DE102012206151A1

DE102012206151A1 - Optical system for microlithographic projection exposure system utilized for manufacturing e.g. LCD, has screen polarizer converting linear polarization distribution with polarization direction of bundle into mixed polarization distribution

Info

Publication number: DE102012206151A1
Application number: DE201210206151
Authority: DE
Inventors: Ingo Sänger
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2013-05-02

Abstract

The system has a polarization-affecting optical arrangement (150) comprising a screen polarizer (200) that comprises a substrate and wire elements that are arranged on the substrate. The screen polarizer converts a linear polarization distribution with polarization preferred direction of a light bundle into a mixed tangential-radial polarization distribution, where the light bundle passes through the polarizer. The optical arrangement has an actuator for moving the polarizer and an optical element (111) between a position within an optical light path and a position outside of the light path. An independent claim is also included for a method for manufacturing microstructured elements.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION

Gebiet der Erfindung Field of the invention

Die Erfindung betrifft ein optisches System, insbesondere einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage. Insbesondere betrifft die Erfindung ein optisches System mit einer polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung, welche zum Einsatz in einer Beleuchtungseinrichtung oder einem Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage geeignet ist und die flexible Einstellung von unterschiedlichen Polarisationsverteilungen einschließlich einer gemischt tangentialradialen Polarisationsverteilung ermöglicht. The invention relates to an optical system, in particular a microlithographic projection exposure apparatus. In particular, the invention relates to an optical system having a polarization-influencing optical arrangement which is suitable for use in a lighting device or a projection objective of a microlithographic projection exposure apparatus and which allows flexible adjustment of different polarization distributions including a mixed tangential radial polarization distribution.

Stand der Technik State of the art

Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD’s, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. Microlithography is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits or LCDs. The microlithography process is carried out in a so-called projection exposure apparatus which has an illumination device and a projection objective. The image of a mask (= reticle) illuminated by means of the illumination device is hereby projected onto a substrate (eg a silicon wafer) coated with a photosensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection objective in order to apply the mask structure to the photosensitive coating of the Transfer substrate.

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

Zur Erzeugung z.B. einer tangentialen oder einer radialen Polarisationsverteilung ist u. a. der Einsatz von Drahtgitterpolarisatoren z.B. aus EP 1 582 894 B1 bekannt. Solche Drahtgitterpolarisatoren weisen eine Anordnung von metallischen Drahtelementen auf einem Substrat auf. Dabei verläuft die Transmissionsrichtung bzw. -achse jeweils senkrecht zu den metallischen Drahtelementen, wohingegen auf den Drahtgitterpolarisator auftreffendes Licht mit zu den Drahtelementen paralleler Polarisationsrichtung absorbiert oder reflektiert wird. To produce, for example, a tangential or a radial polarization distribution, inter alia, the use of Drahtgitterpolarisatoren example EP 1 582 894 B1 known. Such wireframe polarizers have an arrangement of metallic wire elements on a substrate. In this case, the transmission direction or axis in each case runs perpendicular to the metallic wire elements, whereas light incident on the wire grid polarizer is absorbed or reflected with a direction of polarization parallel to the wire elements.

Darüberhinaus besteht auch ein Bedarf nach der Einstellung weiterer, über die Pupille der Beleuchtungseinrichtung variierender Polarisationsverteilungen. Moreover, there is also a need to adjust further polarization distributions varying across the pupil of the illumination device.

Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf WO 2005/069081 A2 , US 2006/0055909 A1 und DE 10 2009 055 184 B4 verwiesen. The prior art is merely an example WO 2005/069081 A2 . US 2006/0055909 A1 and DE 10 2009 055 184 B4 directed.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches System insbesondere einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welches die flexible Einstellung von unterschiedlichen Polarisationsverteilungen einschließlich einer gemischt tangential-radialen Polarisationsverteilung ermöglicht. It is an object of the present invention to provide an optical system, in particular a microlithographic projection exposure apparatus, which enables the flexible adjustment of different polarization distributions, including a mixed tangential-radial polarization distribution.

Ein optisches System, insbesondere einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, weist eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung auf, wobei diese polarisationsbeeinflussende optische Anordnung aufweist:

– wenigstens einen Drahtgitterpolarisator, welcher ein Substrat und eine Anordung von Drahtelementen auf diesem Substrat aufweist;
– wobei dieser Drahtgitterpolarisator in wenigstens einer Konfiguration der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung eine lineare Polarisationsverteilung mit einer über den Lichtbündelquerschnitt konstanten Polarisationsvorzugsrichtung eines durch den Drahtgitterpolarisator hindurchtretenden Lichtbündels in eine gemischt tangentialradiale Polarisationsverteilung umwandelt.

An optical system, in particular a microlithographic projection exposure apparatus, has a polarization-influencing optical arrangement, this polarization-influencing optical arrangement having:

At least one wire grid polarizer having a substrate and an array of wire elements on said substrate;
- Wherein this Drahtgitterpolarisator converts in at least one configuration of the polarization-influencing optical arrangement, a linear polarization distribution with a constant over the light beam cross-polarization preferred direction of passing through the Drahtgitterpolarisator light beam in a mixed tangential radial polarization distribution.

Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung mit einem Drahtgitterpolarisator derart auszugestalten, dass dessen polarisationsbeeinflussende Wirkung nicht der Umwandlung einer konstant linearen Polarisationsverteilung (mit über den Lichtbündelquerschnitt konstanter Polarisationsvorzugsrichtung) in eine radiale oder eine tangentiale Polarisationsverteilung entspricht, sondern der Umwandlung in eine gemischt tangentialradiale Polarisationsverteilung. Unter einer solchen „gemischt tangential-radialen Polarisationsverteilung“ (welche auch als TE/TM-Polarisationsverteilung oder TM/TE-Polarisationsverteilung bezeichnet werden kann) ist hier und im Folgenden eine Polarisationsverteilung zu verstehen, welche einen (kontinuierlichen oder schrittweisen) Übergang zwischen einer tangentialen und einer radialen Polarisationsverteilung aufweist. In particular, the present invention is based on the concept of designing a polarization-influencing optical arrangement with a wire grid polarizer such that its polarization-influencing effect does not correspond to the conversion of a constant linear polarization distribution (with constant polarization preferred direction across the light beam cross-section) into a radial or a tangential polarization distribution, but to the conversion in a mixed tangential radial polarization distribution. Such a "mixed tangential-radial polarization distribution" (which may also be referred to as TE / TM polarization distribution or TM / TE polarization distribution) is understood here and below to mean a polarization distribution which has a (continuous or stepwise) transition between a tangential and a radial polarization distribution.

