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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Komponente zur Einstellung einer
scanintegrierten Beleuchtungsenergie in einer Objektebene einer
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einer Mehrzahl
von Blenden, die jeweils eine begrenzende Kante aufweisen, mit der
ein Beleuchtungsfeld in der Objektebene begrenzt werden kann. Ferner
betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem und eine Projektionsbelichtungsanlage,
die eine solche Komponente beinhalten, sowie ein Verfahren zur Herstellung
von mikroelektronischen Bauelementen mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage.
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Komponenten
der eingangs genannten Art sind zum Beispiel aus der
EP 0952491 A2 und der
US 2006/0244941 bekannt.
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Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen,
die zur Produktion von mikroelektronischen Bauelementen verwendet
werden, bestehen unter anderem aus einer Lichtquelle und einem Beleuchtungssystem
zur Ausleuchtung einer strukturtragenden Maske, dem sogenannten
Retikel, und einer Projektionsoptik zur Abbildung der Maske auf
ein Substrat, den Wafer. Dieses Substrat enthält eine photosensitive
Schicht, die durch das Aufbringen einer Strahlungsdosis chemisch
verändert wird. Das Retikel ist dabei in der Objektebene
und der Wafer in der Bildebene der Projektionsoptik der Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
angeordnet. Die optischen Komponenten des Beleuchtungssystems und
der Projektionsoptik können dabei sowohl refraktive als
auch reflektive Komponenten sein. Auch Kombinationen von refraktiven
und reflektiven Komponenten sind möglich. Gleichfalls kann
das Retikel sowohl reflektiv als auch transmitiv ausgebildet sein. Vollständig
aus reflektiven Komponenten bestehen solche Anlagen insbesondere
dann, wenn sie mit einer Strahlung mit einer Wellenlänger
kleiner als ca. 100 nm betrieben werden.
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Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen
werden häufig als sogenannte Scanner betrieben. Das bedeutet,
dass das Retikel durch ein schlitzförmiges Beleuchtungsfeld
entlang einer Scanrichtung bewegt wird, während der Wafer
in der Bildebene der Projektionsoptik entsprechend bewegt wird. Das
Verhältnis der Geschwindigkeiten von Wafer zu Retikel entspricht
der Vergrößerung der Projektionsoptik zwischen
Retikel und Wafer, die üblicherweise kleiner 1 ist.
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Da
die chemische Veränderung der photosensitiven Schicht erst
ausreichend stattfindet, nachdem eine bestimmte Strahlungsdosis
verabreicht wurde, ist es notwendig sicherzustellen, dass alle Bereiche
des Wafers, die belichtet werden sollen, die gleiche Strahlungsenergie
erhalten. Ungleichmäßigkeiten bei der Verteilung
der Strahlungsenergie in der Objektebene können zu Variationen
der Strukturbreite führen, da die Position der Kanten von
zu belichtenden Strukturen davon abhängt, ob die nötige Strahlungsenergie
zur Belichtung erreicht wurde oder nicht.
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Zum
Ausgleich von Ungleichmäßigkeiten bei der Verteilung
der Strahlungsenergie werden spezielle Komponenten verwendet. Eine
solche Komponente kann zum Beispiel aus zwei sich beispielsweise gegenüberliegenden
Anordnungen von identischen, vignettierenden, fingerartigen Blenden
bestehen, die aneinander angrenzen und im Wesentlichen parallel zur
Scanrichtung ausgerichtet sind. Jede dieser Blende ist zum Beispiel
in Scanrichtung beweglich, so dass der Abstand zwischen sich in
Scanrichtung gegenüberliegenden Enden eines Blendenpaares einstellbar
ist. Damit ist es möglich, ein schlitzförmiges
Beleuchtungsfeld in der Objektebene zur Verfügung zu stellen,
dessen Breite in Scanrichtung entlang der zur Scanrichtung senkrechten
Richtung variiert. Da entlang der Scanrichtung aufgrund des Scanprozesses
eine Integration der Strahlungsenergie erfolgt, kann die zur chemischen
Veränderung der photosensitiven Schicht notwendige scanintegrierte Strahlungsenergie
gezielt eingestellt werden. Die das Beleuchtungsfeld begrenzenden
Kanten der Blenden fungieren damit als obere und untere Integrationsgrenze.
Im Weiteren werden solche Kanten als begrenzende Blendenkanten bezeichnet,
da sie das Beleuchtungsfeld in der Objektebene begrenzen.
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Durch
die vorliegende Erfindung soll eine solche Komponente verbessert
und weitergebildet werden.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch
eine Komponente der eingangs genannten Art, wobei die Komponente
derart gestaltet ist, dass zumindest Teile der begrenzenden Kanten
zweier Blenden sich bei einer beliebigen Verschiebung der Blenden
stets unterscheiden.
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Dadurch
ist eine gezielte Einstellung der Blendenform jeder einzelnen der
Mehrzahl der Blenden auf die spezifische Ausleuchtung der Blendenebene
möglich. Somit lässt sich eine genauere Einstellung
der scanintegrierten Beleuchtungsenergie realisieren. Dies ist insbesondere
dann wichtig, wenn die Ausleuchtung in der Blendenebene starke Inhomogenitäten
oder ungleichmäßige Berandungen aufweist. Durch
die erfindungsgemäße unterschiedliche Ausgestaltung
der begrenzenden Kanten zweier Blenden, die sich bezüglich
ihrer Form, z. B. in. Krümmung oder Winkel, unterscheiden
kann die Komponente zum Beispiel der ungleichmäßigen
Berandung der Ausleuchtung angepasst werden.
