DE102006015213A1 - Polarization influencing optical arrangement for e.g. projection lens system, has optical unit changing distribution in central area of beam cross section, where beam has approximate tangential polarization distribution in central area - Google Patents
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Abstract
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION
Gebiet der ErfindungTerritory of invention
Die Erfindung betrifft eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung, welche zum Einsatz in einer Beleuchtungseinrichtung oder einem Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage geeignet ist und die Bereitstellung einer tangentialen Polarisationsverteilung über einen möglichst großen Bereich des Lichtbündelquerschnitts ermöglicht.The The invention relates to a polarization-influencing optical arrangement. In particular, the invention relates to a polarization-influencing optical Arrangement, which for use in a lighting device or a projection objective of a microlithographic projection exposure apparatus is suitable and the provision of a tangential polarization distribution over a preferably huge Area of the light beam cross section allows.
Stand der TechnikState of technology
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.microlithography is used for the production of microstructured components, such as integrated circuits or LCDs, applied. The microlithography process is performed in a so-called projection exposure apparatus, which has a Lighting device and a projection lens. The Image of a mask illuminated by the illumination device (= Reticle) is here by means of the projection lens on a coated with a photosensitive layer (photoresist) and substrate disposed in the image plane of the projection lens (e.g., a silicon wafer) to project the mask pattern onto the transfer photosensitive coating of the substrate.
Sowohl in der Beleuchtungseinrichtung als auch im Projektionsobjektiv wird für eine kontrastreiche Abbildung insbesondere eine tangentiale Polarisationsverteilung angestrebt. Unter „tangentialer Polarisation" wird eine Polarisationsverteilung verstanden, bei der die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd senkrecht zum auf die optische Achse gerichteten Radius orientiert sind. Hingegen wird unter „radialer Polarisation" eine Polarisationsverteilung verstanden, bei der die Schwingungsebenen der elektrischen Feldstärkevektoren der einzelnen linear polarisierten Lichtstrahlen annähernd radial zur optischen Achse orientiert sind.Either in the lighting device as well as in the projection lens for one high-contrast image, in particular a tangential polarization distribution sought. Under "tangential Polarization " a polarization distribution understood in which the vibration levels the electric field strength vectors the individual linearly polarized light rays approximately perpendicular are oriented to the directed to the optical axis radius. On the other hand becomes under "radial Polarization "one Polarization distribution understood at the vibration levels the electric field strength vectors of individual linearly polarized light rays approximately radially to the optical Axis oriented.
Aus
WO 2005/069081 A2 ist u.a. ein polarisationsbeeinflussendes optisches
Element bekannt, welches aus einem optisch aktiven Kristall besteht und
ein in Richtung der optischen Achse des Kristalls variierendes Dickenprofil
aufweist. Zur Umformung einer linearen Polarisationsverteilung mit
konstanter Polarisationsvorzugsrichtung in eine tangentiale Polarisationsverteilung
wird dabei unter anderem das in
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine polarisationsbeeinflussende optische Anordnung zu schaffen, welche die Bereitstellung einer tangentialen Polarisationsverteilung über einen größeren Bereich des Lichtbündelquerschnitts ermöglicht.task The present invention is a polarization-influencing to provide optical arrangement, which provides a tangential polarization distribution over a larger area of the light beam cross section allows.
Eine erfindungsgemäße polarisationsbeeinflussende optische Anordnung weist auf:
- – ein erstes polarisationsbeeinflussendes optisches Element, welches eine vorgegebene Eingangspolarisationsverteilung eines durch die polarisationsbeeinflussende optische Anordnung hindurchtretenden Lichtbündels mit Ausnahme eines Teilbereichs des Lichtbündelquerschnitts in eine zumindest näherungsweise tangentiale Polarisationsverteilung umwandelt, wobei dieser Teilbereich einen zentralen Bereich des Lichtbündelquerschnitts umfasst; und
- – ein zweites polarisationsbeeinflussendes optisches Element, welches die Polarisationsverteilung in dem zentralen Bereich des Lichtbündelquerschnitts derart ändert, dass das Lichtbündel bei Austritt aus der polarisationsbeeinflussenden optischen Anordnung auch in dem zentralen Bereich des Lichtbündelquerschnitts eine näherungsweise tangentiale Polarisationsverteilung aufweist.
