the intensity and polarization distribution independently of one another. whereby the intensity distribution resulting in total over the individual illumination steps is determined solely by the respective settings of the mirror arrangement, whereas the polarization distribution is determined via the respective combinations of rotational position of the lambda / 2 plate on the one hand with adjustment of the mirror arrangement on the other.

Im Ergebnis kann so in flexibler Weise und unter geringem konstruktivem Aufwand (insbesondere ohne aufwendig zu fertigende polarisationsbeeinflussende optische Elemente, sondern lediglich unter Bereitstellung einer geeigneten Drehmechanik zur Drehung der Lambda/2-Platte) eine flexible Einstellung gewünschter polarisierter Beleuchtungssettings erzielt werden, wobei es sich lediglich beispielhaft (und ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) bei der letztlich (d. h. in Summe) eingestellten Intensitätsverteilung beispielsweise um ein annulares Beleuchtungssetting, ein Dipol- oder Quadrupol-Beleuchtungssetting oder auch um ein Freiform-Beleuchtungssetting mit beliebiger Anordnung und Geometrie von in der Pupillenebene erzeugten beleuchteten Bereiche bzw. Beleuchtungspole handeln kann. Infolge der Einstellbarkeit von Intensitätsverteilung und Polarisationsverteilung unabhängig voneinander kann ferner die betreffende, in Summe erzeugte Intensitätsverteilung mit einer beliebigen gewünschten Polarisationsverteilung, insbesondere etwa einer zumindest näherungsweise tangentialen, radialen oder gemischt tangential-radialen Polarisationsverteilung kombiniert werden.As a result, a flexible adjustment of desired polarized illumination settings can be achieved in a flexible manner and with little constructional outlay (in particular without polarization-influencing optical elements which are expensive to manufacture, but only with the provision of a suitable rotation mechanism for rotating the lambda / 2 plate) merely by way of example (and without the invention being limited thereto) in the ultimately (ie, in total) adjusted intensity distribution, for example, an annular illumination setting, a dipole or quadrupole illumination setting or even a free-form illumination setting with any arrangement and geometry of FIG Pupillenebene produced illuminated areas or lighting poles can act. As a result of the adjustability of the intensity distribution and the polarization distribution independently of one another, the respective intensity distribution produced in total can be combined with any desired polarization distribution, in particular approximately an at least approximately tangential, radial or mixed tangential-radial polarization distribution.

Unter einer „gemischt tangential-radialen Polarisationsverteilung” (welche auch als TE/TM-Polarisationsverteilung oder TM/TE-Polarisationsverteilung bezeichnet werden kann) wird hierbei eine Polarisationsverteilung verstanden, welche einen (kontinuierlichen oder schrittweisen) Übergang zwischen einer tangentialen und einer radialen Polarisationsverteilung aufweist. Mit anderen Worten weist eine solche Polarisationsverteilung im Übergang zwischen Orten in der Pupille, in denen die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd senkrecht zum auf die optische Systemachse gerichteten Radius orientiert sind, und Orten, in denen die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd parallel zum auf die optische Systemachse gerichteten Radius orientiert sind, Orte auf, in denen die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren zwischen diesen beiden „extremen” Positionen liegen und kontinuierlich oder schrittweise über die Pupille von der tangentialen zur radialen Ausrichtung übergehen.A "mixed tangential-radial polarization distribution" (which may also be referred to as TE / TM polarization distribution or TM / TE polarization distribution) is understood to mean a polarization distribution which has a (continuous or stepwise) transition between a tangential and a radial polarization distribution , In other words, such a polarization distribution in the transition between locations in the pupil in which the vibration planes of the electric field strength vectors of the individual linearly polarized light beams are oriented approximately perpendicular to the radius directed to the optical system axis, and locations in which the vibration planes of the electric field strength vectors individual linearly polarized light rays are oriented approximately parallel to the radius directed onto the optical system axis, locations in which the vibration levels of the electric field strength vectors lie between these two "extreme" positions and transition continuously or stepwise across the pupil from the tangential to the radial orientation.

