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Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem sowie ein Projektionsobjektiv einer Maskeninspektionsanlage.
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Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, d.h. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet.
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Im Lithographieprozess wirken sich unerwünschte Defekte auf der Maske besonders nachteilig aus, da diese mit jedem Belichtungsschritt reproduziert werden können und somit die Gefahr besteht, dass im schlimmsten Falle die gesamte Produktion an Halbleiterbauelementen unbrauchbar ist. Daher ist es von großer Bedeutung, die Maske vor ihrem Einsatz in der Massenproduktion auf ausreichende Abbildungsfähigkeit zu prüfen. Hierbei ist der Übergang von VUV-Systemen zu EUV-Systemen nicht nur mit Änderungen der verwendeten Materialien und Prozessschritte, sondern vor allem auch mit einer (typischerweise um das vierfache) höheren Empfindlichkeit der reflektiv ausgelegten EUV-Maske gegenüber topologischen Defekten im Vergleich zu herkömmlichen VUV-Masken verbunden.
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Dabei tritt in der Praxis u.a. das Problem auf, dass je nach Form der Defekte sowie deren Lage zur abzubildenden Struktur in der Maske schwierig vorhersehbare Abweichungen im Abbildungsverhalten auftreten. Zur Minimierung der Maskendefekte sowie zur Realisierung einer erfolgreichen Maskenreparatur ist somit eine unmittelbare Analyse des Abbildungseffektes möglicher Defektpositionen wünschenswert. Es besteht somit ein Bedarf, die Maske schnell und einfach zu testen, und zwar möglichst unter den gleichen Bedingungen, wie sie real in der Projektionsbelichtungsanlage vorliegen. Dabei ist zu beachten, dass in der Beleuchtungseinrichtung aktueller EUV-Systeme unterschiedliche Kohärenzgrade des Lichtes, unterschiedliche Beleuchtungssettings sowie immer größere numerische Aperturen mit Werten von NA= 0.35 und darüber eingestellt werden, was in der Praxis anspruchsvolle Herausforderung an die Emulation bzw. Nachbildung der Abbildungsverhaltens der Projektionsbelichtungsanlage in der Maskeninspektion stellt.
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Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beleuchtungssystem sowie ein Projektionsobjektiv einer Maskeninspektionsanlage bereitzustellen, welche eine genauere Emulation der in der Projektionsbelichtungsanlage vorliegenden Bedingungen ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Aus der Druckschrift
WO 2003/0 96 356 A2 ist ein reflektives Röntgenmikroskop und lnspektionssystem zur Untersuchung von Objekten mit Wellenlängen unterhalb von 100nm bekannt, wobei das Inspektionssystem ein Beleuchtungssystem zur Ausleuchtung eines Feldes in einer Objektebene, in welcher das zu untersuchende Objekt angeordnet ist, und ein Abbildungssystem zur vergrößernden Abbildung wenigstens eines Ausschnittes des Objektes in eine Bildebene aufweist. Dabei kann mit Hilfe einer Beleuchtungsaperturblende im Beleuchtungssystem die Größe der Pupillenfüllung vorgegeben werden, um verschiedene Arten von Beleuchtungssystemen zu simulieren, wobei insbesondere eine annulare, quadrupolare oder dipolare Beleuchtung simuliert werden kann.
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Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem einer Maskeninspektionsanlage, wobei das Beleuchtungssystem im Betrieb der Maskeninspektionsanlage eine Maske mit einem Beleuchtungs-Strahlbüschel beleuchtet, welches einen Schwerstrahl aufweist, wobei dieser Schwerstrahl eine vom Ort des Auftreffens des Beleuchtungs-Strahlbüschels auf der Maske abhängige Richtung aufweist.
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Dabei wird unter „Schwerstrahl“ entsprechend der üblichen Terminologie das energetische Mittel über alle Teilstrahlen eines Strahlbündels verstanden.
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Dadurch, dass gemäß der Erfindung der Schwerstrahl des Beleuchtungs-Strahlbüschels eine vom Ort des Auftreffens des Beleuchtungs-Strahlbüschels auf der Maske abhängige Richtung aufweist, wird es wie im Weiteren erläutert ermöglicht, die Pupillenausleuchtung des Projektionsobjektivs exakter nachzubilden. Zum Verständnis wird im Weiteren zunächst auf 1-3 Bezug genommen, um das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Konzept zu erläutern.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer Variation der Richtung des Schwerstrahls in Abhängigkeit vom Ort auf der Maske vorzugsweise eine Variation verstanden, bei der der maximale Winkel zwischen den Schwerstrahlen zweier Strahlbüschel, die auf unterschiedliche Orte der Maske auftreffen, wenigstens 1° beträgt. Gemäß einer Ausführungsform beträgt der maximale Winkel zwischen den Schwerstrahlen zweier Strahlbüschel, die auf unterschiedliche Orte der Maske auftreffen, wenigstens 3°, insbesondere wenigstens 5°, weiter insbesondere wenigstens 10°, und weiter insbesondere wenigstens 15°.
