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Die
Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem zur Ausleuchtung eines
vorgegebenen Beleuchtungsfeldes einer Objektoberfläche mit
EUV-Strahlung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft
die Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen
Beleuchtungssystem, ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten
Bauteils mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie
ein entsprechend hergestelltes strukturiertes Bauelement.
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Beleuchtungssysteme
zur Ausleuchtung eines vorgegebenen Beleuchtungsfeldes einer Objektoberfläche mit
EUV-Strahlung sind bekannt aus der
US 6 859 328 B2 , der US 2005/0093041 A1,
der
US 6 858 853 B2 ,
der US 2005/0002090 A1, der US 2003/0095623 A1 und der
US 6 400 794 B1 . Derartige
Beleuchtungssysteme sind Bestandteil einer Projektionsbelichtungsanlage
und werden zur Ausleuchtung eines Objektes in Form einer Maske beziehungsweise
eines Retikels bei der Mikro-Lithographie zur Herstellung integrierter Schaltkreise
verwendet. In Bezug auf ihre Baugröße sowie auf ihre Effizienz,
insbesondere ihren Durchsatz an EUV-Strahlung, haben diese bekannten Beleuchtungssysteme
noch Verbesserungspotential.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Beleuchtungssysteme
der eingangs genannten Art sowie eine hiermit ausgerüstete Projektionsbelichtungsanlage
derart weiterzubilden, dass entweder bei gegebener Baugröße ihr EUV-Durchsatz
erhöht
wird, also die Reflexionsverluste vermindert werden, oder bei gegebenem
EUV-Durchsatz ihre Baugröße verringert
wird.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
ein Beleuchtungssystem mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruchs
1 angegebenen Merkmalen.
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Erfindungsgemäß wurde
erkannt, dass bei Beleuchtungssystemen der eingangs genannten Art
folgende widerstreitende Anforderungen berücksichtigt werden müssen: Zunächst sollte
die Zahl der durchwegs reflektiv ausgelegten Komponenten zur EUV-Bündelführung im
Beleuchtungssystem aufgrund der Reflexionsverluste so klein wie
möglich
sein. Zur in der Praxis realisierbaren räumlichen Unterbringung der
EUV-Quelle sollte zudem eine nach der Quelle im Wesentlichen horizontal
verlaufende optische Achse über
die nachfolgenden Komponenten des Beleuchtungssystems in eine im
Wesentlichen vertikal verlaufende optische Achse zur Ausleuchtung
der Objektoberfläche überführt werden.
Idealerweise sollte eine Umlenkung der optischen Achse im Bereich
von 90° durchgeführt werden,
sodass ein die EUV-Quelle im Wesentlichen horizontal verlassender
EUV-Strahl in einen
das Beleuchtungsfeld im Wesentlichen senkrecht, z. B. mit einem
Winkel von 6° zur
Normalen auf das Beleuchtungsfeld, beleuchtenden Strahl umgelenkt
wird. Schließlich
sollten zur Minimierung der Reflexionsverluste die Einfallswinkel
an den reflektierenden Komponenten des Beleuchtungssystems, also
an den reflektierenden optischen Elementen und vorzugsweise am EUV-Kollektor,
entweder sehr groß sein,
also im Bereich des streifenden Einfalls liegen, oder sehr klein
sein, also in der Nähe
der senkrechten Inzidenz liegen. Das Beleuchtungssystem nach Anspruch
1 erfüllt
diese Anforderungen.
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Es
resultiert nach Anspruch 1 ein Beleuchtungssystem, welches einerseits
einen hohen EUV-Durchsatz liefert, da die Anzahl der Reflexionen
minimiert ist, und gleichzeitig Reflexionen mit günstigen
Reflexionswinkeln stattfinden, und zudem eine kompakte Bauweise
ermöglicht,
da ein relativ großer
Umlenkwinkel für
die optische Achse realisiert wird. Schon ein Umlenkwinkel, der
nur geringfügig
größer ist
als 30°,
ermöglicht
ein Beleuchtungssystem mit einer Bauhöhe, die an eine Fertigungsstätte für integrierte
Schaltkreise keine übermäßigen Anforderungen
stellt. Insbesondere sind auch bei räumlich ausgedehnten Quellen
Beleuchtungssysteme realisierbar, bei denen die Quelle in vertikaler
Richtung nicht mehr als 2,5 m unterhalb der Objektoberfläche angeordnet
ist. Das Beleuchtungssystem kann daher in typischen Reinräumen eingesetzt
werden.
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Ein
Beleuchtungssystem nach Anspruch 2 setzt eine in drei Raumrichtungen
gefaltete optische Achse ein, wobei zumindest ein Abschnitt der
optischen Achse gegenüber
der sonstigen optischen Achse geneigt ist. Dies erlaubt eine besonders
kompakte Anordnung der optischen Elemente des Beleuchtungssystems,
ohne dass eine Obstruktion durch diese optischen Elemente stattfindet.
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Eine
Größe des Beleuchtungsfeldes
nach Anspruch 3 erlaubt einen hohen Objektdurchsatz. Dies schlägt sich
direkt in einer schnelleren Herstellung bei der Fertigung integrierter
Schaltkreise nieder.
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Eine
optische Einrichtung nach Anspruch 4 erlaubt eine präzise Abbildung
des ersten optischen Elements in die Bildebene.
