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Die
Erfindung betrifft einer Verfahren zur Einstellung einer Beleuchtungswinkelverteilung
und gleichzeitig einer Intensitätsverteilung über ein
in ein Bildfeld abzubildendes Objektfeld. Ferner betrifft die Erfindung
eine Beleuchtungsoptik mit einer so eingestellten Beleuchtungswinkel-
und Intensitätsverteilung,
eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen Beleuchtungsoptik,
ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauelements mit
einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein so hergestelltes
strukturiertes Bauelement.
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Insbesondere
für Abbildungsanforderungen
bei der Herstellung von mikro- bzw.
nanostrukturierten Bauelementen ist es erforderlich, ein abzubildendes
Objektfeld hinsichtlich seiner Beleuchtungswinkel- und Intensitätsverteilung
exakt definiert auszuleuchten. Bei bekannten Beleuchtungssystemen
gibt es oftmals das Problem, dass am Rand des auszuleuchtenden Objektfeldes
andere Beleuchtungsbedingungen hinsichtlich der Beleuchtungswinkel
und/oder hinsichtlich der Beleuchtungsintensitäten vorliegen als in der Feldmitte.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs
genannten Art derart weiterzubilden, dass eine Kompensationsmöglichkeit
für derartige
Feldrandeffekte geschaffen ist.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Es
hat sich überraschend
herausgestellt, dass die Vorgabe einer Soll-Phasenabweichung mit dreizähliger Symmetrie
und nachfolgender Optimierung der Beleuchtungsoptik zur Erfüllung dieser
Vorgabe eine Feldabhängigkeit
von die Beleuchtungswinkel und/oder die Beleuchtungsintensitäten beschreibenden
Beleuchtungsparametern zur Folge hat. Mit vorgegebener Soll-Phasenabweichung ändern sich
diese Beleuchtungsparameter, ausgehend von der Feldmitte, zum Rand
hin definiert. Die Art der Änderung
der Beleuchtungsparameter, beispielsweise der Elliptizität oder der
Uniformität, über das
ausgeleuchtete Feld kann über
die absolute Größe und den
Feldverlauf der vorgegebenen Soll-Phasenabweichung fein beeinflusst
werden. Auf diese Weise ist es möglich,
Beleuchtungs-Feldrandeffekte, die beispielsweise durch Beschichtungen
der optischen Komponenten der Beleuchtungsoptik erzeugt werden,
zu kompensieren. Eine derartige Kompensation ist besonders dann
von Vorteil, wenn es auf höchste
Abbildungspräzision
ankommt und/oder wenn derartige feldrandseitige Schichteffekte unvermeidlich
sind. Anwendungsbeispiele für
das erfindungsgemäße Einstellungsverfahren
sind Optiken für
die Mikrolithographie mit einer Nutzlichtwellenlänge im DUV oder im EUV. Für bestimmte
Anwendungen reicht es aus, die Form einer einzigen optischen Fläche der
Beleuchtungsoptik zu variieren, um innerhalb vorgegebener Grenzen
die Soll-Phasenabweichung zu erreichen. Je nach dem Design der Beleuchtungsoptik
und je nach der geforderten Genauigkeit, mit der die Soll-Phasenabweichung
erreicht werden soll, können
auch mehrere optische Flächen
oder sogar alle optischen Flächen
hinsichtlich ihrer Form und hinsichtlich ihres Abstandes zueinander
variiert werden. Dabei kann eine Auswahl der optischen Flächen hinsichtlich
der Wirkung einer Formänderung
von diesen auf die Phase der Wellenfront erfolgen. Die erfindungsgemäße dreizählige Soll-Phasenabweichung
kann insbesondere zur Kompensation der Beleuchtungsparameter Elliptizität und Uniformität bei be stimmten
Beleuchtungssettings verwendet werden. Beispiele derartiger Beleuchtungssettings
sind ein annulares Beleuchtungssetting, ein X-Dipol-Beleuchtungssetting,
ein Y-Dipol-Beleuchtungssetting sowie ein C-Quad-Setting. Ein C-Quad-Setting ist eine
Beleuchtung aus Richtung von vier Teilring-Bereichen, die in Umfangsrichtung
um ein Zentrum einer Pupille jeweils mit einer Umfangserstreckung
von 30° gleich
verteilt im gleichen Abstand um dieses Zentrum angeordnet sind.
Ein C-Quad-Setting ist mit einer Überlagerung eines X-Dipol-Beleuchtungssettings
und eines Y-Dipol-Beleuchtungssettings
vergleichbar. Das X-Dipol-Beleuchtungssetting,
das Y-Dipol-Beleuchtungssetting sowie das C-Quad-Setting stellen Beispiele einer mehrpoligen
Beleuchtung des Objektfeldes dar. Die erfindungsgemäß dreizählige Soll-Phasenabweichung
kann so vorgegeben werden, dass die Beleuchtungsparameter Telezentrie
oder auch, bei mehrpoliger Beleuchtung, das Intensitätsverhältnis zwischen
den einzelnen Polen, unbeeinflusst bleiben. Da auch eine einem Objektfeld
nachfolgende Optik, beispielsweise ein Projektionsoptik, Beleuchtungsparameter wie
beispielsweise die Elliptizität
oder die Telezentrie beeinflussen kann, kann die Beleuchtungswinkelverteilung
auch so eingestellt werden, dass über die vorgegebene Phasenabweichung
ein Vorhalt für
das Gesamtsystem aus der Beleuchtungsoptik vor dem Objektfeld und
einer nachgeschalteten Optik, beispielsweise einer Projektionsoptik,
geschaffen ist.
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Eine
Vorgabe nach Anspruch 2 erlaubt eine exakte Kontrolle der Soll-Phasenabweichung über das
gesamte Feld. Die Feldhöhe
ist dabei diejenige Feldkoordinate, längs der keine Verlagerung eines
abzubildenden Objektes im Zuge der Abbildung von diesem stattfindet.
