DE10343333A1 - Illumination system for microlithography projection exposure system, has mirror arrangement with array of individual mirrors that is controlled individually by changing angular distribution of light incident on mirror arrangement - Google Patents

Illumination system for microlithography projection exposure system, has mirror arrangement with array of individual mirrors that is controlled individually by changing angular distribution of light incident on mirror arrangement Download PDF

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DE10343333A1 DE2003143333 DE10343333A DE10343333A1 DE 10343333 A1 DE10343333 A1 DE 10343333A1 DE 2003143333 DE2003143333 DE 2003143333 DE 10343333 A DE10343333 A DE 10343333A DE 10343333 A1 DE10343333 A1 DE 10343333A1
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Abstract

A light distribution device (25) receives light from a primary light source (11) e.g. laser and produces two-dimensional intensity distribution which is set variably in pupil-shaped surface (31). The mirror arrangement (20) has array of individual mirrors (21) that is controlled individually by changing the angular distribution of light incident on mirror arrangement. An independent claim is also included for method of producing semiconductor components.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes mit dem Licht einer primären Lichtquelle.The The invention relates to an illumination system for a microlithography projection exposure apparatus for illuminating a lighting field with the light of a primary light source.

Die Leistungsfähigkeit von Projektionsbelichtungsanlagen für die mikrolithographische Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen fein strukturierten Bauteilen wird wesentlich durch die Abbildungseigenschaften der Projektionsobjektive bestimmt. Darüber hinaus werden die Bildqualität und der mit der Anlage erzielbare Wafer-Durchsatz wesentlich durch Eigenschaften des dem Projektionsobjektiv vorgeschalteten Beleuchtungssystems mitbestimmt. Dieses muss in der Lage sein, das Licht einer primären Lichtquelle, beispielsweise eines Lasers, mit möglichst hohem Wirkungsgrad zu präparieren und dabei in einem Beleuchtungsfeld des Beleuchtungssystems eine möglichst gleichmäßige Intensitätsverteilung zu erzeugen. Zudem soll es möglich sein, am Beleuchtungssystem verschiedene Beleuchtungsmodi einzu stellen, um beispielsweise die Beleuchtung entsprechend der Strukturen der einzelnen abzubildenden Vorlagen (Masken, Retikel) zu optimieren. Üblich sind Einstellmöglichkeiten zwischen unterschiedlichen konventionellen Settings mit verschiedenen Kohärenzgraden sowie Ringfeldbeleuchtung und Dipol- oder Quadrupolbeleuchtung. Die nichtkonventionellen Beleuchtungssettings zur Erzeugung einer außeraxialen, schiefen Beleuchtung können unter anderem der Erhöhung der Tiefenschärfe durch Zweistrahlinterferenz sowie der Erhöhung des Auflösungsvermögens dienen.The capacity of projection exposure equipment for the microlithographic Production of semiconductor devices and other finely structured Components is significantly affected by the imaging properties of Projection lenses determined. In addition, the picture quality and the achievable with the plant wafer throughput essentially by properties of the projection lens upstream Lighting system co-determined. This must be able to do that Light of a primary Light source, such as a laser, with the highest possible efficiency to prepare and while in a lighting field of the lighting system as possible uniform intensity distribution to create. In addition, it should be possible set different lighting modes on the lighting system, for example, the lighting according to the structures of individual templates to be imaged (masks, reticles) to optimize. Are common settings between different conventional settings with different ones degrees of coherence as well as ring field illumination and dipole or quadrupole illumination. The non-conventional lighting settings for creating an off-axis, oblique lighting can among other things the increase the depth of field serve by two-beam interference and increasing the resolution.

Die EP 0 747 772 beschreibt ein Beleuchtungssystem mit einem Zoom-Axicon-Objektiv, in dessen Objektebene ein erstes diffraktives Rasterelement mit zweidimensionaler Rasterstruktur angeordnet ist. Dieses Rasterelement dient dazu, den Lichtleitwert der auftreffenden Laserstrahlung leicht zu erhöhen und die Form der Lichtverteilung so zu verändern, dass sich beispielsweise eine angenäherte Kreisverteilung, Ringverteilung oder Quadrupolverteilung ergibt. Zum Wechsel zwischen diesen Beleuchtungsmodi werden erste Rasterelemente ausgetauscht. Ein zweites Rasterelement, welches sich in der Austrittspupille des Objektivs befindet, wird mit der entsprechenden Lichtverteilung ausgeleuchtet und formt eine rechteckige Lichtverteilung, deren Form der Eintrittsfläche eines nachfolgenden stabförmigen Lichtmischelements entspricht. Durch Verstellung des Zoom-Axicons lassen sich die Annularität der Beleuchtung und die Größe des ausgeleuchteten Bereiches verstellen.The EP 0 747 772 describes an illumination system with a zoom axicon lens, in the object plane of which a first diffractive raster element with a two-dimensional raster structure is arranged. This raster element serves to slightly increase the light conductance of the incident laser radiation and to change the shape of the light distribution such that, for example, an approximate circular distribution, ring distribution or quadrupole distribution results. To switch between these lighting modes first raster elements are exchanged. A second raster element, which is located in the exit pupil of the objective, is illuminated with the corresponding light distribution and forms a rectangular light distribution whose shape corresponds to the entrance surface of a subsequent rod-shaped light mixing element. By adjusting the zoom axicon, the annularity of the illumination and the size of the illuminated area can be adjusted.

Die EP 1 109 067 (entsprechend US 2001001247 ) beschreibt ein Beleuchtungssystem, bei dem eine Wechseleinrichtung zur wahlweisen Einwechslung unterschiedlicher diffraktiver optischer Elemente in den Lichtweg des Beleuchtungssystems vorgesehen ist. Durch Auswechslung der diffraktiven optischen Elemente können verschiedene Beleuch tungsmodi eingestellt werden. Das System kommt ohne Zoom-Axicon-Modul aus.The EP 1 109 067 (corresponding US 2001001247 ) describes a lighting system in which a changing device for selectively switching different diffractive optical elements is provided in the light path of the lighting system. By replacing the diffractive optical elements different lighting modes can be adjusted. The system does not require a Zoom Axicon module.

Andere bekannte Möglichkeiten zur Erzeugung außeraxialer Beleuchtungen sind beispielsweise in den Patenten US 5,638,211 , EP 500 393 B1 (entsprechend US 5,305,054 ) US 6,252,647 oder US 6,211,944 gezeigt.Other known ways of producing off-axis illumination are, for example, in the patents US 5,638,211 . EP 500 393 B1 (corresponding US 5,305,054 ) US 6,252,647 or US 6,211,944 shown.

Bei den Beleuchtungssystemen, die zur Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungsmodi mit auswechselbaren optischen Elementen (z.B. diffraktiven optischen Elementen oder Raumfiltern) arbeiten, ist die Anzahl unterschiedlicher Beleuchtungssettings durch die Anzahl der unterschiedlichen einwechselbaren Elemente begrenzt. Entsprechende Wechselvorrichtungen können konstruktiv aufwendig sein.at the lighting systems used to adjust different Illumination modes with interchangeable optical elements (e.g., diffractive optical elements or spatial filters), the number is different Lighting settings by the number of different interchangeable Limited elements. Corresponding changing devices can be constructive be expensive.

Aus der DE 199 44 760 A1 ist eine Belichtungseinrichtung für Druckplatten bekannt, die eine Modulation der Belichtungsintensität beim Integrated-Digital-Screen-Imaging-Verfahren (IDSI) erlaubt. Dabei trifft das Licht einer Lichtquelle auf einen digitalen Lichtmodulator mit einem zweidimensionalen Feld von Zellen, die über eine Computersteuerung aktiviert bzw. deaktiviert werden können, um ein bestimmtes Muster auf ein lichtempfindliches Substrat zu lenken, welches relativ zum Lichtmodulator bewegt wird. Bei einer Ausführungsform besteht der Lichtmodulator aus einer Mikrospiegelanordnung (Digital-Mirror-Device, DMD) mit einer Vielzahl von individuell ansteuerbaren Einzelspiegeln. Beim Drucken werden diejenigen Spiegel, die nicht für die Belichtung des lichtempfindlichen Materials genutzt werden, derart gekippt, dass sie den auf sie fallenden Lichtstrahl vom lichtempfindlichen Material weglenken. Durch die Steuerung wird somit die Anzahl der für die Belichtung genutzten Einzelspiegel verändert. Ein ähnliches System ist aus der WO 00/36470 bekannt.From the DE 199 44 760 A1 For example, there is known a printing plate exposure apparatus which permits modulation of the exposure intensity in the Integrated Digital Screen Imaging (IDSI) method. In doing so, the light of a light source strikes a digital light modulator having a two-dimensional array of cells that can be activated or deactivated by computer control to direct a particular pattern onto a photosensitive substrate that is moved relative to the light modulator. In one embodiment, the light modulator consists of a micromirror arrangement (digital mirror device, DMD) with a multiplicity of individually controllable individual mirrors. In printing, those mirrors which are not used for the exposure of the photosensitive material are tilted so as to deflect the light beam incident thereon away from the photosensitive material. The control thus changes the number of individual mirrors used for the exposure. A similar system is known from WO 00/36470.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, das bei einfacher Konstruktion eine große Variabilität bei der Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungsmodi ermöglicht.Of the Invention is based on the object, an illumination system for a microlithography projection exposure system to provide that with a simple construction a great variability in the Setting different lighting modes allows.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Beleuchtungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.To achieve this object, the invention provides a lighting system having the features of claim 1. Advantageous developments are indicated in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated herein by reference.

Ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem hat eine optische Achse und eine Lichtverteilungseinrichtung zum Empfang von Licht einer primären Lichtquelle und zur Erzeugung einer variabel einstellbaren, zweidimensionalen räumlichen Intensitätsverteilung in einer Pupillenformungsfläche des Beleuchtungssystems. Die Lichtverteilungseinrichtung hat mindestens eine Lichtmodulationseinrichtung zur steuerbaren Veränderung der Winkelverteilung der auf die Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Strahlung. Die Lichtmodulationseinrichtung kann ein Feld (Array) von individuell ansteuerbaren Einzelelementen umfassen, die jeweils am Ort ihrer Einbauposition eine gezielte Winkelveränderung der Strahlung bewirken können. Die Lichtmodulationseinrichtung wird auch als Ortsvariante Lichtmodulationseinrichtung bezeichnet, da das Ausmaß der Winkelveränderung ortsabhängig einstellbar ist. Vorzugsweise ist das Feld zweidimensional, z.B. mit mehreren Reihen und Spalten von Einzelelementen. Dabei erfolgt die Ansteuerung der Einzelelemente vorzugsweise derart, dass bei allen eingestellten Beleuchtungsmodi die gesamte, auf die Einzelelemente der Lichtmodulationseinrichtung auftreffende Lichtintensität in den nutzbaren Bereich der Pupillenformungsfläche gelenkt wird und somit zur Beleuchtung des Beleuchtungsfeldes beitragen kann. Durch die Lichtmodulationseinrichtung kann somit eine ortsabhängige Umverteilung der Lichtintensität bewirkt werden, ohne dass auftreffendes Licht „verworfen" wird. Damit ist eine prinzipiell weitgehend verlustfreie, variable Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungsmodi möglich.One Inventive lighting system has an optical axis and a light distribution device for Receiving light from a primary Light source and for generating a variably adjustable, two-dimensional spatial intensity distribution in a pupil shaping surface of the lighting system. The light distribution device has at least a light modulation device for controllable change the angular distribution of the incident on the light modulation device Radiation. The light modulation device can be a field (array) include individually controllable individual elements, respectively at the location of their installation position a targeted angle change can cause the radiation. The light modulation device is also used as a spatial variant light modulation device denoted as the extent of the angular change location-dependent is adjustable. Preferably, the field is two-dimensional, e.g. with several rows and columns of individual elements. This takes place the control of the individual elements preferably such that at all set lighting modes the whole, on the individual elements of the Light modulation device incident light intensity in the usable range of Pupillenformungsfläche is steered and thus contribute to the illumination of the illumination field. By the light modulation device can thus be a location-dependent Redistribution of light intensity be effected without "incidental" incident light is "discarded." Thus, a principle is largely lossless, variable setting of different lighting modes possible.