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Ausgestaltungen
nach den Ansprüchen
5 bis 7 führen
das erfindungsgemäße Teilkonzept
der Faltung der optischen Achse in den drei Raumrichtun gen konsequent
fort. Durch die verschieden gefalteten Abschnitte der optischen
Achse lassen sich kompakte Anordnungen der optischen Elemente des
Beleuchtungssystems realisieren.
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Ein
Beleuchtungssystem nach Anspruch 8 erlaubt eine Einstrahlung der
EUV-Strahlung vom Kollektor aus, die durch nachgeordnete optische
Elemente des Beleuchtungssystems kaum obstruiert werden kann. Die optische
Einrichtung nach Anspruch 8 hat besonders wenige optische Elemente
und kann daher im EUV-Durchsatz besonders effizient ausgelegt werden.
Ein EUV-Kollektor, der die EUV-Strahlung durch genau eine Reflexion
bündelt,
ist in verschiedenen Ausführungen
bekannt aus der US 2005/0002989 A1 und der US 2005/0093041 A1. Ein
EUV-Kollektor, bei dem die Bündelung
der EUV-Strahlung durch zwei Reflexionen erfolgt, ist bekannt aus
der US 2003/0095623 A1.
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Auch
die Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 9 und 10 führen das
Konzept der Faltung in den drei Raumrichtungen weiter, sodass kompakte
Anordnungen insbesondere auch mit hohem Umlenkwinkel der optischen
Achse resultieren.
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Die
Anordnung nach Anspruch 11 erlaubt einen hohen Umlenkwinkel der
optischen Achse auch dann, wenn keine Faltung der optischen Achse
in den drei Raumrichtungen eingesetzt wird. Durch die Verteilung
der Umlenkung der optischen Achse auf mehrere optische Elemente,
die mit streifendem Einfall betrieben werden, kann die optische
Achse effizient umgelenkt werden, ohne dass sich die optischen Elemente
gegenseitig obstruieren. Insbesondere kann das zweite optische Element,
welches insbesondere als Pupillenfacettenelement ausgeführt sein
kann, effizient im streifenden Einfall betrieben werden. Das zweite
optische Element kann dann so aus geführt sein, dass eine größere Fläche von
diesem in Reflexion beaufschlagt wird, was die thermische Last auf
das zweite optische Element verringert.
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Numerische
Aperturen nach Anspruch 12 sowie Beleuchtungsfeldgrößen nach
Anspruch 13 gewährleisten
eine effektive Ausleuchtung des Objekts.
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Die
eingangs genannte Aufgabe ist, was die Projektionsbelichtungsanlage
angeht, gelöst
durch den Gegenstand nach Anspruch 14.
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Die
Vorteile dieser Projektionsbelichtungsanlage, des hiermit durchführbaren
Verfahrens nach Anspruch 15 sowie der hiermit herstellbaren Bauelemente
nach Anspruch 16 entsprechen denjenigen, die vorstehend schon unter
Bezugnahme auf das Beleuchtungssystem ausgeführt wurden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser
zeigen:
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1 schematisch
einen Meridionalschnitt durch eine aus dem Stand der Technik bekannte
Projektionsbelichtungsanlage mit einem Beleuchtungssystem zur Ausleuchtung
eines vorgegebenen Beleuchtungsfeldes einer Objektoberfläche mit
EUV-Strahlung zur Erläuterung
der Funktion der beteiligten Komponenten;
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2 eine
erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems,
wobei eine EUV-Quelle sowie ein Kollektor nicht dargestellt sind;
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3 eine
zu 2 ähnliche
Darstellung einer weiteren Ausführungsform;
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4 eine
zu 2 ähnliche
Darstellung einer weiteren Ausführungsform;
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5 eine
zu 2 ähnliche
Darstellung einer weiteren Ausführungsform;
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6 eine
zu 2 ähnliche
Darstellung einer weiteren Ausführungsform;
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7 eine
zu 2 ähnliche
Darstellung einer weiteren Ausführungsform;
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8 eine
zu 2 ähnliche
Darstellung einer weiteren Ausführungsform;
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9 eine
zu 2 ähnliche
Darstellung einer weiteren Ausführungsform;
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10 eine
zu 2 ähnliche
Darstellung einer weiteren Ausführungsform;
und
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11 und 12 maßstabsgetreue
Projektionen, die den Verlauf der optischen Achse in der Ausführungsform
nach 10 wiedergeben.
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1 zeigt
eine aus der
US 6 859
328 B2 bekannte Projektionsbelichtungsanlage mit einem
Beleuchtungssystem
1 zur Ausleuchtung eines vorgegebenen
Beleuchtungsfeldes
2 einer Oberfläche
3 eines Objektes
4 mit
EUV-Strahlung
5.
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Rechts
oben in 1 ist ein kartesisches xyz-Koordinatensystem
eingezeichnet, auf das nachfolgend noch Bezug genommen wird. Die
x-Achse weist auf den Betrachter zu, die y-Achse weist nach rechts
und die z-Achse nach oben. Das Beleuchtungsfeld 2 erstreckt
sich parallel zur xy-Ebene und hat in x-Richtung eine größere Erstreckung
als in y-Richtung, ist also rechteckig. Das Beleuchtungsfeld 2 hat
eine Ausdehnung von etwa 100 mm in x-Richtung und 8 mm in y-Richtung,
sodass sich ein Beleuchtungsfeld mit einer Größe von etwa 800 mm2 ergibt.