Gemäß einer Ausführungsform werden die Drehbewegung der Lambda/2-Platte zur Variation von deren Drehstellung einerseits und die Verstellung der Spiegelelemente zur Variation der Einstellung der Spiegelanordnung miteinander synchronisiert, wobei der letztlich im Lithographieprozess erzeugte Durchsatz umso größer ist, je schneller die synchronisierte Verstellung der Spiegelelemente des MMA einerseits bzw. Drehung der Lambda/2-Platte andererseits erfolgt.According to one embodiment, the rotational movement of the lambda / 2 plate to vary its rotational position on the one hand and the adjustment of the mirror elements to vary the setting of the mirror assembly are synchronized with each other, the throughput ultimately generated in the lithographic process is greater, the faster the synchronized adjustment of the mirror elements the MMA on the one hand and rotation of the lambda / 2 plate on the other hand takes place.

Die Erfindung betrifft weiter auch eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Beleuchtungseinrichtung aufweist:

• – eine optische Systemachse;
• – eine um diese optische Systemachse drehbare Lambda/2-Platte;
• – eine Spiegelanordnung mit einer Mehrzahl von unabhängig voneinander verstellbaren Spiegelelementen; und
• – eine Ansteuerungseinheit, welche eine synchronisierte Ansteuerung der Drehbewegung der Lambda/2-Platte und der Verstellung von Spiegelelementen der Spiegelanordnung ermöglicht.

The invention further relates to a microlithographic projection exposure apparatus having an illumination device and a projection objective, wherein the illumination device has:

• An optical system axis;
• A lambda / 2 plate rotatable about said optical system axis;
• A mirror arrangement having a plurality of independently adjustable mirror elements; and
• - A drive unit, which allows a synchronized control of the rotational movement of the lambda / 2 plate and the adjustment of mirror elements of the mirror assembly.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.Further embodiments of the invention are described in the description and the dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.

Es zeigen:Show it:

1–5 schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und 1 - 5 schematic representations for explaining a method according to an embodiment of the present invention; and

6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren realisiert werden kann. 6 a schematic representation for explaining the possible structure of a microlithographic projection exposure apparatus in which the inventive method can be realized.

Im Weiteren wird zunächst unter Bezugnahme auf6 ein prinzipieller möglicher Aufbau einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage erläutert, in welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren realisiert werden kann.In addition, first with reference to 6 explains a principal possible structure of a microlithographic projection exposure apparatus in which a method according to the invention can be realized.

Die Projektionsbelichtungsanlage gemäß6 weist eine Beleuchtungseinrichtung10 sowie ein Projektionsobjektiv20 auf. Die Beleuchtungseinrichtung10 dient zur Beleuchtung einer Struktur tragenden Maske (Retikel)30 mit Licht von einer Lichtquelleneinheit105, welche beispielsweise einen ArF-Excimerlaser für eine Arbeitswellenlänge von 193 nm sowie eine ein paralleles Lichtbündel erzeugende Strahlformungsoptik umfasst. Generell sind die Beleuchtungseinrichtung10 sowie das Projektionsobjektiv20 bevorzugt für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 250 nm, insbesondere weniger als 200 nm, weiter insbesondere weniger als 160 nm, ausgelegt. The projection exposure apparatus according to 6 has alighting device 10 as well as aprojection lens 20 on. Thelighting device 10 serves to illuminate a structure-carrying mask (reticle) 30 with light from alight source unit 105 which comprises, for example, an ArF excimer laser for a working wavelength of 193 nm as well as a parallel beam generating beam shaping optics. Generally, thelighting device 10 as well as theprojection lens 20 preferably designed for a working wavelength of less than 250 nm, in particular less than 200 nm, more particularly less than 160 nm.