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Gemäß einem anderen Ansatz beträgt der maximale Winkel zwischen den Einfallsebenen zweier Strahlbüschel, die auf unterschiedliche Orte der Maske auftreffen, wenigstens 3°, insbesondere wenigstens 5°, weiter insbesondere wenigstens 10°, und weiter insbesondere wenigstens 15°.
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Gemäß einer Ausführungsform ist eine im Betrieb der Maskeninspektionsanlage analysierte Maske für die Verwendung mit einem ringsegmentförmigen Beleuchtungsgebiet in einer Projektionsbelichtungsanlage ausgelegt.
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In Lithographieprozess wird die gesamte Maske durch einen Scannerschlitz abgescannt, der bei herkömmlichen (VUV-) Anlagen typischerweise eine rechteckige, bei EUV-Systemen jedoch eine ringsegmentförmige Geometrie besitzt. Hintergrund ist, dass die EUV-Optik ein rotationssymmetrisches Optikdesign aufweist, wobei jedoch im Lithographieprozess nur ein kleiner Ausschnitt dieses Ringfeldes verwendet wird, welcher sich vergleichsweise weit von der optischen Achse entfernt befindet. Des Weiteren ist es bei Verwendung einer reflektiven EUV-Maske bekanntermaßen zur Trennung von Beleuchtungssystem und Projektionsobjektiv notwendig, das Beleuchtungs-Strahlbüschel unter einem endlichen Einfallswinkel auf die Maske bzw. das Retikel zu richten, wobei (ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) ein typischer Winkel des Schwerstrahls zur Flächennormalen auf der Maske in gegenwärtigen Scannern 6° betragen kann.
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In 1-3 dargestellt ist jeweils auf einer einen Bereich 102 mit abzubildenden Strukturen aufweisenden Maske 101 ein ringsegmentförmiges Objektfeld 110. In 1 befindet sich die aktuell beleuchtete Position in der Mitte des Objektfeldes 110, wohingegen sich die aktuell beleuchtete Position in 2 im Bereich des linken Randes und in 3 im Bereich des rechten Randes des Objektfeldes 110 befindet.
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Infolgedessen empfängt auch das Projektionsobjektiv das Licht bzw. Beobachtungs-Strahlbüschel mit einem Hauptstrahlwinkel, der den gleichen Wert bezogen auf die Flächennormale der Maske 101 besitzt. Da nun die Optik im Scanner und insbesondere in der Projektionsoptik rotationssymmetrisch ausgelegt ist, muss sich dieser Winkel aus Symmetriegründen immer in derjenigen Ebene befinden, die von dem gerade beobachteten Objektpunkt der Maske 101 (bzw. der Objektebene der Projektionsoptik) mit der optischen Achse gebildet wird.
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Das an dem jeweils beobachteten Objektpunkt reflektierte Strahlbüschel tritt in das Projektionsobjektiv ebenfalls unter einem (Hauptstrahl-)Winkel (im Beispiel 6°) in das Projektionsobjektiv ein, wobei jedoch dieser Winkel nun so orientiert ist, dass er sich in derjenigen Ebene befindet, die mit der optischen Achse des Projektionsobjektivs gebildet wird. Betrachtet man nun wie in 1-3 dargestellt verschiedene Punkte entlang des ringsegmentförmigen Objektfeldes 110 auf der Maske 101, so verlaufen die in das Projektionsobjektiv eintretenden Strahlen nicht etwa alle parallel zueinander, sondern stehen vielmehr immer senkrecht auf dem ringsegmentförmigen Objektfeld 110, wie aus 1-3 ersichtlich.
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Ein Vergleich der Situationen von 2 und 3 mit derjenigen von 1 zeigt demzufolge, dass für die linke bzw. rechte Position des Objektfeldes 110 die Ebene, die der Beleuchtungsschwerstrahl mit dem von der Maske 101 ins Projektionsobjektiv eintretenden (Haupt-)Strahl bildet (also die Ebene aus dem in die Maske 101 einfallenden und dem von der Maske 101 reflektierten Strahlbüschel) im Vergleich zur Situation von 1 (bei der die beleuchtete Position sich in der Mitte des Objektfeldes 110 befindet) verdreht ist, wobei diese immer die optische Achse der Projektionsbelichtungsanlage bzw. des Scanners mit einschließt. Somit erfordert es eine Bewegung entlang des ringfeldsegmentförmigen Objektfeldes 110, dass die vorstehend beschriebene Ebene mitgedreht wird.
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Gemäß einer Ausführungsform erfüllt die vom Ort des Auftreffens des Beleuchtungs-Strahlbüschels auf der Maske abhängige Variation der Richtung des Schwerstrahls die Bedingung
wobei gilt:
- x, y:
- Koordinaten der Maskenebene,
- R:
- Ringfeldradius, und
- α:
- Winkel zwischen Einfallsebene (gebildet durch den auf die Maske vom Beleuchtungssystem einfallenden und den von der Maske reflektierten Schwerstrahl) mit der y=0-Ebene.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Beleuchtungssystem für einen Betrieb im EUV ausgelegt.