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Eine
Ausgestaltung der Komponente derart, dass sie eine Verstellvorrichtung
zur Veränderung der Position der Blenden umfasst hat den
Vorteil, dass bei einer Änderung der Ausleuchtung in der Blendenebene
die Position der Blenden angepasst werden kann, um eine Korrektur
der scanintegrierten Beleuchtungsenergie vorzunehmen. Dabei sind
Positionsänderungen denkbar, die so groß sind,
dass bis zu 10% oder mehr der Energie in der Blendeebene vignettiert
werden können. Eine solche Vorrichtung kann zum Beispiel
ansteuerbare Aktuatoren beinhalten, mit denen die Position der Blenden
beruhend auf einem Steuersignal einer Steuer- oder Regeleinheit
gezielt verändert werden kann. Eine solche Ansteuerung
oder Regelung ermöglicht eine schnelle und flexible Einstellung
der Blendenposition.
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Die
Anordnung der Blenden derart, dass sich benachbarte Blenden zumindest
teilweise überlappen, hat den Vorteil, dass keinerlei Lücken
zwischen nebeneinander liegenden Blenden auftreten können.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn wenigstens eine Blende austauschbar
ist. Verändert sich nämlich die Ausleuchtung der
Blendenebene zum Beispiel durch Degradation von optischen Elementen,
so kann es erforderlich werden, die Form der begrenzenden Blendenkante
an die neue geänderte Ausleuchtung anzupassen. Hierzu können
dann einzelne oder alle Blende ausgetauscht werden gegen Blenden,
die eine andere Form der begrenzenden Kante aufweisen. Alternativ
oder ergänzend ist es auch möglich, die Blenden
so zu gestalten, dass wenigstens eine Blende eine Anpassungsvorrichtung zur
Veränderung der begrenzenden Kanten umfasst. In einem solchen
Fall kann vorteilhaft die Form der begrenzenden Blendenkante auch
ohne einen Austausch von Blenden verändert werden. Damit
ist eine schnellere und flexiblere Einstellung der begrenzenden
Kante möglich. Eine solche Veränderung der Form
der begrenzenden Kanten kann auch erforderlich werden, wenn die
Position der Blende verändert wird. Um eine gute Korrektur
der scanintegrierten Beleuchtungsenergie zu gewährleisten,
ist die Form der begrenzenden Blendenkante an die Energieverteilung
im Bereich der begrenzenden Blendenkante angepasst. Wird nun die
Blendenposition und damit die Lage der begrenzenden Blendenkante
verändert, so kann eine Anpassung der Kantenform erforderlich sein,
um weiterhin die Güte der Korrektur der scanintegrierten
Beleuchtungsenergie zu gewährleisten.
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Eine
vorteilhafte Anpassung an die Energieverteilung im Bereich der begrenzenden
Blendenkante ist insbesondere dann möglich, wenn die Kante
eine Krümmung aufweist. Der Wert des Krümmungsradius
kann dabei zwischen Null und Unendlich liegen.
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Alternativ
kann die begrenzende Kante auch eine beliebige andere Form haben.
Damit ist es möglich, die begrenzende Kante an eine Vielzahl
von möglichen Energieverteilungen anzupassen.
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Ein
Beleuchtungssystem mit einer solchen beschriebenen Komponente hat
die Vorteile, die vorstehend bereits in Bezug auf die Komponente
erläutert wurden. Die Anordnung einer solchen Komponente
in oder nahe der Objektebene oder in oder nahe einer zur Objektebene
optisch konjugieren Ebene hat den Vorteil, dass jeder fingerartigen
Blende ein Einflussbereich in der Objektebene im Wesentlichen eineindeutig
zugeordnet ist.
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Unter
dem zugeordneten Einflussbereich einer Blende in der Objektebene
ist der Bereich der Objektebene zu verstehen, in dem mit Hilfe der
Blende die scanintegrierte Beleuchtungsenergie verändert
wird. Das heißt, es handelt sich beim zugeordneten Einflussbereich
um den Teil der Objektebene, in dem sich die scanintegrierte Beleuchtungsenergie verändert,
wenn die Position oder Form der zugeordnete Blende verändert
wird.
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Eine
im Wesentlichen eineindeutige Zuordnung liegt vor, wenn die Einflussbereiche
verschiedener Blenden in der Objektebene nur wenig überlappen.
In einem solchen Fall kann gut festgelegt werden, welche Blende
in Form oder Position verändert werden muss, um die scanintegrierte
Beleuchtungsenergie in einem bestimmten Gebiet der Objektebene zu
beeinflussen. Dies liegt daran, dass durch Variation der Blendenform
oder der Position einer Blende ein bestimmter Bereich der Ausleuchtung
in der Blendenebene vignettiert oder durchgelassen werden kann.
Dieser Bereich wird im Folgenden als Blendenbereich dieser Blende
bezeichnet. Ist die Blende in oder nahe der Objektebene bzw. einer
optisch konjugierten Ebene angeordnet, so existiert in Form der
Abbildung eine im Wesentliche eineindeutige Zuordnung von einem
Blendenbereich zu einem Einflussbereich. Diese im Wesentlichen eineindeutige
Zuordnung führt dazu, dass nach einer Messung der Inhomogenitäten
in der Verteilung der Strahlungsenergie in der Objektebene festgestellt
werden kann, welche der Blenden in ihrer Einstellposition oder,
falls eine Justage der Einstellposition der Blende nicht ausreichend
ist, um die Variation zu beseitigen, in der Form ihrer begrenzenden
Blendenkante verändert werden muss, um die scanintegrierte Strahlungsenergie
in der Objektebene zu korrigieren.
