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Die
Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik für die Mikrolithographie. Ferner
betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen
Beleuchtungsoptik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen
Beleuchtungssystem, ein Verfahren zur Herstellung strukturierter
Bauelemente sowie ein mit einem derartigen Verfahren hergestelltes strukturiertes
Bauelement.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsoptik
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine Beeinflussung
und/oder eine Überwachung einer Beleuchtungsintensitätsverteilung über
das Objektfeld möglichst ohne Beeinflussung einer Beleuchtungswinkelverteilung
bei gleichzeitig möglichst kompakter Ausführung
der Beleuchtungsoptik gewährleistet ist.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst mit
einer Beleuchtungsoptik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Erfindungsgemäß findet
eine räumliche Trennung der Objektebene von der Überlagerungsebene
der Strahlbüschel des Beleuchtungslichts statt. Die Objektebene
und die Überlagerungsebene sind dabei keine Ebenen, die
ineinander abgebildet werden, so dass die Objektebene der Überlagerungsebene
direkt benachbart sein kann. Zwischen der Objektebene und der Überlagerungsebene
müssen keine das Beleuchtungslicht führenden optischen
Komponenten angeordnet sein. In der Überlagerungsebene
kann eine Einrichtung zur Vorgabe einer Beleuchtungsintensitätsverteilung über
das Objektfeld oder zur beispielsweise sensorischen Überwachung
der Beleuchtungsintensitätsverteilung über das
Objektfeld angeordnet werden. Diese Anordnung ist so, dass die Einrichtung
dort mit dem Beleuchtungslicht zusammenwirkt, wo die zusammenfallende Überlagerung
der Strahlbüschel stattfindet, so dass gleichzeitig alle überlagerten
Strahlbüschel, also die Strahlbüschel aus mehreren
oder aus allen Beleuchtungswinkeln, erfasst werden können.
Es resultiert die gewünschte beleuchtungswinkelunab hängige
Erfassung des Beleuchtungslichts in einer von der Objektebene getrennten Überlagerungsebene.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik muss nicht
zwingend einen Facettenspiegel beinhalten. Auch eine Zerlegung des
Beleuchtungslicht-Strahlbündels in die Strahlbüschel
beispielsweise über einen Wabenkondensor, also über
ein transmissives und in eine Vielzahl von Einzelkanälen
aufgeteiltes optisches Element, und/oder über mindestens
ein diffraktives Element ist möglich. Erfindungsgemäß reicht
eine abschnittsweise Superposition, also eine zusammenfallende Überlagerung,
von Büschelrandabschnitten der Strahlbüschel aus.
Die sonstigen Büschelrandabschnitte der überlagerten
Strahlbüschel müssen nicht zusammenfallen, sondern
dort können Abweichungen toleriert werden. Beispielsweise
bei angenähert rechteckigen Büscheln reicht eine
Superposition an einem der vier Büschelränder
aus. Dort, wo die Strahlbüschel in der Überlagerungsebene
zusammenfallen, kann beispielsweise Strahlung für eine
beleuchtungswinkelunabhängige zusätzliche Sensorik
ausgekoppelt werden, die dann wertvolle, beleuchtungswinkelunabhängige
Informationen über die Objektfeldbeleuchtung liefern kann.
Die zusammenfallenden Randabschnitte der überlagerten Strahlbüschel
bilden einen gemeinsamen Büschelrandabschnitt, der in der
Regel senkrecht auf einer Objektverlagerungsrichtung im Falle eines
während des mikrolithographischen Projektionsvorgangs verlagerten
Objekts steht. Eine derartige Verlagerung ist bei einer als Scanner
ausgeführten Projektionsbelichtungsanlage der Fall. Durch
die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik findet
also eine Superposition der Strahlbüschel in der Überlagerungsebene
statt.
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Die Überlagerung
der Strahlbüschel nach Anspruch 2 schafft die Möglichkeit,
eine praktisch beleuchtungswinkelunabhängige Wirkung der
Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung zu gewährleisten.
Die Überlagerungsebene ist dann eine Intensitätsvorgabeebene.
Die Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung beeinflusst die überlagerten
Strahlbüschel des Beleuchtungslicht-Strahlbündels
dort, wo diese zusammenfallen. Damit beeinflusst die Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung
alle dort überlagerten Strahlenbüschel in gleicher
Weise, hat also in Bezug auf diese Strahlbüschel eine büschelunabhängige
Wirkung und damit eine in Bezug auf die Beleuchtungswinkel, denen
die se Strahlbüschel zugeordnet sind, unabhängige
Wirkung. Die Superposition der Strahlbüschel findet zumindest
dort statt, wo die Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung auf
das Beleuchtungslicht-Strahlbündel wirkt. Beispielsweise
bei angenähert rechteckigen Strahlbüscheln reicht
eine Superposition an dem Rand aus, der von der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung
beeinflussbar ist. Natürlich ist eine Superposition von
Strahlbüscheln oder Büschelrandabschnitten auch
dort möglich, wo kein Einfluss durch die Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung erfolgt.
Eine Superposition der Strahlbüschel in der Überlagerungs-
bzw. Intensitätsvorgabeebene zur Reduzierung oder praktischen
Vermeidung eines Beleuchtungswinkeleinflusses der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung
ist einsetzbar unter anderem für Systeme, die eine von
zwei Seiten her erfolgende Beeinflussung der überlagerten
Strahlbüschel durch die Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung
erlauben. Hierbei kann es sich um Beleuchtungsoptiken mit einem
Zwischenbild oder auch um Beleuchtungsoptiken mit Transmissionsmasken
handeln. Die Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung gibt die
Intensität des Beleuchtungslichts im Objektfeld vor. Durch
die Überlagerung der Strahlbüschel dort, wo sie
von der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung beeinflussbar
sind, kann zudem eine erhöhte Stabilität der Objektfeldbeleuchtung
erreicht werden, da sich eine Verlagerung einer zur Erzeugung des
Beleuchtungslichts herangezogenen Lichtquelle auf die Wirkung der
Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung allenfalls gering auswirkt.
