DE102008006637A1

DE102008006637A1 - Optical integrator for an illumination system of a microlithography projection exposure installation, has two micro lenses with breaking surfaces, which has arc-shaped curves in cutting plane, which runs parallel to optical axis

Info

Publication number: DE102008006637A1
Application number: DE102008006637A
Authority: DE
Inventors: Johannes Wangler
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2008-07-31

Abstract

The optical integrator has two micro lenses with breaking surfaces, which has arc-shaped curves in cutting plane. The cutting plane runs parallel to the optical axis and contains X-direction. The two refractive powers are so selected that on illuminating the integrator with axially parallel light of the illuminance in a illumination field (16) do not deviate from a given target distribution more than 1 percent, along the X-direction. A sine condition is exactly valid between the a focal plane of two micro lenses and the illumination field. An independent claim is also included for the method for manufacturing of optical integrators.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die Erfindung betrifft einen optischen Integrator für ein Beleuchtungssystem einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage. Derartige optische Integratoren erzeugen in Beleuchtungssystemen sekundäre Lichtquellen und umfassen eine Vielzahl von Mikrolinsen.The The invention relates to an optical integrator for a lighting system a microlithographic projection exposure apparatus. such optical integrators generate secondary lighting systems Light sources and include a variety of microlenses.

2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the state of the technique

Integrierte elektrische Schaltkreise und andere mikrostrukturierte Bauelemente werden üblicherweise hergestellt, indem auf ein geeignetes Substrat, bei dem es sich beispielsweise um einen Silizium-Wafer handeln kann, mehrere strukturierte Schichten aufgebracht werden. Zur Strukturierung der Schichten werden diese zunächst mit einem Photolack bedeckt, der für Licht eines bestimmten Wellenlängenbereiches, z. B. Licht im tiefen ultravioletten Spektralbereich (DUV, deep ultraviolet), empfindlich ist. Anschließend wird der so beschichtete Wafer in einer Projektionsbelichtungsanlage belichtet. Dabei wird ein Muster aus beugenden Strukturen, das auf einer Maske angeordnet ist, auf den Photolack mit Hilfe eines Projekti onsobjektivs abgebildet. Da der Abbildungsmaßstab dabei im allgemeinen kleiner als 1 ist, werden derartige Projektionsobjektive häufig auch als Reduktionsobjektive bezeichnet.integrated electrical circuits and other microstructured components are usually prepared by adding to a suitable Substrate, which is for example a silicon wafer can act, several structured layers are applied. To structure the layers, these are first covered with a photoresist that is for a particular light Wavelength range, z. B. light in the deep ultraviolet Spectral range (DUV, deep ultraviolet), is sensitive. Subsequently the wafer coated in this way becomes in a projection exposure apparatus exposed. In doing so, a pattern of diffractive structures is created a mask is disposed on the photoresist using a Projekti onsobjektivs displayed. As the magnification in general is smaller than 1, such projection lenses often become too referred to as reduction lenses.

Nach dem Entwickeln des Photolacks wird der Wafer einem Ätzprozeß unterzogen, wodurch die Schicht entsprechend dem Muster auf der Maske strukturiert wird. Der noch verbliebene Photolack wird dann von den verbleibenden Teilen der Schicht entfernt. Dieser Prozeß wird so oft wiederholt, bis alle Schichten auf den Wafer aufgebracht sind.To developing the photoresist, the wafer is subjected to an etching process, whereby the layer is structured according to the pattern on the mask becomes. The remaining photoresist is then removed from the remaining Split the layer away. This process will be so often repeated until all layers are applied to the wafer.

Die Leistungsfähigkeit der verwendeten Projektionsbelichtungsanlagen wird nicht nur durch die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs, sondern auch durch ein Beleuchtungssystem bestimmt, das die Maske beleuchtet. Das Beleuchtungssystem enthält zu diesem Zweck eine Lichtquelle, z. B. einen gepulst betriebenen Laser, sowie mehrere optische Elemente, die verstellbar sein können. Das Beleuchtungssystem gewährleistet, dass das die Maske beleuchtende Licht insbesondere bezüglich der Winkel- und Intensitätsverteilung die gewünschten Eigenschaften hat.The Performance of the projection exposure equipment used not only by the imaging properties of the projection lens, but also by a lighting system that determines the mask illuminated. The lighting system contains for this purpose a light source, e.g. B. a pulsed laser, as well as several optical elements that can be adjustable. The lighting system ensures that the light illuminating the mask in particular with respect to the angular and intensity distribution has the desired properties.

Häufig enthalten die Beleuchtungssysteme mikrolithographischer Projektionsbelichtungsanlagen einen optischen Integrator, der bei geeigneter Ausleuchtung durch ein Lichtbündel eine Vielzahl sekundärer Lichtquellen erzeugt. Aus den sekundären Lichtquellen treten Lichtbündel mit Winkelverteilungen aus, die im Idealfall alle gleich sind. Ein Kondensor in Form einer 2f-Optik überlagert die Lichtbündel in einer nachfolgenden Feldebene des Beleuchtungssystems. Dabei kann es sich um die Maskenebene oder auch um eine vorgelagerte Zwischenfeldebene handeln, in der z. B. eine Feldblende angeordnet sein kann. Durch die Überlagerung der von den sekundären Lichtquellen erzeugten Lichtbündel wird das Feld mit der gewünschten Intensitätsverteilung ausgeleuchtet. Eine objektseitige Brennebene des Kondensors fällt dabei mit einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems zusammen, in der die von dem optische Integrator erzeugten sekundären Lichtquellen angeordnet sind.Often The lighting systems contain microlithographic projection exposure systems an optical integrator, which, with suitable illumination by a light beam a plurality of secondary light sources generated. From the secondary light sources enter light bundles with angular distributions that are ideally all the same in the ideal case. One Condenser in the form of a 2f optic overlays the light bundles in a subsequent field level of the lighting system. there It can be the mask layer or an intermediate layer act, in the z. B. a field stop can be arranged. By the superimposition of the secondary light sources generated light beam is the field with the desired Illuminated intensity distribution. An object-side Focal plane of the condenser falls with a pupil plane of the illumination system in which the of the optical integrator generated secondary light sources are arranged.

Meist ist eine gleichmäßige Ausleuchtung der Feldebene gewünscht. In diesem Fall müssen die sekundären Lichtquellen die Abstrahlcharakteristik von Lambert-Strahlern haben. Ein Lambert-Strahler zeichnet sich dadurch aus, dass seine Strahldichte (zumindest innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs) in allen Richtungen gleich ist. Ein solcher Strahler wird deswegen häufig auch als "vollkommen diffus" bezeichnet. Je größer die Winkel sind, unter denen Licht von den sekundären Lichtquellen mit einer Richtungskomponente senkrecht zur optischen Achse emittiert wird, desto größer sind wegen der Sinusbedingung in dieser Richtung die Abmessungen des ausgeleuchteten Feldes.Most of time is a uniform illumination of the field level desired. In this case, the secondary Light sources have the emission characteristics of Lambert emitters. A Lambert radiator is characterized by its radiance (at least within a certain angular range) in all directions is equal to. Such a spotlight is therefore often referred to as "completely diffuse". The bigger the angles are under which light from the secondary light sources emitted with a directional component perpendicular to the optical axis becomes, the larger are because of the sine condition in this direction the dimensions of the illuminated field.

Optische Integratoren sind in der Regel als Wabenkondensoren ausgebildet, die eine Vielzahl von einzelnen Linsen enthalten. In früheren Beleuchtungssystemen wurden als optische Integratoren makroskopische Fliegenaugenlinsen eingesetzt, wie man sie beispielsweise in Beleuchtungseinrichtungen von Filmprojektoren findet. Die Einzellinsen dieser makroskopischen Fliegenaugenlinsen haben typischerweise Abmessungen in der Größenordnung von wenigen Millimetern und häufig hexagonale oder rechteckige Außenkonturen, die im allgemeinen der Geometrie des auszuleuchtenden Feldes entsprechen müssen. Eine erste Komponente mit einer Anordnung derartiger Mikrolinsen fokussiert auftreffendes und annähernd kollimiertes Licht auf Mikrolinsen einer zweiten Komponente, die hinter der ersten Komponente im Abstand der Brennweite der ersten Mikrolinsen positioniert ist. Jeder Mikrolinse der zweiten Komponente ist dann eine sekundäre Lichtquelle zugeordnet.Optical integrators are typically formed as honeycomb condensers containing a plurality of individual lenses. In previous lighting systems macroscopic fly-eye lenses were used as optical integrators, as found for example in lighting equipment of film projectors. The individual lenses of these macroscopic fly-eye lenses typically have dimensions of the order of a few millimeters and often have hexagonal or rectangular outer contours, which in general must correspond to the geometry of the field to be illuminated. A first component having an array of such microlenses focuses incident and approximately collimated light on microline sen a second component, which is positioned behind the first component at the distance of the focal length of the first microlens. Each microlens of the second component is then associated with a secondary light source.