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Wenngleich in Ausführungsformen der Erfindung eine Realisierung in einer für EUV ausgelegten Maskeninspektionsanlage erfolgt, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. So kann auch eine Anwendung der Erfindung auf eine Maskeninspektionsanlage höherer Arbeitswellenlänge (z.B. 193 nm) erfolgen, da auch bei solchen Wellenlängen Winkelunterschiede in der Beleuchtung auftreten können, so dass gegebenenfalls durch die erfindungsgemäße Variation der Schwerstrahlrichtung in Abhängigkeit vom Ort auf der Maske ebenfalls eine verbesserte Maskeninspektion erzielt werden kann.
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Des Weiteren ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung sowohl in Verbindung mit Systemen mit konvergentem Verlauf der Hauptstrahlen (d.h. die Hauptstrahlen verlaufen nach der Reflexion an der Maske zur optischen Achse hin) als auch in Systemen mit divergenten Hauptstrahlen realisierbar ist. Systeme, bei denen die Hauptstrahlen divergent in das Projektionsobjektiv verlaufen, sind beispielsweise bekannt aus
US 2005/0088760 A1 (siehe
91 und
93 der
US 2005/0088760 A1 ) bekannt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die vom Ort des Auftreffens des Beleuchtungs-Strahlbüschels auf der Maske abhängige Variation der Richtung des Schwerstrahls derart beschaffen, dass der Betrag des Winkels zwischen dem Schwerstrahl und der Flächennormalen auf der Maske erhalten bleibt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist wenigstens eine Blende vorgesehen, welche zur Einstellung der vom Ort des Auftreffens des Beleuchtungs-Strahlbüschels auf der Maske abhängigen Variation der Richtung des Schwerstrahls in einer vorbestimmten Bewegungsebene bewegbar ist.
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Die hier und im Weiteren diskutierten Blenden können in Ausführungsformen der Erfindung in üblicher Weise als mit entsprechend dem gewünschten Beleuchtungssetting ausgelegten Löchern versehene und im Übrigen nicht transmittierende Scheiben bzw. Bleche ausgestaltet sein. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt. So können in weiteren Ausführungsformen auch an Stelle von Lochscheiben bzw. -blechen teilweise transmittierende und/oder teilweise polarisierende Bauelemente eingesetzt werden. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn ein Verlauf der Transmission des Scanners als Funktion der Pupillenkoordinaten emuliert oder in der Beleuchtung der Verlauf der Beleuchtungsstärke über die Beleuchtungspupille eingestellt werden soll, oder auch zur Emulation polarisierender Elemente im (EUV-)Scanner bzw. der Projektionsbelichtungsanlage. Zur kontinuierlichen Einstellung der numerischen Apertur kann die Blende auch selbst in ihrer Form veränderbar gestaltet werden, z.B. durch eine Iris-Blende.
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Des Weiteren ist an Stelle einer physikalischen Blende auch eine andere geeignete Vorrichtung zur Einstellung der Einfallsrichtung der Beleuchtungsstrahlen einsetzbar, beispielsweise eine für sich bekannte Vielfachspiegelanordnung (MMA= „multi-mirror-array“) mit einer Vielzahl voneinander unterschiedlich einstellbarer (Mikro-)Spiegelelemente.
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Gemäß einer Ausführungsform verläuft die o.g. vorbestimmte Bewegungsebene im Wesentlichen koplanar zur Maskenebene.
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Gemäß einer Ausführungsform besitzt derjenige Bereich der Bewegungsebene, über den die Blende zur Einstellung der vom Ort des Auftreffens des Beleuchtungs-Strahlbüschels auf der Maske abhängigen Variation der Richtung des Schwerstrahls bewegbar ist, eine im Wesentlichen nierenförmige Umrandung.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Blende zur Einstellung eines oder mehrerer der folgenden Beleuchtungssettings ausgestaltet: Quadrupol-Beleuchtungssetting, Dipol-Beleuchtungssetting, annulares Beleuchtungssetting, konventionelles Beleuchtungssetting. Dabei wird unter einem konventionellen Beleuchtungssetting entsprechend der üblichen Terminologie eine kreisförmige Ausleuchtung mit innerhalb des Kreises möglichst gleichmäßiger Intensität verstanden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Blende drehbar angeordnet, was je nach der konkreten Ausgestaltung der zu emulierenden Projektionsbelichtungsanlage vorteilhaft sein kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Blende als variabel einstellbare Blendenanordnung ausgebildet, wobei durch Einstellung dieser Blendenanordnung eine Substruktur in der Helligkeitsverteilung einer Beleuchtungspupille einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage vorgehalten werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Blendenanordnung wenigstens zwei relativ zueinander bewegliche Blenden auf. Diese Blenden können insbesondere Blendenöffnungen unterschiedlicher Form und/oder Größen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann eine dieser Blenden einen apodisierenden Steg aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Maske drehbar angeordnet. In diesem Fall ist eine feldabhängige Verschiebung der Blende des Beleuchtungssystems und gegebenenfalls des Projektionsobjektivs nur noch erforderlich, um unterschiedliche Neigungswinkel (z.B. 6°, 9°, etc.) einzustellen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch ein Projektionsobjektiv einer Maskeninspektionsanlage, wobei das Projektionsobjektiv im Betrieb der Maskeninspektionsanlage eine Maske mit einem Beobachtungs-Strahlbüschel beobachtet, welches einen Hauptstrahl aufweist, wobei dieser Hauptstrahl eine vom Ausgangsort des Beobachtungs-Strahlbüschels auf der Maske abhängige Richtung aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist wenigstens eine Blende vorgesehen, welche zur Einstellung der vom Ausgangsort des Beobachtungs-Strahlbüschels auf der Maske abhängigen Variation der Richtung des Hauptstrahls in einer vorbestimmten Bewegungsebene bewegbar ist.
