WO2008061681A2 - Beleuchtungsoptik für die projektions-mikrolithografie sowie mess- und überwachungsverfahren für eine derartige beleuchtungsoptik - Google Patents
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- G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
- G03F7/70116—Off-axis setting using a programmable means, e.g. liquid crystal display [LCD], digital micromirror device [DMD] or pupil facets
Definitions
- the invention relates to an illumination optical system for projection microlithography according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to an illumination system with such illumination optics, a measurement and a monitoring method for such illumination optics, a Mikrolithograf ⁇ e projection exposure apparatus with such illumination optics, a manufacturing method for microstructured components using such a microlithography
- An illumination optics of the type mentioned at the outset and a lighting system employing them as part of a microlithography apparatus are provided.
- Projection exposure apparatus are known from WO 2005/026 843 A2.
- an adjustment error of a given illumination setting in the known illumination optics is generally composed of two significant error components.
- there may be systematic intrinsic drift effects of all individual elements of the light deflection array can be kept by a permanent readjustment of the individual elements within limits, which usually takes place regularly. Such a readjustment is therefore also referred to as a refresh process.
- the systematic malposition of individual elements of the light deflection array can not be assigned.
- the detection device ensures simultaneous (online) monitoring of the predetermined light intensity distribution by the light deflection array, without having to intervene in the illumination beam path of the illumination light.
- a deflection device for the illumination light required in the illumination optics can be used for the output device.
- a change in the light intensity distribution in the first plane of the illumination optics which generally represents a pupil plane of the illumination optics, can be reliably detected by the detection device, so that an intolerable deviation from a lighting setting default can be detected and also corrected.
- the first plane of the illumination optics may be a last pupil plane of the illumination optics in front of the reticle plane, ie, that plane whose illumination light intensity impingement is directly associated with the illumination angle distribution in the reticle plane.
- the first plane of the illumination optics is therefore not necessarily a pupil plane arranged first in the beam path of the illumination light within the illumination optics, but as a rule is the last pupil plane of the illumination system. optics in front of the reticle plane. This last pupil plane is also called the system pupil or the system pupil plane.
- An arrangement of the detection device with optical path lengths which correspond to claim 2 avoids the necessity of providing the detection device with imaging optics, since the beam shaping of the illumination light into the first plane of the illumination optics is automatically used.
- a control device makes it possible, in cooperation with the detection device, to determine the influence of individual individual elements or of predetermined groups of individual elements of the light deflection array, which can be used to optimize a presetting illumination setting.
- a micromirror array according to claim 4 is a preferred variant for a light deflection array.
- Such a micromirror array is known from US Pat. No. 7,061,582 B2.
- Capacitive actuators or piezoactuators according to claim 5 ensure a fine adjustment, in particular tilting of the individual elements of the light deflection array for fine specification of a light intensity distribution.
- a readout rate of the detection device according to claim 6 provides for a time-resolved monitoring operation.
- Detection elements according to claim 7 allow a well-suited for monitoring location and time resolution.
- detection elements can be operated with preferably high readout rates.
- a coating according to claim 8 also allows use of silicon-based detection elements, even if the wavelength of the illumination light or the illumination radiation can not be detected directly by the detection element. This is the case, for example, when UV light, for example with a wavelength of 193 nm, is used as illumination light.
- the coating ensures that the illumination light is converted into detection light into a wavelength detectable for the detection element.
- a pixel distribution according to claim 9 allows a suitable for the monitoring of the set light intensity distribution spatial resolution. Also higher and adapted to the spatial resolution of the beam influence of the illumination light pixel row and column numbers, z. B. 100 line pixels and 100 column pixels or even higher pixel numbers are possible.
- spatial resolutions according to claim 10 have proven to be particularly suitable.
- a decoupling device is particularly simple. If a partially transparent plane mirror is used, the decoupling device advantageously has no disturbing influence on the bundle formation of the reflected and the transmitted illumination light. Preferably, only a small fraction of the illumination light used for the projection exposure is provided to the detection device, for example 10% or 1%.
- a preferred embodiment of the partially transmissive mirror, wherein the decoupled wavelength differs from the useful wavelength, has the advantage that no useful light needs to be used for the detection. Ideally, light of a wavelength is decoupled for the detection, which in its distribution is directly correlated to the light with the useful wavelength on the one hand, but can be detected efficiently by the detection device on the other hand.
- An arrangement of the detection device according to claim 12 allows a clear measurement of the illumination angle distribution in a field plane of the illumination optics.
- An optical system according to claim 13 increases the flexibility in the arrangement of the detection element.
- An illumination optical system simplifies the inference of an intensity distribution in the first plane of the illumination optical system from the intensity distribution measured in the detection plane.
- the intensity distribution in the first plane results as a result of a direct measurement of the intensity distribution in the detection plane.
- a design of the optical assembly in front of the detection plane according to claim 15 avoids the need to postprocess the measurement result in the detection plane. This measurement result allows a direct inference to the light intensity distribution in the last pupil plane of the illumination optics, ie in the system pupil plane.
- An evaluation device enables rapid evaluation and preferably also a quick representation of the measurement results. nisse the detection device.
- Such a representation can be carried out, for example, two-dimensionally color-coded, different color values being assigned to different measured or determined intensities.
- a computing module according to claim 17 allows a post-processing of the measured values, for example a scaling or a normalization.
- a simulation module according to claim 18 can replace optical components which are present in a useful beam path of the illumination light, but not in the detection beam path to the detection device.
- simulation values that correspond to the optical effects of individual components of the illumination optics can be stored in the simulation module.
- Such simulation values can be calculated, for example, via a ray tracing program.
- the effect of the optical components of the illumination optics that are not physically present in the detection beam path can then be supplemented from the simulation values stored in the simulation module.
- the optical effect of a scattering disk arranged in the useful beam path, but not in the detection beam path can be simulated by a corresponding convolution of the measurement result in the detection plane.
- a signal connection according to claim 19 allows the inclusion of deflection positions of the individual element, for example tilt angles or translation positions, to supplement the measurement result of the detection device.
- the evaluation unit and the control device for the light deflection array can be integrated in a common unit.
- Another object of the invention is to provide a measuring method using the illumination optical system according to the invention.
- This measuring method makes it possible to determine the influence of a single element or a given group of individual elements on the light intensity distribution in the first plane. Insofar as the light intensity distribution predetermined by the light deflection array deviates from a desired intensity distribution in the first plane, it can be found via this measuring method which individual elements or individual element groups are responsible for this deviation. The determined influence can then be used to correct the deviations.
- the measuring method according to the invention can also be used for monitoring the light intensity distribution, which is present in the first plane of the illumination optics.
- a difference formation according to claim 22 is simple and allows a clean determination of the influence of the one or more converted individual elements. Of course, it must be ensured that the two intensity distributions whose difference is formed are correctly normalized.
- a setpoint calculation according to claim 23 and a setpoint comparison according to claim 24 lead to the possibility of an automatic readjustment of the measured individual or single-mirror groups, if these, for example due to drift effects, to the target specifications deviating contributions in the specification of Lead light intensity distribution.
- a measuring method according to claim 25 allows automatic measurement during operation of the lighting system.
- a monitoring method enables a clean detection of the current lighting situation in the reticle plane.
- adjustment or maintenance work on the illumination optics or on other components of the projection exposure apparatus can be initiated as required.
- a monitoring method according to claim 28 in particular an undesirable reduction in the quality of the projection result is prevented. Even damage to optical components can be prevented.
- a monitoring method according to claim 29 prevents that not the target requirements corresponding individual elements worsen the projection result.
- a monitoring method according to claim 30 allows optimization of a predetermined target illumination.
- a further object of the invention is to provide a microlithography projection exposure apparatus having an illumination optical system according to the invention or an illumination system according to the invention, to provide a microlithographic illumination method which can be carried out herewith and a component which can be produced thereby.
- microlithography projection exposure apparatus according to claim 31, a manufacturing method according to claim 32 and a component according to claim 33.
- FIG. 2 enlarges a section of the illumination optics in the region of a light deflection array for specifying a light intensity distribution in a first plane of the illumination optics;
- FIG. 3 schematically shows a one-dimensional intensity distribution in a line of a detection plane of a spatially and temporally resolved detection device, which is arranged outside the projection light path of the illumination system and detects a light intensity distribution corresponding to the light intensity distribution in the first plane, wherein a single element of the light deflection -
- Arrays is in a first position
- FIG. 4 shows, in a representation similar to FIG. 3, the intensity distribution measured by the line of the detection device after the individual element has been changed over to a second position
- FIG. 5 shows a difference of the measured intensity distribution according to FIGS. 4 and 3;
- FIG. 6 schematically shows a meridional section through an alternative illumination system of a microlithography projection exposure apparatus with an illumination optical system and a variant of a detection device
- FIG. 7 shows the illumination system according to FIG. 6 with a further embodiment of a detection device
- FIG. 8 shows the illumination system according to FIG. 6 with a further embodiment of a detection device
- FIG. and 9 and 10 schematically show the influence of two individual elements of a light deflection array of the illumination optics of the illumination system according to FIGS. 6 to 8 in a detection plane of the detection device according to FIG. 8.
- FIG. 1 schematically shows a microlithography projection exposure apparatus 1.
- Illumination light 2 is generated by a light or radiation source 3.
- the light source 3 is, for example, an excimer laser which generates the illumination or projection light 2 with a wavelength of 193 nm.
- the illumination light 2 After emerging from the light source 3, the illumination light 2 has a rectangular bundle cross-section with dimensions of 20 mm ⁇ 20 mm and a divergence of approximately 1 mrad perpendicular to the beam direction.
- An illumination system 4 of the projection exposure apparatus 1 comprises, in addition to the light source 3 and a light bundle providing unit which guides the illumination light 2 from the light source 3 for entry into the illumination setting 4, an illumination optics 5.
- the illumination light 2 is shaped so that In a reticle or mask plane 6, a reticle 7 is exposed in an illumination field with a predetermined illumination angle distribution.
- a projection optical unit 8 images the illumination field in the reticle plane 6 onto a wafer 9 in a wafer plane 10.
- the wafer 9 carries a light- or radiation-sensitive layer which is influenced by the defined exposure to the illumination light 2 in such a way that the light source 1 Projecting a present on the reticle 7 microstructure is transmitted in a predetermined by the projection optics 8 imaging ratio on the wafer 9, which is used for the production of microstructured components.
- the illumination light 2 is first deflected with the bundle supply unit, which is indicated here by a deflecting mirror 11, onto a light deflecting array in the form of a micromirror array 12.
- a micromirror array 12 is described in US Pat. No. 7,061,582 B2.
- the micromirror array 12 is part of a light distribution device 12a of the illumination optics 5.
- the micromirror array 12 has a multiplicity of individual elements arranged in rows and columns, in the case of the micromirror array 12, ie, individual mirrors 13.
- the micromirror array 12 has a plurality of 1000 individual mirrors 13.
- a smaller number of individual mirrors 13 is also possible, for example. B. less than 1000 individual mirrors 13. It may, for. B. between 100 and 1000000 individual mirror 13 may be present.
- the individual mirrors 13 have a mirror dimension (aperture) of 60 ⁇ m ⁇ 60 ⁇ m. Other apertures, for example 100 ⁇ m x 100 ⁇ m or even in the millimeter range, are also possible. Also 100000, 200000 or 300000 individual mirrors 13 are possible. Each individual mirror 13 is individually associated with a non-illustrated capacitive actuator or a piezo actuator.
- a tilt angle of the individual mirror 13 and thus the deflection of the illuminating light 2 striking this individual mirror 13 can be predefined.
- two independent actuators are provided per individual mirror 13, by means of which the individual mirror 13 can be tilted about two tilt axes which are perpendicular to one another.
- the illumination light 2 is from the micromirror array 12 so in one of the number of applied individual mirror 13 corresponding number of illumination light single beams 14 divided.
- the divergence of the illumination light single beams 14 is less than 6 mrad.
- the micromirror array 12 Perpendicular to the deflected illumination light 2, the micromirror array 12 has an extension of, for example, 21 mm ⁇ 21 mm. Other extensions, for example of 38 mm x 38 mm or 55 mm x 55 mm are possible.
- a maximum change in the deflection angle is achieved, which is between 2 ° and 10 °.
- a plurality of intermediate deflection positions is possible. For example, 1000 to 2000 intermediate deflection positions are possible, which can be preset via the capacitance of the capacitive actuator, which is assigned to the respective individual mirror 13.
- the illumination light 2 passes through a polarization-influencing element 15.
- the illumination light 2 can be depolarized. It is also possible by using other polarization elements to rotate the polarization direction of the illumination light 2 by a predetermined angle, for example by 90 °, or to adjust other polarization modes.
- the illumination light 2 passes through an optical system 16 with a focal length f (Fourier lens) and then impinges on a coupling-out device in the form of a partially transparent mirror 17.
- the expansion optical system 16 has a focal length which is greater than 250 mm. In particular, the focal length of the optic 16 is between 850 and 1200 mm.
- the majority of the illumination light 2, in practice more than 90%, for example 99%, is transmitted by the partially transmitting mirror 17 deflected by 90 ° as the illumination light main portion 18.