Dies ist insbesondere von Vorteil beim Einsatz einer EUV-Plasmaquelle.
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Eine
Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung nach Anspruch 3 führt
zu einer über eine Objektfeldhöhe, also über
eine Objektfelddimension senkrecht zu einer Objektverlagerungsrichtung,
sensitiven Beeinflussung der Intensität über das
Objektfeld.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beleuchtungsoptik der
eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Bandbreite
der Einsatzmöglichkeiten der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung
erhöht ist.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst mit
einer Beleuchtungsoptik mit den im Anspruch 4 angegebenen Merkmalen.
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Erfindungsgemäß wurde
erkannt, dass dann, wenn die Einzelblenden der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung
alle von einer Seite in das Beleuchtungslicht-Strahlbündel
einschiebbar sind, die Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung
auch in Situationen zum Einsatz kommen kann, in denen das Objektfeld
auf einem reflektierenden Objekt, beispielsweise auf einem reflektierenden
Retikel, angeordnet ist. Die Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung
kann dann so angeordnet werden, dass sie den reflektierten Strahlengang
des Beleuchtungslicht-Strahlbündels nicht stört.
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Eine
Anordnung der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung nach Anspruch
5 schafft wiederum die Möglichkeit, eine beleuchtungswinkelunabhängige Wirkung
der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung zu gewährleisten.
Die Feldebene der optischen Baugruppe beschreibt diejenige Ebene,
wo bedingt durch die bündelführende Wirkung der
optischen Baugruppe eine Einschnürung des Beleuchtungslicht-Strahlbündels
und, bei einem Beleuchtungslicht-Strahlbündel, das in mehrere
Strahlbüschel aufgeteilt ist, eine Überlagerung
von diesen Strahlbüscheln stattfindet. In der Regel handelt
es sich bei der Feldebene der optischen Baugruppe um diejenige Ebene,
in die objektfeldformende Komponenten der optischen Baugruppe abgebildet
werden. Dennoch ist die Feldebene der optischen Baugruppe in ihrer
Lage prinzipiell unabhängig von einer Ebene, die mit einer
nachgelagerten Projektionsoptik einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
abgebildet wird und die in der Regel als Objektebene bezeichnet
wird. Bei den Beleuchtungsoptiken, die aus dem Stand der Technik
bekannt sind, fallen die Feldebene der optischen Baugruppe einerseits
und die Objektebene andererseits zusammen. Dies ist bei der erfindungsgemäßen
Beleuchtungsoptik nicht so. Dort ist die Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung,
nicht aber das abzubildende Objekt, also in der Regel ein Retikel,
in der Feldebene der optischen Baugruppe angeordnet. Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtungen,
die aus dem Stand der Technik bekannt sind, sind in der Regel vor einem
in der Feldebene der optischen Baugruppe angeordneten Retikel angeordnet,
liegen selbst also nicht in dieser Feldebene. Dies führt
dazu, dass die Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung des Standes
der Technik auf bestimmten Beleuchtungswinkeln zugeordnete Strahlbüschel
des Beleuchtungslicht-Strahlbündels stärker wirkt
als auf anderen Beleuchtungswinkeln zugeordnete Strahlbüschel,
dass also die bekannten Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtungen
nicht beleuchtungswinkelunabhängig wirken. Dieses Problem
wurde von den Erfindern erkannt und durch die Anordnung der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung
in der Feldebene der optischen Baugruppe beseitigt. Überraschenderweise
führt die Verlagerung des Objektes aus der Feldebene der
optischen Baugruppe heraus nicht zu Problemen. Dies gilt insbesondere dann,
wenn eine Projektionsbelichtungsanlage, zu der die Beleuchtungsoptik
gehört, als scannende Anlage ausgeführt ist. Ferner
gilt dies insbesondere dann, wenn die Beleuchtung des Objektfeldes
mit einer numerischen Apertur des Beleuchtungslicht-Strahlbündels
erfolgt, die kleiner oder gleich 0,1 ist.
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Eine
Anordnung nach Anspruch 6 ist besonders kompakt.
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Eine
Anordnung nach Anspruch 7 vermeidet Bauraumkonflikte oder Dosisfehler,
d. h. unerwünschte Abweichungen bei der in das Objektfeld eingetragenen
Beleuchtungsintensität. Bevorzugte Abstandsbereiche sind
zwischen 10 mm und 20 mm, insbesondere im Bereich von 15 mm oder
16 mm.
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Eine
Anordnung nach Anspruch 8 erlaubt eine gute Kontrolle über
eine Beleuchtungswinkelverteilung der Beleuchtung des Objektfeldes.
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Eine
Gestaltung der Feldfacetten nach Anspruch 9 ermöglicht
die Vermeidung eines Überstrahlens des Objektfeldes in
Folge des Auseinanderlaufens der Feldfacettenbilder in der Objekt-
beziehungsweise Retikelebene aufgrund der Tatsache, dass das Objekt
nicht in der auch als Blendenebene bezeichneten Feldebene der optischen
Baugruppe liegt, in welcher die Teilfelder, also die Bilder objektfeldformender
Komponenten der optischen Baugruppe der Beleuchtungsoptik, derart
angeordnet sind, dass die Rückkopplung auf die Beleuchtungswinkelverteilung
gering ist.
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Eine
Anordnung nach Anspruch 10 ermöglicht eine möglichst
gleichmäßige Wirkung der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung
auf alle Feldfacettenbilder und vermeidet damit einen unerwünschten
Einfluss auf die Beleuchtungswinkelverteilung beim Einsatz der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung.