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Gemäß einer Ausführungsform besitzt derjenige Bereich der Bewegungsebene, über den die Blende zur Einstellung der vom Ausgangsort des Beobachtungs-Strahlbüschels auf der Maske abhängigen Variation der Richtung des Hauptstrahls bewegbar ist, eine im Wesentlichen nierenförmige Umrandung.
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Gemäß einer Ausführungsform verläuft diese Bewegungsebene im Wesentlichen koplanar zur Maskenebene.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch eine Maskeninspektionsanlage mit einem Beleuchtungssystem und einem Projektionsobjektiv mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen.
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Gemäß einer Ausführungsform sind hierbei eine Blende des Beleuchtungssystems und eine Blende des Projektionsobjektivs synchron zueinander in entgegengesetzter Richtung bewegbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben einer Maskeninspektionsanlage, wobei im Betrieb der Maskeninspektionsanlage das Beleuchtungssystem eine Maske mit einem Beleuchtungs-Strahlbüschel beleuchtet, welches einen Schwerstrahl aufweist, und wobei das Projektionsobjektiv diese Maske mit einem Beobachtungs-Strahlbüschel beobachtet, welches einen Hauptstrahl aufweist, wobei die Richtung des Schwerstrahls und die Richtung des Hauptstrahls jeweils abhängig vom Ort auf der Maske variiert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch Situationen Rechnung getragen, in denen die Beleuchtungspupille in ihrer Helligkeitsverteilung von einer (etwa bei einem Dipol- oder Quadrupol-Beleuchtungssetting typischerweise zugrundegelegten) idealisierten Form abweichende Substrukturen aufweist. Eine solche Substruktur kann insbesondere dadurch bedingt sein, dass in der Beleuchtung ein Wabenkondensor eingesetzt wird, welcher eine Vielzahl von Lichtkanälen erzeugt, die in der Maskenebene überlagert werden. Diese Lichtkanäle füllen nun die Pupille nicht vollständig, so dass einzelne Spots oder „Beleuchtungspeaks“ erkennbar sind.
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Um dies zu berücksichtigen, ist es erfindungsgemäß auch möglich, in der Blendenebene nicht nur z.B. idealisierte bzw. homogene Dipole oder Quadrupole im Beleuchtungssetting zu erzeugen, sondern stattdessen innerhalb der Blendenebene die komplette „substrukturierte“ Beleuchtungsverteilung vorzuhalten.
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Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung somit ein Beleuchtungssystem einer Maskeninspektionsanlage, wobei das Beleuchtungssystem wenigstens eine derart variabel einstellbare Blendenanordnung aufweist, dass durch Einstellung dieser Blendenanordnung eine Substruktur in der Helligkeitsverteilung einer Beleuchtungspupille einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage vorgehalten werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Blendenanordnung wenigstens zwei relativ zueinander bewegliche Blenden auf. Diese Blenden können insbesondere Blendenöffnungen unterschiedlicher Form und/oder Größen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann eine dieser Blenden einen apodisierenden Steg aufweisen.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen. Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1-5 schematische Darstellungen zur Veranschaulichung und Erläuterung des Prinzips der vorliegenden Erfindung;
- 6 eine schematische Darstellung einer für EUV ausgelegten Maskeninspektionsanlage, in welcher die Erfindung realisiert ist;
- 7a-b weitere Prinzipskizzen zur Erläuterung der Erfindung; und
- 8-11 schematische Darstellungen zur Erläuterung von Ausführungsformen gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung.
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Im Weiteren wird unter Bezugnahme auf 4-7 erläutert, wie in einer Maskeninspektionsanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die vorstehend beschriebenen Beleuchtungsbedingungen, die von der Projektionsbelichtungsanlage bzw. dem Scanner vorgefunden werden (also die Variation der Richtung des vom Beleuchtungssystem einfallenden Lichtes und des von der Projektionsoptik aufgesammelten Lichtes) möglichst gut reproduziert werden.