In moderneren Beleuchtungssystemen mikrolithographischer Projektionsbelichtungsanlagen werden üblicherweise optische Integratoren eingesetzt, die sehr viele Mikrolinsen mit charakteristischen Abmessungen von weniger als 2 mm und vorzugsweise von weniger als 1 mm haben. Mit einer größeren Zahl von kleineren und dichter angeordneten sekundären Lichtquellen läßt sich die Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung der Feldebene, die durch Überlagerung des von den sekundären Lichtquellen erzeugten Lichts entsteht, deutlich verbessern, sofern auch die Mikrolinsen gleichmäßig ausgeleuchtet werden. Bei der Verwendung kurzwelligen Lichts ist allerdings die Materialauswahl für die optischen Integratoren beschränkt. Wegen der hohen auftretenden Strahldichten können nur solche Materialien eingesetzt werden, die bei der verwendeten Wellenlänge hochtransparent sind. Ansonsten würde sich der optische Integrator durch das absorbierte Licht zu stark erwärmen.In more modern illumination systems of microlithographic projection exposure systems usually optical integrators are used, the very many microlenses with characteristic dimensions of less than 2 mm and preferably less than 1 mm. With a larger number of smaller and denser ones arranged secondary light sources leaves the uniformity of the field level illumination, by overlaying that of the secondary Light sources generated light, significantly improve, provided even the microlenses evenly illuminated become. When using short-wave light, however, is the Material selection for the optical integrators limited. Because of the high beam densities occurring only such Materials are used which are highly transparent at the wavelength used are. Otherwise, the optical integrator would go through heat the absorbed light too much.

Bei Wellenlängen von weniger als 200 nm gibt es nur wenige Materialien, die ausreichend transparent sind. Hierzu gehören beispielsweise Kalziumfluorid (CaF₂) oder ähnliche kristalline Fluoride. Diese Materialien lassen sich jedoch nur mit relativ hohem technologischen Aufwand bearbeiten.At wavelengths less than 200 nm, there are only a few materials that are sufficiently transparent. These include, for example, calcium fluoride (CaF ₂ ) or similar crystalline fluorides. However, these materials can only be processed with relatively high technological effort.

Im allgemeinen haben die in der Feldebene auszuleuchtenden Felder eine rechteckige Form. Dies ist einer der Gründe dafür, warum man inzwischen überwiegend optische Integratoren verwendet, bei denen die beiden hintereinander entlang der optischen Achse angeordneten Komponenten jeweils gekreuzte Anordnungen von zylindrischen Mikrolinsen enthalten.in the In general, the fields to be illuminated in the field level have one rectangular form. This is one of the reasons why one now predominantly optical integrators used in which the two consecutive along the optical Axis arranged components each crossed arrangements of cylindrical microlenses included.

Beispiele für derartige gekreuzte Anordnungen von Zylinderlinsen können der WO 2005/078522 , der WO 2005/076083 , der US 2004/0036977 A1 , der US 2005/0018294 A1 sowie der WO 2007/093396 A1 entnommen werden.Examples of such crossed arrangements of cylindrical lenses may be the WO 2005/078522 , of the WO 2005/076083 , of the US 2004/0036977 A1 , of the US 2005/0018294 A1 as well as the WO 2007/093396 A1 be removed.

Wie sich etwa aus der erwähnten US 2005/0018294 A1 ergibt, läßt sich die gewünschte Winkelverteilung der se kundären Lichtquellen und damit Intensitätsverteilung in der nachgeordneten Feldebene mit zylindrischen Mikrolinsen nur dann erreichen, wenn die gekrümmten brechenden Flächen der Mikrolinsen im Profil nicht kreisbogenförmig, sondern in komplizierterer Weise gekrümmt sind. Häufig werden solche komplizierter gekrümmte Flächen als asphärisch bezeichnet, obwohl dies für Zylinderflächen ohnehin stets zutrifft. Der Begriff "asphärisch" hat aber insofern auch bei Zylinderlinsen seine Berechtigung, wenn man Ebenen senkrecht zur Längserstreckung der Zylinderlinsen betrachtet. In solchen Ebenen entspricht die Wirkung einer Zylinderlinse mit nicht kreisbogenförmigem Profil in seiner Wirkung einer asphärischen Linse.How about from the mentioned US 2005/0018294 A1 results, the desired angular distribution of se secondary light sources and thus intensity distribution in the downstream field level with cylindrical microlenses can only be achieved if the curved refractive surfaces of the microlenses are curved in profile not circular arc, but in a more complicated manner. Often, such complicated curved surfaces are referred to as aspheric, although this is always true for cylindrical surfaces anyway. However, the term "aspherical" has its justification in cylindrical lenses insofar as one considers planes perpendicular to the longitudinal extent of the cylindrical lenses. In such planes, the effect of a cylindrical lens with a non-circular profile in its effect corresponds to an aspherical lens.

Die Erzeugung von sehr kleinen (zylindrischen) Mikrolinsen aus Materialien wie etwa CaF₂ mit brechenden Flächen, die nicht kreisbogenförmig gekrümmt sind, ist technologisch allerdings relativ aufwendig.The production of very small (cylindrical) microlenses from materials such as CaF ₂ with refractive surfaces, which are not curved in a circular arc, is technologically relatively expensive.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deswegen, optische Integratoren für Beleuchtungssysteme mikrolithographischer Projektionsbelichtungsanlagen anzugeben, die sich mit geringerem Aufwand herstellen lassen.task Therefore, the present invention is optical integrators for illumination systems of microlithographic projection exposure systems indicate that can be produced with less effort.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen optischen Integrator mit den Merkmalen des Anspruchs 1.Solved This task is accomplished by an optical integrator with the features of claim 1.

Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, dass es möglich ist, die angegebenen Verteilungen der Beleuchtungsstärke in einem Beleuchtungsfeld mit ausschließlich kreisbogenförmig gekrümmten Mikrolinsen zu erzielen, wenn nur die Brechkraft optimal zwischen den ersten und zweiten Mikrolinsen aufgeteilt wird. Da die Verteilung der Beleuchtungsstärke im Beleuchtungsfeld relativ empfindlich auf die Brechkraftverteilung reagiert, gelangt man mit zufällig gewählten Brechkraftverteilungen zu Verteilungen der Beleuchtungsstärke, die ungeeignet sind. Wohl aus diesem Grunde hat man bislang die naheliegendere Lösung gewählt, brechende Flächen zu wählen, die im Profil nicht kreisbogenförmig sind ("asphärisch"), was aber den bereits erwähnten erhöhten Fertigungsaufwand nach sich zieht.The Invention is based on the discovery that it is possible the given distributions of illuminance in a lighting field with only circular arc to achieve curved microlenses, if only the refractive power is optimally divided between the first and second microlenses. Because the distribution of illuminance in the lighting field reacts relatively sensitive to the refractive power distribution passes one with randomly selected power distributions to distributions of illuminance, the unsuitable are. Probably for this reason one has so far the more obvious Solution chosen, breaking surfaces too choose those that are not circular in profile ("aspherical"), but this raises the already mentioned Production costs.

Der Erfinder hat jedoch herausgefunden, dass es überraschenderweise bei bestimmten systematisch ermittelbaren Brechkraftverteilungen doch möglich ist, auch mit kreisbogenförmig gekrümmten brechenden Flächen die üblicherweise gewünschten Verteilungen der Beleuchtungsstärke bei Annahme eines idealen Kondensors, der die Sinusbedingung erfüllt, zu erzeugen.However, the inventor has found that it is surprisingly possible with certain systematically determined refractive power distributions, even with arcuately curved refractive surfaces, the usually desired distributions of the illuminance assuming an ideal Condenser, which meets the sine condition to produce.

Um diese Brechkraftverteilungen zu ermitteln, kann zunächst die numerische Apertur der sekundären Lichtquellen festgelegt werden, die der optische Integrator in einer Richtung haben soll. Im allgemeinen wird es sich dabei um eine hier als X-Richtung bezeichnete Richtung handeln, in der das Beleuchtungsfeld die größten Abmessungen hat. Bei scannenden Projektionsbelichtungsanlagen verläuft die X-Richtung senkrecht zu Scanrichtung, entlang der die Maske während des Belichtungsvorgangs verfahren wird. Aus der gewünschten numerischen Apertur wird die Gesamtbrechkraft des optischen Integrators in dieser Richtung bestimmt.Around To determine these power distributions, can first set the numerical aperture of the secondary light sources which the optical integrator should have in one direction. In general, this will be an X direction here Act direction in which the lighting field is the largest Dimensions has. At scanning projection exposure systems runs the X direction perpendicular to the scanning direction, along which the mask during the exposure process. From the desired numerical aperture becomes the total refractive power of the optical integrator in this direction.

Sodann wird, und zwar vorzugsweise rechnergestützt, die Aufteilung zwischen der ersten Brechkraft und der zweiten Brechkraft verändert, wobei die zuvor festgelegte Gesamtbrechkraft und damit die numerische Apertur erhalten bleiben muß. Die Veränderung der Aufteilung wird so lange fortgesetzt, bis die gewünschte Beleuchtungsstärkeverteilung erreicht ist. Selbstverständlich kann das Verändern der Aufteilung der Brechkraft noch so lange fortgesetzt werden, bis die Beleuchtungsstärke in dem Beleuchtungsfeld entlang der X-Richtung einem bestimmten Optimierungskriterium genügt, z. B. im quadratischen Mittel noch tolerierbare Abweichungen von der Sollverteilung hat.thereupon is, preferably computer-aided, the division changed between the first refractive power and the second refractive power, where the predetermined total refractive power and thus the numerical aperture must be preserved. The change of the division will continue until the desired illumination distribution is reached. Of course, that can change the division of refractive power will continue for so long until the illuminance in the illumination field along the X-direction satisfies a certain optimization criterion, z. B. in the root mean still tolerable deviations from the target distribution has.