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Ein
derartiges Beleuchtungssystem kann unterschiedliche Beleuchtungsfelder
besitzen. Ein bogenförmiges Beleuchtungsfeld ist insbesondere
dann vorteilhaft, wenn die Projektionsoptik aus reflektiven Komponenten,
besteht, da bei einem solchen System Vignettierung der Strahlung
durch mehrfaches Auftreffen auf die gleiche reflektive Komponente leichter
vermieden werden kann, wenn das Beleuchtungsfeld eine Bogenform
aufweist. Im Falle eines unendlichen Krümmungsradius des
bogenförmigen Feldes geht das Feld zu einer Rechteckform über. Ein
rechteckiges Beleuchtungsfeld hat den Vorteil, dass es sich relativ
einfach mit einem Beleuchtungssystem realisieren lässt.
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Die
Anordnung von Blenden derart, dass nur eine Seite des Beleuchtungsfeldes
in der Objektebene begrenzt werden kann, hat den Vorteil, dass die Blenden
auch nur auf einer Seite der Ausleuchtung in der Blendenebene angeordnet
werden müssen. Hiermit ist eine bessere Ausnutzung des
Bauraums möglich. Insbesondere wenn die Projektionsbelichtungsanlage
zumindest teilweise aus reflektiven Komponenten besteht, kann es
möglich sein das Strahlung die Blendenebene mehrfach passiert.
Um eine unbeabsichtigte Vignettierung von Strahlung zu vermeiden,
ist es daher vorteilhaft, wenn die Blenden in einem eng begrenzten
Bereich angeordnet sind, zum Beispiel also auf einer Seite des Strahlenganges.
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Dagegen
hat die Anordnung von Blenden derart, dass das Beleuchtungsfeld
auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten begrenzt werden
kann, den Vorteil, dass eine größere Anzahl von
Freiheitsgraden bei der Festlegung von Position und Form der begrenzenden
Blendenkanten vorliegt, da in diesem Fall die scanintegrierte Beleuchtungsenergie
an einer Stelle in der Objektebene mit Hilfe von zwei sich gegenüberliegenden
Blenden verändert werden kann.
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Dabei
ist es nicht zwingend erforderlich, dass alle Blenden in der gleichen
Ebene angeordnet sind. So ist es zum Beispiel denkbar, dass ein
Teil der Blenden in einer ersten Ebene und ein zweiter Teil der
Blenden in einer zweiten Ebene angeordnet ist. Auch eine Anordnung
in mehr als zwei Ebenen ist möglich. Dies hat den Vorteil,
dass der Bauraum besser ausgenutzt werden kann.
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Darüber
hinaus ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Form der begrenzenden
Blendenkante derart an die Ausleuchtung in der Blendenebene angepasst
ist, dass die scanintegrierte Energie im zugeordneten Einflussbereich
um weniger als 0.5%, besonders bevorzugt um weniger als 0.3%, variiert.
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Dies
führt dazu, dass alle Blenden so eingestellt werden können,
dass auch die scanintegrierte Beleuchtungsenergie entlang der zur
Scanrichtung senkrechten Richtung in der Objektebene um weniger
als 0.5% variiert und somit eine sehr gleichmäßige
Strukturbreite bei der Abbildung der strukturtragenden Maske in
die Bildebene entsteht.
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Realisiert
werden kann diese Anpassung, indem die Form der begrenzenden Blendenkante
der Form der Berandungskurve der Ausleuchtung im Blendenbereich
möglichst nahe kommt. Unter Berandungskurve kann zum Beispiel
die Isointensitätslinie für die Beleuchtungsleistungsflächendichte
von 1% der maximalen Beleuchtungsleistungsflächendichte verstanden
werden. Andere Definitionen einer Berandungskurve sind auch denkbar.
Isointensitätslinien sind Linien konstanter Beleuchtungsleistungsflächendichte
in der Blendenebene. Dies bedeutet, dass, über ein festes
Zeitintervall integriert, an allen Punkten dieser Linie die gleiche
Energieflächendichte vorliegt.
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Dass
die Form der begrenzenden Blendenkante der Form der Berandungskurve
nahe kommt, bedeutet insbesondere, die Abweichung Δy zwischen
der begrenzenden Blendenkante und der definierenden Linie kleiner
ist als 0.5% der Ausdehnung der Ausleuchtung in Scanrichtung. Damit
ergibt sich unter anderem, dass die begrenzende Blendenkanten einen
mittleren Winkel zur Berandungskurve der Ausleuchtung aufweist,
der kleiner als 10 ist, beziehungsweise, dass die begrenzende Blendenkante
eine mittlere Krümmung aufweist, deren Krümmungsradius
sich vom mittleren Krümmungsradius der Berandungskurve
im Blendenbereich um weniger als 0.5% unterscheidet.
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Entspricht
die Form der begrenzenden Blendenkante im Wesentlichen einer Isointensitätslinie, so
hat das System weitere Vorteile. Ist die so gestaltete Blende zum
Beispiel so angeordnet, dass die begrenzende Blendenkante im Wesentlichen
mit dieser Isointensitätslinie zusammenfällt,
so hat der Verlauf der Beleuchtungsleistungsflächendichte
entlang der Scanrichtung, das Scanprofil, an allen Punkten des Einflussbereichs
den gleichen Randanstieg und Randabfall.
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Dass
die Form der begrenzenden Blendenkante im Wesentlichen der Form
einer Isointensitätslinie entspricht, bedeutet insbesondere,
dass die begrenzende Blendenkanten einen mittleren Winkel zur einer
Isointensitätslinie der Ausleuchtung aufweist, der kleiner
ist als 1°, beziehungsweise, dass die begrenzende Blendenkante
eine mittlere Krümmung aufweist, deren Krümmungsradius
sich vom mittleren Krümmungsradius einer Isointensitätslinie im
Blendenbereich um weniger als 0.5% unterscheidet.