Das Beleuchtungsfeld ist in jedem Fall größer als 100 mm2,
bevorzugt größer als
500 mm2. Das Beleuchtungsfeld 2 kann
z. B. als Ringsegment eines Ringfeldes gekrümmt sein. Das Objekt 4,
welches auch als Retikel bezeichnet wird, ist die von einer nachgeschalteten
Projektionsoptik auf einen Wafer als Substrat abzubildende Maske.
Das Objekt 4 ist in einer Soll-Lageebene beziehungsweise
Bildebene 4a angeordnet, in der das Beleuchtungsfeld 2 liegt
und die sich parallel zur xy-Ebene erstreckt. Die EUV-Strahlung 5 hat
eine Wellenlänge
von 13,5 nm. Auch andere EUV-Wellenlängen, zum Beispiel zwischen
10 und 30 nm, sind möglich.
Von der EUV-Strahlung 5 sind zur besseren Übersichtlichkeit
lediglich Randstrahlen 6 und eine optische Achse 7 dargestellt.
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Als
Quelle 8 für
die EUV-Strahlung 5 dient eine Plasmaquelle. Auch andere
Quellentypen für EUV-Strahlung
sind möglich.
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Ein
Kollektor 9 bündelt
die von der Quelle 8 ausgesandte EUV-Strahlung 5 durch
Reflexion in Richtung der optischen Achse 7. Längs der
optischen Achse 7 wird die EUV-Strahlung 5 durch
nachfolgende optische Elemente geführt, die noch erläutert werden.
Bei diesen optischen Elementen handelt es sich wie beim Kollektor 9 um
die EUV-Strahlung 5 reflektierende optische Elemente.
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Nach
dem Kollektor 9 dient ein erstes optisches Element 10 zur
Erzeugung sekundärer
Lichtquellen im Beleuchtungssystem 1. Das erste optische
Element 10 wird auch als Feldrasterelement bezeichnet.
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Im
Strahlengang nach dem ersten optischen Element 10 ist am
Ort der vom ersten optischen Element 10 erzeugten sekundären Lichtquellen
ein zweites optisches Element 11 angeordnet. Letzteres
wird auch als Pupillenrasterelement bezeichnet und liegt im Bereich
einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems 1. Stellvertretend
für die
vielen vom ersten optischen Element 10 erzeugten sekundären Lichtquellen
ist in der 1 auf dem zweiten optischen
Element 11 eine sekundäre
Lichtquelle 11a angedeutet. Das zweite optische Element 11 ist
Teil einer weitere optische Elemente umfassenden optischen Einrichtung 12.
Letztere führt
die vom ersten optischen Element 10 reflektierte EUV-Strahlung 5 längs der
optischen Achse 7 und bildet das erste optische Element 10 in
die mit der Objektoberfläche 3 zusammenfallenden
Bildebene 4a ab.
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Zur
optischen Einrichtung 12 gehören nach dem zweiten optischen
Element 11 ein drittes optisches Element 13, ein
viertes optisches Element 14 und ein fünftes optisches Element 15.
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Die
sekundären
Lichtquellen
11a werden von den optischen Elementen
13 bis
15 und
durch die Reflexion an der Objektoberfläche
3 in eine Pupillenebene
16 der
schematisch angedeuteten Projektionsoptik
16a abgebildet.
Ab dem Eintritt in die Projektionsoptik
16a weicht der
reale Verlauf der Strahlen vom in der
1 eingezeichneten
Verlauf ab, weswegen die Strahlen ab dem Eintritt in die schematisch
dargestellte Projektionsoptik
16a gestrichelt wiedergegeben
sind. Ein Beispiel für
eine derartige Projektionsoptik findet sich in der
84 der
US 6 859 328 B2 .
Unterhalb der Pupillenebene
16 ist als Substrat der Wafer
16b angeordnet,
auf den die Struktur auf der Objektoberfläche
3 abgebildet werden
soll.
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Zwischen
dem letzten optischen Element der optischen Einrichtung 12,
also dem fünften
optischen Element 15, und dem Beleuchtungsfeld 2 verläuft ein
Abschnitt 17 der optischen Achse 7, der nachfolgend auch
als Feld-Achsabschnitt bezeichnet wird. Der Feld-Achsabschnitt 17 der
optischen Achse liegt in einer Beleuchtungs-Hauptebene 18,
die beim Beleuchtungssystem 1 nach 1 mit der
yz-Ebene, also der Zeichenebene der 1, zusammenfällt. Der
Feld-Achsabschnitt 17 der optischen Achse schließt mit der
Bildebene 4a einen Winkel ein, der kleiner ist als 90°. Sofern
nachfolgend Winkel zwischen Strahlen beziehungsweise Strahlabschnitten,
Achsen bzw. Achsabschnitten oder zwischen Strahlen oder Achsen und
Ebenen angegeben werden, wird jeweils der Winkel genommen, der kleiner
ist als 90°.