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Eine
Vorgabe nach Anspruch 3 reduziert den mit dem Einstellverfahren
verbundenen Rechenaufwand. Es reicht oftmals aus, die Wellenfront
an drei Punkten vorzugeben. Der Rest der Wellenfront ergibt sich
zwischen diesen vorgegebenen Punkten je nach der Beschreibung der
Wellenfrontfunktion. Die mindestens drei Einzelstrahlen müssen natürlich so
vorgegeben werden, dass eine eindeutige Beschreibung der gesamten Wellenfront
durch die Vorgabe der Phasenwerte der drei Einzelstrahlen gegeben
ist.
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Eine
Z11-Vorgabe nach Anspruch 4 erlaubt eine Einbindung des Einstellverfahrens
in kommerziell verfügbare
optische Designverfahren, in denen eine Zernike-Entwicklung der
Nutzlicht-Wellenfront stattfindet.
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Die
Größenordnung
der Z11-Vorgabe nach Anspruch 5 hat sich zur Erreichung eines zur
Kompensation beispielsweise von Schichteffekten ausreichenden Beleuchtungsparameter-Vorhaltes
als besonders geeignet herausgestellt. Es kann am Feldrand beispielsweise
ein Z11-Sollwert vorgegeben werden, der von der ideal sphärischen
Wellenfront um 1 bis 200 Nutzlicht-Wellenlängen, insbesondere um 40 bis
120 Nutzlicht-Wellenlängen
abweicht.
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Vorgaben
nach den Ansprüchen
6 und 7 haben sich zur Kompensation insbesondere von Schichteffekten
auf den optischen Flächen
der optischen Komponenten der Beleuchtungsoptik als besonders herausgestellt.
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Die
Vorteile einer Beleuchtungsoptik nach Anspruch 8, einer Projektionsbelichtungsanlage
nach Anspruch 9, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 10 sowie
eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauelements nach Anspruch 11
entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das erfindungsgemäße Einstellverfahren
bereits erläutert
wurden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser
zeigen:
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1 stark
schematisch im Meridionalschnitt optische Hauptgruppen einer Projektionsbelichtungsanlage
für die
Mikrolithographie;
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2 stärker im
Detail zwei der optischen Hauptgruppen der Projektionsbelichtungsanlage
nach 1;
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3 schematisch
einen annular beleuchteten Maß-Feldpunkt
einer Objektebene der Projektionsbelichtungsanlage nach 1 in
einem Meridionalschnitt;
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4 einen
Schnitt gemäß Linie
IV-IV in 3;
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5 in
einer zu 4 ähnlichen Darstellung eine alternative
Beleuchtung des Maß-Feldpunkts;
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6 ein
Diagramm, welches eine Soll-Phasenabweichung einer Nutzlicht-Wellenfront
eines auf ein Bildfeld auftreffenden Beleuchtungsbündels in
Einheiten eines Zernike-Koeffizienten
Z11 einer Wellenfrontentwicklung abhängig von einer Bildfeldhöhe eines
Bildfeldes der Projektionsbelichtungsanlage nach 1 darstellt;
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7 in
einem Diagramm die Abhängigkeit
eines Elliptizitätswertes
E090 von der Feldhöhe
für zwei verschiedene
annulare Beleuchtungssettings der Projektionsbelichtungsanlage;
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8 eine
Oktantenunterteilung einer Pupillenebene zur Definition von Elliptizitäts-Beleuchtungsparametern;
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9 in
einem Diagramm die Abhängigkeit
einer Uniformität
(uniformity) von der Bildfeldhöhe
für die beiden
Beleuchtungssettings nach 7;
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10 in
einer zu 7 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit
der Uniformität
von der Bildfeldhöhe für zwei verschiedene
X-Dipol-Beleuchtungssettings;
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11 schematische
Darstellung einer Intensitätsverteilung
in einer Pupillenebene der Projektionsbelichtungsanlage für die beiden
X-Dipol-Beleuchtungssettings nach 10; und
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12 in
einer zu 7 ähnlichen Darstellung die Abhängigkeit
der Uniformität
von der Bildfeldhöhe für zwei verschiedene
Y-Dipol-Beleuchtungssettings.
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Eine
Projektionsbelichtungsanlage 1 ist, was ihre optischen
Hauptgruppen angeht, schematisch in der 1 im Meridionalschnitt
dargestellt. Diese schematische Darstellung zeigt die optischen
Hauptgruppen als refraktive optische Elemente. Genauso gut können die
optischen Hauptgruppen auch als diffraktive oder reflektive Komponenten
oder als Kombinationen oder Unterkombinationen von refraktiven/diffraktiven/reflektiven Zusammenstellungen
optischer Elemente ausgebildet sein.
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Zur
Erleichterung der Darstellung von Lagebeziehungen wird nachfolgend
ein x-y-z-Koordinatensystem verwendet. In der 1 verläuft die
x-Achse senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Achse
verläuft
in der 1 nach oben. Die z-Achse verläuft in der 1 nach
rechts und parallel zu einer optischen Achse 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1.
Diese optische Achse 2 kann auch gegebenenfalls mehrfach
gefaltet sein.
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Die
Projektionsbelichtungsanlage 1 hat eine Strahlungsquelle 3,
die Nutzlicht in Form eines Beleuchtungs- bzw. Abbildungsstrahlenbündels 4 erzeugt.
Das Nutzlicht 4 hat eine Wellenlänge im DUV, beispielsweise
im Bereich zwischen 100 und 200 nm. Alternativ kann das Nutzlicht 4 auch
eine Wellenlänge
im EUV, insbesondere im Bereich zwischen 5 und 30 nm, haben.
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Eine
Beleuchtungsoptik 5 der Projektionsbelichtungsanlage 1 führt das
Nutzlicht 4 von der Strahlungsquelle 3 hin zu
einer Objektebene 6 der Projektionsbelichtungsanlage 1.
In der Objektebene 6 ist ein durch die Projektionsbelichtungsanlage 1 abzubildendes
Objekt in Form eines Retikels 6a angeordnet. Das Retikel 6a ist
in der 1 gestrichelt angedeutet.