Erst mit einer optimalen Aufteilung der Brechkraft zwischen den ersten und den zweiten Mikrolinsen ist es möglich, optische Integratoren für Beleuchtungssysteme mikrolithographischer Projektionsbelichtungsanlagen bereitzustellen, bei denen die ersten und zweiten Mikrolinsen brechende Flächen haben, die sich in Schnittebenen kreisbogenförmig krümmen, wobei die Schnittebenen parallel zur optischen Achse verlaufen und die eine X-Richtung enthalten, und die außerdem eine numerische Apertur in der X-Richtung haben, die bildseitig vorzugsweise größer ist als 0.15 und weiter vorzugsweise sogar größer ist als 0.3. Das Verfahren kann jedoch selbsverständlich auch bei kleineren numerischen Aperturen vorteilhaft angewendet werden. Das Vorsehen von im Profil kreisbogenförmig gekrümmten Mikrolinsen ermöglicht dabei den Einsatz relativ preisgünstiger Fertigungstechnologien, mit denen sich dennoch Breiten von Mikrolinsen weit unterhalb von 1 mm realisieren lassen.First with an optimal distribution of the refractive power between the first and the second microlenses it is possible optical integrators for illumination systems of microlithographic projection exposure systems provide in which the first and second microlenses refractive Have surfaces that are circular in section planes bend, with the cutting planes parallel to the optical Axis and containing an X-direction, and in addition have a numerical aperture in the X direction, the image side preferably greater than 0.15 and more preferably even greater than 0.3. The procedure can however Of course, even with smaller numerical apertures be applied advantageously. The provision of profile-shaped in profile Curved microlenses allow the use relatively low-cost manufacturing technologies, with which Nevertheless, widths of microlenses far below 1 mm realize to let.

Vorzugsweise handelt es sich bei den ersten und zweiten Mikrolinsen um Zylinderlinsen, die nur in der X-Richtung Brechkraft haben. Die ersten und zweiten Mikrolinsen haben dann brechende Flächen, die Ausschnitte aus Kreiszylinderflächen darstellen. Im Prinzip ist die Erfindung jedoch auch auf Mikrolinsen anwendbar, deren brechende Flächen rotationssymmetrisch sind. Auch in diesem Fall kann durch geeignete Aufteilung der Brechkraft zwischen ersten sphärischen Mikrolinsen und zweiten sphärischen Mikrolinsen die gewünschte Beleuchtungsstärkeverteilung im Beleuchtungsfeld erzielt werden.Preferably If the first and second microlenses are cylindrical lenses, which have refractive power only in the X direction. The first and second Microlenses then have refractive surfaces, the cutouts represent circular cylindrical surfaces. In principle, that is Invention, however, also applicable to microlenses, the refractive Surfaces are rotationally symmetric. In this case, too can by appropriate division of the refractive power between the first spherical Microlenses and second spherical microlenses the desired illumination intensity distribution be achieved in the lighting field.

Die Wirkung des optischen Integrators lässt sich am besten durch die Intensitätsverteilung beschreiben, der er in einer nachgeordneten Feldebene verursacht. Allerdings hat auch ein Kondensor, der zwischen der Pupillenebene und der Feldebene eine Fourier-Beziehung herbeiführt, einen Einfluss auf diese Intensitätsverteilung. Um die Wirkung von optischen Integratoren vergleichbar zu machen, geht man deswegen zweckmäßigerweise von einem idealen Kondensor aus, welcher die Sinusbedingung erfüllt. Auf diese Weise wird der Einfluss des Kondensors gewissermaßen normiert. Mit dieser Festlegung ergibt sich für den Fall, dass die sekundären Lichtquellen der Abstrahlcharakteristik eines Lambert-Strahlers folgen, in der entsprechenden Feldebene eine uniforme Ausleuchtung.The The effect of the optical integrator is best by the intensity distribution he describes in caused a subordinate field level. However also has one Condenser, which between the pupil plane and the field plane one Fourier relationship brings about an influence on this Intensity distribution. To the effect of optical integrators To make it comparable, it is therefore appropriate from an ideal condenser that satisfies the sine condition. In this way, the influence of the condenser becomes more or less normalized. With this definition arises in the case that the secondary light sources of the radiation characteristic follow a Lambert radiator, in the corresponding field level a uniform illumination.

Bei der Bestimmung der optimalen Aufteilung der Brechkräfte der ersten und der zweiten Mikrolinsen kann jedoch selbstverständlich auch von einem realen Kondensor ausgegangen werden, welcher nicht der Sinusbedingung entspricht.at Determination of optimum division of powers However, the first and second microlenses can of course also be assumed by a real condenser, which is not corresponds to the sine condition.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of the embodiments with reference to the drawings. Show:

1 eine stark vereinfachte perspektivische Darstellung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage; 1 a highly simplified perspective view of a microlithographic projection exposure apparatus;

2 einen Meridionalschnitt durch ein Beleuchtungssystem der in der 1 gezeigten Projektionsbelichtungsanlage; 2 a meridional section through a lighting system in the 1 shown projection exposure system;

3 eine perspektivische Ansicht eines optischen Integrators des in der 2 gezeigten Beleuchtungssystems; 3 a perspective view of an optical integrator of the in 2 shown light processing system;

4 einen Schnitt durch den in der 3 gezeigten optischen Integrator in einer Y-Z-Ebene; 4 a cut through the in the 3 shown optical integrator in a YZ plane;

5 einen Schnitt durch den in der 3 gezeigten optischen Integrator in einer X-Z-Ebene; 5 a cut through the in the 3 shown optical integrator in an XZ plane;

6 einen Graphen, der unterschiedliche Sollverteilungen für die Beleuchtungsstärke in X-Richtung zeigt; 6 a graph showing different target distributions for the illuminance in the X direction;

7 einen Graphen, der die Abhängigkeit der Randüberhöhung von der Aufteilung der Brechkraft zwischen den zweiten und den dritten Mikrolinsen zeigt; 7 a graph showing the dependence of the edge exaggeration of the division of the refractive power between the second and the third microlenses;

8 eine Illustration zur Erläuterung der Sinusbedingung; 8th an illustration for explaining the sine condition;

9 eine Draufsicht auf eine Komponente eines optischen Integrators gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. 9 a plan view of a component of an optical integrator according to another embodiment.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Die 1 zeigt in einer stark vereinfachten perspektivischen Darstellung eine Projektionsbelichtungsanlage 10, die für die lithographische Herstellung mikrostrukturierter Bauteile geeignet ist. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 enthält ein Beleuchtungssystem 12, das auf einer Maske 14 ein schmales, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel rechteckiges Beleuchtungsfeld 16 ausleuchtet. Andere Beleuchtungsfeldformen, z. B. Ringsegmente, kommen selbstverständlich ebenfalls in Betracht.The 1 shows in a highly simplified perspective view of a projection exposure system 10 , which is suitable for the lithographic production of microstructured components. The projection exposure machine 10 contains a lighting system 12 on a mask 14 a narrow, in the illustrated embodiment rectangular illumination field 16 illuminates. Other illumination field shapes, e.g. B. ring segments, of course, also come into consideration.

Strukturen 18 auf der Maske 14, die innerhalb des Beleuchtungsfeldes 16 liegen, werden mit Hilfe eines Projektionsobjektivs 20 auf eine lichtempfindliche Schicht 22 abgebildet. Die lichtempfindliche Schicht 22, bei der es sich z. B. um einen Photolack handeln kann, ist auf einem Wafer 24 oder einem anderen geeigneten Substrat aufgebracht und befindet sich in der Bildebene des Projektionsobjektivs 20. Da das Projektionsobjektiv 20 im allgemeinen einen Abbildungsmaßstab β < 1 hat, werden die innerhalb des Beleuchtungsfeldes 16 liegenden Strukturen 18 verkleinert als Bereich 16' abgebildet.structures 18 on the mask 14 that are inside the lighting field 16 lie, are using a projection lens 20 on a photosensitive layer 22 displayed. The photosensitive layer 22 in which it is z. B. may be a photoresist is on a wafer 24 or another suitable substrate and is located in the image plane of the projection lens 20 , Because the projection lens 20 in general, has a magnification β <1, those within the illumination field 16 lying structures 18 reduced as area 16 ' displayed.

Bei der dargestellten Projektionsbelichtungsanlage 10 werden die Maske 14 und der Wafer 24 während der Projektion entlang einer mit Y bezeichneten Richtung verfahren. Das Verhältnis der Verfahrgeschwindigkeiten ist dabei gleich dem Abbildungsmaßstab β des Projektionsobjektivs 20. Falls das Projektionsobjektiv 20 eine Invertierung des Bildes erzeugt, verlaufen die Verfahrbewegungen der Maske 14 und des Wafers 22 gegenläufig, wie dies in der 1 durch Pfeile A1 und A2 angedeutet ist. Auf diese Weise wird das Beleuchtungsfeld 16 in einer Scanbewegung über die Maske 14 geführt, so dass auch größere strukturierte Bereiche zusammenhängend auf die lichtempfindliche Schicht 22 projiziert werden können.In the illustrated projection exposure system 10 become the mask 14 and the wafer 24 during the projection proceed along a direction marked Y. The ratio of the travel speeds is equal to the magnification β of the projection lens 20 , If the projection lens 20 generates an inversion of the image, the traversing movements of the mask run 14 and the wafer 22 in reverse, as in the 1 is indicated by arrows A1 and A2. In this way, the lighting field 16 in a scanning motion over the mask 14 guided, so that even larger structured areas contiguous to the photosensitive layer 22 can be projected.