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Alternativ
ist es auch denkbar die Blendenform so zu wählen, dass
sie im Wesentlichen der Form einer Isodosislinie entspricht. Dabei
sind Isodosislinien definiert als Punkte gleicher scanintegrierter Beleuchtungsleistungsflächendichte.
Das bedeutet, dass für alle Punkte dieser Linie der Wert
des Integrals entlang der Scanrichtung von minus (bzw. plus) unendlich
bis zu diesem Punkt über die Beleuchtungsleistungsflächendichte
gleich ist.
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Dass
die Form der begrenzenden Blendenkante im Wesentlichen der Form
einer Isodosislinie entspricht, bedeutet insbesondere, dass die
begrenzende Blendenkanten eine mittleren Winkel zur einer Isodosislinie
der Ausleuchtung aufweist, der kleiner ist als 1°, beziehungsweise,
dass die begrenzende Blendenkante eine mittlere Krümmung
aufweist, deren Krümmungsradius sich vom mittleren Krümmungsradius
einer Isodosislinie im Blendenbereich um weniger als 0.5% unterscheidet.
Dies hat den Vorteil, dass die Variation der scanintegrierten Energie über
den Einflussbereich der Blende automatisch minimiert wird, wenn
die Blendenposition in Scanrichtung so gewählt ist, dass
die begrenzende Blendenkante mit der Isodosislinie zusammenfällt. Da
in diesem Fall die begrenzende Blendekante als obere (bzw. untere)
Integralgrenze wirkt, führt die Definition der Isodosislinie
automatisch zu Minimierung der Variation der scanintegrierten Beleuchtungsenergie.
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Ein
Beleuchtungssystem, das eine Einrichtung zur Messung der scanintegrierten
Beleuchtungsenergie in der Objektebene umfasst, die ein Messsignal
zur Verfügung stellt, hat den Vorteil, dass mit Hilfe eines
solchen Messergebnisses zum Beispiel Blendenposition oder Form der
begrenzenden Kante gezielt eingestellt werden können, um
eine möglichst kleine Variation der scanintegrierten Beleuchtungsenergie über
das Beleuchtungsfeld zu gewährleisten. Umfasst das Beleuchtungssystem
zusätzlich eine Regeleinheit zur Einstellung der Komponente
beruhend auf dem Messsignal, so kann eine schnelle Veränderung
der Komponenteneinstellung bewirkt werden. Eine solche Veränderung
kann zum Beispiel in einer Positionsänderung mindestens
einer Blende, der Änderung der begrenzenden Blendenkante
oder dem Austausch von Blenden bestehen.
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Eine
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, die ein Beleuchtungssystem
der oben genannten Art umfasst, und ein Verfahren zur Herstellung
von mikrostrukturierten Bauelementen mittels einer solchen Projektionsbelichtungsanlage
haben die gleichen Vorteile, die bereits oben in Bezug auf das Beleuchtungssystem
genannt wurden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.
In dieser zeigen
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1 eine
schematische Schnittdarstellung einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage;
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2 eine
schematische Schnittdarstellung eines Beleuchtungssystems einer
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, welches im Wesentlichen
refraktive Komponenten enthält;
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3 eine
schematische Darstellung eines Beleuchtungssystems einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
in einer Ausführungsform mit reflektiven Komponenten;
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4 eine
Beleuchtungsleistungsflächendichte in einer Blendenebene
mit Isointensitätslinien;
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5 den
Verlauf der Beleuchtungsleistungsflächendichte in der Blendenebene
entlang der in 4 dargestellten Linien;
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6 eine
Ausleuchtung der Blendenebene mit Isodosislinien;
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7 die
scanintegrierte Beleuchtungsleistungsflächendichte in der
Blendenebene als Funktion der oberen Integralgrenze entlang der
in 6 dargestellten Linie;
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8a eine
Detaildarstellung einer erfindungsgemäß gestalteten
Blende;
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8b eine
Detaildarstellung der Anpassung einer begrenzenden Kante an eine
Isodosislinie
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9 eine
schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
optischen Komponente;
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10 eine
schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
optischen Komponente in einer weiteren Ausführungsform;
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11 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäß gestalteten
Blende mit einer Vorrichtung zur Veränderung der begrenzenden
Kante;
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Die
Bezugszeichen sind so gewählt, dass Objekte, die in 1 dargestellt
sind, mit einstelligen oder zweistelligen Zahlen versehen wurden.
Die in den weiteren Figuren dargestellten Objekte haben Bezugszeichen,
die drei- und mehrstellig sind, wobei die letzten beiden Ziffern
das Objekt angeben und die vorangestellten Ziffern die Nummer der
Figur, auf der das Objekt dargestellt ist. Damit stimmen die Bezugsziffern
von gleichen Objekten, die in mehreren Figuren dargestellt sind,
in den letzten beiden Ziffern überein. Zum Beispiel kennzeichnen
die Bezugszeichen 3, 203 und 503 das
Objekt 3 in den 1, 2 und 5.
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Die
Erläuterung eines Objektes mit einer Bezugsziffer findet
sich daher gegebenenfalls in der Beschreibung zu einer der vorangegangenen
Figuren unter der entsprechenden Bezugsziffer.
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In 1 ist
eine vereinfachte Darstellung einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage 1 dargestellt.
Das Beleuchtungssystem 3 beleuchtet dabei die strukturtragende
Maske 5, die in der Objektebene 7 angeordnet ist.