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Als
erste optische Hauptgruppe umfasst die Beleuchtungsoptik 5 zunächst eine
Pupillenformungsoptik 7. Diese dient dazu, in einer nachgelagerten
Pupillenebene 8 eine definierte Intensitätsverteilung
des Nutzlichts 4 zu erzeugen. Die Pupillenformungsoptik 7 bildet
die Strahlungsquelle 3 in eine Mehrzahl sekundärer Lichtquellen
ab. Die Pupillenformungsoptik 7 kann zusätzlich auch
eine feldformende Funktion haben. In der Pupillenformungsoptik 7 können Facettenelemente,
Wabenelemente und/oder diffraktive optische Elemente zum Einsatz
kommen. Die Pupillenebene 8 ist optisch konjugiert zu einer
weiteren Pupillenebene 9 eines Projektions objektivs 10 der
Projektionsbelichtungsanlage 1, das der Beleuchtungsoptik 5 zwischen
der Objektebene 6 und einer Bildebene 11 nachgelagert
ist. In der Bildebene 11 ist ein Wafer 11a angeordnet
und in der 1 gestrichelt angedeutet. Das
Objektfeld in der Objektebene 6 wird von dem Projektionsobjektiv 10 in
ein Bildfeld auf dem Wafer 11a in der Bildebene 11 abgebildet.
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Der
hinter der Pupillenformungsoptik 7 angeordneten Pupillenebene 8 nachgeordnet
ist eine Feldlinsengruppe 12 als weitere optische Hauptgruppe
der Beleuchtungsoptik 5.
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Hinter
der Feldlinsengruppe 12 ist eine Zwischenbildebene 13 angeordnet,
die zur Objektebene 6 konjugiert ist. In der Zwischenbildebene 13 liegt
eine Blende 14 zur Vorgabe einer randseitigen Begrenzung
eines auszuleuchtenden Objektfeldes in der Objektebene 6.
Die Blende 14 wird auch als REMA-(Reticle Masking-, System
zum Abblenden des Retikels 6a)Blende bezeichnet.
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Die
Zwischenbildebene 13 wird durch eine Objektivgruppe 15,
die auch als REMA-Linsengruppe bezeichnet wird, in die Objektebene 6 abgebildet.
Die Objektivgruppe 15 stellt eine weitere optische Hauptgruppe der
Beleuchtungsoptik 5 dar.
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2 zeigt
die Feldlinsengruppe 12 und die REMA-Linsengruppe 15 stärker im
Detail. Die Feldlinsengruppe 12 hat insgesamt 6 hintereinander
angeordnete Linsen 16 bis 21. Die REMA-Linsengruppe 15 hat
nach der Zwischenbildebene 13 zwei Teil-Linsengruppen 22, 23.
Die erste Teil-Linsengruppe 22 umfasst
insgesamt fünf
Linsen 24 bis 28. Zwischen den beiden Teil-Linsengruppen 22, 23 der
REMA-Linsengruppe 15 liegt eine weitere Pupillenebene 29.
Die zweite Teil-Linsengruppe 23 der REMA-Linsengruppe 15 umfasst
nochmals fünf Linsen 30 bis 34.
Der in Strahlrichtung letzten Linse der zweiten Teil-Linsengruppe 23 ist
die Objektebene 6 mit dem Retikel 6a nachgeordnet.
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In
der 2 sind die abbildenden Strahlengänge zu zwei
Feldpunkten, nämlich
einem mittigen Objektfeldpunkt 35 und einem Maß-Feldpunkt 36 am
Rand des Objektfeldes dargestellt. Der mittige Objektfeldpunkt 35 ist
am Ort des Durchstoßpunktes
der optischen Achse 2 durch die Objektebene 6 angeordnet.
Der Maß-Feldpunkt 36 ist
am in negativer y-Richtung gelegenen Feldrand des Objektfeldes angeordnet.
Die y-Richtung ist gleichzeitig eine Verfahrrichtung des Retikels 6a und
des Wafers 11a im Zuge des Projektionsbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage 1.
Neben der optischen Achse 2 charakterisieren den Beleuchtungsstrahlengang
des mittigen Objektfeldpunktes 35 zwei Randstrahlen 37, 38,
die gleichzeitig die maximalen Beleuchtungswinkel des mittigen Objektfeldpunktes 35 darstellen.
Der Beleuchtungsstrahlengang des Maß-Feldpunktes 36 ist
charakterisiert durch einen Hauptstrahl 39, der die Pupillenebenen 8, 29 zentrisch durchtritt,
sowie durch zwei Randstrahlen 40, 41, die ebenfalls
die maximalen Beleuchtungswinkel des Maß-Feldpunktes 36 wiedergeben.
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Je
nach einem eingestellten Beleuchtungssetting der Beleuchtungsoptik 5,
also je nach über
die Pupillenformungsoptik 7 eingestellter Intensitätsverteilung
in der Pupillenebene 8, resultiert eine entsprechende Verteilung
der Beleuchtungswinkel für
die Feldpunkte des Objektfeldes.
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3 zeigt
eine annulare, also ringförmige
Beleuchtungswinkelverteilung für
den Maß-Feldpunkt 36. Eine
derartige Beleuchtungswinkelverteilung wird auch als annulares Beleuchtungssetting
bezeichnet. Der Maß- Feldpunkt 36 wird
dabei aus Richtung eines in der Pupillenebene 29 ausgeleuchteten
Rings beleuchtet, der bei der Beleuchtung des Maß-Feldpunkts 36 durch
die Randstrahlen 40, 41 und zusätzlich durch
innere Randstrahlen 42, 43 begrenzt ist. Die beiden äußeren Randstrahlen 40, 41 repräsentieren
einen maximalen Beleuchtungswinkel und die beiden inneren Randstrahlen 42, 43 einen
minimalen Beleuchtungswinkel für
den Maß-Feldpunkt 36 für dieses
annulare Beleuchtungssetting.