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Zwischen
dem Kollektor 9 und dem ersten optischen Element 10 ist
ein Abschnitt 19 der optischen Achse 7 angeordnet,
der nachfolgend auch als Quellen-Achsabschnitt bezeichnet ist. Auch
der Quellen-Achsabschnitt 19 liegt in der Beleuchtungs-Hauptebene 18.
Beim bekannten Beleuchtungssystem 1 nach 1 schließt der Quellen-Achsabschnitt 19 mit
dem Feld-Achsabschnitt 17 der
optischen Achse einen Winkel von etwa 23° ein.
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Erfindungsgemäße Ausführungsformen
von Beleuchtungssystemen werden nachfolgend anhand der stark schematischen 2 bis 12 beschrieben.
Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme
auf die 1 erläutert wurden, tragen die gleichen
Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Nach
dem Quellen-Achsabschnitt 19 wird die optische Achse 7 beim
Beleuchtungssystem 1 nach 2 durch
ein Feldrasterelement, also das erste optische Element 10,
und nachfolgend durch ein Pupillenrasterelement, also das zweite
optische Element 11, sowie durch das dritte optische Element 13,
das vierte optische Element 14 und das fünfte optische
Element 15 reflektiert, bevor es die Bildebene 4a erreicht.
Das erste optische Element 10, das zweite optische Element 11 sind
Rasterspiegel und das vierte optische Element 14 ist als
reflektierender Konkavspiegel ausgeführt. Das dritte optische Element 13 und
das fünfte
optische Element 15 sind als reflektierende Konvexspiegel
ausgeführt.
Die Rasterspiegel 10, 11 und die optischen Elemente 14 und 15 können asphärische abbildende
optische Oberflächen
aufweisen.
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Bei
der Ausführung
nach 2 sind zwischen dem nicht dargestellten Kollektor
und dem Beleuchtungsfeld 4a also fünf reflektierende optische
Elemente, nämlich
die optischen Elemente 10, 11, 13, 14, 15, angeordnet.
Die optische Achse 7 trifft auf die optischen Elemente 10, 11, 13 und 14 unter
einem Einfallswinkel auf, der kleiner ist als 20° (steiler Einfall; normal incidence).
Auf das fünfte
optische Element 15 trifft die optische Achse 7 unter
einem Einfallswinkel auf, der größer ist
als 70° (streifender
Einfall; grazing incidence). Die Einfallswinkel sind dabei, wie
in der Optik üblich,
definiert als Winkel zwischen dem jeweils auf das optische Element
einfallenden Achsabschnitt und der Normalen auf die Auftreff-Fläche dieses
optischen Elements.
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Ein
Achsabschnitt 20 der optischen Achse zwischen dem dritten
optischen Element 13 und dem vierten optischen Element 14 ist
zur Beleuchtungs-Hauptebene 18 geneigt,
was in der 2 durch eine gestrichelte Ausführung des
Achsabschnitts 20 angedeutet ist. Die Beleuchtungs-Hauptebene 18 wird
in der 2 wie in der 1 durch
den Feld-Achsabschnitt 17 und den Schnitt mit der Bildebene 4a definiert
und fällt
mit der Zeichenebene der 2 zusammen. Aufgrund der Neigung
des Achsabschnitts 20 ist das vierte optische Element 14 gegenüber dem
dritten optischen Element 13 um einen positiven Betrag
in x-Richtung versetzt. Alle anderen Achsabschnitte außer dem
Achsabschnitt 20 verlaufen parallel zur Beleuchtungs-Hauptebene 18.
Dies führt
dazu, dass auch das fünfte
optische Element 15 gegenüber dem dritten optischen Element 13 in
positiver x-Richtung versetzt liegt, sodass in der durch die 2 wiedergegebenen
x-Projektion das fünfte optische
Element 15 über
dem dritten optischen Element 13 zu liegen kommt. Es ergibt
sich eine kompakte Anordnung der optischen Elemente des Beleuchtungssystems 1.
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Eine
Projektion des Quellen-Achsabschnitts 19 auf die Beleuchtungs-Hauptebene 18 schließt bei der Ausführung nach 2 mit
einer Projektion des Feld-Achsabschnitts 17 auf die Beleuchtungs-Hauptebene 18 einen
Winkel von etwa 40° ein.
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3 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Ausführung des
Beleuchtungssystems. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die
vorstehend schon auf Bezugnahme auf die 1 und 2 erläutert wurden, tragen
die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen
diskutiert.
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Beim
Beleuchtungssystem 1 nach 3 verläuft ein
Achsabschnitt 21 der optischen Achse zwischen dem ersten
optischen Element 10 und dem zweiten optischen Element 11 geneigt
zur Beleuchtungs-Hauptebene 18, die in der Bildebene der 3 liegt.
Außer
dem Achsabschnitt 21 verlaufen alle anderen Abschnitte der
optischen Achse 7 parallel zur Beleuchtungs-Hauptebene 18.
Aufgrund der Neigung des Achsabschnitts 21 ist das zweite
optische Element 11 gegenüber dem ersten optischen Element 10 in
positiver x-Richtung versetzt angeordnet. Dies bedingt, dass auch
die weiteren optischen Elemente 13 bis 15 gegenüber dem
ersten optischen Element 10 in positiver x-Richtung versetzt
angeordnet sind. Das dritte optische Element 13 kann daher
in y- und in z-Richtung dem ersten optischen Element 10 sehr
nahe benachbart liegen.