Gemäß der Erfindung ist Bestandteil der Beleuchtungseinrichtung10 insbesondere eine optische Einheit mit einer Spiegelanordnung130 sowie einer Lambda/2-Platte110, welche um die optische Systemachse OA drehbar ist und im Ausführungsbeispiel bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung vor der Spiegelanordnung130 angeordnet ist. Die Spiegelanordnung130 weist – wie z. B. in1 schematisch angedeutet – eine Mehrzahl von Spiegelelementen130a,130b,130c, ... auf, die zur Veränderung einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung130 reflektierten Lichtes unabhängig voneinander verstellbar sind. Die Spiegelelemente130a,130b,130c, ... können jeweils individuell über eine in6 angedeutete Ansteuerungseinheit140, z. B. in einem Winkelbereich von –2° bis +2°, insbesondere –5° bis +5°, weiter insbesondere –10° bis +10°, verkippt werden. Die Ansteuerungseinheit140 ermöglicht ferner eine mit der Verstellung der Spiegelelemente130a,130b,130c, ... synchronisierte Drehung der Lambda/2-Platte110.According to the invention is part of thelighting device 10 in particular an optical unit with amirror arrangement 130 as well as a lambda / 2-plate 110 , which is rotatable about the optical system axis OA and in the embodiment with respect to the light propagation direction in front of themirror assembly 130 is arranged. Themirror arrangement 130 points - such. In 1 schematically indicated - a plurality ofmirror elements 130a . 130b . 130c , ..., which changes the angular distribution of themirror assembly 130 reflected light are independently adjustable. Themirror elements 130a . 130b . 130c , ... can each individually via a in 6 indicateddrive unit 140 , z. B. in an angular range of -2 ° to + 2 °, in particular -5 ° to + 5 °, more particularly -10 ° to + 10 °, tilted. Thedrive unit 140 also allows one with the adjustment of themirror elements 130a . 130b . 130c , ... synchronized rotation of the lambda / 2-plate 110 ,

In Lichtausbreitungsrichtung vor der Spiegelanordnung130 ist eine Mikrolinsenanordnung120 vorgesehen, welche eine Vielzahl von Mikrolinsen zur gezielten Fokussierung auf die Spiegelelemente130a,130b,130c, ... sowie zur Verringerung oder Vermeidung einer Ausleuchtung von „toter Fläche” und eines Lichtverlusts zwischen den Spiegelelementen130a,130b,130c, ... aufweist.In the light propagation direction in front of themirror assembly 130 is amicrolens array 120 provided, which a plurality of microlenses for targeted focusing on themirror elements 130a . 130b . 130c , ... as well as to reduce or avoid illumination of "dead area" and a loss of light between themirror elements 130a . 130b . 130c , ... having.

In Lichtausbreitungsrichtung nach der optischen Einheit11 befindet sich im Strahlengang eine Lichtmischeinrichtung (nicht dargestellt), welche z. B. in für sich bekannter Weise eine zur Erzielung einer Lichtmischung geeignete Anordnung aus mikrooptischen Elementen aufweisen kann, sowie eine Linsengruppe14, hinter der sich eine Feldebene mit einem Retikel-Maskierungssystem (REMA) befindet, welches durch ein in Lichtausbreitungsrichtung nachfolgendes REMA-Objektiv15 auf die Struktur tragende, in einer weiteren Feldebene angeordnete Maske (Retikel)30 abgebildet wird und dadurch den ausgeleuchteten Bereich auf dem Retikel begrenzt. Die Struktur tragende Maske30 wird mit dem Projektionsobjektiv20 auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht versehenes Substrat40 bzw. einen Wafer abgebildet. Das Projektionsobjektiv20 kann insbesondere für den Immersionsbetrieb ausgelegt sein. Ferner kann es eine numerische Apertur NA größer als 0.85, insbesondere größer als 1.1, aufweisen.In the light propagation direction after theoptical unit 11 is located in the beam path, a light mixing device (not shown), which z. B. in a conventional manner may have a suitable for obtaining a light mixture arrangement of micro-optical elements, and alens group 14 behind which there is a field plane with a reticle masking system (REMA), which is followed by a REMA objective following in thelight propagation direction 15 on the structure bearing, arranged in a further field level mask (reticle) 30 and thereby limits the illuminated area on the reticle. Thestructure wearing mask 30 becomes with theprojection lens 20 on a substrate provided with aphotosensitive layer 40 or a wafer imaged. Theprojection lens 20 can be designed in particular for immersion operation. Furthermore, it can have a numerical aperture NA greater than 0.85, in particular greater than 1.1.