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4 zeigt
einen Schnitt durch das Beleuchtungs- bzw. Abbildungsstrahlenbündel 4 zwischen
der letzten Linse 34 der zweiten Teil-Linsengruppe 23 der
REMA-Linsengruppe 15 und der Objektebene 6. In
der 4 ist schematisch der Verlauf einer Wellenfront
des ringförmig
auf den Maß-Feldpunkt 36 einfallenden
Beleuchtungs- bzw. Abbildungsstrahlenbündels 4 dargestellt.
Auf dem ringförmigen
Bündel 4 sind
die Phasenabweichungen von einer ideal sphärischen Wellenfront dargestellt.
In der 4 in 12-Uhr-,
in 4-Uhr- und in 8-Uhr-Position eilt die Wellenfront der ideal sphärischen
Wellenfront maximal voraus, was durch den Hinweis „MAX" verdeutlicht wird.
In diesen Bereichen eilt die auf den Maß-Feldpunkt 36 zulaufende
Nutzlicht-Wellenfront der ideal sphärischen Wellenfront um 40 Wellenlängen voraus.
In 1-Uhr-, 3-Uhr-, 5-Uhr-, 7-Uhr-, 9-Uhr- und 11-Uhr-Position ist die Phasenabweichung
der Wellenfront des Bündels 4 von
einer ideal sphärischen
Wellenfront 0. In 2-Uhr, 6-Uhr- und 10-Uhr-Position ist die Wellenfront des Bündels 4 gegenüber der
ideal sphärischen
Wellenfront um 40 Wellenlängen
am stärksten
verzögert,
was durch den Hinweis „MIN" verdeutlicht wird.
Auf den Maß-Feldpunkt 36 treffen
Bereiche konstanter Phase der Nutzlicht-Wellenfront des Bündels 4 also
zunächst,
gesehen in der Orientierung nach 4, aus den
Richtungen 12-Uhr,
4-Uhr und 8-Uhr ein. Um diese drei Richtungen teilt sich die Wellenfront
dann jeweils auf, wobei die Wellenfront abschließend aus den Rich tungen 2-Uhr,
6-Uhr und 10-Uhr auf den Maß-Feldpunkt 36 trifft.
An den Positionen MAX liegt also ein Phasenmaximum der Wellenfront
des Strahlenbündels 4 vor.
An den Positionen MIN liegt ein Phasenminimum des Strahlenbündels 4 vor.
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Bei
einer Zernike-Entwicklung der Wellenfront wird ein Wellenfrontverlauf
wie in der 4 dargestellt, durch den Zernike-Koeffizienten
Z11 wiedergegeben.
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Die
Wellenfrontgestalt nach 4 wird auch als Dreiwelligkeit
bezeichnet, da sie eine dreizählige
Rotationssymmetrie um die z-Achse aufweist. Durch Drehung der dem
Maß-Feldpunkt 36 zugeordneten
Wellenfront um die z-Achse um 120° wird
diese in sich übergeführt.
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5 zeigt
eine weitere Variante einer dreiwelligen Wellenfront, die dem Maß-Feldpunkt 36 zugeordnet
ist. Maximal voraus (Position MAX) eilt die Wellenfront des Beleuchtungs-
bzw. Abbildungsstrahlenbündels 4 bei
der Ausführung
nach 5 in 3-Uhr-, 7-Uhr- und 11-Uhr-Position. Maximal
nacheilend (Position MIN) sind die Wellenfrontbereiche in 1-Uhr-,
5-Uhr- und 9-Uhr-Position.
Dazwischen, also in 12-Uhr-, 2-Uhr-, 4-Uhr-, 6-Uhr-, 8-Uhr und 10-Uhr-Position
entspricht die Wellenfront des Beleuchtungs- bzw. Abbildungsstrahlenbündels 4 nach 5 einer
ideal sphärischen
Wellenfront. Die maximalen Phasenabweichungen betragen auch hier
wiederum 40 Nutzlicht-Wellenlängen.
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Auch
andere maximale Phasenabweichungen in einem Bereich beispielsweise
zwischen 1 und 200 Nutzlicht-Wellenlängen sind möglich.
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Die
optischen Flächen
der Linsen 16 bis 21 der Feldlinsen-Gruppe 12 sowie
der Linsen 24 bis 28 und 30 bis 34 der
REMA-Linsengruppe 15 sowie die Luftabstände zwischen diesen Linsen
sind so variiert, dass der Verlauf der Wellenfront nach 4 resultiert.
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Die
nachfolgenden Tabellen zeigen die Pfeilhöhenkoeffizienten sowie die
Luftabstände
der optischen Flächen
der Linsen 16 bis 21, 24 bis 28 sowie 30 bis 34.
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Die
nachfolgenden Tabellen geben die optischen Designdaten der Feldlinsen-Gruppe 12 und
der REMA-Linsengruppe 15 wieder. Die erste Tabelle zeigt
in der ersten Spalte die von links nach rechts durchnummerierten
optischen Flächen
zuerst der Feldlinsengruppe 12 und nachfolgend der REMA-Linsengruppe 15. Dies
wird nachfolgend anhand ausgewählter
Flächennummern
näher verdeutlicht.
Die „Fläche 1" ist die Pupillenebene 8.
Die „Flächen 2 und
3" sind die Ein-
und die Austrittsfläche
der Linse 16. Die „Flächen 14
und 15" stellen
die Ebene der Blende 14 dar. Die „Flächen 26, 27 und 28" stellen die Pupillenebene 29 dar.
Die „Fläche 39" ist die Austrittsfläche der
Linse 34. Die „Flächen 40
bis 42" stellen
die Objektebene 6 dar. Die Spalte „Radien" gibt den Krümmungsradius der jeweiligen
optischen Fläche
wieder. Der Zusatz „AS" bei den Radiuswerten
weist darauf hin, dass es sich bei der zugehörigen optischen Fläche um eine
Asphärenfläche handelt.
Die Spalte „Dicken" gibt den Abstand
der jeweiligen optischen Fläche
zur nachfolgenden optischen Fläche
wieder.