Mit anderen Worten weist eine solche Polarisationsverteilung im Übergang zwischen Orten in der Pupille, in denen die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd senkrecht zum auf die optische Systemachse gerichteten Radius orientiert sind, und Orten, in denen die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd parallel zum auf die optische Systemachse gerichteten Radius orientiert sind, Orte auf, in denen die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren zwischen diesen beiden „extremen“ Positionen liegen und kontinuierlich oder schrittweise über die Pupille von der tangentialen zur radialen Ausrichtung übergehen. In other words, such a polarization distribution in the transition between locations in the pupil in which the vibration planes of the electric field strength vectors of the individual linearly polarized light beams are oriented approximately perpendicular to the radius directed to the optical system axis, and locations in which the vibration planes of the electric field strength vectors individual linearly polarized light rays are oriented approximately parallel to the radius directed onto the optical system axis, locations in which the vibration levels of the electric field strength vectors lie between these two "extreme" positions and transition continuously or stepwise across the pupil from the tangential to the radial orientation.

Gemäß einer Ausführungsform weist die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung ferner wenigstens ein weiteres polarisationsbeeinflussendes optisches Element auf. According to one embodiment, the polarization-influencing optical arrangement further comprises at least one further polarization-influencing optical element.

Gemäß einer Ausführungsform weist die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung ferner einen Aktuator auf, mittels dem der Drahtgitterpolarisator und das wenigstens eine weitere polarisationsbeeinflussende optische Element unabhängig voneinander zwischen einer Position innerhalb des optischen Strahlengangs und einer Position außerhalb des optischen Strahlengangs bewegbar sind. According to one embodiment, the polarization-influencing optical arrangement further comprises an actuator, by means of which the wire grid polarizer and the at least one further polarization-influencing optical element are movable independently of one another between a position within the optical beam path and a position outside the optical beam path.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein optisches System, insbesondere einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit einer polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung, wobei diese polarisationsbeeinflussende optische Anordnung aufweist:

– wenigstens einen Drahtgitterpolarisator, welcher ein Substrat und eine Anordung von Drahtelementen auf diesem Substrat aufweist;
– wenigstens ein weiteres polarisationsbeeinflussendes optisches Element; und
– einen Aktuator, mittels dem der Drahtgitterpolarisator und das wenigstens eine weitere polarisationsbeeinflussende optische Element unabhängig voneinander zwischen einer Position innerhalb des optischen Strahlengangs und einer Position außerhalb des optischen Strahlengangs bewegbar sind.

According to a further aspect, the invention relates to an optical system, in particular a microlithographic projection exposure apparatus, having a polarization-influencing optical arrangement, this polarization-influencing optical arrangement having:

At least one wire grid polarizer having a substrate and an array of wire elements on said substrate;
At least one further polarization-influencing optical element; and
An actuator by means of which the wire grid polarizer and the at least one further polarization-influencing optical element are movable independently of one another between a position within the optical beam path and a position outside the optical beam path.

Gemäß einer Ausführungsform weist die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung wenigstens eine Lambda/2-Platte auf. Auf diese Weise kann in der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung die durch den Drahtgitterpolarisator eingestellte Ausgangspolarisationsverteilung weiter modifiziert werden, wobei beispielsweise eine zunächst durch den Drahtgitterpolarisator eingestellte tangentiale Polarisationsverteilung in eine gemischt tangential-radiale Polarisationsverteilung umgewandelt werden kann. Dabei entspricht die polarisationsbeeinflussende Wirkung der Lambda/2-Platte einer Spiegelung der Polarisationsvorzugsrichtung des auftreffenden Lichtes an der optischen Kristallachse der Lambda/2-Platte und kann somit etwa im Falle einer drehbaren Ausführung der Lambda/2-Platte um die optische Systemachse bzw. um eine zur Lichtausbreitungsrichtung parallele Achse in flexibler Weise weiter verändert werden. According to one embodiment, the polarization-influencing optical arrangement has at least one lambda / 2 plate. In this way, in the polarization-influencing optical arrangement, the output polarization distribution set by the wire grid polarizer can be further modified, whereby, for example, a tangential polarization distribution initially set by the wire grid polarizer can be converted into a mixed tangential-radial polarization distribution. In this case, the polarization-influencing effect of the lambda / 2 plate corresponds to a reflection of the preferred direction of polarization of the incident light on the optical crystal axis of the lambda / 2 plate and can therefore be approximately in the case of a rotatable embodiment of the lambda / 2 plate around the optical system axis or order an axis parallel to the light propagation direction axis can be further changed in a flexible manner.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Substrat des Drahtgitterpolarisators als Retarder ausgebildet sein. Hierdurch kann erreicht werden, dass eine durch die Drahtelemente des Drahtgitterpolarisators eingestellte Polarisationsverteilung durch die polarisationsoptische Wirkung des Retarders weiter beeinflusst wird. Unter einem Retarder wird im Einklang mit der üblichen Terminologie ein optisches Element verstanden, welches eine Retardierung bzw. „Verzögerung“ entsprechend einem optischen Weglängenunterschied zwischen zwei orthogonalen (zueinander senkrechten) Polarisationszuständen bewirkt, wobei als Material des Retarders ein linear doppelbrechendes Material wie z.B. Magnesiumfluorid (MgF₂), Saphir (Al₂O₃) oder auch kristallines Quarz mit zur Lichtausbreitungsrichtung senkrechter Orientierung der optischen Kristallachse verwendet werden kann. Hierbei kann, wie im Weiteren noch näher erläutert, die polarisationsbeeinflussende Wirkung beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass eine zunächst durch die Drahtelemente erzeugte gemischt tangentialradiale Polarisationsverteilung durch das im Lichtweg nachfolgende Substrat mit Wirkung einer Lambda/2-Platte in eine tangentiale Polarisationsverteilung (= „TE-Polarisation“) umgewandelt wird. According to one embodiment, the substrate of the Drahtgitterpolarisators may be formed as a retarder. In this way, it can be achieved that a polarization distribution set by the wire elements of the wire grid polarizer is further influenced by the polarization-optical effect of the retarder. A retarder is understood, in accordance with standard terminology, to be an optical element which causes a retardation corresponding to an optical path length difference between two orthogonal (mutually perpendicular) states of polarization, using as material of the retarder a linearly birefringent material, such as magnesium fluoride (US Pat. MgF ₂ ), sapphire (Al ₂ O ₃ ) or crystalline quartz with orientation perpendicular to the direction of light propagation of the optical crystal axis can be used. In this case, as explained in more detail below, the polarization-influencing effect be configured, for example, such that a first generated by the wire elements mixed tangential radial polarization distribution by the following in the light path substrate with the effect of a lambda / 2 plate in a tangential polarization distribution (= "TE -Polarisation ") is converted.

– wenigstens einen Drahtgitterpolarisator, welcher ein Substrat und eine Anordung von Drahtelementen auf diesem Substrat aufweist;
– wobei das Substrat des Drahtgitterpolarisators als Retarder ausgebildet ist.

