-
Die
Erfindung betrifft ein optisches System einer mikrolithographischen
Projektionsbelichtungsanlage. Die Erfindung betrifft ferner ein
Verfahren zum Manipulieren der Abbildungseigenschaften eines optischen
Systems.
-
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.
-
Es
sind verschiedene Ansätze bekannt, in der Beleuchtungseinrichtung
oder im Projektionsobjektiv zur Optimierung des Abbildungskontrastes
gezielt Einstellungen bzw. Korrekturen der Polarisationsverteilung
vorzunehmen. So ist etwa bei einer hochaperturigen Abbildung, wie
sie in der Immersionslithographie erfolgt, insbesondere die Einstellung einer
Polarisationsverteilung vorteilhaft, bei der die Beugungsordnungen
auf Waferebene tangential polarisiert sind, um einen Kontrastverlust
aufgrund des sogenannten Vektoreffektes zu vermeiden. Unter dem
Vektoreffekt bei hochaperturiger Abbildung wird der Effekt verstanden, dass
für unterschiedliche Beugungsordnungen auch bei Vorliegen
des gleichen Polarisationszustandes der elektrische Feldstärkevektor
im Bildraum in unterschiedliche Richtungen verläuft, da
die jeweiligen p-Komponenten (TM-Komponenten) des elektrischen Feldstärkevektors
nicht mehr parallel zueinander verlaufen, mit dem Resultat, dass
der Bildkontrast polarisationsabhängig wird.
-
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,
wodurch beispielsweise eine konstant lineare Eingangspolarisationsverteilung
in eine tangentiale Ausgangspolarisationsverteilung (bei der die
Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstärkevektors
senkrecht zu dem auf die optische Systemachse gerichteten Radius
verläuft) umgewandelt werden kann.
-
In
der Praxis tritt jedoch das weitere Problem auf, dass eine in der
Beleuchtungseinrichtung oder im Projektionsobjektiv eingestellte
Polarisationsverteilung in unerwünschter Weise durch polarisationsbeeinflussende
Effekte, insbesondere aufgrund von intrinsischer Doppelbrechung
in Linsen aus kubisch kristallinem Material, aufgrund von durch
Fassungskomponenten induzierter Spannungsdoppelbrechung in dem Material
der optischen Komponenten wie z. B. Linsen, sowie aufgrund von polarisationsbeeinflussenden
Effekten von dielektrischen (hochreflektierenden oder antireflektierenden)
Schichten verändert wird. Infolge der unerwünschten
Veränderung des Polarisationszustandes treten auch unerwünschte
Kontrast- und Intensitätsschwankungen über die Feld-
bzw. Waferebene auf, wodurch das Abbildungsergebnis weiter beeinträchtigt
wird.
-
Zur
wenigstens teilweisen Kompensation von Störungen der Polarisationsverteilung
ist aus
US 6,252,712
B1 u. a. der Einsatz wenigstens eines eine Freiformfläche
aufweisenden doppelbrechenden optischen Elementes (insbesondere
zweier solcher Elemente) mit über den Lichtbündelquerschnitt
variierender Dicke bekannt.
-
Ferner
ist es zur Reduzierung des negativen Einflusses der intrinsischen
Doppelbrechung in Fluoridkristall-Linsen auf die optische Abbildung
aus
US 2004/0105170
A1 und
WO
02/093209 A2 u. a. bekannt, Fluoridkristall-Linsen des
gleichen Kristallschnitts gegeneinander verdreht anzuordnen (sogenanntes „Clocking"),
sowie zusätzlich auch mehrere Gruppen solcher Anordnungen
mit unterschiedlichen Kristallschnitten (z. B. aus [100]-Linsen
und [111]-Linsen) miteinander zu kombinieren.
-
Aus
US 2005/0243222 A1 ist
es bekannt, in einem optischen System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
ein optisches Element aus doppelbrechendem Material so auszurichten, dass
jeder auf das optische Element auftreffende Lichtstrahl entweder
im Wesentlichen parallel oder im Wesentlichen senkrecht zur langsamen
Achse der Doppelbrechung im Material für den betreffenden Strahl
ausgerichtet ist, um eine möglichst geringe Störung
der Polarisationsverteilung durch das optische Element zu erzielen.