Soweit die Feldfacetten in der Intensitätsvorgabeebene scharf
abgebildet werden, wird eine besonders hohe Systemstabilität
erreicht, wobei insbesondere eine Ortsverlagerung einer Lichtquelle
für das Beleuchtungslicht in gewissem Maße unkritisch
ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn als Lichtquelle eine
EUV-Plasmaquelle eingesetzt wird.
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Eine
Anordnung nach Anspruch 11 ermöglicht eine in der Praxis
beleuchtungswinkelunabhängige Wirkung der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung auch
in Fällen, in denen eine gute Überlagerung der Feldfacettenbilder
am den Einzelblenden zugewandten Rand des Beleuchtungslicht-Strahlbündels
in der Feldebene nicht für alle Feldfacettenbilder möglich ist.
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Eine
Zuordnung nach Anspruch 12 verbessert eine Beleuchtungswinkelunabhängigkeit
der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung in den Fällen,
in denen eine perfekte Überlagerung am den Einzelblenden
zugewandten Rand des Beleuchtungslicht-Strahlbündels in
der Feldebene nicht oder kaum möglich ist. Die vorgegebene
Verteilung von Beleuchtungswinkeln kann beispielsweise durch Einsatz
einer statistischen Funktion erzeugt werden. Auf diese Weise ist
nicht nur eine Beleuchtungswinkelunabhängigkeit des Einsatzes
der Intensitäts-Vorgabeeinrichtung möglich, sondern
auch ein vorgegebener Einfluss auf die Beleuchtungswinkel kann realisiert
werden.
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Ein
Pupillenfacettenspiegel nach Anspruch 13 erlaubt eine gute Kontrolle
einer Beleuchtungswinkelverteilung über das Objektfeld.
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Kippbare
Pupillenfacetten nach Anspruch 14 ermöglichen eine gezielte
Verlagerung der einzelnen Strahlbüschel des Beleuchtungslicht-Strahlbündels in
der Intensitätsvorgabeebene und damit eine Ausrichtung
zur Optimierung der Superposition dieser Strahlbüschel
dort, wo diese von der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung
beeinflussbar sind.
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Einzelblenden
nach Anspruch 15 verbessern die Sensitivität einer Intensitätsbeeinflussung
der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung auf eine Verlagerung
von Einzelblenden sowie bezüglich einer relativen Positionsänderung
von Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung und Beleuchtungslicht-Strahlbündel.
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Die
Vorteile eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 16, einer Projektionsbelichtungsanlage
nach Anspruch 17, eines Verfahrens zur Herstellung eines strukturierten
Bauelements nach Anspruch 18 sowie eines derart hergestellten Bauelements
nach Anspruch 19 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme
auf die Beleuchtungsoptik erläutert wurden. Bei der Lichtquelle
kann es sich insbesondere um eine EUV-Lichtquelle mit einer Nutzlicht-Wellenlänge
im Bereich zwischen 5 mm und 30 mm handeln. Die Projektionsbelichtungsanlage
dient zur lithographischen Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten
Bauelements.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher
erläutert. In dieser zeigen:
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1 schematisch
und in Bezug auf eine Beleuchtungsoptik im Meridionalschnitt eine
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie;
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2 eine
Ausschnittsvergrößerung aus 1 im
Bereich einer Retikelebene;
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3 eine
Ansicht auf eine Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung der
Projektionsbelichtungsanlage aus Blickrichtung III in 2;
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4 eine
Ansicht einer Facettenanordnung eines Feldfacettenspiegels der Beleuchtungsoptik der
Projektionsbelichtungsanlage nach 1;
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5 eine
Ansicht einer Facettenanordnung eines Pupillenfacettenspiegels der
Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage nach 1;
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6 in
einer zu 4 ähnlichen Darstellung
eine Facettenanordnung einer weiteren Ausführung eines
Feldfacettenspiegels;
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7 schematisch
einen Strahlengang durch die Beleuchtungsoptik zwischen einer Pupillenebene
der Beleuchtungsoptik und einer Retikelebene für drei ausgewählte
und jeweils bestimmten Beleuchtungswinkeln zugeordnete Strahlbüschel;
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8 eine
Feldfacette einer Ausführung des Feldfacettenspiegels nach 4;
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9 eine
Feldfacette einer weiteren Ausführung des Feldfacettenspiegels
nach 4;
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10 eine Überlagerung
dreier entsprechend der Darstellung nach 7 verschiedenen Beleuchtungswinkeln
zugeordneter Strahlbüschel in einer Ebene der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung bei
einer alternativen Beleuchtung;
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11 bis 16 Diagramme
zu Beleuchtungsparametern der Beleuchtung eines Retikels in Abhängigkeit
von einer prozentualen Schwächung durch die Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung
bei einer ersten Beleuchtungsgeometrie; und
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17 bis 22 Diagramme
zu den gleichen Beleuchtungsparametern bei einer weiteren, in Bezug
auf eine möglichst geringe durch die Schwächung
der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung induzierte Änderung
dieser Beleuchtungsparameter optimierten Beleuchtungsgeometrie.
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Eine
Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie
dient zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten elektronischen
Halbleiter-Bauelements. Eine Lichtquelle 2 emittiert EUV-Strahlung
im Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 5 nun und
30 nm. Zur Beleuchtung und Abbildung innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird
ein Nutzstrahlungsbündel 3 genutzt. Das Nutzstrahlungsbündel 3 durchläuft
nach der Lichtquelle 2 zunächst einen Kollektor 4,
bei dem es sich beispielsweise um einen genesteten Kollektor mit
einem aus denn Stand der Technik bekannten Mehrschalen-Aufbau handeln
kann. Nach dem Kollektor 4 durchtritt das Nutzstrahlungsbündel 3 zunächst
eine Zwischenfokusebene 5, was zur Trennung des Nutzstrahlungsbündels 3 von
unerwünschten Strahlungs- oder Partikelanteilen genutzt
werden kann. Nach Durchlaufen der Zwischenfokusebene 5 trifft
das Nutzstrahlungsbündel 3 zunächst auf
einen Feldfacettenspiegel 6.