At least one wire grid polarizer having a substrate and an array of wire elements on said substrate;
- Wherein the substrate of the Drahtgitterpolarisators is designed as a retarder.

Das Substrat des Drahtgitterpolarisators kann insbesondere als Lambda/2-Platte ausgebildet sein. The substrate of the Drahtgitterpolarisators may be formed in particular as a lambda / 2-plate.

Gemäß einer Ausführungsform weist die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung wenigstens einen Rotator, insbesondere einen 90°-Rotator, auf. Dies ermöglicht es, anstelle der vorstehend erwähnten (TE/TM- bzw. TM/TE-) Ausgangspolarisationsverteilung eine Ausgangspolarisationsverteilung zu erzeugen, in welcher wiederum ein kontinuierlicher oder schrittweiser Übergang zwischen einer tangentialen und einer radialen Polarisationsverteilung vorhanden ist, jedoch infolge der durch den 90°-Rotator eingeführten Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung gerade mit tangential verlaufender Polarisationsvorzugsrichtung an den Positionen, wo im vorstehend beschriebenen Beispiel radiale Polarisation vorgelegen hatte, und umgekehrt. According to one embodiment, the polarization-influencing optical arrangement has at least one rotator, in particular a 90 ° rotator. This allows, instead of the above mentioned (TE / TM or TM / TE) output polarization distribution to produce an output polarization distribution in which there is again a continuous or stepwise transition between a tangential and a radial polarization distribution, but due to the rotation of the polarization preferred direction introduced by the 90 ° rotator straight with a direction of polarization preferential direction at the positions where in the example described above had had radial polarization, and vice versa.

In Ausführungsformen können auch sowohl eine Lambda/2-Platte als auch ein Rotator, insbesondere ein 90°-Rotator, vorgesehen sein, wobei weiter insbesondere diese optischen Elemente auch selektiv und unabhängig voneinander in den optischen Strahlengang einfahrbar bzw. aus dem optischen Strahlengang herausfahrbar ausgeführt sein können, um je nach Kombination der im Strahlengang befindlichen Komponenten flexibel zwischen unterschiedlichen Ausgangspolarisationsverteilungen umschalten zu können. In embodiments, both a lambda / 2 plate and a rotator, in particular a 90 ° rotator, may be provided, wherein furthermore, in particular, these optical elements can also be selectively and independently moved into the optical beam path or moved out of the optical beam path be able to flexibly switch between different output polarization distributions depending on the combination of the components located in the beam path.

Gemäß einer Ausführungsform weist die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung wenigstens einen Depolarisator auf, welcher in Verbindung mit einem Lichtmischsystem auf den Depolarisator auftreffendes Licht in unpolarisiertes Licht umwandelt. Hierdurch kann auch bei Einsatz einer linear polarisiertes Licht erzeugenden Lichtquelle wie z.B. eines Excimer-Lasers der erfindungsgemäß verwendete Drahtgitterpolarisator mit unpolarisiertem Licht betrieben werden, wobei die Einstellung der gewünschten Ausgangspolarisationsverteilung erst durch die Drahtelemente des Drahtgitterpolarisators erfolgt. According to one embodiment, the polarization-influencing optical arrangement has at least one depolarizer, which converts incident light into unpolarized light in connection with a light mixing system onto the depolarizer. In this way, even when using a linearly polarized light-generating light source such. of an excimer laser, the wire grid polarizer used in accordance with the invention is operated with unpolarized light, the adjustment of the desired output polarization distribution only taking place through the wire elements of the wire grid polarizer.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Drahtgitterpolarisator auf dem Substrat eine Mehrzahl von segmentierten Bereichen separater Drahtelemente auf. According to one embodiment, the wire grid polarizer has a plurality of segmented areas of separate wire elements on the substrate.

Gemäß einer Ausführungsform weisen wenigstens zwei segmentierte Bereiche zueinander parallel angeordnete Drahtelemente auf. Dabei können diese zwei segmentierten Bereiche mit zueinander parallel angeordneten Drahtelementen insbesondere einander gegenüberliegend angeordnet sein. According to one embodiment, at least two segmented regions have wire elements arranged parallel to one another. In this case, these two segmented regions with wire elements arranged parallel to one another can be arranged in particular opposite one another.

Gemäß einer Ausführungsform weisen wenigstens zwei segmentierte Bereiche zueinander senkrecht angeordnete Drahtelemente auf. Dabei können diese zwei segmentierten Bereiche mit zueinander senkrecht angeordneten Drahtelementen insbesondere zueinander in Umfangsrichtung um einen Winkel von 90° versetzt angeordnet sein. According to one embodiment, at least two segmented regions have mutually perpendicularly arranged wire elements. In this case, these two segmented regions with mutually perpendicularly arranged wire elements can be arranged in particular offset from each other in the circumferential direction by an angle of 90 °.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Drahtgitterpolarisator in einer Pupillenebene angeordnet. According to one embodiment, the wire grid polarizer is arranged in a pupil plane.

Gemäß einer Ausführungsform ist ferner eine Wechselvorrichtung zum Auswechseln des Drahtgitterpolarisators vorgesehen. Durch eine solche Wechselvorrichtung kann erreicht werden, dass ausgehend von der jeweils gleichen Eingangspolarisationsverteilung durch Wechsel zwischen unterschiedlichen Drahtgitterpolarisatoren in flexibler Weise zwischen unterschiedlichen Ausgangspolarisationsverteilungen umgeschaltet werden kann. According to one embodiment, a changing device for exchanging the Drahtgitterpolarisators is further provided. By such a change device can be achieved that, starting from the same input polarization distribution by switching between different Drahtgitterpolarisatoren can be switched in a flexible manner between different Ausgangsspolarisationsverteilungen.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Drahtgitterpolarisator für einen Betrieb in Reflexion ausgelegt. Mit anderen Worten wird in einer solchen Ausführungsform der Anteil des auf den Drahtgitterpolarisator auftreffenden Lichtes im optischen System (z.B. im Lithographieprozess bzw. in der Beleuchtungseinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage als Beleuchtungslicht) genutzt, welcher eine Polarisationsrichtung aufweist, die parallel zu den Drahtelementen verläuft, wohingegen das vom Drahtgitterpolarisator transmittierte Licht (mit zu den Drahtelementen senkrechter Polarisationsrichtung) ungenutzt bleibt und beispielsweise in einer Strahlfalle o. dgl. absorbiert wird. According to one embodiment, the wire grid polarizer is designed for operation in reflection. In other words, in such an embodiment, the proportion of incident on the Drahtgitterpolarisator light in the optical system (eg in the lithography process or in the illumination device of the projection exposure system as illumination light) is used, which has a polarization direction which is parallel to the wire elements, whereas that of Wireframe polarizer transmitted light (with the wire elements perpendicular polarization direction) remains unused and, for example, in a beam trap o. The like. Absorbed.