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Wie in 6 lediglich schematisch dargestellt ist, umfasst die Maskeninspektionsanlage 600 ein Beleuchtungssystem 610 und ein Projektionsobjektiv 620, wobei Licht einer EUV-Lichtquelle 601 in das Beleuchtungssystem 610 eintritt und ein Beleuchtungs-Strahlbüschel 615 auf einen jeweils beleuchteten Bereich bzw. das Objektfeld einer in der Objektebene des Projektionsobjektiv 620 angeordneten Maske 630 richtet, und wobei dieses Objektfeld (über ein Beobachtungs-Strahlbüschel 625) mittels des Projektionsobjektivs 620 auf eine Kamera (CCD-Sensoranordnung) 640 abgebildet wird.
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Gemäß dem anhand von 4-7 beschriebenen Ausführungsbeispiel wird sowohl im Beleuchtungssystem 610 als auch im Projektionsobjektiv 620 der Maskeninspektionsanlage 600 wie im Weiteren erläutert jeweils eine Blende 650 bzw. 660 eingesetzt, welche zur Einstellung der vom Ort des Auftreffens des Beleuchtungs-Strahlbüschels 615 auf der Maske 630 abhängigen Variation der Richtung des Schwerstrahls jeweils in einer vorbestimmten Bewegungsebene bewegbar ist.
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Diese Blenden 650, 660 werden wiederum bevorzugt jeweils in einer Pupillenebene platziert und jeweils in lateraler Richtung (d.h. in x-Richtung und y-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem) bewegt.
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Wie im Weiteren unter Bezugnahme auf 4 und 5 erläutert wird mit Hilfe von Blenden 650, 660 jeweils der Schwerstrahl im Beleuchtungssystem 610 bzw. im Projektionsobjektiv 620 beeinflusst. Dabei wird über die Position der auf Seiten des Beleuchtungssystems 620 vorgesehenen Blende 650 der Winkel der Beleuchtungsoptik (also der Winkel des Schwerstrahls des auf die Maske auftreffenden Beleuchtungs-Strahlbüschels) eingestellt, und über die die Position der auf Seiten des Projektionsobjektivs vorgesehenen Blende 660 wird der Winkel des Schwerstrahls bzw. Hauptstrahls des in das Projektionsobjektiv eintretenden (Beobachtungs-)Strahlbüschels im Abbildungsstrahlengang eingestellt. Die übrigen Komponenten des Beleuchtungssystems 610 und des Projektionsobjektivs 620 (d.h. insbesondere also EUV-Lichtquelle, Spiegel, Kamera etc.) müssen hingegen hierfür nicht bewegt werden. Die Bewegungsebenen, in der die beiden Blenden 650, 660 bewegt werden, verlaufen (ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt ist) jeweils parallel bzw. koplanar zur Maskenebene.
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Die Blende 650 weist gemäß 4 und 6 Öffnungen 651-654 entsprechend dem gewünschten Beleuchtungssetting (im Beispiel ein Quadrupol-Beleuchtungssetting) auf und wird entsprechend dem gewünschten Winkel, der eingestellt werden soll, in einer Bewegungsebene bewegt, wobei diese Bewegungsebene im Beispiel parallel zur Maskenebene ist. Mit „410“ ist ein im Laufe der gesamten Bewegung der Blende 650 genutzter Bereich bezeichnet, welcher gemäß 4 eine nierenförmige Geometrie aufweist. Hierbei kann z.B. die eingezeichnete Blende 650 für eine numerische Apertur von NA = 0.5 geeignet sein, wohingegen die in 4 ebenfalls eingezeichneten, weiter innen liegenden bzw. kleineren nierenförmigen Bereiche 411, 412 Systemen mit kleinerer Pupille bzw. numerischer Apertur entsprechen (z.B. NA= 0.32 für den Bereich 411 und NA= 0.25 für NA=0.25). Der nierenförmige Bereich 410 (bzw. 411 oder 412) stellt somit auch den Bereich dar, der vor Einsatz der Blende 650 mit Licht gefüllt werden muss, wenn bzw. bevor die Blende 650 zum Einsatz kommt. Dies bedeutet, dass die Optik generell für einen größeren Winkelbereich (d.h. eine größere numerische Apertur) ausgelegt wird.
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5 zeigt die analoge Situation für die gemäß 6 in der Projektionsoptik der Maskeninspektionsanlage eingesetzte Blende 660, welche jedoch eine kreisförmige Geometrie aufweist und ihrerseits in der Pupillenebene der Projektionsoptik der Maskeninspektionsanlage (Projektionsobjektiv 620) analog bewegt wird.
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Gemäß der Erfindung werden somit die abzubildenden Strukturen auf der Maske, welche so geschrieben sind, dass sie genau unter den Bedingungen des Projektionsbelichtungsanlage gut „funktionieren“, unter den möglichst gleichen Bedingungen im Maskeninspektionsanlage beobachtet, wobei dem Umstand Rechnung getragen wird, dass nun nur ein sehr kleines Feld zur Verfügung steht und die Maske relativ zum Projektionsobjektiv nicht nur in Scannerrichtung, sondern auch quer dazu (also von links nach rechts) bewegt wird.
