Pupillenfacettenspiegel, optisches System und Beleuchtungsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage

Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 220 586.5 in Anspruch, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.

Die Erfindung betrifft einen Pupillenfacettenspiegel für eine Beleuchtungsoptik einer Projekti onsbelichtungsanlage. Außerdem betrifft die Erfindung ein optisches System für eine Projekti onsbelichtungsanlage. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Beleuchtungsoptik einer Projektions belichtungsanlage. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage. Schließ lich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements sowie ein verfahrensgemäß hergestelltes Bauelement.

Der grundsätzliche Aufbau einer Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere einer Beleuch tungsoptik mit einem Wabenkondensor, ist bekannt. Für Details sei exemplarisch auf die WO 2009/100 856 Al verwiesen.

Es ist stets ein Desiderat, derartige Projektionsbelichtungsanlagen beziehungsweise deren Bau elemente weiterzuentwickeln. Diese Aufgabe wird durch einen Pupillenfacettenspiegel für eine Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage, , ein optisches System für eine Projekti onsbelichtungsanlage, eine Beleuchtungsoptik zur Überführung von Beleuchtungsstrahlung von einer Strahlungsquelle zu einer Objektebene und eine Projektionsbelichtungsanlage gemäß den unabhängigen Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung gelöst.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Pupillenfacettenspiegel für eine Beleuch tungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage eine Mehrzahl von Pupillenfacetten, wobei die Gesamtheit der Pupillenfacetten eine kleinste, die Pupillenfacetten einhüllende, elliptische Rand kurve aufweist mit einem Achsverhältnis a/b im Bereich von 1,1 bis 1,68, insbesondere im Be reich von 1,24 bis 1,52, wobei a die große und b die kleine Halbachse bezeichnet. Eine kleinste einhüllende elliptische Randkurve bezeichnet dabei diejenige geschlossene elliptische Kurve, welche die Gesamtheit der Pupillenfacetten umschließt und dabei den kleinstmö glichen Flächen inhalt aufweist. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Pupillenfacettenspiegel für eine Be- leuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage eine Mehrzahl von Pupillenfacetten, wobei zumindest eine Teilmenge der Pupillenfacetten unterschiedliche Brechkraft in tangentialer und sagittaler Richtung aufweist. Tangential und sagittal bezeichnen hier zwei zueinander orthogo- nale Normalenschnitte der Pupillenfacettenoberfläche, wobei diese sich wie üblich an der Aus- richtung des Objektes, das heißt der abzubildenden Feldfacette orientieren. Die Pupillenfacetten sind somit insbesondere asphärisch, vorzugsweise torisch ausgebildet.

Die relative Differenz öR _lei der beiden Hauptkrümmungsradien im Sagittal- und Tangential schnitt

liegt bei mindestens 20 %, sie kann auch über 100 % oder gar 500 % liegen. Tatsächlich können die Pupillenfacetten auch zylindrisch sein in dem Sinne, dass einer der beiden Hauptkrümmungs- radien im Facettenmittelpunkt unendlich wird. Es ist ebenfalls möglich, dass die Pupillenfacetten eine Sattelfläche ausbilden, dass also ein Hauptkrümmungsradius positiv, der andere hingegen negativ ist.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass sich hierdurch die Feldabhängigkeit der Ausleuchtung der Austrittspupille der Projektionsbelichtungsanlage reduzieren lässt. Genauer gesagt wird dadurch eine astigmatische Eintrittspupille, d.h. die Existenz einer tangentialen und sagittalen Eintrittspu- pille, deren Lage nicht zusammenfällt, und gleichzeitig die Abbildungsbedingung der Feldfacet ten auf das Retikel unterstützt. Sollte im dem Fall verschiedener Lagen der beiden Eintrittspupil- len nur auf die Abbildung der Feldfacetten geachtet werden, dann kann man die Pupillenfacetten und die Übertragungsoptik sphärisch gestalten und die Feldabhängigkeit der Austrittspupille am Wafer in Kauf nehmen. Ein erfindungsgemäßer Pupillenfacettenspiegel ist insbesondere bei einer Projektionsbelich tungsanlage mit einer anamorphotisch abbildenden Projektionsoptik von Vorteil.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein optisches System für eine Projektionsbelichtungs- anlage, wobei ein Footprint auf dem zweiten Facettenspiegel eine Einhüllende mit einem ersten Aspektverhältnis AVi und die Projektionsoptik eine Eintrittspupille mit einem zweiten Aspekt verhältnis AV ₂ aufweist, wobei gilt: AVi AV ₂ .