Die strukturtragende Maske kann dabei in Scanrichtung 9 bewegt
werden. Nachgeschaltet ist die Projektionsoptik 11, die
die Maske in die Bildebene 13 abbildet. In der Bildebene
befindet sich ein Substrat 15, das eine photosensitive Schicht 17 enthält,
die bei der Belichtung chemisch verändert wird. Man spricht
hierbei auch von einem lithographischen Schritt. Dieses Substrat
kann ebenfalls entlang der Scanrichtung 9 bewegt werden.
Das Verhältnis der Scangeschwindigkeiten von Substrat zu
Maske entspricht der Vergrößerung der Projektionsoptik
zwischen Maske und Substrat, die üblicherweise kleiner
1 ist, zum Beispiel 1:4. Durch die Belichtung der photosensitiven Schicht
und weiterer Prozesse, die unter anderem chemischer Natur sind, entsteht
ein mikroelektronisches Bauelement.
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2 zeigt
eine vereinfachte schematische Darstellung eines Beleuchtungssystems 203 einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
in einer vollständig oder überwiegend refraktiven
Ausführungsform. Dieses Beleuchtungssystem enthält eine
Lichtquelle 219, die hochfrequente Folgen von kurzen Lichtpulsen
erzeugt, die die Beleuchtungsstrahlung 221 bilden. Diese
Lichtquelle kann, insbesondere für ein Beleuchtungssystem
aus refraktiven Komponenten, ein Excimerlaser sein, der eine Beleuchtungsstrahlung
mit einer Wellenlänge von zum Beispiel 193 nm
erzeugt. Die Beleuchtungsstrahlung passiert nachfolgend eine Strahlformungseinheit 223,
ein Zoom-Axikon-Objektiv 225 zur Einstellung verschiedener
Beleuchtungstypen und einen Stabhomogenisierer 227, der
zur Mischung und Homogenisierung der Beleuchtungsstrahlung dient.
Hieran schließt die erfindungsgemäße
Komponente 229 zur Einstellung der scanintegrierten Beleuchtungsenergie
in der Objektebene 207 an. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist diese Komponente in einer zur Objektebene 207 optisch
konjugierten Ebene 231 angeordnet. Gezeigt sind in der 2 aus
Darstellungsgründen nur zwei fingerartige Blenden 233,
die in Scanrichtung 209 liegen. Nachgeschaltet ist ein Objektiv 235 gezeigt,
dass die Ebene 231, in der die erfindungsgemäße
Komponente angeordnet ist, auf die Objektebene 207 abbildet.
In dieser Objektebene ist dann die strukturtragende Maske 205 angeordnet.
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In 3 ist
eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage schematisch
dargestellt, die aus reflektiven Komponenten besteht. Dies ist insbesondere
dann vorteilhaft, wenn die Wellenlänge der verwendeten
Beleuchtungsstrahlung kleiner als 193 nm und insbesondere zwischen
3 nm und 15 nm ist. Die Beleuchtungsstrahlung wird hier durch eine Lichtquelle 319 erzeugt,
die zum Beispiel ein Plasma sein kann, dass durch einen Laser oder
eine Entladung generiert wird. Die Beleuchtungsstrahlung 321 wird
dann von einem Kollektor 337 auf den ersten Spiegel 339 einer
Mischeinheit 339, 341 gelenkt. Nach dem zweiten
Spiegel 341 der Mischeinheit wird die Beleuchtungsstrahlung
mit Hilfe der weiteren Spiegel 343, 345, 347 auf
eine Objektebene 307 geleitet. In dieser Objektebene ist
wiederum die strukturtragende Maske angeordnet (nicht in der Zeichnung
dargestellt), die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
reflektiv ausgestaltet ist. Mit Hilfe einer Projektionsoptik 311 wird
diese Maske auf die Bildebene 313 abgebildet. Die erfindungsgemäße
Komponente 329 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel nahe
zur Objektebene angeordnet und enthält fingerartige Blenden
vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise auf der der Projektionsoptik
gegenüberliegenden Seite, um den Strahlengang zwischen
Objekt- und Bildebene der Projektionsoptik in der dargestellten
Ausführungsform der Projektionsbelichtungsanlage nicht
zu beeinflussen. Eine Vignettierung der Strahlung in diesem Bereich
würde die Abbildung der strukturtragenden Maske verschlechtern.
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4 zeigt
beispielhaft eine Beleuchtungsleistungsflächendichte ρ(x,
y) in der Ebene der erfindungsgemäßen Komponente,
wie sie bei einem Beleuchtungssystem aus 3 erzeugt
wird. Dargestellt ist die Beleuchtungsleistungsflächendichte
mit Hilfe der Isointensitätslinien 449 in einem
kartesischen Koordinatensystem. Dabei verläuft die y-Achse
parallel zur Scanrichtung 409 und die x-Achse steht senkrecht
auf der Scanrichtung. Die zur Scanrichtung senkrechte Richtung ist
mit 410 bezeichnet.
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Anhand
der Berandungskurve 451 sieht man, dass es sich in diesem
Fall um ein bogenförmiges Feld handelt. Die Geraden 452, 453 und 454 verlaufen
parallel zur Scanrichtung und schneiden die x-Achse an den Positionen
x1, x2 und x3. Mit y10 und y11 sind die y-Koordinaten der Punkte bezeichnet,
an denen entlang der Gerade 452 die Beleuchtungsleistungsflächendichte
20% ihres Maximalwertes annimmt.
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Entsprechendes
gilt für die Koordinaten y20, y21 und die Gerade 453, sowie für
die Koordinaten y30, y30 und
die Gerade 454. Damit liegen die sechs Punkte (x1, y10), (x1, y11), (x2, y20), (x2, y21), (x3, y30) und (x3, y31) auf der gleichen
Isointensitätslinie.