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Die
Spalte „Gläser" gibt Informationen
zum verwendeten Linsenmaterial. Die Spalte „Brechzahl" gibt den Brechungsindex des Linsenmaterials
bei einer Lichtwellenlänge
von 193,38 nm wieder. Die Spalte „Halbmesser" gibt den halben
freien Durchmesser der jeweiligen optischen Komponente wieder.
| FLÄCHE | RADIEN | DICKEN | GLÄSER | BRECHZAHL 193.38
nm | HALBMESSER |
| 1 | 0.000000000 | 92.233557345 | | 1.00000000 | 62.540 |
| 2 | –89.700000000 | 29.679922960 | QUARZ | 1.56034000 | 78.956 |
| 3 | –272.462438385AS | 0.955298052 | | 1.00000000 | 112.725 |
| 4 | –725.448369464 | 71.437326360 | QUARZ | 1.56034000 | 130.148 |
| 5 | –167.694355505 | 1.008669622 | | 1.00000000 | 136.991 |
| 6 | –447.155660016 | 36.898792950 | QUARZ | 1.56034000 | 147.384 |
| 7 | –242.866196020 | 1.001539643 | | 1.00000000 | 150.045 |
| 8 | 163.849736489AS | 67.433564155 | QUARZ | 1.56034000 | 150.332 |
| 9 | 1364.109862141 | 0.925331993 | | 1.00000000 | 147.124 |
| 10 | 162.104756393 | 67.581031005 | QUARZ | 1.56034000 | 127.171 |
| 11 | 1887.620154608 | 3.604364887 | | 1.00000000 | 120.981 |
| 12 | 610.048430997 | 11.846684677 | QUARZ | 1.56034000 | 108.968 |
| 13 | 96.163033983 | 96.671112000 | | 1.00000000 | 78.634 |
| 14 | 0.000000000 | 0.000000000 | | 1.00000000 | 54.968 |
| 15 | 0.000000000 | 75.872817197 | | 1.00000000 | 54.968 |
| 16 | –83.789542737 | 45.215799660 | QUARZ | 1.56034000 | 70.551 |
| 17 | –310.036905041 | 0.824595207 | | 1.00000000 | 115.298 |
| 18 | –535.352671659 | 68.748254532 | QUARZ | 1.56034000 | 123.672 |
| 19 | –151.907325684 | 0.835394959 | | 1.00000000 | 130.004 |
| 20 | –1231.483593390 | 55.558272275 | QUARZ | 1.56034000 | 147.744 |
| 21 | –209.503913013AS | 0.824610263 | | 1.00000000 | 150.399 |
| 22 | 154.092521546AS | 80.629744547 | QUARZ | 1.56034000 | 149.947 |
| 23 | 1065.917108338 | 2.516121503 | | 1.00000000 | 145.285 |
| 24 | 265.109387135AS | 22.236298536 | QUARZ | 1.56034000 | 126.141 |
| 25 | 114.547832859 | 165.533970841 | | 1.00000000 | 101.140 |
| 26 | 0.000000000 | 0.000000000 | | 1.00000000 | 71.313 |
| 27 | 0.000000000 | 0.000000000 | QUARZ | 1.56034000 | 71.313 |
| 28 | 0.000000000 | 128.127081945 | | 1.00000000 | 71.313 |
| 29 | –110.044717777 | 29.523581666 | QUARZ | 1.56034000 | 94.344 |
| 30 | –174.150784378AS | 0.894954340 | | 1.00000000 | 118.334 |
| 31 | –40322.435844235 | 73.195259688 | QUARZ | 1.56034000 | 144.594 |
| 32 | –213.277507038 | 0.986210604 | | 1.00000000 | 148.817 |
| 33 | 157.604075517AS | 91.460239170 | QUARZ | 1.56034000 | 150.585 |
| 34 | 15274.245301417 | 3.242255885 | | 1.00000000 | 146.299 |
| 35 | 274.455520510 | 44.999907025 | QUARZ | 1.56034000 | 125.871 |
| 36 | 1596.100674430 | 0.852705753 | | 1.00000000 | 115.094 |
| 37 | 301.744850001AS | 12.397146898 | QUARZ | 1.56034000 | 106.062 |
| 38 | 112.625107823 | 99.275036425 | | 1.00000000 | 82.899 |
| 39 | 0.000000000 | 6.250000000 | QUARZ | 1.56034000 | 56.389 |
| 40 | 0.000000000 | 0.000000000 | | 1.00000000 | 55.423 |
| 41 | 0.000000000 | 0.000000000 | | 1.00000000 | 55.423 |
| 42 | 0.000000000 | 0.000000000 | | 1.00000000 | 55.423 |
-
Die
Austrittsfläche
der Linse 16 („Fläche 3") , die Austrittsfläche der
Linse 19 („Fläche Nr.
8"), die Austrittsfläche der
Linse 26 („Fläche 21"), die Eintrittsfläche der
Linse 27 („Fläche 22"), die Eintrittsfläche der
Linse 28 („Fläche 24"), die Austrittsfläche der
Linse 30 („Fläche Nr.
30"), die Eintrittsfläche der
Linse 32 („Fläche 33") sowie die Eintrittsfläche der
Linse 34 („Fläche 37") sind als asphärische Flächen nach
der Asphärenformel p(h) = [((1/r)h2)/(+SQRT(1 – (1 + K)(1/r)2h2))] + C1·h4 + C2·h6 + ... ausgeführt. Hierbei ist 1/r die Krümmung der
Oberfläche
im Scheitelpunkt der Asphäre.
h ist der Abstand eines Punktes auf der optischen Fläche der
Asphäre
von der in z-Richtung verlaufenden Rotationssymmetrieachse der optischen
Fläche,
die auch als optische Achse bezeichnet wird. p(h), die Pfeilhöhe, ist
der z-Abstand zwischen einem betrachteten Punkt mit Abstand h (h2 = x2 + y2) von der Rotationssymmetrieachse zum Scheitelpunkt
der optischen Asphärenfläche, also
des Punkts auf der optischen Fläche
mit h = 0. Die Koeffizienten C3 ff gehören zu weiteren geradzahligen
Potenzen von h ab, einschließlich
h8.
