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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Beleuchtungssystem, eine Belichtungsvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Um die Auflösung einer Belichtungsvorrichtung zu verbessern, werden üblicherweise die RET („Resolution Enhancement Technology”: Auflösungserhöhungstechnologie) oder Verfahren modifizierter Beleuchtung wie etwa Ring-Beleuchtung und Quadrupol-Beleuchtung eingesetzt. Speziell in einem optischen System einer EUV-(Extrem-Ultraviolett-)Beleuchtung verringert sich die Lichtstärke, die ein Substrat erreicht, mit einer Erhöhung einer Anzahl von Spiegeln, weshalb eine Aperturblende verwendet wird, um Licht zu extrahieren, anstatt eine Spiegeleinheit für eine modifizierte Beleuchtung bereitzustellen. Auf diese Weise wird die Menge von Lichtstrahlen erhöht, die durch die Aperturblende abgeschirmt werden, was zu einer Beleuchtung mit geringer Effizienz führt.
18 in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-312638 beschreibt zum Beispiel ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein EUV-Lichtstrahl von einer Lichtquelle in Fliegenaugenspiegel
20a und
20b einfällt/-tritt, ohne durch einen Spiegel
15 in einen parallelen Lichtstrahl gleichförmig gemacht zu werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Aperturblenden
50a bis
50f, die einer gewünschten modifizierten Beleuchtung entsprechen, vor dem Fliegenaugenspiegel
20b eingefügt, um den Lichtstrahl teilweise abzuschirmen, wodurch eine modifizierte Beleuchtung realisiert wird. In einer derartigen Konfiguration wird eine Ungleichförmigkeit/Ungleichmäßigkeit der Winkelverteilung eines Lichtstrahls von der Lichtquelle direkt in der ringförmigen Lichtstärkeverteilung widergespiegelt, weshalb sich die Gleichförmigkeit der effektiven Lichtquellenverteilung verschlechtert, wodurch die Auflösungsleistung nachteilig beeinflusst wird.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Technik bereit, die zur Ausbildung einer gleichförmigen Lichtstärkeverteilung in einem optischen Beleuchtungssystem bei gleichzeitiger Beseitigung einer Ungleichförmigkeit/Ungleichmäßigkeit der Winkelverteilung von Licht von einer Lichtquelle vorteilhaft ist.
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Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein optisches Beleuchtungssystem bereit, das eine Beleuchtungsfläche mit Licht von einer Lichtquelle beleuchtet, wobei das System aufweist: einen Teiler, der Licht von der Lichtquelle teilt, um eine Vielzahl von Lichtstrahlen zu erzeugen; einen ersten reflektierenden Integrator, der Lichtstärkeverteilungen der Vielzahl von Lichtstrahlen, die durch den Teiler erzeugt werden, gleichförmig macht; einen Kondensor, der den Lichtstrahl von dem ersten reflektierenden Integrator sammelt; einen zweiten reflektierenden Integrator, der den Lichtstrahl von dem Kondensor empfängt und die Beleuchtungsfläche beleuchtet; und eine Aperturblende, die zwischen dem zweiten reflektierenden Integrator und der Beleuchtungsoberfläche angeordnet ist, wobei der Teiler die Vielzahl von Lichtstrahlen derart erzeugt, dass Lichtstrahlen, die jeweils eine Querschnittsform aufweisen, die sich von einer Querschnittsform des von der Lichtquelle an den Teiler bereitgestellten Lichts unterscheiden, in eine Ebene einfallen, auf der die Aperturblende angeordnet ist.
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Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Belichtungsvorrichtung bereit, die ein Substrat mit Licht belichtet, wobei die Vorrichtung aufweist: ein optisches Beleuchtungssystem, wie es als der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung definiert ist, das zum Beleuchten eines Originals konfiguriert ist; und ein optisches Projektionssystem, das ein Muster des Originals auf das Substrat projiziert.
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Der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils bereit, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Belichten eines Substrats mit Licht unter Verwendung einer Belichtungsvorrichtung, wie sie als der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung definiert ist; und Entwickeln des Substrats.
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Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Darstellung zur Erläuterung einer Belichtungsvorrichtung und eines optischen Beleuchtungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2A bis 2D sind Darstellungen, die ein Beispiel zeigen, bei dem ein Lichtstrahl in zwei Lichtstrahlen geteilt wird;
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3A bis 3D sind Darstellungen, die ein Beispiel zeigen, bei dem ein Lichtstrahl in vier Lichtstrahlen geteilt wird;
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4A und 4B sind Darstellungen, die ein Beispiel zeigen, bei dem ein Lichtstrahl in acht Lichtstrahlen geteilt wird;
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5A und 5B sind Darstellungen, die ein Verfahren zum Ändern von σ veranschaulichen;
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6A und 6B sind Darstellungen, die ein weiteres Verfahren zum Ändern von σ veranschaulichen;
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7 ist eine Darstellung, die einen zweiten reflektierenden Integrator, Hilfsspiegel und eine Aperturblende veranschaulicht; und
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8 ist eine perspektivische Darstellung, die einen ersten reflektierenden Integrator veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Unter Bezugnahme auf 1 werden eine Belichtungsvorrichtung EX und ein optisches Beleuchtungssystem IL gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nachstehend beschrieben. Die Belichtungsvorrichtung EX gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine Lichtquelle LS, das optische Beleuchtungssystem IL, ein optisches Projektionssystem PO, einen Original-Antriebsmechanismus 26 und einen Substrat-Antriebsmechanismus 29. Die Lichtquelle LS ist in einer Vakuumkammer 8 untergebracht. Das optische Beleuchtungssystem IL, das optische Projektionssystem PO, der Original-Antriebsmechanismus 26 und der Substrat-Antriebsmechanismus 29 bilden den Hauptteil der Belichtungsvorrichtung EX, und sie sind in einer Vakuumkammer 30 untergebracht. Obwohl die Belichtungsvorrichtung EX zum Beispiel als eine EUV-Belichtungsvorrichtung konfiguriert sein kann, die EUV-(Extrem-Ultraviolett-)Licht als Belichtungslicht verwendet, kann sie als eine Belichtungsvorrichtung konfiguriert sein, die ein anderes Licht (zum Beispiel Laserlicht) verwendet. Nachstehend wird hierin jedoch ein ausführliches Beispiel gegeben, bei dem die Belichtungsvorrichtung EX als eine EUV-Belichtungsvorrichtung konfiguriert ist.