Hierzu wird beispielsweise eine tangentiale Polarisationsverteilung
in Verbindung mit einer (durch gegeneinander verdrehte [100]-Linsen
erzeugten) tangentialen Doppelbrechungsverteilung oder einer (durch
gegeneinander verdrehte [111]-Linsen erzeugten) radialen Doppelbrechungsverteilung
eingesetzt.
-
Aus
US 2004/0245439 A1 ist
es bekannt, mittels eines drehbaren Polarisators die Polarisationsrichtung
von in das Projektionsobjektiv eintretendem Licht so zu wählen,
dass nur der ordentliche oder nur der außerordentliche
Strahl im doppelbrechenden Medium angeregt wird.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches System
einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein
Verfahren zum Manipulieren der Abbildungseigenschaften eines optischen
Systems bereitzustellen, welche einen besseren Erhalt eines eingestellten
Polarisationszustandes ermöglichen.
-
Diese
Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen
Patentansprüche gelöst.
-
Ein
erfindungsgemäßes optisches System einer mikrolithographischen
Projektionsbelichtungsanlage weist auf:
- – einen
ersten Teilabschnitt, dem ein erster Eigen-Polarisationszustand
zugeordnet ist, welcher bei Lichtdurchtritt durch den ersten Teilabschnitt erhalten
bleibt; und
- – einem zweiten Teilabschnitt, dem ein zweiter Eigen-Polarisationszustand
zugeordnet ist, welcher bei Lichtdurchtritt durch den zweiten Teilabschnitt erhalten
bleibt, wobei der zweite Eigen-Polarisationszustand von dem ersten
Eigen-Polarisationszustand verschieden ist;
- – wobei Licht im Betrieb des optischen Systems in den
ersten Teilabschnitt mit einem ersten Eingangs-Polarisationszustand
eintritt, welcher im Wesentlichen dem ersten Eigen-Polarisationszustand
entspricht; und
- – wobei Licht im Betrieb des optischen Systems in den
zweiten Teilabschnitt mit einem zweiten Eingangs-Polarisationszustand
eintritt, welcher im Wesentlichen dem zweiten Eigen-Polarisationszustand
entspricht.
-
Dabei
ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung unter einem „Teilabschnitt"
eine beliebige Anordnung bzw. Aufeinanderfolge von optischen Elementen
des optischen Systems zu verstehen. Im Unterschied zu einem „Teilsystem",
welches gemäß der üblichen Terminologie
einer Anordnung optischer Elemente entspricht, durch die ein reales
Objekt in ein reales Bild oder Zwischenbild abgebildet wird, welches
also mit anderen Worten ausgehend von einer bestimmten Objekt- oder
Zwischenbildebene stets sämtliche optischen Elemente bis
zum nächsten realen Bild oder Zwischenbild umfasst, kann
der „Teilabschnitt" auch mehr oder weniger optische Elemente
als ein Teilsystem (insbesondere z. B. auch nur eine einzige Linse)
umfassen. Des Weiteren kann der Teilabschnitt auch zugleich ein
Teilsystem im Sinne der vorstehenden Definition darstellen.
-
Durch
die Maßnahme der Anpassung des Eingangs-Polarisationszustandes
in Bezug auf den Eigen-Polarisationszustand eines Teilabschnitts
wird (unter Ausnutzung des für ein einzelnes System als solches
bekannten Effektes) erreicht, dass – auch bei einer grundsätzlich
in dem betreffenden Teilabschnitt vorhandenen Doppelbrechung – aufgrund
des Lichtdurchtritts im Eigen-Polarisationszustandes für
die einzelnen Lichtstrahlen jeweils nur eine der zueinander senkrechten
Komponenten des elektrischen Feldstärkevektors (s- und
p-Komponente) auftritt, so dass keine unerwünschte Störung
der Polarisationsverteilung erfolgt.
