DE102014226918A1 - Optische Komponente - Google Patents

Abstract

Eine optische Komponente (42) zum Auskoppeln eines Einzel-Ausgabestrahls (10i) aus einem Sammel-Ausgabestrahl (8) umfasst eine Mehrzahl von strahlungsreflektierenden Bereichen (43i), welche derart gruppiert sind, dass Bereiche (43i) derselben Gruppe (i) zur Führung unterschiedlicher Teil-Strahlen (12i) des Einzel-Ausgabestrahls (10i) zu demselben Scanner (3i) dienen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine optische Komponente für ein Strahlungsquellenmodul eines Projektionsbelichtungssystems mit einer Mehrzahl von Scannern. Die Erfindung betrifft insbesondere eine optische Komponente, welche zum Auskoppeln mindestens eines einem bestimmten der Scanner zugeordneten Einzel-Ausgabestrahls aus einem Sammel-Ausgabestrahl dient. Die Erfindung betrifft außerdem eine Auskoppeloptik zum Auskoppeln von Einzel-Ausgabestrahlen aus einem Sammel-Ausgabestrahl. Weiter betrifft die Erfindung eine Beleuchtungseinrichtung für ein Projektionsbelichtungssystem mit einer Mehrzahl von Scannern. Weiter betrifft die Erfindung ein Strahlungsquellenmodul zur Versorgung einer Mehrzahl von Scannern eines Projektionsbelichtungssystems mit Beleuchtungsstrahlung sowie ein Beleuchtungssystem für ein Projektionsbelichtungssystem mit einem derartigen Strahlungsquellenmodul. Außerdem betrifft die Erfindung ein Projektionsbelichtungssystem mit mehreren Scannern und einer Auskoppeloptik zum Auskoppeln von Einzel-Ausgabestrahlen aus einem Sammel-Ausgabestrahl. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Auslegung einer optischen Komponente zum Auskoppeln mindestens eines Einzel-Ausgabestrahls aus einem Sammel-Ausgabestrahl, ein Verfahren zur Herstellung nanostrukturierter Bauelemente sowie ein verfahrensgemäß hergestelltes Bauelement.
• Als Strahlungsquelle für ein Projektionsbelichtungssystem mit einer Mehrzahl von Scannern kann ein Freie Elektronen Laser (FEL) dienen. Ein FEL gibt Beleuchtungsstrahlung mit einem Intensitätsprofil ab, welches Schwankungen unterliegen kann. Derartige Schwankungen können dazu führen, dass der Energieanteil der Beleuchtungsstrahlung, welche zu einem bestimmten der Scanner geführt wird, variiert. Dies kann insbesondere zu Dosisschwankungen des Einzelscanners führen.
• Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine optische Komponente für ein Strahlungsquellenmodul eines Projektionsbelichtungssystems mit einer Mehrzahl von Scannern zu verbessern.
• Diese Aufgabe wird durch eine optische Komponente mit einer Mehrzahl von separaten strahlungsreflektierenden Bereichen gelöst, wobei die Bereiche derart gruppiert sind, dass Bereiche derselben Gruppe zur Führung unterschiedlicher Teil-Strahlen eines Einzel-Ausgabestrahls zu einem bestimmten Scanner dienen, und wobei die strahlungsreflektierenden Bereiche einer Gruppe jeweils wechselseitig unzusammenhängend ausgebildet sind.
• Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch eine derartige Ausbildung der optischen Komponente Dosisschwankungen des Einzelscanners aufgrund von Schwankungen des Intensitätsprofils der von der Strahlungsquelle emittierten Beleuchtungsstrahlung reduziert werden können.
• Kern der Erfindung ist die Erkenntnis, dass es einen systematischen Weg gibt, die Anordnung und/oder Ausbildung, das heißt die geometrische Charakteristik der einzelnen Bereiche, zu bestimmen, sofern die Strahlungsquelle einen Schwankungsbereich aufweist, welcher durch wenige kontinuierliche Parameter beschrieben werden kann. Weiter wurde erkannt, dass durch eine entsprechende systematische Bestimmung der Anordnung und/oder Ausbildung der Bereiche deren Auslegung optimiert werden kann. Es ist insbesondere möglich, für einen bekannten, vorgegebenen Schwankungsbereich der Strahlungsquelle, insbesondere des FEL, die minimal erreichbaren Dosisschwankungen zu garantieren.
• Bei den Bereichen handelt es sich insbesondere um separate mechanische Elemente, insbesondere um separate Spiegelelemente. Es kann sich auch um unterschiedliche geometrische Bereiche einer einzigen Komponente, insbesondere um separate strahlungsreflektierende Bereiche eines einzigen Spiegel-Elements handeln.
• Unter einem Einzel-Ausgabestrahl sei der Teil der von der Strahlungsquelle emittierten Beleuchtungsstrahlung verstanden, welcher jeweils einem bestimmten Scanner zugeordnet ist. Der Einzel-Ausgabestrahl kann eine Vielzahl von Teil-Strahlen, insbesondere eine Vielzahl von räumlich separierten Teil-Strahlen, umfassen.
• Unter dem Sammel-Ausgabestrahl sei der gesamte von der Strahlungsquelle emittierte Strahl mit Beleuchtungsstrahlung, insbesondere vor der Aufteilung in Einzel-Ausgabestrahlen, verstanden. Beim Sammel-Ausgabestrahl kann es sich insbesondere um den gegebenenfalls in einer Strahlformungsoptik geformten, von der Strahlungsquelle emittierten Rohstrahl mit Beleuchtungsstrahlung handeln.
• Die erfindungsgemäß optische Komponente dient insbesondere der Verringerung von Dosisschwankungen aufgrund von Schwankungen der geometrischen Strahleigenschaften der Strahlungsquelle. Zu den relevanten geometrischen Strahleigenschaften der Strahlungsquelle zählen hierbei insbesondere das Pointing des Ausgabestrahls, also die Richtung, in welche die Beleuchtungsstrahlung von der Strahlungsquelle emittiert wird, und die Divergenz des Ausgabestrahls.
• Die Gruppierung der Bereiche ist insbesondere fest vorgegeben. Die optische Komponente, insbesondere die Ausbildung und Anordnung der Bereiche, ist insbesondere an die geometrischen Strahleigenschaften der Strahlungsquelle und die möglichen Schwankungen derselben angepasst. Ein Verfahren zu einer entsprechenden Auslegung der optischen Komponente wird nachfolgend noch näher beschrieben.
• Bei den Bereichen handelt es sich insbesondere um strahlungsreflektierende Bereiche. Sie weisen jeweils eine Fläche von mindestens 100 µm², insbesondere mindestens 1000 µm², insbesondere mindestens 10000 µm² auf.
• Zwischen zwei Bereichen derselben Gruppe kann jeweils ein strahlungsdurchlässiger Bereich oder mindestens ein Bereich mindestens einer anderen Gruppe angeordnet sein. Anschaulich gesprochen wird die von der Strahlungsquelle emittierte Beleuchtungsstrahlung von der erfindungsgemäßen optischen Komponente in disjunkte Teilbereiche zerschnitten. Mittels der optischen Komponente wird insbesondere der Anteil der Beleuchtungsstrahlung, welcher zu einem bestimmten Scanner geführt wird, in mehrere disjunkte Teilstrahlen aufgeteilt. Ein mittels der Strahlungsquelle erzeugter Sammel-Ausgabestrahl wird somit einerseits in Einzel-Ausgabestrahlen, welche zu den einzelnen Scannern geführt werden, aufgeteilt. Andererseits werden die Einzel-Ausgabestrahlen von den disjunkten Teilbereichen der optischen Komponente in separate Teilstrahlen aufgeteilt. Die Teilbereiche sind derart ausgebildet und angeordnet, dass sich Schwankungen der Strahleigenschaften der Strahlungsquelle aufgrund der Gruppierung der Teilbereiche zu Gruppen in Summe gerade gegeneinander aufheben. Die Festlegung, welche Bereiche zu welchem Scanner geführt werden sollen, das heißt welche Bereiche zu welcher Gruppe gehören sollen, erfolgt nach dem nachfolgend noch genauer beschriebenen Verfahren.
• Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch eine geeignete Aufteilung des Phasenraums der Strahlungsquelle, insbesondere des FEL, in separate Bereiche und geeignete Kombination, das heißt Gruppierung, dieser Bereiche zu Gruppen sich Dosisschwankungen bei der Belichtung eines Wafers aufgrund von Schwankungen der geometrischen Strahleigenschaften der Strahlungsquelle verringert, insbesondere bis zu einer vorgegebenen Ordnung eliminiert werden können. Der Phasenraum einer Strahlungsquelle beziehungsweise eines Strahlungsbündels wird durch zwei Orts- und zwei Richtungskoordinaten aufgespannt und ist damit vierdimensional. Der genutzte Bereich des Phasenraums wird auch als Lichtleitwert oder Etendue bezeichnet. Bei Verwendung einer Strahlungsquelle mit geringem Lichtleitwert kann der genutzte Bereich des Phasenraums entlang zwei der vier Dimensionen so klein so, dass nur Abhängigkeiten entlang der beiden anderen Dimensionen berücksichtigt werden müssen. In diesem Fall kann man davon sprechen, dass der Phasenraum effektiv nur zweidimensional sei. Es wurde gefunden, dass es mit Hilfe der erfindungsgemäßen optischen Komponente möglich ist, eine Mehrzahl von Scannern bei vorgegebenen maximalen Richtungs- und/oder Divergenzschwankungen der von der Strahlungsquelle emittierten Beleuchtungsstrahlung dennoch gleichmäßig und stabil mit Beleuchtungsstrahlung zu versorgen. Hierbei kann bei der Auslegung der optischen Komponente vorgegeben werden, was unter gleichmäßig und stabil zu verstehen ist, insbesondere welche Dosisschwankungen maximal erlaubt sind, beziehungsweise bis zu welcher Ordnung die Richtungs- und/oder Divergenzschwankungen kompensiert werden sollen.
• Zunächst werden weitere Aspekte der optischen Komponente beschrieben.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung weisen die Bereiche einer Gruppe zumindest teilweise, insbesondere paarweise, unterschiedliche Flächeninhalte auf. Jeweils mindestens zwei der Bereiche einer Gruppe weisen insbesondere Flächeninhalte auf, welche sich um einen Faktor von mindestens 3, insbesondere mindestens 5, insbesondere mindestens 10 unterscheiden. Die Flächeninhalte der Bereiche einer Gruppe unterscheiden sich höchstens um einen Faktor 100.
• Durch unterschiedlich große Bereiche kann der Tatsache Rechnung getragen werden, dass unterschiedliche Ausschnitte des Phasenraums unterschiedliche Anteile zur Gesamtenergie der Ausgabestrahlen beitragen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung liegt die Anzahl der Bereiche in einer Gruppe im Bereich von 3 bis 20, insbesondere im Bereich von 5 bis 10. Die Gesamtzahl der unterschiedlichen Bereiche ergibt sich als Summe der Bereiche der unterschiedlichen Scanner. Die Gesamtzahl der Bereiche kann mehr als 50 betragen. Sie kann bis zu 200, insbesondere bis zu 300 betragen. Die Anzahl der Bereiche in einer Gruppe kann insbesondere jeweils gerade der maximalen Ordnung der Divergenzschwankungen, bis zu welcher kompensiert wird, entsprechen oder um 1 größer sein als diese Ordnung. Es konnte gezeigt werden, dass dies zur Kompensation von Divergenzschwankungen bis zu dieser Ordnung ausreichend ist.