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Im Weiteren wird der vorstehende Sachverhalt unter Bezugnahme auf 7a-b in etwas anderer Darstellung erläutert.
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Dabei ist 7a die optische Achse der Projektionsoptik des Scanners, welche senkrecht zur Papierebene verläuft, mit OAP bezeichnet. Ebenfalls eingezeichnet ist der Scannerschlitz bzw. das ringsegmentförmige Objektfeld 631, welches konzentrisch um die optische Achse OAP verläuft (so dass diese optische Achse OAP im Krümmungsmittelpunkt des ringsegmentförmigen Objektfeldes 631 liegt).
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Ebenfalls in 7a angedeutet ist sowohl für den linken bzw. rechten Rand als auch für die Mitte des ringsegmentförmigen Objektfeldes der jeweilige Verlauf der Einfallsebene „A“, „B“ bzw. „C“, welche ebenfalls jeweils senkrecht zur Papierebene verlaufen und die optische Achse OAP schneiden. Die Blenden 650 bzw. 660, welche sich in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems bzw. des Projektionsobjektivs (d.h. der Projektionsoptik der Maskeninspektionsanlage) befinden und den jeweiligen Verlauf der Einfallsebene „A“, „B“ bzw. „C“ gemäß der Erfindung realisieren, sind hier in Draufsicht angedeutet.
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7b zeigt eine entsprechende Seitenansicht, in welcher mit OAM die optische Achse der Maskeninspektionsanlage bezeichnet ist, wobei sich das (hier im Querschnitt zu sehende) ringsegmentförmige Objektfeld 631 im Abstand R von der optischen Achse der Projektionsbelichtungsanlage befindet und die Breite b aufweist. Die Blenden in Beleuchtungssystem bzw. Projektionsobjektiv (d.h. der Projektionsoptik der Maskeninspektionsanlage) sind hier mit ASi1l bzw. ASob bezeichnet.
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Der Erfindung liegt somit das Konzept zugrunde, während der Bewegung der Maske 630 im Laufe der Maskeninspektion die effektive Einfallsrichtung des Lichts zu simulieren, was im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch erfolgt, dass die in Beleuchtungssystem 610 bzw. Projektionsobjektiv 620 (Projektionsoptik) der Maskeninspektionsanlage angeordneten Blenden 650, 660 mitbewegt werden. Dies bedeutet, wie in 7 veranschaulicht ist, dass sich das zur Beleuchtung des ringsegmentförmigen Objektfeldes 631 auf der Maske 630 dienende Strahlbüschel zu dem Zeitpunkt, zu dem sich der beobachtete Ort auf der Maske 630 im linken Bereich der Maske 630 bzw. des Objektfeldes 631 befindet, im linken Abschnitt des Bereichs 410 „aufhalten“ muss, wohingegen sich entsprechend die Abbildungsoptik (Projektionsoptik der Maskeninspektionsanlage) eintretende Strahlbüschel im rechten Abschnitt des Bereichs 510 „aufhalten“ muss.
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Während nun im Laufe der Maskeninspektion der jeweils inspizierte Ort z.B. von links nach rechts über die Maske 630 wandert, erfolgt eine Bewegung der Blenden 650 und 660 synchron und in zueinander entgegengesetzter Richtung derart, dass graduell die in 7a links dargestellte Situation zu einer in die 7a rechts dargestellte, spiegelbildliche Situation übergeht, in der sich das zur Beleuchtung der Maske 630 dienende Strahlbüschel im rechten Abschnitt des Bereichs 410 aufhält und entsprechend die Abbildungsoptik sich im linken Abschnitt des Bereichs 510 aufhält.
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Mit anderen Worten werden also während des Scannens über die Maske die Blenden 650, 660 derart bewegt, dass je nach aktuell inspiziertem Maskenort unterschiedliche Richtungen des Schwerstrahls zur optischen Achse eingestellt werden. Es wird also durch die Blendenbewegung gerade die gewünschte Ortsvariation des Schwerstrahls erzielt, wobei das Beleuchtungssetting infolge der Verwendung der gleichen Blende jeweils erhalten bleibt.
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Dabei ist zu beachten, dass mit dieser Ortsvariation des Schwerstrahls von Ort zu Ort auf der Maske keine betragsmäßige Variation des Winkels zwischen dem einfallenden Schwerstrahl und der Flächennormalen der Maske gemeint ist, sondern vielmehr eine Variation der Richtung dieses Winkels bzw. Schwerstrahls (wobei zu berücksichtigen ist, dass die Angabe eines betragsmäßigen Winkels von z.B. 6° zur Flächennormalen der Maske ein „Kegel von Einfallsrichtungen“ definiert wird, und wobei die Variation der Schwerstrahlrichtung entlang dieses Kegels erfolgt). Somit bleibt bei der erfindungsgemäßen Variation vorzugsweise der Betrag des Winkels zwischen der Flächennormalen auf der Maske und dem Schwerstrahl erhalten.