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Zur
Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der Zeichnung
jeweils ein xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Achse verläuft
in der 1 senkrecht zur Zeichenebene und in diese hinein.
Die y-Achse verläuft in der 1 nach links.
Die z-Achse verläuft in der 1 nach oben.
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4 zeigt
beispielhaft eine Facettenanordnung von Feldfacetten 7 des
Feldfacettenspiegels 6. Die Feldfacetten 7 sind
rechteckig und haben jeweils das gleiche x/y-Aspektverhältnis.
Die Feldfacetten 7 geben eine Reflexionsfläche
des Feldfacettenspiegels 6 vor und sind in vier Spalten
zu je sechs Feldfacettengruppen 8 gruppiert. Die Feldfacettengruppen 8 haben
in der Regel jeweils sieben Feldfacetten 7. Die beiden
randseitigen Feldfacettengruppen 8 der beiden mittleren
Feldfacettenspalten haben jeweils vier zusätzliche Feldfacetten 7,
so dass diese Feldfacettengruppen 8 insgesamt elf Feldfacetten 7 aufweisen.
Zwischen den beiden mittleren Facettenspalten und zwischen der dritten
und vierten Facettenzeile weist die Facettenanordnung des Feldfacettenspiegels 6 Zwischenräume 9 auf,
in denen der Feldfacettenspiegel 6 durch Haltespeichen
des Kollektors 4 abgeschattet ist.
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Nach
Reflexion am Feldfacettenspiegel 6 trifft das in Strahlbüschel,
die den einzelnen Feldfacetten 7 zugeordnet sind, aufgeteilte
Nutzstrahlungsbündel 3 auf einen Pupillenfacettenspiegel 10.
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5 zeigt
eine beispielhafte Facettenanordnung von runden Pupillenfacetten 11 des
Pupillenfacettenspiegels 10. Die Pupillenfacetten 11 sind um
ein Zentrum 12 herum in ineinanderliegenden Facettenringen
angeordnet. Jedem von einer der Feldfacetten 7 reflektierten
Strahlbüschel des Nutzstrahlungsbündels 3 ist
eine Pupillenfacette 11 zugeordnet, so dass jeweils ein
beaufschlagtes Facettenpaar mit einer der Feldfacetten 7 und
einer der Pupillenfacetten 11 einen Strahlführungskanal
für das zugehörige Strahlbüschel des
Nutzstrahlungsbündels 3 vorgibt. Die kanalweise
Zuordnung der Pupillenfacetten 11 zu den Feldfacetten 7 erfolgt
abhängig von einer gewünschten Beleuchtung durch
die Projektionsbelichtungsanlage 1. Zur Ansteuerung bestimmter
Pupillenfacetten 11 sind die Feldfacettenspiegel 7 um die
x-Achse einerseits und um die y-Achse andererseits individuell verkippt.
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Über
den Pupillenfacettenspiegel 10 und eine nachfolgende, aus
drei EUV-Spiegeln 12, 13, 14 bestehenden Übertragungsoptik 15 werden
die Feldfacetten 7 in eine Feld ebene 16 der Projektionsbelichtungsanlage 1 abgebildet.
Der EUV-Spiegel 14 ist als Spiegel für streifenden
Einfall (Grazing-Incidence-Spiegel) ausgeführt. Der Feldebene 16 nachgeordnet
und in z-Richtung um etwa 5 mm bis 20 mm beabstandet liegt eine
Retikelebene 17, in der ein Retikel 18 angeordnet
ist, von dem mit dem Nutzstrahlungsbündel 3 ein
Ausleuchtungsbereich ausgeleuchtet wird, der mit einem Objektfeld 19 einer
nachgelagerten Projektionsoptik 20 der Projektionsbelichtungsanlage 1 zusammenfällt.
Bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 fallen also die
Feldebene 16, in die die Feldfacetten 7 von der Übertragungsoptik 15 in Facettenbilder
abgebildet werden, und die Retikelebene 17, die gleichzeitig
die Objektebene der Projektionsoptik 20 darstellt, nicht
zusammen. Das Nutzstrahlungsbündel 3 wird vom
Retikel 18 reflektiert.
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Die
Projektionsoptik 20 bildet das Objektfeld 19 in
der Retikelebene 17 in ein Bildfeld 21 in einer Bildebene 22 ab.
In dieser Bildebene 22 ist ein Wafer 23 angeordnet,
der eine lichtempfindliche Schicht trägt, die während
der Projektionsbelichtung mit der Projektionsbelichtungsanlage 1 belichtet
wird. Bei der Projektionsbelichtung werden sowohl das Retikel 18 als
auch der Wafer 23 in y-Richtung synchronisiert gescannt.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist als Scanner ausgeführt.
Die Scanrichtung wird nachfolgend auch als Objektverlagerungsrichtung
bezeichnet.
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In
der Feldebene 16 angeordnet ist eine Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung 24,
die nachfolgend noch näher erläutert wird. Die
Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung 24 dient zur
Einstellung einer scanintegrierten, also in y-Richtung integrierten, Intensitätsverteilung über
das Objektfeld 19. Die Feldebene 16 ist also gleichzeitig
eine Intensitätsvorgabeebene der Beleuchtungsoptik 26.
Die Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung 24 wird
von einer Steuereinrichtung 25 angesteuert.
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Der
Feldfacettenspiegel 6, der Pupillenfacettenspiegel 10,
die Spiegel 12 bis 14 der Übertragungsoptik 15 sowie
die Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung 24 sind
Bestandteile einer Beleuchtungsoptik 26 der Projektionsbelichtungsanlage 1.