Die 2 zeigt in einem vereinfachten und nicht maßstäblichen Meridionalschnitt Einzelheiten des Beleuchtungssystems 12. Das Beleuchtungssystem 12 enthält eine Lichtquelle 26, die Projektionslicht erzeugt. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Lichtquelle 26 um einen Excimer-Laser, mit dem sich Licht im (tiefen) ultravioletten Spektralbereich erzeugen läßt. Die Verwendung kurzwelligen Projektionslichts ist deswegen vorteilhaft, weil sich auf diese Weise eine hohe Auflösung bei der optischen Abbildung erzielen läßt. Gebräuchlich sind Excimer-Laser mit den Lasermedien KrF, ArF oder F₂. Mit diesen Medien läßt sich Licht mit den Wellenlängen 248 nm, 193 nm bzw. 157 nm erzeugen.The 2 shows in a simplified and not to scale meridional section details of the lighting system 12 , The lighting system 12 contains a light source 26 producing projection light. In the embodiment described here, it is the light source 26 an excimer laser, which allows light to be generated in the (deep) ultraviolet spectral range. The use of short-wave projection light is advantageous because it allows high resolution to be achieved in optical imaging in this way. Excimer lasers with the laser media KrF, ArF or F _{2 are common} . With these media, light with the wavelengths 248 nm, 193 nm and 157 nm can be generated.

Das von dem Excimer-Laser erzeugte Licht ist stark gebündelt und wird deswegen zunächst in einem Strahlaufweiter 28 aufgeweitet. Bei dem Strahlaufweiter 28 kann es sich zum Beispiel um eine verstellbare Spiegelanordnung handeln, welche die Abmessungen des annähernd rechteckigen Lichtbündelquerschnitts vergrößert.The light generated by the excimer laser is highly concentrated and therefore initially in a beam expander 28 widened. At the beam expander 28 For example, it may be an adjustable mirror arrangement which increases the dimensions of the approximately rectangular light beam cross section.

Das aufgeweitete Lichtbündel durchtritt anschließend ein in einem Austauschhalter 30 aufgenommenes diffraktives optisches Element 36 und eine Zoom-Axikon-Baugruppe 38, die gemeinsam eine erste Pupillenebene 42 des Beleuchtungssystems ausleuchten. Die Zoom-Axikon-Baugruppe 38 umfaßt ein mit 44 angedeutetes Zoom-Objektiv sowie eine Axikon-Gruppe 46, welche zwei Axikon-Elemente mit konischen und zueinander komplementären Flächen enthält. Mit Hilfe der Axikon-Gruppe 46 läßt sich die radiale Lichtverteilung verändern, um auf diese Weise eine ringförmige Ausleuchtung der ersten Pupillenebene 42 zu erzielen. Durch Verstellung des Zoom-Objektivs 44 lassen sich die Durchmesser der in der ersten Pupillenebene 42 ausgeleuchteten Bereiche verändern. Die Zoom-Axikon-Baugruppe 38 ermöglicht somit die Einstellung unterschiedlicher konventioneller und annularer Beleuchtungssettings.The expanded light beam then passes through a replacement holder 30 received diffractive optical element 36 and a zoom axicon assembly 38 , which share a first pupil level 42 illuminate the lighting system. The Zoom Axicon Assembly 38 includes one with 44 indicated zoom lens and an axicon group 46 which contains two axicon elements with conical and mutually complementary surfaces. With the help of the axicon group 46 can be the radial light distribution change, in this way an annular illumination of the first pupil plane 42 to achieve. By adjusting the zoom lens 44 can be the diameter of the first pupil plane 42 out shining areas change. The Zoom Axicon Assembly 38 thus enables the setting of different conventional and annular illumination settings.

Zur Einstellung von Dipol-Beleuchtungen und anderer nicht-konventioneller Beleuchtungssettings wird bei dem dargestellten Beleuchtungssystem in den Austauschhalter 30 ein geeignetes diffraktives optisches Element 36 eingeführt. Die von dem diffraktiven optischen Element 36 erzeugte Winkelverteilung ist so gewählt, dass in der ersten Pupillenebene 42 die gewünschte Anordnung von Polen ausgeleuchtet wird. Anstelle des diffraktiven optischen Elements 36 kann auch ein refraktiv wirkendes opti sches Rasterelement, z. B. ein Mikrolinsenarray, eingesetzt werden.For adjustment of dipole illuminations and other non-conventional illumination settings, the illustrated illumination system becomes the replacement holder 30 a suitable diffractive optical element 36 introduced. The of the diffractive optical element 36 generated angular distribution is chosen so that in the first pupil plane 42 the desired arrangement of poles is illuminated. Instead of the diffractive optical element 36 can also be a refractive opti cal raster element, z. As a microlens array can be used.

In oder in unmittelbarer Nähe der ersten Pupillenebene 42 ist ein optischer Integrator 48 angeordnet, der mehrere Anordnungen von zylindrischen Mikrolinsen enthält. Diese Anordnungen bilden eine Vielzahl sekundärer Lichtquellen, von denen jede ein divergentes Lichtbündel mit einem durch die Geometrie der Mikrolinsen vorgegebenen Winkelspektrum erzeugt. Einzelheiten des optischen Integrators 48 werden weiter unten mit Bezug auf die 3 bis 9 näher erläutert.In or in the immediate vicinity of the first pupil plane 42 is an optical integrator 48 arranged containing a plurality of arrays of cylindrical microlenses. These arrangements form a multiplicity of secondary light sources, each of which generates a divergent light beam with an angular spectrum predetermined by the geometry of the microlenses. Details of the optical integrator 48 will be below with reference to the 3 to 9 explained in more detail.

Die von den sekundären Lichtquellen erzeugten Lichtbündel werden durch einen Kondensor 50 in einer Zwischenfeldebene 52 überlagert, wodurch diese sehr homogen ausgeleuchtet wird. Der Kondensor 50 erfüllt näherungsweise die Sinus-Bedingung, die weiter unten näher erläutert wird. Anschaulich gesprochen bedeutet die Sinusbedingung, dass sich alle unter dem gleichen Winkel von der ersten Pupillenebene 42 ausgehenden Lichtstrahlen in der Zwischenfeldebene 52 im gleichen Punkt treffen. Andererseits durchtreten alle von einem bestimmten Punkt in der ersten Pupillenebene 42 ausgehenden Lichtstrahlen die Zwischenfeldebene 52 unter dem gleichen Winkel.The light beams generated by the secondary light sources are transmitted through a condenser 50 in an intermediate field level 52 superimposed, whereby this is illuminated very homogeneously. The condenser 50 Approximately fulfills the sine condition, which will be explained in more detail below. Speaking clearly, the sine condition means that all are at the same angle from the first pupil plane 42 outgoing light rays in the intermediate field plane 52 meet in the same point. On the other hand, all pass from a certain point in the first pupil plane 42 outgoing light rays the intermediate field plane 52 at the same angle.

In der Zwischenfeldebene 52 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Feldblende 54 angeordnet, die z. B. mehrere verstellbare Schneiden und/oder eine Viel zahl schmaler fingerartiger Blendenelemente umfassen kann, die unabhängig voneinander in den Lichtweg einführbar sind. Die Zwischenfeldebene 52 wird mit Hilfe eines Feldblendenobjektivs 56 mit einer Maskenebene 58 optisch konjugiert, in der die Maske 14 angeordnet ist. Die Maskenebene 58 ist sowohl Bildebene des Feldblendenobjektivs 56 als auch Objektebene des nachfolgenden Projektionsobjektivs 20. Das Feldblendenobjektiv 56 enthält eine zweite Pupillenebene 60 des Beleuchtungssystems 12, in der eine Aperturblende 62 angeordnet ist. Zur Verdeutlichen des Strahlengangs sind in der 2 zwischen der ersten Pupillenebene 42 und der Maskenebene 58 ein Hauptstrahl 64 und ein Aperturstrahl 66 eingezeichnet.In the intermediate level 52 is a field stop in the illustrated embodiment 54 arranged, the z. B. may include multiple adjustable cutting and / or a lot of number of narrow finger-like aperture elements that are independently inserted into the light path. The intermediate field level 52 is using a field stop lens 56 with a mask layer 58 optically conjugated, in which the mask 14 is arranged. The mask layer 58 is both image plane of the field shutter lens 56 as well as object plane of the subsequent projection lens 20 , The field diaphragm lens 56 contains a second pupil plane 60 of the lighting system 12 in which an aperture stop 62 is arranged. To clarify the beam path are in the 2 between the first pupil level 42 and the mask layer 58 a main beam 64 and an aperture ray 66 located.

Die 3, 4 und 5 zeigen den optischen Integrator 48 in einer perspektivischen Darstellung, in einem Schnitt parallel zur Y-Z-Ebene bzw. in einem Schnitt parallel zur X-Z-Ebene. Diese Darstellungen des optischen Integrators 48 sind erheblich vereinfacht, worauf weiter unten noch näher eingegangen werden wird.The 3 . 4 and 5 show the optical integrator 48 in a perspective view, in a section parallel to the YZ plane or in a section parallel to the XZ plane. These representations of the optical integrator 48 are greatly simplified, which will be discussed in more detail below.