• Die Bereiche können symmetrisch zu einer Symmetrieachse angeordnet sein. Die Anzahl der Bereiche kann sich dann auf die Anzahl der Bereiche auf jeder der beiden Seiten der Symmetrieachse beziehen.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die einzelnen Bereiche monolithisch ausgebildet. Sie können auch aus einer Mehrzahl von Einzelspiegeln zusammengesetzt sein. Die Anzahl der Einzelspiegel, welche einen bestimmten Bereich bilden, beträgt insbesondere höchstens 20, insbesondere höchstens 10, insbesondere höchstens 5, insbesondere höchstens 3, insbesondere höchstens 2, insbesondere 1.
• Durch eine derartige Ausbildung der Bereiche wird die mechanische Komplexität der optischen Komponente reduziert. Hierdurch wird insbesondere die Herstellung der optischen Komponente vereinfacht.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gehören mindestens zwei der Bereiche der optischen Komponente zu unterschiedlichen Gruppen, wobei die Bereiche unterschiedlicher Gruppen zum Auskoppeln unterschiedlicher Einzel-Ausgabestrahlen und zur Führung desselben zu unterschiedlichen Scannern dienen.
• Die optische Komponente kann insbesondere Bereiche zum Auskoppeln sämtlicher Einzel-Ausgabestrahlen aufweisen. Die Anzahl der Gruppen der optischen Komponente, in welche die einzelnen Bereiche gruppiert sind, liegt insbesondere im Bereich von 4 bis 20, insbesondere im Bereich von 5 bis 15, insbesondere im Bereich von 6 bis 10. Sie entspricht insbesondere gerade der Anzahl unterschiedlicher Scanner des Projektionsbelichtungssystems.
• Gemäß einer Alternative gehören sämtliche Bereiche der optischen Komponente zur selben Gruppe. Sie dienen mit anderen Worten der Führung von Teil-Strahlen desselben Einzel-Ausgabestrahls zu ein und demselben Scanner.
• Gemäß einer weiteren Alternative ist die optische Komponente derart ausgebildet, dass jeweils genau einer der Einzel-Ausgabestrahlen ausgekoppelt wird, während sämtliche übrigen der Einzel-Ausgabestrahlen gemeinsam, das heißt um einen gleichen Umlenkwinkel, umgelenkt werden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist zwischen mindestens zwei Bereichen der optischen Komponente ein Zwischenraum angeordnet, welcher für Teil-Strahlen mindestens eines Einzel-Ausgabestrahls durchlässig ist.
• Die optische Komponente dient in diesem Fall insbesondere der Auskopplung genau eines der Einzel-Ausgabestrahlen, während die übrigen Einzel-Ausgabestrahlen von der Komponente nicht beeinflusst, insbesondere nicht abgelenkt werden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Bereiche jeweils streifenförmig ausgebildet, wobei mindestens einer der Bereiche, insbesondere einer der Bereiche jeder Gruppe, ein Aspektverhältnis von mindestens 20:1, insbesondere mindestens 30:1, insbesondere mindestens 50:1, insbesondere mindestens 100:1 aufweist.
• Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es bei einer Strahlungsquelle, welche Beleuchtungsstrahlung mit einem gaußförmigen Profil emittiert, ausreichend ist, den Phasenraum der Beleuchtungsstrahlung in einer Trennungsebene entlang einer Achse zu strukturieren, das heißt die Trennungsebene in Streifen, insbesondere in parallele Streifen, zu zerschneiden. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass eine zweidimensionale Gaußfunktion faktorisiert. Variationen der Gaußparameter in der orthogonalen Richtung ändern die Gesamtenergie auf den einzelnen Streifen jeweils nicht, sondern nur die Energieverteilung auf dem jeweiligen Streifen. Eine streifenförmige Ausbildung der Bereiche erleichtert die Herstellung der optischen Komponente.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Auskoppeloptik zum Auskoppeln von Einzel-Ausgabestrahlen aus einem Sammel-Ausgabestrahl zu verbessern. Hierbei ist wiederum jeder der Einzel-Ausgabestrahlen genau einem Scanner einer Vielzahl von Scannern eines Projektionsbelichtungssystems zugeordnet.
• Diese Aufgabe wird durch eine Auskoppeloptik mit mindestens einer optischen Komponente gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst. Die Vorteile ergeben sich aus denen der optischen Komponente.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Auskoppeloptik genau eine derartige optische Komponente. Diese dient dann zur Auskopplung sämtlicher Einzel-Ausgabestrahlen aus dem Sammel-Ausgabestrahl.
• Gemäß einer Alternative umfasst die Auskoppeloptik mehrere optische Komponenten gemäß der vorhergehenden Beschreibung. Es kann insbesondere vorgesehen sein, für jeden der Scanner eine eigene entsprechende optische Komponente vorzusehen. Hierbei kann jede der optischen Komponente jeweils zum Auskoppeln eines einzelnen Einzel-Ausgabestrahls dienen.
• Zwischenstufen, bei welchen die optische Komponente Bereiche unterschiedlicher Gruppen aufweist, jedoch die Anzahl der Gruppen einer der optischen Komponenten der Auskoppeloptik geringer ist als die Anzahl der Scanner, sind ebenfalls möglich.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Beleuchtungseinrichtung für ein Projektionsbelichtungssystem mit einer Mehrzahl von Scannern zu verbessern.
• Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Auskoppeloptik gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst.
• Die Vorteile ergeben sich wiederum aus denen der optischen Komponente.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Strahlungsquellenmodul zur Versorgung einer Mehrzahl von Scannern eines Projektionsbelichtungssystems mit Beleuchtungsstrahlung zu verbessern.
• Diese Aufgabe wird durch ein Strahlungsquellenmodul mit mindestens einer Strahlungsquelle zur Erzeugung eines Sammel-Ausgabestrahls und mindestens einer Auskoppeloptik gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst.
• Bei der Strahlungsquelle handelt es sich insbesondere um einen Freie Elektronen Laser (FEL) oder um eine Synchrotronbasierte Strahlungsquelle.
• Die Strahlungsquelle emittiert insbesondere Beleuchtungsstrahlung um EUV-Bereich, insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 2 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 2 nm und 15 nm, insbesondere von 13,5 nm oder 6,7 nm.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Auskoppeloptik des Strahlungsquellenmoduls derart ausgelegt, dass Intensitätsverteilungen sämtlicher der Einzel-Ausgabestrahlen, welche jeweils zu unterschiedlichen Scannern geführt werden, bei einem bekannten Schwankungsbereich des von der Strahlungsquelle emittierten Sammel-Ausgabestrahls Schwankungen aufweisen, welche kleiner sind als ein vorgegebener Maximalwert. Die Schwankungsamplitude der Divergenz kann bis zu 70% der nominellen Divergenz betragen. Sie beträgt insbesondere höchstens 50%, insbesondere höchstens 25%, insbesondere höchstens 10% der nominellen Divergenz. Die Schwankungsamplitude des Pointings, das heißt der Richtung des Schwerstrahls, kann bis zu 70% der nominellen Divergenz betragen. Sie beträgt insbesondere höchstens 50%, insbesondere höchstens 25%, insbesondere höchstens 10% der nominellen Divergenz.
• Der vorgegebene Maximalwert für die Schwankungen der Intensität, insbesondere der Gesamtintensität, der einzelnen Einzel-Ausgabestrahlen beträgt insbesondere maximal 1%, insbesondere maximal 5 ‰, insbesondere maximal 3 ‰, insbesondere maximal 2 ‰, insbesondere maximal 1 ‰, insbesondere maximal 0,5 ‰, insbesondere maximal 0,3 ‰, insbesondere maximal 0,2 ‰ und insbesondere maximal 0,1 ‰.
• Der Schwankungsbereich des von der Strahlungsquelle emittierten Sammel-Ausgabestrahls umfasst insbesondere Schwankungen der Richtung des emittierten Sammel-Ausgabestrahls (Pointing) und/oder Divergenzschwankungen des Sammel-Ausgabestrahls.
• Ein derartiges Strahlungsquellenmodul ist insbesondere Bestandteil eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems. Hierdurch wird insbesondere die Aufgabe gelöst, ein Beleuchtungssystem für ein Projektionsbelichtungssystem mit einer Mehrzahl von Scannern zu verbessern.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die Bereiche der optischen Komponente derart ausgebildet, dass Schwankungen der Intensität der Einzel-Ausgabestrahlen bis zu einer vorgegebenen Ordnung L kompensiert sind.
• Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es möglich ist, Schwankungen einer Nominalausleuchtung, welche vom Sammel-Ausgabestrahl auf der optischen Komponente erzeugt wird, durch eine geeignete Ausbildung und/oder Anordnung der Bereiche bis zu einer vorgegebenen Ordnung zu kompensieren. Hierunter sei insbesondere verstanden, dass jedes der Integrale über eine der ersten L Ableitungen der Intensitätsverteilungsveränderung auf der optischen Komponente kleiner ist als ein Wert |I_k|, wobei |I_k| < 0,1·k!·2^kI₀. Hierbei bezeichnet I_k das Integral der k-ten Ableitung über alle Bereiche einer Gruppe. I₀ ist eine Normierungskonstante, welche von der Gesamtgröße der optischen Komponente, der Anzahl der Scanner und der Gesamtleistung der Strahlungsquelle abhängig ist. Die Intensitätsverteilungsveränderung ist hierbei eine Funktion von Schwankungen des Sammel-Ausgabestrahls, insbesondere Schwankungen der Richtung und/oder der Divergenz des Sammel-Ausgabestrahls. Bei den Ableitungen handelt es sich um Ableitungen nach einem dieser Parameter.
• Die Bereiche sind insbesondere derart ausgebildet, dass die Integrale über die ersten L Ableitungen der Intensitätsverteilungsveränderung in Abhängigkeit von den Schwankungsparametern, insbesondere der Skalierung, das heißt der Schwankung der Divergenz, und/oder der Verschiebung, das heißt Schwankungen des Pointings, des Sammel-Ausgabestrahls über die Gesamtheit der Bereiche einer Gruppe sich im Wesentlichen eliminieren, das heißt höchstens einen vorgegebenen Maximalwert annehmen. Die Schwankungsauswirkungen werden mit anderen Worten systematisch in einer Potenzreihenentwicklung nach den Schwankungsparametern eliminiert. Mit einer derartig ausgebildeten optischen Komponente lassen sich Schwankungen der Strahlungsquelle, insbesondere Schwankungen der Divergenz und/oder des Pointings des Sammel-Ausgabestrahls, bis zu der im Wesentlichen beliebig vorgebenbaren Ordnung L kompensieren. Die Beleuchtungsstrahlung, welche zu den einzelnen Scannern geführt wird, das heißt die Einzel-Ausgabestrahlen, sind im Wesentlichen stabil, weisen insbesondere höchstens Schwankungen auf, welche kleiner als ein vorgegebener Maximalwert sind.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Projektionsbelichtungssystem zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein Projektionsbelichtungssystem mit einer Mehrzahl von Scannern und einer Auskoppeloptik gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst.
• Die Vorteile ergeben sich wiederum aus den für die optische Komponente beschriebenen.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Auslegung einer optischen Komponente gemäß der vorhergehenden Beschreibung anzugeben.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit folgenden Schritten gelöst:
• – Bereitstellen eines Intensitätsprofils eines Sammel-Ausgabestrahls,
• – Bestimmen der mit dem Intensitätsprofil verbundenen nominellen Intensitätsverteilung im Bereich der optischen Komponente,
• – Vorgeben maximal möglicher Schwankungen des Intensitätsprofils,
• – Bestimmen der mit den maximal möglichen Schwankungen des Intensitätsprofils verbundenen Änderungen der Intensitätsverteilung im Bereich der optischen Komponente,
• – Bestimmen der Ausbildung der Bereiche der Gruppen in Abhängigkeit von diesen Änderungen derart, dass für jede Gruppe die Schwankung der von dieser Gruppe reflektierten Gesamtintensität selbst bei Auftreten der maximal möglichen Schwankungen des Intensitätsprofils höchstens so groß ist wie ein vorgegebener zulässiger Maximalwert.
• Durch eine derart ausgelegte optische Komponente lassen sich Dosisschwankungen zuverlässig reduzieren, insbesondere bis zu einer vorgegebenen Ordnung kompensieren, insbesondere vermeiden.
• Das Intensitätsprofil des Sammel-Ausgabestrahls kann vorgegeben, berechnet, simuliert oder gemessen werden. Kombinationen dieser Möglichkeiten sind ebenfalls möglich.
• Die mit dem Intensitätsprofil verbundene nominelle Intensitätsverteilung im Bereich der optischen Komponente kann berechnet, simuliert oder gemessen werden. Auch hier sind Kombinationen dieser Alternativen möglich.
• Die mit den maximal möglichen Schwankungen des Intensitätsprofils verbundenen Änderungen der Intensitätsverteilung im Bereich der optischen Komponente können berechnet, simuliert oder gemessen werden. Kombinationen dieser Möglichkeiten sind ebenfalls möglich.
• Unter maximal möglichen Schwankungen des Intensitätsprofils können maximal erlaubte Schwankungen und/oder maximal zu erwartende Schwankungen verstanden sein. Sie können vorgegeben oder bei Kenntnis der Strahlungsquelle bestimmt, insbesondere berechnet, simuliert oder gemessen werden.
• Bei den Schwankungen kann es sich insbesondere um Schwankungen der Divergenz und/oder des Pointings des Sammelausgabestrahls handeln.
• Das Verfahren umfasst insbesondere eine systematische Bestimmung der Ausbildung und/oder Anordnung der Bereiche. Die Bereiche werden insbesondere derart bestimmt, dass für einen bekannten Schwankungsbereich einer Strahlungsquelle Dosisschwankungen bis zu einem vorgegebenen Grad, insbesondere bis zu einer vorgegebenen Ordnung L, kompensiert, insbesondere eliminiert werden.
• Das Intensitätsprofil des Sammel-Ausgabestrahls, welches auch als Strahlungsprofil bezeichnet wird, ist insbesondere gaußförmig. Es ist insbesondere parametrisierbar. Es weist insbesondere einen bekannten, parametrisierbaren Schwankungsbereich auf.
• Bei der Bestimmung der Ausbildung der Bereiche werden insbesondere vorgegebene Randbedingungen berücksichtigt. Es kann insbesondere eine Gleichverteilung der zu den einzelnen Scannern geführten Intensität gefordert sein. Es kann außerdem eine vorgegebene Stabilität gefordert sein. Dies kann dadurch ausgedrückt werden, dass die Intensitätsschwankungen nach Störungen entwickelt werden. Hierbei können Variationen des Pointings und/oder Variationen der Divergenz berücksichtigt werden. Die Variationen können jeweils bis zu einer vorgegebenen Ordnung berücksichtigt und kompensiert werden.
• Es können weitere Randbedingungen an die Anordnung der Bereiche gemacht werden. Beispielsweise kann gefordert sein, dass die Anordnung der Bereiche eine Symmetrieachse aufweist.
• Weiterhin kann gefordert werden, dass die Reihenfolge der Bereiche derart gewählt wird, dass sich die Zuordnung auf die Scanner periodisch wiederholt.
• Die Aufgabe, ein Verfahren zur Auslegung der optischen Komponente gemäß der vorhergehenden Beschreibung anzugeben, wird außerdem durch ein Verfahren mit folgenden Schritten gelöst:
• – Bereitstellen eines Intensitätsprofils eines Sammelausgabestrahls,
• – Bestimmen der mit dem Intensitätsprofil verbundenen nominellen Intensitätsverteilung im Bereich der optischen Komponente,
• – Bestimmen von mit möglichen Schwankungen des Intensitätsprofils verbundenen Änderungen der Intensitätsverteilung im Bereich der optischen Komponente,
• – Festlegen einer zu korrigierenden Ordnung L, bis zu welcher Änderungen der Intensitätsverteilung zu korrigieren sind,
• – Bestimmen der ersten L Ableitungen der Intensitätsverteilung im Bereich der optischen Komponente in Abhängigkeit von den Schwankungen,
• – Bestimmen einer disjunkten Menge von Bereichen der Gruppen, sodass für jede Gruppe das Integral über jede der L Ableitungen über die Menge der Bereiche höchstens so groß ist wie ein vorgegebener Grenzwert |I_k|, mit |I_k| < 0,1·k!·2^kI₀, wobei I_k das Integral der k-ten Ableitung über alle Bereiche der i-ten Gruppe bezeichnet. I₀ ist das Integral der Intensitätsverteilung über alle Bereiche der i-ten Gruppe.
• Bei den Schwankungen handelt es sich wiederum insbesondere um Schwankungen der Divergenz, das heißt einer Skalierung, des Sammelausgabestrahls und/oder Schwankungen des Pointings, das heißt einer Verschiebung, des Sammelausgabestrahls. Die Skalierungs- und/oder Verschiebungsparameter zur Bestimmung der funktionellen Abhängigkeit der Intensitätsverteilung im Bereich der optischen Komponente in Abhängigkeit von den Schwankungen des Sammelausgabestrahls können insbesondere relativ zu einem Radius eines Querschnitts des Sammelausgabestrahls ermittelt werden. Hierfür kann gegebenenfalls eine geeignete Koordinatentransformation vorgesehen sein.
• Die Ableitungen der Intensitätsverteilung in Abhängigkeit von den Schwankungsparametern werden insbesondere berechnet. Hierfür kann eine Recheneinheit, insbesondere eine externe Recheneinheit, insbesondere in Form eines Computers, vorgesehen sein.
• Durch Vorgabe der Ordnung L, bis zu welcher Schwankungen korrigiert werden sollen, kann vorgegeben werden, wie groß die maximal erlaubten Schwankungen sein dürfen. Diese Ordnung L kann je nach Bedarf vom Benutzer vorgegeben werden. Die optische Komponente, insbesondere die Bereiche der unterschiedlichen Gruppen können dann in Abhängigkeit von diesem Wert L entsprechend bestimmt werden. Umgekehrt ist es möglich, aus der Ausbildung der Bereiche der unterschiedlichen Gruppen zu bestimmen, bis zu welcher Ordnung L Schwankungen des Sammelausgabestrahls mit Hilfe der jeweiligen optischen Komponente kompensiert werden.
• Weitere Details ergeben sich aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
• Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, ein Verfahren zur Herstellung nanostrukturierter Bauelemente sowie verfahrensgemäß hergestellte Bauelemente zu verbessern. Diese Aufgaben werden durch Bereitstellung eines Projektionsbelichtungssystems gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst. Die Vorteile ergeben sich aus den vorhergehend beschriebenen.
• Weitere Details und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung der Bestandteile eines Projektionsbelichtungssystems mit einer Mehrzahl von Scannern,
• 2 eine schematische Darstellung einer Strahlungsquelle und der von ihr erzeugten Beleuchtungsstrahlung mit einer bestimmten Richtung und Divergenz,
• 3A bis 3F exemplarische Darstellungen der Aufteilung einer Trennungsebene in eine Anzahl disjunkter Bereiche zur Aufteilung eines Sammel-Ausgabestrahls in vier Einzel-Ausgabestrahlen, wobei die unterschiedlichen Teilfiguren A bis F unterschiedliche Aufteilungen zur Kompensation von Schwankungen bis zu unterschiedlichen Ordnungen wiedergegeben,
• 4A bis 4F exemplarische Darstellungen zur Verdeutlichung des Effekts der Aufteilung der Trennungsebene gemäß 3A bis 3F auf Intensitätsschwankungen der Einzel-Ausgabestrahlen in Abhängigkeit von Richtungsschwankungen (linke Spalte) beziehungsweise Divergenzschwankungen (rechte Spalte),
• 5A bis 5F Darstellungen entsprechend 4A bis 4F für den Fall einer Aufteilung des Sammel-Ausgabestrahls auf zehn Einzel-Ausgabestrahlen,
• 6A bis 6F Darstellungen den 5A bis 5F für den Fall, dass lediglich ein Teil der Gesamt-Intensität des Sammel-Ausgabestrahls auf die Einzel-Ausgabestrahlen aufgeteilt wird,
• 7A eine schematische Darstellung einer exemplarischen Ausführungsform einer optischen Komponenten zum Auskoppeln von Einzel-Ausgabestrahlen aus einem Sammel-Ausgabestrahl,
• 7B eine schematische Darstellung einer Alternative zu der in 7A dargestellten Ausführungsform,
• 8 eine Seitenansicht eines Ausschnitts einer Variante einer Komponente gemäß 7A,
• 9 eine schematische Darstellung der Anordnung der Komponente gemäß 8 im Strahlengang eines Beleuchtungssystems,
• 10 eine Darstellung entsprechend 9 bei einer alternativen Ausführungsform des Beleuchtungssystems,
• 11 und 12 alternative Ausführungsformen optischer Komponenten gemäß 8,
• 13 und 14 Ausschnittsvergrößerungen des Bereichs XIII, XIX in 10,
• 15 eine stark vereinfachte Darstellung der optischen Komponente zur Verdeutlichung geometrischer Zusammenhänge,
• 16 ein Diagramm zur Illustration geometrischer Zusammenhänge in Bezug auf die optische Komponente gemäß 15,
• 17 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer optischen Komponente zum Auskoppeln eines Einzel-Ausgabestrahls aus einem Sammel-Ausgabestrahl,
• 18 und 19 unterschiedliche Alternativen zur Verdeutlichung der Anordnung der optischen Komponente gemäß 17 im Strahlengang eines Beleuchtungssystems eines Projektionsbelichtungssystems mit mehreren Scannern,
• 20 eine weitere Ausführungsform einer optischen Komponente zum Auskoppeln eines Einzel-Ausgabestrahls aus einem Sammel-Ausgabestrahl, und
• 21 und 22 schematische Darstellungen von Anordnungen der optischen Komponente im Strahlengang eines Beleuchtungssystems eines Projektionsbelichtungssystems mit einer Mehrzahl von Scannern.
• Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die 1 zunächst die wesentlichen Bestandteile eines Projektionsbelichtungssystems 1 beschrieben.
• Die nachfolgend vorgenommene Unterteilung des Projektionsbelichtungssystems 1 in Teilsysteme dient primär der begrifflichen Abgrenzung derselben. Die Teilsysteme können separate konstruktive Teilsysteme bilden. Die Aufteilung in Teilsysteme muss sich jedoch nicht notwendigerweise in einer konstruktiven Abgrenzung widerspiegeln.
• Das Projektionsbelichtungssystem 1 umfasst ein Strahlungsquellenmodul 2 und eine Mehrzahl von Scannern 3 _i.
• Das Strahlungsquellenmodul 2 umfasst eine Strahlungsquelle 4 zur Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung 5.
• Bei der Strahlungsquelle 4 handelt es sich insbesondere um einen Freie Elektronen-Laser (FEL). Es kann sich auch um eine Synchrotronstrahlungsquelle beziehungsweise um eine Synchrotronstrahlungsbasierte Strahlungsquelle, die kohärente Strahlung mit sehr hoher Brillanz erzeugt, handeln. Exemplarisch sei für derartige Strahlungsquellen auf die US 2007/0152171 A1 und die DE 103 58 225 B3 verwiesen.