Hierbei bezeichnet der Footprint die Schnittfläche der Oberfläche des zweiten Facettenspiegels, insbesondere der Ebene, in welcher der zweite Facettenspiegel angeordnet ist, mit einer durch die numerische Apertur am Wafer, das heißt im Bildfeld definierten Lichtröhre. Auch die Feld größe geht bei der Definition der Lichtröhre ein. Grade bei einer Lage des Pupillenfacettenspie- gels, welche sich von einer Pupillenfläche unterscheidet (Orientierung, Krümmung), wird sich eine Gesamtheit einzelner Feldpunkten zugeordneter Footprints auf dem Pupillenfacettenspiegel ergeben. Dies ist auch ein Grund, warum der Footprint nicht exakt eine Ellipse ist, siehe weiter unten.

Bei der Einhüllenden des Footprints kann es sich hierbei um die kleinste konvexe Einhüllende, insbesondere die kleinste elliptische Einhüllende, handeln.

Durch eine entsprechende Ausbildung, insbesondere des zweiten Facettenspiegels, kann der Tat sache Rechnung getragen werden, dass zwischen dem zweiten Facettenspiegel und dem Retikel ein weiterer Spiegel angeordnet ist, welcher dieses Aspektverhältnis beeinflusst. Durch eine ent sprechende Anpassung des Footprints auf dem zweiten Facettenspiegel ist mit anderen Worten eine Anpassung desselben an die Eintrittspupille der Projektionsoptik möglich.

Der zweite Facettenspiegel kann insbesondere in Form eines Pupillenfacettenspiegels gemäß der vorhergehenden Beschreibung ausgebildet sein. Hierbei kann die Gesamtheit der Pupillenfacet ten eine kleinste, einhüllende, elliptische Randkurve aufweisen mit einem Achsverhältnis a/b im Bereich von 1,1 bis 1,68. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. Eine hiervon abweichende Ausbildung des zweiten Facettenspiegels ist ebenso möglich. Der relative Unterschied der beiden Aspektverhältnisse AVi und AV ₂ beträgt insbesondere min destens 10 %:

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein optisches System für eine Projektions- belichtungsanlage eine Beleuchtungsoptik mit mindestens zwei Facettenspiegeln, wobei der Footprint auf dem zweiten Facettenspiegel eine nicht-elliptische Form aufweist.

Die Form des Footprints auf den zweiten Facettenspiegel kann in lokalen Koordinaten, beispiels- weise Polarkoordinaten, wie folgt dargestellt werden: wobei eine Parametrisierung einer an den ebenen Footprint angefitteten Ellipse, beispielsweise einem Feast- Square-Fit, darstellt, und t(cp) eine Streckung mit einem richtungsabhängigen Streckfaktor 1+a(f), und wobei für a(f) beispielsweise gilt: mit 0,005 < A < 0,02.