Der Führung des Nutzstrahlungsbündels 3 dienen
dabei die Komponenten 6, 10, 12, 13 und 14,
die eine optische Baugruppe 26a der Beleuchtungsoptik 26 darstellen.
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Zwischen
der Feldebene 16 und der Retikelebene 17 liegt
keine Pupillenebene der optischen Baugruppe 26a.
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2 und 3 zeigen
die Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung 24 stärker
im Detail. Die Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung 24 hat
eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten fingerartigen Einzelblenden 27.
Bei der Ausführung nach den 2 und 3 liegen
insgesamt sechsundzwanzig Einzelblenden 27 mit einer jeweiligen
Breite von 4 mm vor. Diese Einzelblenden 27 sind einander
direkt benachbart oder auch teilweise überlappend. Im Falle
einer teilweisen Überlappung müssen Benachbarte
der Einzelblenden 27 in einander möglichst nahe benachbarten
Ebenen senkrecht zur Strahlrichtung des Beleuchtungslicht-Strahlbündels 3 liegen.
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Alle
Einzelblenden 27 werden in das Nutzstrahlungsbündel 3 von
ein und derselben Seite her eingeschoben.
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Mit
Hilfe der Steuereinrichtung 25 können die Einzelblenden 27 unabhängig
voneinander in der y-Richtung in eine vorgegebene Position eingestellt werden.
Je nachdem in welcher Feldhöhe, also in welcher x-Position,
ein Objektpunkt auf dem Retikel 18 das Objektfeld 19 passiert,
wird der Scanweg dieses Objektpunktes in y-Richtung und damit die
integrierte Nutzstrahlungs-Intensität, die dieser Objektpunkt
erfährt, von der y-Position der jeweiligen Einzelblende 27 bestimmt.
Auf diese Weise kann über eine Vorgabe der y-Positionen
der Einzelblenden 27 eine Homogenisierung oder eine vorgegebene
Verteilung der das Retikel 18 beleuchtenden Nutzstrahlungsintensität
erreicht werden. Die Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung 24 wird
auch als UNICOM bezeichnet.
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6 zeigt
eine weitere Ausführung eines Feldfacettenspiegels 6.
Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf
den Feldfacettenspiegel 6 nach 4 erläutert wurden,
tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nur erläutert,
soweit sie sich von den Komponenten des Feldfacettenspiegels 6 nach 4 unterscheiden.
Der Feldfacettenspiegel 6 nach 6 hat eine
Feldfacettenanordnung mit gebogenen Feldfacetten 7. Diese
Feldfacetten 7 sind in insgesamt fünf Spalten
mit jeweils einer Mehrzahl von Feldfacettengruppen 8 angeordnet.
Die Feldfacettenanordnung ist in eine kreisförmige Begrenzung
einer Trägerplatte 9a des Feldfacettenspiegels
eingeschrieben.
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Die
Feldfacetten 7 der Ausführung nach 6 haben
alle die gleiche Fläche und das gleiche Verhältnis
von Breite in x-Richtung und Höhe in y-Richtung, welches
dem x/y-Aspektverhältnis der Feldfacetten 7 der
Ausführung nach 4 entspricht.
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Die
Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung 24 hat eine
sich auf eine Beleuchtungswinkelverteilung des Objektfeldes 19 praktisch
nicht auswirkende Intensitätswirkung. Dies wird nachfolgend
anhand der 7 erläutert. Dargestellt
ist schematisch der Weg dreier Strahlbüschel 28, 29 und 30 ausgehend
von einer Pupillenebene 31, in der der Pupillenfacettenspiegel 10 angeordnet
ist, über die Feldebene 16 bis hin zur Retikelebene 17.
Die in der Praxis im Strahlengang der drei Strahlbüschel 28, 29 und 30 hintereinanderliegenden
Ebenen 31, 16 und 17 sind in der 7 zur
Veranschaulichung nebeneinander dargestellt. Nachfolgend wird idealisiert
angenommen, dass die Feldfacetten 7 des Feldfacettenspiegels 6 nach 4 einander
perfekt überlagernd in die Feldebene 16 abgebildet
werden. Eine randseitige Begrenzung des Nutzstrahlungsbündels 3 in
der Feldebene 16 hat damit sowohl in x-Richtung als auch
in y-Richtung die gleiche Erstreckung wie ein einzelnes Bild einer
der Feldfacetten 7. Bei einer derartigen perfekten Überlagerung
hat das Nutzstrahlungsbündel 3 also ein x/y-Aspektverhältnis,
welches exakt dem x/y-Aspektverhältnis der Feldfacetten 7 entspricht.
Alle Strahlbüschel 28, die verschiedenen Beleuchtungsrichtungen
der Feldebene 16 zugeordnet sind, also auch die Strahlbüschel 28 bis 30, überlagern
daher in der Feldebene 16 mit ihrem gesamten Querschnitt.
Insbesondere ein den Einzelblenden 27 zugewandter Rand 32 des
Nutzstrahlungsbündels 3 wird von allen drei Strahlbüscheln 28 bis 30 gleichzeitig
gebildet und ausgeleuchtet. Die Einzelblenden 27, die das
Nutzstrahlungsbündel 3 vom Rand 32 her
abdecken, haben daher auf alle Strahlbüschel 28 bis 30 exakt
den gleichen, also einen beleuchtungswinkel-unabhängigen,
Intensitätseinfluss. Dies ist in der 7 rechts
in der Pupillenebene 31 für die Strahlenbüschel 28 bis 30 schematisch
durch rechteckige und von einer Seite her wirkende Abschattungen
angedeutet. Diese Abschattungen in der Pupillenebene 31 stellen
keine realen Blenden dar.