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Die
optische Achse 7 trifft auf die optischen Elemente 10, 11, 13 und 14 unter
einem Einfallswinkel auf, der kleiner ist als 20°. Auf das fünfte optische Element 15 trifft
die optische Achse 7 unter einem Einfallswinkel auf, der
größer ist
als 70°.
Die Projektion des Quellen-Achsabschnitts 19 auf die Beleuchtungs-Hauptebene 18 schließt mit der
Projektion des Feld-Achsabschnitts 17 auf
die Beleuchtungs-Hauptebene 18 einen Winkel ein von etwa
55°.
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4 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
des Beleuchtungssystems. Komponenten, die denjenigen entsprechen,
die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 erläutert wurden,
tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen
diskutiert.
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Bei
der Ausführung
des Beleuchtungssystems 1 nach 4 sind die
Achsabschnitte 21 zwischen dem ersten optischen Element 10 und
dem zweiten optischen Element 11, der Achsabschnitt 20 zwischen
dem dritten optischen Element 13 und dem vierten optischen
Element 14 und zusätzlich
noch ein zwischenliegender Achsabschnitt 22 zwischen dem
zweiten optischen Element 11 und dem dritten optischen
Element 13 gegenüber
der Beleuchtungs-Hauptebene 18, die auch in 4 mit
der Zeichenebene zusammenfällt,
geneigt. Diese Neigung ist derart, dass das zweite optische Element 11 gegenüber dem
ersten optischen Element 10 in positiver x-Richtung versetzt
angeordnet ist. Das dritte optische Element 13 ist wiederum
gegenüber
dem zweiten optischen Element 11 in positiver x- Richtung versetzt.
Das vierte optische Element 14 ist gegenüber dem dritten
optischen Element 13 in positiver x-Richtung versetzt.
Alle anderen Abschnitte der optischen Achse 7 außer den
Achsabschnitten 20 bis 22 verlaufen parallel zur
Beleuchtungs-Hauptebene 18.
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Dies
führt insbesondere
dazu, dass auch das fünfte
optische Element 15 gegenüber dem dritten optischen Element 13 in
positiver x-Richtung versetzt angeordnet ist. Die optischen Elemente 10, 13, 15 können daher,
wie in der 4 dargestellt, in y- und z-Richtung überlappend
angeordnet sein. Alternativ ist es möglich, das zweite optische
Element 11 gegenüber
dem ersten optischen Element 10 in positiver x-Richtung,
das dritte optische Element 13 gegenüber dem zweiten optischen Element 11 in
positiver x-Richtung
und das vierte optische Element 14 gegenüber dem
dritten optischen Element 13 in negativer x-Richtung zu
versetzen. In diesem Fall muss gewährleistet sein, dass sich das
fünfte
optische Element 15 und das erste optische Element 10 nicht
obstruieren.
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Die
Einfallswinkel, unter denen die optische Achse 7 auf die
optischen Elemente 10, 11, 13 und 14 fällt, ist
kleiner als 20°.
Der Einfallswinkel, unter dem die optische Achse 7 auf
das fünfte
optische Element 15 fällt, ist
größer als
70°. Der
Winkel, den eine Projektion des Quellen-Achsabschnitts 19 auf
die Beleuchtungs-Hauptebene 18 mit einer Projektion des
Feld-Achsabschnitts 17 auf die Beleuchtungs-Hauptebene 18 einschließt, beträgt etwa
70°.
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5 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Ausführung eines
erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems.
Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend schon unter
Bezugnahme auf die 1 bis 4 erläutert wur den,
tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen
diskutiert.
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Beim
Beleuchtungssystem 1 nach 5 entfallen
das dritte optische Element 13 und das vierte optische
Element 14. Das fünfte
optische Element 15, also das Element, unter dem die optische
Achse 7 mit einem Einfallswinkel größer als 70° auftrifft, ist auch beim Beleuchtungssystem 1 nach 5 vorhanden.
Um die Entsprechung dieses optischen Elements 15 zu den
Beleuchtungssystem nach den 1 bis 4 zu
bewahren, wird auch im Zusammenhang mit dem Beleuchtungssystem 1 nach 5 der
Begriff „fünftes optisches
Element 15'' beibehalten,
obwohl es sich hierbei genaugenommen um das dritte optische Element
handelt.
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Beim
Beleuchtungssystem 1 nach 5 ist der
Quellen-Achsabschnitt 19 zur Beleuchtungs-Hauptebene 18,
die auch bei der Ausführung
nach 5 mit der Zeichenebene zusammenfällt, geneigt.
Die sonstigen Achsabschnitte verlaufen parallel zur Beleuchtungs-Hauptebene 18.
Dies führt
dazu, dass die optischen Elemente 10, 11 und 15 gegenüber der
in 5 nicht dargestellten Quelle und dem in 5 nicht
dargestellten Kollektor in positiver x-Richtung versetzt sind. Die
Quelle und der Kollektor liegen also aus der Perspektive der 5 gesehen
hinter den optischen Elementen 10, 11 und 15.
Im Unterschied zu den Ausführungen
nach 1 bis 4 kommt bei der Ausführung nach 5 die
EUV-Strahlung vom nicht dargestellten Kollektor von rechts. Die
Projektionen einerseits des Quellen-Achsabschnitts 19 und
andererseits eines Achsabschnitts 23 zwischen dem zweiten
optischen Element 11 und dem fünften optischen Element 15 auf
die Beleuchtungs-Hauptebene 18 kreuzen sich.