Im Weiteren wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der wie in6 dargestellt ausgeführten Projektionsbelichtungsanlage unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen in1–5 erläutert.In addition, the method according to the invention for operating the as in 6 illustrated projection exposure system with reference to the schematic representations in 1 - 5 explained.

Dabei zeigen1–4 jeweils das gleiche optische System (mit Lichtquelle105, Lambda/2-Platte110, Mikrolinsenanordnung120, Spiegelanordnung130 sowie einer lediglich exemplarisch eingezeichneten Linse140) zu unterschiedlichen Zeitpunkten (t = t₁ bis t = t₄) und jeweils unterschiedlicher Drehstellung der Lambda/2-Platte110 einerseits und Einstellung der Spiegelelemente130a–130d der Spiegelanordnung130 andererseits. Die Polarisationsrichtung bzw. Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstärkevektors ist jeweils durch die eingezeichneten Doppelpfeile symbolisiert.Show 1 - 4 each the same optical system (withlight source 105 , Lambda / 2plate 110 ,Microlens array 120 ,Mirror arrangement 130 as well as a merely exemplary drawn lens 140 ) at different times (t = t₁ to t = t₄ ) and in each case different rotational position of the lambda / 2plate 110 on the one hand and adjustment of themirror elements 130a - 130d themirror arrangement 130 on the other hand. The polarization direction or oscillation direction of the electric field strength vector is symbolized in each case by the double arrows shown.

Gemäß1 befindet sich zum Zeitpunkt t = t₁ die Lambda/2-Platte110 in einer solchen Position, dass die (mit „fa” bezeichnete) Orientierung der schnellen Achse der Doppelbrechung parallel zur Polarisationsrichtung des von der Lichtquelle105 auf die Lambda/2-Platte110 auftreffenden Lichtes ist mit der Folge, dass die Polarisationsrichtung nicht durch die Lambda/2-Platte110 verändert wird. Zugleich wird das über die Mikrolinsenanordnung120 auf die Spiegelelemente130a–130d der Spiegelanordnung130 fokussierte Licht durch geeignete Einstellung dieser Spiegelelemente auf die in y-Richtung im rechts oben eingezeichneten Koordinatensystem einander gegenüberliegenden Beleuchtungspole151,152 in der Pupillenebene PP gelenkt. Die in1 gezeigte Einstellung kann entweder für einen einzigen Licht- bzw. Laserpuls oder auch für eine Gruppe von zeitlich aufeinanderfolgenden Licht- bzw. Laserpulsen gewählt werden.According to 1 is located at time t = t_1, the lambda / 2plate 110 in such a position that the orientation of the fast axis of birefringence (denoted by "fa") parallel to the polarization direction of thelight source 105 on the lambda / 2plate 110 incident light is with the result that the direction of polarization is not through the lambda / 2plate 110 is changed. At the same time, this is done via themicrolens arrangement 120 on themirror elements 130a - 130d themirror arrangement 130 focused light by appropriate adjustment of these mirror elements on the in the y-direction in the top right co-ordinate coordinate systemopposite lighting poles 151 . 152 steered in the pupil plane PP. In the 1 The setting shown can be selected either for a single light or laser pulse or for a group of temporally successive light or laser pulses.

Die Darstellung von2 unterscheidet sich von derjenigen aus1 lediglich dadurch, dass zu einem späteren Zeitpunkt t = t₂ infolge einer Variation der Drehstellung der Lambda/2-Platte110 einerseits und der Einstellung der Spiegelelemente130a–130d der Spiegelanordnung130 andererseits andere Bereiche der Pupillenebene PP, nämlich die um –45° zu den Beleuchtungspolen151,152 verdrehten Beleuchtungspole153 und154 mit Licht anderer Polarisationsrichtung beleuchtet werden. Genauer weist in der gemäß2 gewählten Drehstellung der Lambda/2-Platte110 deren schnelle Achse der Doppelbrechung einen Winkel von 22.5° zur (in x-Richtung im links unten eingezeichneten Koordinatensystem verlaufenden) ursprünglichen Polarisationsrichtung auf. Die sich nach Lichtaustritt aus der Lambda/2-Platte110 ergebende Polarisationsrichtung ergibt sich durch Spiegelung der ursprünglichen Polarisationsrichtung an der schnellen Achse „fa” der Doppelbrechung in der Lambda/2-Platte110 und ist somit wie in2 angedeutet um einen Winkel von 45° zur ursprünglichen Polarisationsrichtung bzw. x-Richtung verdreht, wodurch sich die ebenfalls in2 gezeigte Polarisationsrichtung in den Beleuchtungspolen153,154 in der Pupillenebene PP ergibt.The representation of 2 is different from the one 1 merely in that at a later time t = t₂ as a result of a variation of the rotational position of the lambda / 2plate 110 on the one hand and the adjustment of themirror elements 130a - 130d themirror arrangement 130 on the other hand, other areas of the pupil plane PP, namely the -45 ° to theillumination poles 151 . 152twisted lighting poles 153 and 154 be illuminated with light of different polarization direction. More specifically, in the according 2 selected rotational position of the lambda / 2plate 110 whose fast axis of birefringence is at an angle of 22.5 ° to the (in x-direction in the lower left) coordinate system extending) original polarization direction. The light emitted from the lambda / 2plate 110 resulting polarization direction is obtained by mirroring the original polarization direction on the fast axis "fa" of birefringence in the lambda / 2plate 110 and is thus like in 2 indicated rotated by an angle of 45 ° to the original polarization direction or x-direction, which also in 2 shown polarization direction in theillumination poles 153 . 154 at the pupil level PP.

3 zeigt in zu1 und2 analoger Darstellungsweise das gleiche optische System zu einem Zeitpunkt t = t₃, zu welchem die Lambda/2-Platte110 eine solche Drehstellung einnimmt, dass die schnelle Achse „fa” der Doppelbrechung einen Winkel von 45° zur ursprünglichen Polarisationsrichtung (x-Richtung) aufweist, so dass die Polarisationsrichtung nach Durchtritt durch die Lambda/2-Platte110 um einen Winkel von 90° gedreht ist (nunmehr also in y-Richtung verläuft). Zugleich wird infolge wiederum geänderter Einstellung der Spiegelelemente130a–130d der Spiegelanordnung130 das in dieser Weise polarisierte Licht nunmehr in die (in x-Richtung im rechts oben eingezeichneten Koordinatensystem) einander gegenüberliegenden Bereiche bzw. Beleuchtungspole155,156 gelenkt. 3 indicates in 1 and 2 analogous representation, the same optical system at a time t = t₃ , to which the lambda / 2plate 110 assumes such a rotational position that the fast axis "fa" of birefringence has an angle of 45 ° to the original polarization direction (x-direction), so that the polarization direction after passing through the lambda / 2plate 110 is rotated by an angle of 90 ° (now so in the y-direction). At the same time as a result of changing the setting of themirror elements 130a - 130d themirror arrangement 130 the polarized in this way light now in the (in the x-direction in the upper right coordinate system drawn) opposing areas orlighting poles 155 . 156 directed.