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Damit
die Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung 24 in der
beschriebenen Weise beleuchtungswinkelunabhängig wirkt,
ist eine perfekte Überlagerung der Feldfacettenbilder in
der Feldebene 16 in x-Richtung, also senkrecht zur Scanrichtung,
nicht zwingend. Dort ist durchaus ein gewisser Versatz der Feldfacettenbilder
zueinander möglich. Eine gute Überlagerung der
Feldfacettenbilder in der Feldebene 16 auch in x-Richtung
kann beispielsweise zur Auskopplung von Nutzstrahlung zur Intensitätsdetektion
genutzt werden.
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In
der Retikelebene 17, die z. B. 20 mm in z-Richtung im Strahlengang
des Nutzstrahlungsbündels 3 hinter der Feldebene 16 liegt,
sind die drei Strahlbüschel 28 bis 30 insbesondere
in der y-Richtung etwas auseinandergelaufen, so dass beispielsweise
das Strahlbüschel 28 über das zentral
im Objektfeld 19 liegende Strahlbüschel 29 etwas
nach oben in der y-Richtung übersteht und das Strahlbüschel 30 über
das Strahlbüschel 29 etwas nach unten in der y-Richtung übersteht.
Da das Retikel durch das Objektfeld 19 in y-Richtung gescannt
wird, sieht das Retikel scanintegriert alle drei Strahlbüschel 28 bis 30 komplett,
so dass dieser y-Versatz der Strahlbüschel 28 bis 30 zueinander
in der Retikelebene 17 nicht stört.
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Verglichen
mit einem gegebenen x/y-Aspektverhältnis der Feldfacetten 7 ist
das x/y-Aspektverhältnis des Objektfeldes 19 aufgrund
des vorstehend beschriebenen y-Versatzes der Strahlbüschel 28 bis 30 kleiner.
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8 zeigt
eine rechteckige Feldfacette 7 des Feldfacettenspiegels 6 nach 4 mit
einem x/y-Aspektverhältnis, welches einem vorgegebenen x/y-Aspektverhältnis
in der Feldebene 16 entspricht. Falls nun das vorgegebene
x/y-Aspektverhältnis nicht in der Feldebene 16,
sondern in der Retikelebene 17 realisiert werden soll,
muss ein Feldfacettenspiegel 6 mit Feldfacetten 33 zum
Einsatz kommen, deren x/y-Aspektverhältnis größer
ist als das x/y-Aspektverhältnis des Objektfeldes 19.
In der Praxis muss also ein Feldfacettenspiegel 6 mit in
y-Richtung schmäleren Feldfacetten 33 (vgl. 9)
zum Einsatz kommen. Eine y-Erstreckung y33 der
Feldfacetten ist also kleiner als eine y-Erstreckung y7 der
Feldfacetten 7.
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In
der Praxis weicht aufgrund einer Mehrzahl von Abbildungseinflüssen
die Überlagerung der den einzelnen Kanälen zugeordneten
Strahlbüschel in der Feldebene 16 von der in der 7 dargestellten perfekten Überlagerung
ab. Dies kann eine Mehrzahl von Ursachen haben.
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Zunächst
kann eine gegenseitige Abschattung der Feldfacetten 7 aufgrund
der Beleuchtungsgeometrie des Feldfacettenspiegels 10 zu
individuell geformten Bildern der Feldfacetten 7 in der
Feldebene 16 führen.
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Zudem
kann die Übertragungsoptik 15 für verschiedene
Kanäle, also für verschiedene Strahlbüschel,
unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe aufweisen,
je nachdem, welches Strahlbüschel betrachtet wird. Aufgrund
dieser unterschiedlichen Abbildungsmaßstäbe ergibt
sich eine ebenfalls von der Perfektion abweichende Überlagerung
der Strahlbüschel in der Feldebene 16.
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Abhängig
von der jeweiligen Kippung der Feldfacetten 7 ergibt sich
zudem eine facettenindividuelle Größe der Facettenprojektion
senkrecht zur Beaufschlagungsrichtung mit dem Nutzstrahlungsbündel 3.
Auch dies beeinflusst die Überlagerung in der Feldebene 16.
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Ein
weiterer Grund für eine von der Perfektion abweichende Überlagerung
in der Feldebene 16 liegt darin, dass bedingt durch den
Spiegel 14 für streifenden Einfall die zu überlagernden
Strahlbüschel in der Feldebene 16 eine unterschiedliche Krümmung
aufweisen können.
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Die
Beleuchtungsoptik 26 wird daher für den Fall,
dass die Überlagerung in der Feldebene 16 nicht perfekt
ist, so justiert, dass sich die einzelnen Strahlbüschel,
die die jeweiligen Feldfacetten 7 abbilden, im Bereich
des Randes 32, der den Einzelblenden 27 zugewandt
ist, möglichst gut überlagern. Dies ist in der 10 schematisch
dargestellt. An dem Rand 32 gegenüberliegenden
Rand 33 kann eine unscharfe Überlagerung der Strahlbüschel
in Kauf genommen werden, wie dies durch in y-Richtung abweichende Berandungen 34, 35 einzelner
Strahlbüschel angedeutet ist.
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Im
ungünstigsten Fall ist auch eine Überlagerung
der Strahlbüschel wenigstens am den Einzelblenden 27 zugewandten
Rand 32 nicht in Perfektion möglich. Dies ist
dann der Fall, wenn sich die am Rand 32 überlagernden
Strahlbüschel beispielsweise in ihrer Randkrümmung
unterscheiden. In diesem Fall ist es erforderlich, die Beleuchtungsoptik
durch Kippung insbesondere der Pupillenfacetten 11 so zu justieren,
dass der Einfluss der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung 24 auf
die Beleuchtungswinkel minimiert ist.
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Dies
wird nachfolgend anhand der 11 bis 22 erläutert.