Der optische Integrator 48 umfaßt eine erste Komponente 70 und eine zweite Komponente 72, die jeweils zwei zueinander orthogonale Anordnungen von zylindrischen Mikrolinsen aufweisen. Im einzelnen enthält die erste Komponente 70 eine periodische Anordnung erster zylindrischer Mikrolinsen 70Y, die parallel zueinander in einer Ebene angeordnet sind, die senkrecht zu einer optischen Achse OA des Beleuchtungssystems 12 verläuft. Die ersten Mikrolin sen 70Y sind alle gleich ausgebildet und haben Längsachsen, die entlang der X-Richtung verlaufen. Daher haben die ersten Mikrolinsen 70Y nur in der Y-Richtung eine Brechkraft, während sie in X-Richtung brechkraftfrei sind. Folglich werden Lichtstrahlen beim Durchtritt durch die ersten Mikrolinsen 70Y nur in Y-Richtung, nicht aber in X-Richtung gebrochen.The optical integrator 48 comprises a first component 70 and a second component 72 each having two mutually orthogonal arrays of cylindrical microlenses. In detail contains the first component 70 a periodic arrangement of first cylindrical microlenses 70Y which are arranged parallel to each other in a plane perpendicular to an optical axis OA of the illumination system 12 runs. The first microlens 70Y are all the same design and have longitudinal axes that run along the X direction. Therefore, the first microlenses 70Y only in the Y-direction, a refractive power, while they are free of frictions in the X direction. As a result, light rays pass through the first microlenses 70Y broken only in the Y direction, but not in the X direction.

Die erste Komponente 70 enthält ferner eine periodische Anordnung zweiter zylindrischer Mikrolinsen 70X, die im wesentlichen genauso wie die ersten Mikrolinsen 70Y aufgebaut sind. Die Längsachsen der zweiten Mikrolinsen 70X verlaufen jedoch senkrecht zu den Längsachsen der ersten Mikrolinsen 70Y, d. h. in Y-Richtung. Dadurch haben die zweiten Mikrolinsen 70X nur eine Brechkraft in X-Richtung, nicht aber in Y-Richtung. Im allgemeinen ist die Brechkraft der ersten Mikrolinsen 70Y in Y-Richtung betragsmäßig von der Brechkraft der zweiten Mikrolinsen 70X verschieden.The first component 70 also includes a periodic arrangement of second cylindrical microlenses 70X which are essentially the same as the first microlenses 70Y are constructed. The longitudinal axes of the second microlenses 70X however, are perpendicular to the longitudinal axes of the first microlenses 70Y ie in the Y direction. This will have the second microlenses 70X only a refractive power in the X direction, but not in the Y direction. In general, the refractive power of the first microlenses 70Y in the Y-direction amount of the refractive power of the second microlenses 70X different.

Die zweite Komponente 72 des optischen Integrators 48 ist in Lichtausbreitungsrichtung hinter der ersten Komponente 70 angeordnet und umfaßt eine Anordnung dritter zylindrischer Mikrolinsen 72X sowie eine hierzu orthogonale Anordnung vierter zylindrischer Mikrolinsen 72Y. Die zweite Komponente 72 unterscheidet sich von der ersten Komponente 70 nur durch die im Vergleich zu den zweiten Mikrolinsen 70X stärkere Krümmung der dritten Mikrolinsen 72X und die umgekehrte Anordnung im Lichtweg, d. h. durch eine Drehung um 180° durch eine zur optischen Achse senkrechte Achse. Infolge dieser umgekehrten Anordnung sind die zweiten und dritte Mikrolinsen 70X bzw. 72X, die ausschließlich Brechkraft in X-Richtung haben, einander unmittelbar zugewandt. Die ersten und vierten Mikrolinsen 70V bzw. 72V, die ausschließlich Brechkraft in Y-Richtung haben, bilden die Eintritts- bzw. Austrittsflächen des optischen Integrators 48. Die erste Pupillenebene 42 liegt bezüglich der X-Richtung in der Brennebene der Kombination aus den zweiten und dritten Mikrolinsen 70X, 72X. Je nach Brechkraft der zweiten und dritten Mikrolinsen 70X, 72X liegt diese Brennebene innerhalb oder hinter der zweiten Komponente 72.The second component 72 of the optical integrator 48 is in the light propagation direction behind the first component 70 arranged and comprises an arrangement of third cylindrical microlenses 72X and an orthogonal arrangement of fourth cylindrical microlenses 72Y , The second component 72 is different from the first component 70 only by the compared to the second microlenses 70X greater curvature of the third microlenses 72X and the reverse arrangement in the optical path, ie by a rotation through 180 ° by an axis perpendicular to the optical axis. As a result of this reverse arrangement, the two th and third microlenses 70X respectively. 72X , which have only refractive power in the X direction, facing each other directly. The first and fourth microlenses 70V respectively. 72V , which have only power in the Y direction, form the entrance and exit surfaces of the optical integrator 48 , The first pupil level 42 is located at the focal plane of the combination of the second and third microlenses with respect to the X direction 70X . 72X , Depending on the refractive power of the second and third microlenses 70X . 72X this focal plane is inside or behind the second component 72 ,

Die brechenden Flächen der Mikrolinsen 70V, 70X, 72X und 72Y sind im Querschnitt, d. h. in Schnitten senkrecht zur Längsachse, jeweils kreisbogenförmig. Die brechenden Flächen haben somit die Form von Ausschnitten aus Kreiszylinderflächen, deren Krümmungsradien in den 4 und 5 durch gepunktete Kreise angedeutet sind. Die den ersten, zweiten, dritten und vierten Mikrolinsen 70V, 70X, 72X bzw. 72Y zugeordnete Kreise sind dabei mit K1, K2, K3 bzw. K4 bezeichnet.The refractive surfaces of the microlenses 70V . 70X . 72X and 72Y are in cross-section, ie in sections perpendicular to the longitudinal axis, each circular arc. The refractive surfaces thus have the shape of cutouts of circular cylindrical surfaces whose radii of curvature in the 4 and 5 indicated by dotted circles. The first, second, third and fourth microlenses 70V . 70X . 72X respectively. 72Y associated circles are denoted by K1, K2, K3 and K4.

Wie man in der 4 erkennen kann, haben die ersten und vierten Mikrolinsen 70V, 72Y identische Krümmungsradien. Unterstellt man Linsenmaterialien mit gleicher Brechzahl für die ersten und vierten Mikrolinsen 70V, 72Y, so bedeutet dies, dass die Brechkraft der ersten und vierten Mikrolinsen 70V, 72Y gleich ist. Die Anordnung der ersten und vierten Mikrolinsen 70V, 72Y in dem optischen Integrator 48 ist dabei derart gewählt, dass die brechenden Flächen der ersten Mikrolinsen 70Y in der Brennebene der vierten Mikrolinsen 72Y liegen und umgekehrt. In der 4 ist dies durch gestrichelt dargestellte Lichtstrahlen 74 angedeutet.How to get in the 4 can recognize the first and fourth microlenses 70V . 72Y identical radii of curvature. Assuming lens materials with the same refractive index for the first and fourth microlenses 70V . 72Y So it means that the refractive power of the first and fourth microlenses 70V . 72Y is equal to. The arrangement of the first and fourth microlenses 70V . 72Y in the optical integrator 48 is chosen such that the refractive surfaces of the first microlenses 70Y in the focal plane of the fourth microlenses 72Y lie and vice versa. In the 4 this is indicated by dashed light rays 74 indicated.

Die zweiten und dritten Mikrolinsen 70X, 72X haben kleinere Krümmungsradien, wie dies an den Kreisen K2 und K3 erkennbar ist. Überdies unterscheiden sich die Krümmungsradien der zweiten und dritten Krümmungslinsen 70X, 72X. Unterstellt man Linsenmaterialien mit gleicher Brechzahl, so bedeutet dies, dass sich die Brechkraft der zweiten und dritten Mikrolinsen 70X, 72X voneinander unterscheidet. Die Anordnung der zweiten und dritten Mikrolinsen 70X, 72X ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel derart gewählt, dass die zweiten Mikrolinsen 70X in der Brennebene der dritten Mikrolinsen 72X liegen. Wegen der unterschiedlichen Brechkraft und damit Brennweite kann dies umgekehrt jedoch nicht ebenfalls gelten. Wie durch die gestrichelten Lichtstrahlen 76 angedeutet ist, liegen die brechenden Flächen der dritten Mikrolinsen 72X außerhalb der Brennebene der zweiten Mikrolinsen 70X.The second and third microlenses 70X . 72X have smaller radii of curvature, as can be seen on the circles K2 and K3. Moreover, the radii of curvature of the second and third curvature lenses differ 70X . 72X , Assuming lens materials with the same refractive index, this means that the refractive power of the second and third microlenses 70X . 72X different from each other. The arrangement of the second and third microlenses 70X . 72X is chosen in the illustrated embodiment such that the second microlenses 70X in the focal plane of the third microlenses 72X lie. Because of the different refractive power and therefore focal length, this can not apply vice versa. As by the dashed light rays 76 is indicated, are the refractive surfaces of the third microlenses 72X outside the focal plane of the second microlenses 70X ,

Die zweiten und dritten Mikrolinsen 70X, 72X haben deswegen insgesamt eine größere Brechkraft, weil sie die langen, sich in X-Richtung erstreckenden Seiten des Beleuchtungsfeldes 16 aufspannen müssen. Eine größere Brechkraft führt bei gleichen Breiten der Zylinderlinsen zu einer höheren numerischen Apertur, die durch den nachfolgenden Kondensor 50 in eine breitere Ortsverteilung in der nachgeordneten Zwischenfeldebene 52 transformiert wird. Da das Beleuchtungsfeld 16 in der Y-Richtung kleinere Abmessungen als in der X-Richtung hat, müssen die ersten und vierten Mikrolinsen 70V, 72Y, welche eine Brechkraft nur in Y-Richtung haben, dementsprechend eine kleinere numerische Apertur erzeugen. Hierfür genügt eine kleinere Brechkraft, was sich in den größeren, mit den Kreisen K1 und K4 angedeuteten Krümmungsradien niederschlägt.The second and third microlenses 70X . 72X therefore have a greater refractive power overall because they are the long sides of the illumination field extending in the X direction 16 need to span. A greater refractive power results in the same widths of the cylindrical lenses to a higher numerical aperture, by the subsequent condenser 50 into a broader spatial distribution in the subordinate intermediate field level 52 is transformed. Because the lighting field 16 smaller dimensions in the Y direction than in the X direction, the first and fourth microlenses must 70V . 72Y , which have a refractive power only in the Y direction, accordingly generate a smaller numerical aperture. For this purpose, a smaller refractive power, which is reflected in the larger, indicated by the circles K1 and K4 radii of curvature is sufficient.