-
Der
Erfindung liegt nun von diesem bekannten Effekt ausgehend das weitere
Konzept zugrunde, ein optisches System in mehrere Teilabschnitte
so zu zergliedern, dass die aufeinander folgenden Teilabschnitte
jeweils voneinander verschiedene Eigen-Polarisationszustände
aufweisen, wobei vor bzw. bei Lichteintritt in den jeweiligen Teilabschnitt
der Polarisationszustand des Lichtes an dieser Stelle (der betreffende
Polarisationszustand ist hier und im Folgenden als Eingangs-Polarisationszustand
bezeichnet) an den jeweiligen Eigen-Polarisationszustand angepasst
wird, was unter Verwendung eines gebräuchlichen Polarisationsmanipulators,
typischerweise eines Rotators zur Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung,
erfolgen kann. Mit anderen Worten wird also erfindungsgemäß mittels
geeigneter Zergliederung eines optischen Systems in mehrere (d.
h. wenigstens zwei) Teilabschnitte das Licht so durch das optische
System hindurch geführt, dass die jeweiligen Teilabschnitte
jeweils im Eigen-Polarisationszustand durchlaufen werden.
-
Durch
das Kriterium, wonach ein Eingangs-Polarisationszustand „im
Wesentlichen" dem jeweiligen Eigen-Polarisationszustand entspricht, wird
zum Ausdruck gebracht, dass gewisse Abweichungen von dem Idealzustand,
bei welchem über den Lichtbündelquerschnitt hinweg
sämtliche Strahlen exakt entlang einer für diese
Strahlposition vorhandenen Eigen-Polarisation ausgerichtet sind,
tolerabel sind und als von der vorliegenden Erfindung umfasst gelten.
Insbesondere entspricht im Sinne der vorliegenden Anmeldung ein
Eingangs-Polarisationszustand „im Wesentlichen" einem Eigen-Polarisationszustand,
wenn über den Lichtbündelquerschnitt hinweg für
jeden Strahl der Winkel zwischen seiner Polarisationsrichtung und
einer für diese Strahlposition vorhandenen Eigen-Polarisation
nicht größer als 15°, vorzugsweise nicht
größer als 10°, weiter vorzugsweise nicht
größer als 5° ist.
-
Gemäß einer
Ausführungsform entspricht für wenigstens einen
der Teilabschnitte, vorzugsweise sämtliche der Teilabschnitte,
der dem jeweiligen Teilabschnitt zugeordnete Eigen-Polarisationszustand einer
linearen Polarisationsverteilung. Dabei ist im Sinne der vorliegenden
Anmeldung unter einer „linearen Polarisationsverteilung"
jede Polarisationsverteilung mit lokal linearer Polarisation zu
verstehen, wobei die Polarisati onsrichtung nicht notwendigerweise über
den gesamten Lichtbündelquerschnitt konstant sein muss.
Von dem Begriff „lineare Polarisationsverteilung" wird
im Sinne der vorliegenden Anmeldung also auch z. B. eine tangentiale
Polarisationsverteilung (bei der die Schwingungsrichtung des elektrischen
Feldstärkevektors senkrecht zu dem auf die optische Systemachse
gerichteten Radius verläuft) oder eine radiale Polarisationsverteilung
(bei der die Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstärkevektors
parallel zu dem auf die optische Systemachse gerichteten Radius
verläuft) umfasst.
-
Mittels
des erfindungsgemäßen Konzeptes kann wie erläutert
eine unerwünschte Veränderung des Polarisationszustandes
vermieden werden, wie sie insbesondere durch doppelbrechende Elemente (beispielsweise
kubisch kristalline Linsen mit intrinsischer Doppelbrechung) hervorgerufen
wird.