Die radiale Abweichung des Footprints zu einer Bestfitellipse liegt insbesondere im Bereich von 0,5 % bis 2 %. Das optische System gemäß der vorhergehenden Beschreibung kann insbesondere einen Pupil- lenfacettenspiegel und/oder eine Beleuchtungsoptik gemäß der vorhergehenden Beschreibung umfassen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung bildet die Projektionsoptik der Projektionsbelich tungsanlage anamorphotisch ab. Sie weist insbesondere Abbildungsmaßstäbe in Scanrichtung und senkrecht hierzu auf, welche sich dem Betrag nach um mindestens 10 %, insbesondere min destens 50 %, insbesondere mindestens 100 %, insbesondere mindestens 200 %, insbesondere mindestens 400 % unterscheiden. Die Abbildungsmaßstäbe können vorzeichengleich sein. Sie können auch unterschiedliche Vorzeichen aufweisen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Projektionsoptik eine mechanisch unzu gängliche Eintrittspupille auf.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Beleuchtungsoptik zur Überführung von Beleuchtungsstrahlung von einer Strahlungsquelle zu einer Objektebene mindestens zwei im Strahlengang nacheinander angeordnete Facettenspiegel, wobei der zweite Facettenspiegel derart relativ zum ersten Facettenspiegel verkippt angeordnet ist, dass ein mittlerer Faltwinkel im Be reich von 20° bis 35° liegt.

Es hat sich herausgestellt, dass dies zu einem guten Kompromiss zwischen einer möglichst fo kussierten Abbildung des Zwischenfokus mittels der schaltbaren Facetten des ersten Facetten spiegels auf die Facetten des zweiten Facettenspiegels und einer möglichst feldunabhängigen Ausleuchtung der Austrittspupille der Projektionsoptik, insbesondere einer Anordnung des zwei ten Facettenspiegels in einer Ebene, welche eine bestmögliche Näherung an eine zur Eintrittspu pille der Projektionsoptik konjugierte Fläche darstellt, führt. Die zur Eintrittspupille konjugierte Fläche ist im Allgemeinen keine Ebene, sondern eine Fläche mit einer von Null verschiedenen Krümmung. Im Folgenden wird der Einfachheit halber dennoch von einer Pupillenebene gespro chen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der zweite Facettenspiegel relativ zu einer best möglich zu einer Eintrittspupillenebene der Projektionsoptik konjugierten Fläche beziehungs- weise relativ zu einer an diese angepasste Ebene verkippt angeordnet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Beleuchtungsoptik zur Überführung von Beleuchtungsstrahlung von einer Strahlungsquelle zu einer Objektebene eine dem zweiten Facettenspiegel im Strahlengang nachgeordnete Übertragungsoptik, wobei die Übertragungsop- tik unterschiedliche Brechkraft in tangentialer und sagittaler Richtung aufweist. Die Übertra gungsoptik bildet insbesondere ein Kondensorsystem, um den zweiten Facettenspiegel in die Eintrittspupille der Projektionsoptik abzubilden.

Eine derartige Ausbildung der Übertragungsoptik ermöglicht eine konvergente Beleuchtung des Retikels. Gleichzeitig ermöglicht sie die Kompensation eines durch einen Faltwinkel am Kon densorspiegel erzeugten Astigmatismus. Die Übertragungsoptik hat Abbildungsfehler, dominant ist dabei Astigmatismus. Die Kompensation dieses Astigmatismus geschieht mit Einführung von torischen Flächen. Außerdem kann die Übertragungsoptik dazu dienen, die astigmatische Abbil dung der Eintrittspupille in die Austrittspupille der Projektionsoptik zu unterstützen, diese also insbesondere feldunabhängig zu gestalten.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung liegt der relative Brechkraftunterschied ausge drückt durch die unterschiedlichen Krümmungsradien in tangentialer und sagittaler Richtung

im Bereich von 5 % bis 30 %, insbesondere im Bereich von 7 % bis 22 %. Diese Werte haben sich bei einem Abstand zwischen dem zweiten Facettenspiegel und dem Kondensorspiegel im Bereich von 1,5 m bis 2,5 m als besonders vorteilhaft herausgestellt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Übertragungsoptik einen, zwei oder mehr Spiegel. Sie kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI- Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI- Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem Pupil- lenfacettenspiegel gemäß der vorhergehenden Beschreibung und/oder einer Beleuchtungsoptik gemäß der vorhergehenden Beschreibung und/oder einem optischen System gemäß der vorher gehenden Beschreibung.

Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- o- der nanostrukturierten Bauelements sowie ein entsprechendes Bauelement zu verbessern. Diese Aufgaben werden durch Bereitstellung einer Projektionsbelichtungsanlage gemäß der vorherge- henden Beschreibung gelöst. Die Vorteile ergeben sich aus denen der Projektionsbelichtungsan- lage.

Weitere Details und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Strahlengang einer Projektionsbelichtungsanlage in einem Meri- dionalschnitt,

Fig. 2 schematisch einen Ausschnitt aus dem Strahlengang einer Projektionsbelichtungs- anlage aus dem Bereich der Beleuchtungsoptik,

Fig. 3 exemplarisch die Intensitätsverteilung auf dem ersten Facettenspiegel der Be- leuchtungsoptik gemäß Fig. 2,

Fig. 4 schematisch die Intensitätsverteilung auf dem zweiten Facettenspiegel der Be- leuchtungsoptik gemäß Fig. 2,

Fig. 5 schematisch die Intensitäts Verteilung im Objektfeld der Beleuchtungsoptik gemäß

Fig. 2, Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Verkippung einer bestmöglich zu einer Eintrittspupillenebene der Projektionsoptik konjugierten Ebene (EPK) re- lativ zu einer zum Referenzhauptstrahl orthogonalen Ebene,

Fig. 7 schematisch den Vergleich eines realen Footprints auf dem zweiten Facettenspie- gel mit einer Ellipse und

Fig. 8 schematisch eine Darstellung gemäß Fig. 1 gemäß einer Alternative, und

Fig. 9 eine schematische Skizze zur Verdeutlichung der bihomozentrischen Fage der

Eintrittspupille.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die Figur 1 exemplarisch die wesentli chen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikro lithographie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden. Aus dem Stand der Technik sind zahl reiche Abwandlungen und Alternativen des allgemeinen Prinzips bekannt.

Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Belich tet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 20. Das Retikel 20 ist von einem Reti- kelhalter 2l gehalten.

Das Retikel 20 ist insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.

In der Figur 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches, lokales xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Für das in der Figur 1 eingezeichnete Koordinatensystem dient das Retikel 20 als Bezugspunkt. Die Scanrichtung des Retikels 20 entspricht hierbei der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst außerdem eine Projektionsoptik 7. Die Projekti onsoptik 7 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 8 in einer Bildebene 9. Abge- bildet wird eine Struktur auf dem Retikel 20 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 8 in der Bildebene 9 angeordneten Wafers 22. Der Wafer 22 wird von einem Waferhalter 23 gehalten. Er ist insbesondere mittels des Waferhalters 23 verlagerbar. Er ist vor zugsweise synchronisiert zum Retikel 20 verlagerbar.

Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 10, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich von 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln. Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln.

Die Beleuchtungsstrahlung 10, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollek tor 11 gebündelt.

Nach dem Kollektor 11 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 10 durch eine Zwischenfokuse bene 12. Die Zwischenfokusebene 12 kann eine Trennung zwischen dem Strahlungsquellenmo- dul und der Beleuchtungsoptik darstellen.

Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen ersten Facettenspiegel 13. Sofern der erste Facettenspie gel 13 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 optisch kon jugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel 13 bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 13 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten l3a, welche im Folgenden auch als Feldfa cetten bezeichnet werden.

Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 Al bekannt ist, können die ersten Facetten l3a selbst jeweils aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospie geln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 13 kann insbesondere als mikroelektro mechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 Al verwiesen. Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 13 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 14. Sofern der zweite Facettenspiegel 14 in einer Pupillenebene der Be- leuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 14 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 13 und dem zweiten Facettenspiegel 14 auch als spekularer Reflektor bezeichnet.

Der zweite Facettenspiegel l4a umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten l4a. Die zweiten Facetten l4a werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeich net.

Die Details der Facettierung des ersten Facettenspiegels 13 und des zweiten Facettenspiegels 14 sind in der Figur 2 noch einmal exemplarisch verdeutlicht.

Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prin zip wird auch als Fliegenaugeintegrator (Fly‘s Eye Integrator) bezeichnet.

Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, kann es vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 14 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 optisch kon jugiert ist, anzuordnen.

Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 14 und einer abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 15 werden die einzelnen ersten Facetten l3a in das Objektfeld 5 abge bildet.

Allerdings wurde erkannt, dass die Abbildung der ersten Facetten l3a mittels der zweiten Facet ten l4a bzw. mit den zweiten Facetten l4a und einer Übertragungsoptik 15 in die Objektebene 6 lediglich eine näherungsweise Abbildung ist. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert.

Die Übertragungsoptik 15 ist in der Figur 1 schematisch als Einzelspiegel dargestellt. In der Fi gur 2 ist eine Alternative ohne eine Übertragungsoptik 15 dargestellt. Allgemein umfasst die Übertragungsoptik 15 einen, zwei oder mehr Spiegel, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Sie kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senk rechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.

Als NI-Spiegel wird hierbei ein Spiegel bezeichnet, welcher derart im Strahlengang der Beleuch tungsoptik angeordnet ist, dass auf ihn auftreffende Beleuchtungsstrahlung einen Einfallswinkel von höchstens 30° relativ zu einer Spiegelnormalen aufweist.

Als GI-Spiegel wird hierbei ein Spiegel bezeichnet, welcher derart im Strahlengang der Beleuch tungsoptik angeordnet ist, dass auf ihn auftreffende Beleuchtungsstrahlung einen Einfallswinkel von mindestens 70° relativ zu einer Spiegelnormalen aufweist.

Die Projektionsoptik 7 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.

Bei dem in der Figur 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 7 acht Spiegel Mi bis M ₈ . Alternativen mit vier, sechs, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich.

Die Projektionsoptik 7 ist insbesondere anamorphotisch ausgebildet. Sie weist insbesondere un terschiedliche Abbildungsmaßstäbe ß _x , ß _y in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaß stäbe ß _x , ß _y der Projektionsoptik 7 hegen bevorzugt bei (ß _x , ß _y ) = (+ 0,25, - 0,125). Die Projekti onsoptik 7 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.

Die Projektionsoptik 7 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.

Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche Abbildungsmaß stäbe in x- und y-Richtung sind möglich. In der Figur 2 ist noch einmal der Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 10 im Beleuchtungs- system 2 vereinfacht dargestellt. Exemplarisch ist die Zuordnung zweier Pupillenfacetten l4a zu zwei Feldfacetten l3a zur Ausbildung zweier Beleuchtungskanäle zur Ausleuchtung des Objekt feldes 5 dargestellt. Dargestellt ist eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip. Das Fem- feld wird mit Hilfe der Feldfacetten l3a in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfa cetten l3a erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zuge ordneten Pupillenfacetten l4a.

Die Ausleuchtung des Feldfacettenspiegels 13 ist exemplarisch in der Figur 3 dargestellt.

Die Ausleuchtung des Pupillenfacettenspiegels 14 ist exemplarisch in der Figur 4 dargestellt. Dargestellt sind hierbei insbesondere die Bilder des Zwischenfokus 16 auf dem Pupillenfacetten spiegel 14.

Die Feldfacetten l3a werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette l4a zur Ausleuch tung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 20 abgebildet.

Eine exemplarische Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist in der Figur 5 dargestellt. Die Aus leuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf.

Die Felduniformität kann über eine Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.

Die Pupillenuniformität kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.

Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspu pille der Projektionsoptik 7 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbeson dere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Ficht führen, kann die Intensitäts Verteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 7 eingestellt werden. Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 7 beschrieben.

Die Projektionsoptik 7 weist insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille auf. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.