-
Die
nachfolgenden Tabellen zeigen die Koeffizienten K sowie C1 bis C9,
die in diese Asphärengleichung
jeweils einzusetzen sind, um die jeweilige asphärische optische Fläche zu erhalten. ASPHAERISCHE KONSTANTEN
| FLAECHE
NR. 3 | |
| | |
| K | –2.5748 |
| C1 | –1.19330892e–007 |
| C2 | 7.04733253e–012 |
| C3 | –2.44589399e–016 |
| C4 | 6.10706929e–021 |
| C5 | 0.00000000e+000 |
| C6 | 0.00000000e+000 |
| C7 | 0.00000000e+000 |
| C8 | 0.00000000e+000 |
| C9 | 0.00000000e+000 |
| FLAECHE
NR. 8 | |
| | |
| K | –1.5711 |
| C1 | –4.29326717e–009 |
| C2 | 5.00511590e–013 |
| C3 | –9.78018564e–018 |
| C4 | 3.49199291e–023 |
| C5 | 0.00000000e+000 |
| C6 | 0.00000000e+000 |
| C7 | 0.00000000e+000 |
| C8 | 0.00000000e+000 |
| C9 | 0.00000000e+000 |
| FLAECHE
NR. 21 | |
| | |
| K | –0.4568 |
| C1 | 6.11367241e–009 |
| C2 | 3.40726569e–013 |
| C3 | –7.68087411e–018 |
| C4 | 1.96451358e–022 |
| C5 | 0.00000000e+000 |
| C6 | 0.00000000e+000 |
| C7 | 0.00000000e+000 |
| C8 | 0.00000000e+000 |
| C9 | 0.00000000e+000 |
| FLAECHE
NR. 22 | |
| | |
| K | –0.6323 |
| C1 | –2.86159265e–009 |
| C2 | –2.32170489e–013 |
| C3 | 5.81359768e–018 |
| C4 | –1.57396672e–022 |
| C5 | 0.00000000e+000 |
| C6 | 0.00000000e+000 |
| C7 | 0.00000000e+000 |
| C8 | 0.00000000e+000 |
| C9 | 0.00000000e+000 |
| FLAECHE
NR. 24 | |
| | |
| K | 2.2865 |
| C1 | 2.30807796e–008 |
| C2 | 6.67847615e–013 |
| C3 | –4.62329172e–017 |
| C4 | 1.53138935e–021 |
| C5 | 0.00000000e+000 |
| C6 | 0.00000000e+000 |
| C7 | 0.00000000e+000 |
| C8 | 0.00000000e+000 |
| C9 | 0.00000000e+000 |
| FLAECHE
NR. 30 | |
| | |
| K | 0.1943 |
| C1 | 1.44760510e–009 |
| C2 | –2.48108477e–013 |
| C3 | 4.48520578e–018 |
| C4 | 2.22291441e–021 |
| C5 | 0.00000000e+000 |
| C6 | 0.00000000e+000 |
| C7 | 0.00000000e+000 |
| C8 | 0.00000000e+000 |
| C9 | 0.00000000e+000 |
| FLAECHE
NR. 33 | |
| | |
| K | –0.7663 |
| C1 | 1.06212025e–008 |
| C2 | –4.12517030e–013 |
| C3 | 2.68732020e–017 |
| C4 | –6.15676979e–022 |
| C5 | 0.00000000e+000 |
| C6 | 0.00000000e+000 |
| C7 | 0.00000000e+000 |
| C8 | 0.00000000e+000 |
| C9 | 0.00000000e+000 |
| FLAECHE
NR. 37 | |
| | |
| K | –13.8396 |
| C1 | –1.92231791e–008 |
| C2 | –1.31880966e–012 |
| C3 | 1.19473760e–016 |
| C4 | –1.32105397e–021 |
| C5 | 0.00000000e+000 |
| C6 | 0.00000000e+000 |
| C7 | 0.00000000e+000 |
| C8 | 0.00000000e+000 |
| C9 | 0.00000000e+000 |
| | |
-
6 zeigt
eine Soll-Phasenabweichung jeweils am Ort MIN abhängig von
der Feldhöhe,
also abhängig
vom Abstand des jeweils betrachteten Feldpunktes vom mittigen Objektfeldpunkt 35.
Am Feldrand, also beim Maß-Feldpunkt 36 bzw.
beim in positiver y-Richtung gegenüberliegenden randseitigen Feldpunkt,
liegt eine Soll-Phasenabweichung vor, die –100 Wellenlängen noch
unterschreitet. Von dem randseitigen Maß-Feldpunkt 36 aus
zum mittigen Objektfeldpunkt 35 hin verringert sich diese
negative Phasenabweichung schnell, bis sie etwa auf halbem Wege
zwischen dem Objektfeldrand und der Objektfeldmitte sogar positive Werte
annimmt und sich dann zum mittigen Objektfeldpunkt 35 hin
wieder einer Phasenabweichung von null annähert.
-
7 zeigt
die Feldhöhenabhängigkeit
eines Elliptizitätswertes
E090 für
die Beleuchtungsoptik 5 mit der Soll-Phasenabweichung nach 6.
-
Zur
Definition des Elliptizitätswerts
E090 wird auf die Zerlegung einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 5 nach 8 verwiesen.
Hierbei kann es sich beispielsweise um die Pupillenebene 29 handeln. Diese
Pupillenebene 29 wird, wie dies mathematisch üblich ist,
beginnend mit dem xy-Quadranten,
in acht Oktanten O1 bis O8 zerlegt.
Der Elliptizitätswert
E090 entspricht dem Intensitätsverhältnis des
Strahlenbündels 4 in
der Pupillenebene über
die Oktanten O1 bis O8 gemäß folgender
Formel: E090 = (IO2 +
IO3 + IO6 + IO7)/(IO1 + IO4 + IO5 + IO8)
-
Der
Elliptizitätswert
E090 entspricht also anschaulich dem Verhältnis der Intensität aus Bereichen
von mit überwiegendem
y-Richtungsanteil einfallenden Beleuchtungsrichtungen im Verhältnis zu
der Intensität
aus Berei chen von mit überwiegendem
x-Richtungsanteil einfallenden Beleuchtungsrichtungen.