Das Vorsehen von zylindrischen Mikrolinsen mit brechenden Flächen, die Ausschnitte aus Kreiszylinderflächen darstellen, hat erhebliche herstellungstechnische Vorteile. Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang, dass die 3 bis 5 aus Gründen der Anschaulichkeit die tatsächlichen Größenverhältnisse nicht korrekt wiedergeben können. Die Mikrolinsen 70V, 70X, 72X und 72Y sollten nämlich eine Breite (in der Richtung senkrecht zur Längsachse) von weniger als 2 mm, vorzugsweise von weniger als 1 mm haben. Bei einer Breite von 0.5 mm müssen jeweils 50 Mikrolinsen nebeneinander angeordnet sein, um einen optischen Integrator mit einer Kantenlänge von 2.5 mm zu realisieren.The provision of cylindrical microlenses with refractive surfaces, which are sections of circular cylindrical surfaces, has considerable manufacturing advantages. It should be noted in this context that the 3 to 5 for reasons of clarity, the actual size ratios can not be reproduced correctly. The microlenses 70V . 70X . 72X and 72Y Namely, should have a width (in the direction perpendicular to the longitudinal axis) of less than 2 mm, preferably less than 1 mm. With a width of 0.5 mm, 50 microlenses each have to be arranged side by side in order to realize an optical integrator with an edge length of 2.5 mm.

Hergestellt werden können derartige Anordnungen aus schmalen Mikrolinsen beispielsweise mit einem an sich bekannten Fly-Cut-Verfahren. Dabei wird die Oberfläche ei nes Linsensubstrats mit Hilfe eines Diamanten strukturiert. Einzelheiten zu einem besonders geeigneten Fly-Cut-Verfahren sind der WO 2007/093436 A zu entnehmen. Bei einem solchen Herstellungsverfahren gibt es zwischen den zylindrischen Mikrolinsen 70V, 70X, 72X und 72Y keine Grenzen, wie dies in den 3 bis 5 aus Gründen der Anschaulichkeit gezeigt ist.Such arrangements can be made of narrow microlenses, for example with a fly-cut method known per se. In this case, the surface of a lens substrate is patterned with the aid of a diamond. Details of a particularly suitable fly-cut method are the WO 2007/093436 A refer to. In such a manufacturing process, there are between the cylindrical microlenses 70V . 70X . 72X and 72Y no limits, like this in the 3 to 5 is shown for the sake of clarity.

Es hat sich allerdings gezeigt, dass es im allgemeinen nicht möglich ist, mit zylindrischen zweiten und dritten Mikrolinsen 70X bzw. 72X, deren brechende Flächen Ausschnitte aus Kreiszylinderflächen darstellen, die üblicherweise gewünschte Verteilung der Beleuchtungsstärke in X-Richtung zu erzeugen. Dies gilt selbst dann, wenn man einen idealen Kondensor 50 unterstellt, der das von den zweiten und dritten Mikrolinsen 70X, 72X erzeugte Winkelspektrum fehlerfrei unter Einhaltung der weiter unten näher erläuterten Sinusbedingung in eine Ortsverteilung transformiert. Zu berücksichtigen ist dabei, dass es sehr viel einfacher ist, ein kleines Winkelspektrum mit der gewünschten Gleichmäßigkeit zu erzeugen als ein großes Winkelspektrum, wie es in der X-Richtung erforderlich ist.However, it has been found that it is generally not possible with cylindrical second and third microlenses 70X respectively. 72X Whose refracting surfaces represent sections of circular cylindrical surfaces that typically produce desired distribution of illuminance in the X direction. This is true even if you have an ideal condenser 50 imputed that of the second and third microlenses 70X . 72X generated angle spectrum error-free in compliance with the sine condition explained in more detail below transformed into a local distribution. It should be remembered that it is much easier, a little easier To produce angle spectrum with the desired uniformity as a large angular spectrum, as required in the X direction.

Die 6 zeigt einen Graphen, in dem verschiedene Möglichkeiten für eine Sollverteilung der Beleuchtungsstärke E in der Maskenebene 58 (oder in der dazu konjugierten Zwischenbildebene 52) in X-Richtung dargestellt sind. Die Beleuchtungsstärke E ist dabei über die x-Koordinate auf getragen. Mit durchgezogener Linie ist eine rechteckförmige Sollverteilung der Beleuchtungsstärke E angedeutet, wie sie häufig gewünscht wird. Zwischen den äußeren Rändern des Beleuchtungsfeldes –x_r und x_r ist die Beleuchtungsstärke E konstant.The 6 shows a graph in which various possibilities for a desired distribution of illuminance E in the mask plane 58 (or in the intermediate image plane conjugate to it 52 ) are shown in the X direction. The illuminance E is supported on the x-coordinate. With a solid line, a rectangular desired distribution of illuminance E is indicated, as is often desired. Between the outer edges of the illumination field -x _r and x _r , the illuminance E is constant.

Mit einer gepunkteten Linie 80 ist eine alternative Sollverteilung der Beleuchtungsstärke E angedeutet. In diesem Falle steigt die Beleuchtungsstärke E geringfügig zu den Rändern -x_r und x_r an, wobei der Verlauf (annähernd) quadratisch sein kann. Eine solche Randüberhöhung kann beispielsweise sinnvoll sein, um eine höhere Absorption an anderen optischen Elementen im Beleuchtungssystem 12 oder im Projektionsobjektiv 20 für randnahe Bereiche des Beleuchtungsfeldes 16 zu kompensieren.With a dotted line 80 an alternative desired distribution of illuminance E is indicated. In this case, the illuminance E increases slightly to the edges -x _r and x _r , where the gradient may be (approximately) square. Such edge elevation may be useful, for example, to a higher absorption of other optical elements in the lighting system 12 or in the projection lens 20 for near-edge areas of the illumination field 16 to compensate.

Mit einer gestrichelten Linie 82 ist eine weitere mögliche Sollverteilung für die Beleuchtungsstärke E angedeutet, der zu den Rändern -x_r und x_r leicht abfällt. Auch hier kann die Abhängigkeit von der x-Koordinate wieder (annähernd) quadratisch sein.With a dashed line 82 a further possible target distribution for the illuminance E is indicated, which drops slightly to the edges -x _r and x _r . Again, the dependence on the x-coordinate again (approximately) be square.

Allen beschriebenen Sollverteilungen ist gemein, dass sich die Beleuchtungsstärke E durch die Gleichung (1) E = a ± bxk Gl.(1)beschreiben läßt, wobei a und b positive Konstanten sind und 0 ≤ k < 2.5 gilt. Die Größe x bezeichnet den Abstand in X-Richtung von der Feldmitte, die auf der optischen Achse liegt.All the nominal distributions described have in common that the illuminance E is given by the equation (1) E = a ± bx k Eq. (1) where a and b are positive constants and 0 ≤ k <2.5. The quantity x denotes the distance in the X direction from the center of the field, which lies on the optical axis.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es bei geeigneter Aufteilung der Brechkraft zwischen den zweiten Mikrolinsen 70X und den dritten Mikrolinsen 72X möglich ist, der Gl. (1) folgende Sollverteilungen der Beleuchtungsstärke in X-Richtung auch mit brechenden Flächen zu erzeugen, die als Ausschnitte aus Kreiszylinderflächen beschrieben werden können. Im einzelnen geht man dabei wie folgt vor:
Zunächst wird die numerische Apertur und die zu deren Erzeugung erforderliche Gesamtbrechkraft der zweiten und dritten Mikrolinsen 70X, 72X festgelegt. Die numerische Apertur in X-Richtung hängt u. a. von der Brennweite des Kondensors 50 und von den Abmessungen des Beleuchtungsfeldes 16 in der X-Richtung ab.According to the invention, it has been recognized that with a suitable division of the refractive power between the second microlenses 70X and the third microlenses 72X is possible, the Eq. (1) to produce the following desired distributions of the illuminance in the X direction also with refractive surfaces, which can be described as sections of circular cylindrical surfaces. In detail, one proceeds as follows:
First, the numerical aperture and the total refractive power of the second and third microlenses required for its generation 70X . 72X established. The numerical aperture in the X direction depends inter alia on the focal length of the condenser 50 and the dimensions of the illumination field 16 in the X direction.