Es wurde erkannt, dass sich die Eintrittspupille der Projektionsoptik 7 oftmals mit dem Pupillen facettenspiegel 14 nicht exakt ausleuchten lässt. Es wurde insbesondere erkannt, dass sich bei ei- ner Abbildung der Projektionsoptik 7, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 14 tele- zentrisch auf den Wafer 22 abbildet, die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt schneiden. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konju- gierte Fläche im Ortsraum dar. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Pupillenfacetten l4a möglichst in dieser Fläche angeordnet sein müssen, um bildseitig am Wafer 22 eine möglichst feldunabhängige Ausleuchtung der Austrittspupille der Projektionsoptik 7 zu erzeugen. Insbe- sondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.

Es kann sogar sein, dass die Projektionsoptik 7 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbilden des Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik 15, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 14 und dem Retikel 20 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Ein trittspupille berücksichtigt werden.

Bei der in der Figur 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 14 nicht in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 7 konjugier ten Fläche angeordnet. Er ist außerdem verkippt zur Objektebene 5 angeordnet. Er ist außerdem verkippt zu einer durch den Feldfacettenspiegel 13 definierten Ebene angeordnet. Erfindungsge mäß wurde erkannt, dass eine starke Verkippung des Pupillenfacettenspiegels 14 relativ zum Feldfacettenspiegel 13 dazu führt, dass die Feldfacetten l3a beim Umschalten zwischen unter schiedlichen Beleuchtungssettings zum Teil stark defokussierte Bilder des Zwischenfokus 16 er zeugen. Dies führt entweder zu einer Vergrößerung des Pupillenfüllgrads und damit der maximal erreichbaren Auflösungsgrenze oder zum Verlust von Beleuchtungsstrahlung und damit einer re- duzierten Transmission und einer gleichzeitigen Reduktion der Systemstabilität.

Eine Ausrichtung des Pupillenfacettenspiegels 14 parallel zum Feldfacettenspiegel 13 führt je- doch zu einer feldabhängigen Ausleuchtung der Austrittspupille der Projektionsoptik 7 am Wafer 22.

Es hat sich ergeben, dass eine Ausrichtung des Pupillenfacettenspiegels 14, welche zu einem Fal- tungswinkel im Bereich von 20° bis 35° führt, einen besonders guten Kompromiss zwischen die- sen beiden Alternativen darstellt. Als Faltungs winkel wird hierbei der doppelte mittlere Einfalls- winkel der zentralen Beleuchtungsstrahlen auf die Pupillenfacetten l4a bezeichnet.

Weiter wurde gefunden, dass eine vorteilhafte Anordnung des Pupillenfacettenspiegels 14 auch durch den Winkel F _ERK-MM2 um welchen der Pupillenfacettenspiegel 14 gegen die Ebene, welche bestmöglich die konjugierte Eintrittspupillenfläche darstellt (EPK), beschreiben.

Die kleinsten Quellbilder auf den Pupillenfacettenspiegel 14 ergeben sich bei einer Anordnung desselben senkrecht zur Verbindungslinie zwischen dem Feldfacettenspiegel 13 und dem Pupil- lenfacettenspiegel 14. In diesem Fall gilt:

YERK-MM2 ⁼ YERK + YMM2

Hierbei bezeichnet fERK den Winkel der zum Referenzhauptstrahl k _r nach Reflexion am Kon densorspiegel 25 senkrechten Ebene 26 zur Ebene EPK 27 (siehe Figur 6). Der Referenzhaupt strahl gehört zum Schwerpunkt des das waferseitige Bildfeld umschreibenden Rechteckes. Dabei ist die Austrittpupille telezentrisch bzw. nahezu telezentrisch. Beim Kondensorspiegel 25 handelt es sich insbesondere um einen optischen Bestandteil der Übertragungsoptik 15.