- the illumination light main component 18 first passes PS elements 20 and subsequently a field-defining element (FDE) 21 containing two diffusers Spot, which is generated by each individual mirror 13 of the micromirror array 12 in the plane 19, is substantially smaller than the entire light distribution in the plane 19, which is generated as a superposition of the contributions of all individual mirrors 13.
- the FDE 21 is an optical array element and divides the passing illumination light main portion 18 into individual channels.
- the FDE 21 generates a numerical aperture over the cross section of the illumination light main portion 18, with which the shape of the illumination field in the reticle plane 6 is generated by the subsequent illumination system.
- the FDE 21 is formed in the manner of a honeycomb capacitor.
- the individual FDE channels of the FDE 21, ie the honeycombs, have an extension of 0.5 mm ⁇ 0.5 mm in the plane perpendicular to the beam direction of the main illumination light component 18.
- the FDE has a diameter of about 125 mm.
- a field lens group 23 serves for the bundle guidance of the main illumination light component 18 towards the FDE 21 toward a field plane 22 of the illumination optics 5, which is optically conjugate to the reticle plane 6.
- the illumination light main component 18 first passes through an adjustment device 24, which serves to set and in particular to homogenize an illumination dose of the illumination light main portion 18 onto the photosensitive layer of the wafer 9.
- An example of the setting device 24 is described in the applicant's WO 2005/040 927 A2 and in the priority application DE 103 48 513.9.
- the main illumination light portion 18 passes through a reticle mask system (REMA) 25.
- a 90 ° folded REMA objective 26 images the field plane 22 into the reticle plane 6.
- Fig. 1 also shows a Cartesian xyz coordinate system.
- the x-direction extends in Fig. 1 to the right.
- the y-direction is perpendicular to the plane of Fig. 1 in the plane and the z-direction in Fig. 1 upwards.
- the projection exposure apparatus 1 is constructed in the manner of a scanner.
- the scanning directions of the reticle 7 on the one hand and the wafer 9 on the other hand are parallel to the y-axis.
- a light intensity distribution of the illumination light 2 is predetermined in the pupil plane 19.
- This light intensity distribution in the pupil plane 19 corresponds to an illumination angle distribution in the reticle plane 6.
- the illumination angle distribution to be selected is predetermined by a central control device 27 of the projection exposure apparatus 1.
- the control device is connected to the micromirror array 12 via a signal line 28 indicated by dashed lines in FIG. 1.
- the given illumination setting can be, for example, a conventional setting, an annular setting or a dipole or multipole setting.
- control device 27 also serves to monitor the respectively predetermined lighting setting, ie to check whether an actual lighting setting actually realized by the lighting system 4 actually corresponds to the predetermined setpoint lighting. Setting matches.
- the control device 27 is connected via a signal line 29 to a location-and time-resolved detection device 30.
- the latter is arranged in the light path of an illuminating light detection part 31 transmitted by the partially transparent mirror 17 in such a way that it is acted on by the illumination light detection part 31 and detects it over its complete cross section.
- the illumination light detection component 31 is adapted to the size of a detection element of the detection device 30.
- Such a situation is shown in FIG.
- Both the embodiment with the optical adjustment unit and the embodiment with adapted optical path length ensure that the detection device 30 detects a light intensity distribution in the detection plane 32 that corresponds to the light intensity distribution in the pupil plane 19.
- the optically sensitive detection element of the detection device 30 is a CCD chip or a CMOS sensor.
- the detection element has at least 20 line pixels and at least 20 column pixels.
- a spatial resolution of the detection element is 50 microns. Other spatial resolutions are also possible, depending on how exactly the light intensity distribution in the detection plane 32 for monitoring the light intensity distribution in the pupil plane 19 is to be monitored. Also, much less sensitive spatial resolutions, for example between 50 microns and 500 microns or in the millimeter range are possible, for example, a spatial resolution of 5 mm.
- the spatial resolution of the detection element should be in the order of magnitude of the spot generated by the individual elements 13 of the micromirror array 12 in the plane 19 or be smaller than this spot size.
- the detection device 30 has a readout rate of the detection element which is greater than 100 Hz, in particular greater than 1 kHz.
- this carries a UV conversion coating in the form of a phosphor, which excites fluorescence in the wavelength range detectable by the incident light 2 by the incident illumination light 2.
- the generated intensity distribution in the detection plane 32 is measured, wherein the micromirror array 12 is present in a configuration in which the individual element to be measured, for example the single element 13 'shown in FIG. 2 as the second individual mirror 13 from the left. , in a first position.
- This first position may, for example, be a position shortly before refreshing the cable. capacity of the capacitive actuator of the single mirror 13 'be.
- An example of the intensity distribution I 1 measured in this first measuring step is given in FIG. 3.
- an intensity distribution Ij is shown one-dimensionally as a function of the y-direction in the detection plane 32, that is, as a function of a pixel column of the detector element of the detection device 30.
- the single element 13 'to be measured is changed over from the first position to a second position shown dashed in FIG. 2.
- This conversion results from the refreshing (refresh) of the capacitance of the capacitive actuator of the individual mirror 13 '.
- Refreshing is an approximation of an actual capacity of the associated actuator to a predetermined capacity specified by the control device 27.
- this conversion is greatly exaggerated dashed lines.
- the tilt angle of the individual element 13 ' changes less, so that this would not be possible in the illustration according to FIG.
- an intensity distribution I 2 in the detection plane 32 with the detection device 30 is again measured.
- Due to the conversion of the individual mirror 13 ' is now a dip 34 in the right in Figs. 3 and 4 peak of the intensity distribution now eliminated.
- An intensity elevation 35 which is still present in the measurement result according to FIG. 3, in the right flank of the right-hand peak of the intensity distribution I (y) in FIGS. 3 and 4 is now eliminated, so that the right peak in FIG Form exactly corresponds to the left peak, so that a setpoint corresponding symmetrical setting results.
- the sensitivity of the measuring method is based in particular on the fact that because of the limited spot size of the illumination light single beam 14 of an individual mirror 13, which is incident on the detection element of the detection device 30, at a certain location of the detection element only a limited number of individual mirrors 13 for intensity measured there can contribute. Since the contributing individual mirrors 13 are generally spatially separated from one another, they can be discriminated and assigned their influence on the detected measured value over the time resolution of the detection element.
- the number of individual mirrors 13 contributing to the measurement result at a detection location is approximately equal to the ratio of the total number of individual mirrors 13 of the micromirror array 12 to the number of pixels of the spatially resolving detection element.
- a position set value for the individual mirror 13' to be measured can now be calculated and compared with a position setpoint currently stored in the control device 27.
- the position setpoint calculated by means of the measurement results is the one in which an intensity distribution in the position plane 32 and thus in the pupil plane 19 corresponds to a nominal intensity distribution with the smallest deviation. Due to drift effects, this position setpoint determined from the measurement can deviate from the desired position value stored in the control device for the individual mirror 13 'to be measured.
- the control device 27 By determining this deviation with the aid of the above-described intensity measurement with intermediate switching of the individual mirror 13 'to be measured, a new desired value specification can now be performed by the control device 27, so that the illumination setting currently realized with the illumination system 4 is as good as possible illumination setting equivalent.
- This results in an exact specification of the illumination setting which also takes into account unavoidable drift effects, for example thermal drifts of the light source 3 or the illumination optics 5 or capacitive drifts of the actuators of the micromirror array 12.
- the refresh process is used to identify the contribution of a single mirror 13 over a temporal discrimination. If the light deflection device, that is to say the micromirror array 12, does not require any refreshing operation, the position of the individual mirrors 13 can be correspondingly detected and corrected via a deliberately introduced variation of the actuators of the individual mirrors 13.
- the detection device 30 also has a kHz range and read rate synchronized with the refresh rate. Due to the kHz readout rate, a corresponding time resolution of the detection device 30 results in the ms range.
- a rejuvenation conversion it is possible for a determination of a single-mirror contribution or a contribution of a given group of individual mirrors of the micromirror array 12 to convert the individual mirrors to be measured such that they do not contribute to the intensity in the before or after conversion Detection level 32 deliver. In cases where the influence of the individual levels to be measured differs only very slightly from a desired value, this can lead to an improvement in the measurement accuracy.
- FIG. 6 shows a further embodiment of an illumination system of a microlithography projection exposure apparatus.
- Components of this illumination system which correspond to those already explained above with reference to FIGS. 1 to 5 bear the same reference numerals and will not be discussed again in detail.
- FIG. 6 only the components of a projection exposure system that belong to the illumination system 4 are shown. It is therefore the light path of the illumination light 2, starting from the light source 3 to the reticle 6 shown.
- illumination optical system 5 Of the illumination optical system 5, only some optical components indicated as lenses are shown schematically in FIG. 6 in addition to the micromirror array 12. It is clear that the illumination optics 5 of the embodiment according to FIG. 6 can also be catadioptric or catoptric optics.
- the outcoupling mirror 36 Downstream of the micromirror array 12 in the beam path of the illumination light 2 is a 45 ° outcoupling mirror 36.
- the outcoupling mirror 36 The function of the outcoupling mirror 36 corresponds to that of the partially transmissive mirror 17 of the embodiment according to FIGS. 1 to 5.
- the detection component 31 is coupled out of the coupling-out mirror 36 by 90 ° to the optical axis 33 from the incident illumination light 2 ,
- the illuminating light main component 18 passes through the outcoupling mirror 36.
- the intensity ratio of the detection component 31 to the main component 18 of the illumination light 2 can be 0.1%, 1%, 2% or even 10%. Preferably, less than 5% of the illumination light 2 is coupled out.
- a diffusing screen 37 In the beam path of the illumination light main portion 18 downstream of the coupling-out mirror 36 may first be provided a diffusing screen 37.
- a diffusing screen is not provided in all embodiments of the illumination optical system 5 according to FIG. 6, which is why the diffusing screen 37 is shown in dashed lines in FIG.
- an optical component 39 which is indicated as a lens, is arranged in the subsequent beam path in front of a first pupil plane 38 of the illumination optical system 5.
- an optical component 39 which is indicated as a lens
- two further optical components 41, 42 are arranged.
- a transmission optics 44 which is merely indicated in FIG. 6, is arranged.
- Another transmission optics between the last pupil plane 43 and the reticle plane 6 is reproduced in FIG. 6 by an optical component 45, which is also indicated as a lens.
- An illumination angle distribution of the illumination light 2 in the reticle plane 6 is directly correlated with an intensity distribution of the illumination light 2 in the last pupil plane 43.
- the last pupil plane 43 is therefore also referred to as a system pupil or as a system pupil level.
- the detection device 30 is arranged. Between the Auskoppelapt 36 and the detection device 30 can be arranged in the execution of Fig. 6, an optical assembly 46 which is constructed the same as an optical assembly between the Auskoppelapt 36 and the first pupil plane 38. This is in Fig. 6 by a dashed optical component 46 in the illumination light detection portion 31 between the Auskoppelapt 36 and the detection device 30 indicated.
- the detection device 30 is spaced from the outcoupling mirror 36 such that the detection plane 32 corresponds to the first pupil plane 38. With the detection device 30, the intensity distribution of the illumination light 12 in the first pupil plane 38 can therefore be measured in the detection plane 32, which offers a direct inference to the illumination angle distribution in the reticle plane 6.
- an evaluation device 48 for evaluating measurement results of the detection device 30.
- the evaluation device 48 is integrated with the control device 27 to form an electronic unit.
- the evaluation device 48 further includes a computing module 49 for postprocessing the measurement results of the detection device 30 and a simulation module 50.
- the simulation module 50 is used to at least partially simulate an optical assembly 51 having the optical components 37, 39, 41, 42, 44 between the output mirror 36 and the last pupil plane 43. In this way, the inference to the illumination angle distribution in the reticle plane 6 from the measurement result of Detection device 30 in the detection plane 32 by incorporating the optical effects of the optical components of the illumination optical system 5, which are arranged downstream of the first pupil plane 38, still be improved, as will be explained below:
- the simulation module 51 simulates the illumination optics 5 between the first pupil plane 38 and the last pupil plane 43. This can be done, for example, by determining a transfer function of the intensity distribution from the first pupil plane 38 to the last pupil plane 43 by means of a calibration measurement, wherein the measurement result of the detection device 30 in the simulation module 50 is then reworked using this transfer function. In the simulation module 50, a calculated simulation of the optical effect of the optical components 41, 42 on the one hand and the transmission optics 44 on the other hand takes place.
- the calculation module 49 on the one hand and the simulation module 50 on the other hand can be in signal communication with the control device 27; however, this is not mandatory.
- the detection device 30 measures during the operation of the illumination system. 4, the intensity distribution in the detection plane 32. Subsequently, the thus determined, in this case thus measured, actual light intensity distribution is compared with a predetermined desired light intensity distribution. If the comparison between the actual light intensity distribution and the light intensity distribution shows that these differ from each other by more than a predetermined tolerance value, the operation of the projection exposure apparatus to which the lighting system 4 according to FIG. 6 belongs is interrupted. The tolerance value and the desired light intensity distribution are stored in a memory of the evaluation device 48.
