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1. WO2005017620 - DISPOSITIF D'ECLAIRAGE ET POLARISEUR DESTINES A UN SYSTEME D'EXPOSITION DE PROJECTION MICROLITHOGRAPHIQUE

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[ DE ]

Patentansprüche

1. Beleuchtungseinrichtung für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, mit einer Lichtquelle

(1) zur Erzeugung von Projektionslicht, einer Maskierungseinrichtung (5) zur Maskierung eines Retikels (R) , einem Maskierungsobjektiv (6) zur Abbildung der Maskierungseinrichtung (5) auf das Retikel (R) und mit einem Polarisator (10; 210; 410; 510),

dadurch gekennzeichnet, daß

daß der Polarisator (10; 210; 410; 510) in dem Maskierungs-objektiv (6) angeordnet ist und hindurchtretendes Projektionslicht in mindestens einer Richtung linear polarisiert.

2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisator (10; 210; 410; 510) in einer Pupillenebene des Maskierungsobjektivs (6) oder in der Nähe einer solchen angeordnet ist.

3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisator ein Drahtpolarisator ist.

4. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- durch gekennzeichnet, daß der Polarisator (510) ein Gitterpolarisator ist, der Gitterstrukturen (5141 bis 5145) enthält, die jeweils mehrere zu einer Gitterebene parallele und übereinander angeordnete dielektrische Schichten (516, 518) umfassen.

5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisator (10; 210) eine polarisationsselektive Strahlteilerschicht (54, 56; 154, 156; 292, 294) enthält.

6. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Strahlteilerschicht (54, 56;
154, 156; 292, 294) in einem Winkel zu einer Ebene (X, Y) angeordnet ist, die zumindest annähernd senkrecht zu einer optischen Achse (OA) des Maskierungsobjektivs (6) verläuft.

7. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Polarisator (10) mehrere, vorzugsweise in der Ebene (X, Y) angeordnete Polarisatorelemente (16, 116) aufweist, die jeweils zwei in einem Winkel zueinander angeordnete polarisationsselektive Strahlteilerschichten (54, 56; 154, 156) umfassen.

8. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlteilerschichten (54, 56; 154, 156) symmetrisch zu der Ebene (X, Y) angeordnet sind und einen Winkel im Bereich von 80° bis 160° aufspannen.

9. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den Strahlteilerschichten (54, 56; 154, 156) zwischen 90° und 120° und vorzugsweise exakt 90° beträgt.

10. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Strahlteilerschichten (54, 56) wenigstens eine Streueinrichtung (60) so angeordnet ist, daß wenigstens ein Teil des von einer Strahlteilerschicht (54) reflektierten Lichts die Streueinrichtung (60) durchtritt und darin gestreut wird, bevor es auf die andere Strahlteilerschicht (56) trifft.

11. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Streueinrichtung eine mattier-te Fläche umfaßt.

12. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Streueinrichtung eine Gitterstruktur (60) umfaßt.

13. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationselemente (16) jeweils zwei Teilelemente (18, 20) umfassen, wobei jedes Teilelement (18, 20) eine Strahlteilerschicht (54, 56) trägt.

14. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß jedes Teilelement (18, 20) mindestens zwei aufeinanderliegende Prismen (46, 48, 50, 52) umfaßt, zwischen denen die Strahlteilerschicht des Teil-elements (18, 20) angeordnet ist.

15. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß sich zwischen den Prismen eine

Flüssigkeit befindet.

16. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 14 oder 15, da- durch gekennzeichnet, daß jedes Teilelement (18, 20) zwei aufeinanderliegende Keilprismen (46, 48, 50, 52) gleicher Form umfaßt.

17. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die zwei Keilprismen (46, 48, 50, 52) so zueinander angeordnet sind, daß jedes Teilelement

(18, 20) im Querschnitt im wesentlichen die Form eines Parallelogramms hat.

18. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die zwei Keilprismen (46, 48, 50, 52) so zueinander angeordnet sind, daß jedes Teilelement (18, 20) im Querschnitt im wesentlichen die Form eines Rechtecks, insbesondere die Form eines Quadrats, hat.

19. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Prismen

(46, 48, 50, 52) von einer Trägerplatte (22) getragen ist.

20. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (22) einstückig mit dem Prisma (46, 48, 50, 52) ausgebildet ist.

21. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Prismen (48, 52) benachbarter Teilelemente (18, 20) ein Spalt (58) verbleibt, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist.

22. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 21, dadurch
gekennzeichnet, daß innerhalb eines Teilelements (18,

20) schräg geneigte Grenzflächen der Prismen (46, 48; 50, 52), zwischen denen die Strahlteilerschicht (54, 56) des betreffenden Teilelements (18, 20) angeordnet ist, in Querrichtung (X) unterschiedliche Abmessungen haben.

23. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20 und nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (22) in einer Längsrichtung (Y) wenig-stens zu einer Seite des davon getragenen Prismas (46, 50) einen Überstand (26) hat.

24. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 23, gekennzeichnet durch eine Montagescheibe (12) mit einem Ausschnitt (14), über dem die Polarisationselemente (16, 116) nebeneinander angeordnet sind.

25. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 23 und nach
Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei ein-ander gegenüberliegenden Begrenzungen des Ausschnitts (14) zwei Leisten (32, 34) angeordnet sind, unter die die Überstände (26) der Trägerplatten (22) in Längsrichtung (Y) eingeführt sind.

26. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 25 bei Rück- beziehung auf Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung ein Lichtmischelement (9) aufweist, das eine periodische Intensitätsverteilung in einer Pupillenebene (8) erzeugt, in der der Polarisator (10) angeordnet ist, und daß die Breite der Trä-gerplatten (22) in Querrichtung (X) gleich einem ganzzahligen Bruchteil oder einem ganzzahligen Vielfachen der Periode der Intensitätsverteilung ist.

27. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisator (210) mehrere plan-parallele Trägerelemente (290) umfaßt, die jeweils eine

Strahlteilerschicht (292, 294) tragen und geneigt zu einer Einfallsrichtung (304a, 304b, 304c) angeordnet sind, die das auf die Strahlteilerschicht (292, 294) auftreffende Projektionslicht im Mittel hat.

28. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß einander benachbarte Trägerelemente (290a, 290b, 290c, 290d) in einem Winkel zueinander angeordnet sind.

29. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen einander benachbarten Trägerelementen (290a, 290b, 290c, 290d) im wesentlichen gleich ist.

30. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Trägerelemente (290) kleiner ist als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 1,5 mm, weiter vorzugsweise kleiner als 0,75 mm ist .

31. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) zwischen dem Lot (L) auf den Trägerelementen (290) und der jeweiligen Einfallsrichtung zwischen 60° und 75°, vorzugsweise zwischen 65° und 70°, liegt.

32. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerelemente (290) derart angeordnet sind, daß ihr Lot (L) zu der jeweiligen Einfallsrichtung zumindest annähernd den gleichen Winkel einschließt.

33. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß Abweichungen der

Einfallsrichtung (304a, 304b, 304c) von der optischen Achse zunehmen, je weiter das Trägerelement (290) von der opti-sehen Achse (OA) entfernt ist.

34. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung der Einfallsrichtung

(304a, 304b, 304c) von der optischen Achse (OA) zwischen 1° und 4° liegt.

35. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerelemente (290) auf beiden Seiten Strahlteilerschichten (292, 294) tragen.

36. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerelemente (290) auf einer Seite eine Strahlteilerschicht (294) und auf der anderen Seite eine Antireflexschicht (300) tragen.

37. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Trägerelemente (290, 290') derart entlang der Einfallsrichtung hintereinander angeordnet sind, daß jeder Lichtstrahl (LR3) die mindestens zwei Trägerelemente (290, 290') durchtritt.

38. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß ein Trägerelement (290) eine Antireflexschicht (300) und eine Strahlteilerschicht (294) und ein weiteres Trägerelement (290') zwei Strahlteilerschich-ten (292, 294) trägt.

39. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Retikel

(R) abgewandter Endbereich des Trägerelements (290) für das verwendete Projektionslicht absorbierend ist.

40. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich von einer absorbierenden Schicht (298) bedeckt ist.

41. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot (L) auf allen Strahlteilerschichten zumindest annähernd in einer Ebene (Y-Z) liegt, die durch die optische Achse (OA) und einer Richtung (Y) aufgespannt wird, entlang der das Projektionslicht in der Pupillenebene die kleinste Winkelverteilung hat .

42. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteilerschicht ein polari-sationsdrehendes Element (86b, 86d) zugeordnet ist.

43. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisator umfaßt: a) eine erste einstückig ausgebildete Platte (416; 416'; 416'') mit einer ersten (452; 452') und einer zweiten (455) sich im wesentlichen parallel zu der Ebene (X,
Y) erstreckenden Fläche, von denen mindestens die er- ste Fläche (452; 452') in mehrere Teilflächen (4541 bis 454n) unterteilt ist, die geneigt zu der Ebene angeordnet sind und die Strahlteilerschicht (456; 456') tragen, und

b) eine zweite einstückig ausgebildete Platte (418; 418'; 418'') mit einer mit einer sich im wesentlichen parallel zu der Ebene (X, Y) erstreckenden weiteren Fläche (5+0; 460'), welche die gleiche Form wie die erste
Fläche der ersten Platte hat und dieser zugewandt ist.

44. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 43, dadurch ge- kennzeichnet, daß die weitere Fläche ebenfalls eine

Strahlteilerschicht trägt.

45. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fläche (452; 452') und die weitere Fläche (460; 460') voneinander durch einen Spalt (464; 464') beabstandet sind.

46. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (464; 464') mit einer

Flüssigkeit (466; 466') gefüllt ist.

47. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß sich für das Projektionslicht die

Brechzahl der Flüssigkeit (466; 466') von der Brechzahl der ersten (416, 416')und der zweiten Platte (418, 418') um nicht mehr als 0,1, vorzugsweise um nicht mehr als 0,01, unterscheidet .

48. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 43 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fläche

(452; 452') in mindestens vier Teilflächen (4541 bis 454n) unterteilt ist.

49. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 43 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (416,

416') und die Zweite Platte (418, 418') für das Projektionslicht transparent sind.

50. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (464') eine Dicke von weniger als 0,1 mm, vorzugsweise von weniger als 0,01 mm, hat .

51. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Polarisator umfaßt:

a) eine erste einstückig ausgebildete Platte (416) mit einer ersten und einer zweiten sich im wesentlichen parallel zu der Ebene (X, Y) erstreckenden Fläche, von denen mindestens die erste Fläche in mehrere Teilflä- chen unterteilt ist, die geneigt zu der Ebene angeordnet sind und die Strahlteilerschicht tragen, und

b) eine zweite Platte (478) mit planparallelen Flächen,

c) einen Zwischenraum, der zwischen der ersten Fläche der ersten Platte und der zweiten Platte einen Zwischenraum festlegt,

d) eine Flüssigkeit (466) , welche den Zwischenraum ausfüllt.

52. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung, in der der Polarisator (510a bis 510d) hindurchtretendes Polarisationslicht polarisiert, von dem Ort abhängt, an dem das Polarisationslicht den Polarisator durchtritt.

53. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 52, dadurch ge-kennzeichnet, daß die Richtung tangential zu Kreisen verläuft, die konzentrisch zu einer optischen Achse sind.

54. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere einzelne Polarisatoren (10a, 10b, 10c, lOd; 10a', 10c'; 210a, 210b, 210c, 210d) in einer Pupillenebene (9) angeordnet sind.

55. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß Paare von punktsymmetrisch zur optischen Achse angeordneten Polarisatoren (10a, 10b, 10c, lOd; 10a', 10c') die gleiche Polarisationsrichtung (78a, 78b, 78c, 78d; 78a', 78c') haben.

56. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß alle Polarisatoren (210a, 210b,

210c, 210d) die gleiche Polarisationsrichtung haben.

57. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 56 bei Rückbezug auf Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem Polarisator ein polarisationsdrehendes Element (86b, 86d; 100) zugeordnet ist.

58. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisator (10; 210; 410; 510) austauschbar in einem Filtereinschub (11) angeordnet ist.

59. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisator (10; 210; 410; 510) in unterschiedlichen Winkelpositionen in der Beleuchtungs-einrichtung anordenbar ist.

60. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung (IS) nach einer der vorhergehenden Ansprüche.

61. Polarisator für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage (PEA) , dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisator (210) mehrere planparallele Trägerelemente (290) umfaßt, die jeweils eine Strahlteilerschicht (292, 294) tragen und geneigt zu einer Einfallsrichtung angeordnet sind, die auf die Strahlteilerschicht auftreffendes Projektionslicht im Mittel hat.