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In
5 ist
der Verlauf der Beleuchtungsleistungsflächendichte, das
Scanprofil, entlang der Geraden aus
5 dargestellt.
Dabei bezeichnet
555 das Scanprofil entlang der Gerade
452,
556 das Scanprofil
entlang der Gerade
453 und
557 das Scanprofil
entlang der Gerade
454. Diese drei Scanprofile
555,
556 und
557 sind
im Wesentlichen in y-Richtung gegeneinander verschoben aufgrund
der Bogenform des Beleuchtungsfeldes. Um eine gute Abbildung zu
gewährleisten sollte jedoch die scanintegrierter Beleuchtungsleistungsflächendichte,
das heißt das Integral
möglichst wenig
in x-Richtung variieren. Stimmt die Blendenebenen mit der Objektebene überein,
so bezeichnet man dieses Integral häufig auch als Uniformitykurve
U(x). Dieses Integral kann eingestellt werden, indem eine Blende
in der Ebene der erfindungsgemäßen Komponente
eingebracht wird. Eine solche Blende sorgt dafür, dass
ein Punkt im Retikel nicht mehr die vollständige scanintegrierte
Beleuchtungsleistungsflächendichte sieht, sondern nur einen
Anteil davon. Dies geschieht, indem das Integral mit Hilfe der Blende
begrenzt wird. In
5 ist zum Beispiel das Integral
559 dargestellt,
das sich ergibt, wenn die Blende
461 in
4 die
Integration entlang der Geraden
452 beschneidet. Die begrenzende
Blendenkante schneidet somit die Gerade
452 an den Koordinaten
(x
1, y
11). Die Position
der begrenzenden Blendenkante auf der Gerade
452 wirkt
somit als obere Integralgrenze. Die scanintegrierte Beleuchtungsleistungsflächendichte
D(x, y) bei einer Position x kann daher als Funktion der Koordinate
der begrenzenden Blendenkanten dargestellt werden
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In
der vorliegenden Ausführungsform sind die Blenden nur auf
einer Seite angeordnet, so dass die Integration über die
Beleuchtungsleistungsflächendichte nur auf einer Seite
begrenzt werden kann. Es ergibt sich daher minus unendlich als untere
Integralgrenze und y als obere Integralgrenze. Alternativ können
jedoch auch Blenden eingesetzt werden, die die Integration auf beiden
Seiten begrenzen. Dann ergibt sich die scanintegrierte Beleuchtungsleistungsflächendichte
als Funktion beider Blendenpositionen yo für
die obere Grenze und yu für die
untere Grenze.
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Im
Folgenden wird nur der Fall einer einseitigen Blende weiter betrachtet.
Die Erfindung betrifft jedoch auch den beidseitigen Fall und die
folgenden Ausführungen lassen sich direkt auf diesen Fall übertragen.
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Die
Blende 461 mit der begrenzenden Blendenkante, die senkrecht
zur Scanrichtung steht, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt
ist, hat jedoch den Nachteil, dass die Integrale entlang der Geraden 452 und 453 beide
die gleiche obere Integralgrenze bekommen. Damit unterscheiden sich
die Werte der beiden Integrale jedoch deutlich, da die Scanprofile 555 und 556 in
y-Richtung gegeneinander versetzt sind. Dies kann durch den Einsatz
einer erfindungsgemäßen Blende 463 vermieden
werden. Hier kann zum Beispiel die Form der begrenzenden Blendenkante
derart gewählt werden, dass der Versatz der Scanprofile
berücksichtigt wird. Auf diese Weise ist es möglich
die Variation in x-Richtung der Werte der Integrale zu minimieren.
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Liegen
die x-Position zweier Geraden parallel zur Scanrichtung soweit auseinander,
dass sie nicht mehr in den gleichen Blendenbereich fallen, wie zum
Beispiel die x-Positionen der Geraden 452 und 454,
so kann ein großer Teil des Versatzes der Scanprofile 555 und 557 zueinander
durch die Einstellung der Blendenposition in y-Richtung geleistet
werden. In der 4 deuten die Doppelpfeile auf
den Blenden 461, 463 und 465 an, dass
die Blenden in Scanrichtung in ihrer Position verändert
werden können. Die Einstellung der Blendenposition ermöglicht
jedoch nur eine Anpassung mit begrenzter Genauigkeit. Zur Verbesserung
der Genauigkeit ist zusätzlich die erfindungsgemäße
Anpassung der begrenzenden Blendenkante an die Form der Ausleuchtung
im Blendenbereich erforderlich.
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In
6 ist
die Beleuchtungsleistungsflächendichte in der Ebene der
erfindungsgemäßen Komponente mit Hilfe der Isodosislinien
667 dargestellt.
Isodosislinien sind definiert als Punkte gleicher scanintegrierter Beleuchtungsleistungsflächendichte,
das heißt, dass an allen Punkten einer solchen Linie das
Integral D(x, y) mit
den gleichen Wert hat. Würde
eine Blende exakt einer solchen Linie folgen, wäre der
Wert des Integrals überall gleich, so dass die scanintegrierte
Beleuchtungsleistungsflächendichte nicht entlang der x-Richtung
variierte. Dies hätte den Vorteil, dass dann eine sehr
geringe Variation der scanintegrierten Beleuchtungsleistungsflächendichte
in der Retikelebene gewährleistet werden kann.
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In 7 ist
die entlang der in 6 dargestellten Geraden 653 scanintegrierte
Beleuchtungsleistungsflächendichte D(x1,
y) nach Normierung auf ihren Maximalwert dargestellt.