- the measured actual light intensity distribution can also be converted into a determined actual light intensity distribution, which is then compared with a predetermined desired light intensity distribution.
- the determined actual light intensity distribution can take place, for example, by converting the measured intensity distribution with simulation values in the simulation module 50.
- simulation values are stored in the simulation module 50, which correspond, for example, to the optical effect of the optical components 41, 42 and 44. Such simulation values can be obtained, for example, by means of a ray tracing program.
- the determined actual light intensity distribution can also be done by converting the measured intensity distribution with an alternative or additional post-processing function provided by the simulation module 50.
- the effect of the optional diffusing screen 37 can be achieved by mathematically folding the measured light intensity distribution with a convolution core simulating the diffusing screen be reproduced. The thus determined actual light intensity distribution is then compared with a desired light intensity distribution in the last pupil plane 43.
- the influence of an individual mirror of the micromirror array 12 can also be detected with the aid of the detection device 30 in the embodiment according to FIG.
- individual elements of the micromirror array 12 of the embodiment according to FIG. 6 whose determined influence differs from a desired influence by more than a predetermined tolerance value are no longer used to generate the light intensity distribution, for example in the first pupil plane 38.
- the tolerance value of the respective individual elements is stored in the evaluation device 48 in a memory.
- exposure of individual mirrors of the micromirror array 12, whose determined influence differs from the desired influence by more than the predetermined tolerance value, can be influenced by other individual elements whose influence is influenced by the desired influence does not differ more than the given tolerance value, replaced.
- certain individual mirrors have a lower reflectivity than other individual mirrors.
- a high Lichtintensi- tat must be present, it must be ensured that this high light intensity is generated by exposure to individual levels of the micromirror array 12 with high reflectivity.
- the evaluation device 48 can regroup the information required to create the intensity of the image. In the last pupil plane 43, individual levels are responsible for causing these individual levels to be replaced with lower reflectivity by other individual levels with higher reflectivity. For this purpose, the evaluation device 48 is in signal connection with the control device 27 for controlling the micromirror arrays 12.
- FIG. 7 shows a further embodiment of a lighting system 4 for a microlithography projection exposure apparatus.
- Components which correspond to those which have already been explained above with reference to FIGS. 1 to 6 bear the same reference numerals and will not be discussed again in detail.
- an exact duplicate of the optical assembly 51 of the illumination optical system 5 is present between the outcoupling mirror 36 and the last pupil plane 43.
- This duplicate is hereinafter referred to as duplicate assembly 52.
- the duplicate module 52 is arranged between the output mirror 36 and the detection device 30.
- the optional diffusing screen 37 is omitted.
- the duplicate assembly 52 then has no such lens.
- the distance of the individual optical components of the duplicate module 52 from each other and the output mirror 36 corresponds to the corresponding distances of the optical assembly 51.
- the intensity distribution of the illumination light in the illumination light detection portion 31 is therefore exactly the same as the intensity distribution of the illumination light main portion 18 in FIG last pupil plane 43.
- the intensity distribution of the illumination light 2 in the last pupil plane 43, ie in the system pupil can be measured and monitored by the detection device 30 without it being necessary for a conversion or Requires component simulation to determine a comparison with a desired light intensity distribution accessible actual light intensity distribution. In the execution of Fig. 7, therefore, a simulation module is not required.
- FIG. 8 shows a further embodiment of an illumination system 4 of a microlithography projection exposure apparatus.
- Components which correspond to those which have already been explained above with reference to FIGS. 1 to 7 carry the same reference numerals and will not be discussed again in detail.
- a detection plane 53 of the detection device 30 is further spaced from the coupling-out mirror 36 than is the case with the detection plane 32 in the embodiment according to FIG.
- the detection plane 53 is therefore spaced from a pupil plane 54 in the beam path of the illumination light detection component 31, which corresponds to the first pupil plane 38 in the beam path of the illumination light main component 18.
- the detection plane 53 lies in the beam path of the illumination detection component 31 between a pupil plane and a field plane.
- the intensity distribution in the system pupil plane 43 can not be deduced without further information.
- the illumination light single beams 14a, 14b at different angles of adjustment of two individual mirrors 13a, 13b of the micromirror array 12 of the embodiment of FIG. 8 represent.
- the convolution of the illumination light individual beams is through the output mirror not shown.
- the illumination light individual beams 14a, 14b intersect in front of the detection plane 53. In the mirror position of the individual mirrors 13a, 13b according to FIG. 10, such an intersection does not exist.
- the distance between the points of incidence of the illumination light individual beams 14a, 14b on a pupil plane 54 downstream of the detection plane 53, which is optically conjugate to the system pupil plane 43, is identical in both configurations of the individual mirrors 13a, 13b according to FIGS. 9 and 10.
- the distance of the individual illumination beams 14a, 14b from one another is different in the positions of the individual mirrors 13a, 13b according to FIG. 9 on the one hand and FIG. 10 on the other hand.
- the detection device 30 therefore provides different measurement results in the detection plane 53, assuming equal intensities of the illumination light individual beams 14a, 14b, the same intensity distribution through these individual beams 14a, 14b in the pupil plane 54 can result.
- the detection device 30 according to FIG. 8 In order to determine from the measurement in the detection plane 53 the intensity distribution in the pupil plane 54 and thus a measure of the identity distribution of the illumination light 2 in the system pupil plane 43, the detection device 30 according to FIG. 8 therefore additionally requires information on the position of the respective individual mirrors 13, ie for example, the individual mirror 13a and 13b. If this information about the mirror positions is present, the detection device 30 according to FIG. 8 can determine the intensity distribution in the pupil plane 54 and thus also in the system pupil plane 43 from the measurement result recorded in the detection plane 53.
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Abstract
Eine Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage (1) hat ein Beleuchtungssystem (4) mit einer Beleuchtungsoptik (5) zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes in einer Retikelebene (6). Eine Lichtverteilungseinrichtung (12a), die ein Lichtablenkungs-Array (12) aus Einzelelementen umfasst, sowie eine optische Baugruppe (21, 23 bis 26), die die von der Lichtverteilungseinrichtung (12a) in einer ersten Ebene (19) der Beleuchtungsoptik (5) vorgegebene Lichtintensitätsverteilung in eine Beleuchtungswinkelverteilung in der Retikelebene (6) umsetzt, gehört ebenfalls zur Beleuchtungsoptik (5). Eine orts- und zeitaufgelöste Detektionseinrichtung (30) wird nach einer im Lichtweg zwischen dem Lichtablenkungs-Array (12) und der Retikelebene (6) positionierten Auskoppeleinrichtung (17) derart mit ausgekoppeltem Beleuchtungslicht (31) beaufschlagt, dass die Detektionseinrichtung (30) eine der Lichtintensitätsverteilung in der ersten Ebene (19) entsprechende Lichtintensitätsverteilung erfasst. Mit der Detektionseinrichtung (30) kann insbesondere mit einer zeitlichen Variation von Einzelelementen oder Gruppen von Einzelelementen deren Einfluss auf die Lichtintensitätsverteilung in der ersten Ebene (19) bestimmt werden. Es resultiert eine Beleuchtungsoptik, bei der die Funktion des Lichtablenkungs-Arrays während des Normalbetriebs erfolgt.
Description
Beleuchtungsoptik für die Projektions-Mikrolithografie sowie Mess- und Überwachungsverfahren für eine derartige Beleuchtungsoptik
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik für die Projektions- Mikrolithografie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, ein Mess- und ein Überwachungsverfahren für eine derartige Beleuchtungsoptik, eine Mikrolithografϊe-Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, ein Herstellungsverfahren für mikrostruktu- rierte Bauelemente unter Einsatz einer derartigen Mikrolithografie-
Projektionsbelichtungsanlage sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes mikrostrukturiertes Bauelement.
Eine Beleuchtungsoptik der eingangs genannten Art sowie ein diese einset- zendes Beleuchtungssystem als Bestandteil einer Mikrolithografie-
Projektionsbelichtungsanlage sind aus der WO 2005/026 843 A2 bekannt. Dabei setzt sich ein Einstellfehler eines vorgegebenen Beleuchtungsset- tings bei der bekannten Beleuchtungsoptik im Allgemeinen aus zwei wesentlichen Fehleranteilen zusammen. Zum einen kann eine individuelle Fehlstellung eines oder mehrerer Einzelelemente des Lichtablenkungs- Arrays vorliegen. Zum anderen können systematische intrinsische Drifteffekte aller Einzelelemente des Lichtablenkungs-Arrays vorliegen. Die intrinsischen Drifteffekte bei der Vorgabe eines Beleuchtungssettings mit der bekannten Projektionsbelichtungsanlage lassen sich durch eine permanente Neueinstellung der Einzel elemente in Grenzen halten, die in der Regel turnusmäßig erfolgt. Eine solche Neueinstellung wird daher auch als Refresh- Vorgang bezeichnet. Die systematische Fehlstellung einzelner Einzelelemente des Lichtablenkungs-Arrays lässt sich dagegen nicht zuordnen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsoptik der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Vorgabe der Lichtintensitätsverteilung in der ersten Ebene der Beleuchtungsoptik und damit die Funktion des Lichtablenkungs-Arrays überwacht werden kann, wobei eine derartige Überwachung möglichst keine Einschränkungen des Normalbetriebs der Beleuchtungsoptik mit sich bringen soll.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungsoptik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Die erfindungsgemäße Detektionseinrichtung gewährleistet eine gleichzeitige (online) Überwachung der vorgegebenen Lichtintensitätsverteilung durch das Lichtablenkungs-Array, ohne dass hierbei in den Beleuchtungs- Strahlengang des Beleuchtungslichts eingegriffen werden muss. Zur Aus- koppeleinrichtung kann insbesondere eine in der Beleuchtungsoptik erforderliche Umlenkeinrichtung für das Beleuchtungslicht herangezogen werden. Eine Änderung in der Lichtintensitätsverteilung in der ersten Ebene der Beleuchtungsoptik, die in der Regel eine Pupillenebene der Beleuchtungsoptik darstellt, kann durch die Detektionseinrichtung sicher erfasst werden, so dass eine nicht tolerierbare Abweichung von einer Beleuch- tungssetting- Vorgabe detektiert und auch korrigiert werden kann. Bei der ersten Ebene der Beleuchtungsoptik kann es sich insbesondere um eine letzte Pupillenebene der Beleuchtungsoptik vor der Retikelebene handeln, also um diejenige Ebene, deren Beleuchtungslicht- Intensitäts- beaufschlagung der Beleuchtungswinkelverteilung in der Retikelebene direkt zugeordnet ist. Bei der ersten Ebene der Beleuchtungsoptik handelt es sich also nicht notwendigerweise um eine im Strahlengang des Beleuchtungslichts innerhalb der Beleuchtungsoptik zuerst angeordnete Pupillenebene, sondern im Regelfall um die letzte Pupillenebene der Beleuchtungs-
optik vor der Retikelebene. Diese letzte Pupillenebene wird auch als Systempupille oder als Systempupillenebene bezeichnet.
Eine Anordnung der Detektionseinrichtung mit nach Anspruch 2 überein- stimmenden optischen Weglängen vermeidet die Notwendigkeit, die Detektionseinrichtung mit einer Abbildungsoptik zu versehen, da die Strahlformung des Beleuchtungslichts in die erste Ebene der Beleuchtungsoptik automatisch mit genutzt wird.
Eine Steuereinrichtung nach Anspruch 3 ermöglicht es, in Zusammenwirkung mit der Detektionseinrichtung den Einfluss einzelner Einzelelemente oder von vorgegebenen Gruppen von Einzelelementen des Lichtablen- kungs-Arrays zu bestimmen, was zur Optimierung eines vorzugebenden Beleuchtungssettings genutzt werden kann.
Ein Mikrospiegel-Array nach Anspruch 4 ist eine bevorzugte Variante für ein Lichtablenkungs-Array. Ein derartiges Mikrospiegel-Array ist aus der US 7 061 582 B2 bekannt. Alternativ ist es möglich, ein Lichtablenkungs- Array als transmissive Baugruppe auszugestalten.
Kapazitive Aktuatoren oder Piezo-Aktuatoren nach Anspruch 5 gewährleisten eine feine Verstellung, insbesondere Verkippung der Einzelelemente des Lichtablenkungs-Arrays zur feinen Vorgabe einer Lichtintensitätsverteilung.
Eine Ausleserate der Detektionseinrichtung nach Anspruch 6 sorgt für einen zeitaufgelösten Überwachungsbetrieb.
- A -
Detektionselemente nach Anspruch 7 erlauben eine für die Überwachung gut geeignete Orts- und Zeitauflösung. Insbesondere können derartige De- tektionselemente mit bevorzugt hohen Ausleseraten betrieben werden.
Eine Beschichtung nach Anspruch 8 erlaubt einen Einsatz von siliziumbasierenden Detektionselementen auch dann, wenn die Wellenlänge des Beleuchtungslichts bzw. der Beleuchtungsstrahlung vom Detektionsele- ment direkt nicht erfasst werden kann. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn als Beleuchtungslicht UV-Licht, beispielsweise mit einer WeI- lenlänge von 193 nm, zum Einsatz kommt. Die Beschichtung sorgt für eine Umsetzung des Beleuchtungslichts in Detektionslicht in eine für das Detek- tionselement erfassbare Wellenlänge.
Eine Pixelaufteilung nach Anspruch 9 erlaubt eine für die Überwachung der eingestellten Lichtintensitätsverteilung geeignete Ortsauflösung. Auch höhere und an die Ortsauflösung der Bündelbeeinflussung des Beleuchtungslichts angepasste Pixel-Zeilen- und Spaltenzahlen, z. B. 100 Zeilenpixel und 100 Spaltenpixel oder auch noch höhere Pixelzahlen, sind möglich.
Je nach gewünschter Qualität der Überwachung der Vorgabe der Lichtintensitätsverteilung haben sich Ortsauflösungen nach Anspruch 10 als besonders geeignet herausgestellt.
Eine Auskoppeleinrichtung nach Anspruch 11 ist besonders einfach. Wenn ein teildurchlässiger Planspiegel eingesetzt wird, hat die Auskoppeleinrichtung vorteilhaft keinen störenden Einfluss auf die Bündelformung des reflektierten und des durchgelassenen Beleuchtungslichts. Vorzugsweise wird der Detektionseinrichtung nur ein geringer Bruchteil des für die Projektionsbelichtung eingesetzten Beleuchtungslichts zur Verfügung gestellt,
zum Beispiel 10 % oder 1 %. Eine vorzugsweise Ausgestaltung des teildurchlässigen Spiegels, wobei die ausgekoppelte Wellenlänge sich von der Nutzwellenlänge unterscheidet, hat den Vorteil, dass für die Detektion kein Nutzlicht eingesetzt zu werden braucht. Idealerweise wird für die Detekti- on Licht einer Wellenlänge ausgekoppelt, das einerseits in seiner Verteilung direkt korreliert zum Licht mit der Nutzwellenlänge ist, andererseits aber effizient von der Detektionseinrichtung erfasst werden kann.
Eine Anordnung der Detektionseinrichtung nach Anspruch 12 erlaubt eine eindeutige Messung der Beleuchtungswinkelverteilung in einer Feldebene der Beleuchtungsoptik.
Ein optisches System nach Anspruch 13 vergrößert die Flexibilität bei der Anordnung des Detektionselements.
Eine Beleuchtungsoptik nach Anspruch 14 vereinfacht den Rückschluss auf eine Intensitätsverteilung in der ersten Ebene der Beleuchtungsoptik von der in der Detektionsebene gemessenen Intensitätsverteilung. Die Intensitätsverteilung in der ersten Ebene ergibt sich dabei als Ergebnis einer direkten Messung der Intensitätsverteilung in der Detektionsebene.
Eine Gestaltung der optischen Baugruppe vor der Detektionsebene nach Anspruch 15 vermeidet die Notwendigkeit, das Messergebnis in der Detektionsebene noch nachzubearbeiten. Dieses Messergebnis erlaubt einen di- rekten Rückschluss auf die Lichtintensitätsverteilung in der letzten Pupillenebene der Beleuchtungsoptik, also in der Systempupillenebene.
Eine Auswerteeinrichtung nach Anspruch 16 ermöglicht eine schnelle Auswertung und bevorzugt auch eine schnelle Darstellung der Messergeb-
nisse der Detektionseinrichtung. Eine solche Darstellung kann beispielsweise zweidimensional farbkodiert erfolgen, wobei verschiedenen gemessenen oder ermittelten Intensitäten verschieden Farbwerte zugeordnet werden.
Ein Rechenmodul nach Anspruch 17 erlaubt eine Nachbearbeitung der gemessenen Werte, beispielsweise eine Skalierung oder eine Normierung.
Ein Simulationsmodul nach Anspruch 18 kann optische Komponenten er- setzen, die in einem Nutz- Strahlengang des Beleuchtungslichts vorliegen, nicht aber im Detektions-Strahlengang hin zur Detektionseinrichtung. Im Simulationsmodul können beispielsweise Simulationswerte abgelegt werden, die den optischen Wirkungen einzelner Komponenten der Beleuchtungsoptik entsprechen. Derartige Simulationswerte können beispielsweise über ein Ray-Tracing-Programm berechnet werden. Je nach dem Aufbau der Beleuchtungsoptik kann dann aus den im Simulationsmodul abgelegten Simulationswerten die Wirkung der physikalisch im Detektions- Strahlengang nicht vorhandenen optischen Komponenten der Beleuchtungsoptik noch ergänzt werden. Beispielsweise kann die optische Wirkung einer im Nutz-Strahlengang, nicht jedoch im Detektions-Strahlengang angeordneten Streuscheibe durch eine entsprechende Faltung des Messergebnisses in der Detektionsebene simuliert werden. Auch zu erwartende Restabsorptionen oder Reflexionsverluste oder Streuverluste von optischen Komponenten der Beleuchtungsoptik können simuliert werden. Ferner ist es möglich, einen unterschiedlichen Abbildungsmaßstab einer Detektions- optik einerseits und einer Beleuchtungsoptik andererseits zu kompensieren.
Eine Signalverbindung nach Anspruch 19 ermöglicht die Einbeziehung von Ablenkungspositionen der Einzelelement, beispielsweise von Kippwinkeln oder von Translations-Positionen, zur Ergänzung des Messergebnisses der Detektionseinrichtung. Die Auswerteeinheit und die Steuereinrichtung für das Lichtablenkungs-Array können in einer gemeinsamen Einheit integriert sein.
Die Vorteile eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 20 entsprechen denen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik erläutert wurden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Messverfahren unter Einsatz der erfindungsgemäßen Beleuchtungsoptik anzugeben.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Messverfahren mit den im Anspruch 21 angegebenen Verfahrensschritten.
Durch dieses Messverfahren ist es möglich, den Einfluss eines Einzelelements oder einer vorgegebenen Gruppe von Einzelelementen auf die Licht- intensitätsverteilung in der ersten Ebene zu ermitteln. Soweit die vom Lichtablenkungs-Array vorgegebene Lichtintensitätsverteilung in der ersten Ebene von einer Soll-Intensitätsverteilung abweicht, kann über dieses Messverfahren herausgefunden werden, welche Einzelelemente oder Einzelelement-Gruppen für diese Abweichung verantwortlich sind. Der ermit- telte Einfluss kann dann zur Korrektur der Abweichungen herangezogen werden. Das erfindungsgemäße Messverfahren kann auch zur Überwachung der Lichtintensitätsverteilung herangezogen werden, die in der ersten Ebene der Beleuchtungsoptik vorliegt.
Eine Differenzbildung nach Anspruch 22 ist einfach und erlaubt eine saubere Bestimmung des Einflusses des oder der umgestellten Einzelelemente. Hierbei muss natürlich sichergestellt sein, dass die beiden Intensitätsverteilungen, deren Differenz gebildet wird, korrekt normiert sind.
Eine Sollwert-Berechnung nach Anspruch 23 und ein Sollwert- Vergleich nach Anspruch 24 führen zur Möglichkeit einer automatischen Nachstellung der vermessenen Einzelspiegel oder Einzelspiegel-Gruppen, falls diese, zum Beispiel aufgrund von Drifteffekten, zu von den Soll- Vorgaben abweichenden Beiträgen bei der Vorgabe der Lichtintensitäts Verteilung führen.
Ein Messverfahren nach Anspruch 25 erlaubt eine automatische Messung während des Betriebs des Beleuchtungssystems.
Ein Überwachungsverfahren nach Anspruch 26 ermöglicht eine saubere Erfassung der aktuellen Beleuchtungssituation in der Retikelebene. Je nach dem Ergebnis des Vergleichs können bei Bedarf Einstell- oder Wartungsarbeiten an der Beleuchtungsoptik oder an sonstigen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage eingeleitet werden.
Die Vorteile eines Überwachungverfahrens nach Anspruch 27 entsprechen denen, die vorstehend im Zusammenhang mit dem Simulationsmodul nach Anspruch 18 bereits erläutert wurden.
Bei einem Überwachungsverfahren nach Anspruch 28 wird insbesondere eine unerwünschte Qualitätsverminderung des Projektionsergebnisses verhindert. Auch eine Beschädigung optischer Komponenten kann so verhindert werden.
Ein Überwachungsverfahren nach Anspruch 29 verhindert, dass nicht den Soll- Anforderungen entsprechende Einzelelemente das Projektionsergebnis verschlechtern.
Ein Überwachungsverfahren nach Anspruch 30 erlaubt eine Optimierung einer vorgegebenen Soll-Beleuchtung.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mikrolithografie- Projektionsbelichtungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsoptik bzw. einem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem zu schaffen, eine hiermit durchführbares mikrolithografisches B eleuchtungs verfahren sowie ein hierdurch herstellbares Bauelement anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Mikrolithografie- Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 31, ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 32 sowie ein Bauelement nach Anspruch 33.
Vorteile dieser Gegenstände ergeben sich aus den oben in Zusammenhang mit der Beleuchtungsoptik und dem Beleuchtungssystem angegebenen Vorteilen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Meridionalschnitt durch eine Mikrolithografie-
Projektionsbelichtungsanlage mit einem eine Beleuchtungsoptik aufweisenden Beleuchtungssystem;
Fig. 2 vergrößert einen Ausschnitt der Beleuchtungsoptik im Bereich eines Lichtablenkungs-Arrays zur Vorgabe einer Lichtintensitätsverteilung in einer ersten Ebene der Beleuchtungsoptik;
Fig. 3 schematisch eine eindimensionale Intensitätsverteilung in einer Zeile einer Detektionsebene einer orts- und zeitaufgelösten De- tektionseinrichtung, die außerhalb des Projektions-Lichtwegs des Beleuchtungssystems angeordnet ist und eine der Lichtintensitätsverteilung in der ersten Ebene entsprechende Lichtintensitäts- Verteilung erfasst, wobei ein Einzelelement des Lichtablenkungs-
Arrays in einer ersten Position vorliegt;
Fig. 4 in einer zu Fig. 3 ähnlichen Darstellung die von der Zeile der De- tektionseinrichtung gemessene Intensitätsverteilung, nachdem das Einzelelement in eine zweite Position umgestellt ist;
Fig. 5 eine Differenz der gemessenen Intensitätsverteilung nach den Fig. 4 und 3;
Fig. 6 schematisch einen Meridionalschnitt durch ein alternatives Beleuchtungssystem einer Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungsoptik und einer Variante einer Detektionseinrichtung;
Fig. 7 das Beleuchtungssystem nach Fig. 6 mit einer weiteren Ausführung einer Detektionseinrichtung;
Fig. 8 das Beleuchtungssystem nach Fig. 6 mit einer weiteren Ausführung einer Detektionseinrichtung; und
Fig. 9 und 10 schematisch den Einfluss zweier Einzelelemente eines Lich- tablenkungs-Arrays der Beleuchtungsoptik des Beleuchtungssys- tems nach den Fig. 6 bis 8 in einer Detektionsebene der Detekti- onseinrichtung nach Fig. 8.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Mikrolithografie- Projektionsbelichtungsanlage 1. Beleuchtungslicht 2 wird von einer Licht- bzw. Strahlungsquelle 3 erzeugt. Bei der Lichtquelle 3 handelt es sich beispielsweise um einen Excimer-Laser, der das Beleuchtungs- bzw. Projektionslicht 2 mit einer Wellenlänge von 193 nm erzeugt. Nach Austritt aus der Lichtquelle 3 hat das Beleuchtungslicht 2 senkrecht zur Strahlrichtung einen rechteckigen Bündelquerschnitt mit den Abmessungen 20 mm x 20 mm und eine Divergenz von etwa 1 mrad. Ein Beleuchtungssystem 4 der Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst neben der Lichtquelle 3 und einer Lichtbündel-Bereitstellungseinheit, die das Beleuchtungslicht 2 von der Lichtquelle 3 zum Eintritt in das Beleuchtungssetting 4 fuhrt, noch eine Beleuchtungsoptik 5. Mit letzterer wird das Beleuchtungslicht 2 so ge- formt, dass in einer Retikel- bzw. Maskenebene 6 ein Retikel 7 in einem Beleuchtungsfeld mit einer vorgegebenen Beleuchtungswinkelverteilung belichtet wird. Eine Projektionsoptik 8 bildet das Beleuchtungsfeld in der Retikelebene 6 ab auf einen Wafer 9 in einer Waferebene 10. Der Wafer 9 trägt eine licht- bzw. strahlungsempfindliche Schicht, die durch die defi- nierte Belichtung mit dem Beleuchtungslicht 2 so beeinflusst wird, dass durch die Projektion eine auf dem Retikel 7 vorhandene Mikrostruktur in einem durch die Projektionsoptik 8 vorgegebenen Abbildungsverhältnis auf den Wafer 9 übertragen wird, was zur Herstellung mikrostrukturierter Bauteile genutzt wird.