- A first polarization-influencing optical element which converts a predetermined input polarization distribution of a light bundle passing through the polarization-influencing optical arrangement into an at least approximately tangential polarization distribution with the exception of a partial region of the light bundle cross-section, this partial region comprising a central region of the light bundle cross-section; and
- A second polarization-influencing optical element which changes the polarization distribution in the central region of the light beam cross-section such that the light bundle also has an approximately tangential polarization distribution in the central region of the light beam cross-section when emerging from the polarization-influencing optical arrangement.
Durch
die vorliegende Erfindung wird somit eine Anordnung bereitgestellt,
bei der ein zweites polarisationsbeeinflussendes optisches Element
eine näherungsweise
tangentiale Polarisationsverteilung auch noch in einem zentralen
Bereich erzeugt, in welchem ein erstes polarisationsbeeinflussendes
optisches Element (z.B. mit dem eingangs unter Bezugnahme auf
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist dabei die Eingangspolarisationsverteilung eine im Wesentlichen lineare Polarisationsverteilung mit einer über den Lichtbündelquerschnitt konstanten Polarisationsvorzugsrichtung.According to one The first aspect of the invention is the input polarization distribution a substantially linear polarization distribution with one above the Light beam cross-section constant polarization preferred direction.
Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung ist das erste polarisationsbeeinflussende
optische Element aus vier identischen Teilelementen zusammengesetzt,
welche jeweils ein nur vom Azimutwinkel abhängiges Dickenprofil aufweisen.
Die Zusammensetzung aus vier identischen Teilelementen wird durch den
oben beschriebenen Aufbau der erfindungsgemäßen optischen Anordnung ermöglicht und
hat einen verringerten fertigungstechnischen Aufwand zur Folge,
da etwa robotergesteuert nur jeweils identische Teilelemente hergestellt
werden müssen
(im Unterschied etwa zu dem Element von
Weiter ist vorzugsweise das zweite polarisationsbeeinflussende optische Element bevorzugt so ausgestaltet, dass es linear polarisiertes Licht mit einer über den Lichtbündelquerschnitt konstanten Polarisationsvorzugsrichtung in linear polarisiertes Licht mit einer ersten und einer hierzu senkrechten zweiten Polarisationsvorzugsrichtung umwandelt.Further is preferably the second polarization-influencing optical Element preferably designed to be linearly polarized Light with one over the light beam cross section constant polarization preferred direction in linearly polarized Light having a first and a second polarization preferred direction perpendicular thereto transforms.
Das zweite polarisationsbeeinflussende optische Element kann insbesondere zumindest zwei planparallele Abschnitte aus optisch aktivem Material aufweisen, welche eine Drehung der Polarisationsrichtung von linear polarisiertem Licht um 90° oder um ein ungeradzahliges Vielfaches hiervon bewirken.The second polarization-influencing optical element may in particular have at least two plane-parallel sections of optically active material, which is a rotation of the polarization direction of linearly polarized Light at 90 ° or around an odd multiple of this effect.