Durch die erfindungsgemäße Möglichkeit, kleine Ausschnitte des auf die Lichtmodulationseinrichtung fallenden Lichtes gezielt in vorbestimmbare Bereiche der Pupillenformungsfläche umzulenken, können in der Pupillenformungsfläche fast beliebige Beleuchtungsintensitätsverteilungen eingestellt werden. Dazu gehören beispielsweise bei den konventionellen Beleuchtungssettings runde, um die optische Achse zentrierte Beleuchtungsflecke unterschiedlicher Durchmesser und bei den nichtkonventionellen, außeraxialen Beleuchtungsarten die Ringbeleuchtung (oder annulare Beleuchtung) sowie polare Intensitätsverteilungen, beispielsweise Dipolbeleuchtung oder Quadrupolbeleuchtung. Mit erfindungsgemäßen Beleuchtungssystemen sind jedoch auch hiervon abweichende Intensitätsverteilungen möglich, z.B. Multipolbeleuchtung mit mehr als vier Polen, z.B. Hexapolbeleuchtung. Die Beleuchtungsverteilungen müssen gegebenenfalls keine Symmetrie in Bezug auf die optische Achse aufweisen.By the possibility according to the invention, small Excerpts of the light falling on the light modulation device to divert specifically into predeterminable areas of the Pupillenformungsfläche, can in the pupil shaping surface set almost any illumination intensity distributions become. This includes for example, in the conventional lighting settings round, centered around the optical axis illumination spots of different Diameter and in the non-conventional, off-axis lighting types the ring illumination (or annulare illumination) as well as polar intensity distributions, for example, dipole lighting or quadrupole lighting. With lighting systems according to the invention however, deviating intensity distributions are also possible, e.g. Multipole illumination with more than four poles, e.g. Hexapolbeleuchtung. The lighting distributions need optionally have no symmetry with respect to the optical axis.

Die Pupillenformungsfläche des Beleuchtungssystems, in welcher die gewünschte Intensitätsverteilung vorliegen soll, kann bei einem in eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage eingebauten Beleuchtungssystem an oder nahe einer Position sitzen, die optisch konjugiert zu einer Pupillenebene eines nachfolgenden Projektionsobjektivs ist. Im Allgemeinen kann die Pupillenformungsfläche einer Pupillenfläche des Beleuchtungssystems entsprechen oder in deren Nähe liegen. Sofern die zwischenliegenden optischen Komponenten winkelerhaltend arbeiten, wird somit die räumliche Lichtverteilung in der Pupille des Projektionsobjektivs durch die räumliche Lichtverteilung (Ortsverteilung) in der Pupillenformungsfläche des Beleuchtungssystems bestimmt. Umfasst das Beleuchtungssystem z.B. einen Wabenkondensor als Lichtmischele ment (Lichtintegrator), so kann die Pupillenformungsfläche in der Nähe von dessen Eintrittsseite liegen oder mit dieser zusammenfallen. Bei Systemen, die einen oder mehrere, mit innerer Reflexion arbeitende, stabförmige Lichtintegratoren umfassen, kann die Pupillenformungsfläche eine zur Eintrittsfläche des Lichtintegrators Fourier-transformierte Ebene sein oder in deren Nähe liegen. Es sind auch Systeme möglich, bei denen keines der genannten, klassischen Lichtmischelemente vorhanden ist. Hier kann eine Homogenisierung der Intensitätsverteilung gegebenenfalls durch geeignete Überlagerung von Teilstrahlen mittels Prismen oder dergleichen erfolgen.The Pupil shaping surface of the illumination system in which the desired intensity distribution may be present in a microlithography projection exposure apparatus built-in lighting system at or near a position, which is optically conjugate to a pupil plane of a subsequent one Projection lens is. In general, the pupil forming surface of a pupil surface of the lighting system or in their vicinity. Provided that the intermediate optical components angle preserving work, thus becomes the spatial Light distribution in the pupil of the projection lens through the spatial Light distribution (spatial distribution) in the pupil shaping surface of the Lighting system determined. If the lighting system comprises e.g. a honeycomb condenser as Lichtmischele element (light integrator), so can the pupil shaping surface near lie from its entrance side or coincide with this. For systems using one or more internal reflection, rod-shaped light integrators may include, the pupil shaping surface a to the entrance surface of the Light integrator Fourier-transformed plane or lie in the vicinity. Systems are also possible where none of the above, classic light mixing elements available is. Here, a homogenization of the intensity distribution may be by suitable overlay Partial beams by means of prisms or the like.

Die Begriffe „Strahlung" und „Licht" im Sinne dieser Anmeldung sind weit zu interpretieren und sollen insbesondere elektromagnetische Strahlung aus dem Ultraviolettbereich umfassen, beispielsweise bei Wellenlängen von ca. 365 nm, 248 nm, 193 nm, 157 nm oder 126 nm. Ebenfalls umfasst ist elektromagnetische Strahlung aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV), beispielsweise weiche Röntgenstrahlung mit Wellenlängen von unterhalb 20 nm.The Terms "radiation" and "light" in the sense of this Registration are widely interpretable and are intended in particular to be electromagnetic Ultraviolet radiation includes, for example at wavelengths of about 365 nm, 248 nm, 193 nm, 157 nm or 126 nm. Also included is electromagnetic radiation from the extreme ultraviolet range (EUV), for example, soft X-rays with wavelengths from below 20 nm.

Bei einer Weiterbildung ist die Lichtmodulationseinrichtung als Spiegelanordnung mit einem Feld von individuell steuerbaren Einzelspiegeln zur Veränderung der Winkelverteilung der auf die Spiegelanordnung auftreffenden Strahlung ausgebildet. Die Einzelspiegel, die die Einzelelemente der Modulationseinrichtung bilden, können rasterartig in einem ein- oder zweidimensionalen Feld angeordnet sein. Gemäß einer anderen Weiterbildung ist die Lichtmodulationseinrichtung als elektrooptisches Element ausgebildet, welches vorzugsweise eine ein- oder zweidimensionale Feldanordnung (Array) von schaltbaren Beugungsgittern oder ein entsprechendes Feld von akustooptischen Elementen umfasst. Jedes dieser Einzelelemente, die rasterartig angeordnet sein und entsprechend auch als Rasterelemente bezeichnet werden können, führt am Ort des Rasterelementes einen spezifischen Winkel der abgegebenen Strahlung ein, wobei in der Regel eine Strahlumlenkung der eintreffenden Strahlung, d.h. eine Änderung der Laufrichtung, eingeführt wird. Durch z.B. elektrische Ansteuerung der Einzelelemente kann die Winkelverteilung der abgegebenen Strahlung variabel eingestellt werden.In a development, the light modulation device is designed as a mirror arrangement with a field of individually controllable individual mirrors for changing the angular distribution of the radiation impinging on the mirror arrangement. The individual mirrors, which form the individual elements of the modulation device, can be arranged like a grid in a one- or two-dimensional field. According to another development, the light modulation device is designed as an electro-optical element, which preferably comprises a one- or two-dimensional field arrangement (array) of switchable diffraction gratings or a corresponding field of acousto-optical elements. Each of these individual elements, which can be arranged like a grid and can also be referred to as raster elements, introduces a specific angle of the emitted radiation at the location of the raster element, as a rule a beam deflection of the incident radiation, ie a change the running direction is introduced. By eg electrical control of the individual elements, the angular distribution of the emitted radiation can be variably adjusted.

Der Raum zwischen der Lichtmodulationseinrichtung und der Pupillenformungsfläche kann frei von optischen Komponenten, wie Linsen oder anderen abbildenden Elementen sein. In diesem Fall ist es günstig, den Abstand zwischen Lichtmodulationseinrichtung und Pupillenformungsfläche so groß zu wählen, dass die Pupillenformungsfläche im Fernfeldbereich der Lichtmodulationseinrichtung liegt. Unter dieser Bedingung stellt sich in der Pupillenformungsfläche automatisch die gewünschte räumliche Intensitätsverteilung ein.Of the Space between the light modulation device and the pupil shaping surface can be free of optical components, such as lenses or other imaging elements be. In this case, it is convenient to choose the distance between light modulation device and pupil shaping surface so large that the pupil shaping surface is in the far field region of the light modulation device. Under this condition automatically arises in the pupil forming surface the desired spatial intensity distribution one.

Bei einer Weiterbildung ist zwischen der Lichtmodulationseinrichtung und der Pupillenformungsfläche ein optisches System zur Umwandlung der auftreffenden Winkelverteilung in eine räumliche Verteilung (Verteilung im Ortsraum) in der Pupillenformungsfläche vorgesehen. Dieses optische System soll somit eine Fourier-Transformation der Winkelverteilung in die Pupillenformungsfläche vornehmen. Es kann sich dabei um ein einzelnes optische Element, beispielsweise eine Linse fester Brennweite und damit definierter Vergrößerung handeln. Vorzugsweise hat das der Fourier-Transformation dienende optische System eine variable einstellbare Brennweite. Es kann als Zoom-Objektiv ausgestaltet sein. Dadurch kann bei gegebener Beleuchtungsverteilung die Größe des mit dieser Beleuchtungsverteilung ausgeleuchteten Bereichs in der Pupillenformungsfläche, vorzugsweise stufenlos, eingestellt werden. Wird zwischen der Lichtmodulationseinrichtung und der Pupillenformungsfläche ein Axicon-System mit konischen Flächen vorgesehen, so kann durch Verstellung des Axicon-Systems ein gewünschter Grad des Ringfeldcharakters (Annularität) der Beleuchtung, gegebenenfalls stufenlos, eingestellt werden. Bei einer Ausführungsform ist zwischen der Lichtmodulationseinrichtung und der Pupillenformungsfläche ein Zoom-Axicon-Objektiv angeordnet, dessen Aufbau beispielsweise dem Aufbau des in der EP 0 747 772 beschriebenen Zoom-Axicon-Objektivs entsprechen kann. Dabei kann die Lichtmodulationseinrichtung an Stelle des dort gezeigten ersten diffraktiven Rasterelements eingesetzt werden. Der Offenbarungsgehalt der EP 0 747 772 wird durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.In a further development, an optical system for converting the impinging angular distribution into a spatial distribution (distribution in the spatial space) in the pupil shaping surface is provided between the light modulation device and the pupil shaping surface. This optical system is thus intended to carry out a Fourier transformation of the angular distribution into the pupil shaping surface. It may be a single optical element, such as a lens of fixed focal length and thus defined magnification. Preferably, the Fourier transform optical system has a variable adjustable focal length. It can be designed as a zoom lens. As a result, given a distribution of illumination, the size of the area illuminated by this illumination distribution can be adjusted in the pupil shaping area, preferably steplessly. If an axicon system with conical surfaces is provided between the light modulation device and the pupil shaping surface, a desired degree of annular field character (annularity) of the illumination can be set, if necessary, steplessly by adjusting the axicon system. In one embodiment, a zoom axicon lens is arranged between the light modulator and the pupil shaping surface, the structure of which, for example, the structure of in the EP 0 747 772 described zoom axicon lens can correspond. In this case, the light modulation device can be used instead of the first diffractive grid element shown there. The disclosure of the EP 0 747 772 is incorporated herein by reference.

Die Lichtmodulationseinrichtung kann reflektiv arbeiten und nach Art eines Umlenkspiegels schräg zur optischen Achse ausgerichtet sein, um beispielsweise im Mittel eine angenäherte 90°-Umlekung (oder eine Umlenkung um einen kleineren oder größeren Winkel) zu erreichen.The Light modulation device can work reflectively and according to Art a deflecting mirror at an angle be aligned to the optical axis, for example, on average an approximate one 90 ° -Umlekung (or a deflection by a smaller or larger angle) to achieve.