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Die Lichtquelle LS bestrahlt ein Plasmamedium in der Vakuumkammer 8 mit Licht, das durch einen Hochleistungspulslaser wie etwa einen CO2-Laser ausgestrahlt wird, der durch eine gepulste Energiequelle betrieben wird, wodurch ein Plasma 2 mit einer hohen Energiedichte aus dem Plasmamedium erzeugt wird. Als das Plasmamedium kann zum Beispiel ein Sn-Flüssigkeitströpfchen verwendet werden. Durch Wärmestrahlung von dem Plasma 2 wird EUV-Licht mit einer Wellenlänge um 13,5 nm erzeugt. Eine Lichtquelle eines Plasmaerzeugungsmodells, die ein derartiges Laserlicht verwendet, wird EUV-Lichtquelle mit lasererzeugtem Plasma genannt.
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Als eine weitere Lichtquelle LS kann eine Lichtquelle verwendet werden, die gepulsten Strom, der durch eine als eine Stromversorgungsquelle dienende gepulste Energiequelle erregt bzw. hervorgerufen wird, auf ein Entladungskopfteil anwendet, um Elektrizität zu entladen, wodurch ein Plasma 2 mit einer hohen Energiedichte aus einem Plasmamedium zwischen Elektroden unter Verwendung von durch die Entladung erzeugter Energie erzeugt wird. Eine derartige Lichtquelle wird EUV-Lichtquelle mit entladungserzeugtem Plasma genannt. Für eine EUV-Lichtquelle mit entladungserzeugtem Plasma stehen verschiedene Entladungserregungsmodelle zur Verfügung, wie etwa Z-Pinch/Quetsche, Plasmafokus und Kapillarentladung. Ein Beispiel eines Plasmamediums in einer EUV-Lichtquelle mit entladungserzeugtem Plasma ist Xe-Gas. Weitere Beispiele des Plasmamediums umfassen Sn-Dampf. Im letztgenannten Fall kann die optische Leistung von Licht mit einer Wellenlänge um 13,5 nm erhöht werden.
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Ein Kondensor- bzw. Kollektivspiegel 4 wie etwa ein kugelförmiger Spiegel sammelt bzw. kondensiert durch das Plasma 2 ausgestrahltes EUV-Licht 5 an einer Lochblende 7, die an der Grenzfläche zwischen den Vakuumkammern 8 und 30 bereitgestellt ist. Es kann nicht nur ein Filter 6a zum Beseitigen von zerstreuten Partikeln (Debris), die aus dem Plasma und seiner Nähe direkt nach vorne zerstreuen, zwischen dem Kondensorspiegel 4 und der Blende 7 angeordnet sein, sondern es kann, je nach Bedarf, auch ein Filter 6b zum Beseitigen von für eine EUV-Belichtung unnötigen Wellenlängenkomponenten zwischen diesen optischen Elementen angeordnet sein. Die Vakuumkammer 8 der Lichtquelle LS und die Vakuumkammer 30 des Hauptteils der Belichtungsvorrichtung EX sind durch ein Verbindungsstück 9 miteinander verbunden, und sie werden, je nach Bedarf, unterschiedlich entlüftet.
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Es ist zu beachten, dass der Kondensorspiegel 4 durch Ausbildung eines reflektierenden mehrschichtigen Films auf einem Grundmaterial ausgebildet sein kann, um EUV-Licht effizient zu reflektieren. Da der Kondensorspiegel 4 Energie absorbiert, die von dem Plasma 2 bei einer hohen Temperatur abgestrahlt wird, heizt er sich während einer Belichtung eines Substrats 28 auf hohe Temperaturen auf. Daher ist das Grundmaterial des Kondensorspiegels 4 durch ein Material wie etwa ein Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit ausgebildet, und wird es durch einen Kühlmechanismus wie etwa einen Wasserkühlmechanismus gekühlt. Gleichermaßen sind Spiegel, die das optische Beleuchtungssystem IL und das optische Projektionssystem PO (die nachstehend zu beschreiben sind) bilden, mit Antireflexionsfilmen versehen, um EUV-Licht effizient zu reflektieren, weshalb ihre Grundmaterialien durch ein Material wie etwa ein Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit ausgebildet dein können, und sie durch einen Kühlmechanismus gekühlt sein können.
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Das optische Beleuchtungssystem IL beleuchtet eine Beleuchtungsfläche oder ein Original (reflektierendes Original 25) mit dem EUV-Licht, das die Blende 7 durchlaufen hat. Das optische Beleuchtungssystem IL wird nachstehend beispielhaft dargelegt. Das EUV-Licht 5, das von der Lichtquelle LS über die Blende 7 bereitgestellt wird, fällt/tritt in einen Teiler DIV ein. Der Teiler DIV teilt das EUV-Licht 5 von der Lichtquelle LS, um eine Vielzahl von Lichtstrahlen zu erzeugen. Es ist zu beachten, dass der Teiler DIV eine Vielzahl von optischen Elementen 101, 102 und 103 (siehe 4 betreffend das optische Element 103) mit unterschiedlichen Funktionen umfasst, und ein optisches Element, das aus der Vielzahl von optischen Elementen 101, 102 und 103 ausgewählt wird, in den Strahlengang von EUV-Licht von der Lichtquelle LS eingefügt wird. Bei einem gemäß 1 gezeigten Beispiel ist das optische Element 101 in den Strahlengang eingefügt. Das optische Beleuchtungssystem IL kann einen Betätigungs- bzw. Bedienungsmechanismus zum gegenseitigen Austauschen der optischen Elemente 101, 102 und 103 umfassen. Aus den optischen Elementen 101, 102 und 103 wird das in den Strahlengang eingefügte optische Element 101 durch einen in einem Antriebsmechanismus 11 bereitgestellten Haltemechanismus gehalten und durch den Antriebsmechanismus 11 angetrieben. Der Antriebsmechanismus 11 treibt den Teiler DIV (die optischen Elemente 101, 102 und 103) derart an, dass die Weg- bzw. Laufrichtungen der Vielzahl von Lichtstrahlen, die durch den Teiler DIV erzeugt werden, verändert werden, und dass, genauer gesagt, die Lichtstärkeverteilung verändert wird, die auf der Ebene ausgebildet wird, auf der eine Aperturblende 22 (die nachstehend zu beschreiben ist) angeordnet ist.
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Die Vielzahl von Lichtstrahlen, die durch den Teiler DIV erzeugt werden, können durch einen Konverter 12, der als ein frei wählbarer Bestandteil dient, in parallele Lichtstrahlen gewandelt bzw. konvertiert werden. Der Konverter 12 kann eine Vielzahl von Konkavspiegeln 12a bis 12h umfassen, die die Vielzahl von Lichtstrahlen, die durch den Teiler DIV erzeugt werden, in parallele Lichtstrahlen wandeln, wie es in 2A bis 4B veranschaulicht ist. Die Vielzahl von Lichtstrahlen, die durch den Teiler DIV erzeugt und durch den Konverter 12 in parallele Lichtstrahlen gewandelt werden, fallen/treten in einen ersten reflektierenden Integrator 13 ein. Der erste reflektierende Integrator 13 macht die Lichtstärkeverteilungen der Vielzahl von einfallenden Lichtstrahlen gleichförmig bzw. gleichmäßig. Der erste reflektierende Integrator 13 kann eine Vielzahl von reflektierenden Integratoren 13a bis 13h umfassen, die die Lichtstärkeverteilungen der Vielzahl von Lichtstrahlen gleichförmig bzw. gleichmäßig machen, die durch den Teiler DIV erzeugt und durch den Konverter 12 in parallele Lichtstrahlen gewandelt werden. Es ist zu beachten, dass 1 von den reflektierenden Integratoren 13a bis 13h nur die reflektierenden Integratoren 13a und 13e zeigt. Die Vielzahl von reflektierenden Integratoren 13a bis 13h können in Entsprechung zu der Vielzahl von Konkavspiegeln 12a bis 12h angeordnet sein.
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Ein Kondensor 14 sammelt bzw. kondensiert das Licht von dem ersten reflektierenden Integrator 13. Der Kondensor 14 kann zum Beispiel eine Vielzahl von Kondensor- bzw. Kollektivspiegeln (Konkavspiegeln) 14a bis 14h umfassen, die der Vielzahl von reflektierenden Integratoren 13a bis 13h entsprechen, und jeder Kondensorspiegel sammelt bzw. kondensiert Licht von einem entsprechenden reflektierenden Integrator aus der Vielzahl von reflektierenden Integratoren 13a bis 13h. Es ist zu beachten, dass 1 von den Kondensorspiegeln 14a bis 14h nur die Kondensorspiegel 14a und 14e zeigt. Das optische Beleuchtungssystem IL kann einen Antriebsmechanismus 15 umfassen, der den Kondensor 14 derart antreibt, dass die Lichtstärkeverteilung, die auf der Ebene ausgebildet wird, auf der die Aperturblende 22 angeordnet ist, verändert wird. Der Antriebsmechanismus 15 kann eine Vielzahl von Stell- bzw. Betätigungseinrichtungen 15a bis 15h umfassen, die die Vielzahl von Kondensorspiegeln 14a bis 14h antreiben. Es ist zu beachten, dass 1 von den Stell- bzw. Betätigungseinrichtungen 15a bis 15h nur die Stell- bzw. Betätigungseinrichtungen 15a und 15e zeigt.
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Das Licht von dem Antriebsmechanismus 15 fällt/tritt über einen Planspiegel 16 in einen zweiten reflektierenden Integrator 20 ein. Es ist zu beachten, dass der Planspiegel 16 als ein frei wählbarer Bestandteil dient. Der zweite reflektierende Integrator 20 kann eine Vielzahl von Zylinderspiegeln umfassen, wie es gemäß 7 veranschaulicht ist. Wenn nahezu paralleles EUV-Licht in den zweiten reflektierenden Integrator 20 mit der Vielzahl von Zylinderspiegeln einfällt/-tritt, wird eine Vielzahl von linearen sekundären Lichtquellen nahe der Oberfläche des zweiten reflektierenden Integrators 20 ausgebildet. Die Winkelverteilung von EUV-Licht, das durch die Vielzahl von linearen sekundären Lichtquellen ausgestrahlt wird, weist eine zylindrische Oberflächenform auf. Das EUV-Licht, das in den zweiten reflektierenden Integrator 20 einfällt/-tritt, divergiert bzw. läuft auseinander, wenn es durch die Vielzahl von Zylinderspiegeln des zweiten reflektierenden Integrators 20 geteilt wird, und durchläuft die Aperturblende 22. Zu diesem Zeitpunkt können bestimmte Komponenten der EUV-Lichtstrahlen von der Vielzahl von Zylinderspiegeln des zweiten reflektierenden Integrators 20 durch Hilfsspiegel 21a und 21b reflektiert werden und in die Aperturblende 22 einfallen/-treten.
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Das EUV-Licht, das die Aperturblende 22 durchlaufen hat, wird durch ein optisches Bogenwandlungssystem, das durch einen sphärischen oder asphärischen Konvexspiegel 231 und einen Konkavspiegel 232 ausgebildet ist, auf denen reflektierende mehrschichtige Filme ausgebildet sind, in eine gebogene Form geformt. Das in eine gebogene Form geformte EUV-Licht bildet einen bogenförmigen Beleuchtungsbereich aus, der eine gleichförmige bzw. gleichmäßige Beleuchtungsverteilung in einem Bereich aufweist, der einen in einer Schlitzplatte 251 ausgebildeten bogenförmigen Schlitz bzw. Spalt umfasst. In diesem bogenförmigen Beleuchtungsbereich werden die Lichtstrahlen von der Vielzahl von Zylinderspiegeln des zweiten reflektierenden Integrators 20 einander überlagert, wodurch es möglich gemacht wird, die Beleuchtungsgleichförmigkeit bzw. -gleichmäßigkeit zu verbessern, während eine hohe Effizienz erzielt wird. Das heißt, dass eine gleichförmige bzw. gleichmäßige bogenförmige Beleuchtung mit hoher Effizienz durchgeführt wird. Das reflektierende Original 25, das durch den Original-Antriebsmechanismus 26 gehalten wird, wird mit EUV-Licht beleuchtet, das den in der Schlitzplatte 251 ausgebildeten bogenförmigen Schlitz bzw. Spalt durchlaufen hat und einen bogenförmigen Querschnitt aufweist.
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Als die Aperturblende 22 können verschiedene Aperturblenden, wie sie nachstehend beschrieben werden, vorbereitet bzw. bereitgestellt werden, so dass sie durch einen (nicht gezeigten) Aperturblende-Wechselmechanismus wie etwa ein Drehkreuz gegeneinander ausgewechselt werden können. Die Hilfsspiegel 21a und 21b können ein Paar gegenüberliegender Planspiegel sein, die senkrecht zu der Anordnungsoberfläche des zweiten reflektierenden Integrators 20 angeordnet sind, auf der die Vielzahl von Zylinderspiegeln angeordnet sind. Die Aperturblende 22 kann ein Plattenelement sein, das senkrecht zu der Anordnungsoberfläche des zweiten reflektierenden Integrators 20 angeordnet ist. Ein Planspiegel 24, der einen Beleuchtungslichtstrahl 241, der als ein Lichtstrahl auf der Bildseite des optischen Bogenwandlungssystems dient, das durch den Konvexspiegel 231 und den Konkavspiegel 232 ausgebildet ist, in Richtung des reflektierenden Originals 25 biegt, kann zwischen dem Konkavspiegel 232 und der Schlitzplatte 251 angeordnet sein. Die Position und der Winkel der Spiegeloberfläche des Planspiegels 24 werden durch einen (nicht gezeigten) Antriebsmechanismus fein abgestimmt, wodurch es möglich gemacht wird, den Einfallswinkel des Beleuchtungslichtstrahls 241 auf dem reflektierenden Original 25 anzupassen. Beim Biegen des Beleuchtungslichtstrahls 241 durch den Planspiegel 24 kehrt sich die Richtung des Bogens in dem durch den Beleuchtungslichtstrahl 241 ausgebildeten bogenförmigen Beleuchtungsbereich um. Der Mittelpunkt des Bogens in dem bogenförmigen Beleuchtungsbereich stimmt mit einer optischen Achse AX1 des optischen Projektionssystems PO überein. Der bildseitige Hauptstrahl des optischen Bogenwandlungssystems und der objektseitige Hauptstrahl des optischen Projektionssystems PO stimmen dahingehend miteinander überein, dass sie das reflektierende Original 25 als ihre Reflexionsoberfläche aufweisen. Der Planspiegel 24 ist nützlich zur Verbesserung der Freiheit der Anordnung des optischen Bogenwandlungssystems.
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In dem gemäß 1 veranschaulichten optischen Beleuchtungssystem IL können alle optischen Elemente von dem Teiler DIV bis zu dem zweiten reflektierenden Integrator 20 durch Totalreflexionsspiegel ausgebildet sein. Wenn EUV-Licht verwendet wird, muss ein mehrschichtiger Spiegel für einen kleinen Einfallswinkel verwendet werden, während ein durch einen einschichtigen Film ausgebildeter Totalreflexionsspiegel für einen großen Einfallswinkel verwendet werden kann. Da ein Totalreflexionsspiegel ein Reflexionsvermögen aufweist, das höher ist als das eines mehrschichtigen Spiegels, kann unter Verwendung eines Spiegels oder Integrators, der einen großen Einfallswinkel aufweist, ein effizienteres optisches Beleuchtungssystem ausgebildet werden.
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Das Schaltungsmuster des reflektierenden Originals 25, das mit EUV-Licht mit einem bogenförmigen Querschnitt beleuchtet wird, wird durch das optische Projektionssystem PO auf das Substrat 28 projiziert, das durch den Substrat-Antriebsmechanismus 29 gehalten wird, wodurch das Substrat 28 mit Licht belichtet bzw. Licht ausgesetzt wird. Der Substrat-Antriebsmechanismus 29 umfasst ein Substratgestell, das ein Substratfutter aufnimmt bzw. befestigt, das das Substrat 28 hält, und einen Mechanismus, der das Substratgestell antreibt, und er kann das Substrat 28 gegenüber sechs Achsen (den X-, Y- und Z-Achsen und Achsen entlang Rotationsrichtungen um die vorgenannten Achsen) antreiben. Die Position des Substratgestells kann durch eine Längenmesseinrichtung wie etwa ein Laserinterferometer gemessen werden. Wenn angenommen wird, dass M die Projektionsvergrößerung des optischen Projektionssystems PO ist, werden Aufnahme- bzw. Bestrahlungsbereiche auf dem Substrat 28 abgetastet und belichtet, während zum Beispiel das reflektierende Original 25 mit einer Geschwindigkeit v in einer durch einen Pfeil A angedeuteten Richtung abgetastet wird, und das Substrat 28 mit einer Geschwindigkeit v/M in einer durch einen Pfeil B angedeuteten Richtung synchron abgetastet wird.
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Das optische Projektionssystem PO ist durch eine Vielzahl von mehrschichtigen reflektierenden Spiegeln ausgebildet, und es ist so ausgelegt, dass ein schmaler bogenförmiger Bereich, der abseits der optischen Achse AX1 liegt, eine gute Bildgebungsleistung aufweist. Das optische Projektionssystem PO ist dahingehend konfiguriert, das Muster des reflektierenden Originals 25 zu verkleinern und auf das Substrat 28 zu projizieren, und es dient als ein bildseitiges (substratseitiges) telezentrisches System. Die Objektseite (Seite des reflektierenden Originals) des optischen Projektionssystems PO weist normalerweise eine nicht-telezentrische Konfiguration auf, um eine physikalische Interferenz mit dem Beleuchtungslichtstrahl 241 zu vermeiden, der auf das reflektierende Original 25 einfällt, und der objektseitige Hauptstrahl ist mit Bezug auf die Normalrichtung auf das reflektierende Original 25 um ungefähr 6° geneigt.
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Unter Bezugnahme auf 2A bis 4B wird ein Verfahren zur Teilung eines Lichtstrahls durch den Teiler DIV nachstehend beispielhaft dargelegt. 2A zeigt schematisch das optische Element 101 (den Teiler DIV) und Konkavspiegel 12a bis 12h (den Konverter 12) aus Sicht der Seite der Lichtquelle LS. Das als der Teiler DIV dienende optische Element 101 weist zwei reflektierende Oberflächen auf, die in einer Keilform angeordnet sind, um Licht von der Lichtquelle LS in zwei Lichtstrahlen zu teilen. Die zwei reflektierenden Oberflächen dienen als Totalreflexionsspiegel. Der Konverter 12 umfasst die acht Konkavspiegel 12a bis 12h. Die acht Konkavspiegel 12a bis 12h werden durch einen Haltemechanismus 111 gehalten, um in einem zu der optischen Achse senkrecht stehenden Querschnitt ein Achteck auszubilden. Der Haltemechanismus 111 ist so angeordnet, dass er die geteilten Lichtstrahlen nicht abschirmt. Wenn Licht von der Lichtquelle LS durch das optische Element 101 mit den zwei in einer Keilform angeordneten reflektierenden Oberflächen in zwei Lichtstrahlen geteilt wird, fallen die zwei durch die Teilung erzeugten Lichtstrahlen in die zwei Konkavspiegel unter den acht Konkavspiegeln 12a bis 12h ein.
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Bei einem gemäß 2A gezeigten Beispiel fallen die zwei Lichtstrahlen in die Konkavspiegel 12a und 12e ein. Die zwei durch die Konkavspiegel 12a und 12e reflektierten Lichtstrahlen fallen dann in die reflektierenden Integratoren 13a und 13e, die den Konkavspiegeln 12a und 12e entsprechen, unter der Vielzahl von reflektierenden Integratoren 13a bis 13h ein, die den ersten reflektierenden Integrator 13 bilden. Die Lichtstärkeverteilungen der zwei Lichtstrahlen, die in die reflektierenden Integratoren 13a und 13e einfallen, werden durch die reflektierenden Integratoren 13a und 13e jeweils gleichförmig bzw. gleichmäßig gemacht. Die Lichtstrahlen von den reflektierenden Integratoren 13a und 13e werden durch die Kondensorspiegel 14a und 14e, die den reflektierenden Integratoren 13a und 13e entsprechen, aus der Vielzahl von Kondensorspiegeln 14a bis 14h gesammelt, die den Kondensor 14 bilden. Die Lichtstrahlen von dem Kondensorspiegel 14a und 14e fallen über den Planspiegel 16 in den zweiten reflektierenden Integrator 20 ein. Der zweite reflektierende Integrator 20 beleuchtet das reflektierende Original 25 über den Konvexspiegel 231, den Konkavspiegel 232 und den Planspiegel 24.
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Die Lichtstrahlen, die von den Kondensorspiegeln 14a und 14e kommen und den zweiten reflektierenden Integrator 20 verlassen, bilden eine Lichtstärkeverteilung, die einer Y-Dipol-Beleuchtung entspricht, auf der Ebene aus, auf der die Aperturblende 22 angeordnet ist, wie es in 2B veranschaulicht ist. Das heißt, dass eine Lichtstärkeverteilung mit einer Querschnittsform, die sich von derjenigen (typischerweise einer kreisförmigen oder ringförmigen Querschnittsform) von Licht unterscheidet, das von der Lichtquelle LS an den Teiler DIV bereitgestellt wird, auf der Ebene ausgebildet wird, auf der die Aperturblende 22 angeordnet ist. Dies wird unter Verwendung des Teilers DIV zum Teilen von Licht erreicht, das von der Lichtquelle LS bereitgestellt wird.
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2C zeigt schematisch das optische Element 101, wenn es ausgehend von einem Zustand, der gemäß 2A gezeigt ist, durch den Antriebsmechanismus 11 um 90° gedreht ist. In diesem Fall fallen die zwei durch das optische Element 101 erzeugten Lichtstrahlen in die Konkavspiegel 12c und 12g unter den acht Konkavspiegeln 12a bis 12h ein. Die zwei durch die Konkavspiegel 12c und 12g reflektierten Lichtstrahlen fallen in die reflektierenden Integratoren 13c und 13g, die den Konkavspiegeln 12c und 12g entsprechen, unter der Vielzahl von reflektierenden Integratoren 13a bis 13h ein, die den ersten reflektierenden Integrator 13 bilden. Die Lichtstärkeverteilungen der zwei Lichtstrahlen, die in die reflektierenden Integratoren 13c und 13g einfallen, werden durch die reflektierenden Integratoren 13c und 13g gleichförmig bzw. gleichmäßig gemacht. Die Lichtstrahlen von den reflektierenden Integratoren 13c und 13g werden durch die Kondensorspiegel 14c und 14g, die den reflektierenden Integratoren 13c und 13g entsprechen, aus der Vielzahl von Kondensorspiegeln 14a bis 14h gesammelt, die den Kondensor 14 bilden. Die Lichtstrahlen von den Kondensorspiegeln 14c und 14g fallen über den Planspiegel 16 in den zweiten reflektierenden Integrator 20 ein. In der vorstehend beschriebenen Art und Weise bilden die Lichtstrahlen, die von den Kondensorspiegeln 14c und 14g kommen und den zweiten reflektierenden Integrator 20 verlassen, eine Lichtstärkeverteilung, die einer X-Dipol-Beleuchtung entspricht, auf der Ebene aus, auf der die Aperturblende 22 angeordnet ist, wie es in 2D veranschaulicht ist.
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3A zeigt schematisch das optische Element 102 (den Teiler DIV) und Konkavspiegel 12a bis 12h (den Konverter 12) aus Sicht der Seite der Lichtquelle LS. Das als der Teiler DIV dienende optische Element 102 weist vier reflektierende Oberflächen auf, die in Form einer vierseitigen Pyramide angeordnet sind, um Licht von der Lichtquelle LS in vier Lichtstrahlen zu teilen. Die vier reflektierenden Oberflächen dienen als Totalreflexionsspiegel. Die vier Lichtstrahlen, die durch das optische Element 102 erzeugt werden, bilden eine Lichtstärkeverteilung, die einer Quadrupol-Beleuchtung entspricht, auf der Ebene aus, auf der die Aperturblende 22 angeordnet ist, wie es in 3B veranschaulicht ist. Das heißt, dass eine Lichtstärkeverteilung mit einer Querschnittsform, die sich von derjenigen (typischerweise einer kreisförmigen oder ringförmigen Querschnittsform) von Licht unterscheidet, das von der Lichtquelle LS an den Teiler DIV bereitgestellt wird, auf der Ebene ausgebildet wird, auf der die Aperturblende 22 angeordnet ist. Dies wird unter Verwendung des Teilers DIV zum Teilen von Licht erreicht, das von der Lichtquelle LS bereitgestellt wird. 3C zeigt schematisch das optische Element 102, wenn dieses ausgehend von einem Zustand, der gemäß 3A gezeigt ist, durch den Antriebsmechanismus 11 um 45° gedreht ist. In diesem Fall wird eine Lichtstärkeverteilung, wie sie in 3D veranschaulicht ist, auf der Ebene ausgebildet, auf der die Aperturblende 22 angeordnet ist.
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4A zeigt das optische Element 103 (den Teiler DIV) und Konkavspiegel 12a bis 12h (den Konverter 12) aus Sicht der Seite der Lichtquelle LS. Das als der Teiler DIV dienende optische Element 103 weist acht reflektierende Oberflächen auf, die in Form einer achtseitigen Pyramide angeordnet sind, um Licht von der Lichtquelle LS in acht Lichtstrahlen zu teilen. Die acht reflektierenden Oberflächen dienen als Totalreflexionsspiegel. In diesem Fall werden die acht Konkavspiegel 12a bis 12h des Konverters 12, die acht reflektierenden Integratoren 13a bis 13h des ersten reflektierenden Integrators 13 und die acht Kondensorspiegel 14a bis 14h des Kondensors 14 verwendet. Acht Lichtstrahlen, die durch das optische Element 103 erzeugt werden, bilden eine Lichtstärkeverteilung, die einer ringförmigen Beleuchtung entspricht, auf der Ebene aus, auf der die Aperturblende 22 angeordnet ist, wie es in 4B veranschaulicht ist. Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel ein Beispiel gegeben ist, bei dem der Teiler DIV Licht von der Lichtquelle LS in maximal acht Lichtstrahlen teilt, kann die maximale Anzahl von Lichtstrahlen, in die der Teiler DIV Licht von der Lichtquelle LS teilt, größer oder kleiner als acht sein.
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8 ist eine perspektivische Darstellung, die ein Beispiel der Konfiguration von jedem der reflektierenden Integratoren 13a bis 13h, die den ersten reflektierenden Intregrator 13 bilden, schematisch zeigt. Jeder der reflektierenden Integratoren 13a bis 13h weist eine Anordnung einer Vielzahl von Konkavspiegeln auf. Jeder der reflektierenden Integratoren 13a bis 13h dient als ein Totalreflexionsspiegel und kann zum Beispiel eine Paraboloid- oder Toroidform aufweisen.
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Unter Bezugnahme auf 5A bis 6B wird als Nächstes ein Verfahren zur Einstellung des Kohärenzfaktors (σ) auf einen gewünschten Wert in den vorstehend genannten verschiedenen Beleuchtungsmodi beschrieben. Der Kohärenzfaktor (σ) ist das Verhältnis zwischen der objektseitigen NA des optischen Projektionssystems und der NA des Beleuchtungslichtstrahls. Im Allgemeinen wird ein Bild mit hohem Kontrast bei niedrigem σ erhalten, wohingegen ein Bild, das einem Maskenmuster getreu ist, bei hohem σ erhalten wird. 5A zeigt schematisch ein Verfahren des Erhöhens des Werts von σ bei einer Dipol-Beleuchtung, die mit Bezug auf 2A beschrieben ist. Bezug nehmend auf 5A fallen die Lichtstrahlen von den reflektierenden Integratoren 13a und 13e in die Kondensorspiegel 14a und 14e des Kondensors 14 ein. Die Stell- bzw. Betätigungseinrichtungen 15a und 15e des Antriebsmechanismus 15 treiben die Kondensorspiegel 14a und 14e in die Richtung an, in der sich der Abstand zwischen den Kondensorspiegeln 14a und 14e erweitert. Dies macht es möglich, einen Abstand 502 zwischen zwei Polen (Dipolen) auf der Ebene auszuweiten, auf der die Aperturblende 22 angeordnet ist, wie es in 5B veranschaulicht ist. Dies bedeutet, dass der Wert von σ steigt. Bei einer Quadrupol-Beleuchtung und einer Ring-Beleuchtung kann der Wert von σ ebenso in der gleichen Art und Weise erhöht werden.
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6A zeigt schematisch ein Verfahren des Verringerns des Werts von σ bei einer Dipol-Beleuchtung, die mit Bezug auf 2A beschrieben ist. Bezug nehmend auf 6A fallen die Lichtstrahlen von den reflektierenden Integratoren 13a und 13e in die Kondensorspiegel 14a und 14e des Kondensors 14 ein. Die Stell- bzw. Betätigungseinrichtungen 15a und 15e des Antriebsmechanismus 15 treiben die Kondensorspiegel 14a und 14e jeweils in die Richtung an, in der sich der Abstand zwischen den Kondensorspiegeln 14a und 14e verengt. Dies macht es möglich, einen Abstand 602 zwischen zwei Polen (Dipolen) auf der Ebene zu verengen, auf der die Aperturblende 22 angeordnet ist, wie es in 6B veranschaulicht ist. Dies bedeutet, dass der Wert von σ sinkt. Bei einer Quadrupol-Beleuchtung und einer Ring-Beleuchtung kann der Wert von σ ebenso in der gleichen Art und Weise verringert werden.
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Wie es vorstehend beschrieben ist, können gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein optimaler Beleuchtungsmodus und σ-Wert gemäß dem auf dem Substrat auszubildenden Muster eingestellt werden, ohne die Beleuchtung auf der Substratoberfläche zu verringern.
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Obwohl bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ein Beispiel beschrieben wurde, bei dem ein Integrator mit einer Vielzahl von Zylinderspiegeln als der zweite reflektierende Integrator 20 angenommen ist, kann eine Konfiguration angenommen werden, bei der zwei Fliegenaugenspiegel, die einen geringen Einfallswinkel aufweisen, einander gegenüberliegen. Um die Effizienz zu verbessern, ist es jedoch vorteilhafter, einen einzelnen Totalreflexionsintegrator als den zweiten reflektierenden Integrator 20 zu verwenden.
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Die Anordnung von dem zweiten reflektierenden Integrator 20, zwei Hilfsspiegeln 21 und der Aperturblende 22 wird unter Bezugnahme auf 7 als nächstes beispielhaft dargelegt. Bezug nehmend auf 7 bezeichnet Bezugszeichen 801 die Richtung des zentralen Hauptstrahls von EUV-Licht, das in den zweiten reflektierenden Integrator 20 einfällt. Dieser zentrale Hauptstrahl verläuft durch die Nähe der Mitte des zweiten reflektierenden Integrators 20 nahezu innerhalb des y-z-Querschnitts. Eine Position 802 liegt nahe dem Mittelpunkt der Pupillenebene des optischen Bogenwandlungssystems, das durch den Konvexspiegel 231 und den Konkavspiegel 232 ausgebildet ist. 7 beschreibt ein x-y-z-Koordinatensystem mit der Position 802 als dessen Ursprung. Die z-Achse fällt nahezu mit einer Co-/Nebenachse AX2 des optischen Bogenwandlungssystems zusammen.