Auf diese Weise kann in dem zentralen Bereich, in welchem das erste polarisationsbeeinflussende optische Element keine Änderung der Polarisationsverteilung bewirkt, mittels des zweiten polarisationsbeeinflussenden optischen Elements insbesondere eine quasi-tangentiale Polarisationsverteilung bereitgestellt werden, so dass insgesamt bei vertretbarem fertigungstechnischem Aufwand eine zumindest näherungsweise tangentiale Polarisationsverteilung über einen größeren Bereich des Lichtbündelquerschnitts erzeugt wird.On this way, in the central area, where the first polarization-influencing optical element no change causes the polarization distribution, by means of the second polarization-influencing optical element, in particular a quasi-tangential polarization distribution be provided so that a total of reasonable production engineering Effort one at least approximately tangential polarization distribution over a larger area of the light beam cross section is produced.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das zweite polarisationsbeeinflussende optische Element aus wenigstens vier planparallelen Abschnitten aus optisch aktivem Material zusammengesetzt, von denen zwei dieser planparallelen Abschnitte jeweils eine Drehung der Polarisationsrichtung von linear polarisiertem Licht um 90° oder ein ungeradzahliges Vielfaches hiervon bewirken und die anderen zwei dieser planparallelen Abschnitte jeweils eine Drehung der Polarisationsrichtung von linear polarisiertem Licht um 180° oder ein ganzzahliges Vielfaches hiervon bewirken.In In another embodiment, the second polarization-influencing optical element of at least four plane-parallel sections composed of optically active material, of which two of these plane-parallel sections each one rotation of the polarization direction of linearly polarized light by 90 ° or an odd multiple cause of this and the other two of these plane-parallel sections one rotation of the polarization direction of linearly polarized Light around 180 ° or cause an integer multiple of this.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich das zweite polarisationsbeeinflussende optische Element im Wesentlichen über den gesamten optisch wirksamen Querschnitt des ersten polarisationsbeeinflussenden optischen Elementes. In diesem Falle kann das zweite polarisationsbeeinflussende optische Element zum einen in dem zentralen Bereich die erwünschte Polarisationswirkung erzielen und in dem übrigen Bereich mit dem ersten polarisationsbeeinflussenden optischen Element vorteilhaft so zusammen wirken, dass letzteres insbesondere wie oben dargestellt aus vier identischen Teilelementen aufgebaut sein kann.According to one preferred embodiment extends the second polarization-influencing optical Element essentially over the entire optically effective cross section of the first polarization-influencing optical element. In this case, the second polarization-influencing optical element on the one hand in the central region of the desired polarization effect achieve and in the rest Area with the first polarization-influencing optical element advantageous to work together so that the latter in particular as shown above be composed of four identical sub-elements can.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Eingangspolarisationsverteilung eine Polarisationsverteilung von unpolarisiertem Licht.According to one Another aspect of the invention is the input polarization distribution a polarization distribution of unpolarized light.
Dabei umfasst in einer Ausgestaltung das erste polarisationsbeeinflussende optische Element eine vorzugsweise im Wesentlichen radiale Anordnung von Dünnschichtpolarisator-Elementen. Das zweite polarisationsbeeinflussende optische Element kann einen optisch wirksamen Bereich aufweisen, welcher sich im Wesentlichen nur über besagten zentralen Bereich des Lichtbündelquerschnitts erstreckt. Mittels einer solchen Anordnung lässt sich eine Erzeugung einer zumindest näherungsweise tangentialen Polarisationsverteilung über einen größeren Bereich des Lichtbündelquerschnitts erzielen, wenn die Eingangspolarisationsverteilung eine Polarisationsverteilung von unpolarisiertem Licht ist.there In one embodiment, the first polarization-influencing optical element is a preferably substantially radial arrangement of thin film polarizer elements. The second polarization-influencing optical element may include a have optically effective region, which is substantially only over extending said central region of the light beam cross section. through such an arrangement leaves a generation of an at least approximately tangential polarization distribution over a larger area of the light beam cross section when the input polarization distribution has a polarization distribution of unpolarized light is.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das erste polarisationsbeeinflussende optische Element von einer Fassung gehalten, welche derart ausgebildet ist, dass ein nicht-polarisationsbeeinflussend wirksamer Anteil der Querschnittsfläche des ersten polarisationsbeeinflussenden optischen Elementes weniger als 5 % beträgt.According to one Another aspect of the invention is the first polarization-influencing optical element held by a socket, which is formed is that a non-polarization affecting effective portion the cross sectional area of the first polarization-influencing optical element less than 5%.