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Als
y4 ist die Position in 5 und 6 markiert,
an der die scanintegrierte Beleuchtungsleistungsflächendichte
20% ihres Maximalwertes annimmt. Die Gerade 653 schneidet
in 6 also die 20%-Isodosislinie an der Position (x1, y4).
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8a zeigt
eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Komponente, wobei eine fingerartige Blende 833 im Detail
dargestellt ist. Die Blende 833 definiert durch ihre Ausdehnung
senkrecht zur Scanrichtung 810 einen Blendenbereich 871.
Die Strahlung, die dieses Gebiet passiert, kann durch Verschieben
der Blende 833 in Scanrichtung, angedeutet durch den Doppelpfeil,
vignettiert werden. Die Ausleuchtung der Blendenebene besitzt in
diesem Blendenbereich 871 eine definierende Linie 869.
Dabei kann es sich um die Berandungskurve, eine Isointensitätslinie
oder um eine Isodosislinie handeln. Approximiert man die definierende
Linie im Blendenbereich 871 durch eine Gerade 873 so
ergibt sich der mittlere Winkel 875 zur Scanrichtung 809.
Zur genaueren Beschreibung der definierenden Linie lässt
sich ferner der Radius 877 des besten Kreisfits an den
Abschnitt der definierenden Linie im Blendenbereich 871 verwenden.
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Würde
man nun eine rechteckige Blende einsetzen, deren vordere Kante senkrecht
zur Scanrichtung verläuft, so ergäbe sich eine
Variation entlang der zur Scanrichtung senkrechten Richtung 810 der scanintegrierten
Beleuchtungsleistungsflächendichte in der Objektebene sobald
die Blende so eingestellt ist, dass sie einen Teil der Strahlungsenergie
vignettiert. Dies sieht man daran, dass in einem solchen Fall der
das Beleuchtungsfeld begrenzende Abschnitt der rechteckigen Blende
die definierende Linie unter großem Winkel schnitte. Dieser
Nachteil kann durch die erfindungsgemäße Blende
vermieden werden, indem die Form der begrenzenden Blendenkante 879,
welche in den Blendebereich 871 eingreift, der Form der
definierenden Linie 869 im Blendenbereich 871 im
Wesentlichen entspricht. Ändert man die Position einer
solchen Blende in Scanrichtung, so dass zum Beispiel bis zu 10%
oder mehr der Beleuchtungsenergie im Blendenbereich vignettiert werden,
so variiert der Wert der scanintegrierte Beleuchtungsleistungsflächendichte
entlang der zur Scanrichtung senkrechten Richtung 810 nur
wenig, wenn die begrenzende Blendenkante 879 mit einer Isodosislinie
zusammenfällt und im Wesentlichen auch die gleiche Form
hat.
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8b zeigt
eine begrenzende Blendenkante
879 zusammen mit einer definierenden
Linie in einer detaillierten Darstellung. Dabei kann es sich zum Beispiel
um eine Isodosislinie
869 handeln. Die begrenzende Blendenkante
879 verläuft
in diesem Fall senkrecht zur Scanrichtung
809. Aufgrund
der Abweichung Δy zwischen der Blendenkante und der Isodosislinie
ergibt sich eine Variation der scanintegrierten Beleuchtungsenergie
in dem zugeordneten Einflussbereich entlang der zur Scanrichtung
senkrechten Richtung
810. Damit eine sehr gleichmäßige Strukturbreite
bei der Abbildung der strukturtragenden Maske in die Bildebene entsteht,
ist es vorteilhaft, wenn die scanintegrierte Beleuchtungsenergie um
weniger als 0.5% variiert. Hieraus lässt sich abschätzen,
wie groß daher die Abweichung Δy maximal sein
darf. Dabei geht man näherungsweise davon aus, dass in
der Ebene der erfindungsgemäßen Komponente
eine
gleichmäßige Ausleuchtung mit einer konstanten
Beleuchtungsleistungsflächendichte ρ(x, y) = ρ
0 vorliegt. Somit ist die scanintegrierter Beleuchtungsleistungsflächendichte
D(x) gegeben durch D(x) = ρ
0·l(x),
wobei l(x) die Ausdehnung der Ausleuchtung in Scanrichtung an der
Position x bezüglich der zur Scanrichtung senkrechten Richtung
810 angibt.
Damit nun das Integral D(x) um weniger als 0.5% entlang dieser Richtung
variiert, darf auch l(x) um nicht mehr als 0.5% variieren. Es ergibt
sich also, dass an allen Positionen im Blendenbereich die Abweichung Δy
nicht mehr als 0.5% der Ausdehnung entlang der Scanrichtung betragen
darf, das heißt
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Beträgt
die Ausdehnung der Ausleuchtung in Scanrichtung zum Beispiel etwa
6 mm, so darf die begrenzende Blendenkante um nicht mehr als 0.03 mm
von der definierenden Linie abweichen. Bei einer Ausdehnung der
Blende in der zur Scanrichtung senkrechten Richtung von zum Beispiel Δx
= 4 mm ergibt sich ein maximaler Winkel
875 zwischen der besten
Fitgerade an die definierende Linie und der begrenzenden Blendenkante
von
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Es
ist also vorteilhaft, wenn der Winkel 881 zwischen der
besten Fitgerade an die begrenzende Blendenkante 879 und
der Scanrichtung vom mittleren Winkel 875 der definierenden
Linie um weniger als 1° abweicht. Der Winkel 881 ist
in 8b nicht dargestellt, da der Winkel in diesem
speziellen Fall 0° beträgt.
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Entsprechend
ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich der Radius des besten
Kreisfit (nicht in der Zeichnung dargestellt) an die begrenzende
Blendenkante 867 vom Radius 877 des besten Kreisfit
an die definerende Linie 869 um weniger als 0.5% abweicht.