Die Erfindung betrifft ferner eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage sowie ein Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente. The invention further relates to a microlithographic projection exposure apparatus and to a method for microlithographic production of microstructured components.

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

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

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Es zeigen: Show it:

1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage mit einer polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 1 a schematic representation for explaining the structure of a microlithographic projection exposure apparatus with a polarization-influencing optical arrangement according to an embodiment of the invention;

2 eine schematische Draufsicht auf einen Drahtgitterpolarisator als Bestandteil der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und 2 a schematic plan view of a Drahtgitterpolarisator as part of the polarization-influencing optical arrangement according to an embodiment of the invention; and

3–7 schematische Darstellungen zur Erläuterung weiterer Ausführungsformen der Erfindung. 3 - 7 schematic representations for explaining further embodiments of the invention.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

1 zeigt in schematischer Darstellung eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage 100 mit einer Lichtquelleneinheit 101, einer Beleuchtungseinrichtung 110, einer abzubildende Strukturen aufweisenden Maske 125, einem Projektionsobjektiv 130 und einem zu belichtenden Substrat 140. Die Lichtquelleneinheit 101 umfasst als Lichtquelle einen DUV- oder VUV-Laser, beispielsweise einen ArF-Laser für 193 nm, einen F₂-Laser für 157 nm, einen Ar₂-Laser für 126 nm oder einen Ne₂-Laser für 109 nm, und eine Strahlformungsoptik, welche ein paralleles Lichtbüschel erzeugt. Die Strahlen des Lichtbüschels weisen eine lineare Polarisationsverteilung auf, wobei die Schwingungsebenen des elektrischen Feldvektors der einzelnen Lichtstrahlen in einheitlicher Richtung verlaufen. 1 shows a schematic representation of a microlithographic projection exposure apparatus 100 with a light source unit 101 , a lighting device 110 , a mask having structures to be imaged 125 , a projection lens 130 and a substrate to be exposed 140 , The light source unit 101 comprises as light source a DUV or VUV laser, for example an ArF laser for 193 nm, an F ₂ laser for 157 nm, an Ar ₂ laser for 126 nm or a Ne ₂ laser for 109 nm, and a beam shaping optics which produces a parallel tuft of light. The beams of the light pencil have a linear polarization distribution, wherein the vibration planes of the electric field vector of the individual light beams run in a uniform direction.

Das parallele Lichtbüschel trifft auf ein Divergenz erhöhendes optisches Element 111. Als Divergenz erhöhendes optisches Element 111 kann beispielsweise eine Rasterplatte aus diffraktiven oder refraktiven Rasterelementen eingesetzt werden. Jedes Rasterelement erzeugt ein Strahlenbüschel, dessen Winkelverteilung durch Ausdehnung und Brennweite des Rasterelementes bestimmt ist. Die Rasterplatte befindet sich in der Objektebene eines nachfolgenden Objektivs 112 oder in deren Nähe. Das Objektiv 112 ist ein Zoom-Objektiv, welches ein paralleles Lichtbüschel mit variablem Durchmesser erzeugt. Das parallele Lichtbüschel wird durch einen Umlenkspiegel 113 auf eine optische Einheit 114 gerichtet, die ein Axikon 115 enthält. Durch das Zoom-Objektiv 112 in Verbindung mit dem Axikon 115 werden in einer Pupillenebene 116 je nach Zoom-Stellung und Position der Axikonelemente unterschiedliche Beleuchtungskonfigurationen erzeugt. The parallel tuft of light encounters a divergence-enhancing optical element 111 , Divergence enhancing optical element 111 For example, a grid plate of diffractive or refractive grid elements can be used. Each raster element generates a bundle of rays whose angular distribution is determined by the extent and focal length of the raster element. The grid plate is located in the object plane of a subsequent objective 112 or in the vicinity. The objective 112 is a zoom lens that produces a parallel tuft of light with variable diameter. The parallel tuft of light is through a deflection mirror 113 on an optical unit 114 directed, which is an axicon 115 contains. Through the zoom lens 112 in conjunction with the axicon 115 be in a pupil plane 116 depending on the zoom position and position of Axikonelemente different lighting configurations generated.

In der Pupillenebene 116 oder in deren unmittelbarer Nähe befindet sich eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 150, welche insbesondere einen Drahtgitterpolarisator 200 aufweist, wie er beispielsweise in 2 dargestellt ist. Die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 150 kann zusätzlich zu dem Drahtgitterpolarisator 200 weitere Komponenten aufweisen, wie im Weiteren unter Bezugnahme auf 5 noch näher erläutert wird. Insbesondere weist die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 150 in dem Ausführungsbeispiel einen (in 1 nicht dargestellten, jedoch in 5 eingezeichneten) Depolarisator z.B. in Form eines sogenannten Hanle-Depolarisators auf, welcher in Verbindung mit einem Lichtmischsystem das durch die Lichtquelleneinheit 101 erzeugte, linear polarisierte Licht vor dem Auftreffen auf den Drahtgitterpolarisator 200 in unpolarisiertes Licht umwandelt. At the pupil level 116 or in the immediate vicinity is a polarization-influencing optical arrangement 150 which in particular a wire grid polarizer 200 has, for example, in 2 is shown. The polarization-influencing optical arrangement 150 can in addition to the wire grid polarizer 200 have further components, as described below with reference to 5 will be explained in more detail. In particular, the polarization-influencing optical arrangement 150 in the embodiment a (in 1 not shown, but in 5 drawn) depolarizer, for example in the form of a so-called Hanle-Depolarisators, which in conjunction with a light mixing system by the light source unit 101 produced, linearly polarized light before hitting the wire grid polarizer 200 converted into unpolarized light.

Auf die optische Einheit 114 folgt ein Retikel-Maskierungssystem (REMA) 118, welches durch ein REMA-Objektiv 119 auf die Struktur tragende Maske (Retikel) 125 abgebildet wird und dadurch den ausgeleuchteten Bereich auf dem Retikel 125 begrenzt. Die Struktur tragende Maske 125 wird mit dem Projektionsobjektiv 130 auf das lichtempfindliche Substrat 140 abgebildet. Zwischen einem letzten optischen Element 135 des Projektionsobjektivs 130 und dem lichtempfindlichen Substrat 140 befindet sich eine Immersionsflüssigkeit 136 mit einem von Luft verschiedenen Brechungsindex. On the optical unit 114 follows a reticle masking system (REMA) 118 which is powered by a REMA lens 119 on the structure-bearing mask (reticle) 125 and thereby the illuminated area on the reticle 125 limited. The structure wearing mask 125 becomes with the projection lens 130 on the photosensitive substrate 140 displayed. Between a last optical element 135 of the projection lens 130 and the photosensitive substrate 140 there is an immersion liquid 136 with a refractive index different from air.