In einem zweiten Schritt wird die Aufteilung der Brechkraft zwischen den zweiten und den dritten Mikrolinsen 70X, 72X mehrfach verändert und durch Simulation jeweils ermittelt, wie sich dies auf die Verteilung der Beleuchtungsstärke E in X-Richtung in der nachgeordneten Feldebene 52 auswirkt. Hierzu unterstellt man vorzugsweise einen idealen Kondensor 50, welcher der Sinusbedingung genügt. Die Aufteilung der Brechkraft kann beispielsweise derart erfolgen, dass man den Krümmungsradius für die zweiten Mikrolinsen 70X variiert und den Krümmungsradius der dritten Mikrolinsen 72X derart anpaßt, dass die ge wünschte Gesamtbrechkraft und somit die numerische Apertur erhalten bleibt. Die Simulation wird zumindest solange fortgesetzt, bis die Abweichungen der Beleuchtungsstärke E in dem Beleuchtungsfeld entlang der X-Richtung von einer vorgegebenen Sollverteilung einen vorgegebenen Grenzwert, z. B. 1%, unterschreiten.In a second step, the division of the refractive power between the second and the third microlenses 70X . 72X changed several times and determined by simulation in each case, how this is due to the distribution of illuminance E in the X direction in the downstream field level 52 effect. For this purpose, it is preferable to assume an ideal condenser 50 which satisfies the sine condition. The division of the refractive power can, for example, take place such that the radius of curvature for the second microlenses 70X varies and the radius of curvature of the third microlenses 72X such that the ge desired overall power and thus the numerical aperture is maintained. The simulation is continued at least until the deviations of the illuminance E in the illumination field along the X-direction from a predetermined desired distribution reaches a predetermined limit value, eg. B. 1%, below.

Die 7 zeigt einen Graphen, in dem das Verhältnis E_r/E_m in Abhängigkeit vom Radius r₂ der zweiten Mikrolinsen 70X aufgetragen ist. Der Radius r₃ der dritten Mikrolinsen ist dabei jeweils so an den Radius r₂ angepaßt, dass die Gesamtbrechkraft und somit die numerische Apertur erhalten bleibt. Der Radius r₂ ist deswegen ein Maß für die Brechkraftaufteilung. Der Wert E_m entspricht der Beleuchtungsstärke E in der Feldmitte (x = 0), während der Wert Er den Wert der Beleuchtungsstärke E am Feldrand (x = x_r) angibt. Das Verhältnis E_r/E_m ist somit ein Maß für die Randüberhöhung oder Randabsenkung, wie dies in der 6 gezeigt ist. Ein Verhältnis von 1 entspricht einem rechteckförmigen Verlauf der Beleuchtungsstärke in der Feldebene, wie er in der 6 mit einer durchgezogenen Linie angedeutet ist. In Gleichung (1) entspricht dies dem Wert k = 0.The 7 shows a graph in which the ratio E _r / E _m as a function of the radius r _{2 of} the second microlenses 70X is applied. The radius r _{3 of} the third microlenses is in each case adapted to the radius r ₂ that the total refractive power and thus the numerical aperture is maintained. The radius r ₂ is therefore a measure of the refractive power distribution. The value E _m corresponds to the illuminance E in the middle of the field (x = 0), while the value Er indicates the value of the illuminance E at the edge of the field (x = x _r ). The ratio E _r / E _m is thus a measure of the edge exaggeration or edge subsidence, as in the 6 is shown. A ratio of 1 corresponds to a rectangular shape of the illuminance in the field plane, as in the field 6 is indicated by a solid line. In equation (1) this corresponds to the value k = 0.

Der in der 7 gezeigte Graph macht deutlich, wie sich bei Verändern der Aufteilung der Brechkraft zwischen den zweiten und den dritten Mikrolinsen 70X, 72X die Randüberhöhung verändert. Wird eine gewünschte Randüberhöhung vorgegeben, so läßt sich umgekehrt aus dem Graphen der 7 auf einfache Weise ablesen, wie die Brechkraft zwischen den zweiten Mikrolinsen 70X und den dritten Mikrolinsen 72X aufgeteilt werden muss.The Indian 7 The graph shown makes it clear how changing the distribution of the refractive power between the second and the third microlenses 70X . 72X changed the edge cant. If a desired edge overshoot is specified, then conversely from the graph of FIG 7 read in a simple way, as the refractive power between the second microlenses 70X and the third microlenses 72X must be split.

Wenn die Annahme eines idealen Kondensors nicht gerechtfertigt ist, so kann das nicht-ideale Verhalten des tatsächlich verwendeten realen Kondensors 50 bei dem oben geschilderten Vorgehen berücksichtigt werden. Ein nicht-ideales Verhalten des Kondensors 50 schlägt sich darin nieder, dass (bei Annahme von Lambert-Strahlern als sekundären Lichtquellen) die Beleuchtungsstärke in der Zwischenfeldebene 52 nicht mehr konstant ist, sondern Abweichungen von einem konstanten Verlauf aufweist, die z. B. näherungsweise quadratisch sein können. Diese Abweichungen lassen sich bei einem konkreten Kondensor ohne weiteres berechnen oder messen.If the assumption of an ideal condenser is not justified, then the non-ideal behavior of the real condenser actually used may be 50 be taken into account in the above-described approach. A non-ideal behavior of the condenser 50 is reflected in the fact that (assuming Lambert radiators as secondary light sources) the illuminance in the intermediate field plane 52 is no longer constant, but has deviations from a constant course, the z. B. can be approximately square. These deviations can be easily calculated or measured in a concrete condenser.

Die Tabelle 1 enthält für ein konkretes Ausführungsbeispiel Zahlenwerte für die Krümmungsradien r₂ und r₃ für die zweiten bzw. dritten Mikrolinsen 70X, 72X. Unterstellt wurde dabei eine numerische Apertur des optischen Integrators 48 in der X-Richtung von NA = 0.333. Angegeben sind ferner die sich aus den Krümmungsradien r₂ und r₃ für die zweiten bzw. dritten Mikrolinsen 70X bzw. 72X ergebenden Brennweiten, wobei eine Brechzahl von 1.50142 des Linsenmaterials zugrunde gelegt wurde. In der vorletzten Spalte ist das Verhältnis ρ₂/ρ₃ der Krümmungsradien und in der letzten Spalte die Randüberhöhung E_r/E_m angegeben. Durch Interpolation ist es möglich, für inner halb gewisser Grenzen beliebige Randüberhöhungen oder auch Randabsenkungen eine Aufteilung der Brechkraft zu bestimmen, mit der sich die gewünschte Randüberhöhung oder Randabsenkung erzielen läßt. r₂ Brennweite 70X r₃ Brennweite 72X ρ₃/ρ₂ E_r/E_m –1.1308 2.2552 0.3889 0.7756 –2.9077 1.0250 –1.0794 2.1527 0.3892 0.7762 –2.7734 1.0336 –1.0280 2.0502 0.3897 0.7772 –2.6380 1.0424 –0.9766 1.9477 0.3904 0.7787 –2.5013 1.0512 –0.9252 1.8452 0.3915 0.7808 –2.3630 1.0597 Tabelle 1: Einfluß der Brechkraftverteilung auf die Randüberhöhung Table 1 contains for a specific embodiment numerical values for the radii of curvature r ₂ and r ₃ for the second and third microlenses 70X . 72X , In this case, a numerical aperture of the optical integrator was assumed 48 in the X direction of NA = 0.333. Also indicated are the radii of curvature r ₂ and r ₃ for the second and third microlenses 70X respectively. 72X resulting focal lengths, whereby a refractive index of 1.50142 of the lens material was used. In the penultimate column, the ratio ρ ₂ / ρ _{3 of} the radii of curvature and in the last column, the edge overrun E _r / E _{m is} given. By interpolation, it is possible for inner half certain limits arbitrary edge prominences or edge subsidence to determine a division of the refractive power, which can be achieved with the desired edge swell or edge reduction. r ₂ Focal length 70X r ₃ Focal length 72X ρ ₃ / ρ ₂ E _r / E _m -1.1308 2.2552 0.3889 0.7756 -2.9077 1.0250 -1.0794 2.1527 0.3892 0.7762 -2.7734 1.0336 -1.0280 2.0502 0.3897 0.7772 -2.6380 1.0424 -0.9766 1.9477 0.3904 0.7787 -2.5013 1.0512 -0.9252 1.8452 0.3915 0.7808 -2.3630 1.0597 Table 1: Influence of the refractive power distribution on the edge cant

Im folgenden wird mit Bezug auf die 8 die vorher bereits mehrfach angesprochene Sinusbedingung erläutert. Gemäß der Sinusbedingung ist sin(α) = p/f Gl.(2) The following is with reference to the 8th explains the previously discussed sine condition. According to the sine condition sin (α) = p / f Eq. (2)

Dabei bezeichnet f die Brennweite einer idealen Sammellinse 90 und α den Winkel, unter dem ein Lichtstrahl aus der vorderen Brennebene 92 der Linse 90 austritt. Die Größe p bezeichnet den Abstand zwischen einer optischen Achse 91 der Sammellinse 90 und einem Punkt, an dem der Lichtstrahl eine hintere Brennebene 92 der Linse 90 durchtritt.Here f denotes the focal length of an ideal converging lens 90 and α is the angle at which a light beam from the front focal plane 92 the lens 90 exit. The quantity p denotes the distance between an optical axis 91 the condenser lens 90 and a point where the light beam is a rear focal plane 92 the lens 90 passes.

Die Sammellinse 90 entspricht dem Kondensor 50 des Beleuchtungssystems 12. Das Konzept eines die Sinusbedin gung Gl. (2) erfüllenden und deswegen als ideal angesehenen Kondensors 50 ist im vorliegenden Zusammenhang deswegen sinnvoll einsetzbar, weil auf diese Weise die Wirkung des optischen Integrators 48 in einer nachfolgenden Feldebene beschrieben werden kann, ohne auf reale optische Systeme mit ihren Unzulänglichkeiten Bezug nehmen zu müssen.The condenser lens 90 corresponds to the condenser 50 of the lighting system 12 , The concept of a sinusoidal equation Eq. (2) fulfilling and therefore considered ideal condenser 50 is useful in the present context, because in this way the effect of the optical integrator 48 in a subsequent field level, without having to refer to real optical systems with their shortcomings.