Für die Funktion der der Pupillenformungsfläche nachfolgenden optischen Komponenten des Beleuchtungssystems ist es in der Regel günstig, wenn die Winkel, unter denen die Strahlen in die Pupillenformungsfläche einfallen, so klein wie möglich sind. Hierzu ist bei bevorzugten Ausführungsformen vorgesehen, den optischen Abstand zwischen Lichtmodulationseinrichtung und der Pupillenformungsfläche so groß zu wählen, dass die Winkel zwischen der optischen Achse und Lichtstrahlen der Winkelverteilung im Bereich der Pupillenformungsfläche weniger als ca. 5°, insbesondere weniger als ca. 3° betragen. Je kleiner die Winkel gewählt werden, desto steiler können z.B. die Flanken am Hell-Dunkel-Übergang zwischen dem beleuchteten Bereich und dem angrenzenden, nicht beleuchteten Bereich sein.For the function the pupil shaping surface subsequent optical components of the lighting system It usually cheap, though the angles at which the rays enter the pupil shaping surface, as small as possible. For this purpose, it is provided in preferred embodiments, the optical distance between the light modulation device and the Pupil shaping surface so big too choose, that the angles between the optical axis and light rays of the Angular distribution in the area of the pupil forming surface less than about 5 °, in particular less than about 3 °. ever chosen the angles smaller be, the steeper you can e.g. the flanks at the light-dark transition between the illuminated area and the adjacent, not lit. Be area.

Eine feinteilige, gezielte Einstellung verschiedener Formen eines zu beleuchtenden Bereiches der Pupillenformungsfläche kann gerade bei Systemen, die Wabenkondensoren als Lichtmischelemente verwenden, von großem Nutzen sein. Bei solchen Systemen kann bekanntlich die gewünschte Vergleichmäßigung der Intensitätsverteilung hinter dem Wabenkondensor nur dann erreicht werden, wenn die einzelnen, durch die „Waben" gebildeten Strahlungskanäle entweder vollständig oder gar nicht genutzt werden. Die Strahlung eines nur teilweise genutzten Strahlungskanals verschlechtert dagegen die Gleichmäßigkeit (Uniformity). Aus diesem Grunde arbeiten herkömmliche Systeme mit Blenden, um z.B. teilweise beleuchtete Kanäle am Rande eines Ausleuchtungsbereiches zu blockieren. Dies kann zu Lichtverlusten führen.A finely divided, targeted adjustment of various forms of a too illuminating region of the pupil shaping surface can be used in systems use the honeycomb condensers as light mixing elements, of great benefit be. In such systems, as is known, the desired homogenization of intensity distribution be achieved behind the honeycomb condenser only if the individual, either through the "honeycomb" formed radiation channels Completely or not used at all. The radiation of one only partially On the other hand, the radiation channel used deteriorates the uniformity (Uniformity). For this reason, conventional systems employ diaphragms, by e.g. partially illuminated channels on the edge of a lighting area to block. This can lead to light losses.

Bei Ausführungsformen der Erfindung mit Wabenkondensoren, bei denen die Pupillenformungsfläche normalerweise im Bereich der Eintrittsfläche des Wabenkondensors oder in einer dazu optisch konjugierten Fläche liegt, kann dagegen die räumliche Intensitätsverteilung in der Pupillenformungsfläche so gesteuert bzw. eingestellt werden, dass gezielt nur vollständig beleuchtete und vollständig unbeleuchtete Kanäle bzw. Waben existieren und teilweise beleuchtete Waben vermieden werden. Auf den Einsatz von Blenden zur Blockierung einzelner Kanäle kann dann verzichtet werden. Somit wird bei vereinfachter Konstruktion eine weitgehend verlustfreie Beleuchtungssteuerung möglich.at embodiments of the invention with honeycomb condensers in which the pupil forming surface is normally in the area of the entrance area the honeycomb condenser or in a visually conjugate surface, on the other hand, the spatial intensity distribution in the pupil shaping surface be controlled or adjusted so that targeted only fully illuminated and completely unlit channels or honeycomb exist and partially illuminated honeycomb avoided become. On the use of apertures to block individual channels can then be waived. Thus, with simplified construction a largely lossless lighting control possible.

Wird eine Spiegelanordnung der Lichtmodulationseinrichtung verwendet, so wird die minimale Größe der beleuchteten Flächen, die durch die Einzelspiegel der Spiegelanordnung erzeugt werden, wesentlich durch die Größe der Einzelspiegel bestimmt, die z.B. Planspiegel sein können. Es ist möglich, die minimale Ausdehnung der erzeugten Lichtflecke zu verkleinern, indem die Einzelspiegel nicht als Planspiegel, sondern als gekrümmte Spiegel mit einer endlichen Spiegelbrennweite ausgebildet sind. Die Brennweite kann so bemessen sein, dass die auf die Einzelspiegel auftreffende Strahlung im wesentlichen fokussiert auf die Pupillenformungsfläche trifft. Dadurch wird eine sehr differenzierte Einstellung verschiedener räumlicher Intensitätsverteilungen in der Pupillenformungsfläche möglich.If a mirror arrangement of the light modulation device is used, then the minimum size of the illuminated areas that are generated by the individual mirrors of the mirror arrangement is essentially determined by the size of the individual mirrors, which may be plane mirrors, for example. It is possible to reduce the minimum extent of the generated light spots by the individual mirrors are not formed as a plane mirror, but as curved mirrors with a finite focal length. The focal length can be dimensioned such that the radiation impinging on the individual mirrors essentially focuses on the pupil shaping surface. This allows a very differentiated setting of different spatial intensity distributions in the pupil shaping surface.

Die Einzelspiegel der Spiegelanordnung können alle die gleiche Form und Größe haben, was fertigungstechnisch günstig sein kann. Es ist auch möglich, dass die Einzelspiegel eine erste Spiegelgruppe und mindestens eine zweite Spiegelgruppe mit jeweils einem oder mehreren Einzelspiegeln umfassen und dass die Einzelspiegel der Spiegelgruppen unterschiedliche Größe und/oder unterschiedliche Form und/oder unterschiedliche Krümmung haben. Wird beispielsweise die Größe der Einzelspiegel variiert, so kann dies für eine Aufgabenteilung unter den Einzelspiegeln der Spiegelanordnung genutzt werden. Beispielsweise können die flächenmäßig größeren Einzelspiegel die großen Anteile der erzeugten Lichtflecken erzeugen, während kleinere Einzelspiegelchen die Erzeugung einer Feinstruktur der Lichtverteilung ermöglichen.The Single mirror of the mirror assembly can all be the same shape and have size, which is technically favorable can be. It is also possible, that the individual mirrors a first mirror group and at least one second mirror group, each with one or more individual mirrors and that the individual levels of the mirror groups are different Size and / or have different shape and / or different curvature. For example, if the size of the individual mirror is varied, so may this for a division of tasks among the individual mirrors of the mirror assembly be used. For example, you can the larger individual mirrors the big ones Produce portions of the generated spots, while smaller Einzelspiegelchen allow the generation of a fine structure of the light distribution.

Allgemein können die Einzelspiegel jeweils als Erzeuger bestimmter Basislichtverteilungen angesehen werden, die dann zur gewünschten Verteilung in der Pupillenformungsfläche des Beleuchtungssystems zusammengesetzt werden, indem die erzeugten Lichtverteilungen relativ zueinander verschoben werden. Die Variation der Winkelverteilung, und damit die Verschiebung von Lichtflecken in der Pupillenformungsfläche, kann beispielsweise durch geeignete Kippung von Einzelspiegeln um mindestens eine Kippachse erreicht werden.Generally can the individual mirrors each as producers of certain basic light distributions then be considered for the desired distribution in the pupil shaping surface of the Lighting system can be assembled by the generated Light distributions are shifted relative to each other. The variation the angular distribution, and thus the shift of light spots in the pupil shaping surface, can, for example, by suitable tilting of individual mirrors to at least one tilting axis can be achieved.

Ein weiterer Freiheitsgrad bei der Erzeugung von räumlichen Lichtverteilungen kann dadurch geschaffen werden, dass mindestens ein Teil der Einzelspiegel eine diffraktive optische Struktur oder eine Struktur vergleichbarer Wirkung zur Formung der Verteilung der von dem Einzelspiegel reflektierten Strahlung aufweist. Dadurch kann die „Basisverteilung", welche durch diesen Einzelspiegel erzeugt wird, noch in sich geformt werden. Beispielsweise kann ein Einzelspiegel so ausgelegt sein, dass er eine Basisverteilung erzeugt, die aus mehreren Lichtflecken bestehen kann, die nicht zusammenhängend sein müssen.One additional degree of freedom in the generation of spatial light distributions can be created by having at least a portion of the individual mirrors a diffractive optical structure or a structure comparable Effect of shaping the distribution of the radiation reflected by the individual mirror having. Thus, the "basic distribution", which by this Single mirror is generated, yet to be molded in itself. For example, can An individual mirror should be designed so that it has a basic distribution which may consist of several spots of light that are not be coherent have to.

Die Einzelspiegel der Spiegelanordnung grenzen vorzugsweise unmittelbar aneinander, so dass sie eine facettierte, im wesentlichen geschlossene, zusammenhängende reflektierende Oberfläche bilden. Um eine relative Beweglichkeit benachbarter Einzelspiegel zu erleichtern, kann es günstig sein, wenn sich zwischen den Einzelspiegeln kleine Abstände befinden, die schmale, nicht reflektierende Bereiche ergeben. Insbesondere bei solchen Ausführungsformen ist es günstig, wenn vor der Spiegelanordnung eine zweidimensionale Rasteranordnung von optischen Elementen zur Konzentration von auf die optischen Elemente auftreffender Strahlung auf zugeordnete Einzelspiegel der Spiegelanordnung angeordnet ist. Auf diese Weise kann einfallendes Licht, beispielsweise eines Lasers, gebündelt auf die Einzelspiegel geführt werden, wodurch Reflexionsverluste an der Spiegelanordnung auf ein Minimum reduziert werden können. Es kann eine 1:1 Zuordnung zwischen den optischen Elementen der Rasteranordnung und den nachfolgenden Einzelspiegeln vorliegen. Die zweidimensionale Rasteranordnung kann beispielsweise ein zweidimensionales Feld (Array) mit Teleskop-Linsensystemen umfassen, welches vorzugsweise im weitgehend parallelisierten Strahlengang vor der Spiegelanordnung angeordnet ist.The Individual mirrors of the mirror arrangement preferably directly adjoin to each other so that they are a faceted, essentially closed, related reflective surface form. To a relative mobility of adjacent individual mirrors to facilitate, it may be convenient if there are small distances between the individual mirrors, the narrow, non-reflective areas result. Especially in such embodiments is it cheap when in front of the mirror assembly, a two-dimensional raster array of optical elements for concentration of the optical elements incident radiation arranged on associated individual mirror of the mirror assembly is. In this way, incident light, such as one Lasers, bundled led to the individual mirror be, whereby reflection losses on the mirror assembly on a Minimum can be reduced. It can be a 1: 1 mapping between the optical elements of the Grid arrangement and the subsequent individual mirrors are present. The two-dimensional grid arrangement can, for example, be a two-dimensional Field (array) with telescope lens systems, which preferably in the largely parallelized beam path in front of the mirror assembly is arranged.

Insbesondere in Verbindung mit Einzelspiegeln unterschiedlicher Form und/oder Größe kann es günstig sein, die einzelnen optischen Elemente der Rasteranordnung ebenfalls unterschiedlich auszulegen. Indem beispielsweise unterschiedlich große Bereich des von der Lichtquelle kommenden, aufgeweiteten Strahls zu Lichtstrahlen gebündelt werden, die dann auf die Einzelspiegel gerichtet werden, kann eine Variation der Lichtenergie auf den Einzelspiegeln der Spiegelanordnung erreicht werden. Auf diese Weise kann der Strahlungsenergieinhalt der einzelnen Basislichtverteilungen verändert werden. Eine vergleichbare Wirkung könnte auch durch einen geeigneten Transmissionsfilter vor und/oder nach der zweidimensionalen Rasteranordnung erreicht werden, wobei allerdings Lichtverluste in Kauf gekommen werden müssten.Especially in conjunction with individual mirrors of different shapes and / or Size can it cheap be, the individual optical elements of the grid arrangement also interpreted differently. By example, different size Area of the light source coming from the expanded beam bundled to light rays which can then be directed to the individual mirrors, one can Variation of the light energy on the individual mirrors of the mirror arrangement be achieved. In this way, the radiant energy content the individual base light distributions are changed. A comparable one Effect could also by a suitable transmission filter before and / or after the two-dimensional raster arrangement can be achieved, however Loss of light would have to be accepted.