2 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Drahtgitterpolarisator 200 als Bestandteil der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung 150 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Drahtgitterpolarisator 200 weist eine Anordnung von Drahtelementen 206 auf einem Substrat 205 auf, wobei die Transmissionsrichtung bzw. -achse jeweils senkrecht zu den Drahtelementen 206 verläuft. Die Drahtelemente 206 können beispielsweise aus Aluminium (Al), Silber (Ag), Gold (Au) oder aus einem anderen geeigneten Metall hergestellt sein. Das Substrat 205 kann beispielsweise aus Quarzglas (SiO₂), Kalziumfluorid (CaF₂), Magnesiumfluorid (MgF₂) oder Saphir (Al₂O₃) hergestellt sein. Der Abstand der Drahtelemente 206 kann in Abhängigkeit von der Arbeitswellenlänge (typischerweise mit Werten unterhalb der Arbeitswellenlänge) geeignet gewählt werden. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt, so dass der Abstand der Drahtelemente 206 grundsätzlich kleiner oder auch größer als die Arbeitswellenlänge sein kann. 2 shows a schematic representation of a wireframe polarizer 200 as part of the polarization-influencing optical arrangement 150 according to an embodiment of the invention. The wireframe polarizer 200 has an arrangement of wire elements 206 on a substrate 205 on, wherein the transmission direction or axis respectively perpendicular to the wire elements 206 runs. The wire elements 206 For example, they may be made of aluminum (Al), silver (Ag), gold (Au), or other suitable metal. The substrate 205 For example, it can be made of quartz glass (SiO ₂ ), calcium fluoride (CaF ₂ ), magnesium fluoride (MgF ₂ ) or sapphire (Al ₂ O ₃ ). The distance between the wire elements 206 may be suitably chosen depending on the operating wavelength (typically below working wavelength). However, the invention is not limited thereto, so that the distance of the wire elements 206 basically smaller or larger than the working wavelength can be.

Ebenfalls in 2 angedeutet ist die durch den Drahtgitterpolarisator 200 erzeugte Ausgangspolarisationsverteilung, wobei die eingezeichneten Doppelpfeile die Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstärkevektors bezeichnen. Wie aus 2 ersichtlich verlaufen die Drahtelemente 206 an jedem Punkt senkrecht zur gewünschten Polarisationsrichtung und sind dabei jeweils entlang der Kreisbogenabschnitte der in 2 eingezeichneten Kreise (deren Mittelpunkte außerhalb des Drahtgitterpolarisators 200 und jeweils auf einer das Zentrum des Drahtgitterpolarisators 200 schneidenden Geraden liegen) angeordnet. Die in 2 eingezeichneten Vollkreise dienen lediglich zur Erläuterung der Geometrie der Struktur und sind typischerweise außerhalb des Drahtgitterpolarisators 200 bzw. in den gestrichelt eingezeichneten Bereichen nicht physikalisch vorhanden. Fertigungstechnisch kann jedoch auch zunächst die Herstellung der Drahtelemente 206 gemäß den eingezeichneten Vollkreisen erfolgen, woraufhin dann die letztlich benötigten bzw. verbleibenden Abschnitte der Drahtelemente 206 unter Fertigstellung des Drahtgitterpolarisators 200 entsprechend ausgeschnitten werden können Des Weiteren sind in Ausführungsformen der Erfindung auf dem Drahtgitterpolarisator 200 die Drahtelemente 206 nur in Bereichen ausgebildet, in denen sie zur Polarisationseinstellung benötigt werden. Also in 2 indicated by the wireframe polarizer 200 generated output polarization distribution, wherein the double arrows indicate the direction of vibration of the electric field strength vector. How out 2 the wire elements are visible 206 at each point perpendicular to the desired polarization direction and are in each case along the arc sections of in 2 drawn circles (the centers of which are outside the wireframe polarizer 200 and on each one the center of the wireframe polarizer 200 intersecting straight lines). In the 2 Plotted full circles are merely illustrative of the geometry of the structure and are typically outside the wireframe polarizer 200 or in the dashed areas not physically present. Manufacturing technology, however, also initially the production of the wire elements 206 take place according to the drawn full circles, whereupon then the ultimately required or remaining portions of the wire elements 206 with completion of the wireframe polarizer 200 Furthermore, in embodiments of the invention on the wire grid 200 the wire elements 206 formed only in areas where they are needed for polarization adjustment.

Die durch den Drahtgitterpolarisator 200 erzeugte Ausgangspolarisationsverteilung ist gemäß 2 derart beschaffen, dass die Polarisationsvorzugsrichtung bzw. die Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstärkevektors in den Positionen unter „12 Uhr“, „3 Uhr“, „6 Uhr“ und „9 Uhr“ tangential, und unter den gegenüber diesen Positionen um 45° um die x-Achse bzw. die optische Systemachse OA verdrehten Positionen radial verläuft. Dazwischen erfolgt ein kontinuierlicher Übergang zwischen diesen „Extremen“, indem die Schwingungsrichtung über die Pupille kontinuierlich aus der tangentialen in die radiale Ausrichtung übergeht. Die durch den Drahtgitterpolarisator 200 erzeugte Ausgangspolarisationsverteilung weist somit einen kontinuierlichen Übergang zwischen einer tangentialen und einer radialen Polarisationsverteilung auf und stellt somit eine „gemischt tangential-radiale Polarisationsverteilung“ dar. Die in 2 dargestellte Polarisationsverteilung kann auch als TE/TM-Polarisationsverteilung oder als TM/TE-Polarisationsverteilung bezeichnet werden. The through the wireframe polarizer 200 generated output polarization distribution is according to 2 such that the preferred direction of polarization or the oscillation direction of the electric field strength vector is tangential in the positions below "12 o'clock", "3 o'clock", "6 o'clock" and "9 o'clock", and below the x -Axis or the optical system axis OA twisted positions extends radially. In between, there is a continuous transition between these "extremes" in that the direction of oscillation transitions continuously from the tangential to the radial orientation via the pupil. The through the wireframe polarizer 200 output polarization distribution thus produced has a continuous transition between a tangential and a radial polarization distribution and thus represents a "mixed tangential-radial polarization distribution" 2 The polarization distribution shown can also be referred to as TE / TM polarization distribution or as TM / TE polarization distribution.