• Die Strahlungsquelle 4 hat beispielsweise eine mittlere Leistung im Bereich von 1 kW bis 25 kW. Sie weist eine Pulsfrequenz im Bereich von 10 MHz bis 10 GHz auf. Jeder einzelne Strahlungsimpuls kann beispielsweise eine Energie von 83 µJ betragen. Bei einer Strahlungsimpulslänge von 100 fs entspricht dies einer Strahlungsimpulsleistung von 833 MW.
• Die Strahlungsquelle 4 kann auch eine Repetitionsrate im Kilohertzbereich, beispielsweise von 100 kHz, oder im niederen Megahertzbereich, beispielsweise bei 3 MHz, im mittleren Megahertzbereich, beispielsweise bei 30 MHz, im oberem Megahertzbereich, beispielsweise bei 300 MHz oder auch im Gigahertzbereich, beispielsweise bei 1,3 GHz, besitzen.
• Bei der Strahlungsquelle 4 handelt es sich insbesondere um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 4 emittiert insbesondere EUV-Strahlung im Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 2 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 2 nm und 15 nm.
• Die Strahlungsquelle 4 emittiert die Beleuchtungsstrahlung 5 in Form eines Rohstrahls 6. Der Rohstrahl 6 hat eine sehr kleine Divergenz. Die Divergenz des Rohstrahls 6 kann kleiner als 10 mrad sein, insbesondere kleiner als 1 mrad, insbesondere kleiner als 100 µrad, insbesondere kleiner als 10 µrad. Zur einfacheren Beschreibung von Lageverhältnissen werden im Folgenden Koordinaten eines kartesischen xyz-Koordinatensystems verwendet. Die x-Koordinate spannt mit der y-Koordinate regelmäßig einen Bündelquerschnitt der Beleuchtungsstrahlung 5 auf. Die z-Richtung verläuft regelmäßig in Strahlungsrichtung der Beleuchtungsstrahlung 5. Im Bereich der Objektebene 21 beziehungsweise der Bildebene 24 verläuft die y-Richtung parallel zu einer Scanrichtung. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Scanrichtung. Der Rohstrahl 6 wird von der Strahlungsquelle 4 in eine bestimmte Richtung emittiert. Diese wird im Folgenden auch als Pointing P bezeichnet.
• Der Rohstrahl 6 kann einen Lichtleitwert aufweisen, welcher kleiner ist als 0,1 mm², insbesondere kleiner als 0,01 mm². Beim Lichtleitwert handelt es sich um das kleinste Volumen eines Phasenraums, welches 90 % der Energie der von der Strahlungsquelle 2 emittierten Beleuchtungsstrahlung 5 enthält. Hierzu entsprechende Definitionen des Lichtleitwerts finden sich beispielsweise in der EP 1 072 957 A2 und der US 6 198 793 B1 .
• Das Strahlungsquellenmodul 2 umfasst weiterhin eine der Strahlungsquelle 4 nachgeordnete Strahlformungsoptik 7. Die Strahlformungsoptik 7 dient zur Erzeugung eines Sammel-Ausgabestrahls 8 aus dem Rohstrahl 6. Der Sammel-Ausgabestrahl 8 hat eine sehr kleine Divergenz. Die Divergenz des Sammel-Ausgabestrahls 8 kann kleiner als 10 mrad sein, insbesondere kleiner als 1 mrad, insbesondere kleiner als 100 µrad, insbesondere kleiner als 10 µrad.
• Mittels der Strahlformungsoptik 7 kann insbesondere der Durchmesser des Rohstrahls 6 beziehungsweise des Sammel-Ausgabestrahls 8 beeinflusst werden. Mittels der Strahlformungsoptik 7 kann insbesondere eine Aufweitung des Rohstrahls 6 erreicht werden. Der Rohstrahl 6 kann mittels der Strahlformungsoptik 7 insbesondere um einen Faktor von mindestens 1,5, insbesondere mindestens 2, insbesondere mindestens 3, insbesondere mindestens 5, insbesondere mindestens 10 aufgeweitet werden. Der Aufweitungsfaktor ist insbesondere kleiner als 1000. Es ist auch möglich, den Rohstrahl 6 in unterschiedlichen Richtungen unterschiedlich stark aufzuweiten. Er kann insbesondere in einer x-Richtung stärker aufgeweitet werden als in einer y-Richtung. Hierbei entspricht die y-Richtung im Bereich des Objektfeldes 11 _i der Scanrichtung. Die Divergenz des Sammel-Ausgabestrahls 8 kann kleiner sein als die Divergenz, insbesondere kleiner als die halbe Divergenz, des Rohstrahls 6.
• Für weitere Details der Strahlformungsoptik 7 sei auf die DE 10 2013 223 935.1 verwiesen, die hiermit in die vorliegende Anmeldung integriert ist. Die Strahlformungsoptik 7 kann insbesondere eine oder zwei Strahlformungsspiegelgruppen mit jeweils zwei Spiegeln aufweisen. Die Strahlformungsspiegelgruppen dienen insbesondere zur Strahlformung des Sammel-Ausgabestrahls 8 in zueinander senkrechten Ebenen, welche parallel zur Ausbreitungsrichtung des Sammel-Ausgabestrahls 8 verlaufen.
• Die Strahlformungsoptik 7 kann auch weitere Strahlformungsspiegel umfassen.
• Die Strahlformungsoptik 7 kann insbesondere Zylinderspiegel, insbesondere mindestens einen konvexen und mindestens einen konkaven Zylinderspiegel, umfassen. Sie kann auch Spiegel mit einem Freiformprofil umfassen. Derartige Spiegel weisen jeweils ein Höhenprofil auf, welches nicht als Kegelschnitt darstellbar ist.
• Mittels der Strahlformungsoptik 7 kann außerdem das Intensitätsprofil des Rohstrahls 6 beeinflusst werden.
• Außerdem umfasst das Strahlungsquellenmodul 2 eine der Strahlformungsoptik 7 nachgeordnete, nachfolgend noch näher beschriebene, Auskoppeloptik 9. Die Auskoppeloptik 9 dient zur Erzeugung von mehreren, nämlich von n, Einzelausgabestrahlen 10 _i (i = 1 bis n) aus dem Sammel-Ausgabestrahl 8. Die Einzelausgabestrahlen 10 _i bilden jeweils Strahlenbündel zur Beleuchtung eines Objektfeldes 11 _i. Die Einzelausgabestrahlen 10 _i sind jeweils einem der Scanner 3 _i zugeordnet. Die Strahlenbündel der Einzelausgabestrahlen 10 _i können jeweils eine Mehrzahl von separaten Teilstrahlen 12 _i umfassen.
• Das Strahlungsquellenmodul 2 ist insbesondere in einem evakuierbaren Gehäuse angeordnet.
• Die Scanner 3 _i umfassen jeweils eine Strahlführungsoptik 13 _i und eine Projektionsoptik 14 _i.
• Die Strahlführungsoptik 13 _i dient der Führung der Beleuchtungsstrahlung 5, insbesondere der jeweiligen Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i zu den Objektfeldern 11 _i der einzelnen Scanner 3 _i.
• Die Projektionsoptik 14 _i dient jeweils der Abbildung eines in einem der Objektfelder 11 _i angeordneten Retikels 22 _i in ein Bildfeld 23 _i, insbesondere auf einen im Bildfeld 23 _i angeordneten Wafer 25 _i.
• Die Strahlungsführungsoptik 13 _i umfasst in der Reihenfolge des Strahlengangs der Beleuchtungsstrahlung 5 jeweils eine Umlenkoptik 15 _i, eine Einkoppeloptik 16 _i, insbesondere in Form einer Fokussier-Baugruppe, und eine Beleuchtungsoptik 17 _i. Die Einkoppeloptik 16 _i kann insbesondere auch als Wolter-Type-III-Kollektor ausgebildet sein.
• Die Umlenkoptik 15 _i kann auch in die Auskoppeloptik 9 integriert sein. Die Auskoppeloptik 9 kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass sie die Einzelausgabestrahlen 10 _i bereits in eine gewünschte Richtung umlenkt. Gemäß einer Variante kann auch auf die Umlenkoptiken 15 _i insgesamt verzichtet werden. Allgemein können die Auskoppeloptik 9 und die Umlenkoptiken 15 _i eine Auskoppel-Umlenk-Einrichtung bilden.
• Für unterschiedliche Varianten der Umlenkoptiken 15 _i sei beispielsweise auf die DE 10 2013 223 935.1 verwiesen, die hiermit als Bestandteil der vorliegenden Anmeldung in diese integriert ist.
• Die Einkoppeloptik 16 _i dient insbesondere dem Einkoppeln der Beleuchtungsstrahlung 5, insbesondere eines der von der Auskoppeloptik 9 erzeugten Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i in jeweils eine der Beleuchtungsoptiken 17 _i.
• Die Strahlführungsoptik 13 _i bildet zusammen mit der Strahlformungsoptik 7 und der Auskoppeloptik 9 Bestandteile einer Beleuchtungseinrichtung 18.
• Die Beleuchtungseinrichtung 18 ist ebenso wie die Strahlungsquelle 4 Bestandteil eines Beleuchtungssystems 19.
• Jeder der Beleuchtungsoptiken 17 _i ist jeweils eine der Projektionsoptiken 14 _i zugeordnet. Zusammen werden die einander zugeordnete Beleuchtungsoptik 17 _i und die Projektionsoptik 14 _i auch als optisches System 20 _i bezeichnet.
• Die Beleuchtungsoptik 17 _i dient jeweils zur Überführung von Beleuchtungsstrahlung 5 zu einem im Objektfeld 11 _i in einer Objektebene 21 angeordneten Retikel 22 _i. Die Projektionsoptik 14 _i dient zur Abbildung des Retikels 22 _i, insbesondere zur Abbildung von Strukturen auf dem Retikel 22 _i, auf einen in einem Bildfeld 23 _i in einer Bildebene 24 angeordneten Wafer 25 _i.
• Das Projektionsbelichtungssystem 1 umfasst insbesondere mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier, insbesondere mindestens fünf, insbesondere mindestens sechs, insbesondere mindestens sieben, insbesondere mindestens acht, insbesondere mindestens neun, insbesondere mindestens zehn Scanner 3 _i. Das Projektionsbelichtungssystem 1 kann bis zu zwanzig Scanner 3 _i umfassen.
• Die Scanner 3 _i werden von dem gemeinsamen Strahlungsquellenmodul 2, insbesondere der gemeinsamen Strahlungsquelle 4, mit Beleuchtungsstrahlung 5 versorgt.
• Das Projektionsbelichtungssystem 1 dient zur Herstellung von mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauelementen, insbesondere elektronischen Halbleiter-Bauelementen.
• Die Einkoppeloptik 16 _i ist im Strahlengang zwischen dem Strahlungsquellenmodul 2, insbesondere der Auskoppeloptik 9, und jeweils einer der Beleuchtungsoptiken 17 _i angeordnet. Sie ist insbesondere als Fokussier-Baugruppe ausgebildet. Sie dient der Überführung jeweils eines der Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i in einen Zwischenfokus 26 _i in einer Zwischenfokusebene 27. Der Zwischenfokus 26 _i kann im Bereich einer Durchtrittsöffnung eines Gehäuses des optischen Systems 20 _i oder des Scanners 3 _i angeordnet sein. Das Gehäuse ist insbesondere evakuierbar.
• Die Beleuchtungsoptik 17 _i umfasst jeweils einen ersten Facettenspiegel und einen zweiten Facettenspiegel, deren Funktion jeweils derjenigen entspricht, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Beim ersten Facettenspiegel kann es sich insbesondere um einen Feldfacettenspiegel handeln. Beim zweiten Facettenspiegel kann es sich insbesondere um einen Pupillenfacettenspiegel handeln. Der zweite Facettenspiegel kann jedoch auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 17 _i angeordnet sein. Dieser allgemeine Fall wird auch als spekularer Reflektor bezeichnet.
• Die Facettenspiegel umfassen jeweils eine Vielzahl von ersten beziehungsweise zweiten Facetten. Beim Betrieb des Projektionsbelichtungssystems 1 ist jeder der ersten Facetten jeweils eine der zweiten Facetten zugeordnet. Die einander zugeordneten Facetten bilden jeweils einen Beleuchtungskanal der Beleuchtungsstrahlung 5 zur Beleuchtung des Objektfeldes 11 _i unter einem bestimmten Beleuchtungswinkel.