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Wenngleich vorstehend jeweils von einer Anordnung der Blenden in der jeweiligen Pupillenebene von Beleuchtungssystem bzw. Projektionsobjektiv (d.h. der Projektionsoptik der Maskeninspektionsanlage) die Rede ist, ist die Erfindung nicht auf die exakte Anordnung in der Pupillenebene beschränkt. Vielmehr kann angesichts der sehr geringen Größe des Objektfeldes im Mikroskop in guter Näherung jede von der Maske bzw. der Objektebene entfernte Ebene als Pupillenebene betrachtet werden. Zur einfachen Umsetzung (und ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) bietet es sich daher an, die Blenden 650, 660 jeweils in relativ großem Abstand zur Maske 630 und wie in 6 schematisch gezeigt außerhalb der restlichen Optik von Beleuchtungssystem 610 bzw. Projektionsobjektiv 620 (d.h. der Projektionsoptik der Maskeninspektionsanlage) anzuordnen, wobei sich insbesondere keine zusätzliche abbildende Optik zwischen Blende 650 bzw. 660 und Beleuchtungssystem bzw. Projektionsobjektiv (Projektionsoptik der Maskeninspektionsanlage) befinden muss. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt, so dass in anderen Ausführungsformen auch eine weitere (Abbildungs-)Optik zwischen Blende und Beleuchtungssystem bzw. Projektionsoptik der Maskeninspektionsanlage vorgesehen sein kann.
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Was die jeweiligen Ebenen betrifft, in welchen die Blenden 650 und 660 bewegt werden, so kann es sich hierbei um die gleiche Ebene oder auch um zueinander koplanare Ebenen handeln. Des Weiteren können diese Ebenen zur Objektebene bzw. Maskenebene koplanar sein. Die Erfindung ist jedoch auch hierauf nicht beschränkt, d.h. es kann unter Umständen auch sinnvoll sein, diese Ebenen im Vergleich zum Retikel und/oder zueinander zu verkippen.
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Eine mathematische Beschreibung der erfindungsgemäßen Variation des Schwerstrahls in Abhängigkeit vom Ort auf der Maske kann wie folgt aussehen: Bezeichnet man mit x und y die Koordinaten der Maskenebene und mit y die zur Maskenebene senkrechte Koordinate, und bezeichnet hierbei x die Koordinate, entlang derer gescannt wird, erstreckt sich die aktive Fläche der Maske in y-Richtung von -b/2 bis +b/2, wobei b die Scannerschlitzbreite bezeichnet (welche einen beispielhaften Wert von 104 mm aufweisen kann).
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Die Richtung des Schwerstrahls des Beleuchtungs-Strahlbüschels kann über den Vektor (cx, cy, cz) definiert werden, wobei cx 2+cy 2+c2 2 = 1 gilt und cx die Projektion auf die x-Achse bezeichnet, etc. (= sogenannte „Richtungkosinus-Darstellung“ mit normiertem Richtungsvektor c).
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Mit einem Ringfeldradius R (definiert als Abstand der Mitte des Ringfeldes von der optischen Achse des Projektionsobjektivs) ergeben sich folgende Formeln:
und
wobei c
z dem Kosinus des Einfallswinkels entspricht, welcher typische Werte von derzeit 6° bis ca. 8-9° oder darüber (für höhere numerische Aperturen) aufweisen kann.
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Ein Rechenbeispiel für den Rand der Maske kann lauten: Maximaler Wert für y: yMax= 52mm, R (=Ringfeldradius)= 100mm sowie cx = 0.089, cy = 0.054, und cz = cos(6°) = 0.995.
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Der Winkel α, den die Einfallsebene (welche gebildet wird durch den auf die Maske vom Beleuchtungssystem einfallenden und ausfallenden, d.h. in der Projektionsobjektiv eintretenden Strahl) mit der y=0 Ebene einschließt, ist gegeben durch
oder auch durch
wobei sich im obigen Beispiel α= 31.2 Grad ergibt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch Situationen Rechnung getragen, in denen die Beleuchtungspupille in ihrer Helligkeitsverteilung von einer idealisierten Form abweichende Substrukturen aufweist. Eine solche Substruktur kann insbesondere dadurch bedingt sein, dass in der Beleuchtung einen Wabenkondensor eingesetzt wird, welcher eine Vielzahl von Lichtkanälen erzeugt, die in der Maskenebene überlagert werden. Diese Lichtkanäle füllen nun die Pupille nicht vollständig, so dass einzelne Spots oder „Beleuchtungspeaks“ erkennbar sind.
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8 zeigt hierzu ein Beispiel einer typischen EUV-Pupille an zwei unterschiedlichen Feldpunkten. Die in den weißen Kreisen jeweils angegebenen Zahlen stellen die unterschiedlichen Helligkeiten der Pupillenparzellen sowie deren Feldabhängigkeit dar.