In weiteren Ausführungsformen kann das Substrat des Drahtgitterpolarisators auch als Retarder, insbesondere als Lambda/2-Platte, ausgebildet sein. Dabei können insbesondere die Drahtelemente – z.B. gemäß der in 2 gezeigten Anordnung – auf der Lichteintrittsfläche des Retarders ausgebildet sein. Im Falle der Ausgestaltung des Substrats des Drahtgitterpolarisators als Lambda/2-Platte (mit z.B. vertikal bzw. in y-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem verlaufender schneller Achse der Doppelbrechung) wird eine zunächst durch die Drahtelemente erzeugte gemischt tangential-radiale Polarisationsverteilung (entsprechend der in 2 gezeigten Polarisationsverteilung) durch das im Lichtweg nachfolgende Substrat bzw. die Lambda/2-Platte aufgrund der Spiegelung der Polarisationsrichtung an der schnellen Achse der Doppelbrechung in eine tangentiale Polarisationsverteilung (= „TE-Polarisation“) umgewandelt. In further embodiments, the substrate of the wire grid polarizer can also be designed as a retarder, in particular as a lambda / 2 plate. In particular, the wire elements - eg according to the in 2 shown arrangement - be formed on the light entry surface of the retarder. In the case of the embodiment of the substrate of the wire grid polarizer as a lambda / 2 plate (with, for example, vertically or in the y direction in the drawn coordinate system extending fast axis of birefringence) is a first generated by the wire elements mixed tangential-radial polarization distribution (corresponding to the in 2 shown polarization distribution) is converted by the following in the light path substrate or the lambda / 2 plate due to the reflection of the polarization direction on the fast axis of birefringence in a tangential polarization distribution (= "TE polarization").

Wie in 3 schematisch dargestellt, kann der Drahtgitterpolarisator 300 in weiteren Ausführungsformen auch eine Mehrzahl von segmentierten Bereichen 300a, 300b, 300c, ... mit voneinander räumlich getrennten bzw. separaten Drahtelementen 306 aufweisen, wobei die entsprechende Ausgangspolarisationsverteilung mit P300 bezeichnet ist. Mittels eines solchen Drahtgitterpolarisators 300 kann somit ebenfalls eine gemischt tangential-radiale Polarisationsverteilung erzeugt werden, wobei im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel von 2 kein kontinuierlicher, sondern ein schrittweiser Übergang zwischen der tangentialen und der radialen Ausrichtung der Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstärkevektors erfolgt. Hierbei kann insbesondere dem Umstand Rechnung getragen werden, dass etwa in der Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage oftmals Beleuchtungssettings (d. h. Intensitätsverteilungen in der Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung) zum Einsatz kommen, bei denen nur ein vergleichsweise geringer Anteil der ausleuchtbaren Fläche in der Pupillenebene auch tatsächlich genutzt wird, beispielsweise Dipol- oder Quadrupol-Beleuchtungssettings, wobei die segmentierten Bereiche des Drahtgitterpolarisator 300 in den entsprechenden Beleuchtungspolen positioniert werden. As in 3 shown schematically, the wire grid polarizer 300 In further embodiments, a plurality of segmented areas 300a . 300b . 300c , ... with spatially separated or separate wire elements 306 , wherein the corresponding output polarization distribution is designated P300. By means of such Drahtgitterpolarisators 300 Thus, a mixed tangential-radial polarization distribution can also be generated, wherein, in contrast to the exemplary embodiment of FIG 2 no continuous, but a gradual transition between the tangential and the radial orientation of the vibration direction of the electric field strength vector takes place. In this case, it is possible in particular to take account of the fact that, for example, illumination settings (ie intensity distributions in the pupil plane of the illumination device) are often used in the illumination device of a microlithographic projection exposure apparatus in which only a comparatively small proportion of the illuminable surface in the pupil plane is actually used. For example, dipole or quadrupole illumination settings, wherein the segmented areas of the wire grid polarizer 300 be positioned in the appropriate lighting poles.

In weiteren Ausführungsformen der Erfindung werden in Bereichen, in denen unpolarisierte Beleuchtung gewünscht ist, keine Drahtgitterstrukturen bzw. Drahtelemente 206 aufgebracht mit der Folge, dass in solchen Bereichen das eingestrahlte, unpolarisierte Licht ohne Polarisationswirkung transmittiert wird. Auf diese Weise ist erfindungsgemäß auch eine Kombination aus polarisierten und unpolarisierten Pupillenbereichen gezielt einstellbar. In further embodiments of the invention, in areas in which unpolarized illumination is desired, no wire mesh structures or wire elements are used 206 applied with the result that in such areas, the irradiated, unpolarized light without polarization effect is transmitted. In this way, according to the invention, a combination of polarized and unpolarized pupil areas can also be selectively adjusted.

Die erfindungsgemäße, wenigstens einen Drahtgitterpolarisator aufweisende polarisationsbeeinflussende optische Anordnung kann auch zur flexiblen Einstellung unterschiedlicher Polarisationsverteilungen ausgestaltet sein, wie im Weiteren unter Bezugnahme auf 4–6 erläutert wird. The polarization-influencing optical arrangement having at least one wire grid polarizer according to the invention can also be designed to flexibly set different polarization distributions, as described below with reference to FIG 4 - 6 is explained.

In Ausführungsformen kann, wie in 4a–c schematisch dargestellt, eine Wechselvorrichtung eingesetzt werden, um einen von einer Mehrzahl unterschiedlicher Drahtgitterpolarisatoren über einen geeigneten Aktuator aus dem optischen Strahlengang heraus bzw. in den Strahlengang hinein zu schieben. In embodiments, as shown in FIG 4a C shown schematically, a changing device can be used to push one of a plurality of different Drahtgitterpolarisatoren via a suitable actuator out of the optical beam path or into the beam path into it.

Gemäß 4a kann eine Wechselvorrichtung 410 mit einem eine Linearverschiebung (im gezeigten Ausführungsbeispiel entlang der x-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem) bewirkenden Aktuator („Retraktor“) betrieben werden, um selektiv einen von einer Mehrzahl unterschiedlicher Drahtgitterpolarisatoren 411–414 im optischen Strahlengang zu positionieren. According to 4a can be a change device 410 with a linear displacement (in the illustrated embodiment along the x-direction in the drawn coordinate system) causing actuator ("retractor") are operated to selectively one of a plurality of different Drahtgitterpolarisatoren 411 - 414 to be positioned in the optical beam path.

Gemäß 4b kann auch eine Wechselvorrichtung 420 mit einem eine Rotation bewirkenden, mit einer geeigneten Drehmechanik sowie ggf. einem integrierten Motor ausgestatteten Aktuator betrieben werden, um wahlweise einen von einer Mehrzahl unterschiedlicher Drahtgitterpolarisatoren 421–427 im optischen Strahlengang zu positionieren. According to 4b can also change a device 420 operated with a rotation causing, equipped with a suitable rotary mechanism and possibly an integrated motor actuator to selectively one of a plurality of different Wireframe polarizers 421 - 427 to be positioned in the optical beam path.

In einer weiteren Ausführungsform einer Wechselvorrichtung 430 können gemäß 4c auch mehrere Drahtgitterpolarisatoren 431–435 unabhängig voneinander in einer gemeinsamen Vorschubrichtung (im gezeigten Ausführungsbeispiel entlang der y-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem) bewegt und auf diese Weise selektiv im optischen Strahlengang positioniert werden. In a further embodiment of a changing device 430 can according to 4c also several wireframe polarizers 431 - 435 independently of each other in a common feed direction (in the embodiment shown along the y-direction in the drawn coordinate system) moves and be positioned in this way selectively in the optical beam path.