Im übrigen kann für den Aufbau und/oder die Ansteuerung der Einzelspiegel der Spiegelanordnung auf bekannte Konzepte des Standes der Technik zurückgegriffen werden, wobei gegebenenfalls bezüglich der Dimensionierung Anpassungen an das jeweilige Beleuchtungssystem vorzunehmen sind. Spiegelanordnungen mit individuell ansteuerbaren Einzelspiegeln, die häufig auch als Digital-Mirror-Array (DMD) bezeichnet werden, sind beispielsweise aus Systemen zur maskenlosen Lithographie bekannt (vgl. z.B. US 5,523,193 ; US 5,691,541 ; US 5,870,176 oder US 6,060,224 ).Moreover, for the construction and / or the control of the individual mirrors of the mirror arrangement, it is possible to make use of known concepts of the state of the art, wherein, if appropriate, adjustments to the respective lighting system are to be made with regard to the dimensioning. Mirror assemblies with individually controllable individual mirrors, which are often referred to as digital mirror array (DMD), are known for example from systems for maskless lithography (see, eg US 5,523,193 ; US 5,691,541 ; US 5,870,176 or US 6,060,224 ).

Einige der am Beispiel der Einzelspiegel erläuternden Maßnahmen zur Gestaltung der von der Lichtmodulationseinrichtung erzeugten Austrittsstrahlung können sinngemäß auch bei einem elektrooptischen Element mit schaltbaren Beugungsgittern oder akustooptischen Elementen vorgesehen sein. Hierzu gehören die Möglichkeit der Kippung der Einzelelemente relativ zueinander, die Möglichkeit, durch geeignete Ausgestaltung der Einzelelemente eine Basisverteilung des von einem Einzelelement abgegebenen Lichtes zu beeinflussen oder die Maßnahme, zur effizienten Nutzung von schaltbaren Beugungsgittern oder akustooptischen Elementen vor der entsprechenden Lichtmodulationseinrichtung optische Elemente zur Konzentration der eintreffenden Strahlung auf die winkelverändernden Einzelelemente vorzusehen. Die Einzelelemente des elektrooptischen Elementes können identisch oder untereinander verschieden ausgestaltet sein.Some of the measures for the design of the output radiation generated by the light modulation device can be provided by analogy with an electro-optical element with switchable diffraction gratings or acousto-optical elements. These include the possibility of tilting the individual elements relative to each other, the possibility of a suitable design of the individual elements, a basic distribution of a single element or to measure the effective use of switchable diffraction gratings or acousto-optical elements in front of the corresponding light modulator optical elements for concentration of the incident radiation to the angle-changing individual elements to influence. The individual elements of the electro-optical element may be identical or different from each other.

Insbesondere bei Ausführungsformen von Beleuchtungssystemen für die Mikrolithographie ist es günstig, im Beleuchtungssystem eine Lichtmischeinrichtung einzusetzen, um einen hohen Grad von Gleichmäßigkeit bzw. Homogenität der auf das Beleuchtungsfeld fallenden Beleuch tung zu erzielen. In erfindungsgemäßen Beleuchtungssystemen können sowohl Lichtmischeinrichtungen mit Wabenkondensoren als auch Lichtmischeinrichtungen mit einem oder mehreren Integratorstäben bzw. Lichtmischstäben oder Kombinationen daraus genutzt werden. Solche Lichtmischeinrichtungen sind sowohl jeweils in refraktiver Ausführung (Wabenkondensor mit Linsenelementen, Integratorstab aus transparentem Material) als auch in reflektiver Ausführung (Wabenkondensor mit Konkavspiegeln, Stab mit Innenverspiegelung) verfügbar.Especially in embodiments of lighting systems for microlithography is cheap, to use a light mixing device in the lighting system to a high degree of uniformity or homogeneity the lighting falling on the lighting field. In lighting systems according to the invention can both Light mixing devices with honeycomb condensers and light mixing devices with one or more Integratorstäben or light mixing rods or Combinations thereof are used. Such light mixing devices are each in refractive design (honeycomb condenser with lens elements, Integrator rod made of transparent material) as well as in reflective execution (Honeycomb condenser with concave mirrors, bar with internal mirroring) available.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes mit dem Licht einer primären Lichtquelle, wobei das Beleuchtungsfeld insbesondere die Objektebene eines Mikrolithographie-Projektionsobjektivs oder eine dazu konjugierte Ebene ist. Das Beleuchtungsverfahren umfasst eine Änderung der Winkelverteilung des in das Beleuchtungsfeld einfallenden Lichtes im Lichtweg zwischen Lichtquelle und Beleuchtungsfeld. Die Veränderung wird dadurch herbeigeführt, dass das Licht einer primären Lichtquelle auf eine Lichtmodulationseinrichtung mit mindestens zwei unabhängig voneinander veränderbaren Einzelelementen gelenkt wird und diese Einzelelemente relativ zueinander geeignet eingestellt werden. Diese Einstellung kann z.B. eine Verkippung mindestens eines der Einzelelemente gegenüber dem anderen Einzelelement um eine oder mehrere Kippachsen oder die Veränderung der beugenden Eigenschaften von Beugungselementen umfassen. Dadurch ergibt sich hinter der Lichtmodulationseinrichtung eine von der Relativeinstellung der Einzelelemente abhängige Winkelverteilung des Lichtes, die durch nachfolgende optische Komponenten in eine Winkelverteilung des in das Beleuchtungsfeld auftreffenden Lichtes transformiert wird. Vorzugsweise hat das von der Lichtmodulationseinrichtung abgegebene Licht deutlich mehr als zwei unabhängig voneinander einstellbare Strahlbündel, beispielsweise mindestens 10 oder mindestens 50 oder mindestens 100 individuell einstellbare Strahlbündel.The The invention also relates to a method for illuminating a lighting field with the light of a primary Light source, wherein the illumination field in particular the object plane a microlithography projection objective or a conjugate to it Level is. The lighting process involves a change the angular distribution of the incident light in the illumination field in the light path between the light source and the illumination field. The change is thereby brought about, that the light is a primary Light source on a light modulation device with at least two independent changeable from each other Single elements is directed and these individual elements relative to each other be adjusted appropriately. This setting may e.g. a tilt at least one of the individual elements with respect to the other individual element one or more tilt axes or the change of the diffractive properties of diffractive elements. This results behind the light modulation device a dependent on the Relativeinstellung the individual elements angle distribution of light passing through subsequent optical components into one Angular distribution of the incident light in the illumination field is transformed. Preferably, that of the light modulation device emitted light significantly more than two independently adjustable Beam, for example at least 10 or at least 50 or at least 100 individually adjustable beams.

Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei Ausführungsformen der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können.The The above and other features are excluded from the claims also from the description and the drawings, the individual Features for each alone or too many in the form of subcombinations embodiments of the invention and in other fields be realized and advantageous also for protectable versions can represent.

1 zeigt eine schematische Übersicht einer Ausführungsform eines Beleuchtungssystems für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einer Ausführungsform einer Lichtmodulationseinrichtung, die eine Spiegelanordnung mit vielen Einzelspiegeln umfasst; 1 shows a schematic overview of an embodiment of a lighting system for a microlithography projection exposure apparatus with an embodiment of a light modulation device comprising a mirror arrangement with many individual mirrors;

2 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise der Spiegelanordnung; und 2 shows a schematic representation for explaining the operation of the mirror assembly; and

3 zeigt eine einfache Ausführungsform eines Beleuchtungssystems, bei dem die gewünschte Lichtverteilung ohne optische Abbildungselemente im Fernfeld der Lichtmodulationseinrichtung erzeugt wird. 3 shows a simple embodiment of an illumination system in which the desired light distribution is generated without optical imaging elements in the far field of the light modulation device.

4 zeigt eine schematische Übersicht einer anderen Ausführungsform eines Beleuchtungssystems für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, bei der die Lichtmodulationseinrichtung eine Rasteranordnung schaltbarer Beugungsgitter umfasst und ein in der Pupillenformungsfläche angeordnetes Rasterelement der Lichtmischeinrichtung dient. 4 shows a schematic overview of another embodiment of an illumination system for a microlithography projection exposure apparatus, in which the light modulation means comprises a grid arrangement switchable diffraction grating and a arranged in the pupil shaping surface raster element of the light mixing device is used.

In 1 ist ein Beispiel eines Beleuchtungssystems 10 einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie gezeigt, welche bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen fein strukturierten Bauteilen einsetzbar ist und zur Erzielung von Auflösungen bis zu Bruchteilen von Mikrometern mit Licht aus dem tiefen Ultraviolettbereich arbeitet. Als Lichtquelle 11 dient ein F2-Excimer-Laser mit einer Arbeitswellenlänge von ca. 157 nm, dessen Lichtstrahl koaxial zur optischen Achse 12 des Beleuchtungssystems ausgerichtet ist. Andere UV-Lichtquellen, beispielsweise ArF-Excimer-Laser mit 193 nm Arbeitswellenlänge, KrF-Excimer-Laser mit 248 nm Arbeitswellenlänge oder Quecksilberdampflampen mit 365nm bzw. 436 nm Arbeitwellenlänge oder Lichtquellen mit Wellenlängen unterhalb 157 nm sind ebenfalls möglich.In 1 is an example of a lighting system 10 a microlithography projection exposure apparatus which is useful in the fabrication of semiconductor devices and other finely-structured devices and which utilizes deep ultraviolet light to achieve resolutions down to fractions of a micron. As a light source 11 serves an F 2 -Excimer laser with a working wavelength of about 157 nm, the light beam coaxial with the optical axis 12 of the lighting system is aligned. Other UV light sources, such as 193 nm working wavelength ArF excimer lasers, 248 nm operating wavelength KrF excimer lasers or 365 nm or 436 nm working wavelength mercury vapor lamps or wavelengths below 157 nm, are also possible.

Das Licht der Lichtquelle 11 tritt zunächst in einen Strahlaufweiter 13 ein, welcher den Laserstrahl aufweitet und aus dem ursprünglichen Strahlprofil mit 20 mm × 15mm Querschnitt ein aufgeweitetes Profil 14 mit einem Querschnitt von 80 mm × 80 mm erzeugt. Die Divergenzwinkel reduzieren sich dabei von ca. 4 mrad × 2 mrad auf ca. 1 mrad × 0,4 mrad.The light of the light source 11 first enters a beam expander 13 a, which expands the laser beam and from the original beam profile with 20 mm × 15mm cross section an expanded profile 14 with a cross section of 80 mm × 80 mm he testifies. The divergence angles are reduced from about 4 mrad × 2 mrad to about 1 mrad × 0.4 mrad.

Hinter dem Strahlaufweiter folgt eine zweidimensionale Rasteranordnung 15 von Teleskoplinsensystemen 16, die aus dem aufgeweiteten Strahlbündel 14 einen Satz regelmäßig angeordneter, zueinander paralleler Strahlbündel 17 erzeugt, die jeweils einen lateralen Abstand zueinander haben.Behind the beam expander follows a two-dimensional grid arrangement 15 of telescope lens systems 16 coming from the widened beam 14 a set of regularly arranged, mutually parallel beam 17 generated, each having a lateral distance from each other.