• Die kanalweise Zuordnung der zweiten Facetten zu den ersten Facetten erfolgt in Abhängigkeit einer gewünschten Beleuchtung, insbesondere eines vorgegebenen Beleuchtungssettings. Die Facetten des ersten Facettenspiegels können verlagerbar, insbesondere verkippbar, insbesondere mit jeweils zwei Kippfreiheitsgraden, ausgebildet sein. Die Facetten des ersten Facettenspiegels sind insbesondere zwischen unterschiedlichen Stellungen schaltbar. Sie sind in unterschiedlichen Schaltstellungen unterschiedlichen der zweiten Facetten zugeordnet. Es kann jeweils auch mindestens eine Schaltstellung der ersten Facetten vorgesehen sein, in welcher die auf sie auftreffende Beleuchtungsstrahlung 5 nicht zur Beleuchtung des Objektfeldes 11 _i beiträgt. Die Facetten des ersten Facettenspiegels können als virtuelle Facetten ausgebildet sein. Hierunter sei verstanden, dass sie durch eine variable Gruppierung einer Mehrzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Mehrzahl von Mikrospiegeln, gebildet werden. Für Details sei auf die WO 2009/100856 A1 verwiesen, die hiermit als Bestandteil der vorliegenden Anmeldung in diese integriert ist.
• Die Facetten des zweiten Facettenspiegels können entsprechend als virtuelle Facetten ausgebildet sein. Sie können auch entsprechend verlagerbar, insbesondere verkippbar, ausgebildet sein.
• Über den zweiten Facettenspiegel und gegebenenfalls über eine nachfolgende, in den Figuren nicht dargestellte Übertragungsoptik, welche beispielsweise drei EUV-Spiegel umfasst, werden die ersten Facetten in das Objektfeld 11 _i in der Retikel- beziehungsweise Objektebene 21 abgebildet.
• Die einzelnen Beleuchtungskanäle führen zur Beleuchtung des Objektfeldes 11 _i mit bestimmten Beleuchtungswinkeln. Die Gesamtheit der Beleuchtungskanäle führt somit zu einer Beleuchtungswinkelverteilung der Beleuchtung des Objektfeldes 11 _i durch die Beleuchtungsoptik 17 _i. Die Beleuchtungswinkelverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
• Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 17 _i, insbesondere bei einer geeigneten Lage der Eintrittspupille der Projektionsoptik 14 _i, kann auf die Spiegel der Übertragungsoptik vor dem Objektfeld 11 _i auch verzichtet werden, was zu einer entsprechenden Transmissionserhöhung für das Nutzstrahlungsbündel führt.
• Das Retikel 22 _i mit für die Beleuchtungsstrahlung 5 reflektierenden Strukturen ist in der Objektebene 21 im Bereich des Objektfeldes 11 _i angeordnet. Das Retikel 22 _i wird von einem Retikelhalter getragen. Der Retikelhalter ist über eine Verlagerungseinrichtung angesteuert verlagerbar.
• Die Projektionsoptik 14 _i bildet jeweils das Objektfeld 11 _i in das Bildfeld 23 _i in der Bildebene 24 ab. In dieser Bildebene 24 ist bei der Projektionsbelichtung der Wafer 25 _i angeordnet. Der Wafer 25 _i weist eine lichtempfindliche Beschichtung auf, die während der Projektionsbelichtung mit dem Projektionsbelichtungssystem 1 belichtet wird. Der Wafer 25 _i wird von einem Waferhalter getragen. Der Waferhalter ist mittels einer Verlagerungseinrichtung gesteuert verlagerbar.
• Die Verlagerungseinrichtung des Retikelhalters und die Verlagerungseinrichtung des Waferhalters können in Signalverbindung miteinander stehen. Sie sind insbesondere synchronisiert. Das Retikel 22 _i und der Wafer 25 _i sind insbesondere synchronisiert zueinander verlagerbar.
• Im Folgenden wird eine vorteilhafte Ausführungsform des Beleuchtungssystems 19 beschrieben.
• Es wurde erkannt, dass als Hauptstrahlungsquelle 4 vorteilhafterweise ein Freie Elektronen Laser (FEL) oder eine Synchrotronbasierte Strahlungsquelle eingesetzt werden kann. Ein FEL skaliert sehr gut, das heißt er kann insbesondere dann besonders ökonomisch betrieben werden, wenn er groß genug ausgelegt wird, um eine Mehrzahl von Scannern 3 _i mit Beleuchtungsstrahlung 5 zu versorgen. Der FEL kann insbesondere bis zu acht, zehn, zwölf oder auch zwanzig Scanner mit Beleuchtungsstrahlung 5 versorgen.
• Es kann auch mehr als eine Strahlungsquelle 4 vorgesehen sein.
• Eine Anforderung an das Projektionsbelichtungssystem 1 ist, dass die Strahlungsintensität, welche die einzelnen Retikel 22 _i erreicht, sowie insbesondere die Strahlungsdosis, welche die Wafer 25 _i erreicht, sehr exakt und sehr schnell geregelt werden kann. Die Strahlungsdosis, welche die Wafer 25 _i erreicht, soll insbesondere möglichst konstant gehalten werden können.
• Schwankungen der auf das Retikel 22 _i auftreffenden Beleuchtungsstrahlung 5, insbesondere der Gesamtintensität der auf die Retikel 22 _i auftreffenden Beleuchtungsstrahlung 5 und damit der auf die Wafer 25 _i auftreffendene Strahlungsdosis, können auf Intensitätsschwankungen der Hauptstrahlungsquelle und/oder auf geometrische Schwankungen, insbesondere auf Schwankungen der Richtung des von der Hauptstrahlungsquelle 4 emittierten Rohstrahls 6 und/oder Schwankungen des Querschnittsprofils, insbesondere im Bereich der Auskoppeloptik 9, desselben zurückzuführen sein. Schwankungen des Querschnittsprofils können insbesondere auf Divergenzschwankungen des von der Strahlungsquelle 4 emittierten Rohstrahls 6 und/oder des Sammel-Ausgabestrahls 8 zurückzuführen sein.
• Im Folgenden werden Details der Auskoppeloptik 9 näher beschrieben.
• Wie bereits erwähnt, gibt die als FEL ausgebildete Strahlungsquelle 4 Beleuchtungsstrahlung 5 mit einem bestimmten Intensitätsprofil ab. Die Strahlungsquelle 4 gibt insbesondere Beleuchtungsstrahlung 5 mit einem gaußförmigen Profil ab. Die Beleuchtungsstrahlung 5, insbesondere der Rohstrahl 6 beziehungsweise der Sammel-Ausgabestrahl 8, wird in einer bestimmten Richtung 37 emittiert. Unter der Richtung 37 des Rohstrahls 6 beziehungsweise des Sammel-Ausgabestrahls 8 sei insbesondere die Richtung des Schwerstrahls desselben verstanden. Der Rohstrahl 6 beziehungsweise der Sammel-Ausgabestrahl 8 weist eine bestimmte, geringe Divergenz 38 auf. Aufgrund der geringen Divergenz 38 des Rohstrahls 6 beziehungsweise des Sammel-Ausgabestrahls 8 des FEL kann der Phasenraum desselben als praktisch zweidimensional angesehen werden.
• Die Richtung 37 des Schwerstrahls wird auch als Pointing P des Sammel-Ausgabestrahls 8 bezeichnet. Sie wird auch mit der Variable x₀ beschrieben. Die Variable x₀ ist insbesondere durch einen Wert einer nominellen Divergenz des Sammel-Ausgabestrahls 8 normiert. Zur Beschreibung der Divergenz 38 des Sammel-Ausgabestrahls 8 dient insbesondere auch die Variable σ_x.
• Wie in 2 schematisch dargestellt ist, führt der Sammel-Ausgabestrahl 8 zu einer Ausleuchtung 40 einer Trennungsebene 39. Bei der Trennungsebene 39 muss es sich nicht notwendigerweise um eine konkrete geometrische Ebene handeln. Die Trennungsebene 39 bezeichnet allgemein eine Fläche im Phasenraum der Beleuchtungsstrahlung 5, an welcher die Aufteilung des Sammel-Ausgabestrahls 8 in Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i vorgenommen wird.
• Die tatsächliche Ausleuchtung 40 kann von einer nominellen Ausleuchtung 41, welche auch als Designausleuchtung bezeichnet wird, abweichen. Die tatsächliche Ausleuchtung 40 kann aufgrund von Schwankungen der Richtung 37 und/oder der Divergenz 38 von der nominellen Ausleuchtung 41 abweichen. Dies kann dazu führen, dass die Strahlungsenergie, welche auf einen bestimmten Bereich der Trennungsebene 39 auftrifft, Schwankungen unterliegt.
• Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Richtung 37 des FEL um weniger als 0,1% relativ zu seiner Divergenz 38 schwanken darf, um eine Dosisschwankung von besser als 0,1% zu erreichen. Für eine realistische FEL-Divergenz 38 von 50 µrad müsste die Richtung 37 also stabiler als 25 nrad sein. Erfindungsgemäß wurde weiter erkannt, dass die Anforderungen an die Stabilität der Strahlungsquelle 4 erheblich verringert werden können, indem die Trennungsebene 39 derart in unterschiedliche Bereiche aufgeteilt wird, dass sich die Intensitätsschwankung der Bereiche, welche zur Versorgung der einzelnen Scanner 3 _i mit Beleuchtungsstrahlung 5 beitragen, bei Schwankungen der Strahlungsquelle 4, insbesondere des Sammel-Ausgabestrahls 8, gerade gegenseitig kompensieren. Es wurde gefunden, dass eine Aufteilung der Trennungsebene 39 in disjunkte Bereiche möglich ist, derart, dass die Versorgung der verschiedenen Scanner 3 _i mit Beleuchtungsstrahlung 5 gegen Schwankungen der FEL-Parameter entkoppelt sind. Die einzelnen disjunkten Bereiche der Trennungsebene 39 dienen insbesondere jeweils zur Führung von Beleuchtungsstrahlung 5 zu einem bestimmten der Scanner 3 _i. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Verringerung von Dosisschwankungen dadurch erreicht werden kann, dass die Beleuchtungsstrahlung 5, welche zu einem bestimmten der Scanner 3 _i geführt wird, das heißt der Einzel-Ausgabestrahl 10 _i in eine Mehrzahl separater Teilstrahlen aufgeteilt wird, welche jeweils von einem der disjunkten Bereiche der Trennungsebene 39 zum jeweiligen Scanner 3 _i geführt werden. Quantitativ gilt hierbei, dass eine größere Anzahl disjunkter Bereiche, welche zur Führung der Beleuchtungsstrahlung 5 eines bestimmten Ausgabestrahls 10 _i zu einem der Scanner 3 _i dienen, zu einer besseren Kompensationsmöglichkeit für Dosisschwankungen, das heißt zu einer verbesserten Dosisstabilisierung für den jeweiligen Scanner 3 _i führt.
• Zunächst wird abstrakt beschrieben, wie eine Aufteilung der Trennungsebene 39 prinzipiell möglich ist, um zu erreichen, dass Schwankungen der FEL-Parameter zu keiner oder höchstens einer Veränderung des Energieaufteilungsverhältnisses auf die unterschiedlichen Scanner 3 _i des Projektionsbelichtungssystems 1 führen, welche kleiner ist als ein vorgegebener, maximal zulässiger Grenzwert. Anschließend daran werden exemplarisch unterschiedliche konkrete Realisierungen einer entsprechenden optischen Komponente 42 beziehungsweise einer entsprechenden Auskoppeloptik 9 beschrieben.
• Im Folgenden sei zunächst angenommen, dass die Ausleuchtung in der Trennungsebene 39 ein gaußförmiges Profil aufweist. Dies ist in ausreichender Näherung zutreffend. Die Erfindung lässt sich problemlos auf alternative, bekannte Intensitätsprofile des Sammel-Ausgabestrahls 8 übertragen, insbesondere sofern deren Schwankungen parametrisierbar sind.
• Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, M Scanner möglichst gleichmäßig und stabil mit Beleuchtungsstrahlung 5 zu versorgen. Hierzu wird die Trennungsebene 39 in M disjunkte Mengen A_k, k = 1, ..., M aufgeteilt.
• Für Referenzparameter x ^₀ (Richtung 37) und σ_x (Divergenz 38), die für die weitere Herleitung ohne Beschränkung der Allgemeinheit als x₀ = 0 und
  σ_x = 1 gewählt werden, ergibt die Gleichverteilungsforderung die mathematische Bedingung:

  
• Die Stabilitätsforderung kann mathematisch formuliert werden, indem die Funktion nach der Störung entwickelt wird. Für die Richtung 37 des Sammel-Ausgabestrahls 8 ergibt sich für Schwankungen um den Referenzwert x₀:

  
• Diese beiden Forderungen führen zu folgender Folge von Gleichungen:

  
• Hierbei gibt L die maximale Ordnung der Störung an, bis zu welcher kompensiert wird. Je größer L gewählt wird, desto weniger Auswirkung hat eine Abweichung von x₀ gegenüber dem Referenzwert x ^₀.
• A_k ist eine Vereinigung disjunkter Intervalle. Um die weiteren Überlegungen zu vereinfachen, wurde davon ausgegangen, dass A_k Spiegelsymmetrie besitzt, das heißt, unter der Annahme x ^₀ = 0 ist mit (a; b) ∈ A_k auch (–b; –a) ∈ A_k. Das Vorhandensein dieser Symmetrie ist hilfreich, aber nicht zwingend notwendig.
• Um die oben dargestellten Gleichungen aufstellen zu können, ist eine Kenntnis der entsprechenden Ableitungen des Intensitätsprofils nach der Richtung sowie die Kenntnis der Integrale über Intervalle (a, b) notwendig.
• Auf die Herleitung der Funktionen