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Die
optische Achse 7 trifft auf das erste optische Element 10 unter
einem Einfallswinkel auf, der kleiner ist als 20°. Auf die optischen Elemente 11 und 15 trifft
die optische Achse 7 unter einem Einfallswinkel auf, der größer ist
als 70°.
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Beim
Beleuchtungssystem 1 nach 5 sowie
bei der nachfolgend noch beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführung nach 6 wird
als Quelle bevorzugt eine Plasmaquelle eingesetzt. Der Kollektor
ist bei den Ausführungen
nach den 5 und 6 so gestaltet,
dass die Bündelung
der EUV-Strahlung
bevorzugt durch eine einzige Reflexion am Kollektor und höchstens
durch zwei Reflexionen am Kollektor erfolgt.
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Der
Winkel zwischen einer Projektion des Quellen-Achsabschnitts 19 auf
die Beleuchtungs-Hauptebene 19 und einer Projektion des
Feld-Achsabschnitts 17 auf die Beleuchtungs-Hauptebene 18 beträgt bei der Ausführung nach 5 etwa
60°.
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6 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
eines Beleuchtungssystems 1. Komponenten, die denjenigen
entsprechen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die Ausführungen
nach den 1 bis 5 erläutert wurden,
tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Wie
die Ausführung
nach 5 weist auch die Ausführung nach 6 nach
dem zweiten optischen Element 11 und vor der Bildebene 4a nur
noch das optische Element 15 auf, welches auch hier, um
die Entsprechung zu den Ausführungen
nach den 1 bis 4 zu wahren,
als „fünftes optisches
Element 15'' bezeichnet
wird. Die optische Einrichtung 12 umfasst bei den Ausführungen
nach den 5 und 6 daher nur
die beiden optischen Ele mente 11, 15. Bei der
Ausführung
nach den 5 und 6 fehlen
also das dritte optische Element 13 und das vierte optische
Element 14.
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Bei
der Ausführung
nach 6 kommt die EUV-Strahlung vom nicht dargestellten
Kollektor aus von links.
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Der
Quellen-Achsabschnitt 19 ist gegenüber der Beleuchtungs-Hauptebene 18,
die auch bei der Ausführung
nach 6 mit der Zeichenebene zusammenfällt, geneigt.
Auch der sich hieran anschließende
Achsabschnitt 21 zwischen dem ersten optischen Element 10 und
dem zweiten optischen Element 11 ist gegenüber der
Beleuchtungs-Hauptebene geneigt. Die weiteren Achsabschnitte, also
der Achsabschnitt 23 zwischen dem zweiten optischen Element 11 und
dem fünften
optischen Element 15 und der Feld-Achsabschnitt 17 verlaufen parallel
zur Beleuchtungs-Hauptebene 18. Dies führt dazu, dass das erste optische
Element 10 gegenüber dem
nicht dargestellten Kollektor in positiver x-Richtung versetzt angeordnet
ist. Alternativ ist es möglich,
das erste optische Element 10 gegenüber dem Kollektor in negativer
x-Richtung versetzt anzuordnen. Gegenüber dem ersten optischen Element 10 sind
die nachfolgenden optischen Elemente 10, 15 in
positiver x-Richtung versetzt. Daher kann das fünfte optische Element 15 mit
dem ersten optischen Element 10 in y- und z-Richtung überlappen,
wie in 6 dargestellt.
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Die
optische Achse 7 trifft auf die optischen Elemente 10 und 11 unter
einem Einfallswinkel auf, der kleiner ist als 20°. Auf das fünfte optische Element 15 trifft
die optische Achse 7 bei der Ausführung nach 6 unter
einem Winkel auf, der größer ist
als 70°.
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Der
Winkel zwischen einer Projektion des Quellen-Achsabschnitt 19 auf
die Beleuchtungs-Hauptebene 18 und einer Projektion des
Feld-Achsabschnitts 17 auf die Beleuchtungs-Hauptebene 18 beträgt beim
Beleuchtungssystem 1 nach 7 etwa 65°.
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7 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Ausführung eines
Beleuchtungssystems. Komponenten, die denjenigen entsprechend, die
vorstehend schon unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 erläutert wurden,
tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen
diskutiert.
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Wie
bei der Ausführung
nach 5 fällt
die vom Kollektor ausgehende EUV-Strahlung in 7 von rechts
ein.
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Die
optische Einrichtung 12 umfasst bei der Ausführung nach 7 drei
optische Elemente, nämlich neben
dem zweiten optischen Element 11 noch das dritte optische
Element 13 und das optische Element 15, welches
wegen seiner Entsprechung zum fünften
optischen Element der Ausführungen
nach den 1 bis 6 weiterhin
als „fünftes optisches
Element 15'' bezeichnet
wird. Es fehlt bei der Ausführung
nach 7 also das vierte optische Element 14.
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Der
Quellen-Achsabschnitt 19 ist gegenüber der Beleuchtungs-Hauptebene 18,
die auch bei der Ausführung
nach 7 mit der Zeichenebene zusammenfällt, geneigt.