Dabei weist in einer bevorzugten Ausgestaltung die Fassung eine Auflageplatte zur Aufnahme einer Mehrzahl von Dünnschichtpolarisator-Elementen auf, wobei die Dünnschichtpolarisator-Elemente auf der Auflageplatte jeweils bis zum Erreichen einer Montageposition im Wesentlichen frei verschiebbar sind. Vorzugsweise grenzen in der Montageposition jeweils einander benachbarte Dünnschichtpolarisator-Elemente ohne Zwischenraum aneinander.there In a preferred embodiment, the socket has a support plate for receiving a plurality of thin film polarizer elements on, wherein the thin-film polarizer elements the support plate in each case until reaching a mounting position are essentially freely movable. Preferably in the mounting position each adjacent thin-film polarizer elements without gap to each other.
Auf diese Weise wird ein nicht-polarisationsbeeinflussend wirksamer Anteil der Querschnittsfläche des erfindungsgemäß hergestellten polarisationsbeeinflussenden optischen Elementes etwa im Vergleich zu herkömmlichen Fassungskonzepten (bei denen etwa Dünnschichtpolarisator-Platten in bereits in die Fassung integrierte Aufnahmeflächen eingesetzt werden) signifikant verringert.In this way, a non-polarization-influencing proportion of the cross-sectional area of the polarization-influencing optical element produced according to the invention becomes, for example, in comparison to conventional socket concepts (in which thin-film polarizer plates in FIG already used in the socket integrated recording surfaces are significantly reduced).
Die Erfindung betrifft ferner eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, ein Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente sowie ein mikrostrukturiertes Bauelement.The Invention further relates to a microlithographic projection exposure apparatus, a method for the microlithographic production of microstructured Components as well as a microstructured component.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.Further Embodiments of the invention are described in the description and the dependent claims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The Invention is described below with reference to the accompanying drawings illustrated embodiments explained in more detail.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSHORT DESCRIPTION THE DRAWINGS
Es zeigen:It demonstrate:
DETALLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Das
erste polarisationsbeeinflussende optische Element
In
einem zentralen Teilbereich des ersten polarisationsbeeinflussenden
optischen Elementes
Gemäß
Gemäß einer
weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsform werden zur Ausbildung
des zweiten polarisationsbeeinflussenden optischen Elements
Eine
schematische Draufsicht auf eine aus dem ersten polarisationsbeeinflussenden
optischen Element
Innerhalb
des zentralen Bereichs bzw. Loches des ersten polarisationsbeeinflussenden
optischen Elementes
Die
Erfindung ist hinsichtlich des ersten polarisationsbeeinflussenden
optischen Elementes nicht auf das in
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Teilelemente des ersten polarisationsbeeinflussenden optischen Elementes auch ein treppenförmiges Profil aufweisen bzw. aus einzelnen, jeweils planparallelen kreissektorförmigen Elementen zusammengesetzt sein.According to one another embodiment, the Sub-elements of the first polarization-influencing optical element also a staircase-shaped Profile or composed of individual, each plane-parallel circular sector-shaped elements be.
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
das erste polarisationsbeeinflussende optische Element
Das
erste polarisationsbeeinflussende optische Element
Die
einzelnen trapezförmigen
Planplatten
Die
einzelnen Dünnschichtpolarisator-Elemente
Um
in dem von diesem inneren Ring
In
In
einer weiteren Ausführungsform
eines polarisationsbeeinflussenden optischen Elementes
Nachfolgend
wird für
das Beispiel von
Die
einzelnen Schritte zur Ausbildung einer solchen Halterung werden
unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen von
Gemäß
Die
so hergestellten Dünnschichtpolarisator-Elemente
Erfindungsgemäß werden
die Dünnschichtpolarisator-Elemente
Auf
den nach Zusammenschieben und Verkleben der Dünnschichtpolarisator-Elemente
Die
oben beschriebene Befestigung der Dünnschichtpolarisator-Elemente
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.If the invention has also been described with reference to specific embodiments, open up for the Skilled in numerous variations and alternative embodiments, e.g. by combination and / or exchange of features of individual embodiments. Accordingly, it is understood by those skilled in the art that such Variations and alternative embodiments are covered by the present invention, and the range the invention only in the sense of the appended claims and their equivalents limited is.
Claims (22)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |