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Die Erfindung betrifft eine Spiegelanordnung für eine EUV Projektionsbelichtungsanlage und eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage.
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Projektionsbelichtungsanlagen werden zur Erzeugung feinster Strukturen, insbesondere auf Halbleiterbauelementen oder anderen mikrostrukturierten Bauteilen, verwendet. Das Funktionsprinzip der genannten Anlagen beruht dabei darauf, mittels einer in der Regel verkleinernden Abbildung von Strukturen auf einer Maske, mit einem sogenannten Reticle, auf einem mit photosensitivem Material versehenen zu strukturierenden Element feinste Strukturen bis in den Nanometerbereich zu erzeugen. Die minimalen Abmessungen der erzeugten Strukturen hängen dabei direkt von der Wellenlänge des verwendeten Lichtes ab, weshalb seit wenigen Jahren EUV-Licht mit einer Wellenlänge von 13,5 nm genutzt wird. Im Vergleich zu Vorgängersystemen mit typischen Betriebswellenlängen von 365 nm, 248 nm oder 193 nm, bedeutet der Schritt zum EUV-Bereich den Übergang auf reine Spiegelsysteme, die entweder im nahezu senkrechten Einfall oder streifend arbeiten. Für kleine Spiegel oder/und solche in Feldnähe gelten typischerweise erhöhte Sauberkeitsanforderungen. Reflektivitätsmindernde Kontamination, Schichtdegradation oder vergleichbare Einflüsse führen beispielsweise zu unerwünschten Abbildungseinflüssen, die teilweise nur schwer durch vorhandenen Korrekturmittel, wie beispielsweise Manipulatoren zur Positionierung der Spiegel, kompensierbar sind.
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Während der Spiegelfertigung kann die im Betrieb zur Abbildung verwendete optische Wirkfläche des Spiegels relativ einfach gereinigt werden. Bereits nach der Beschichtung der optischen Wirkfläche ist eine Reinigung auf Grund der typischerweise auf van-der-Waals-Wechselwirkungen basierenden starken Haftung flacher Verunreinigungen mit einer großen Gefahr einer Beschädigung der Beschichtung verbunden.
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Nach der Montage der Spiegel in sogenannten Spiegelmodulen, welche einen Rahmen und üblicherweise Aktuatoren und Sensoren umfassen, ist weiterhin der Zugang zur optischen Wirkfläche erschwert. Gleichzeitig findet die Montage der Spiegel zu Spiegelmodulen und die Montage der Spiegelmodule zu einem Beleuchtungssystem oder einer Projektionsoptik typischerweise an Luft statt und ist mit einer Anzahl mechanischer Arbeitsgänge verbunden, die Partikel oder andere Kontamination freisetzen können.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Hauben zum Schutz der optischen Wirkfläche vor Partikeln und anderen Kontaminationen haben den Nachteil, dass sie typischerweise nicht während der Montage, sondern nur während der Lagerung zwischen einzelnen Montageschritten der Spiegelmodule verwendet werden. Durch die relativ massive Bauweise der Schutzhauben werden diese typischerweise vor die Montage der Beleuchtungssysteme oder der Projektionsoptiken auf Grund von mangelndem Bauraum entfernt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik löst.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Spiegelanordnung für eine EUV Projektionsbelichtungsanlage umfasst einen Spiegel mit einem Spiegelsubstrat und einer optischen Wirkfläche. Dabei ist die optische Wirkfläche wenigstens teilweise von einem Spiegelrand umgeben und die Spiegelanordnung umfasst eine Schutzvorrichtung zum Schutz der optischen Wirkfläche. Durch die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung wird gewährleistet, dass insbesondere beim Transport der Spiegelanordnung bzw. des Spiegels oder bei der Lagerung in Bearbeitungspausen die empfindliche optische Wirkfläche keinen Beschädigungen oder auch ungewollten Kontaminationen ausgesetzt ist.
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Insbesondere kann die Schutzvorrichtung eine Schutzplatte umfassen, welche beispielsweise Kohlenstoff, Silizium, Aluminium, Gold oder eine Kombination aus mindestens zwei der genannten Materialien umfasst.
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Die Schutzplatte selbst muss dabei nicht zwingend selbsttragend ausgeführt sein, sie kann ebenso mit einer Stützstruktur zu ihrer mechanischen Stabilisierung versehen sein. Insbesondere kann die Stützstruktur Nanotubes umfassen.
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In einer vorteilhaften Variante der Erfindung kann die Schutzvorrichtung eine Aufnahme umfassen und die Schutzplatte kann in der Aufnahme gehalten sein. Dabei kann die Aufnahme insbesondere über eine Dichtung auf dem Spiegelrand aufliegen. Die Dichtung gewährleistet dabei einen zuverlässigen Abschluss des Bereiches oberhalb der optischen Wirkfläche gegenüber der Umgebung und damit einen verbesserten Schutz vor Beschädigungen und/oder Kontaminationen.
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Die Schutzvorrichtung muss dabei nicht zwingend derart ausgelegt sein, dass sie bei der Montage der Spiegelanordnung in einer übergeordneten Projektionsbelichtungsanlage komplett entfernt werden muss. Sie kann ebenso derart verlagerbar ausgebildet sein, so dass die optische Wirkfläche der Spiegelanordnung mit Nutzlicht der Projektionsbelichtungsanlage beaufschlagt werden kann. Dies kann beispielsweise durch ein Beiseiteschieben oder Abschwenken der Schutzvorrichtung ermöglicht werden. Die Schutzvorrichtung selbst kann dabei nach dem Abschwenken oder Verschieben in der Projektionsbelichtungsanlage verbleiben. Dies ermöglicht insbesondere auch einen temporären Schutz der Spiegelanordnung während Wartungsarbeiten an anderen Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage.
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In einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung umfasst die Schutzvorrichtung eine Schutzfolie, die auf dem Spiegelrand fixiert ist. Diese Schutzfolie ist in der Art eine Abdeckung beispielsweise eines Joghurtbechers befestigt und kann in einer Variante der Erfindung dadurch leicht abgezogen werden, dass die Schutzfolie mindestens eine Fahne zum Entfernen der Schutzfolie von dem Spiegel umfasst.
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Um zu vermeiden, dass beim Entfernen der Schutzfolie vom Spiegel ein ungewollter mechanischer Kontakt zwischen der optischen Wirkfläche und der Schutzfolie oder Fahne entsteht, kann in einer vorteilhaften Variante der Erfindung die Schutzfolie und der Spiegel elektrisch gleichnamig aufgeladen sein. Durch die dadurch bewirkte elektrostatische Abstoßung der beiden Komponenten wird ein mechanischer Kontakt üblicherweise vermieden, zumindest jedoch erschwert.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Schutzvorrichtung ein Gehäuse zur mindestens temporären Aufnahme einer als Schutzfilm ausgebildeten Schutzabdeckung umfassen. Mit anderen Worten kann der Schutzfilm bei Bedarf aus dem Gehäuse herausgezogen oder abgespult werden und danach den Spiegel zum Schutz der optischen Wirkfläche bedecken. Im Betrieb der Anlage, also nach Montage der Schutzvorrichtung kann dann der Schutzfilm wieder in dem Gehäuse aufgenommen werden. Es ist ebenso so denkbar, dass in dem Gehäuse eine größere Menge von Schutzfilm aufgenommen ist, so dass es möglich ist, jeweils mit einem neuen Abschnitt des Schutzfilms eine Abdeckung des Spiegels zu erreichen und den zuvor verwendeten Teil des Schutzfilms zu entfernen und zu entsorgen.
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Für eine weitere Verbesserung des Schutzes der optischen Wirkfläche bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schutzfilmes ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung des Schutzfilms umfasst, also beispielsweise beidseitig wirkende feine Bürsten oder textile Reinigungselemente, die den Schutzfilm beim Herausziehen aus dem Gehäuse zum nachfolgenden Abdecken der optischen Wirkfläche möglichst von beiden Seiten reinigen.
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In einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung ist die Schutzabdeckung derart ausgebildet, dass sie unter Einwirkungen elektromagnetischer Strahlung entfernt werden kann. Mit anderen Worten kann die Schutzabdeckung unter Einwirkung der elektromagnetischen Strahlung beispielsweise direkt in die gasförmige Phase übergehen, also sublimieren. Diese Variante hat den Vorteil, dass beim Entfernen der Schutzabdeckung keine Festkörper über der empfindlichen optischen Wirkfläche bewegt werden müssen. Hierzu kann die Schutzabdeckung beispielsweise Kohlenstoff oder ein anderes geeignetes Material enthalten. Eine vorteilhafte Doppelwirkung bzw. Doppelverwendung der bereits in der EUV Projektionsbelichtungsanlage verwendeten Komponenten kann dadurch erreicht werden, dass die Schutzabdeckung derart ausgebildet ist, dass sie unter Einwirkung von Heizstrahlung oder EUV-Strahlung sublimiert. Mit anderen Worten kann die Schutzabdeckung allein durch die Aktivierung des Produktionsbetriebes der mit ihr ausgestatteten Projektionsbelichtungsanlage - gegebenenfalls mit einem gewissen Vorlauf - entfernt werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
- 1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie,
- 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung für einen Spiegel,
- 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung für einen Spiegel,
- 4 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung für einen Spiegel,
- 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung für einen Spiegel,
- 6 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung für einen Spiegel, und
- 7 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung.
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Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sind hierbei nicht einschränkend verstanden.
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Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht.
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Belichtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
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In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
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Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
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Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar.
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Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
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Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
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Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
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Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
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Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
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Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
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Wie beispielsweise aus der
DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die
DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
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Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.
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Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der
US 2006/0132747 A1 , der
EP 1 614 008 B1 und der
US 6,573,978 .
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Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
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Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die
DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
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Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
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Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
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Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der Pupillenfacettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der
DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
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Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.
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Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.
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Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.
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Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
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Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
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Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
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Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
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Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
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Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
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Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
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Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
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Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
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Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
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Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der
US 2018/0074303 A1 .
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Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23.
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Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
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Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
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Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
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Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
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Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
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Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
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Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
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Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist.
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Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
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2 zeigt einen in einem Schnitt dargestellten Spiegel 30 mit einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Schutzvorrichtung 34. Bei dem Spiegel 30 kann es sich insbesondere um einen der in 1 dargestellten Spiegel handeln. Der Spiegel 30 umfasst ein Spiegelsubstrat 31, welches seinerseits eine optische Wirkfläche 32 und einen diese zumindest teilweise umschließenden Spiegelrand 33 umfasst. Die Schutzvorrichtung 34 schützt die optische Wirkfläche 32 während des Montageprozesses einer Projektionsbelichtungsanlage 1, wie sie beispielhaft in der 1 beschrieben ist, vor Beschädigung, Partikeln und anderen Verunreinigungen, welche die Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage 1 negativ beeinflussen könnten. Die Schutzvorrichtung 34 wird nach der Fertigstellung des Spiegelsubstrats 31, also nach Aufbringung der reflektierenden Beschichtung (nicht dargestellt) montiert und vor der ersten optischen Messung der montierten Projektionsbelichtungsanlage 1 wieder entfernt. Je nach Ausführungsform der Schutzvorrichtung 34 kann diese auch während Reparaturmaßnahmen an der Projektionsbelichtungsanlage 1 wieder montiert werden. Die Schutzvorrichtung 34 umfasst in der gezeigten Ausführungsform eine Aufnahme 37, welche auf dem Spiegelrand 33 aufliegt und über eine Dichtung 38 derart abgedichtet ist, das Partikel mit einer Größe von kleiner 100µm, bevorzugt von einer Größe von kleiner 50µm und besonders bevorzugt von einer Größe kleiner als 20µm nicht auf die optische Wirkfläche 32 gelangen können.
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Die Schutzvorrichtung 34 umfasst weiterhin eine als Schutzplatte 35.1 ausgebildete Schutzabdeckung, welche in der Aufnahme 37 gehalten wird. Die Schutzplatte 35.1 kann Kohlenstoff, Silizium, Aluminium, Gold oder andere geeignete Materialien oder eine Kombination aus diesen umfassen. Es ist auch die Verwendung von sogenannten Pellikeln möglich, welche in der Halbleiterlithographie zum Schutz von Masken, sogenannten Retikeln verwendet werden. Um ein Durchhängen und damit einen möglichen Kontakt der Schutzplatte 35.1 mit der optischen Wirkfläche 32 zu verhindern, kann eine Stützstruktur 36 unterhalb (wie in der 2 dargestellt) oder oberhalb der Schutzplatte 35.1 angeordnet sein. Die Schutzplatte 35 ist dabei derart ausgebildet, dass sie wie bei der Dichtung 38 der Aufnahme 37 einen Schutz vor Partikeln mit einer Größe von kleiner 100µm, bevorzugt von einer Größe von 50µm und besonders bevorzugt von einer Größe kleiner als 20µm nicht auf die optische Wirkfläche 32 gelangen können. Durch die zusätzliche Stützstruktur 36 können die Funktionen der mechanischen Stabilisierung und der Abdichtung voneinander getrennt werden. Dies hat den Vorteil, dass der Raumbedarf und das Gewicht der Schutzvorrichtung 34 vorteilhaft minimiert werden kann. Weiterhin kann durch die Trennung der Funktionen ein wiederverwendbares System realisiert werden, bei dem beispielsweise die Stützstruktur 36 derart ausgebildet ist, dass sie während des Betriebes der Projektionsbelichtungsanlage 1 in eine Parkposition gefahren werden kann und die an ihr fixierte Schutzplatte 35.1 mit eingezogen werden kann.
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Prinzipiell kann die Schutzvorrichtung 34 auch lediglich eine Schutzplatte 35.1 umfassen, welche direkt auf dem Spiegelrand 33 angeordnet wird, wie beispielsweise ein Deckel auf einem Joghurtbecher. Diese Ausführungsform ist bevorzugt als sogenannte verlorene Schutzplatte 35.1 ausgebildet, wird also nach dem Entfernen nicht nochmals aufgebracht. Zur Erhöhung der Stabilität der Schutzplatte 35.1 kann beispielsweise ein Geflecht aus Kohlenstoffröhren, sogenannten Nanotubes, in diese integriert oder als Stützstruktur 36 verwendet werden, welche durch die rohrförmige Struktur eine höhere Steifigkeit als nebeneinander angeordnete Kohlenstoffatome aufweist.
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3 zeigt einen in einer seitlichen Ansicht dargestellten Spiegel 30 mit einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Schutzvorrichtung 34. Diese Ausführungsform zeigt eine als Schutzfolie 35.2 ausgebildete verlorene Schutzabdeckung, welche auf dem Spiegelrand 33 fixiert ist (gestrichelt dargestellt). Zur Entfernung der Schutzfolie 35.2 wird diese an mit der Schutzfolie 35.2 verbundenen Fahnen 40 durch eine Aussparung 41 im Spiegelsubstrat 31 herausgezogen oder herausgesaugt. Alternativ kann die Schutzfolie 35.2 auch nach oben abgezogen/abgesaugt werden, wobei dabei die in der Mitte der Schutzfolie 35.2 gestrichelt dargestellte Fahne 40 Verwendung findet. Die physikalischen Eigenschaften der Schutzfolie 35.2 und der Prozess des Entfernens derselben sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass die Schutzfolie 35.2 beim Entfernen die optische Wirkfläche 32 nicht berührt, um eine Verunreinigung oder Beschädigung durch die Schutzfolie 35.2 zu vermeiden. Weiterhin muss sichergestellt sein, dass die auf der Schutzfolie 35.2 abgelagerten Partikel nicht auf die optische Wirkfläche 32 gelangen, was beispielsweise durch eine elektrostatische Aufladung sowohl der Schutzfolie 35.2 als auch des Spiegels 30 erreicht werden kann.
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4 zeigt einen in einem Schnitt dargestellten Spiegel 30 mit einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Schutzvorrichtung 34. Diese Ausführungsform entspricht der in 2 erläuterten Ausführungsform, wobei auf die Darstellung der Stützstruktur 36 verzichtet wurde. Die Aufnahme 37 und die Dichtung 38 sind dabei derart ausgebildet, dass diese vor der ersten optischen Messung des Spiegels 30 verlagert werden können. Die 4 zeigt dabei zwei Möglichkeiten der Verlagerung, die abhängig von dem vorhandenen Bauraum und dem Verlauf der zur Abbildung verwendeten EUV-Strahlung (nicht dargestellt) einzeln oder in Kombination angewendet werden können. In der ersten Variante kann die Schutzvorrichtung 34 um eine auf dem Spiegelrand 33 und senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Drehachse 42 derart rotiert werden, dass die optische Wirkfläche 32 zur optischen Abbildung mit EUV-Strahlung beaufschlagt werden kann. In der zweiten Variante wird die Schutzvorrichtung 34 parallel zum Spiegelrand 33 verschoben und gibt dadurch die optische Wirkfläche 32 zur Beaufschlagung mit EUV-Strahlung frei. Beide Varianten können auch kombiniert werden oder die Drehachse der Schutzvorrichtung 34 kann senkrecht oder in jedem anderen Winkel zum Spiegelrand 33 ausgebildet sein. Alle Varianten haben gemeinsam, dass die Schutzvorrichtung 34 zum Schutz der optischen Wirkfläche 32 auch für den Fall einer möglichen Reparatur oder eines Austauschs des Spiegels 30 wieder verwendet werden kann.
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5 zeigt einen in einer seitlichen Ansicht dargestellten Spiegel 30 mit einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Schutzvorrichtung 34. Die Schutzvorrichtung 34 umfasst ein Gehäuse 46, in welchem ein Schutzfilm 35.3 als Schutzabdeckung in seiner Parkposition, also während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage 1, eingerollt angeordnet ist. Der Schutzfilm 35.3, welcher aus einer oder mehreren Schichten aufgebaut sein kann, wird in auf dem Spiegelrand 33 angeordneten Führungen 44 über die optische Wirkfläche 32 gezogen oder geschoben und auf der dem Gehäuse 46 gegenüberliegenden Seite des Spiegelsubstrats 31 in einer Lagerung 45 gehalten. Das Gehäuse 46 kann eine Reinigungsvorrichtung (nicht dargestellt) umfassen, welche den Schutzfilm 35.3 beim Ein- und Ausrollen von Partikeln befreit, so dass diese beim wiederholten Herausziehen nicht auf die optische Wirkfläche 32 gelangen können. Die Führungen 44 sind bevorzugt kontaktfrei ausgebildet, was beispielsweise durch eine Magnetlagerung oder eine Luftlagerung realisiert werden kann. Die Führungen 44 können prinzipiell auch reibungsbehaftet sein, wobei sichergestellt werden muss, dass keine Partikel auf die optische Wirkfläche 32 oder an andere für die Projektionsbelichtungsanlage 1 kritischen Stellen gelangen können.
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6 zeigt einen in einem Schnitt dargestellten Spiegel 30 mit einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Schutzvorrichtung 34. Eine als verlorene Schutzmembran 35.4 ausgebildete Schutzabdeckung ist im gezeigten Beispiel derart ausgebildet, dass sie durch Strahlung, wie beispielsweise die zur Abbildung verwendete EUV-Strahlung 16 oder eine zum Vorheizen der Spiegel 30 verwendete und von einem Vorheizer 47 bereitgestellte Heizstrahlung 48 rückstandlos entfernt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die verlorene Schutzmembran 35.4 automatisch beim Aktivieren der EUV-Strahlung 16 oder der Heizstrahlung 48 entfernt wird. Die Schutzmembran 35.4 kann beispielsweise Kohlenstoff umfassen, welcher durch EUV-Strahlung in Verbindung mit einem Reinigungsgas rückstandsfrei entfernt werden kann. Alternativ kann die Schutzmembran 35.4 auch durch Sublimation entfernt werden, was die Verwendung eines entsprechenden Materials voraussetzt. Die Schutzmembran 35.4 kann wie in der 6 dargestellt in einer am Spiegel 30 verbleibenden Aufnahme 37 fixiert sein, aber auch direkt auf dem Spiegelrand 33 angeordnet werden, wie in der 1 und der 2 bereits erläutert wurde. Es ist alternativ auch eine Kombination der in 5 beschriebenen Lösung mit einer Rolle mit Schutzmembran 35.4 denkbar, welche bei Bedarf über eine Führung 44 erneut über die optische Wirkfläche 32 gezogen werden kann.