Gemäß 5 weist die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 150 im Strahlengang zusätzlich zu dem Drahtgitterpolarisator 200 weitere Komponenten auf. Insbesondere weist die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 150 einen Depolarisator 530 auf, welcher z.B. in Form eines für sich bekannten Hanle-Depolarisators ausgestaltet sein kann und in Verbindung mit einem in Lichtausbreitungsrichtung nachfolgenden Lichtmischsystem 540 (z.B. in Form eines Wabenkondensors) eine Depolarisation von (etwa im Falle der Verwendung einer Laserlichtquelle wie eines Excimer-Laser) linear polarisiertem Eingangslicht bewirkt. According to 5 has the polarization-influencing optical arrangement 150 in the beam path in addition to the wireframe polarizer 200 other components. In particular, the polarization-influencing optical arrangement 150 a depolarizer 530 which, for example, can be designed in the form of a Hanle depolarizer known per se and in conjunction with a light mixing system following in the light propagation direction 540 (eg in the form of a honeycomb condenser) causes a depolarization of (in the case of using a laser light source such as an excimer laser) linearly polarized input light.

Gemäß 5 ist ferner im Strahlengang nach dem Drahtgitterpolarisator 200 eine Lambda/2-Platte 550 angeordnet. Die Lambda/2-Platte 550 bewirkt eine Spiegelung der Polarisationsvorzugsrichtung des auftreffenden Lichtes an der optischen Kristallachse der Lambda/2-Platte 550. Dabei kann die Lambda/2-Platte 550 um die optische Systemachse bzw. eine zur Lichtausbreitungsrichtung parallele Achse drehbar ausgestaltet sein, um die erzeugte Ausgangspolarisationsverteilung weiter in flexibler Weise zu verändern. According to 5 is also in the beam path after the wire grid polarizer 200 a lambda / 2 plate 550 arranged. The lambda / 2 plate 550 causes a reflection of the polarization preferred direction of the incident light on the optical crystal axis of the lambda / 2 plate 550 , In this case, the lambda / 2 plate 550 be configured to be rotatable about the optical system axis or an axis parallel to the light propagation direction in order to further change the output polarization distribution generated in a flexible manner.

Des Weiteren ist gemäß 5 in Lichtausbreitungsrichtung nach bzw. stromabwärts zu dem Drahtgitterpolarisator 200 und der Lambda/2-Platte 550 ein 90°-Rotator 560 angeordnet. Der 90°-Rotator 560 bewirkt, dass die Schwingungsebene des elektrischen Feldstärkevektors jedes einzelnen linear polarisierten Lichtstrahls des Strahlbündels um 90° gedreht wird. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann der 90°-Rotator 560 auch in Lichtausbreitungsrichtung vor bzw. stromaufwärts zu der Lambda/2-Platte 550 angeordnet sein. Furthermore, according to 5 in the light propagation direction to downstream of the wire grid polarizer 200 and the lambda / 2 plate 550 a 90 ° rotator 560 arranged. The 90 ° rotator 560 causes the plane of oscillation of the electric field intensity vector of each individual linearly polarized light beam of the beam to be rotated by 90 °. According to an alternative embodiment, the 90 ° rotator 560 also in the light propagation direction before or upstream of the lambda / 2 plate 550 be arranged.

Durch den 90°-Rotator 560 kann erreicht werden, dass die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung 150 anstelle der gemischt tangential-radialen Ausgangspolarisationsverteilung von 2 oder 3 (welche auch in 6a nochmals schematisch und vereinfacht dargestellt und mit „P601“ bezeichnet ist) eine in 6b angedeutete Ausgangspolarisationsverteilung erzeugt, in welcher die Polarisationsvorzugsrichtung bzw. die Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstärkevektors in den Positionen unter „12 Uhr“, „3 Uhr“, „6 Uhr“ und „9 Uhr“ radial, und unter den gegenüber diesen Positionen um 45° um die x-Achse bzw. um die optische Systemachse OA verdrehten Positionen tangential verläuft. Diese Ausgangspolarisationsverteilung P602 weist ebenfalls einen kontinuierlichen Übergang zwischen einer tangentialen Polarisationsverteilung und einer radialen Polarisationsverteilung auf und stellt ebenfalls eine gemischt tangentialradiale Polarisationsverteilung dar. Through the 90 ° rotator 560 can be achieved that the polarization-influencing optical arrangement 150 instead of the mixed tangential-radial output polarization distribution of 2 or 3 (which also in 6a again schematically and simplified and designated by "P601") in 6b indicated output polarization distribution generates, in which the polarization preferential direction or the direction of vibration of the electric field strength vector in the positions below "12 o'clock," 3 o'clock "," 6 o'clock "and" 9 o'clock "radially, and below those of these positions by 45 ° the x-axis or positions rotated around the optical system axis OA are tangent. This output polarization distribution P602 also has a continuous transition between a tangential polarization distribution and a radial polarization distribution and also represents a mixed tangential radial polarization distribution.

Eine mögliche Ausgestaltung des 90°-Rotators 560 ist, eine planparallele Platte aus einem optisch aktiven Kristall im Strahlengang vorzusehen, deren Dicke etwa 90°/α_p beträgt, wobei α_p das spezifische Drehvermögen des optisch aktiven Kristalls angibt, und wobei die optische Kristallachse dieser planparallelen Platte parallel zu ihrer Elementachse und zur optischen Systemachse verläuft. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der 90°-Rotator 560 aus zwei Lambda/2-Platten aus doppelbrechendem Kristall zusammengesetzt sein. Diese weisen jeweils eine langsame Achse, die in Richtung kleiner Brechzahl verläuft, und eine dazu senkrechte schnelle Achse, die in Richtung hoher Brechzahl verläuft, auf. Dabei sind die beiden Lambda/2-Platten so gegeneinander verdreht, dass jeweils ihre langsamen Achsen bzw. ihre schnellen Achsen einen Winkel von 45° bilden. A possible embodiment of the 90 ° rotator 560 is to provide a plane-parallel plate of an optically active crystal in the beam path whose thickness is about 90 ° / α _p , where α _p indicates the specific rotation of the optically active crystal, and wherein the optical crystal axis of this plane-parallel plate parallel to its element axis and the optical system axis runs. According to a further embodiment, the 90 ° rotator 560 be composed of two lambda / 2 plates of birefringent crystal. These each have a slow axis, which runs in the direction of small refractive index, and a vertical fast axis, which runs in the direction of high refractive index, on. The two lambda / 2 plates are rotated against each other so that each form their slow axes or their fast axes an angle of 45 °.