Auch der Achsabschnitt 21 zwischen dem ersten optischen
Element 10 und dem zweiten optischen Element 11 ist
bei der Ausführung
nach 7 zur Beleuchtungs-Hauptebene 18 geneigt.
Auch der Achsabschnitt 22 zwischen dem zweiten optischen
Element 11 und dem dritten optischen Element 13 ist
gegenüber
der Beleuchtungs-Hauptebene 18 geneigt. Die nachfolgenden
Achsabschnitte verlaufen parallel zur Beleuchtungs-Hauptebene 18.
Dies führt
dazu, dass das erste optische Element 10 gegenüber dem
Kollektor in positiver x-Richtung versetzt angeordnet ist. Das zweite
optische Element 11 ist gegenüber dem ersten optischen Element 10 in
positiver x-Richtung versetzt angeordnet. Das dritte optische Element 13 und
das fünfte
optische Element 15 sind gegenüber dem zweiten optischen Element 11 in
positiver x-Richtung versetzt angeordnet. Das fünfte optische Element 15 kann
daher bei der Ausführung
nach 7 mit dem zweiten optischen Element 11 in
y- und z-Richtung überlappen,
wie in 7 dargestellt. Auch bei der Ausführung nach 7 ist
es möglich,
einen Versatz in positiver x-Richtung mit einem Versatz in negativer
x-Richtung zu kombinieren.
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Die
optische Achse 7 trifft auf die optischen Elemente 10, 11 und 13 unter
einem Einfallswinkel auf, der kleiner ist als 20°. Auf das fünfte optische Element 15 trifft
die optische Achse 7 unter einem Einfallswinkel auf, der
größer ist
als 70°.
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Der
Winkel zwischen einer Projektion des Quellen-Achsabschnitts 19 auf
die Beleuchtungs-Hauptebene 18 und einer Projektion des
Feld-Achsabschnitt 17 auf die Beleuchtungs-Hauptebene 18 beträgt beim Beleuchtungssystem 1 nach 6 etwa
55°.
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8 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Ausführung eines
Beleuchtungssystems 1. Komponenten, die denjenigen entsprechen,
die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 erläutert wurden,
tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen
diskutiert.
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Die
Ausführung
nach 8 weist wie die Ausführungen nach den 1 bis 4 eine
optische Einrichtung 12 mit insgesamt vier optischen Elementen
auf. Hierzu gehören
das zweite optische Element 11, also das Pupillenrasterelement,
sowie diesem nachgeordnet das dritte optische Element 13,
welches im Unterschied zu den anderen beschriebenen Ausführungsformen
bei der Ausführung
nach 8 als Konkavspiegel ausgebildet ist. Weiterhin
gehören
zur optischen Einrichtung 12 nach 8 das vierte
optische Element 14 und das fünfte optische Element 15.
Ebenfalls im Unterschied zu den Ausführungen nach 1 bis 4 werden
das dritte optische Element 13 und das vierte optische
Element 14 bei der Ausführung
nach 8 im streifenden Einfall betrieben, sodass die
optische Achse 7 auf die optischen Elemente 13, 14 unter
einem Winkel trifft, der größer ist
als 70°.
Dies gilt auch für
das optische Element 15. Die optischen Elemente 10 und 11 werden
bei der Ausführung
nach 8 dagegen unter einem Einfallswinkel mit der optischen
Achse 7 beaufschlagt, der kleiner ist als 20°. Die Ausführung nach 8 weist
keinen zur Beleuchtungs-Hauptebene 18, die auch hier mit
der Zeichenebene der 8 zusammenfällt, geneigten Achsabschnitt
auf.
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Der
Winkel zwischen dem Quellen-Achsabschnitt 19 und dem Feld-Achsabschnitt 17 beträgt bei der Ausführung nach 8 etwa
80°.
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9 zeigt
eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
eines Beleuchtungssystems 1. Komponenten, die denjenigen
entsprechen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die Ausführungen
nach den 1 bis 8 erläutert wurden,
tragen dieselben Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen
diskutiert.
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Die
Ausführung
nach 9 ist derjenigen nach 6 vergleichbar,
wobei bei der Ausführung
nach 9 das letzte optische Element 15, also
der Spiegel, der in der Ausführung
nach 6 mit streifendem Einfall beaufschlagt wird, fehlt.
Der Feld-Achsabschnitt 17 verläuft daher zwischen dem zweiten
optischen Element 11 und der Bildebene 4a.
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Die
optische Achse 7 trifft auf die optischen Elemente 10 und 11 unter
einem Einfallswinkel auf, der kleiner ist als 20°.
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Der
Winkel zwischen einer Projektion des Quellen-Achsabschnitts 19 auf
die Beleuchtungs-Hauptebene 18 und einer Projektion des
Feld-Achsabschnitts 17 auf die Beleuchtungs-Hauptebene 18 beträgt beim Beleuchtungssystem 1 nach 9 etwa
38°.
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Auch
Abwandlungen der anderen Ausführungen
nach den 2 bis 8 ohne das
letzte, im streifenden Einfall betriebene optische Element 15 sind
möglich.
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Auch
andere Kombinationen des x-Versatzes in positiver oder negativer
Richtung, als vorstehend im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Ausführungen
beschrieben, sind möglich.