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Die Hilfsspiegel 21a und 21b sind entlang der Richtung angeordnet, in der die Erzeugungslinien von jedem Zylinderspiegel verlaufen, der als ein Bestandteil des zweiten reflektierenden Integrators 20 dient, die senkrecht zu der Anordnungsoberfläche des zweiten reflektierenden Integrators 20 steht, auf der die Vielzahl von Zylinderspiegeln angeordnet sind. Bei einem gemäß 7 gezeigten Beispiel liegen die zwei Hilfsspiegel 21a und 21b einander gegenüber, so dass sie die Apertur bzw. Öffnung der Aperturblende 22 zwischen sich nehmen. Es kann ein Antriebsmechanismus, der den Abstand zwischen den zwei Hilfsspiegeln 21a und 21b abstimmt, bereitgestellt sein. Die Oberfläche eines Plattenelements, das die Aperturblende 22 bildet, ist auf der Ausgangsseite nahezu senkrecht zu der Anordnungsoberfläche des zweiten reflektierenden Integrators 20 angeordnet, auf der die Vielzahl von Zylinderspiegeln angeordnet sind.
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Um die effektive Lichtquellenverteilung fein abzustimmen, kann die Aperturblende 22 so angeordnet sein, dass sie mit Bezug auf eine Ebene, die exakt senkrecht zu der Anordnungsoberfläche des zweiten reflektierenden Integrators 20 steht, auf der die Vielzahl von Zylinderspiegeln angeordnet sind, um einen kleinen Winkel (ungefähr 1° bis 2°) geneigt ist. Auf diese Art und Weise kann, wenn auch die Aperturblende 22 eine geringe Neigung mit Bezug auf eine zu der Anordnungsoberfläche exakt senkrecht stehenden Ebene aufweist, diese Konfiguration in die Kategorie einer Konfiguration fallen, bei der die Aperturblende 22 senkrecht zu der Anordnungsoberfläche steht. Um zum Beispiel eine Abstimmung der effektiven Lichtquellenverteilung und der Telezentrizität zu ermöglichen, kann ein Antriebsmechanismus bereitgestellt sein, der den Winkel der Aperturblende 22 mit Bezug auf die Anordnungsoberfläche des zweiten reflektierenden Integrators 20 anpasst, auf der die Vielzahl von Zylinderspiegeln angeordnet sind.
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Durch Anordnung der Hilfsspiegel
21a und
21b kann eine bestimmte Komponente von Licht, das durch den zweiten reflektierenden Integrator
20 reflektiert wird, derart geleitet werden, dass sie die Aperturblende
22 durchläuft und zur Beleuchtung verwendet wird. Dies ist zur effizienten Beleuchtung des bogenförmigen Bereichs vorteilhaft. Die
japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-032938 beschreibt Einzelheiten eines Verfahrens zur Bereitstellung von Hilfsspiegeln, um die Effizienz des Beleuchtungssystems zu verbessern.
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Ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist zum Herstellen eines Bauteils wie etwa eines Halbleiterbauteils oder eines Flüssigkristallbauteils geeignet. Dieses Verfahren kann einen Schritt des Belichtens eines Substrats, das mit einem lichtempfindlichen Mittel beschichtet ist, mit Licht unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Belichtungsvorrichtung EX und einen Schritt des Entwickelns des belichteten Substrats umfassen. Dieses Verfahren kann auch anschließende bekannte Schritte (zum Beispiel Oxidieren, Filmbilden, Bedampfen, Dotieren, Planarisieren, Ätzen, Fotolackentfernen, Schneiden, Bondieren und Verpacken) umfassen.
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Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsbeispiele beschreiben wurde, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten beispielhaften Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Dem Umfang der folgenden Patentansprüche ist die breiteste Auslegung zuzugestehen, um alle derartigen Modifikationen und äquivalenten Strukturen sowie Funktionen zu umfassen.
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Ein optisches Beleuchtungssystem, das eine Beleuchtungsfläche mit Licht von einer Lichtquelle beleuchtet, umfasst einen Teiler, der Licht von der Lichtquelle teilt, um eine Vielzahl von Lichtstrahlen zu erzeugen, einen ersten reflektierenden Integrator, der Lichtstärkeverteilungen der Vielzahl von Lichtstrahlen, die durch den Teiler erzeugt werden, gleichförmig macht, einen Kondensor, der den Lichtstrahl von dem ersten reflektierenden Integrator sammelt, einen zweiten reflektierenden Integrator, der den Lichtstrahl von dem Kondensor empfängt und die Beleuchtungsfläche beleuchtet, und eine Aperturblende, die zwischen dem zweiten reflektierenden Integrator und der Beleuchtungsfläche angeordnet ist, wobei der Teiler die Vielzahl von Lichtstrahlen derart erzeugt, dass Lichtstrahlen, die jeweils eine Querschnittsform aufweisen, die sich von einer Querschnittsform des von der Lichtquelle an den Teiler bereitgestellten Lichts unterscheidet, in eine Ebene einfallen, auf der die Aperturblende angeordnet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 11-312638 [0002]
- JP 2009-032938 [0044]