-
Die
Erfindung ist jedoch nicht auf die Vermeidung der polarisationsbeeinflussenden
Auswirkungen von doppelbrechenden Elementen beschränkt, sondern
geht gemäß einem weiteren Aspekt auch von der
Erkenntnis aus, dass Veränderungen des Polarisationszustandes
nicht nur aus der durch Doppelbrechung erzeugten Verzögerung
(mit „Verzögerung" wird die Differenz der optischen
Wege zweier orthogonaler bzw. senkrecht zueinander stehender Polarisationszustände
bezeichnet) resultiert, sondern auch daraus, dass insbesondere in
dielektrischen Schichten orthogonale bzw. senkrecht zueinander stehende Polarisationszustände
unterschiedlich stark abgeschwächt werden. Dieser Effekt
wird auch als „Diattenuation" bezeichnet. Die Wirkung der
dielektrischen Schichten (typischerweise auf Linsen vorhandene AR-Schichten
und/oder auf Spiegeln vorhandene HR-Schichten) entspricht der Wirkung
eines partiellen (d. h. nicht perfekten) Polarisators und führt
dazu, dass etwa ursprünglich unpolarisiertes Licht partiell polarisiert
wird und ursprünglich polarisiertes Licht eine Drehung
seiner Polarisationsrichtung erfährt.
-
Wenngleich
der Effekt der durch Doppelbrechung in Linsenmaterialien hervorgerufenen
Verzögerung in der Regel gegenüber der partiellen
Polarisation aufgrund der „Diattenuation" dominiert, wird nun
gemäß dem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung
auch die vorstehend beschriebene „Diattenuation" insbesondere
der im optischen System vorhandenen dielektrischen Schichten ebenfalls
berücksichtigt. Dies erfolgt dadurch, dass der vor bzw.
bei Eintritt in einen Teilabschnitt jeweils eingestellte Eingangs-Polarisationszustand
unter Berücksichtigung beider Störgrößen
(d. h. der durch Doppelbrechung innerhalb des Teilabschnitts hervorgerufenen
Verzögerung und der durch „Diattenuation" im Teilabschnitt bewirkten
partiellen Polarisation), gewissermaßen als gemittelter
optimaler Eingangs-Polarisationszustand bestimmt wird.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die Erfindung somit auch ein optisches
System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage,
mit:
- – wenigstens einem Teilabschnitt;
und
- – wenigstens einem Polarisationsmanipulator, welcher
den Eingangs-Polarisationszustand von in den Teilabschnitt eintretendem
Licht derart einstellt, dass eine Änderung des Polarisationszustandes,
welche ohne den Polarisationsmanipulator innerhalb des Teilabschnittes
sowohl aufgrund von Doppelbrechung als auch aufgrund von unterschiedlicher
Abschwächung zueinander orthogonaler Polarisationszustände
auftritt, verhindert wird.
-
Dabei
kann eine quantitative Beschreibung des gemäß dem
vorstehenden Aspekt der Erfindung innerhalb eines Teilabschnitts
erzielten Polarisationserhalts darüber erfolgen, dass betrachtet
wird, mit welcher Intensität das Licht nach Durchlaufen
dieses Teilabschnittes in dem zu dem ursprünglichen Eingangspolarisationszustand
orthogonalen Polarisationszustand (d. h. dem unerwünschten
oder „falschen" Polarisationszustand) vorliegt. Von der
Verhinderung einer Änderung des Polarisationszustandes
in dem Teilabschnitt wird hier dann gesprochen, wenn nach Austritt
aus dem Teilabschnitt der Intensitätsanteil des Lichtes,
welches einen zum Eingangs-Polarisationszustand orthogonalen Polarisationszustand
aufweist, zur Gesamtintensität des aus dem Teilabschnitt
austretenden Lichtes nicht größer als 5%, bevorzugt
nicht größer als 3%, besonders bevorzugt nicht
größer als 2% ist.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Manipulieren
der Abbildungseigenschaften eines optischen Systems einer mikrolithographischen
Projektionsbelichtungsanlage. Die Erfindung betrifft ferner auch
eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer
Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, wobei die
Beleuchtungseinrichtung und/oder das Projektionsobjektiv ein optisches
System mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweisen.
-
Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen
zu entnehmen.