Das in Strahlbündel 17 bzw. Teilstrahlen 17 aufgeteilte Licht trifft auf eine als ortsvariante Lichtmodulationseinrichtung dienende Spiegelanordnung 20, die makroskopisch in einem Winkel von ca. 45° zur optischen Achse 12 ausgerichtet ist und nach Art eines Umlenkspiegels im Mittel eine 90°-Faltung der optischen Achse bewirkt. Auch andere Winkelstellungen und Umlenkwinkel sind möglich. Ein Vorteil kleiner Winkel ist die Tatsache, dass die Objektebene des nachfolgenden Zoom-Systems günstiger liegt und somit der Aufwand für das Zoom- System reduziert werden kann. Die Spiegelanordnung 20 umfasst eine Vielzahl einzelner, kleiner, im Beispielsfall ebener Einzelspiegel 21, die mit sehr kleinen Zwischenräumen unmittelbar aneinander angrenzen und der Spiegelanordnung 20 insgesamt eine facettierte Spiegeloberfläche verleihen. Jeder der Einzelspiegel 21 ist um zwei senkrecht zueinander ausgerichtete Kippachsen unabhängig von den anderen Einzelspiegeln kippbar. Die Kippbewegungen der Einzelspiegel können von einer Steuereinrichtung 22 über elektrische Signale zu entsprechenden individuellen Antrieben gesteuert werden. Die Spiegelanordnung 20 ist wesentlicher Bestandteil einer Lichtverteilungseinrichtung 25 und dient dazu, die Winkelverteilung der auf die Spiegelanordnung auftreffenden Strahlung ortsaufgelöst gezielt zu verändern.The in bundle of rays 17 or partial beams 17 split light meets a mirror arrangement serving as a location-variant light modulation device 20 , macroscopically at an angle of about 45 ° to the optical axis 12 is aligned and causes in the manner of a deflection mirror on average 90 ° folding of the optical axis. Other angular positions and deflection angles are possible. An advantage of small angles is the fact that the object plane of the subsequent zoom system is cheaper and thus the effort for the zoom system can be reduced. The mirror arrangement 20 includes a plurality of individual, smaller, in the example, flat individual mirror 21 which adjoin one another directly with very small spaces and the mirror arrangement 20 give a total of a faceted mirror surface. Each of the individual mirrors 21 is tiltable about two mutually perpendicular tilt axes independently of the other individual mirrors. The tilting movements of the individual mirrors can be controlled by a control device 22 be controlled via electrical signals to corresponding individual drives. The mirror arrangement 20 is an essential part of a light distribution device 25 and serves to selectively change the angular distribution of the radiation impinging on the mirror arrangement in a spatially resolved manner.

Die Spiegelanordnung 20 ist im Bereich der Objektebene eines im Strahlengang dahinter angeordneten Zoom-Axicon-Objektivs 30 angeordnet, in dessen Austrittspupille 31 ein diffraktives optisches Rasterelement 32 angeordnet ist. Die Austrittspupille 31 wird hier auch als Pupillenformungsfläche des Beleuchtungssystems bezeichnet. Die im Lichtweg davor angeordneten Komponenten dienen dazu, in dieser Pupillenformungsfläche eine zweidimensionale räumliche Intensitätsverteilung einzustellen, die variabel einstellbar ist.The mirror arrangement 20 is in the area of the object plane of a zoom axicon lens arranged in the beam path behind it 30 arranged in the exit pupil 31 a diffractive optical raster element 32 is arranged. The exit pupil 31 is also referred to herein as the pupil shaping surface of the illumination system. The components arranged in front of the light path serve to set a two-dimensional spatial intensity distribution in this pupil shaping surface which is variably adjustable.

Im Detail kann dieser Grundaufbau z.B. wie folgt realisiert sein. Der auf das Teleskoplinsen-Array 15 auftreffende, aufgeweitete Laserstrahl 14 wird durch die Segmente des Teleskop-Arrays in eine Vielzahl einzelner Strahlbündel aufgeteilt. Ein Teilbereich von 4 mm × 4 mm des aufgeweiteten Laserstrahls wird dabei durch ein Teleskop-Segment des Teleskop-Arrays auf einem Strahl 17 mit den Maßen von 2 mm × 2 mm verkleinert. Auf diese Weise werden 20 × 20 = 400 Teilstrahlen bzw. Strahlenbündel 17 erzeugt. Diese treffen auf die zugeordneten Einzelspiegel 21 der Spiegelanordnung, die jeweils eben sind und eine Größe von 3 mm × 3 mm aufweisen. Jeder der Einzelspiegel befindet sich in einem quadratischen Bereich von 4 mm × 4 mm. Diese Bereiche liegen auf einem quadratischen Raster nebeneinander, so dass insgesamt 20 × 20 = 400 Einzelspiegel vorliegen.In detail, this basic structure can be realized as follows, for example. The on the telescope lens array 15 striking, widened laser beam 14 is divided by the segments of the telescope array into a plurality of individual beam. A partial area of 4 mm × 4 mm of the expanded laser beam is thereby transmitted through a telescope segment of the telescope array on a beam 17 reduced with the dimensions of 2 mm × 2 mm. In this way, 20 × 20 = 400 partial beams or beams 17 generated. These meet the assigned individual mirrors 21 the mirror assembly, which are each flat and have a size of 3 mm × 3 mm. Each of the individual mirrors is in a square area of 4 mm × 4 mm. These areas lie next to one another on a square grid, so that a total of 20 × 20 = 400 individual mirrors are present.

Bei der Ausführungsform beträgt der axiale Abstand zwischen dem Teleskoplinsen-Array 15 und der Spiegelanordnung 20 ca. 100 mm. Der axiale Abstand zwischen der Spiegelanordnung und der Pupillenformungsfläche 31, in der das refraktive optische Rasterelement 32 sitzt, beträgt mehr als 1000 mm. Der maximale Durchmesser des in der Pupillenformungsfläche 31 ausgeleuchteten Bereiches ist auf ca. 100 mm ausgelegt. Bei dieser Geometrie treten in der Pupillenformungsfläche 31 nur relativ kleine Strahlwinkel mit Werten von weniger als ca. 2,9° auf. Dies kann unter der Vorraussetzung erreicht werden, dass die (in 2) oberhalb der optischen Achse liegenden Einzelspiegel nur die Lichtverteilung in der oberen Hälfte der Pupillenformungsfläche 31 und die unterhalb der optischen Achse liegenden Einzelspiegel nur die untere Hälfte dieses Beleuchtungsbereiches beeinflussen. Ein Teilstrahl bzw. ein einzelnes Strahlbündel wird auf dem Lichtweg von ca. 1100 mm normalerweise um maximal ca. 1,1 mm aufgeweitet. Dieser Wert begrenzt die minimale Größe des Lichtfleckes, den ein von einem Einzelspiegel reflektierter Einzelstrahl in der Pupillenformungsfläche 31 erzeugt.In the embodiment, the axial distance between the telescope lens array 15 and the mirror assembly 20 about 100 mm. The axial distance between the mirror assembly and the pupil shaping surface 31 in which the refractive optical grid element 32 sits, is more than 1000 mm. The maximum diameter of the pupil forming surface 31 illuminated area is designed for about 100 mm. This geometry occurs in the pupil shaping surface 31 only relatively small beam angles with values of less than about 2.9 °. This can be achieved on the condition that the (in 2 ) lying above the optical axis individual mirror only the light distribution in the upper half of the Pupillenformungsfläche 31 and lying below the optical axis individual mirror affect only the lower half of this illumination range. A partial beam or a single beam is normally widened by a maximum of approx. 1.1 mm on the light path of approx. 1100 mm. This value limits the minimum size of the light spot that a single beam reflected by a single mirror in the pupil shaping surface 31 generated.

Eine hinter der Pupillenformungsfläche 31 angeordnete Einkoppeloptik 40 überträgt das Licht der Intensitätsverteilung auf die rechteckige Eintrittsfläche 44 eines aus synthetischem Quarzglas (oder Kalziumfluorid) gefertigten stabförmigen Lichtintegrators 45, der das durchtretende Licht durch mehrfache innere Reflexion mischt und homogenisiert. Die Pupillenformungsfläche 31 ist eine Fourier-transformierte Ebene zur Eintrittsfläche 44, so dass eine räumliche Intensitätsverteilung in Ebene 31 in eine Winkelverteilung am Stabeintritt 44 transformiert wird. Unmittelbar an der Austrittsfläche 46 des Stabes 45 liegt eine Zwischen feldebene 47, in der ein Retikel-Masking-System (REMA) 50 angeordnet ist, welches als verstellbare Feldblende dient. Das nachfolgende Objektiv 55 bildet die Zwischenfeldebene 47 mit dem Maskierungssystem 50 auf eine Ebene 65 ab, die hier auch als Retikelebene bezeichnet wird. In der Retikelebene 65 wird ein Retikel 66 angeordnet. Die Ebene 47 des Retikel-Masking-Systems und die Retikelebene 65 sind Ebenen, in denen ein Beleuchtungsfeld des Beleuchtungssystems liegt. Die Retikelebene 65 fällt mit der Objektebene eines Projektionsobjektives 67 zusammen, welches das Retikelmuster in seine Bildebene 68 abbildet, in der ein mit einer Photolackschicht beschichteter Wafer 69 angeordnet ist. Das Objektiv 55 enthält eine erste Linsengruppe 56, eine Pupillenzwischenebene 57, in die Filter oder Blenden eingebracht werden können, eine zweite und eine dritte Linsengruppe 58, 59 und einen dazwischen liegenden Umlenkspiegel 60, der es ermöglicht, die große Beleuchtungseinrichtung horizontal einzubauen und das Retikel waagrecht zu lagern.One behind the pupil shaping surface 31 arranged Einkoppeloptik 40 transmits the light of the intensity distribution to the rectangular entrance surface 44 a rod-shaped light integrator made of synthetic quartz glass (or calcium fluoride) 45 which mixes and homogenizes the passing light by multiple internal reflection. The pupil shaping surface 31 is a Fourier-transformed plane to the entrance surface 44 , so that a spatial intensity distribution in plane 31 in an angular distribution at the rod entry 44 is transformed. Immediately at the exit surface 46 of the staff 45 There is an intermediate field level 47 in which a reticle masking system (REMA) 50 is arranged, which serves as an adjustable field stop. The following lens 55 forms the intermediate field level 47 with the masking system 50 on a plane 65 which is also referred to here as Retikelebene. In the reticle plane 65 becomes a reticle 66 arranged. The level 47 of the reticle masking system and the reticle plane 65 are planes in which a lighting field of the lighting system is located. The reticle plane 65 coincides with the object plane of a projection lens 67 put together the reticle pattern in its image plane 68 in which a wafer coated with a photoresist layer 69 disposed is. The objective 55 contains a first lens group 56 , a pupil-intermediate level 57 into which filters or apertures can be introduced, a second and a third lens group 58 . 59 and an intermediate deflecting mirror 60 which makes it possible to install the large illumination device horizontally and to store the reticle horizontally.

Das Beleuchtungssystem 10 bildet zusammen mit dem Projektionsobjektiv 67, einem verstellbaren Retikel-Halter, der das Retikel 66 in der Objektebene 65 des Projektionsobjektivs hält, und einem verstellbaren Wafer-Halter eine Projektionsbelichtungsanlage für die mikrolithographische Herstellung von elektronischen Bauteilen, aber auch von optisch diffraktiven Elementen und anderen mikrostrukturierten Teilen. Das Beleuchtungssystem kann sowohl in einem Wafer-Stepper als auch in einem Wafer-Scanner verwendet werden.The lighting system 10 forms together with the projection lens 67 , an adjustable reticle holder that holds the reticle 66 in the object plane 65 of the projection lens, and an adjustable wafer holder, a projection exposure apparatus for the microlithographic production of electronic components, but also of optically diffractive elements and other microstructured parts. The illumination system can be used both in a wafer stepper and in a wafer scanner.