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10 bis 12 zeigen
eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
eines Beleuchtungssystems 1. Komponenten, die denjenigen
entsprechen, die vorstehend schon unter Bezugnahme auf die Ausführungen
nach den 1 bis 9 erläutert wurden,
tragen dieselben Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen
diskutiert.
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Ähnlich wie
das Beleuchtungssystem 1 nach 3 hat auch
dasjenige in den 10 bis 12 fünf optische
Elemente, nämlich
die optischen Elemente 10, 11, 13, 14 und 15.
Im Unterschied zum Beleuchtungssystem 1 nach 3 sind
bei der Ausführung
nach den 10 bis 12 bis
auf die letzten Achsabschnitte 23 und 17 alle
Achsabschnitte 19, 21, 22 und 20 zur
Beleuchtungs-Hauptebene 18, die mit der yz-Ebene zusammenfällt, geneigt.
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10 zeigt
diese Ausführung
des Beleuchtungssystems 1 schematisch im Überblick.
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11 zeigt
eine maßstabsgetreue
Projektion der Achsabschnitte 19, 21, 22, 20, 23, 17 auf
die xz-Ebene. Die optischen Elemente 10, 11, 13, 14, 15 sowie
das Objekt 4 sind in der 11 durch
Kreuze angedeutet. Die Skalierung der x- und der y-Achse ist maßstabsgetreu
in mm. Der Nullpunkt der x-Achse und der z-Achse ist willkürlich am
Ort des Objekts 4 gewählt.
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12 zeigt
die entsprechende Projektion des Beleuchtungssystems nach den 10 und 11 auf
die yz-Ebene.
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Die
Positionen der optischen Elemente
10,
11,
13,
14,
15 in
den xyz-Koordinaten
nach den
11 und
12 verdeutlicht
die folgende Tabelle:
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Den
Einfallswinkel der optischen Achse
7 auf die optischen
Elemente
10,
11,
13,
14,
15 gibt
die nachfolgende Tabelle an:
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Die
Winkel der Projektionen der Achsabschnitte 19, 21, 22, 20, 23 und 17 zur
xz- und zur yz-Ebene zeigt die nachstehende Tabelle. Dabei gibt
die zweite Spalte den Winkel der Projektion der Achsabschnitte auf die
yz-Ebene zur xz-Ebene
an und die dritte Spalte gibt den Winkel der Projektion der Achsabschnitte
auf die xz-Ebene zur yz-Ebene an.
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Die
Winkel der zweiten Spalte der vorstehenden Tabelle lassen sich direkt
aus der 12 ablesen und sind die Winkel
der dort dargestellten Achsab schnitt-Projektionen zur z-Achse. Entsprechend
sind die Winkel der dritten Spalte der vorstehenden Tabelle die
Winkel der in 11 dargestellten Achsabschnitts-Projektionen
zur z-Achse.
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In
der Spalte 2 der vorstehenden Tabelle ist unmittelbar zu
entnehmen, dass der Winkel zwischen einer Projektion des Quellen-Achsabschnitts 19 auf
die Beleuchtungs-Hauptebene 18 und einer Projektion des Feld-Achsabschnitts 17 auf
die Beleuchtungs-Hauptebene 51° beträgt.
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Nachstehend
ist noch eine weitere Tabelle angegeben, aus der sich die Orientierung
der optischen Elemente
10,
11,
13,
14 und
15 ergibt.
Hierzu wird zu jedem der optischen Elemente
10,
11,
13,
14 und
15 ein lokales
Elementkoordinatensystem definiert, dessen Ursprung durch den Schnittpunkt
der optischen Achse
7 mit der Spiegelfläche definiert ist, wobei der
Normalenvektor auf die Spiegelfläche
in z'-Richtung des
lokalen Elementkoordinatensystems zeigt. Die Elementkoordinatensysteme
x', y', z' erhält man aus
dem xyz-Koordinatensystem durch Drehung zunächst um einen Winkel α um die x-Achse
und danach um einen Winkel β um die
neue y'-Achse. Da zur Vereinfachung
angenommen ist, dass es sich bei den optischen Elementen
10,
11,
13,
14,
15 um
sphärische
Spiegel handelt, ist eine Drehung des Elementkoordinatensystems
x', y', z' um die z-Achse irrelevant.
Folgende Drehwinkel führen
das ortsfeste x, y, z Koordinatensystem in das jeweilige Elementkoordinatensystem über:
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Die
numerische Apertur der Beleuchtung der Objektoberfläche 3 ist
bei allen erfindungsgemäßen Ausführungen,
also nach den 2 bis 9, größer als
0,02. Bevorzugt ist die numerische Apertur größer als 0,03, vorzugsweise
im Bereich von 0,05.
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Die
Beleuchtungseinrichtung 1 nach den vorstehend dargestellten
Ausführungen
wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente auf dem Wafer
folgendermaßen
eingesetzt: Zunächst
wird der Wafer, auf den zumindest abschnittsweise eine Schicht aus
einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist, bereitgestellt. Auch
das Objekt 4 mit einer die abzubildenden Strukturen aufweisenden
Maske wird bereitgestellt. Mit der Projektionsbeleuchtungsanlage
wird dann wenigstens ein Abschnitt des Objekts 4 auf einen
Abschnitt der lichtempfindlichen Schicht auf dem Wafer mit Hilfe
der Projektionsbeleuchtungsanlage projiziert.