-
Die
Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten
Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung des allgemeinen
Konzeptes der vorliegenden Erfindung;
-
2a–b
einen beispielhaften Eigenpolarisations-Zustand am Beispiel einer
Linse aus kubisch kristallinem Material im [100]-Kristallschnitt
(2a) bzw. eine Rotationswinkelverteilung eines
zur Anpassung einer linearen Eingangs-Polarisationsverteilung an
diesen Eigenpolarisations-Zustand geeigneten Rotators (2b);
-
3a–b
einen weiteren beispielhaften Eigenpolarisations-Zustand am Beispiel
einer Linse aus kubisch kristallinem Material im [111]-Kristallschnitt
(3a) bzw. eine Rotationswinkelverteilung eines
zur Anpassung einer linearen Eingangs-Polarisationsverteilung an
diesen Eigenpolarisations-Zustand geeigneten Rotators (3b);
-
4 eine
weitere schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Prinzips
der vorliegenden Erfindung; und
-
5–7 beispielhafte
Ausführungsformen von Projektionsobjektiven, in welchen
die vorliegende Erfindung realisiert wird, im Meridionalschnitt.
-
Im
Weiteren wird zunächst unter Bezugnahme auf 1 das
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende allgemeine Prinzip
erläutert.
-
1 zeigt
in schematischer Darstellung einen ersten Teilabschnitt 110,
dem ein in 1 mit „E1" bezeichneter
erster Eigen-Polarisationszustand zugeordnet ist, sowie einen zweiten
Teilabschnitt 120, dem ein in 1 mit „E2"
bezeichneter zweiter Eigen-Polarisationszustand zugeordnet ist.
Dabei sind die Eigen-Polarisationszustände „E1"
und „E2" voneinander verschieden. Beispielsweise kann es sich
bei dem ersten Eigen-Polarisationszustand E1 um einen Zustand mit
einer konstant linearen Polarisationsverteilung handeln, bei welcher
die Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstärkevektors konstant
parallel zur y-Achse im eingezeichneten Koordinatensystem verläuft,
während es sich bei dem zweiten Eigen-Polarisationszustand
E2 um einen Zustand mit einer konstant linearen Polarisationsverteilung
handeln kann, bei welcher die Polarisationsrichtung unter einem
konstanten Winkel von 45° zur y-Achse im eingezeichneten
Koordinatensystem verläuft.
-
Der
Erfindung liegt das Konzept zugrunde, das die Teilabschnitte 110 und 120 aufweisende
optische System so auszugestalten, dass das Licht im Betrieb des
optischen Systems die Teilabschnitte 110, 120 jeweils
mit einem an den Eigen-Polarisationszustand des jeweiligen Teilabschnitts
angepassten Polarisationszustand durchläuft, wie im Weiteren näher
erläutert wird.
-
Zunächst
tritt das Licht in den ersten Teilabschnitt 110 mit einem
ersten Eingangspolarisationszustand ein, welcher im Wesentlichen
dem ersten Eigen-Polarisationszustand E1 entspricht. Zwischen dem
ersten Teilabschnitt 110 und dem zweiten Teilabschnitt 120 befindet
sich ein Polarisationsmanipulator 115, welcher den Polarisationszustand
des das optische System durchlaufenden Lichtes derart manipuliert,
dass das Licht in den zweiten Teilabschnitt 120 mit einem
zweiten Eingangspolarisationszustand eintritt, welcher im Wesentlichen
dem zweiten Eigen- Polarisationszustand E2 entspricht. Im vorstehend
definierten, konkreten Ausführungsbeispiel handelt es sich
bei dem Polarisationsmanipulator 115 um einen Polarisationsrotator,
der die Polarisationsvorzugsrichtung von durch ihn hindurchtretendem
Licht um 45° dreht und der beispielsweise als Planplatte
aus optisch aktivem, kristallinem Quarz mit zur optischen Systemachse
OA bzw. Lichtausbreitungsrichtung paralleler optischer Kristallachse
sowie geeigneter Dicke ausgestaltet sein kann. Der Polarisationsmanipulator 115 ändert
somit den Polarisationszustand des durch ihn hindurch laufenden
Lichtes von „E1" nach „E2". Das mit dem Polarisationszustand
E2 in den zweiten Teilabschnitt eintretende Licht wird, da der Polarisationszustand
E2 dem Eigen-Polarisationszustand des zweiten Teilabschnitts 120 entspricht,
bei Durchlaufen des zweiten Teilabschnitts 120 nicht verändert,
so dass das Licht mit dem Polarisationszustand E2 auch aus dem zweiten
Teilabschnitt 120 austritt.