Ausgehend von der Lichtquelle 3 wird das Beleuchtungslicht 2 zunächst mit der Bündel-Bereitstellungseinheit, die hier durch einen Umlenkspiegel 11 angedeutet ist, auf ein Lichtablenkungs-Array in Form eines Mikrospie- gel-Arrays 12 abgelenkt. Letzteres ist zusammen mit dem Umlenkspiegel 11 vergrößert im Querschnitt in der Fig. 2 dargestellt. Ein derartiges Mik- rospiegel-Array 12 ist beschrieben in der US 7 061 582 B2. Das Mikro- spiegel-Array 12 ist Bestandteil einer Lichtverteilungseinrichtung 12a der Beleuchtungsoptik 5. Das Mikrospiegel-Array 12 weist eine Vielzahl von Zeilen- und spaltenweise angeordneten Einzelelementen, im Falle des Mik- rospiegel-Arrays 12 also von Einzelspiegeln 13, auf. Das Mikrospiegel- Array 12 hat mehrere 1000 Einzelspiegel 13. Bevorzugt werden Einzel- spiegel- Anzahlen zwischen 4000 und 80000, zum Beispiel 4000, 16000, 40000 oder 80000 Einzelspiegel 13. Es ist auch eine geringere Anzahl von Einzelspiegeln 13 möglich, z. B. weniger als 1000 Einzelspiegel 13. Es können z. B. zwischen 100 und 1000000 Einzelspiegel 13 vorhanden sein. Die Einzelspiegel 13 haben eine Spiegelabmessung (Apertur) von 60 μm x 60 μm. Auch andere Aperturen, zum Beispiel 100 μm x 100 μm oder sogar im Millimeter-Bereich, sind möglich. Auch 100000, 200000 oder 300000 Einzelspiegel 13 sind möglich. Jeder Einzelspiegel 13 ist individuell einem nicht dargestellten kapazitiven Aktuator oder einem Piezo-Aktuator zugeordnet. Mit dem Aktuator lässt sich ein Kippwinkel des Einzelspiegels 13 und damit die Ablenkung des auf diesen Einzelspiegel 13 treffenden Beleuchtungslichts 2 vorgeben. Um einen Winkel des jeweiligen Einzelspie- gels 13 frei im Raum verstellen zu können, sind pro Einzelspiegel 13 zwei unabhängige Aktuatoren vorgesehen, mittels denen der Einzelspiegel 13 um zwei senkrecht aufeinander stehende Kippachsen verkippt werden kann. Das Beleuchtungslicht 2 wird vom Mikrospiegel-Array 12 also in eine der Anzahl der beaufschlagten Einzelspiegel 13 entsprechende Anzahl
von Beleuchtungslicht-Einzelstrahlen 14 aufgeteilt. Die Divergenz der Beleuchtungslicht-Einzelstrahlen 14 ist kleiner als 6 mrad.
Senkrecht zum abgelenkten Beleuchtungslicht 2 hat das Mikrospiegel- Array 12 eine Erstreckung von zum Beispiel 21 mm x 21 mm. Auch andere Erstreckungen, zum Beispiel von 38 mm x 38 mm oder 55 mm x 55 mm sind möglich. Mit den Einzelspiegeln 13 wird eine maximale Änderung im Ablenkwinkel erreicht, die zwischen 2° und 10° liegt. Zwischen den Extrem-Umlenkpositionen eines Einzelspiegels 13, also zwischen seiner mi- nimalen und maximalen Umlenkposition, ist eine Vielzahl von Zwischen- Umlenkpositionen möglich. Beispielsweise sind 1000 bis 2000 Zwischen- Umlenkpositionen möglich, die über die Kapazität des kapazitiven Aktua- tors, der dem jeweiligen Einzelspiegel 13 zugeordnet ist, vorgebbar einstellbar sind.
Nach dem Mikrospiegel- Array 12 durchtritt das Beleuchtungslicht 2 ein Polarisationsbeeinflussungselement 15. In diesem kann das Beleuchtungslicht 2 depolarisiert werden. Es ist durch Einsatz anderer Polarisationselemente auch möglich, die Polarisationsrichtung des Beleuchtungslichts 2 um einen vorgegebenen Winkel, zum Beispiel um 90°, zu drehen oder andere Polarisationsmodi einzustellen.
Nach dem Polarisationsbeeinflussungselement 15 durchtritt das Beleuchtungslicht 2 eine Optik 16 mit einer Brennweite f (Fourier-Linse) und trifft anschließend auf eine Auskoppeleinrichtung in Form eines teildurchlässigen Spiegels 17. Die Aufweitungsoptik 16 hat eine Brennweite, die größer ist als 250 mm. Insbesondere liegt die Brennweite der Optik 16 zwischen 850 und 1200 mm. Der Hauptanteil des Beleuchtungslichts 2, in der Praxis mehr als 90 %, zum Beispiel 99 %, wird vom teildurchlässigen Spiegel 17
um 90° als Beleuchtungslicht-Hauptanteil 18 umgelenkt. Im Bereich einer ersten Ebene 19 der Beleuchtungsoptik 5, die einer Pupillenebene des Systems oder einer zur Pupillenebene des Systems konjugierten Ebene entspricht, durchtritt der Beleuchtungslicht-Hauptanteil 18 zunächst PS- Elemente 20 und anschließend ein zwei Diffusoren enthaltendes Felddefinierendes Element (FDE) 21. Ein Spot, der von jedem Einzelspiegel 13 des Mikrospiegel- Arrays 12 in der Ebene 19 erzeugt wird, ist wesentlich kleiner als die gesamte Lichtverteilung in der Ebene 19, die als Superposition der Beiträge aller Einzelspiegel 13 erzeugt wird. . Das FDE 21 ist ein opti- sches Array-Element und teilt den durchtretenden Beleuchtungslicht- Hauptanteil 18 in einzelne Kanäle auf. Gleichzeitig erzeugt das FDE 21 über den Querschnitt des Beleuchtungslicht-Hauptanteils 18 eine numerische Apertur, mit der durch das nachfolgende Beleuchtungssystem die Form des Beleuchtungsfeldes in der Retikelebene 6 erzeugt wird. Das FDE 21 ist nach Art eines Wabenkondensators ausgebildet. Die einzelnen FDE- Kanäle des FDE 21 , also die Waben, haben in der Ebene senkrecht zur Strahlrichtung des Beleuchtungslicht-Hauptanteils 18 eine Erstreckung von 0,5 mm x 0,5 mm. Das FDE hat einen Durchmesser von etwa 125 mm.
Für die Bündelführung des Beleuchtungslicht-Hauptanteils 18 nach dem FDE 21 hin zu einer Feldebene 22 der Beleuchtungsoptik 5, die zur Retikelebene 6 optisch konjugiert ist, dient eine Feldlinsengruppe 23. Im Bereich der Feldebene 22 durchtritt der Beleuchtungslicht-Hauptanteil 18 zunächst eine Einstelleinrichtung 24, die dazu dient, eine Beleuchtungsdosis des Be- leuchtungslicht-Hauptanteils 18 auf die lichtempfindliche Schicht des Wa- fers 9 einzustellen und insbesondere zu homogenisieren. Ein Beispiel für die Einstelleinrichtung 24 ist beschrieben in der WO 2005/040 927 A2 der Anmelderin sowie in der hierzu prioritätsbegründenden Anmeldung DE 103 48 513.9. Nach Durchtritt durch die Einstelleinrichtung 24, die auch
als Unicom bezeichnet wird, durchtritt der Beleuchtungslicht-Hauptanteil 18 ein Retikelmaskensystem (REMA) 25. Ein um 90° gefaltetes REMA- Objektiv 26 bildet die Feldebene 22 in die Retikelebene 6 ab.
Fig. 1 zeigt auch ein kartesisches xyz-Koordinatensystem. Die x-Richtung verläuft in der Fig. 1 nach rechts. Die y-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 in die Zeichenebene hinein und die z-Richtung verläuft in der Fig. 1 nach oben.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist nach Art eines Scanners aufgebaut. Die Scanrichtungen des Retikels 7 einerseits und des Wafers 9 andererseits verlaufen parallel zur y- Achse.
Mit dem Mikrospiegel-Array 12 wird in der Pupillenebene 19 eine Lichtin- tensitätsverteilung des Beleuchtungslichts 2 vorgegeben. Diese Lichtintensitätsverteilung in der Pupillenebene 19 entspricht einer Beleuchtungswin- kelverteilung in der Retikelebene 6. Die auszuwählende Beleuchtungswinkelverteilung, das sogenannte Beleuchtungssetting, wird über eine zentrale Steuereinrichtung 27 der Projektionsbelichtungsanlage 1 vorgegeben. Hier- zu steht die Steuereinrichtung mit dem Mikrospiegel-Array 12 über eine in der Fig. 1 gestrichelt angedeutete Signalleitung 28 in Verbindung. Bei dem vorgegebenen Beleuchtungssetting kann es sich beispielsweise um ein konventionelles Setting, um ein annulares Setting oder um ein Dipol- bzw. Multipol-Setting handeln.
Neben der Vorgabe eines Beleuchtungssettings dient die Steuereinrichtung 27 auch zu Überwachung des jeweils vorgegebenen Beleuchtungssettings, also zur Kontrolle, ob ein durch das Beleuchtungssystem 4 tatsächlich realisiertes Ist-Beleuchtungssetting tatsächlich mit dem vorgegebenen Soll-
Setting übereinstimmt. Hierzu ist die Steuereinrichtung 27 über eine Signalleitung 29 mit einer orts- und zeitaufgelösten Detektionseinrichtung 30 verbunden. Letztere ist im Lichtweg eines vom teildurchlässigen Spiegel 17 durchgelassenen Beleuchtungslicht-Detektionsanteils 31 so angeordnet, dass sie vom Beleuchtungslicht-Detektionsanteil 31 beaufschlagt wird und diesen über seinen kompletten Querschnitt erfasst. Über eine nicht dargestellte optische Anpasseinheit wird der Beleuchtungslicht-Detektionsanteil 31 an die Größe eines Detektionselements der Detektionseinrichtung 30 angepasst. Eine optische Weglänge zwischen einer Detektionsebene 32 der Detektionseinrichtung 30 und dem teildurchlässigen Spiegel 17 einerseits kann mit einer optischen Weglänge zwischen der Auskoppel einrichtung 17 und der Pupillenebene 19 andererseits übereinstimmen. Eine solche Situation ist in der Fig. 1 gezeigt. Sowohl die Ausführung mit der optischen Anpasseinheit als auch die Ausführung mit angepasster optischer Weglänge gewährleistet, dass die Detektionseinrichtung 30 in der Detektionsebene 32 eine Lichtintensitätsverteilung erfasst, die der Lichtintensitätsverteilung in der Pupillenebene 19 entspricht. Alternativ ist es möglich, die Detektionseinrichtung 30 so anzuordnen, dass deren Detektionsebene 32 im Beleuch- tungslicht-Detektionsanteil 31 in einer zur Pupillenebene 19 optisch konju- gierten Ebene liegt. Auch dann wird eine der Lichtintensitätsverteilung des Beleuchtungslicht-Hauptanteils 18 entsprechende Lichtintensitätsverteilung des Beleuchtungslicht-Intensitätsanteils 31 durch die Detektionseinrichtung 30 erfasst.
Beim optisch empfindlichen Detektionselement der Detektionseinrichtung 30 handelt es sich um einen CCD-Chip oder um einen CMOS-Sensor. Das Detektionselement hat mindestens 20 Zeilenpixel und mindestens 20 Spaltenpixel. Eine Ortsauflösung des Detektionselements beträgt 50 μm. Auch andere Ortsauflösungen sind möglich, je nachdem, wie genau die Lichtin-
tensitätsverteilung in der Detektionsebene 32 zur Überwachung der Lichtintensitätsverteilung in der Pupillenbene 19 überwacht werden soll. Auch wesentlich weniger empfindliche Ortsauflösungen, zum Beispiel zwischen 50 μm und 500 μm oder im Millimeter-Bereich sind möglich, zum Beispiel einer Ortsauflösung von 5 mm. Die Ortsauflösung des Detektionselements sollte in der Größenordnung der in der Ebene 19 von den Einzelelementen 13 des Mikrospiegel- Arrays 12 erzeugten Spots liegen oder kleiner als diese Spotgröße sein. Die Detektionseinrichtung 30 hat eine Ausleserate des Detektionselements, die größer ist als 100 Hz, insbesondere größer ist als 1 kHz.
Zur Verbesserung der Sensitivität des Detektionselements für die Wellenlänge des Beleuchtungslichts 2 trägt dieses eine UV- Konvertierungsbeschichtung in Form eines Leuchtstoffes, der durch das einfallende Beleuchtungslicht 2 zur Fluoreszenz im für das Detektionsele- ment erfassbaren Wellenlängenbereich anregt.
Unter zusätzlicher Beschreibung der Fig. 3 bis 5 wird am Beispiel eines kapazitiv gesteuerten Mikrospiegel- Arrays 12 nachfolgend ein Messverfah- ren zur Bestimmung des Einflusses eines Einzelspiegel bzw. Einzelelements 13 auf die Lichtintensitätsverteilung in der Pupillenebene 19 der Beleuchtungsoptik 5 beschrieben.