Das Beleuchtungssystem ist so aufgebaut, dass es den kompletten Lichtleitwert in mehreren Stufen einführt. Der vom Laser abgegebene Laserstrahl hat aufgrund der weitgehenden Parallelität der Strahlung und des geringen Strahlquerschnitts einen sehr geringen Lichtleitwert, der durch die Strahlaufweitung und durch die Strahlaufteilung mit Hilfe des Teleskop-Arrays 15 ggf. erhöht wird. Je nach Stellung der Einzel spiegel 21 und der dadurch erzielbaren Winkelverteilung wird durch die Spiegelanordnung 20 der Lichtleitwert weiter erhöht, wobei die Strahlungsverteilung auch in ihrer Form verändert wird. Das Zoom-Axicon-System 30 ist für eine Abbildung ins Unendliche ausgelegt. Die im Bereich der vorderen Brennebene des Zoom-Axicon-Systems 30 angeordnete Spiegelanordnung präpariert zusammen mit der Zoom-Axicon-Optik eine zweidimensionale Intensitätsverteilung variabler Größe in der Austrittspupille 31 des Zoom-Systems, die als Pupillenformungsfläche dient. Das hier angeordnete, refraktive Rasterelement 32 hat eine rechteckige Abstrahlcharakteristik, erzeugt den Hauptanteil des Lichtleitwerts und adaptiert den Lichtleitwert über die Einkoppeloptik 40 an die Feldgröße, d.h. an die Form der rechteckigen Eintrittsfläche 44 des Stabintegrators 45.The lighting system is designed so that it introduces the complete light conductance in several stages. Due to the extensive parallelism of the radiation and the small beam cross section, the laser beam emitted by the laser has a very low light conductance, due to beam expansion and beam splitting with the aid of the telescope array 15 possibly increased. Depending on the position of the individual mirror 21 and the angle distribution achievable thereby is achieved by the mirror arrangement 20 the light conductance further increased, the radiation distribution is also changed in shape. The zoom axicon system 30 is designed for a picture at infinity. The near the front focal plane of the zoom axicon system 30 arranged mirror assembly prepares together with the zoom axicon optics a two-dimensional intensity distribution of variable size in the exit pupil 31 of the zoom system, which serves as a pupil shaping surface. The here arranged, refractive grid element 32 has a rectangular emission characteristic, generates the majority of the light conductance and adapts the light conductance via the coupling optics 40 to the field size, ie the shape of the rectangular entrance surface 44 of the rod integrator 45 ,

Die Kipppositionen der Einzelspiegel 21 werden von der Steuereinrichtung 22 über geeignete elektrische Signale eingestellt, wobei aufgrund der Verkippmöglichkeit um zwei Achsen beliebige Orientierungen der Einzelspiegel möglich sind. Die Verkippungen sind jedoch mechanisch oder elektronisch auf derart kleine Kippwinkel begrenzt, dass bei jeder möglichen Einstellung der Einzelspiegel die gesamte von der Spiegelanordnung reflektierte Strahlung in das Objektiv 30 eintreten kann. Durch die Verkippung der Einzelspiegel 21 werden die von diesen ausgehenden Strahlbündel an verschiedene Orte der Pupillenformungsfläche 31 (eine Pupillenebene des Beleuchtungssystems) gelenkt. Die Charakteristika der zweidimensionalen Lichtverteilungen 35, die auf diese Weise erzeugt werden können, sind prinzipiell nur durch die Größe der einzelnen Lichtflecke begrenzt. Die gewünschte Größe der erzeugbaren Leuchtflecke kann beispielsweise durch geeignete Wölbung von Einzelspiegeln erreicht werden. Denkbar wäre auch, die Einzelspiegel als adaptive Spiegel auszulegen, bei denen die Form der Spiegelfläche im begrenzten Umfang über geeignete Aktuatoren, beispielsweise piezoelektrisch, veränderbar ist.The tilting positions of the individual mirrors 21 be from the controller 22 adjusted by suitable electrical signals, due to the Verkippmöglichkeit about two axes arbitrary orientations of the individual mirrors are possible. The tilting, however, is mechanically or electronically limited to such small tilt angles that, with every possible adjustment, the individual mirror transmits the entire radiation reflected by the mirror arrangement into the objective 30 can occur. By tilting the individual mirror 21 become outgoing of these outgoing beam to different locations of Pupillenformungsfläche 31 (a pupil plane of the illumination system) steered. The characteristics of the two-dimensional light distributions 35 that can be generated in this way are limited in principle only by the size of the individual light spots. The desired size of the producible spots can be achieved, for example, by suitable curvature of individual mirrors. It would also be conceivable to design the individual mirrors as adaptive mirrors, in which the shape of the mirror surface can be changed to a limited extent via suitable actuators, for example piezoelectrically.

Bei der hier dargestellten Anwendung der Erfindung ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Verteilung des Lichtes in der Pupillenformungsfläche 31 (einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems) in Abhängigkeit von der Struktur der Maske 66 in der Retikelebene 65 eingestellt werden kann. Durch geeignete, computergesteuerte Ausrichtung der Einzelspiegel können alle gängigen zweidimensionalen Beleuchtungslichtverteilungen in der ersten Pupillenformungsfläche 31 eingestellt werden, beispielsweise konventionelle Beleuchtungen unterschiedlicher Durchmesser, annulare Settings, Quadrupol- oder Dipol-Settings. Anders als bei bekannten Systemen sind darüber hinaus auch beliebige andere Lichtverteilungen in der Pupillenformungsfläche 31 variabel einstellbar. Für den Wechsel zwischen den Settings ist kein Austausch optischer Komponenten notwendig. Vor allem kann die Lichtverteilung in der Pupillenebene 31 ohne Zuhilfenahme von Filtern, Blenden oder anderen, Lichtverluste verursachenden Elementen eingestellt werden. Dies gilt insbesondere auch für andere Ausführungsformen, bei denen als Lichtmischelement ein Wabenkondensor eingesetzt wird, dessen Eintrittsseite vorzugsweise im Bereich der Pupillenformungsfläche 31 anzuordnen ist. Die gezielte Einstellbarkeit fast beliebiger Lichtverteilungen in der Pupillenformungsfläche 31 kann auch dazu genutzt werden, um manche Pupilleneigenschaften wie Pupillenelliptizität oder Polbalance zu beeinflussen. Dies kann sehr vorteilhaft sein, da die Intensitätsverteilung üblicher Laserstrahlen keineswegs die gewünschte Form mit scharfem Hell-Dunkel-Übergang (Form einer Top-Head-Funktion) hat. Bei der Ausführungsform betragen die Winkel, unter denen die Lichtstrahlen in die Pupillenebene 31 einmünden, maximal ca. 3°. Dies wirkt sich positiv auf die Füllung des Stabintegrators 45 aus.In the application of the invention shown here, it is of crucial importance that the distribution of the light in the pupil shaping surface 31 (a pupil plane of the illumination system) depending on the structure of the mask 66 in the reticle plane 65 can be adjusted. By means of suitable, computer-controlled alignment of the individual mirrors, all current two-dimensional illuminating light distributions in the first pupil shaping surface can be used 31 be adjusted, for example, conventional lights of different diameters, annulare settings, quadrupole or dipole settings. In addition, unlike known systems, any other light distributions in the pupil shaping surface are also possible 31 variably adjustable. For the change between the settings no replacement of optical components is necessary. Above all, the light distribution in the pupil plane 31 without the aid of filters, diaphragms or other elements causing light losses. This applies in particular also to other embodiments in which a honeycomb condenser is used as the light mixing element, its inlet side preferably in the region of the pupil shaping surface 31 is to be arranged. The targeted adjustability of almost any light distribution in the pupil shaping surface 31 can also be used to influence some pupil properties such as pupil ellipticity or polar balance. This can be very advantageous since the intensity distribution of conventional laser beams by no means has the desired shape with a sharp light-dark transition (shape of a top-head function). In the embodiment, the angles at which the light rays enter the pupil plane 31 lead in, a maximum of about 3 °. This has a positive effect on the filling of the rod integrator 45 out.

Anhand von 3 wird eine vereinfachte Ausführungsform eines Beleuchtungssystems beschrieben. Bei dem Beleuchtungssystem 100 trifft das Licht einer Laser-Lichtquelle 111 unter einem Einfallswinkel von ca. 25° auf eine schräg zur optischen Achse 112 ausgerichtete Spiegelanordnung 120 mit einer Vielzahl individuell ansteuerbarer und jeweils um zwei Kippachsen verkippbarer Einzelspiegel 121. Je kleiner hier der Anstellwinkel der Spiegelanordnung zur Einstrahlrichtung ist, desto geringer sind bei dieser Ausführungsform die Lichtverluste, da keine Mittel zur Fokussierung der Strahlung auf die Einzelspiegel vorhanden sind. Die Spiegelanordnung 120 dient als Ortsvariante Lichtmodulationseinrichtung und bildet die Lichtverteilungseinrichtung 125 dieses Systems, wird von der Steuereinrichtung 122 angesteuert und hat von der Pupillenformungsfläche 131 des Beleuchtungssystems, in der die gewünschte zweidimensionale Intensitätsverteilung vorliegen soll, einen so großen Abstand, dass die Pupillenformungsfläche 131 im Bereich des Fernfeldes der Spiegelanordnung 120 liegt. In diesem Fall stellt sich die gewünschte Intensitätsverteilung im Bereich der Pupillenformungsfläche 131 automatisch ein, ohne dass die von der Spiegelanordnung 120 abgegebene Winkelverteilung mittels einer Linse oder einer Optik vergleichbarer Wirkung durch Fourier-Transformation in eine räumliche Verteilung umgewandelt werden muss. Eine der Pupillenformungsfläche 131 nachgeschaltete Feldlinse 140 transformiert die Intensitätsverteilung in eine nachfolgende Feldebene 165, in der beispielsweise eine zu beleuchtende Maske liegt, die dabei aus den gewünschten Richtungen beleuchtet wird. Eine nachfolgende Projektionsoptik 170 bildet das Muster des Retikels auf einen mit einer lichtempfindlichen Beschichtung belegten Wafer in der Bildebene 180 des Projektionsobjektivs 170 ab.Based on 3 a simplified embodiment of a lighting system will be described. In the lighting system 100 meets the light of a laser light source 111 at an angle of incidence of about 25 ° on an oblique to the optical axis 112 aligned mirror arrangement 120 with a variety of individually controllable and tiltable by two tilt axes each individual mirror 121 , The smaller the angle of incidence of the mirror arrangement to the direction of irradiation, the lower the light losses in this embodiment te, since there are no means for focusing the radiation on the individual mirrors. The mirror arrangement 120 serves as a spatial variant light modulation device and forms the light distribution device 125 This system is controlled by the controller 122 energized and has from the pupil shaping surface 131 of the illumination system in which the desired two-dimensional intensity distribution is to be present, a distance so great that the pupil shaping surface 131 in the area of the far field of the mirror arrangement 120 lies. In this case, the desired intensity distribution arises in the area of the pupil shaping surface 131 automatically, without the mirror assembly 120 emitted angle distribution must be converted by means of a lens or an optic comparable effect by Fourier transformation in a spatial distribution. One of the pupil shaping surface 131 downstream field lens 140 transforms the intensity distribution into a subsequent field level 165 in which, for example, lies a mask to be illuminated, which is illuminated from the desired directions. A subsequent projection optics 170 forms the pattern of the reticle on a coated with a photosensitive coating wafer in the image plane 180 of the projection lens 170 from.

Der Aufbau des Beleuchtungssystems 210 in 4 ist aus dem Aufbau des in 1 gezeigten Beleuchtungssystems abgeleitet, weshalb einander entsprechende Merkmale und Bauelemente entsprechende Bezugszeichen, erhöht um 200, aufweisen. Unterschiede zum System gemäß 1 bestehen einerseits beim Aufbau der Ortsvarianten Lichtmodulationseinrichtung 220 und andererseits beim Konzept der Lichtmischung. Hierzu ist bemerkenswert, dass das Beleuchtungssystem 210 ohne gesondertes Lichtmischelement, d.h. ohne Integratorstab oder Wabenkondensor, aufgebaut ist. Wie bei der Ausführungsform gemäß 1 liegt das Licht der Laserlichtquelle 211 nach Durchtritt durch einen Strahlaufweiter 213 und eine zweidimensionale Rasteranordnung 215 von Teleskoplinsensystemen als Satz regelmäßig angeordneter, zueinander paralleler Strahlbündel 217 vor, die jeweils einen lateralen Abstand zueinander haben. Die Strahlbündel bzw. Teilstrahlen 217 sind jeweils auf Einzelelemente 221 der Lichtmodulationseinrichtung 220 gerichtet. Diese ist als elektrooptisches Element ausgebildet und hat eine Vielzahl von schaltbaren, reflektiven Beugungsgittern 221, die die Einzelelemente der Lichtmodulationseinrichtung bilden, in einem zweidimensionalen Raster räumlich angeordnet sind und durch die Steuereinrichtung 222 bezüglich ihrer Beugungseigenschaften unabhängig voneinander einstellbar und veränderbar sind. Mit Hilfe elektrischer Signale lässt sich somit die Winkelverteilung der von der Lichtmodulationseinrichtung 220 in Richtung des Zoom-Axicon-Objektivs 230 reflektierten Strahlung variabel einstellen. Bei einer anderen Ausführungsform werden die Einzelelemente der Lichtmodulationseinrichtung durch akustooptische Elemente gebildet.The structure of the lighting system 210 in 4 is from the construction of in 1 Derived illumination system shown, therefore corresponding features and components corresponding reference numerals increased by 200 , exhibit. Differences to the system according to 1 exist on the one hand in the construction of the local variations light modulation device 220 and on the other hand the concept of light mixing. It is worth noting that the lighting system 210 without a separate light mixing element, ie without Integratorstab or honeycomb condenser, is constructed. As in the embodiment according to 1 is the light of the laser light source 211 after passing through a beam expander 213 and a two-dimensional grid arrangement 215 of telescope lens systems as a set of regularly arranged, mutually parallel beam 217 before, each having a lateral distance from each other. The beam or partial beams 217 are each on individual elements 221 the light modulation device 220 directed. This is designed as an electro-optical element and has a plurality of switchable, reflective diffraction gratings 221 which form the individual elements of the light modulation device, are arranged spatially in a two-dimensional grid and by the control device 222 with respect to their diffraction properties are independently adjustable and changeable. With the help of electrical signals can thus be the angular distribution of the light modulator 220 towards the zoom axicon lens 230 variably adjust the reflected radiation. In another embodiment, the individual elements of the light modulation device are formed by acousto-optic elements.