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7 zeigt einen in einem Schnitt dargestellten Spiegel 30 mit einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Schutzvorrichtung 34. Die Schutzvorrichtung 34 umfasst einen Plasmagenerator 50, welcher auf einem Rahmen 49 angeordnet ist. Der Plasmagenerator 50 erzeugt ein Plasma 51, welches oberhalb der optischen Wirkfläche 32 einen Schutzbereich 35.5 bildet, welcher die optische Wirkfläche 32 vollständig von der Umgebung abschirmt. Das Plasma 51 bewirkt, dass alle Partikel bis zu einer bestimmten Größe in dem Schutzbereich 35.5 verdampfen, wodurch zumindest eine lokal stark begrenzte Verunreinigung, wie sie durch einen auf die optische Wirkfläche 32 treffenden Partikel bewirkt wird, vermieden werden kann. In Kombination mit einem über die optische Wirkfläche 32 gerichteten Fluidstrom (nicht dargestellt), können auch Verunreinigungen, welche durch die verdampften, wesentlich kleineren, Partikel bewirkt werden, weiter minimiert oder vollständig vermieden werden. Diese Ausführungsform der Schutzvorrichtung 34 hat den Vorteil, dass diese an und ausgeschaltet werden kann, in der Projektionsbelichtungsanlage 1, 101 verbleibt und dadurch während später möglichen Wartungsfenstern in Betrieb genommen werden kann, wodurch die optische Wirkfläche 32 auch während einer Wartung geschützt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Projektionsbelichtungsanlage
- 2
- Beleuchtungssystem
- 3
- Strahlungsquelle
- 4
- Beleuchtungsoptik
- 5
- Objektfeld
- 6
- Objektebene
- 7
- Retikel
- 8
- Retikelhalter
- 9
- Retikelverlagerungsantrieb
- 10
- Projektionsoptik
- 11
- Bildfeld
- 12
- Bildebene
- 13
- Wafers
- 14
- Waferhalter
- 15
- Waferverlagerungsantrieb
- 16
- EUV-Strahlung
- 17
- Kollektor
- 18
- Zwischenfokusebene
- 19
- Umlenkspiegel
- 20
- Facettenspiegel
- 21
- Facetten
- 22
- Facettenspiegel
- 23
- Facetten
- 30
- Spiegel
- 31
- Spiegelsubstrat
- 32
- Optische Wirkfläche
- 33
- Spiegelrand
- 35.1
- Schutzplatte
- 35.2
- Schutzfolie
- 35.3
- Schutzfilm
- 35.4
- Schutzmembran
- 35.5
- Schutzbereich
- 36
- Stützstruktur
- 37
- Aufnahme
- 38
- Dichtung
- 40
- Fahne
- 41
- Aussparung
- 42
- Drehachse
- 44
- Führung
- 45
- Lagerung
- 46
- Gehäuse
- 47
- Vorheizer
- 48
- Heizstrahlung
- 49
- Rahmen
- 50
- Plasmagenerator
- 51
- Plasma
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6285743 B1 [0005]
- DE 102015221209 A1 [0005]
- US 20200163197 A1 [0005]
- DE 102008041628 A1 [0005]
- WO 2020126950 A1 [0005]
- DE 102008009600 A1 [0032, 0036]
- US 20060132747 A1 [0034]
- EP 1614008 B1 [0034]
- US 6573978 [0034]
- DE 102017220586 A1 [0039]
- US 20180074303 A1 [0053]