In einem ersten Messzyklus wird die erzeugte Intensitätsverteilung in der Detektionsebene 32 gemessen, wobei das Mikrospiegel-Array 12 in einer Konfiguration vorliegt, in der das zu vermessende Einzelelement, zum Beispiel das in der Fig. 2 als zweiter Einzelspiegel 13 von links dargestellte Einzelelement 13', in einer ersten Position vorliegt. Diese erste Position kann beispielsweise eine Position kurz vor dem Wiederauffrischen der Ka-
pazität des kapazitiven Aktuators des Einzelspiegels 13' sein. Ein Beispiel für die bei diesem ersten Messschritt gemessene Intensitätsverteilung I1 ist in der Fig. 3 gegeben. Hier ist eine Intensitätsverteilung Ij eindimensional in Abhängigkeit von der y-Richtung in der Detektionsebene 32, also in Abhängigkeit von einer Pixelspalte des Detektorelements der Detektion- seinrichtung 30, dargestellt. Es handelt sich hierbei um die zentrale Pixelspalte des Detektionselements, in der eine optische Achse 33 der Beleuchtungsoptik 5 enthaltenden Ebene x=x0. Das Messergebnis I1(Y) mit zwei Peaks entspricht einem Schnitt durch ein annulares Setting. Ein ähnliches Messergebnis ergibt sich auch bei einem y- Dipol oder bei einem entsprechend angeordneten Multipol-Beleuchtungssetting. Natürlich werden bei der Detektionseinrichtung 30 alle Pixelspalten ausgelesen, so dass mit dem zusätzlichen Pixelspalten-Informationen zwischen den verschiedenen Be- leuchtungssettings unterschieden werden kann.
Nach dem Messen und Auslesen der Intensitätsverteilung I1 wird das zu vermessende Einzelelement 13' von der ersten Position in eine in der Fig. 2 gestrichelt dargestellte zweite Position umgestellt. Diese Umstellung ergibt sich durch das Wiederauffrischen (Refresh) der Kapazität des kapazitiven Aktuators des Einzelspiegels 13'. Bei dem Wiederauffrischen handelt es sich um eine Angleichung einer Ist-Kapazität des zugehörigen Aktuators an eine von der Steuereinrichtung 27 vorgegebene Soll-Kapazität. In der Fig. 2 ist diese Umstellung stark übertrieben gestrichelt dargestellt. Tatsächlich ändert sich durch das Wiederauffrischen der Kippwinkel des Einzelele- ments 13' geringer, so dass dies in der Darstellung nach Fig. 2 nicht darstellbar wäre. Aufgrund der Umstellung des Einzelspiegels 13' ändert sich die Richtung des von diesem umgelenkten Beleuchtungslicht- Einzelstrahl 14', der in Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist, entsprechend dem Umstell-
Kippwinkel. Auch diese Richtungsänderung des Beleuchtungslicht- Einzelstrahls 14' ist in der Fig. 2 stark übertrieben dargestellt.
Nach der Umstellung wird wiederum eine Intensitätsverteilung I2 in der Detektionsebene 32 mit der Detektionseinrichtung 30 gemessen. Ein Ausschnitt für das Ergebnis dieser Messung ist in der Fig. 4 gezeigt, deren Darstellungsweise derjenigen der Fig. 3 entspricht. Es wird wiederum die Intensität längs der zentralen Pixelspalte (I2(y) bei x=x0) dargestellt. Aufgrund der Umstellung des Einzelspiegels 13' ist nun ein Dip 34 im in den Fig. 3 und 4 rechten Peak der Intensitätsverteilung nun beseitigt. Auch eine beim Messergebnis nach Fig. 3 noch vorliegende Intensitäts-Überhöhung 35 in der rechten Flanke des in den Fig. 3 und 4 rechten Peaks der Intensitätsverteilung I(y) ist nun beseitigt, so dass in der Fig. 4 der rechte Peak in seiner Form exakt dem linken Peak entspricht, so dass ein einem Sollwert entsprechendes symmetrisches Setting resultiert.
Die gemessene Intensitätsverteilung I2 in der Detektionsebene 32 wird e- benfalls ausgelesen. Anschließend wird der Einfluss des zu vermessenen Einzelspiegels 13' aus den beiden Messergebnissen I1 und I2 ermittelt. Hierzu wird eine Differenz der beiden Intensitäts-Messergebnisse I1 und I2 gebildet. Für die beiden in den Fig. 3 und 4 dargestellten Messergebnisse I2(y) und I1Cy) ist eine derartige Differenz I3(y) = I2(y) - Ii(y) in der Fig. 5 dargestellt. Aus der Differenzbildung ist deutlich zu sehen, wie der Beitrag des zu vermessenden Einzelspiegels 13' durch die Umstellung von einer Position an der rechten Flanke des rechten Peaks in Zentrum des rechten Peaks gewandert ist. Damit ist der umstellungsbedingte Einfluss des zu vermessenden Einzelspiegels 13' exakt erfasst.
Die Empfindlichkeit des Messverfahrens beruht insbesondere darauf, dass wegen der begrenzten Spotgröße des Beleuchtungslicht-Einzelstrahls 14 eines Einzelspiegels 13, welcher auf das Detektionselement der Detektion- seinrichtung 30 fällt, an einem bestimmten Ort des Detektionselements nur eine begrenzte Zahl von Einzelspiegeln 13 zur dort gemessenen Intensität beitragen kann. Da die beitragenden Einzelspiegel 13 im Allgemeinen räumlich voneinander deutlich getrennt sind, können sie in ihrem Einfluss auf den detektierten Messwert über die Zeitauflösung des Detektionselements diskriminiert und zugeordnet werden. Die Anzahl der zum Messer- gebnis an einem Detektionsort beitragenden Einzelspiegel 13 ergibt sich in etwa aus dem Verhältnis der Gesamtzahl der Einzelspiegel 13 des Mikro- spiegel-Arrays 12 zur Zahl der Pixel des ortsauflösenden Detektionselements.
Aus dem hieraus ermittelten Einfluss des zu vermessenden Einzelspiegels 13' kann nun ein Positions-Sollwert für den zu vermessenden Einzelspiegel 13' errechnet und mit einem aktuell in der Steuereinrichtung 27 abgelegten Positions- Sollwerten verglichen werden. Der mittels der Messergebnisse errechnete Positions-Sollwert ist der, bei dem eine Intensitätsverteilung in der Positionsebene 32 und damit in der Pupillenebene 19 mit der geringsten Abweichung einer Soll-Intensitätsverteilung entspricht. Aufgrund von Drifteffekten kann dieser aus der Messung ermittelte Positions-Sollwert vom in der Steuereinrichtung für den zu vermessenden Einzelspiegel 13' abgelegten Positions-Sollwert abweichen. Durch Bestimmung dieser Ab- weichung mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Intensitätsmessung mit zwischengeschalteter Umstellung des zu vermessenden Einzelspiegels 13' kann nun eine neue Sollwert- Vorgabe durch die Steuereinrichtung 27 erfolgen, so dass das mit dem Beleuchtungssystem 4 aktuell realisierte Be- leuchtungssetting möglichst gut dem vorgegebenen Beleuchtungssetting
entspricht. Es resultiert eine exakte Vorgabe des Beleuchtungssettings, die auch unvermeidliche Drifteffekte, zum Beispiel thermische Drifts der Lichtquelle 3 oder der Beleuchtungsoptik 5 oder kapazitive Drifts der Ak- tuatoren des Mikrospiegel-Arrays 12, mit berücksichtigt. Im beschriebenen Beispiel wird der Refresh- Vorgang dazu benutzt, über eine zeitliche Diskriminierung den Beitrag eines Einzelspiegels 13 zu identifizieren. Falls die Lichtablenkungseinrichtung, also das Mikrospiegel-Array 12, keinen Refreshvorgang benötigt, kann über eine gezielt eingebrachte Variation der Aktuatoren der Einzelspiegel 13 die Position der Einzelspiegel 13 entspre- chend festgestellt und korrigiert werden.
Anstelle der Umstellung eines einzelnen zu vermessenden Einzelspiegels 13' kann zwischen den Messungen, für die Intensitätsbeispiele in den Fig. 3 und 4 angegeben sind, auch eine Umstellung einer vorgegebenen, zu vermessenden Gruppe 13" von Einzel elementen erfolgen. Eine derartige Gruppe 13" ist beispielhaft in der Fig. 2 dargestellt. Bei der Gruppe handelt es sich insbesondere um diejenige, bei der aufgrund eines notwendigen Wiederauffrischungs-Zyklus der zugehörigen kapazitiven Aktuatoren die nächste Wiederauffrischung fällig ist. Auf diese Weise kann die Vermes- sung der Einzelspiegelbeiträge zur in der Pupillenebene 19 vorgegebenen Lichtintensitäts Verteilung online während des Normalbetriebes der Projek- tionsbelichtungsanlage 1 erfolgen. Die Ausleserate der Detektionseinrich- tung 30 entspricht dann der Wiederauffrischungsrate des Mikrospiegel- Arrays 12. Wenn die Wiederauffrischungsrate der Repetitionsrate der Lichtquelle 3 folgt, die in der Regel im kHz-Bereich liegt, hat die Detekti- onseinrichtung 30 eine ebenfalls im kHz-Bereich liegende und mit der Wiederauffrischungsrate synchronisierte Ausleserate. Aufgrund der kHz- Ausleserate ergibt sich eine entsprechende Zeitauflösung der Detektion- seinrichtung 30 im ms-Bereich.
Altemativ zu einer Wiederauffrischungs-Umstellung ist es zu einer Bestimmung eines Einzelspiegel-Beitrages oder eines Beitrags einer vorgegebenen Gruppe von Einzelspiegeln des Mikrospiegel-Arrays 12 möglich, die zu vermessenden Einzelspiegel so umzustellen, dass sie vor oder nach der Umstellung keinen Beitrag zur Intensität in der Detektionsebene 32 liefern. Dies kann in Fällen, wo der Einfluss der zu vermessenden Einzelspiegel nur sehr gering von einem Sollwert abweicht, zu einer Verbesserung der Messgenauigkeit fuhren.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführung eines Beleuchtungssystems einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage. Komponenten dieses Beleuchtungssystems, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Dargestellt sind in der Fig. 6 ausschließlich die Komponenten einer Projek- tionsbelichtungsanlage, die zum Beleuchtungssystem 4 gehören. Es ist also der Lichtweg des Beleuchtungslichts 2 ausgehend von der Lichtquelle 3 bis hin zur Retikelebene 6 dargestellt.
Von der Beleuchtungsoptik 5 sind in der Fig. 6 neben dem Mikrospiegel- Array 12 schematisch lediglich einige als Linsen angedeutete optische Komponenten wiedergegeben. Es ist klar, dass es sich bei der Beleuch- tungsoptik 5 der Ausführung nach Fig. 6 auch um eine katadioptrische oder katoptrische Optik handeln kann.
Dem Mikrospiegel-Array 12 im Strahlengang des Beleuchtungslichts 2 nachgeordnet ist ein 45°- Auskoppelspiegel 36. Der Auskoppelspiegel 36
stellt wiederum ein Beispiel für eine Auskoppeleinrichtung dar. Die Funktion des Auskoppelspiegels 36 entspricht derjenigen des teildurchlässigen Spiegels 17 der Ausführung nach den Fig. 1 bis 5. Der Detektionsanteil 31 wird vom Auskoppelspiegel 36 um 90° zur optischen Achse 33 aus dem einfallenden Beleuchtungslicht 2 ausgekoppelt. Der Beleuchtungslicht- Hauptanteil 18 durchtritt den Auskoppelspiegel 36. Das Intensitätsverhältnis des Detektionsanteils 31 zum Hauptanteil 18 des Beleuchtungslichts 2 kann 0,1%, 1%, 2% oder auch 10% betragen. Vorzugsweise werden weniger als 5% des Beleuchtungslichts 2 ausgekoppelt. Im Strahlengang des Beleuchtungslicht-Hauptanteils 18 dem Auskoppelspiegel 36 nachgeordnet kann zunächst eine Streuscheibe 37 vorgesehen sein. Eine derartige Streuscheibe ist jedoch nicht bei allen Ausführungen der Beleuchtungsoptik 5 nach Fig. 6 vorgesehen, weswegen die Streuscheibe 37 in der Fig. 6 gestrichelt dargestellt ist. Im nachfolgenden Strahlengang vor einer ersten Pupillenebene 38 der Beleuchtungsoptik 5 ist eine als Linse angedeutete optische Komponente 39 angeordnet. Zwischen der ersten Pupillenebene 38 und einer nachgeordneten zweiten Pupillenebene 40 der Beleuchtungsoptik 5 nach Fig. 6 sind zwei weitere, ebenfalls als Linsen angedeutete optische Komponenten 41, 42 angeordnet. Zwischen der zweiten Pupil- lenebene 40 und einer letzten Pupillenebene 43 der Beleuchtungsoptik 5 nach Fig. 6 vor der Retikelebene 6 ist eine in der Fig. 6 lediglich angedeutete Übertragungsoptik 44 angeordnet. Eine weitere Übertragungsoptik zwischen der letzten Pupillenebene 43 und der Retikelebene 6 ist in der Fig. 6 durch eine ebenfalls als Linse angedeutete optische Komponente 45 wiedergegeben.