Die Lichtmodulationseinrichtung 220 ist im Bereich der Objektebene des Zoom-Axicon-Objektivs 230 angebracht, dessen Austrittpupille 231 die Pupillenformungsfläche des Beleuchtungssystems ist. In der Pupillenformungsfläche 231 oder in ihrer Nähe ist ein Rasterelement 232 mit einer zweidimensionalen Anordnung diffraktiver oder refraktiver optischer Elemente angeordnet, das bei dieser Ausführungsform mehrere Funktionen hat. Einerseits wird durch das Rasterelement 232 die eintretende Strahlung so geformt, dass sie nach Durchtritt durch die nachfolgende Einkoppeloptik 240 im Bereich der Feldebene 250 des Beleuchtungssystems ein rechteckförmiges Beleuchtungsfeld ausleuchtet. Das Rasterelement 232 mit rechteckiger Abstrahlcharakteristik erzeugt dabei den Hauptanteil des Lichtleitwertes und adaptiert diesen an die gewünschte Feldgröße und Feldform in der zur Retikelebene 265 optisch konjugierten Feldebene 250, in der das Retikel-Masken-System angeordnet ist. Das Rasterelement 232 kann als Prismenarray ausgeführt sein, bei dem die in einem zweidimensionalen Feld angeordneten Einzelprismen lokal bestimmte Winkel einführen, um die Feldebene 250 wie gewünscht auszuleuchten. Die durch die Einkoppeloptik 240 durchgeführte Fourier-Transformation bewirkt, dass jeder spezifische Winkel am Austritt des Rasterelementes 232 einem Ort in der Feldebene 250 entspricht, während der Ort des Rasterelementes, d.h. seine Position in Bezug auf die optische Achse 212, den Beleuchtungswinkel in der Feldebene 250 bestimmt. Die von den einzelnen Rasterelementen ausgehenden Strahlbündel überlagern sich dabei in der Feldebene 250. Durch geeignete Auslegung des Rasterelementes bzw. seiner Einzelelemente kann erreicht werden, dass das Rechteckfeld in der Feldebene 250 im wesentlichen homogen ausgeleuchtet wird. Das Rasterelement 232 dient somit auch der Homogenisierung der Feldausleuchtung, so dass auf ein gesondertes Lichtmischelement, wie beispielsweise den Integratorstab 45 der Ausführungsform gemäß 1, verzichtet werden kann. Da zwischen der Pupillenformungsfläche 231 und der Austrittsebene 265 des Beleuchtungssystems (Retikelebene) kein gesondertes Lichtmischelement erforderlich ist, können Beleuchtungssysteme dieser Art in diesem Bereich besonders kompakt ausgeführt sein.The light modulation device 220 is in the area of the object plane of the zoom axicon lens 230 attached, whose exit pupil 231 is the pupil shaping surface of the illumination system. In the pupil forming area 231 or in its vicinity is a grid element 232 arranged with a two-dimensional array of diffractive or refractive optical elements, which has several functions in this embodiment. On the one hand, the raster element 232 the incoming radiation is shaped so that after passing through the subsequent coupling optics 240 in the area of the field level 250 illuminates a rectangular illumination field of the illumination system. The grid element 232 with rectangular radiation characteristic generates the main portion of the light conductance and adapts it to the desired field size and field shape in the reticle plane 265 optically conjugate field level 250 in which the reticle-mask system is arranged. The grid element 232 may be implemented as a prism array, in which the individual prisms arranged in a two-dimensional field locally introduce certain angles to the field plane 250 to illuminate as desired. The through the coupling optics 240 performed Fourier transformation causes each specific angle at the exit of the grid element 232 a place in the field level 250 corresponds, while the location of the grid element, ie its position with respect to the optical axis 212 , the illumination angle in the field level 250 certainly. The outgoing of the individual raster elements beam bundles are superimposed in the field level 250 , By suitable design of the grid element or its individual elements can be achieved that the rectangular field in the field level 250 is illuminated substantially homogeneously. The grid element 232 thus also serves to homogenize the field illumination, so that a separate light mixing element, such as the integrator rod 45 the embodiment according to 1 , can be dispensed with. As between the pupil shaping surface 231 and the exit level 265 the illumination system (reticle plane) no separate light mixing element is required, lighting systems of this type can be made particularly compact in this area.

Ein Feldformungs- und Homogenisierungselement vom Typ des Rasterelementes 232, welches einerseits in Kombination mit einer nachgeschalteten Fourier-Optik zur Einstellung einer Feldgröße und -form und andererseits zur Homogenisierung der Beleuchtung in diesem Feld dient, kann selbstverständlich auch bei Ausführungsform gemäß 1 in Kombination mit einer Spiegelanordnung als Lichtmodulationseinrichtung verwendet werden. In diesem Fall kann auf den Integratorstab 45 verzichtet werden. Andererseits kann die Spiegelanordnung gemäßA field shaping and homogenizing element of the type of raster element 232 , which serves on the one hand in combination with a downstream Fourier optics for setting a field size and shape and on the other hand for homogenizing the illumination in this field, can of course also in embodiment according to 1 in combination with a mirror arrangement as a light module tion device can be used. In this case, the integrator bar 45 be waived. On the other hand, the mirror arrangement according to

1 auch durch eine elektrooptische Lichtmodulationseinrichtung mit schaltbaren Beugungsgittern oder optoakustischen Elementen ersetzt werden. Alternativ zu den reflektiven Beugungsgittern gemäß 4 ist auch die Verwendung von Transmissionsbeugungsgittern bei einer Lichtmodulationseinrichtung möglich. 1 be replaced by an electro-optical light modulation device with switchable diffraction gratings or opto-acoustic elements. Alternative to the reflective diffraction gratings according to 4 it is also possible to use transmission diffraction gratings in a light modulation device.

Claims (32)

Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes mit dem Licht einer primären Lichtquelle mit: einer optischen Achse (12, 112, 212) und einer Lichtverteilungseinrichtung (25, 125, 225) zum Empfang von Licht der primären Lichtquelle (11, 111, 211) und zur Erzeugung einer variabel einstellbaren zweidimensionalen Intensitätsverteilung (35) in einer Pupillenformungsfläche (31, 131, 231) des Beleuchtungssystems, wobei die Lichtverteilungseinrichtung mindestens eine Lichtmodulationseinrichtung (20, 120, 220) zur steuerbaren Veränderung einer Winkelverteilung des auf die Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Lichtes aufweist.Illumination system for a microlithography projection exposure apparatus for illuminating an illumination field with the light of a primary light source, comprising: an optical axis ( 12 . 112 . 212 ) and a light distribution device ( 25 . 125 . 225 ) for receiving light from the primary light source ( 11 . 111 . 211 ) and for generating a variably adjustable two-dimensional intensity distribution ( 35 ) in a pupil shaping surface ( 31 . 131 . 231 ) of the illumination system, wherein the light distribution device at least one light modulation device ( 20 . 120 . 220 ) for controllably changing an angular distribution of the incident light on the light modulating device. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Lichtmodulationseinrichtung (20, 120, 220) ein Feld (Array) von individuell ansteuerbaren Einzelelementen (21, 121, 221) zur Winkelveränderung der auf ein Einzelelemente auffallenden Strahlung aufweist.Illumination system according to Claim 1, in which the light modulation device ( 20 . 120 . 220 ) a field (array) of individually controllable individual elements ( 21 . 121 . 221 ) to the angular change of the incident on a single element radiation. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Lichtmodulationseinrichtung derart ausgebildet und ansteuerbar ist, dass im wesentlichen die gesamte, auf die Lichtmodulationseinrichtung auftreffende Lichtintensität in einen nutzbaren Bereich der Pupillenformungsfläche (31, 131, 231) gelenkt wird.Illumination system according to claim 1 or 2, in which the light modulation device is designed and controllable in such a manner that substantially all of the light intensity impinging on the light modulation device falls into a usable region of the pupil shaping surface ( 31 . 131 . 231 ) is directed. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen der Lichtmodulationseinrichtung (20, 120, 220) und der Pupillenformungsfläche (31, 231) ein optisches System (30, 230) zur Umwandlung der von der Lichtmodulationsein richtung erzeugten Winkelverteilung in eine räumliche Verteilung in der Pupillenformungsfläche (31, 231) vorgesehen ist.Illumination system according to one of the preceding claims, in which, between the light modulation device ( 20 . 120 . 220 ) and the pupil shaping surface ( 31 . 231 ) an optical system ( 30 . 230 ) for converting the angular distribution generated by the Lichtmodulationsein direction in a spatial distribution in the Pupillenformungsfläche ( 31 . 231 ) is provided. Beleuchtungssystem nach Anspruch 4, bei dem das optische System (30, 231) eine variabel, einstellbare Brennweite hat, die vorzugsweise stufenlos einstellbar ist.Illumination system according to Claim 4, in which the optical system ( 30 . 231 ) has a variable, adjustable focal length, which is preferably infinitely adjustable. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen der Lichtmodulationseinrichtung (20, 220) und der Pupillenformungsfläche (31, 231) ein Axicon-System angeordnet ist.Illumination system according to one of the preceding claims, in which, between the light modulation device ( 20 . 220 ) and the pupil shaping surface ( 31 . 231 ) An axicon system is arranged. Beleuchtungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem ein Raum zwischen der Lichtmodulationseinrichtung (120) und der Pupillenformungsfläche (131) frei von optischen Komponenten ist.Illumination system according to one of Claims 1 to 3, in which a space between the light modulation device ( 120 ) and the pupil shaping surface ( 131 ) is free of optical components. Beleuchtungssystem nach Anspruch 7, bei dem ein Abstand zwischen der Lichtmodulationseinrichtung (120) und der Pupillenformungsfläche (131) derart groß ist, dass die Pupillenformungsfläche (131) im Fernfeldbereich der Lichtmodulationseinrichtung (121) liegt.Illumination system according to Claim 7, in which a distance between the light modulation device ( 120 ) and the pupil shaping surface ( 131 ) is so large that the pupil shaping surface ( 131 ) in the far-field region of the light modulation device ( 121 ) lies. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lichtmodulationseinrichtung eine reflektive Lichtmodulationseinrichtung (20, 120, 220) ist, die nach Art eines Umlenkspiegels schräg zur optischen Achse (12, 112, 212) ausgerichtet ist.Illumination system according to one of the preceding claims, in which the light modulation device comprises a reflective light modulation device ( 20 . 120 . 220 ), which in the manner of a deflection mirror obliquely to the optical axis ( 12 . 112 . 212 ) is aligned. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen der Lichtmodulationseinrichtung (20, 120, 220) und der Pupillenformungsfläche (31, 131, 231) ein optischer Abstand besteht, der so gewählt ist, dass die Winkel zwischen der optischen Achse (12, 112, 212) und Lichtstrahlen der Winkelverteilung im Bereich der Pupillenformungsfläche (31, 131, 231) weniger als ca. 5°, insbesondere weniger als ca. 3° betragen.Illumination system according to one of the preceding claims, in which, between the light modulation device ( 20 . 120 . 220 ) and the pupil shaping surface ( 31 . 131 . 231 ) is an optical distance chosen such that the angles between the optical axis ( 12 . 112 . 212 ) and light rays of the angular distribution in the area of the pupil shaping surface ( 31 . 131 . 231 ) are less than about 5 °, in particular less than about 3 °. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lichtmodulationseinrichtung mindestens eine Spiegelanordnung (20, 120) mit einem Feld von individuell steuerbaren Einzelspiegeln (21, 121) zur Veränderung einer Winkelverteilung des auf die Spiegelanordnung auftreffenden Lichtes aufweist.Illumination system according to one of the preceding claims, in which the light modulation device has at least one mirror arrangement ( 20 . 120 ) with a field of individually controllable individual mirrors ( 21 . 121 ) for changing an angular distribution of the incident light on the mirror assembly. Beleuchtungssystem nach Anspruch 11, bei dem mindestens ein Teil der Einzelspiegel, insbesondere alle Einzelspiegel (21), eine ebene Spiegelfläche haben.Illumination system according to Claim 11, in which at least a part of the individual mirrors, in particular all individual mirrors ( 21 ), have a flat mirror surface. Beleuchtungssystem nach Anspruch 11 oder 12, bei dem mindestens ein Teil der Einzelspiegel, insbesondere alle Einzelspiegel, als gekrümmte Spiegel mit einer endlichen Spiegelbrennweite ausgebildet sind, wobei die Spiegelbrennweite vorzugsweise so bemessen ist, dass die auf die Einzelspiegel auftreffende Strahlung im wesentlichen fokussiert auf die Pupillenformungsfläche trifft.Lighting system according to claim 11 or 12, wherein the at least a part of the individual mirrors, in particular all individual mirrors, as curved mirrors are formed with a finite mirror focal length, wherein the Mirror focal length is preferably such that the on the Single mirror incident radiation substantially focused on the pupil shaping surface meets. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die Einzelspiegel der Spiegelanordnung (20, 120) alle die gleiche Form und Größe haben.Illumination system according to one of Claims 11 to 13, in which the individual mirrors of the mirror arrangement ( 20 . 120 ) all the same shape and have size. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die Einzelspiegel eine erste Spiegelgruppe und mindestens eine zweite Spiegelgruppe mit jeweils einem oder mehreren Einzelspiegeln umfassen, wobei die Einzelspiegel der Spiegelgruppen unterschiedliche Größe und/oder unterschiedliche Form und/oder unterschiedliche Krümmung haben.Lighting system according to one of claims 11 to 13, wherein the individual mirrors a first mirror group and at least a second mirror group, each with one or more individual mirrors include, wherein the individual levels of the mirror groups different Size and / or have different shape and / or different curvature. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem mindestens ein Teil der Einzelspiegel der Spiegelanordnung eine optische Struktur, insbesondere eine diffraktive optische Struktur, zur Formung der Verteilung der von dem Einzelspiegel reflektierten Strahlung aufweist.Lighting system according to one of claims 11 to 15, wherein at least a portion of the individual mirrors of the mirror assembly an optical structure, in particular a diffractive optical structure, for shaping the distribution of the reflected from the individual mirror Having radiation. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei dem Einzelspiegel der Spiegelanordnung (20, 120) relativ zu anderen Einzelspiegeln der Spiegelanordnung verkippbar sind, vorzugsweise um zwei quer zueinander verlaufende Kippachsen.Illumination system according to one of Claims 11 to 16, in which individual mirrors of the mirror arrangement ( 20 . 120 ) are tiltable relative to other individual mirrors of the mirror assembly, preferably by two tilt axes extending transversely to each other. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Lichtmodulationseinrichtung (220) ein elektrooptisches Element (220) mit einem Feld (Array) von Einzelelementen (221) ist, die als schaltbare Beugungsgitter und/oder als akustooptische Elemente ausgebildet sind.Illumination system according to one of Claims 1 to 10, in which the light modulation device ( 220 ) an electro-optical element ( 220 ) with a field (array) of individual elements ( 221 ), which are designed as switchable diffraction gratings and / or as acousto-optical elements. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 18, bei dem zwischen der Lichtquelle und der Lichtmodulationseinrichtung eine zweidimensionale Rasteranordnung (15, 215) von optischen Elementen zur Konzentration von auf die optischen Elemente auftreffender Strahlung auf zugeordnete Einzelelemente (21, 221) der Lichtmodulationseinrichtung (20, 220) angeordnet ist.Illumination system according to one of Claims 2 to 18, in which a two-dimensional raster arrangement (FIG. 2) is arranged between the light source and the light modulation device (FIG. 15 . 215 ) of optical elements for the concentration of radiation incident on the optical elements to assigned individual elements ( 21 . 221 ) of the light modulation device ( 20 . 220 ) is arranged. Beleuchtungssystem nach Anspruch 19, bei dem die Rasteranordnung (15, 215) ein zweidimensionales Feld mit Teleskop-Linsensystemen (16) umfasst.Illumination system according to Claim 19, in which the grid arrangement ( 15 . 215 ) a two-dimensional field with telescope lens systems ( 16 ). Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen der Pupillenformungsfläche (31) und einer Ebene (65) des Beleuchtungsfeldes eine Lichtmischeinrichtung (45) zur Durchmischung von Licht der Intensitätsverteilung angeordnet ist.Illumination system according to one of the preceding claims, wherein between the pupil shaping surface ( 31 ) and one level ( 65 ) of the illumination field, a light mixing device ( 45 ) is arranged for mixing of light of the intensity distribution. Beleuchtungssystem nach Anspruch 21, bei dem die Lichtmischeinrichtung mindestens einen Integratorstab (45) mit einer Eintrittsfläche (44) umfasst und vorzugsweise die Pupillenformungsfläche (31) im Bereich einer vor der Eintrittsfläche liegenden Ebene liegt, die eine Fourier-transformierte Ebene zu der Eintrittsfläche ist.Illumination system according to Claim 21, in which the light mixing device has at least one integrator rod ( 45 ) with an entrance surface ( 44 ) and preferably the pupil shaping surface ( 31 ) lies in the region of a plane lying in front of the entrance surface, which is a Fourier-transformed plane to the entrance surface. Beleuchtungssystem nach Anspruch 21, bei dem die Lichtmischeinrichtung mindestens einen Wabenkondensor mit einer Eintrittsfläche umfasst und vorzugsweise die Pupillenformungsfläche im Bereich der Eintrittsfläche oder einer zur Eintrittsfläche optisch konjugierten Fläche liegt.Lighting system according to claim 21, wherein the Light mixing device at least one honeycomb condenser with a entry surface and preferably includes the pupil shaping surface in the region of the entrance surface or one to the entrance surface optically conjugated surface lies. Beleuchtungssystem nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch eine Steuerung der Lichtmodulationseinrichtung derart, dass einzelne Strahlungskanäle des Wabenkondensors entweder im wesentlichen vollständig bestrahlt oder im wesentlichen vollständig unbestrahlt sind.Lighting system according to claim 23, characterized by controlling the light modulation device such that individual radiation channels the honeycomb condenser either substantially completely irradiated or substantially complete are unirradiated. Beleuchtungssystem nach Anspruch 23 oder 24, bei dem dem Wabenkondensor keine Blenden zur individuellen Blockierung von Strahlungskanälen zugeordnet sind.A lighting system according to claim 23 or 24, wherein the honeycomb condenser no screens for individual blocking assigned by radiation channels are. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei dem zwischen der Pupillenformungsfläche (231) und einer Ebene (265) des Beleuchtungsfeldes kein Wabenkondensator und kein Integratorstab angeordnet ist.Illumination system according to one of claims 1 to 20, wherein between the pupil shaping surface ( 231 ) and one level ( 265 ) of the illumination field no honeycomb capacitor and no integrator rod is arranged. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in oder in der Nähe der Pupillenformungsfläche (231) ein Rasterelement (232) zur Formung und Homogenisierung der Intensitätsverteilung in einer nachfolgenden Feldebene (250) des Beleuchtungssystems angeordnet ist.Illumination system according to one of the preceding claims, in which in or in the vicinity of the pupil shaping surface ( 231 ) a raster element ( 232 ) for shaping and homogenizing the intensity distribution in a subsequent field level ( 250 ) of the illumination system is arranged. Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Ansteuerung von Einzelelementen (21, 121, 221) der Lichtmodulationseinrichtung eine Steuereinrichtung (22, 122, 222) vorgesehen ist, die so konfiguriert ist, dass Steuersignale zur Steuerung der Einzelelemente in Abhängigkeit von der Struktur einer zu belichtenden Maske (66) variierbar sind.Illumination system according to one of the preceding claims, in which for controlling individual elements ( 21 . 121 . 221 ) of the light modulation device a control device ( 22 . 122 . 222 ), which is configured such that control signals for controlling the individual elements depending on the structure of a mask to be exposed ( 66 ) are variable. Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen fein strukturierten Bauteilen mit folgenden Schritten: Beleuchtung eines in einer Objektebene eines Projektionsobjektivs angeordneten Retikels mit Hilfe eines Beleuchtungssystems, welches mindestens eine Lichtmodulationseinrichtung mit einer Vielzahl von individuell steuerbaren Einzelelementen zur Veränderung der Winkelverteilung der auf die Lichtmodulationseinrichtung auftreffenden Strahlung aufweist; Erzeugung eines Bildes des Retikels auf einem lichtempfindlichen Substrat; wobei der Schritt der Beleuchtung des Retikels eine Einstellung der Winkelverteilung des auf das Retikel einfallenden Lichtes durch Relativeinstellung von mindestens zwei der Einzelelemente gegeneinanderumfasst.Process for the production of semiconductor devices and other finely structured components with the following steps: lighting one arranged in an object plane of a projection lens Reticles with the help of a lighting system, which at least a light modulation device with a variety of individual controllable individual elements for changing the angular distribution the incident on the light modulating radiation having; Producing an image of the reticle on a photosensitive substrate; wherein the step of illuminating the reticle is a setting the angular distribution of the light incident on the reticle Relative setting of at least two of the individual elements gegeneinanderumfasst. Verfahren nach Anspruch 29, bei dem die Lichtmodulationseinrichtung eine Spiegelanordnung mit einer Vielzahl von individuell steuerbaren Einzelspiegeln umfasst und die Relativeinstellung der Einzelelemente eine Verkippung mindestens eines der Einzel spiegel gegenüber anderen Einzelspiegeln um eine oder mehrere Kippachsen umfasst.The method of claim 29, wherein the Light modulation device comprises a mirror assembly having a plurality of individually controllable individual mirrors and the Relativeinstellung the individual elements comprises tilting at least one of the individual mirrors with respect to other individual mirrors to one or more tilt axes. Verfahren nach Anspruch 29, bei dem die Lichtmodulationseinrichtung eine Vielzahl von individuell steuerbaren Beugungsgittern aufweist und die Relativeinstellung unterschiedliche Änderungen der Beugungswirkungen von mindestens zwei der Beugungsgitter umfasst.The method of claim 29, wherein the light modulation means has a plurality of individually controllable diffraction gratings and the relative setting different changes in the diffraction effects of at least two of the diffraction gratings. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 31, bei dem das Beleuchtungssystem einen Wabenkondensor mit einer Vielzahl von Strahlungskanälen umfasst und bei dem die Einzelelemente derart gesteuert werden, dass Strahlungskanäle entweder im wesentlichen vollständig ausgeleuchtet oder im wesentlichen vollständig unausgeleuchtet sind.A method according to any one of claims 29 to 31, wherein the Lighting system comprises a honeycomb condenser with a plurality of radiation channels and in which the individual elements are controlled so that radiation channels either essentially complete illuminated or substantially completely illumi- nated.
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