-
Es
ist zu betonen, dass das in 1 gezeigte
Beispiel einer Anordnung von zwei Teilabschnitten 110, 120 lediglich
der Einfachheit halber gewählt wurde, wobei im allgemeinen
Fall gemäß der Erfindung eine Unterteilung des
optischen Systems in n Teilabschnitte vorgenommen wird, wobei n
eine beliebige ganze Zahl größer oder gleich Zwei
ist.
-
Lediglich
beispielhaft ist ferner auch die erläuterte Umstellung
des Polarisationszustandes mittels des Polarisationsmanipulators 115 zwischen zwei
Zuständen mit voneinander verschiedener, jeweils konstant
linearer Polarisationsverteilung. Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel kann es sich bei dem Eigen-Polarisationszustand „E2"
auch z. B. um einen Zustand mit zumindest näherungsweise
tangentialer Verteilung der Eigen-Polarisationen handeln. Eine derartige
Verteilung liegt beispielsweise bei einer Linse aus kubisch kristallinem
Material, z. B. Kalziumfluorid (CaF2) im
[100]-Kristallschnitt vor und ist in 2a dargestellt,
wobei in üblicher Weise die Richtung der Striche im Diagramm
von 2a die Richtung der schnellen Achse der Doppelbrechung
angibt, und wobei die Länge der Striche die Stärke
der Doppelbrechung in dieser Richtung wiedergibt.
-
Entspricht
nun beispielsweise weiterhin der erste Eigen-Polarisationszustand „E1"
einem Zustand mit konstant linearer Polarisationsverteilung in y-Richtung,
so ist ein geeigneter Polarisationsmanipulator bzw. Rotator zur
Anpassung an den zweiten Eigen-Polarisationszustand „E2"
entsprechend der Verteilung von 2 beispielsweise
aus optisch aktivem, kristallinem Quarz mit über den Querschnitt
variierendem Dickenprofil derart ausgestaltet, dass der Polarisationsmanipulator
eine über den Querschnitt variierende Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung
bewirkt, die an jedem Ort über den Querschnitt gerade der
Differenz zwischen der Orientierung der Eingangspolarisation einerseits
und der Orientierung der jeweiligen Eigen-Polarisation in der Verteilung von 2a andererseits
entspricht. Die entsprechende, zweidimensionale Verteilung des durch
den Rotator bereitgestellten Rotationswinkels ist in 2b dargestellt.
-
3a zeigt
ein weiteres Beispiel eines Eigen-Polarisationszustandes, welcher
einer zumindest näherungsweise radialen Verteilung der
Eigen-Polarisationen entspricht, wie sie beispielsweise bei einer
Linse aus kubisch kristallinem Material, z. B. Kalziumfluorid (CaF2), im [111]-Kristallschnitt auftritt. Falls
nun dieser Eigen-Polarisationszustand dem Polarisationszustand „E2"
des zweiten Teilabschnitts 120 von 1 entspricht
und als Eigen-Polarisationszustand „E1" wiederum ein solcher
mit konstant linearer Polarisationsverteilung in y-Richtung angenommen
wird, so wird ein geeigneter Polarisationsmanipulator bzw. Rotator
zur Umstellung von „E1" auf „E2" durch die in 3b dargestellte,
zweidimensionale Verteilung des durch den Polarisationsmanipulator
erzeugten Rotationswinkels beschrieben.