Um die geometrischen Pupillenfehler zu reduzieren, kann es sinnvoll sein, den Pupillenfacetten spiegel 14 in die Winkelhalbierende des Winkels zwischen dem Kondensorspiegel, dem Pupil- lenfacettenspiegel 14 und dem Feldfacettenspiegel 13 zu stellen. In diesem Fall gilt:

Vorteilhafterweise liegt der Winkel F _ERK-MM2 zwischen den beiden angegebenen Werten:

Eine weitere Randbedingung, insbesondere für ein Freiformflächen-Design, der Projektionsoptik 7, ist eine streng homozentrische Lage der Eintrittspupille. Allerdings können zwei Homozent- riezentren existieren, die beabstandet zueinander liegen, sich sogar im Vorzeichen unterscheiden können, das heißt eines der Homozentriezentren liegt in Strahlungsrichtung vor dem Retikel 20, das andere dahinter.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es möglich ist, mit einem optischen System zwischen dem Pupillenfacettenspiegel 14 und dem Retikel 20, insbesondere mit Hilfe der Übertragungsoptik 15, beide Homozentriezentren zu bedienen. Dies kann insbesondere durch eine torische Ausbil- dung des Kondensorspiegels 25 erreicht werden. Dies hat zur Folge, dass ein Aspektverhältnis der beiden Hauptachsen a und b der kleinsten elliptischen Randkurve (Footprint), welche alle Pupillenfacetten l4a einhüllt, nicht notwendigerweise dem Verhältnis der beiden Abbildungs- maßstäbe der anamorphotisch abbildenden Projektionsoptik 7 entspricht.

Sind die beiden Homozentriezentren EP _X , EP _y beabstandet zueinander, so berechnet sich das Achsverhältnis a/b paraxial zu wobei dc _M den Abstand von Retikel 20, beispielsweise vom geometrischen Schwerpunkt des das Objektfeld 5 einhüllenden Rechtecks, zum Kondensorspiegel 25 bezeichnet. Als besonders günstig für die Systemtransmission hat sich ein großer Abstand dc _M zwischen dem Retikel 20 und dem Kondensorspiegel 25 herausgestellt. Es gilt insbesondere 2000 mm < dc _M < 3000 mm.

Außerdem hat sich als besonders günstig im Design der Projektionsoptik 7 eine große Differenz zwischen den beiden Homozentriezentren gezeigt. Bei einem besonders vorteilhaften optischen System gilt: 2000 mm < EP _X < 3000 mm und 5000 mm < EP _y < 8000 mm. Diese Abstände sind bemessen zum Schwerpunkt des das retikelseitig Bildfeld umschreibenden Rechteckes. Ein„po- sitiver Abstand“ bedeutet, dass die Homozentrie-Zentren in Lichtrichtung hinter dem Retikel lie gen.

Für das bevorzugte Achsverhältnis a/b gilt: 1,10 < a/b < 1,68, insbesondere 1,24 < a/b < 1,52.

In der Figur 9 sind exemplarisch die geometrischen Verhältnisse, insbesondere die Lage der Ho- mozentiezentren und der Homozentriegeraden, bei einer bihomozentrischen Eintrittspupille dar gestellt. Im dargestellten Fall liegen beide Homozentriezentren (EP _X , EP _y ) in Strahlungsrichtung hinter dem Retikel 20. Sie sind somit für die Beleuchtung nicht zugänglich. In der Figur 9 sind exemplarisch abgesehen von einem Feldpunkt =(x,y,0) am Retikel 20 die Referenz-Haupt- strahlrichtung die sagittale Telezentriegerade g _Rpx = EP _x k _R + n(q, cos(a), sin(a )) und die tangentiale Telezentriegerade g _Rpy = EP _y k _R + v(l,0,0) dargestellt. Wie in der Figur 9 verdeutlicht ist, können die sagittale Pupillenlage und die tangen tiale Pupillenlage auseinanderfallen, das heißt voneinander beabstandet sein.

Für das Design der Projektionsoptik 7 kann es vorteilhaft sein, das Retikel 20 konvergent zu be leuchten. Hieraus ergibt sich eine unzugängliche Lage der Eintrittspupille der Projektionsoptik 7 Das Beleuchtungssystem 2 weist in diesem Fall wenigstens ein optisches Element mit einer Brechkraft, beispielsweise einen entsprechenden Kondensorspiegel 25, zwischen dem Pupillen facettenspiegel 14 und dem Retikel 20 auf. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann der Pupil- lenfacettenspiegel 14 in die Eintrittspupille abgebildet werden.