Die 11 bis 16 zeigen dabei
Beleuchtungsparameter im Objektfeld 19 für eine
nicht-optimierte und die 17 bis 22 zeigen
die gleichen Beleuchtungsparameter für eine entsprechend
optimierte Superposition der Strahlbüschel, erzeugt durch
die Beleuchtungsoptik 26.
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Bei
den nachfolgend diskutierten optischen Beleuchtungsparametern handelt
es sich um Änderungen von Telezentriewerten tx, ty von
einem Ausgangswert mit unwirksamer Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung
(Irel = 1) sowie um entsprechende Änderungen ΔE
von Elliptizitätswerten sowie um deren auf dem Objektfeld 19 auftretenden
Maximalwerte max(Δt), max(ΔE).
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tx
und ty sind folgendermaßen definiert:
In jedem Feldpunkt
des ausgeleuchteten Objektfeldes 19 ist ein Schwerstrahl
eines diesem Feldpunkt zugeordneten Lichtbüschels definiert.
Der Schwerstrahl hat dabei die energiegewichtete Richtung des von
diesem Feldpunkt ausgehenden Lichtbüschels. Im Idealfall
verläuft bei jedem Feldpunkt der Schwerstrahl parallel
zum von der Beleuchtungsoptik 26 bzw. der Projektionsoptik 20 vorgegebenen
Hauptstrahl.
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Die
Richtung des Hauptstrahls
s →0(x, y) ist
anhand der Designdaten der Beleuchtungsoptik
26 bzw. der
Projektionsoptik
20 bekannt. Der Hauptstrahl ist an einem
Feldpunkt definiert durch die Verbindungslinie zwischen dem Feldpunkt
und dem Mittelpunkt der Eintrittspupille der Projektionsoptik
20. Die
Richtung des Schwerstrahls an einem Feldpunkt x, y im Objektfeld
19 berechnet
sich zu:
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E
(u, v, x, y) ist die Energieverteilung für den Feldpunkt
x, y in Abhängigkeit von den Pupillenkoordinaten u, v,
also in Abhängigkeit vom Beleuchtungswinkel, den der entsprechende
Feldpunkt x, y sieht.
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E ~(x,
y) = ∫dudvE(u, v, x, y) ist dabei die Gesamtenergie,
mit der der Punkt x, y beaufschlagt wird.
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Ein
mittiger Objektfeldpunkt x
0, y
0 sieht
z. B. die Strahlung von Strahlungs-Teilbündeln aus Richtungen
u, v, die durch die Position der jeweiligen Pupillenfacetten
11 definiert
ist. Der Schwerstrahl s verläuft bei dieser Beleuchtung
nur dann längs des Hauptstrahls, wenn sich die verschiedenen
Energien bzw. Intensitäten der den Pupillenfacetten
11 zugeordneten
Strahlungs-Teilbündel zu einer über alle Pupillenfacetten
11 integrierten
Schwerstrahlrichtung zusammensetzen, die parallel zur Hauptstrahlrichtung
verläuft. Dies ist nur im Idealfall so. In der Praxis existiert
eine Abweichung zwischen der Schwerstrahlrichtung
s →(x, y) und
der Hauptstrahlrichtung
s →0(x, y),
die als Telezentriefehler
t →(x, y) bezeichnet wird:
t →(x, y) = s →(x, y) – s →0(x,
y)Korrigiert werden muss im praktischen Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage
1 nicht
der statische Telezentriefehler bei einem bestimmten Objektfeld, sondern
der bei x = x
0 scanintegrierte Telezentriefehler.
Dieser ergibt sich zu:
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Es
wird also der Telezentriefehler korrigiert, den ein durch das Objektfeld
in der Retikelebene 17 während des Scannens laufender
Punkt (x, z. B. x0) auf dem Retikel 18 aufintegriert
erfährt. Unterschieden wird dabei zwischen einem x-Telezentriefehler (Tx)
und einem y-Telezentriefehler (Ty). Der y-Telezentriefehler ist
als Abweichung des Schwerstrahls vom Hauptstrahl senkrecht zur Scanrichtung
definiert. Der x-Telezentriefehler ist als die Abweichung der Schwerstrahls
vom Hauptstrahl in Scanrichtung definiert.
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Die
Elliptizität ist eine weitere Messgröße
zur Beurteilung der Qualität der Ausleuchtung des Objektfeldes 19 in
der Retikelebene 17. Die Bestimmung der Elliptizität
erlaubt dabei eine genauere Aussage über die Verteilung
der Energie bzw. Intensität über die Eintrittspupille
der Projektionsoptik 20. Hierzu wird die Eintrittspupille
in acht Oktanten unterteilt, die wie mathematisch üblich
entgegen dem Uhrzeigersinn von O1 bis O8 durchnumeriert sind. Der Energie- bzw.
Intensitätsbeitrag, den die Oktanten O1 bis
O8 der Eintrittspupille zur Beleuchtung
eines Feldpunktes beitragen, wird nachfolgend als Energie- bzw.
Intensitätsbeitrag I1 bis I8 bezeichnet.
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Man
bezeichnet als –45°/45°-Elliptizität
(Elly, E
–45°/45°,
E
45) nachfolgende Größe
und als 0°/90°-Elliptizität
(Ellx, E
0°/90°, E
90) nachfolgende Größe
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Entsprechend
zum vorstehend in Bezug auf den Telezentriefehler Ausgeführten
kann auch die Elliptizität für einen bestimmten
Objektfeldpunkt x0, y0 oder
aber auch für eine scanintegrierte Ausleuchtung (x = x0, y-integriert) bestimmt werden.
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11 zeigt
für fünf verschiedene Feldhöhen x die
Abweichung einer x-Telezentrie von einem Ausgangswert abhängig
davon, wie viel der Intensität bei dieser Feldhöhe
von der zugehörigen Einzelblende 27 durchgelassen
wird. Insbesondere am Feldrand ergeben sich bei einer Abschwächung
von 15%, also einem Durchlasswert von 0,85, Telezentrieabweichungen Δtx
von etwa +/–0,75 mrad (vgl. 11) und
von Δty von etwa –2,4 mrad (vgl. 14).