Die 9 zeigt in einer Draufsicht eine mit 70' bezeichnete Komponente eines optischen Integrators gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. Die optische Komponente 70' enthält bei diesem Ausführungsbeispiel nicht zwei zueinander orthogonale Anordnungen paralleler Zylinderlinsen, sondern eine Vielzahl von sphärisch gekrümmten Einzellinsen, deren Aspektverhältnis dem Aspektverhältnis des Beleuchtungsfeldes 16 entspricht. Schnitte durch die mit 96 bezeichneten Einzellinsen der Komponente 70' entlang der X- und Y-Richtung sind rechts neben der Draufsicht angedeutet. Die divergenzerzeugende Wirkung der Mikrolinsen 96 in Y-Richtung ist erheblich geringer als in X-Richtung, da die Abmessungen der Mikrolinsen 96 in der Y-Richtung sehr viel kleiner sind als in X-Richtung.The 9 shows a plan view with a 70 ' designated component of an optical integrator according to another embodiment. The optical component 70 ' does not include two mutually orthogonal arrangements of parallel cylindrical lenses in this embodiment, but a plurality of spherically curved single lenses whose aspect ratio the aspect ratio of the illumination field 16 equivalent. Cuts through the with 96 designated individual lenses of the component 70 ' along the X and Y directions are indicated to the right of the plan view. The divergence-producing effect of the microlenses 96 in the Y direction is considerably less than in the X direction, since the dimensions of the microlenses 96 are much smaller in the Y direction than in the X direction.

Der optische Integrator gemäß diesem anderen Ausführungsbeispiel weist neben der Komponente 70' noch eine weitere Komponente (nicht dargestellt) auf, die genauso aufgebaut ist wie die Komponente 70' und ebenfalls beabstandet zu der Komponente 70' angeordnet ist.The optical integrator according to this other embodiment has besides the component 70 ' yet another component (not shown), which is constructed the same as the component 70 ' and also spaced from the component 70 ' is arranged.

Die vorstehend erläuterten Überlegungen zur Aufteilung der Brechkraft in X-Richtung zwischen den beiden Komponenten gelten hier selbstverständlich entsprechend. Durch geeignete Aufteilung der Brechkraft der sphärischen Mikrolinsen 96 der Komponente 70' einerseits und der sphärischen Mikrolinsen der weiteren Komponente andererseits läßt sich innerhalb bestimmter Grenzen eine gewünschte Beleuchtungsstärkeverteilung im Beleuchtungsfeld mit vorgegebener Randüberhöhung oder Randabsenkung einstellen.The above-discussed considerations for dividing the refractive power in the X direction between the Of course, both components apply accordingly. By suitable distribution of the refractive power of the spherical microlenses 96 the component 70 ' On the one hand, and the spherical microlenses of the other component on the other hand, within certain limits, a desired illumination intensity distribution in the illumination field can be set with a predetermined edge elevation or edge depression.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2005/078522 [0011]
WO 2005/076083 [0011]
US 2004/0036977 A1 [0011]
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WO 2007/093396 A1 [0011]
WO 2007/093436 A [0053]

Claims

Optical integrator for a lighting system of a microlithographic projection exposure apparatus ( 10 ), comprising: i) an optical axis (OA), ii) an array of first microlenses ( 70X ), which are arranged in a first plane, have a first refractive power in an X direction perpendicular to the optical axis OA and have a width of less than 2 mm in the X direction, iii) an arrangement of second Microlenses ( 72X ) which are arranged in a second plane different from the first plane, have a second refractive power in the X direction and, in the X direction, have a width of less than 2 mm, characterized in that first and second microlenses ( 70X . 72X ) have refracting surfaces which curve in sectional planes in a circular arc, wherein the sectional planes run parallel to the optical axis and contain the X direction, and v) that the first refractive power and the second refractive power are selected so that when the integrator is illuminated ( 48 ) with axis-parallel light illuminance E in a lighting field ( 16 . 94 ) along the X direction does not deviate more than 1% from a given nominal distribution given by E = a ± bx ^k , where a and b are positive constants, 0 ≤ k <2.5 and x is a distance in the X direction from the center of the field, and assuming that between a focal plane ( 92 ) of the first and second microlenses and the illumination field ( 94 ) the sine condition is exact.

Optical integrator according to claim 1, characterized in that the first and second microlenses ( 70X . 72X ) have refractive power only in the X direction, and that the first and second microlenses ( 70X . 72X ) have refractive surfaces that represent sections of circular cylindrical surfaces.

Optical integrator according to claim 2, characterized in that the optical integrator ( 48 ) two further arrangements of microlenses ( 70V . 72V ), which are arranged parallel to one another and have refractive power only in a Y direction perpendicular to the X direction.

Optical integrator according to one of the preceding claims, characterized in that according to the sine condition sin (α) = p / f, where f is the focal length of an ideal condenser ( 50 ; 90 ), α is an angle to an optical axis (OA; 91 ) of the condenser ( 50 ; 90 ) under which a light beam from a front focal plane ( 42 ; 92 ) of the condenser ( 50 ; 90 ), and p is the distance between the optical axis (OA; 91 ) of the condenser ( 50 ; 90 ) and a point at which the light beam is a rear focal plane ( 52 . 94 ) of the condenser ( 50 ; 90 ) passes through.

Optical integrator according to one of the preceding Claims, characterized in that the first Refractive power differs from the second refractive power.

Optical integrator according to Claim 5, characterized the first refractive power is less than the second refractive power.

Optical integrator according to one of the preceding claims, characterized in that the image-side numerical aperture of the optical integrator ( 48 ) in the X direction is greater than 0.15.

Optical integrator according to Claim 7, characterized in that the image-side numerical aperture of the optical integrator ( 48 ) in the X direction is greater than or equal to 0.3.

Optical integrator according to one of the preceding claims, characterized in that the width of the first and second microlenses ( 70X . 72X ) in the X direction is less than 1 mm.

Optical integrator according to one of the preceding claims, characterized in that the first microlenses ( 70X ) at least substantially in the focal plane of the second microlenses ( 72X ) are arranged.

Lighting system ( 12 ) of a microlithographic projection exposure apparatus ( 10 ) with an optical integrator ( 48 ) according to one of the preceding claims, comprising a plurality of secondary light sources for illumination of the illumination field ( 16 ) generated.

Illumination system according to claim 11, characterized in that the illumination field ( 16 ) has a larger dimension in an X direction than in a Y direction orthogonal to the X direction.

Illumination system according to claim 11 or 12, characterized by a condenser ( 50 ) between the common rear focal plane of the first and second microlenses and the illumination field ( 16 ) establishes a Fourier relationship.

Process for the preparation of an optical integrator for a lighting system of a microlithographic A projection exposure apparatus, the optical integrator comprising: i) an optical axis, ii) an array of first microlenses, the Are arranged in a first level, - in an X-direction perpendicular to the optical axis has a first refractive power have and - in the X-direction a width of less than 2 mm, iii) an array of second microlenses, the - in a second, different from the first level Level are arranged - in the X direction, a second Have refractive power and - in the X-direction a width of less than 2 mm, the first and second microlenses have refractive surfaces, which are circular in section planes bend, and wherein the cutting planes parallel to the optical Axis and contain the X direction, with following steps: a) determining a total refractive power, which is the optical Integrator in the X direction should have; b) Change the division between the first refractive power and the second refractive power - so, that the total refractive power determined in step a) is achieved, and - at least until deviations of for the respective distribution calculated distribution of illuminance in the illumination field along the X direction of a given Target distribution of illuminance a predetermined Fall below the limit; c) Production of the optical integrator with that power distribution at which the deviations determined in step b) are the smallest.

Method according to claim 14, characterized in that that the preset limit is 1%.

Method according to claim 15, characterized in that that in step b) the distribution is changed as long as until the illuminance in the illumination field along the X-direction in the root mean minimum deviations from the target distribution has.

Method according to one of claims 14 to 16, characterized in that it is assumed in the determination of the illuminance in step b) that between the optical integrator ( 48 ) and the illumination field is an ideal condenser ( 50 ; 90 ) which satisfies the sine condition.

Method according to one of claims 14 to 16, characterized in that it is assumed in the determination of the illuminance in step b) that between the optical integrator ( 48 ) and the illumination field a real condenser ( 50 ; 90 ), which does not satisfy the sine condition.

Optical integrator for a lighting system of a microlithographic projection exposure apparatus ( 10 ), i) an optical axis, ii) an array of first microlenses ( 70X ), which are arranged in a first plane, have a first refractive power in an X direction perpendicular to the optical axis OA and have a width of less than 2 mm in the X direction, iii) an arrangement of second Microlenses ( 72X ) which are arranged in a second plane different from the first plane, have a second refractive power in the X direction and, in the X direction, have a width of less than 2 mm, characterized in that first and second microlenses ( 70X . 72X ) have refractive surfaces that are in cutting planes arc-shaped, with the sectional planes parallel to the optical axis and containing the X-direction, and v) that the image-side numerical aperture of the optical integrator in the X-direction is greater than 0.15.

Optical integrator according to Claim 19, characterized that the image-side numerical aperture of the optical integrator in the X direction is greater than or equal to 0.3.