Mit einer Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts 2 in der letzten Pupillenebene 43 direkt korreliert ist eine Beleuchtungswinkelverteilung des Beleuchtungslichts 2 in der Retikelebene 6. Die letzte Pupillenebene 43
wird daher auch als Systempupille oder als Systempupillenebene bezeichnet.
In der Detektionsebene 32 der Ausfuhrung nach Fig. 6 ist die Detektion- seinrichtung 30 angeordnet. Zwischen den Auskoppelspiegel 36 und der Detektionseinrichtung 30 kann bei der Ausfuhrung nach Fig. 6 eine optische Baugruppe 46 angeordnet sein, die genauso aufgebaut ist, wie eine optische Baugruppe zwischen dem Auskoppelspiegel 36 und der ersten Pupillenebene 38. Dies ist in der Fig. 6 durch eine gestrichelte optische Komponente 46 im Beleuchtungslicht-Detektionsanteil 31 zwischen dem Auskoppelspiegel 36 und der Detektionseinrichtung 30 angedeutet. Die Detektionseinrichtung 30 ist vom Auskoppelspiegel 36 so beabstandet, dass die Detektionsebene 32 der ersten Pupillenebene 38 entspricht. Mit der Detektionseinrichtung 30 kann in der Detektionsebene 32 daher die Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts 12 in der ersten Pupillenebene 38 vermessen werden, was einen direkten Rückschluss auf die Beleuchtungswinkelverteilung in der Retikelebene 6 bietet.
Mit der Detektionseinrichtung 30 über eine Signalleitung 47 verbunden ist eine Auswerteeinrichtung 48 zur Auswertung von Messergebnissen der Detektionseinrichtung 30. Die Auswerteeinrichtung 48 ist mit der Steuereinrichtung 27 zu einer elektronischen Einheit integriert. Zur Auswerteeinrichtung 48 gehören weiterhin ein Rechenmodul 49 zur Nachbearbeitung der Messergebnisse der Detektionseinrichtung 30 sowie ein Simulations- modul 50. Das Simulationsmodul 50 dient zur zumindest teilweisen Simulation einer die optischen Komponenten 37, 39, 41, 42, 44 aufweisenden optischen Baugruppe 51 zwischen dem Auskoppelspiegel 36 und der letzten Pupillenebene 43. Hierdurch kann der Rückschluss auf die Beleuchtungswinkelverteilung in der Retikelebene 6 aus dem Messergebnis der
Detektionseinrichtung 30 in der Detektionsebene 32 durch Einbeziehung der optischen Wirkungen der optischen Komponenten der Beleuchtungsoptik 5, die der ersten Pupillenebene 38 nachgeordnet sind, noch verbessert werden, wie nachfolgend erläutert wird:
Für den in der Fig. 6 mit der gestrichelten optischen Komponente 46 angedeuteten Fall, bei der die Optik zwischen dem Auskoppelspiegel 36 und der Detektionseinrichtung 30, ggf. durch Einsatz einer der Streuscheibe 37 entsprechenden, in der Fig. 6 nicht dargestellten Streuscheibe zwischen dem Auskoppelspiegel 36 und der optischen Komponente 46, der Beleuchtungsoptik 5 zwischen dem Auskoppelspiegel 36 und der ersten Pupillenebene 38 entspricht, reicht es aus, wenn das Simulationsmodul 51 die Beleuchtungsoptik 5 zwischen der ersten Pupillenebene 38 und der letzten Pupillenebene 43 simuliert. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass durch eine Kalibriermessung eine Übertragungsfunktion der Intensitätsverteilung von der ersten Pupillenebene 38 hin zur letzten Pupillenebene 43 bestimmt wird, wobei das Messergebnis der Detektionseinrichtung 30 im Simulationsmodul 50 unter Einbeziehung dieser Übertragungsfunktion dann noch nachbearbeitet wird. Im Simulationsmodul 50 erfolgt also eine gerechnete Simulation der optischen Wirkung der optischen Komponenten 41, 42 einerseits und der Übertragungsoptik 44 andererseits.
Innerhalb der Auswerteeinrichtung 48 können das Rechenmodul 49 einerseits und das Simulationsmodul 50 andererseits mit der Steuereinrichtung 27 in Signalverbindung stehen; dies ist jedoch nicht zwingend.
Zur Überwachung der Lichtintensitätsverteilung in der ersten Pupillenebene 38 der Beleuchtungsoptik 5 wird folgendermaßen vorgegangen: Die Detektionseinrichtung 30 misst während des Betriebs des Beleuchtungssys-
tems 4 die Intensitätsverteilung in der Detektionsebene 32. Anschließend wird die so ermittelte, in diesem Fall also gemessene, Ist-Lichtintensitätsverteilung mit einer vorgegebenen Soll-Lichtintensitätsverteilung verglichen. Falls der Vergleich zwischen Ist-Lichtintensitätsverteilung und SoIl- Lichtintensitätsverteilung ergibt, dass sich diese voneinander um mehr als einen vorgegebenen Toleranzwert unterscheiden, wird der Betrieb der Pro- jektionsbelichtungsanlage, zu der das Beleuchtungssystem 4 nach Fig. 6 gehört, unterbrochen. Der Toleranzwert und die Soll- Lichtintensitätsverteilung sind in einem Speicher der Auswerteeinrichtung 48 abgelegt.
Anstelle eines direkten Vergleichs der gemessenen Ist- Lichtintensitätsverteilung mit der Soll-Lichtintensitätsverteilung kann die gemessene Ist-Lichtintensitätsverteilung auch in eine ermittelte Ist- Lichtintensitätsverteilung umgewandelt werden, die dann mit einer vorgegebenen Soll-Lichtintensitätsverteilung verglichen wird. Die ermittelte Ist- Lichtintensitätsverteilung kann beispielsweise durch Umrechnung der gemessenen Intensitätsverteilung mit Simulationswerten im Simulationsmodul 50 erfolgen. Hierzu sind im Simulationsmodul 50 Simulationswerte abgelegt, die beispielsweise der optischen Wirkung der optischen Komponenten 41, 42 sowie 44 entsprechen. Derartige Simulationswerte können beispielsweise mithilfe eines Ray-Tracing-Programms gewonnen werden.
Die ermittelte Ist-Lichtintensitäts Verteilung kann zudem durch Umrech- nung der gemessenen Intensitäts Verteilung mit einer vom Simulationsmodul 50 bereitgestellten alternativen oder zusätzlichen Nachbearbeitungsfunktion erfolgen. Beispielsweise kann die Wirkung der optionalen Streuscheibe 37 durch eine mathematische Faltung der gemessenen Lichtintensitätsverteilung mit einem die Streuscheibe nachbildenden Faltungskern
nachgebildet werden. Die so ermittelte Ist-Lichtintensitätsverteilung wird dann mit einer Soll-Lichtintensitätsverteilung in der letzten Pupillenebene 43 verglichen.
Wie vorstehend im Zusammenhang der Ausfuhrung nach den Fig. 1 bis 5 erläutert, kann mithilfe der Detektionseinrichtung 30 auch bei der Ausführung nach Fig. 6 der Einfluss eines Einzelspiegels des Mikrospiegel-Arrays 12 erfasst werden. Im Rahmen des Überwachungsverfahrens werden Einzelelemente des Mikrospiegel-Arrays 12 der Ausfuhrung nach Fig. 6, deren ermittelter Einfluss sich von einem Soll-Einfluss um mehr als einen vorgegebenen Toleranzwert unterscheidet, nicht weiter zur Erzeugung der Lichtintensitätsverteilung beispielsweise in der ersten Pupillenebene 38 benutzt. Auch der Toleranzwert der jeweiligen Einzelelemente ist in der Auswerteeinrichtung 48 in einem Speicher abgelegt.
Im Rahmen des Überwachungsverfahrens kann alternativ oder zusätzlich eine Beaufschlagung von Einzelspiegeln des Mikrospiegel-Arrays 12, deren ermittelter Einfluss sich vom Soll-Einfluss um mehr als den vorgegebenen Toleranzwert unterscheidet, durch eine Beaufschlagung durch ande- re Einzelelemente, deren Einfluss sich vom Soll-Einfluss um nicht mehr als den vorgegebenen Toleranzwert unterscheidet, ersetzt. Im Rahmen des Überwachungsverfahrens kann beispielsweise erkannt werden, dass bestimmte Einzelspiegel eine geringere Reflektivität als andere Einzelspiegel aufweisen. Dort, wo in der letzten Pupillenebene 43 eine hohe Lichtintensi- tat vorliegen muss, muss gewährleistet sein, dass diese hohe Lichtintensität über eine Beaufschlagung durch Einzelspiegel des Mikrospiegel-Arrays 12 mit hoher Reflektivität erzeugt wird. Falls beispielsweise einzelne der hierfür eingesetzten Einzelspiegel in ihrer Reflektivität nachlassen, kann die Auswerteeinrichtung 48 eine Umgruppierung der zur Schaffung der Inten-
sitätsverteilung in der letzten Pupillenebene 43 verantwortlichen Einzelspiegel derart veranlassen, dass diese Einzelspiegel mit geringerer Reflek- tivität durch andere Einzelspiegel mit höherer Reflektivität ersetzt werden. Hierzu steht die Auswerteeinrichtung 48 mit der Steuereinrichtung 27 zur Ansteuerung des Mikrospiegel-Arrays 12 in Signalverbindung.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführung eines Beleuchtungssystems 4 für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 6 erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Bei der Ausführung nach Fig. 7 ist ein genaues Duplikat der optischen Baugruppe 51 der Beleuchtungsoptik 5 zwischen dem Auskoppelspiegel 36 und der letzten Pupillenebene 43 vorhanden. Dieses Duplikat wird nachfolgend als Duplikat-Baugruppe 52 bezeichnet. Die Duplikat-Baugruppe 52 ist zwischen dem Auskoppelspiegel 36 und der Detektionseinrichtung 30 angeordnet. Im Unterschied zur Ausführung nach Fig. 6 ist bei der optischen Baugruppe 51 nach Fig. 7 die optionale Streuscheibe 37 weggelas- sen. Auch die Duplikat-Baugruppe 52 hat dann keine derartige Streuscheibe. Der Abstand der einzelnen optischen Komponenten der Duplikat- Baugruppe 52 zueinander und zum Auskoppelspiegel 36 entspricht den entsprechenden Abständen der optischen Baugruppe 51. Die Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts im Beleuchtungslicht-Detektionsanteil 31 ist daher exakt die gleiche wie die Intensitäts Verteilung des Beleuchtungslicht-Hauptanteils 18 in der letzten Pupillenebene 43. Auf diese Weise kann die Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts 2 in der letzten Pupillenebene 43, also in der Systempupille, mit der Detektionseinrichtung 30 vermessen und überwacht werden, ohne dass es einer Umrechnung bzw.
Komponentensimulation zur Ermittlung einer einem Vergleich mit einer Soll-Lichtintensitätsverteilung zugänglichen Ist-Lichtintensitätsverteilung bedarf. Bei der Ausfuhrung nach Fig. 7 ist daher ein Simulationsmodul nicht erforderlich.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführung eines Beleuchtungssystems 4 einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und wer- den nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Im Unterschied zur Anordnung nach Fig. 6 ist bei der Ausführung nach Fig. 8 eine Detektionsebene 53 der Detektionseinrichtung 30 weiter vom Auskoppelspiegel 36 beabstandet, als dies bei der Detektionsebene 32 bei der Ausführung nach Fig. 6 der Fall ist. Die Detektionsebene 53 ist daher von einer Pupillenebene 54 im Strahlengang des Beleuchtungslicht- Detektionsanteils 31, die der ersten Pupillenebene 38 im Strahlengang des Beleuchtungslicht-Hauptanteils 18 entspricht, beabstandet. Die Detektionsebene 53 liegt im Strahlengang des Beleuchtungs-Detektionsanteils 31 zwischen einer Pupillenebene und einer Feldebene.
Aus dem in der Detektionsebene 53 von der Detektionseinrichtung 30 gemessenen Messergebnis kann ohne weitere Informationen nicht auf die Intensitätsverteilung in der Systempupillenebene 43 rückgeschlossen wer- den. Dies wird nachfolgend anhand der Fig. 9 und 10 verdeutlicht, die Beleuchtungslicht-Einzelstrahlen 14a, 14b bei unterschiedlichen Stell winkeln zweier Einzelspiegel 13a, 13b des Mikrospiegel-Arrays 12 der Ausführung nach Fig. 8 darstellen. Bei den Darstellungen der Fig. 9 und 10 ist die Faltung der Beleuchtungslicht-Einzelstrahlen durch den Auskoppelspiegel
nicht dargestellt. Bei der Stellung der Einzelspiegel 13a, 13b kreuzen sich die Beleuchtungslicht-Einzelstrahlen 14a, 14b vor der Detektionsebene 53. Bei der Spiegelstellung der Einzelspiegel 13a, 13b nach Fig. 10 liegt eine derartige Kreuzung nicht vor.