Wie bereits erwähnt, kann die tangentiale Brechkraft von der sagittalen Brechkraft dieses opti schen Elements abweichen. Hierdurch kann zum einen ein durch einen Faltwinkel am Kon densorspiegel 25 resultierender Astigmatismus kompensiert werden, zum anderen kann hier durch die astigmatische Abbildung der Eintrittspupille unterstützt werden.

Die relative Differenz der Brechkräfte 8R _rpl = 100 % —

2 ( ^R tan+ Rsag ) liegt vorzugsweise im Bereich von 5 % bis 30 %, insbesondere im Bereich von 7 % bis 22 %.

Eine entsprechende Brechkraft- oder Radiendifferenz kann mit einem einzigen Kondensorspiegel oder mit einer Übertragungsoptik 15 mit einer Mehrzahl von Spiegeln erreicht werden. Die Übertragungsoptik 15 kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI- Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI- Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.

Der Abstand d _{MM2 - CM} zwischen dem Pupillenfacettenspiegel 14 und dem Kondensorspiegel 25 liegt vorzugsweise im Bereich von 1500 mm bis 2500 mm.

Des Weiteren wurde erkannt, dass eine derartige Ausbildung der Beleuchtungsoptik 4, insbeson dere der Übertragungsoptik 15, dazu führt, dass der Footprint der Beleuchtungsstrahlung 10 auf dem Pupillenfacettenspiegel 14 von einer elliptischen Form abweicht. Hierbei bezeichnet der Footprint den Schnitt der Oberfläche des Pupillenfacettenspiegels 14 mit der durch die numeri sche Apertur am Wafer 22 definierten Lichtröhre. Innerhalb dieses Footprints werden sämtliche der Pupillenfacetten l4a angeordnet. Der eigentliche optische Footprint auf dem Pupillenfacet tenspiegel 14 ist üblicherweise zerklüftet, das heißt fragmentiert. Die Abweichung des Footprints 31 von einer Ellipse 32 ist exemplarisch in der Figur 7 darge- stellt. Bei der Ellipse 32 handelt es sich um die bestmöglich an den Footprint 31 angenäherte El lipse. Bestmöglich heißt hier z.B. im Sinne der Methode kleinster Quadrate (Least-Square-Fit).

Wird die angenäherte Ellipse in lokalen Koordinaten wie folgt parametrisiert: (<p) = {acos(p), bcos(p) + b ₀ ) lässt sich der reale Footprint 31 (r _reai ) durch eine Streckung t(cp) aus dieser Ellipse erzeugen: wobei gilt: a(f) = —Asin(3cp) mit 0,005 < A < 0,02.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weisen die Pupillenfacetten l4a unterschiedliche Brechkraft in tangentialer und sagittaler Richtung auf Hierdurch ist es möglich, die Feldfacetten l3a wenigstens annäherungsweise auf das Retikel 20 abzubilden.

Die Pupillenfacetten l4a, insbesondere zumindest eine Teilmenge derselben, kann Hauptkrüm mungsradien im Sagittal- und Tangentialschnitt aufweisen, deren relative Differenz bei mindes- tens 20 %, insbesondere mindestens 50 %, insbesondere mindestens 100 % liegt. Es ist auch möglich, dass sämtliche Pupillenfacetten l4a eine unterschiedliche Brechkraft in tangentialer und sagittaler Richtung aufweisen.

In der Figur 8 ist schematisch der Strahlengang in einer Projektionsbelichtungsanlage 1 mit ei nem alternativen Design, insbesondere einer alternativen Anordnung des ersten Facettenspiegels 13 und des zweiten Facettenspiegels 14 dargestellt. Gemäß dieser Alternative umfasst die Über tragungsoptik 15 zwei GI-Spiegel.