-
Das
vorstehend beschriebene Prinzip ist in der schematischen Darstellung
von 4 nochmals veranschaulicht, wobei hier ein Polarisationsmanipulator 415 in
Form eines Rotators aus optisch aktivem Quarz mit über
den Querschnitt variierendem Dickenprofil in der Pupillenebene PP
eines optischen Systems 400 angeordnet ist, wobei dieses
optische System 400 einen ersten Teilabschnitt 410 und
einen zweiten Teilabschnitt 420 aufweist und wobei der zweite
Teilabschnitt 420 hier durch eine doppelbrechende Plankonvexlinse
gebildet ist. Die skalare Phasenwirkung des Polarisationsmanipulators 415 kann
durch ein (nicht dargestelltes) komplementäres Kompensationselement
aus optisch isotropem, nicht doppelbrechendem Material (z. B. Quarzglas)
kompensiert werden.
-
5 zeigt
ein Projektionsobjektiv
500 im Meridionalschnitt, welches
in
WO 2004/019128
A2 (siehe dort
19 und Tabelle
9, 10) offenbart ist. Das Projektionsobjektiv
500 umfasst
ein erstes refraktives Teilsystem
510, ein zweites katadioptrisches
Teilsystem
530 und ein drittes refraktives Teilsystem
540 und
wird daher auch als „RCR-System" bezeichnet. Dabei ist
unter einem „Teilsystem" stets eine solche Anordnung optischer
Elemente zu verstehen, durch die ein reales Objekt in ein reales
Bild oder Zwischenbild abgebildet wird. Mit anderen Worten umfasst
jedes Teilsystem, ausgehend von einer bestimmten Objekt- oder Zwischenbildebene,
stets sämtliche optischen Elemente bis zum nächsten
realen Bild oder Zwischenbild. Das erste refraktive Teilsystem
510 umfasst
refraktive Linsen
511 bis
520, nach denen im Strahlengang
ein erstes Zwischenbild IMI1 erzeugt wird. Das zweite Teilsystem
530 umfasst
einen Doppelfaltspiegel mit zwei in einem Winkel zueinander angeordneten
Spiegelflächen
531 und
532, wobei von
dem ersten Teilsystem
510 eintreffendes Licht zu nächst
an der Spiegelfläche
531 in Richtung zu Linsen
533 und
534 und
einem nachfolgenden Konkavspiegel
535 reflektiert wird.
Der Konkavspiegel
535 ermöglicht in für
sich bekannter Weise eine effektive Kompensation der durch die Teilsysteme
510 und
540 erzeugten
Bildfeldkrümmung. Das an dem Konkavspiegel
535 reflektierte
Licht wird nach erneuter Durchquerung der Linsen
534 und
533 an
der zweiten Spiegelfläche
532 des Doppelfaltspiegels
reflektiert, so dass die optische Achse OA im Ergebnis zweimal um
90° gefaltet wird. Das zweite Teilsystem
530 erzeugt
ein zweites Zwischenbild IMI2, und das von diesem ausgehende Licht
trifft auf das dritte, refraktive Teilsystem
540, welches
refraktive Linsen
541 bis
555 umfasst. Durch das
dritte, refraktive Teilsystem
540 wird das zweite Zwischenbild IMI2
auf die Bildebene IP abgebildet.
-
Im
Weiteren wird nun davon ausgegangen, dass der Polarisationszustand
von durch das Projektionsobjektiv 500 hindurch laufendem
Licht im Wesentlichen beeinflusst wird durch die auf den Spiegelflächen 531 und 532 des
Doppelfaltspiegels befindlichen hochreflektierenden (HR-)Schichten
sowie durch die aus kubisch kristallinem Material hergestellte,
bildebenenseitig letzte (Plankonvex-)Linse 555. Dabei weist
infolge der auf den Spiegelflächen 531 und 532 befindlichen
HR-Schichten ein entsprechender erster Teilabschnitt 561,
welcher sämtliche optischen Elemente des Projektionsobjektiv 500 von der
Objektebene Ob bis zur Pupillenebene PP3 umfasst, einen Eigen-Polarisationszustand
auf, welcher einer konstant linearen Polarisationsverteilung mit konstanter
Polarisationsvorzugsrichtung in y-Richtung entspricht. Ein zweiter
Teilabschnitt 562, welcher sämtliche Elemente
des Projektionsobjektivs von der Pupillenebene PP3 bis zur Bildebene
IP umfasst, weist für den Fall, dass die bildebenenseitig letzte
Linse 555 im [100]-Kristallschnitt vorliegt, einen Eigen-Polarisationszustand
auf, welcher einer tangentialen Polarisati onsverteilung entspricht.