4 zeigt in analoger Darstellungsweise zu einem Zeitpunkt t = t₄ einen Zustand des optischen Systems, in welchem die Drehstellung der Lambda/2-Platte110 derart geändert ist, dass deren schnelle Achse „fa” der Doppelbrechung nunmehr unter einem Winkel von 67.5° zur ursprünglichen Polarisationsrichtung verläuft, mit der Folge, dass die Polarisationsrichtung des Lichtes nach Austritt aus der Lambda/2-Platte110 nun um einen Winkel von 135° zur ursprünglichen Polarisationsrichtung verdreht ist. Zugleich wird infolge wiederum geänderter Einstellung der Spiegelelemente130a–130d der Spiegelanordnung130 das in solcher Weise polarisierte Licht nunmehr in die um weitere 45° zur x-Richtung im rechts oben eingezeichneten Koordinatensystem verdrehten Bereiche bzw. Beleuchtungspole157,158 in der Pupillenebene PP gelenkt. 4 shows in an analog representation at a time t = t₄ a state of the optical system in which the rotational position of the lambda / 2plate 110 is changed so that its fast axis "fa" of birefringence now extends at an angle of 67.5 ° to the original polarization direction, with the result that the polarization direction of the light after exiting the lambda / 2plate 110 now rotated by an angle of 135 ° to the original direction of polarization. At the same time as a result of changing the setting of themirror elements 130a - 130d themirror arrangement 130 the polarized in such a way now light in the rotated by another 45 ° to the x-direction in the upper right coordinate system areas orlighting poles 157 . 158 steered in the pupil plane PP.

5 zeigt schließlich die – in Summation über die Zeitpunkte t₁ bis t₄ – erzielte resultierende Intensitäts- und Polarisationsverteilung („Gesamtpupille P5”), welche sich durch Zusammenführung der einzelnen Intensitäts- und Polarisationsverteilungen („Subpupillen P1–P4”) aus1 bis4 ergibt. Wie aus5 ersichtlich ist, entspricht die in dieser Weise „in Summe” bzw. unter Ausnutzung des „zeitlichen Freiheitsgrades” erhaltene Intensitäts- und Polarisationsverteilung im konkreten Ausführungsbeispiel einem annularen Beleuchtungssetting mit näherungsweise tangentialer Polarisationsverteilung. 5 Finally, the resulting intensity and polarization distribution ("total pupil P5") achieved in summation over times t₁ to t₄ is obtained by combining the individual intensity and polarization distributions ("subpupils P1-P4") 1 to 4 results. How out 5 it can be seen, the intensity and polarization distribution obtained in this way "in total" or by utilizing the "temporal degree of freedom" corresponds in the concrete embodiment to an annular illumination setting with approximately tangential polarization distribution.

Selbstverständlich lassen sich durch geeignete Kombinationen von Drehstellung der Lambda/2-Platte110 einerseits und Einstellung der Spiegelelemente130a–130d der Spiegelanordnung130 andererseits auch beliebige andere Intensitäts- und Polarisationsverteilungen (einschließlich sogenannter Freiform-Beleuchtungssettings mit beliebiger Anordnung und Geometrie der innerhalb der Beleuchtungseinrichtung ausgeleuchteten Bereiche bzw. Beleuchtungspole) erzeugen. Dabei können auch unpolarisiert beleuchtete Pupillenbereiche dadurch geschaffen werden, dass diese Bereiche mit wenigstens zwei Lichtanteilen mit zueinander orthogonalen Polarisationszuständen gleicher Intensität beleuchtet werden.Of course, by suitable combinations of rotational position of the lambda / 2plate 110 on the one hand and adjustment of themirror elements 130a - 130d themirror arrangement 130 on the other hand, any other intensity and polarization distributions (including so-called free-form lighting settings with any arrangement and geometry of the illuminated within the lighting device areas or lighting poles) generate. In this case, also unpolarized illuminated pupil areas can be created by illuminating these areas with at least two light components with mutually orthogonal polarization states of the same intensity.

Im Ergebnis wird durch das vorstehend beschriebene Verfahren mit nur sehr geringem konstruktivem Aufwand (nämlich lediglich unter Bereitstellung einer mit einer geeigneten Drehmechanik versehenen Lambda/2-Platte in Kombination mit einer Spiegelanordnung) eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Erzeugung unterschiedlicher Intensitäts- und Polarisationsverteilungen in der Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung erzielt.As a result, by the method described above with very little design effort (namely, only providing a provided with a suitable rotary mechanism lambda / 2 plate in combination with a mirror assembly) a high flexibility in terms of generating different intensity and polarization distributions in the pupil plane achieved the lighting device.

Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z. B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.While the invention has been described with reference to specific embodiments, numerous variations and alternative embodiments will become apparent to those skilled in the art. B. by combination and / or exchange of features of individual embodiments. Accordingly, it will be understood by those skilled in the art that such variations and alternative embodiments are intended to be embraced by the present invention, and the scope of the invention is limited only in terms of the appended claims and their equivalents.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• WO 2005/026843 A2[0003]WO 2005/026843 A2[0003]
• WO 2005/069081 A2[0006]WO 2005/069081 A2[0006]
• WO 2005/031467 A2[0006]WO 2005/031467 A2[0006]
• US 6191880 B1[0006]US 6191880 B1[0006]
• US 2007/0146676 A1[0006]US 2007/0146676 A1[0006]
• WO 2009/034109 A2[0006]WO 2009/034109 A2[0006]
• WO 2008/019936 A2[0006]WO 2008/019936 A2[0006]
• WO 2009/100862 A1[0006]WO 2009/100862 A1[0006]
• DE 102008009601 A1[0006]DE 102008009601 A1[0006]
• DE 102004011733 A1[0006]DE 102004011733 A1[0006]
• EP 1306665 A2[0006]EP 1306665 A2[0006]

Claims (8)