Feldhöhenabhängig schwankt eine Elliptizitätsänderung ΔE90
bei einem Durchlasswert von 0,85 zwischen 2,5% und –1% Änderung
gegenüber einem ungeschwächten Wert (vgl. 12).
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Der
Wert ΔE45 verändert sich bei einem Durchlässigkeitswert
von 0,85 bis hin zu –2% bzw. bis hin zu etwa 4,5% (vgl. 15).
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Eine
maximale Telezentrieänderung erreicht einen Wert von 2,5%
(vgl. 13).
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Eine
maximale Elliptizitätsänderung max(ΔE)
erreicht Werte im Bereich von 4,5% (vgl. 16).
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Die 17 bis 22 zeigen
deutlich den Einfluss der Überlagerungsoptimierung der
Strahlbüschel im Bereich des Randes 32 in der
Feldebene 16. Ein Maximalwert der Telezentrieänderung
von 0,5 wird bei keiner Feldhöhe überschritten
(vgl. 19). Auch ein Maximalwert der
Elliptizitätsänderung von 2% wird bei keiner Feldhöhe überschritten
(vgl. 22). Diese Maximaländerungen
gelten für eine Abschwächung bis zu einem Durchlässigkeitswert von
0,85. Wird eine Abschwächung bis zu einem Durchlässigkeitswert
von 0,9 vorgenommen, bleibt die Telezentrieänderung unter
einem Wert von 0,4 mrad und die Elliptizitätsänderung
unter 1%.
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Bei
einer Variante der Überlagerung der Strahlbüschel
in der Feldebene 16 wird der Rand 32, der den
Einzelblenden 27 der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung 24 zugewandt
ist, nicht von allen Feldfacetten 7, sondern von einer
Untergruppe der Feldfacetten 7 ausgeleuchtet. Diese Untergruppe
der Feldfacetten 7 wird so ausgewählt, dass die
der Untergruppe zugehörigen Feldfacetten 7 möglichst gleichverteilt
sämtliche Beleuchtungswinkel, die bei einer gegebenen Ausleuchtung
durch die Beleuchtungsoptik 26 realisiert werden, repräsentieren.
Beispielsweise kann die Untergruppe der Feldfacetten 7 gebildet
sein durch je eine Feldfacette 7 aus den Feldfacettengruppen 8.
Zur Untergruppe kann jeweils der mittlere oder einer der beiden
mittleren Feldfacettenspiegel 6 der jeweiligen Feldfacettengruppe 8 gehören.
Beispielhaft sind derartige Feldfacetten 7 beim Feldfacettenspiegel 6 nach 6 durch
eine Schraffur als ausgewählte Feldfacetten 8a hervorgehoben.
Die für die Untergruppe jeweils ausgewählte Feldfacette
kann beispielsweise in der y-Richtung etwas breiter sein als die
restlichen Feldfacetten 7 der Feldfacettengruppe 8.
Beispielsweise kann es sich bei der Untergruppen-Feldfacette um eine
Feldfacette 7 nach 8 und bei
den anderen Feldfacetten 7 der Feldfacettengruppe 8 um
Feldfacetten 7 nach 9 handeln.
Eine Untergruppen-Auswahl kann auch durch eine für die
Kanäle, die durch die Feldfacetten 7 der Feldfacetten-Untergruppe
gebildet werden, individuelle Strahlbüschelführung
durch entsprechende Verkippung der Pupillenfacetten 11 erzielt
werden. Nur die Feldfacetten 7 der Feldfacetten-Untergruppe
beleuchten einen Bereich zwischen dem Rand 32 und einer
innerhalb des Nutzstrahlungsbündels 3 liegenden
Grenze 36 aus (vgl. 10). Die
Strahlbüschel aller anderen Kanäle liegen, gesehen
vom Rand 32 aus, jenseits der Grenze 36. Die Feldfacetten 7 der
Untergruppe sind so ausgewählt, dass sich deren Strahlbüschel
in der Feldebene 16 im Bereich des Randes 32 möglichst perfekt überlagern
lassen. Die Einzelblenden 27 beeinflussen ausschließlich
die Intensitäten der Strahlbüschel, die zu diesen
Feldfacetten 7 der Untergruppe gehören. Aufgrund
der Gleichverteilung der diesen Feldfacetten 7 der Untergruppe
zugehörenden Kanäle über den Pupillenfacettenspiegel 10 ist
auch bei dieser Variante der Strahlbüschel-Überlagerung in
der Feldebene 16 eine beleuchtungswinkelunabhängige
Wirkung der Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung 24 gewährleistet.
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Die
Einzelblenden 27 können zu gezielten Vorgabe zumindest
abschnittsweise teildurchlässig und/oder abschnittsweise
transparent sein. Benachbarte Einzelblenden 27 können
in x-Richtung teilweise überlappen. Insbesondere in diesem
Fall ist es vorteilhaft, wenn die Einzelblenden 27 eine über
ihre Erstreckung variable Transmission aufweisen.
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Transmissionsverläufe
der Einzelblenden
27, die hierbei zum Einsatz kommen können,
sind beispielsweise beschrieben in der
WO 2005/040927 A2 .
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Anstelle
von Fingerblenden können auch andere Gestaltungen von in
einer Ebene wirkenden Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtungen
zum Einsatz kommen. Beispiele hierfür finden sich in der
EP 1 291 721 A1 .
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Die
Einzelblenden
27 können endseitig strukturiert
sein, wie dies beispielsweise in der
US 2006/0244941 A1 ,
insbesondere in den
10 bis
12, erläutert
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2005/040927
A2 [0080]
- - EP 1291721 A1 [0081]
- - US 2006/0244941 A1 [0082]