-
Dargestellt
ist in der 7 der Elliptizitätswert E090
als prozentuale Abweichung vom Elliptizitätswert 1. Der Elliptizitätswert E090
ist dargestellt für
zwei verschiedene annulare Beleuchtungssettings. Strichpunktiert
dargestellt ist eine annulare Beleuchtung, bei der Beleuchtungswinkel
zwischen dem 0,75- und dem 0,95-fachen der maximalen bildseitigen
numerischen Apertur der Beleuchtungsoptik genutzt werden. Dieses Beleuchtungssetting
wird nachfolgend auch als großes
annulares Setting bezeichnet. Gestrichelt dargestellt ist zudem
eine annulare Beleuchtung, bei der Beleuchtungswinkel zwischen dem
0,65- und dem 0,85-fachen der maximalen bildseitigen numerischen
Apertur der Beleuchtungsoptik genutzt werden. Dieses Beleuchtungssetting
wird nachfolgend auch als kleines annulares Setting bezeichnet.
-
Beim
großen
annularen Setting nimmt der Elliptizitätsparameter E090 hin zu den
beiden Feldrändern in
etwa parabolisch ab, wobei an den Feldrändern die Abweichung des E090-Wertes
von 1 mehr als 3% beträgt.
Beim kleinen annularen Setting resultiert ein ähnlicher Verlauf des Elliptizitätsparameters
E090, wobei am Feldrand eine geringere Reduzierung des E090-Wertes
um etwa 2% resultiert. In der Feldmitte bleibt der Elliptizitätswert E090
konstant bei null.
-
Die
Abnahme des Elliptizitätswerts
E090 zum Feldrand hin kann zum Ausgleich eines gegenläufigen Elliptizitätseffekts
herangezogen werden, der durch optische Beschichtungen der optischen
Flächen
der einzelnen Komponenten der Beleuchtungsoptik 5 resultiert.
-
9 zeigt
die Uniformität
(uniformity) der Beleuchtung des Objektfeldes über die Feldhöhe. Beleuchtet
wird hier ebenfalls mit den Settings, die vorstehend im Zusammenhang
mit der 7 erläutert wurden.
-
Die
Uniformität
U ist definiert als die in y-Richtung integrierte Gesamtenergie
SE an einem x-Wert, also bei einer Feldhöhe, in der Objektebene 6.
Dieser Wert wird üblicherweise
noch normiert, so dass gilt: Uniformität in % =
100(SE(x)max – SE(x)min)/(SE(x)max + SE(x)min)SE(x)max stellt dabei die maximale und SE(x)min die minimale scanintegrierte Gesamtenergie
dar.
-
Die
Uniformität
nimmt, ausgehend von der Feldmitte (x = 0) sowohl beim kleinen als
auch beim großen annularen
Setting zunächst
in etwa parabolisch zu. In der Nähe
des Feldrandes steigt die Uniformität beim großen annularen Setting auf einen
Wert von etwa 1,3% an. Beim kleinen annularen Setting steigt auch
am Feldrand die Uniformität
nicht über
einen Wert, der größer ist
als 1%.
-
10 zeigt
die Uniformität über die
Feldhöhe
x für zwei
X-Dipol-Beleuchtungssettings.
-
Gestrichelt
ist der Uniformitätswert
für ein
großes
X-Dipol-Setting dargestellt, das nachfolgend anhand von 11 erläutert wird. 11 zeigt ähnlich der 8 eine
Ausleuchtung einer der Pupillenebenen der Beleuchtungsoptik 5 am
Beispiel der Pupillenebene 29. Das große X-Dipol-Setting 44 ist
als Gruppe zweier 90°-Abschnitte
durchgezogen dargestellt. Die beiden Ringabschnitte des X-Dipol-Settings 44,
also dessen beide Pole, über streichen
die Oktanten O1, O8 einerseits
und O4, O5 andererseits.
Die beiden Ringabschnitte werden begrenzt durch zwei Teilkreise,
die auf Radien laufen, die dem 0,75-fachen und dem 0,95-fachen eines maximalen
Aperturradius R in der Pupillenebene 29 entsprechen.
-
In
der 11 strichpunktiert dargestellt ist auch ein kleines
X-Dipol-Setting 45,
dessen Pole von Teilkreisen begrenzt sind, deren Radien dem 0,65-fachen
und dem 0,85-fachen des maximalen Aperturradius R in der Pupillenebene 29 entsprechen.
-
Die
Uniformität
nimmt, wie in der 10 dargestellt, beim großen X-Dipol-Setting ausgehend
von einem Wert 0 in der Feldmitte zum Rand hin bis auf einen Wert
von 3% zu. Beim kleinen X-Dipol-Setting nimmt die Uniformität in ähnlicher
Form, jedoch nicht in gleicher Stärke, bis zu einem Wert von
2% am Feldrand zu.
-
12 zeigt
den Feldverlauf der Uniformität
für ein
großes
und ein kleines Y-Dipol-Setting. Die Y-Dipol-Settings gehen aus
den X-Dipol-Settings nach 11 durch
Drehung um 90° um
die z-Achse hervor. Die Uniformität nimmt für das große Y-Dipol-Setting ausgehend
von einem Wert 0 in der Feldmitte bis zu einem Wert von etwa –1,4% am
Feldrand ab. Beim kleinen Y-Dipol-Setting nimmt die Uniformität, ebenfalls
ausgehend von einem Wert von 0 in der Feldmitte auf einen Wert von
etwa –0,9%
ab.