Mittels der in 5 gezeigten polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung 150 kann durch selektives Einbringen der einzelnen Komponenten in den optischen Strahlengang in flexibler Weise zwischen unterschiedlichen Ausgangspolarisationsverteilungen umgeschaltet werden, wobei insbesondere die in 6a–d lediglich schematisch dargestellten Ausgangspolarisationsverteilungen, nämlich neben den bereits beschriebenen gemischt tangential-radialen Polarisationsverteilungen P601 bzw. P602 (gemäß 6a und 6b) eine radiale Polarisationsverteilung P603 (6c) und eine tangentiale Polarisationsverteilung P604 (6d) einstellbar sind. By means of in 5 shown polarization-influencing optical arrangement 150 can be switched by selectively introducing the individual components in the optical beam path in a flexible manner between different output polarization distributions, in particular those in 6a -D only schematically illustrated output polarization distributions, namely in addition to the already described mixed tangential-radial polarization distributions P601 and P602 (according to 6a and 6b ) a radial polarization distribution P603 ( 6c ) and a tangential polarization distribution P604 ( 6d ) are adjustable.

In weiteren Ausführungsformen kann, wie in 7 schematisch dargestellt, ein erfindungsgemäßer Drahtgitterpolarisator 700 auch für einen Betrieb in Reflexion ausgelegt sein. Hierbei wird der Anteil des auf den Drahtgitterpolarisator 700 auftreffenden Lichtes als Beleuchtungslicht genutzt, dessen Polarisationsrichtung parallel zu den Drahtelementen des Drahtgitterpolarisators 700 verläuft, wohingegen das vom Drahtgitterpolarisator 700 transmittierte Licht (mit zu den Drahtelementen senkrechter Polarisationsrichtung) transmittiert wird und beispielsweise in einer Strahlfalle o. dgl. absorbiert werden kann. In further embodiments, as in 7 schematically shown, a wire grid polarizer according to the invention 700 also be designed for operation in reflection. Here, the proportion of the wire grid polarizer 700 used incident light as illumination light, the polarization direction parallel to the wire elements of Drahtgitterpolarisators 700 whereas that of the wire grid polarizer 700 transmitted light (with the wire elements perpendicular polarization direction) is transmitted and, for example, in a beam trap o. The like. Can be absorbed.

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

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1582894 B1 [0004]
WO 2005/069081 A2 [0006]
US 2006/0055909 A1 [0006]
DE 102009055184 B4 [0006]

Claims

Optical system, in particular a microlithographic projection exposure apparatus, having a polarization-influencing optical arrangement ( 150 ), this polarization-influencing optical arrangement ( 150 ): at least one wire grid polarizer ( 200 . 300 . 411 - 414 . 421 - 427 . 431 - 435 . 700 ), which comprises a substrate and an arrangement of wire elements ( 206 . 306 ) on this substrate ( 205 . 305 ) having; • this wire mesh polarizer ( 200 . 300 . 411 - 414 . 421 - 427 . 431 - 435 . 700 ) in at least one configuration of the polarization-influencing optical arrangement ( 150 ) converts a linear polarization distribution with a direction of polarization preferential over the light bundle cross-section of a light beam passing through the wire grid polarizer into a mixed tangential radial polarization distribution.

Optical system according to claim 1, characterized in that the polarization-influencing optical arrangement ( 150 ) further comprises at least one further polarization-influencing optical element.

Optical system according to claim 2, characterized in that the polarization-influencing optical arrangement ( 150 ) further comprises an actuator, by means of which the wire grid polarizer ( 200 . 300 . 411 - 414 . 421 - 427 . 431 - 435 . 700 ) and the at least one further polarization-influencing optical element are movable independently of one another between a position within the optical beam path and a position outside the optical beam path.

Optical system, in particular a microlithographic projection exposure apparatus, having a polarization-influencing optical arrangement ( 150 ), this polarization-influencing optical arrangement ( 150 ): at least one wire grid polarizer ( 200 . 300 . 411 - 414 . 421 - 427 . 431 - 435 . 700 ), which comprises a substrate and an arrangement of wire elements ( 206 . 306 ) on this substrate ( 205 . 305 ) having; At least one further polarization-influencing optical element; and an actuator by means of which the wire grid polarizer ( 200 . 300 . 411 - 414 . 421 - 427 . 431 - 435 . 700 ) and the at least one further polarization-influencing optical element are movable independently of one another between a position within the optical beam path and a position outside the optical beam path.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the polarization-influencing optical arrangement ( 150 ) at least one lambda / 2 plate ( 550 ) having.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate of the Drahtgitterpolarisators is designed as a retarder.

Optical system, in particular a microlithographic projection exposure apparatus, having a polarization-influencing optical arrangement ( 150 ), this polarization-influencing optical arrangement ( 150 ): at least one wire grid polarizer ( 200 . 300 . 411 - 414 . 421 - 427 . 431 - 435 . 700 ), which comprises a substrate and an arrangement of wire elements ( 206 . 306 ) on this substrate ( 205 . 305 ) having; • wherein the substrate of the Drahtgitterpolarisators is designed as a retarder.

Optical system according to claim 6 or 7, characterized in that the substrate of the Drahtgitterpolarisators as lambda / 2-plate ( 550 ) is trained.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the polarization-influencing optical arrangement ( 150 ) at least one rotator ( 560 ), in particular a 90 ° rotator.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the polarization-influencing optical arrangement ( 150 ) at least one depolarizer ( 530 ), which in conjunction with a light mixing system ( 540 ) on the depolarizer ( 530 ) converts incident light into unpolarized light.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the wire grid polarizer ( 300 . 700 ) on the substrate a plurality of segmented areas ( 300a . 300b . 300c , ...) has separate wire elements.

Optical system according to claim 11, characterized in that at least two segmented regions have mutually parallel arranged wire elements.

Optical system according to claim 12, characterized in that these two segmented regions are arranged opposite each other with mutually parallel wire elements.

Optical system according to one of claims 11 to 13, characterized in that at least two segmented regions mutually perpendicularly arranged wire elements.

Optical system according to claim 14, characterized in that these two segmented regions are arranged mutually perpendicularly arranged wire elements to each other in the circumferential direction by an angle of 90 °.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the wire grid polarizer ( 200 . 300 . 411 - 414 . 421 - 427 . 431 - 435 . 700 ) is arranged in a pupil plane.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that furthermore a changing device ( 410 . 420 ) is provided for replacing the Drahtgitterpolarisators.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the wire grid polarizer ( 700 ) is designed for operation in reflection.

Microlithographic projection exposure apparatus comprising a lighting device and a projection lens, wherein the illumination device ( 110 ) and / or the projection lens ( 130 ) comprise an optical system according to one of the preceding claims.

Process for the microlithographic production of microstructured components comprising the following steps: 140 ) to which is at least partially applied a layer of a photosensitive material; • Providing a mask ( 125 ) having structures to be imaged; Providing a microlithographic projection exposure apparatus ( 100 ) according to claim 19; and projecting at least part of the mask ( 125 ) to a region of the layer using the projection exposure apparatus ( 100 ).