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Ferner
ist in 8a eine Verstellvorrichtung 833 in
Form eines Aktuator angedeutet, mit dessen Hilfe die Position der
Blende in Scanrichtung 809 verändert werden kann.
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Dieser
Aktuator wird angesteuert durch eine Regeleinheit 885,
die schematisch dargestellt wurde. Zur Steuerung und/oder Regelung
der Blendenposition verwendet die Regeleinheit 885 zum
Beispiel ein Messsignal eines Sensors 887, der die scanintegrierten
Beleuchtungsenergie beispielsweise in der Retikelebene misst.
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In 9 ist
die erfindungsgemäße Komponente schematisch dargestellt.
Die Form der begrenzenden Blendenkanten 979 ist hier auf
die Berandungskurve 951 angepasst. In dieser Figur ist
die Position aller Blenden derart, dass keine Beleuchtungsstrahlung
vignettiert wird. Jede einzelne der Blende 933 ist in ihrer
Position jedoch variabel verstellbar. Dies ist in 9 durch
Doppelpfeile angedeutet. Verändert man die Blendenposition
einer Blende in Scanrichtung 909, so lässt sich
gezielt ein Teil der Beleuchtungsstrahlung im Blendenbereich vignettieren.
Da jedoch jede der Blenden eine angepasste begrenzende Blendekante 979 aufweist,
kann eine solche Vignettierung durchgeführt werden ohne dass
die scanintegrierte Beleuchtungsleistungsflächendichte
in dem zugeordneten Einflussbereich einer Blende um wesentlich mehr
als 0.5% variiert, wie vorstehend mit Bezug auf die 4 und 5 erläutert
wurde.
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10 zeigt
eine weitere Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausgestaltung
sind die Blenden 1033 derart angeordnet, dass nur eine
Seite des Beleuchtungsfeldes begrenzt werden kann. Alternativ oder
zusätzlich können auch Blenden auf der anderen
Seite des Beleuchtungsfeldes angeordnet sein. Ferner haben alle
Blenden die gleiche Form. Im in 10 dargestellten
Falle ist die begrenzende Blendenkante 1079, welche die
Beleuchtungsstrahlung bei entsprechender Blendeneinstellung vignettiert,
senkrecht zur Bewegungsrichtung der Blende 1033, angedeutet
durch die Doppelpfeile, ausgebildet. Alternativ kann die begrenzende
Kante 1079 auch wie in einer der anderen Ausführungsformen ausgebildet
sein. Trotz der geraden begrenzenden Kanten 1079 ist durch
die Anordnung der Blenden 1033 gewährleistet,
dass die begrenzenden Blendenkanten 1079 an die Berandungskurve 1051 angepasst
sind. Dies ist dadurch erreicht worden, dass die Blenden 1033 gedreht
zueinander angeordnet worden sind. Somit ergibt sich auch hier,
dass sich die begrenzenden Blendenkanten 1079 zweier Blenden bei
einer beliebigen Verschiebung der Blenden stets unterscheiden. Dies
liegt daran, dass die begrenzenden Blendenkanten 1079 zweier
Blenden einen Winkel zueinander aufweisen.
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Alternativ
oder ergänzend können die Blenden 1033 auch
so ausgestaltet sein, dass sie drehbar um einen Drehpunkt 1089 gelagert
sind. Der Drehpunkt ist hier innerhalb der Blende dargestellt. Es
ist auch möglich die Blende um eine Achse zu drehen, die
außerhalb der Blende liegt. Die drehbare Lagerung ermöglicht
zum Beispiel eine Anpassung der begrenzenden Blendenkante 1079 an
die Form der Berandungskurve 1051, indem die Blende verdreht
werden kann, angedeutet durch den gekrümmten Doppelpfeil 1091.
Um die Übersichtlichkeit der Figur nicht zu reduzieren,
ist die drehbare Lagerung um den Drehpunkt 1089 nur für
eine der Blenden 1033 dargestellt. Eine entsprechende Lagerung
mehrerer oder aller Blenden ist ebenso möglich.
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Ferner
ist in 10 gezeigt, dass sich die Blenden
zum Beispiel im Bereich 1093 teilweise überlappen,
um Lücken zu vermeiden.
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In 11 ist
eine erfindungsgemäß weitergebildete Form einer
einzelnen Blende mit einem Ausführungsbeispiel für
eine Anpassungsvorrichtung zur Veränderung der begrenzenden
Kante schematisch dargestellt. Die Blende 1133 ist an ihrem
vorderen Ende mit einem variablen Blendenbereich 1195 ausgestattet,
der um einen Drehpunkt 1197 drehbar gelagert ist. Diese
Ausgestaltung ermöglicht den Winkel 1181 der begrenzenden
Blendenkante 1179 zu verändern, um die Blendenkante
besser an die Ausleuchtung im Blendenbereich anpassen zu können.
Eine solche Anpassung kann zum Beispiel erforderlich sein, wenn
sich die Ausleuchtung im Blendenbereich verändert. Dies
ist zum Beispiel der Fall, wenn weitere Blenden im Beleuchtungssystem
eingebracht oder verändert werden, um zum Beispiel die Winkelverteilung
der Strahlung in der Objektebene zu verändern. Des Weiteren
kann eine solche Veränderung durch Degradation von optischen
Elementen verursacht werden.
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Weiterhin
kann es erforderlich sein, die Blendenkante anzupassen, wenn die
Position der Blende verändert wird. Bei einer Positionsänderung
ist gegebenenfalls erforderlich die Blendenkante an eine andere
definierende Linie anzupassen, die möglicherweise eine
unterschiedliche Form aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0952491
A2 [0002]
- - US 2006/0244941 [0002]