Analog zu den vorstehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen
von 2a–b und 4 wird somit
erfindungsgemäß ein Polarisationsmanipulator 590 in
der Pupillenebene PP3 angeordnet, welcher eine konstant lineare
Polarisationsverteilung in eine tangentiale Polarisationsverteilung
umwandelt.
-
6 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Projektionsobjektivs 600,
welches sich von dem Projektionsobjektiv 500 aus 5 dadurch
unterscheidet, dass die unmittelbar benachbart zu dem Konkavspiegel 635 angeordnete
Linse 634 ebenfalls aus kubisch kristallinem Material hergestellt
ist und somit auch eine polarisationsbeeinflussende Wirkung aufweist.
In diesem Falle wird erfindungsgemäß zusätzlich
zu einem wiederum in der Pupillenebene PP3 angeordneten Polarisationsmanipulator 690 ein weiterer
Polarisationsmanipulator 680 im Strahlengang zwischen der
Linse 634 und dem die Spiegelflächen 631 und 632 enthaltenden
Doppelfaltspiegel angeordnet, welcher im Strahlengang zweifach durchlaufen
wird und dazu dient, eine Anpassung des Polarisationszustandes an
den Eigen-Polarisationszustand des jeweils folgenden Teilabschnitts
vorzunehmen. Diese Anpassung durch den Polarisationsmanipulator 680 erfolgt
zwischen einem ersten Teilabschnitt 661, welcher alle Elemente
von der Objektebene Ob bis einschließlich der ersten Spiegelfläche 631 des
Doppelfaltspiegels enthält, einem zweiten Teilabschnitt 662,
welcher die Linsen 633 und 634 sowie den Konkavspiegel 635 enthält,
und einem dritten Teilabschnitt 663, welcher alle Elemente
von der zweiten Spiegelfläche 632 des Doppelfaltspiegels
bis zur Pupillenebene PP3 enthält. Ein vierter Teilabschnitt 564 umfasst
analog zu 5 sämtliche Elemente
des Projektionsobjektivs 600 von der Pupillenebene PP3
bis zur Bildebene IP, wobei sich in der Pupillenebene PP3 der andere
Polarisationsmanipulator 690 befindet.
-
Gemäß
7 ist
ein weiteres katadioptrisches Projektionsobjektiv
700 im
Meridionalschnitt dargestellt, welches in
WO 2005/069055 A2 (siehe dort
21 sowie Tabellen
21,
21A)
offenbart ist und welches zwei Spiegel mit dazwischen angeordneten Linsen
aufweist. Das Projektionsobjektiv
700 kann analog zu dem
Projektionsobjektiv
500 von
5 in zwei
Teilabschnitte
711 und
712 unterteilt werden, wobei
der erste Teilabschnitt
711 einen Eigen-Polarisationszustand
aufweist, welcher einer konstant linearen Polarisationsverteilung
mit konstanter Polarisationsvorzugsrichtung in y-Richtung entspricht,
und wobei der zweite Teilabschnitt
712 einen Eigen-Polarisationszustand
aufweist, welcher einer tangentialen Polarisationsverteilung entspricht.
Analog zu den vorstehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen von
2a–b
und
4 wird somit erfindungsgemäß ein
Polarisationsmanipulator
715 in der Pupillenebene des bildebenenseitigen
Teilsystems angeordnet, welcher eine konstant lineare Polarisationsverteilung
in eine tangentiale Polarisationsverteilung umwandelt.
-
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 Aquivalente beschränkt ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 2005/069081
A2 [0004]
- - US 6252712 B1 [0006]
- - US 2004/0105170 A1 [0007]
- - WO 02/093209 A2 [0007]
- - US 2005/0243222 A1 [0008]
- - US 2004/0245439 A1 [0009]
- - WO 2004/019128 A2 [0041]
- - WO 2005/069055 A2 [0044]