-
Die
Vorgabe einer Soll-Phasenabweichung insbesondere mit einer feldrandseitig
großen
Soll-Phasenabweichung, wie in der 6 dargestellt,
ermöglicht
die Einstellung einer Beleuchtungswinkelverteilung für die Objektfeldpunkte,
bei der zusätzlich
eine vorgegebene Intensitätsverteilung
beispielsweise über
das gesamte Objektfeld in der Objektebene 6 erreicht werden
kann. Zu dieser Einstellung wird zunächst die Soll-Phasenabweichung
von einer ideal sphärischen
Wellenfront vorgegeben, beispielsweise ein Phasenabweichungsverlauf wie
in der 6 dargestellt. Diese Soll-Phasenabweichung wird
für diejenige
Wellenfront angegeben, die nach dem Durchtreten der gesamten Beleuchtungsoptik 5,
also nach Durchtreten der letzten Linse 34 der REMA-Linsengruppe 15,
am randseitigen Maß-Feldpunkt 36 des
Objektfeldes ankommt. Die vorgegebene Soll-Phasenabweichung hat eine dreizählige Symmetrie,
wie vorstehend für
den Maß-Feldpunkt 36 anhand der 4 erläutert. Die
Soll-Phasenabweichung hat also in einer Umfangsrichtung um den Hauptstrahl 39 verteilt
drei Phasenmaxima MAX und drei zwischen jeweils zweien der Phasenmaxima
MAX liegende Phasenminima MIN. Nach dieser Vorgabe der Soll-Phasenabweichung
wird die Pfeilhöhenfunktion
der optischen Flächen
der optischen Komponenten der Beleuchtungsoptik 5, also
insbesondere der Linsen 16 bis 21, 24 bis 28 sowie 30 bis 34 an
die vorgegebene Soll-Phasenabweichung
angepasst. Dies erfolgt durch Variation der Koeffizienten der Pfeilhöhenfunktion
sowie der Luftabstände
zwischen den optischen Komponenten. Die Variation wird so durchgeführt, dass
eine Differenz einer Ist-Phasenabweichung, die von der Beleuchtungsoptik 5 am Maß-Feldpunkt 36 erzeugt
wird, von der vorgegebenen Soll-Phasenabweichung minimiert ist.
Entsprechend den so angepassten Pfeilhöhenfunktionen werden dann die
optischen Flächen
der Linsen 16 bis 21, 24 bis 28 sowie 30 bis 34 geformt.
-
Es
ist nicht zwingend erforderlich, die Form der optischen Flächen aller
optischen Komponenten zur Einstellung der Soll-Phasenabweichung
zu variieren. Es reicht aus, ausgewählte optische Flächen zu
variieren. Prinzipiell kann es genügen, die vorgegebene Soll-Phasenabweichung über die Variation
der Form einer einzigen optischen Fläche innerhalb vorgegebener
Grenzen zu erreichen.
-
Bei
der Auswahl der optischen Flächen
zur Vorgabe einer bestimmten Phasenabweichung mit entsprechend dem
Vorstehenden erläuterten
dreizähligen
Symmetrie, kann berücksichtigt
werden, dass die Wirkung einer Änderung
der Pfeilhöhe
einer optischen Fläche
auf die Phasenabweichung eines Feldpunktes gleichzeitig von der
dritten Potenz einer Pupillenkoordinate und von der dritten Potenz
einer Feldkoordinate abhängt.
-
Die
Soll-Phasenabweichung mit den drei Phasenmaxima und den zwischenliegenden
drei Phasenminima kann, wie vorstehen im Zusammenhang mit der 6 erläutert, durch
Vorgabe eines Zernike-Koeffizienten Z11 bei der Beschreibung der
Wellenfunktion am Maß-Feldpunkt 36 geschehen.
Alternativ ist es möglich, für den Maß-Feldpunkt 36 den
Phasenwert für
drei im Maß-Feldpunkt
ankommende Einzelstrahlen vorzugeben, die in Umfangsrichtung um
den Hauptstrahl 39 zueinander versetzt angeordnet sind.
Es muss sich dabei um Einzelstrahlen handeln, die im Rahmen der
jeweils gewählten
Wellenfrontbeschreibung eine eindeutige Phasencharakterisierung
der Form der am Maß-Feldpunkt 36 ankommenden
Wellenfront ermöglichen.
Drei Durchstoßpunkte 46, 47, 48 derartiger
Einzelstrahlen sind beispielhaft in der 4 angedeutet.
Der Durchstoßpunkt 46 liegt
im Bereich der 2-Uhr-Position, der Durchstoßpunkt 47 im Bereich
der 4-Uhr-Position
und der Durchstoßpunkt 48 im
Bereich der 9-Uhr-Position der annularen Beleuchtung des Maß-Feldpunkts 36.
-
Die
durch die vorgegebene Soll-Phasenabweichung erzwungene Dreizähligkeit
der auf die randseitigen Objektfeldpunkte auftreffenden Wellenfront
erzwingt eine beispielsweise näherungsweise
parabolische Abhängigkeit der
Beleuchtungsparameter Elliptizität
(E090) und Uniformität
wie vorstehend insbesondere im Zusammenhang mit den 7, 10 und 12 erläutert. Diese
parabolische Abhängigkeit
wird als Vorhalt zur Kompensation gegenläufiger parabolischer Feldabhängigkeiten
dieser Beleuchtungsparameter eingesetzt, die beispielsweise durch
Schichteffekte auf den optischen Flächen der optischen Komponenten
der Beleuchtungsoptik 5 erzeugt werden.
-
Typische
Vorhaltwerte sind Verläufe
des Elliptizitätswertes
E090 derart, dass sich dieser am Rand des Objektfeldes um mehr als
1% ändert,
und Verläufe
des Uniformitätswertes
derart, dass sich dieser am Rand des Objektfeldes um mehr als 1% ändert.
-
Mit
Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird wenigstens
ein Teil des Retikels 6a auf einen Bereich einer lichtempfindlichen
Schicht auf dem Wafer bzw. dem Substrat 11a zur lithographischen
Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauelements abgebildet.
Je nach Ausführung
der Projektionsbelichtungsanlage 1 als Scanner oder als
Stepper werden das Retikel 6a und der Wafer 11a zeitlich
synchronisiert in der y-Richtung kontinuierlich im Scannerbetrieb
oder schrittweise im Stepperbetrieb verfahren.