Der Abstand der Auftreffpunkte der Beleuchtungslicht-Einzelstrahlen 14a, 14b auf eine der Detektionsebene 53 nachgelagerten Pupillenebene 54, die zur Systempupillenebene 43 optisch konjugiert ist, ist bei beiden Konfigurationen der Einzelspiegel 13a, 13b nach den Fig. 9 und 10 identisch. Im Bereich der Detektionsebene 53 ist der Abstand der Beleuchtungslicht- Einzelstrahlen 14a, 14b zueinander bei den Stellungen der Einzelspiegel 13a, 13b nach Fig. 9 einerseits und nach Fig. 10 andererseits hingegen unterschiedlich. Obwohl die Detektionseinrichtung 30 daher in der Detektionsebene 53 unterschiedliche Messergebnisse liefert, kann, gleiche Intensitä- ten der Beleuchtungslicht-Einzelstrahlen 14a, 14b vorausgesetzt, die gleiche Intensitätsverteilung durch diese Einzelstrahlen 14a, 14b in der Pupillenebene 54 resultieren. Um aus der Messung in der Detektionsebene 53 die Intensitätsverteilung in der Pupillenebene 54 und damit ein Maß für die Identitätsverteilung des Beleuchtungslichts 2 in der Systempupillenebene 43 zu ermitteln, benötigt die Detektionseinrichtung 30 nach Fig. 8 daher zusätzlich Informationen zur Stellung der jeweiligen Einzelspiegel 13, also beispielsweise der Einzelspiegel 13a und 13b. Wenn diese Informationen zu den Spiegelstellungen vorliegen, kann die Detektionseinrichtung 30 nach Fig. 8 aus dem in der Detektionsebene 53 aufgenommenen Messer- gebnis die Intensitätsverteilung in der Pupillenebene 54 und damit entsprechend auch in der Systempupillenebene 43 ermitteln.
Claims
1. Beleuchtungsoptik (5) für die Projektions-Mikrolithografie zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes in einer Retikelebene (6) - mit einer Lichtverteilungseinrichtung (12a), die mindestens ein von
Beleuchtungslicht (2) einer Lichtquelle (3) beaufschlagbares Lich- tablenkungs-Array (12) aus örtlich verteilt angeordneten Einzelelementen (13) umfasst, die individuell mit zugeordneten Aktuatoren zur Erzeugung einer Lichtintensitätsverteilung in einer ersten Ebene (19) der Beleuchtungsoptik (5) zusammenwirken,
- mit mindestens einer optischen Baugruppe (21, 23, 24, 25, 26), die die Lichtintensitätsverteilung in der ersten Ebene (19) in eine Beleuchtungswinkelverteilung in der Retikelebene (6) umsetzt, gekennzeichnet durch - eine orts- und zeitaufgelöste Detektionseinrichtung (30), die nach einer im Lichtweg zwischen dem Lichtablenkungs-Array (12) und der Retikelebene (6) positionierten Auskoppel einrichtung (17) derart angeordnet ist, dass sie über die Auskoppeleinrichtung (17) mit ausgekoppeltem Beleuchtungslicht (31) beaufschlagt wird, - wobei die Anordnung der Detektionseinrichtung (30) derart ist, dass sie eine der Lichtintensitätsverteilung in der ersten Ebene (19) entsprechende Lichtintensitäts Verteilung (I], I2) erfasst.
2. Beleuchtungsoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Weglänge zwischen einer Detektionsebene (32) der Detektionseinrichtung (30) und der Auskoppeleinrichtung (17) mit einer optischen Weglänge zwischen der Auskoppel einrichtung (17) und der ersten Ebene (19) oder einer zur ersten Ebene (19) optisch konjugierten Ebene übereinstimmt.
3. Beleuchtungsoptik nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine mit den Aktuatoren zusammenwirkende Steuereinrichtung (27) mit der die Einzelelemente (13') des Lichtablenkungs-Arrays (12) oder vorgegebene Gruppen (13") von Einzelelementen (13) aus einer ersten
Position in eine zweite Position verlagert werden können.
4. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Mikrospiegel-Array als Lichtablenkungs-Array (12).
5. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch kapazitive Aktuatoren oder Piezo- Aktuatoren, die mit den Einzelelementen des Lichtablenkungs-Arrays (12) zusammenwirken.
6. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Detektionseinrichtung (30) mit einer Ausleserate, die größer ist als 100 Hz, insbesondere größer ist als 1 kHz.
7. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung (30) einen CCD-Chip oder einen CMOS-Sensor als Detektionselement aufweist.
8. Beleuchtungsoptik nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionselement eine Beschichtung trägt, die einfallendes Be- leuchtungslicht in Detektionslicht einer Wellenlänge umwandelt, die für das Detektionselement erfassbar ist.
9. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Detektionselement der Detektionseinrichtung mindestens 20 Zeilenpixel und mindestens 20 Spaltenpixel aufweist.
10. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung (30) eine Ortsauflösung von 5 mm oder darunter aufweist, insbesondere eine Ortsauflösung von 50 μm.
11. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppeleinrichtung als teildurchlässiger Spiegel (17) ausgebildet ist, wobei der teildurchlässige Spiegel (17) insbesondere so ausgebildet ist, dass das ausgekoppelte Beleuchtungslicht (31) eine Wellenlänge hat, die ungleich einer Nutzwellenlänge zur Beleuchtung des Beleuchtungsfeldes ist.
12. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung (30) in einer zu einer Pupillenebene (19) des Beleuchtungssystems konjugierten Ebene liegt.
13. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine der Detektionseinrichtung (30) vorgeschaltete optische Anpasseinheit, mit der ein Bündelquerschnitt des ausgekoppelten Beleuchtungslichts (31) an die Größe eines Detektionselementes der De- tektionseinrichtung (30) angepasst wird, so dass das ausgekoppelte Beleuchtungslicht (31) vollständig vom Detektionselement erfasst wird.
14. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Baugruppe (46) zwischen der Aus- koppeleinrichtung (36) und der Detektionsebene (32) genauso aufgebaut ist wie eine optische Baugruppe (39) zwischen der Auskoppeleinrichtung (36) und einer dieser nachgeordneten ersten Pupillenebene (38) der Beleuchtungsoptik (5).
15. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Baugruppe (52) zwischen der Auskoppeleinrichtung (36) und der Detektionsebene (33) genauso aufgebaut ist wie eine optische Baugruppe (51) zwischen der Auskoppelein- richtung (36) und einer dieser nachgeordneten letzten Pupillenebene
(43) der Beleuchtungsoptik (5) vor der Retikelebene (6).
16. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine mit der Detektionseinrichtung (30) in Signalverbindung (47) stehenden Auswerteeinrichtung (48) zur Auswertung von Messergebnissen der Detektionseinrichtung (30).
17. Beleuchtungsoptik nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (48) ein Rechenmodul (49) zur Nachbearbei- tung der Messergebnisse aufweist.
18. Beleuchtungsoptik nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (48) ein Simulationsmodul (50) zur zumindest teilweisen Simulation einer optischen Baugruppe (51; 41, 42, 44) zwischen der Auskoppeleinrichtung (36) und der letzten Pupillenebene (43) aufweist.
19. Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 3 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (48) mit der Steuereinrichtung (27) in Signalverbindung steht.
20. Beleuchtungssystem (4) mit einer Beleuchtungsoptik (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 und einer Lichtquelle (3).
21. Messverfahren zur Bestimmung des Einflusses eines Einzelelements (13') oder einer vorgegebenen Gruppe (13") von Einzelelementen (13) auf eine Lichtintensitäts Verteilung in einer ersten Ebene (19) einer Beleuchtungsoptik (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 mit folgenden Schritten:
- Messung einer Intensitätsverteilung (I1) in der Detektionsebene (32), wobei das Einzelelement (13') oder die vorgegebene Gruppe von
Einzelelementen (13") in einer ersten Position vorliegt,
- Umstellen nur des zu vermessenden Einzelelements (13') oder nur der vorgegebenen, zu vermessenden Gruppe (13") von Einzelelementen (13) von der ersten Position in eine zweite Position, - Messung einer Intensitätsverteilung (I2) in der Detektionsebene (32), wobei das Einzelelement (13') oder die vorgegebene Gruppe (13") von Einzelelementen (13) in der zweiten Position vorliegt,
- Ermitteln des Einflusses des Einzelelements (13') oder der vorgegebenen Gruppe (13") von Einzelelementen (13) aus den beiden In- tensitätsverteilungs-Messergebnissen.
22. Messverfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln des Einflusses des Einzelelements (13') oder der vorge- gebenen Gruppe (13") von Einzelelementen (13) eine Differenz (I3) der beiden Intensitäts-Messergebnisse (I2, 11) gebildet wird.
23. Messverfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei aus dem ermittelten Einfluss Positions-Sollwerte für das Einzelelement (13') oder die vorgegebene Gruppe (13") von Einzelelementen (13) berechnet werden.
24. Messverfahren nach Anspruch 23, bei dem die errechneten Positions- Sollwerte mit aktuell in einer Steuereinrichtung (27) abgelegten Positi- ons-Sollwerten verglichen werden.
25. Messverfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24 bei Einsatz einer Beleuchtungsoptik nach Anspruch 5, wobei die erste Position die Position des Einzelelements (13') oder der vorgegebenen Gruppe (13") von Einzelelementen (13) vor einem
Steuerimpuls der Steuereinrichtung (27) zur Angleichung einer Ist- Kapazität des zugehörigen Aktuators oder der zugehörigen Aktua- toren an eine Soll-Kapazität darstellt, die zweite Position die Position des Einzelelements (13') oder der vorgegebenen Gruppe (13") von Einzelelementen (13) nach dem
Steuerimpuls der Steuereinrichtung (27) zur Angleichung einer Ist- Kapazität des zugehörigen Aktuators oder der zugehörigen Aktua- toren an eine Soll-Kapazität darstellt.
26. Überwachungs verfahren zur Überwachung einer Lichtintensitäts Verteilung in einer Systempupillenebene (43) der Beleuchtungsoptik (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 mit folgenden Schritten: Messung einer Intensitäts Verteilung in der Detektionsebene (32; 53);
Vergleichen einer aus der gemessen Intensitätsverteilung ermittelten Ist-Lichtintensitätsverteilung mit einer vorgegebenen SoIl- Lichtintensitätsverteilung in der Systempupillenebene (43).
27. Überwachungsverfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Ist-Lichtintensitätsverteilung aus der gemessenen Intensitätsverteilung durch Umrechnen der gemessenen Intensi- tätsverteilung unter Einbeziehung von Simulationswerten einer zumindest teilweisen Simulation einer optischen Baugruppe zwischen der Auskoppeleinrichtung und der Systempupillenebene (43) erfolgt.
28. Überwachungsverfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Überwachung während des Betriebs einer die Beleuchtungsoptik (5) aufweisenden Projektionsbelichtungsanlage erfolgt, wobei im Fall, dass der Vergleich ergibt, dass sich die ermittelte Ist-Lichtintensitätsverteilung von der Soll-Lichtintensitätsverteilung um mehr als einen vorgegebenen Toleranzwert unterscheidet, der Be- trieb der Projektionsbelichtungsanlage unterbrochen wird.
29. Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28 unter Einbeziehung eines Messverfahrens nach einem der Ansprüche 21 bis 25, wobei Einzelelemente des Lichtablenkungs-Arrays (12), deren er- mittelter Einfluss sich von einem Soll-Einfluss um mehr als einen vorgegebenen Toleranzwert unterscheidet, nicht weiter zur Erzeugung der Lichtintensitätsverteilung in der Systempupillenebene (43) genutzt werden.
30. Überwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29 unter Einbeziehung eines Messverfahrens nach einem der Ansprüche 21 bis 25, wobei eine Beaufschlagung der Systempupillenebene (43) durch Einzelelemente des Lichtablenkungs-Arrays (12), deren ermittelter Einfluss sich von einem Soll-Einfluss um mehr als einen vorgegebenen
Toleranzwert unterscheidet, durch eine Beaufschlagung durch andere Einzelelemente des Lichtablenkungs-Arrays (12), deren Einfluss sich vom Soll-Einfluss um nicht mehr als den vorgegebenen Toleranzwert unterscheidet, ersetzt wird.
31. Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einem Beleuchtungssystem (4) nach Anspruch 20.
32. Verfahren zur mikrolithografischen Herstellung mikrostrukturierter Bauteile mit folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Substrats (9), auf das zumindest teilweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist,
- Bereitstellen einer Maske (7), die abzubildende Strukturen aufweist,
- Bereitstellen einer Projektions-Belichtungsanlage (1) nach Anspruch 31,
- Projizieren wenigstens eines Teils der Maske (7) auf einen Bereich der Schicht mithilfe einer Projektionsoptik (8) der Projektionsbelich- tungsanlage (1).
33. Mikrostrukturiertes Bauelement, das nach einem Verfahren gemäß Anspruch 32 hergestellt ist.
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