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Um die oben beschriebene Situation zu berücksichtigen, ist es erfindungsgemäß auch möglich, in der Blendenebene der Maskeninspektionsanlage nicht nur idealisierte Beleuchtungsverteilungen (z.B. mit homogenen Dipol- oder Quadrupol-Settings) zu erzeugen, sondern innerhalb der Blendenebene die komplette „substrukturierte“ Beleuchtungsverteilung vorzuhalten.
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Im Weiteren werden nun unter Bezugnahme auf 9-11 Ausführungsformen erläutert, die dazu dienen, die vorstehend beschriebenen Parzellierungen der Pupillenausleuchtung einschließlich der Intensitätsschwankungen in der Maskeninspektion nachzubilden.
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Hierzu wird in einigen Ausführungsform anstelle einer herkömmlichen, einteiligen Blende eine Blendenanordnung aus wenigstens zwei (in weiteren Ausführungsformen also auch drei, vier oder mehr) Blenden eingesetzt, wobei diese Blenden gewissermaßen „in Reihe geschaltet“ und derart ausgestaltet sind, dass sich durch relatives Verschieben und/oder Verdrehen der Blenden die effektive Öffnung der Pupillenparzellen und somit deren integrale Helligkeit bzw. Lichtleistung einstellen lässt.
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Gemäß 9a-b wird die Blendenanordnung aus zwei Blenden 910, 920 aufgebaut, welche in Lichtausbreitungsrichtung hintereinander angeordnet sind und jeweils drei Löcher 911-913 bzw. 921-923 (z.B. pro Pupillenparzelle je ein Loch) aufweisen, wobei jedoch beide Blenden 910, 920 Löcher unterschiedlicher Form aufweisen. So sind in der lediglich schematischen und beispielhaften Darstellung in der ersten Blende 110 drei kreisförmige Löcher 911-913 vorgesehen, wohingegen in der zweiten Blende 920 ein kreisförmiges Loch 922 zwischen zwei Langlöchern 921 und 923 angeordnet ist. Die einzelnen Blenden der Blendenanordnung müssen nicht notwendigerweise unmittelbar aufeinander folgend angeordnet sein.
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Wie in
9c,
9d und
9e veranschaulicht ist, kann durch relativen Versatz der Blenden
910,
920 in horizontaler Richtung eine Variation der effektiven Lochgröße pro Pupillenparzelle und damit eine Einstellung der integralen Helligkeit bzw. Lichtleistung erzielt werden. Quantifiziert man beispielsweise die Größe der Löcher
911-
913 in der ersten Blende
910 mit einem (fiktiven) Wert
3, so kann beispielsweise die Lochgröße als Funktion des horizontalen Versatzes wie in Tabelle 1 angegeben aussehen:
Tabelle 1:
| Versatz nach links | Kein Versatz | Versatz nach rechts |
Oben links | 3 | 3 | 2 |
Oben mitte | 2 | 3 | 2 |
Oben rechts | 2 | 3 | 3 |
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Somit kann erfindungsgemäß eine vorstehend beschriebene Substrukturierung der Pupillenausleuchtung in der Maskeninspektionsvorrichtung vorgehalten werden.
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In einem weiteren, anhand von 10 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel kann eine variable Lochgröße und damit eine Variation der effektiven Öffnung der Pupillenparzellen und somit der integralen Helligkeit bzw. Lichtleistung auch dadurch realisiert werden, dass von wenigstens zwei Blenden 950, 960 mindestens eine Blende wenigstens einen apodisierenden Steg aufweist (hier die zweite Blende 960 gemäß 10b), welcher partiell die Lochöffnung verdeckt und damit zu einer effektiven Verringerung der Lochgröße führt. Durch relative Verschiebung der zweiten Blende 960 zur ersten Blende 950 von 10a wird somit kanalweise die effektive Lochgröße verändert, indem die Lochgröße der ersten Blende 950 um die Fläche des überdeckenden Stegs reduziert wird.
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11 zeigt in lediglich schematischer Darstellung weitere mögliche Ausführungsformen eines Stegs auf einer Blende 970.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine Blendenanordnung zur variablen Einstellung der Intensität in den vorstehend beschriebenen Subpupillen bzw. Substrukturen auch in einer (einstufigen) Blende realisiert werden, welche eine Mehrzahl von variabel einstellbaren Irisblenden aufweist, welche über geeignete Aktuatoren einzeln oder in ihrer Gesamtheit einstellbar sind.
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Selbstverständlich ist das oben beschriebene Konzept, innerhalb der Maskeninspektionsanlage die komplette „substrukturierte“ Beleuchtungsverteilung vorzuhalten, auch unabhängig von dem erfindungsgemäßen Konzept der Variation der Richtung des Schwerstrahls in Abhängigkeit von dem Ort auf der Maske realisierbar. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung somit auch eine Maskeninspektionsanlage, in welcher eine Substruktur der Beleuchtungsverteilung, vorzugsweise durch Verwendung einer geeigneten Blendenanordnung, vorgehalten wird, ohne dass zugleich auch die Variation der Richtung des Schwerstrahls in Abhängigkeit vom Ort auf der Maske realisiert ist.
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Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.