Translated fromGerman

Verfahren zum Betreiben einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die Beleuchtungseinrichtung (11) eine optische Systemachse (OA), eine Pupillenebene (PP), eine um die optische Systemachse (OA) drehbare Lambda/2-Platte (110) sowie eine Spiegelanordnung (130) mit einer Mehrzahl von unabhängig voneinander verstellbaren Spiegelelementen (130a,130b,130c, ...) aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: • Beleuchten eines ersten Bereichs (151,152) der Pupillenebene (PP) in einer ersten Drehstellung der Lambda/2-Platte (110) und einer ersten Einstellung der Spiegelanordnung (130) mit wenigstens einem ersten Lichtpuls; und • Beleuchten eines zweiten Bereichs (153,154) der Pupillenebene (PP) in einer zweiten Drehstellung der Lambda/2-Platte (110) und einer zweiten Einstellung der Spiegelanordnung (130) mit wenigstens einem zweiten Lichtpuls, wobei der zweite Bereich von dem ersten Bereich verschieden ist.Method for operating a microlithographic projection exposure apparatus with a lighting device and a projection lens, wherein the lighting device ( 11 ) an optical system axis (OA), a pupil plane (PP), a about the optical system axis (OA) rotatable lambda / 2 plate ( 110 ) as well as a mirror arrangement ( 130 ) with a plurality of independently adjustable mirror elements ( 130a . 130b . 130c , ...), the method comprising the following steps: illuminating a first area (FIG. 151 . 152 ) of the pupil plane (PP) in a first rotational position of the lambda / 2 plate ( 110 ) and a first adjustment of the mirror arrangement ( 130 ) with at least a first light pulse; and illuminating a second area ( 153 . 154 ) of the pupil plane (PP) in a second rotational position of the lambda / 2 plate ( 110 ) and a second adjustment of the mirror arrangement ( 130 ) having at least a second light pulse, the second region being different from the first region.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (151,152) und der zweite Bereich (153,154) infolge der unterschiedlichen Drehstellungen der Lambda/2-Platte (110) mit Licht unterschiedlicher Polarisation beleuchtet werden.Method according to claim 1, characterized in that the first area ( 151 . 152 ) and the second area ( 153 . 154 ) due to the different rotational positions of the lambda / 2 plate ( 110 ) are illuminated with light of different polarization.Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchten des ersten Bereichs (151,152) und des zweiten Bereichs (153,154) jeweils mit einer Gruppe von zeitlich aufeinanderfolgenden Lichtpulsen erfolgt.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the illumination of the first area ( 151 . 152 ) and the second area ( 153 . 154 ) takes place in each case with a group of temporally successive light pulses.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den Schritt aufweist: Beleuchten eines dritten Bereichs (155,156) der Pupillenebene (PP) in einer dritten Drehstellung der Lambda/2-Platte (110) und einer dritten Einstellung der Spiegelanordnung (130) mit wenigstens einem dritten Lichtpuls, wobei der dritte Bereich (155,156) von dem ersten Bereich (151,152) und dem zweiten Bereich (153,154) verschieden ist.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the method further comprises the step of illuminating a third area ( 155 . 156 ) of the pupil plane (PP) in a third rotational position of the lambda / 2 plate ( 110 ) and a third setting of the mirror arrangement ( 130 ) with at least a third light pulse, the third region ( 155 . 156 ) from the first area ( 151 . 152 ) and the second area ( 153 . 154 ) is different.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehbewegung der Lambda/2-Platte (110) zur Variation von deren Drehstellung und eine Verstellung der Spiegelanordnung (130) zur Variation der Einstellung der Spiegelanordnung (130) miteinander synchronisiert werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a rotational movement of the lambda / 2 plate ( 110 ) for varying the rotational position and an adjustment of the mirror arrangement ( 130 ) for varying the setting of the mirror arrangement ( 130 ) are synchronized with each other.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitliche Überlagerung sämtlicher Beleuchtungsschritte eine Polarisationsverteilung in der Pupillenebene (PP) ergibt, welche einer zumindest näherungsweise tangentialen Polarisationsverteilung, einer zumindest näherungsweise radialen Polarisationsverteilung oder einer zumindest näherungsweise gemischt tangentialradialen Polarisationsverteilung entspricht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a temporal superimposition of all illumination steps results in a polarization distribution in the pupil plane (PP), which corresponds to an at least approximately tangential polarization distribution, an at least approximately radial polarization distribution or an at least approximately mixed tangential radial polarization distribution.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zeitliche Überlagerung sämtlicher Beleuchtungsschritte eine Intensitätsverteilung in der Pupillenebene (PP) ergibt, welche einem annularen Beleuchtungssetting, einem Dipol-Beleuchtungssetting oder einem Quadrupol-Beleuchtungssetting entspricht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a temporal superimposition of all illumination steps results in an intensity distribution in the pupil plane (PP) which corresponds to an annular illumination setting, a dipole illumination setting or a quadrupole illumination setting.Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung (10) und einem Projektionsobjektiv (20), wobei die Beleuchtungseinrichtung (10) aufweist: • eine optische Systemachse (OA); • eine um diese optische Systemachse (OA) drehbare Lambda/2-Platte (110); • eine Spiegelanordnung (130) mit einer Mehrzahl von unabhängig voneinander verstellbaren Spiegelelementen (130a,130b,130c, ...); und • eine Ansteuerungseinheit (140), welche eine synchronisierte Ansteuerung der Drehbewegung der Lambda/2-Platte (110) und der Verstellung von Spiegelelementen (130a,130b,130c, ...) der Spiegelanordnung (130) ermöglicht.Microlithographic projection exposure apparatus with a lighting device ( 10 ) and a projection lens ( 20 ), wherein the illumination device ( 10 ): • an optical system axis (OA); A lambda / 2 plate rotatable about this optical system axis (OA) ( 110 ); A mirror arrangement ( 130 ) with a plurality of independently adjustable mirror elements ( 130a . 130b . 130c , ...); and a drive unit ( 140 ), which synchronized control of the rotational movement of the lambda / 2 plate ( 110 ) and the adjustment of mirror elements ( 130a . 130b . 130c , ...) of the mirror arrangement ( 130 ).

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