  

  beziehungsweise

  

  sowie die Herleitung der Integrale wird an dieser Stell verzichtet. Diese Ableitungen und Integrale lassen sich bei Kenntnis des Strahlungsprofils der Strahlungsquelle 4 ermitteln. Sie können insbesondere im Falle einer Gaußfunktion analytisch ermittelt werden. Sie können gegebenenfalls auch numerisch oder experimentell ermittelt werden. Für eine analytische Ermittlung der Ableitungen und der Integrale ist es vorteilhaft, wenn das Strahlungsprofil in parametrisierter Form, insbesondere als Funktion von x₀ und σ_x vorliegt.
• Ausgehend von den entsprechenden Ableitungen der Gaußfunktion ergab sich, dass bei einer Kompensation von Schwankungen der Divergenz 38 bis zur Ordnung L automatisch auch Schwankungen der Richtung 37 bis zur Ordnung 2L kompensiert sind. Dieses Ergebnis gilt allgemein dann, wenn die Anordnung die vorgenannte Spiegelsymmetrie aufweist.
• Eine weitere Analyse der Formeln ergab, dass eine Kompensation von Schwankungen der Divergenz 38 bis zu einer vorgegebenen Ordnung L₁ auch zur Kompensation von kombinierten, gleichzeitigen Schwankungen von Divergenz 38 bis zur Ordnung L₂ und Richtung 37 bis zur Ordnung L₃ ausreichend sind, sofern gilt: L₁ ≥ L₂ + 2L₃.
• Der genutzte Bereich der Trennungsebene 39 kann so groß sein, dass im Wesentlichen das gesamte Profil der Strahlungsquelle 4 aufgenommen wird, insbesondere das gesamte Profil der Strahlungsquelle. Dieser Fall wird im Folgenden als unendliche große Trennungsebene 39 bezeichnet. Der entgegengesetzte Fall, bei dem nicht das gesamte Profil der Strahlungsquelle 4 aufgenommen wird, wird im Folgenden als endlich große Trennungsebene bezeichnet. Es sei daran erinnert, dass die Trennungsebene 39 nicht zwingend einer realen Ebene im Ortsraum entsprechen muss, sondern einer beliebigen zweidimensionalen Fläche im Phasenraum entsprechen kann. Dementsprechend führt der als unendlich große Trennungsebene 39 bezeichnete Fall nicht zwingend zu einem extrem großen Bauelement.
• Im Folgenden wird zunächst eine Aufteilung der Trennungsebene 39 in unterschiedliche Bereiche 43 _i beschrieben unter der Annahme, dass die Trennungsebene 39 unendlich groß ist. Nachfolgend wird ein entsprechendes Ergebnis für eine endlich große Ausbildung der Trennungsebene 39 dargestellt. Diesbezüglich sei daran erinnert, dass die Trennungsebene 39 keine reale Ebene im Projektionsbelichtungssystem 1 darstellen muss, sondern eine abstrakte Fläche im Phasenraum der FEL-Strahlung darstellt.
• Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es ausreichend ist, die Trennungsebene 39 entlang einer Achse, insbesondere entlang der x-Achse, zu strukturieren, da eine zweidimensionale Gaußfunktion faktorisiert. Anschaulich gesprochen ist es ausreichend, die Trennungsebene 39 in disjunkte, streifenförmige Bereiche 43 _i zu zerschneiden. Eine Variation der Gaußparameter in der orthogonalen Richtung hierzu ändert die Gesamtenergie der auf die streifenförmigen Bereiche 43 _i auftreffenden Beleuchtungsstrahlung nicht, sondern nur die Energieverteilung auf dem jeweiligen Bereich 43 _i.
• Ist die Reihenfolge der Streifen festgelegt, so ist die Auslegung eindeutig durch die Schnittpositionen x₁, ..., x_N bestimmt.
• Aufgrund der angenommenen Spiegelsymmetrie relativ zur Symmetrieachse 44 sind nur die Schnittpositionen auf einer Seite der Symmetrieachse 44 unabhängig wählbar. Bei N Schnittpositionen beträgt die Anzahl der Bereiche 43 _i 2N + 1.
• Im Folgenden wird dargestellt, wie eine Optimierung der N Schnittpositionen x_i derart, dass die Energie des FEL möglichst gleichmäßig und stabil auf M Scanner 3 _i verteilt wird, möglich ist. Soll die Stabilisierung bis zur Ordnung L erfolgen, sind erfindungsgemäß die folgenden Gleichungen zu erfüllen:

  

  wobei

  
• Die Summierung geht hierbei über sämtliche Intervalle (a_k ^(m); b_k ^(m)), die dem m-ten Scanner zugeordnet sind.
• Die Gleichungen stellen mit anderen Worten (L + 1)M-Bedingungen dar, die erfüllt werden sollen, zusammen mit der Randbedingung 0 ≤ x_i ≤ x_i+1, i = 1, ..., N – 1.
• Wie sich herausstellte, kann die Lösung des Gleichungssystems mit numerischen Methoden schwierig sein. Es kann vorteilhaft sein, das Problem auf ein Minimierungsproblem zurückzuführen. Eine derartige Umformulierung erwies sich als möglich. Die Lösung des Gleichungssystems ist äquivalent zur Minimierung der folgenden Funktion:

  
• Aufgrund der Struktur der Funktion h(x₁, ..., x_N) kann zur Lösung des Minimierungsproblems der Levenberg-Marquardt-Algorithmus verwendet werden. Als weitere Randbedingung wurde gefordert, dass sich die Abfolge der aneinandergrenzenden Bereiche 43 _i, 43 _j, 43 _k, ... jeweils wiederholt. Auf diese Randbedingung kann grundsätzlich auch verzichtet werden.
• Bei den numerischen Optimierungen ergab sich, dass die notwendige Anzahl N der Schnittpositionen x_i durch N = (M – 1)(L + 1) gegeben ist. Diesbezüglich sei angemerkt, dass das oben dargestellte Gleichungssystem nicht linear unabhängig ist. Die Anzahl der unabhängigen Gleichungen entspricht gerade der oben angegebenen Anzahl N der Schnittpositionen x_i.
• In den 3A bis 3F sind exemplarisch die ermittelten Aufteilungen der Trennungsebene 39 in Bereiche 43 _i für M = 4 Scanner 3 ₁ bis 3 ₄ dargestellt. Hierbei zeigt 3A eine Aufteilung der Trennungsebene 39 für L = 0, das heißt für eine homogene Aufteilung der Energie im Idealzustand ohne Kompensation von Schwankungen. Die 3B bis 3F zeigen Aufteilungen bei einer Kompensation von Schwankungen bis zur ersten Ordnung (3B: L = 1), bis zur zweiten Ordnung (3C: L = 2, bis zur dritten Ordnung (3D: L = 3), bis zur vierten Ordnung (3E: L = 4) und bis zur fünften Ordnung (3F: L = 5).
• In den Figuren sind exemplarisch jeweils Aufteilungen für ein Projektionsbelichtungssystem 1 mit vier unterschiedlichen Scannern 3 ₁ bis 3 ₄ dargestellt. Die Anzahl der Scanner 3 _i kann jedoch mehr als vier betragen. Sie beträgt insbesondere fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr. Sie kann insbesondere mindestens zwölf, insbesondere mindestens fünfzehn, insbesondere mindestens zwanzig betragen. Dies führt zu einer entsprechend größeren Anzahl unterschiedlicher Bereiche 43 _i, was aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Figuren nicht dargestellt ist.
• Wie in den Figuren qualitativ dargestellt ist, sind die Bereiche 43 _i streifenförmig, insbesondere rechteckig, ausgebildet. Die dargestellten Ausführungsformen sind exemplarisch zu verstehen. Bei einer streifenförmigen Ausführung der Bereiche 43 _i handelt es sich um eine besonders einfache, insbesondere besonders einfach herzustellende Variante. Die Bereiche 43 _i können auch komplexere Formen aufweisen. Sie können insbesondere nicht-rechteckig ausgebildet sein. Sie können insbesondere auch zumindest abschnittsweise gekrümmte oder gezackte Berandungen aufweisen. Auch eine Aufteilung der Trennungsebene 39 in beiden Dimensionen, insbesondere in Form eines karoartigen Musters, ist möglich. Außerdem ist es möglich, unterschiedliche Aufteilungen der Trennungsebene 39 in die Bereiche 43 _i miteinander zu kombinieren. Es ist insbesondere möglich, unterschiedliche Alternativen der optischen Komponente 42 miteinander zu kombinieren, beispielsweise um eine zusammengesetzte optische Komponente 42 auszubilden.
• Im Folgenden werden weitere Eigenschaften der Aufteilung der Trennungsebene 39 in die Bereiche 43 _i anhand der streifenförmigen Ausbildung der Bereiche 43 _i beschrieben. Die entsprechenden Eigenschaften lassen sich problemlos auf alternative Ausformungen der Bereiche 43 _i übertragen.
• Die Bereiche 43 _i sind in Gruppen gruppiert. Hierbei sind die Bereiche 43 _i derselben Gruppe mit derselben Schraffur gekennzeichnet. Bereiche 43 _i unterschiedlicher Gruppen sind unterschiedlich schraffiert. Bereiche 43 _i derselben Gruppe dienen zur Führung der unterschiedlichen Teilstrahlen 12 _i eines der Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i zu demselben der Scanner 3 _i. Bereiche 43 _i unterschiedlicher Gruppen dienen der Führung der Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i zu unterschiedlichen Scannern 3 _i.
• Die Bereiche 43 _i derselben Gruppe sind wechselseitig unzusammenhängend ausgebildet. Zwischen zwei Bereichen 43 _i derselben Gruppe i liegen jeweils M – 1 Bereiche, welche zu anderen Gruppen gehören. Ausnahme ist gegebenenfalls die Symmetrieachse 44, da zwischen zwei benachbarten Bereichen 43 _i, die auf entgegengesetzten Seiten der Symmetrieachsen liegen, eine andere Anzahl von Bereichen, die zu anderen Gruppen gehören, liegen können.
• Die Bereiche 43 _i sind zur Verdeutlichung derart nummeriert, dass der erste Index, i, die Gruppe, zu welcher der Bereich gehört, anzeigt. Der erste Index dient mit anderen Worten gerade der Durchnummerierung der Scanner 3 _i.
• Der zweite Index dient der Abzählung der Bereiche derselben Gruppe ausgehend von der Symmetrieachse 44 in positive und negative Richtung. Aus Platzgründen ist in den Figuren nur eine Auswahl der Bereiche 43 _i entsprechend gekennzeichnet.
• Die Anzahl der Bereiche 43 _i in einer Gruppe kann für praktische Anwendungen bis zu 30 betragen. Sie liegt insbesondere im Bereich von 3 bis 20, insbesondere im Bereich von 5 bis 10. Die Anzahl der Bereiche 43 _i in einer Gruppe ist insbesondere abhängig von der maximalen Ordnung L der Divergenzschwankung, bis zu welcher kompensiert wird.
• Die Anzahl der Gruppen entspricht gerade der Anzahl der Scanner 3 _i.
• Zumindest einige der Bereiche 43 _i können ein großes Aspektverhältnis aufweisen. Das maximale Aspektverhältnis der Bereiche 43 _i kann insbesondere mindestens 10:1, insbesondere mindestens 20:1 betragen. Das Aspektverhältnis der Bereiche 43 _i beträgt insbesondere jeweils höchstens 200:1, insbesondere höchstens 100:1.
• Die geometrische Breite der Bereiche 43 _i hängt von der Ausleuchtung 40 der Trennungsebene 39 ab und damit bei gegebener Strahlungsquelle 4 vom Vorhandensein und gegebenenfalls der Ausgestaltung einer Strahlformungsoptik 7 zwischen der Strahlungsquelle 4 und der Trennungsebene. Beim Vorhandensein einer Strahlungsformungsoptik 7, die nicht nur eine reine Vergrößerung des Rohstrahls 6 zum Erzeugen eines Sammel-Ausgabestrahls 8 nutzt, ist die Figur nicht als direkte geometrische Darstellung einer Komponente, sondern als Aufteilungsvorschrift des Phasenraums der Strahlungsquelle 4 zu verstehen.
• Ist die Ausleuchtung 40 im Bereich der Trennungsebene 39 im Wesentlichen gaussförmig, so sind Bereiche 43 _i in der Nähe der Symmetrieachse 44 tendenziell kleiner als Bereiche, die weit von der Symmetrieachse 44 entfernt sind. Es gilt insbesondere, dass mindestens eine Gruppe i der Bereiche 43 _i eine Verteilung der Breiten der Bereiche 43 _i aufweist, sodass die mittlere Breite der Bereiche 43 _i der inneren Hälfte kleiner ist als die mittlere Breite der Bereiche 43 _i in der äußeren Hälfte. Dies gilt insbesondere, sofern die Anzahl der Schnittpositionen gerade der oben beschriebenen minimal notwendigen Anzahl von Schnittpositionen für die zu korrigierende Ordnung L entspricht. Die mittlere Breite der Bereiche 43 _i in der inneren Hälfte kann insbesondere höchstens 90%, insbesondere höchstens 80%, insbesondere höchstens 70% der mittleren Breite der Bereiche 43 _i in der äußeren Hälfte betragen.
• Ist bei Verwendung einer entsprechenden Strahlformungsoptik 7 die Trennungsebene 39 derart angebracht, dass die Ausleuchtung 40 im Wesentlichen homogen ist, so sind Bereiche 43 _i in der Nähe der Symmetrieachse 44 tendenziell größer als Bereiche, die weit von der Symmetrieachse entfernt sind. Es gilt insbesondere, dass mindestens eine Gruppe i der Bereiche 43 _i eine Verteilung der Breiten der Bereiche 43 _i aufweist, sodass die mittlere Breite der Bereiche 43 _i der inneren Hälfte größer ist als die mittlere Breite der Bereiche 43 _i in der äußeren Hälfte. Dies gilt insbesondere, sofern die Anzahl der Schnittpositionen gerade der oben beschriebenen minimal notwendigen Anzahl von Schnittpositionen für die zu korrigierende Ordnung L entspricht. Die mittlere Breite der Bereiche 43 _i in der inneren Hälfte kann insbesondere mindestens 110%, insbesondere mindestens 120%, insbesondere mindestens 130% der mittleren Breite der Bereiche 43 _i in der äußeren Hälfte betragen.
• In den 4A bis 4F ist für die Aufteilungen der Trennungsebene 39 gemäß den 3A bis 3F dargestellt, wie sich Schwankungen der Richtung 37 (jeweils linke Figur) beziehungsweise Schwankungen der Divergenz 38 (jeweils rechte Figur) für die verschiedenen Kompensationsordnungen L nach der Korrektur auswirken. In den 4A bis 4F ist jeweils eine Kurve für jeden der unterschiedlichen Scanner dargestellt. Die vertikale Achse gibt jeweils die relative Änderung der Gesamtenergie der einzelnen Scanner 3 _i an. Die horizontale Achse gibt die Änderung der Richtung 37 beziehungsweise der Divergenz 38 relativ zur gegebenen nominellen Divergenz 38 wieder. Der Kurvenverlauf für die Kompensationsordnung L ist in unterster Ordnung ein Polynom der Ordnung L + 1.
• Aus den Figuren kann auf einfache Weise abgesehen werden, bis zu welcher Ordnung L bei einer vorgegebenen möglichen maximalen Schwankung der Richtung 37 und/oder der Divergenz 38 kompensiert werden muss. Das Budget für die erlaubten Änderungen der Gesamtenergie liegt im Bereich von 0,1‰ bis 5‰. Dieses Budget ist bei Schwankungen der Richtung 37 und/oder der Divergenz 38 von bis zu 20% der nominellen Divergenz mit einer Kompensationsordnung von höchstens 6, insbesondere höchstens 5 problemlos erreichbar.
• In der 5A bis 5F sind entsprechende Kurven für ein System mit M = 10 Scanner 3 _i dargestellt. Es ist qualitativ erkennbar, dass die Korrekturen in diesem Fall sogar noch wirksamer sind.
• Im Folgenden wird der Fall einer endlich großen Trennungsebene 39 näher beschrieben.
• Wird eine unendlich große Trennungsebene betrachtet, so gilt:

  
• Das bedeutet insbesondere, dass auch bei einer Veränderung der FEL-Parameter die gesamte Beleuchtungsstrahlung 5 weiterhin der Gesamtheit der Scanner 3 _i zugeführt wird. Wird nur ein Bereich (–a; a) der Trennungsebene 39 zum Auskoppeln der Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i aus den Sammel-Ausgabestrahl 8 genutzt, so gilt dies nicht mehr. Da g_m(a; ∞) ≠ 0, führt jede Veränderung der FEL-Parameter zu einer Veränderung der gesamten Energiemenge, die zu den Scannern 3 _i gelangt.
• Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es für eine Dosisstabilität nicht notwendig ist, dass eine Änderung der FEL-Parameter zu keiner Veränderung der Energiemengen, welche den einzelnen Scannern 3 _i zugeführt werden, führt. Es kann vielmehr ausreichend sein, wenn sich diese Energiemengen identisch ändern. Die Gesamtenergie des FEL kann zur Kompensation einer derartigen Änderung geeignet geregelt werden.
• Das vorhergehend beschriebene Gleichungssystem wird in diesem Fall durch folgendes Gleichungssystem ersetzt:

  
• Der Parameter α gibt hierbei an, welcher Anteil der Gesamtenergie in der Trennungsebene 39 den Scannern 3 _i zugeführt werden soll. Je größer α ist, desto größer muss prinzipiell der insgesamt zum Auskoppeln der Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i aus dem Sammel-Ausgabestrahl 8 genutzte Bereich in der Trennungsebene 39 sein. Der Parameter α liegt üblicherweise im Bereich von 0,5 bis 1. Er beträgt insbesondere mindestens 0,6, insbesondere 0,7, insbesondere mindestens 0,8, insbesondere mindestens 0,9, insbesondere mindestens 0,95, insbesondere mindestens 0,97, insbesondere mindestens 0,98 und insbesondere mindestens 0,99.
• Weiter wurde erkannt, dass es vorteilhaft oder sogar notwendig sein kann, dass die Bereiche 43 _i nicht mehr dicht, insbesondere nicht mehr lückenlos, aneinandergrenzen. Es kann vorteilhaft oder sogar notwendig sein, zwischen benachbarten der Bereiche 43 _i Zwischenräume, das heißt Lücken, anzuordnen oder freizulassen. Dies bedeutet wiederum, dass der genutzte Energieanteil α und die Größe, insbesondere der äußere Rand, des insgesamt genutzten Bereichs der Trennungsebene 39, nicht mehr eindeutig ineinander umgerechnet werden können. Weiter wurde erkannt, dass es eine unter Umständen sehr große Anzahl verschiedener Lösungen des Systems gibt. Die einzelnen Lösungen können sich sehr stark in der Größe der Lücken unterscheiden. Es kann daher sinnvoll sein, bei der Optimierung zusätzliche Bedingungen der Form a_L ≤ d beziehungsweise b_L ≤ d mit einer vorgegebenen Konstante d zu fordern.
• Bei der numerischen Bestimmung von Lösungen des Gleichungssystems ergab sich, dass die notwendige Anzahl N der Schnittpositionen x_i durch N = (L + 1)M gegeben ist. Diese Anzahl ist größer als die Anzahl der unabhängigen Bedingungsgleichungen. Dieses führt dazu, dass es keine eindeutig bestimmte Lösungen für die Schnittpositionen x_i der Bereiche 43 _j auf der Trennungsebene gibt, sondern dass mehrere unterschiedliche Lösungen existieren können.
• Abgesehen von den Zwischenräumen zwischen benachbarten der Bereiche 43 _i, 43 _j entspricht die Aufteilung der Trennungsebene 39 qualitativ denjenigen, welche in den 3A bis 3F dargestellt sind.
• Bezüglich der Lücken, das heißt der zur Überführung von Beleuchtungsstrahlung 5 nicht genutzten Bereichen der Trennungsebene 39 sei angemerkt, dass ein ungenutzter Bereich im Bereich der Symmetrieachse 44 zu einer erheblichen Ausdehnung des insgesamt genutzten Bereichs nach außen führen kann. Dies hängt damit zusammen, dass die Intensität der Gaußverteilung im Zentrum, das heißt im Bereich der Symmetrieachse 44, besonders groß ist und zum Rand hin abnimmt.
• Die 6A bis 6F entsprechen den 5A bis 5F für den Fall α = 0,97, das heißt, dass nur ein Anteil von 97% der FEL-Strahlung zu den Scannern 3 _i geführt wird.
• Es sei noch einmal angemerkt, dass bei den vorhergehend geschilderten Aufteilungen der Trennungsebene 39 in unterschiedliche Bereiche 43 _i als Randbedingungen vorgegeben wurde, dass die Anordnung der Bereiche 43 _i spiegelsymmetrisch zur Symmetrieachse 44 ist, sowie dass die Reihenfolge der Zuordnung periodisch ist.
• Keine der beiden Randbedingungen ist zwingend notwendig. Sie dienten zum einen dazu, das Auffinden von Lösungen beziehungsweise das Optimierungsproblem zu vereinfachen. Zum anderen werden bestimmte Schwankungen der Strahlungsquelle 4 automatisch verringert, wenn die Aufteilung der Trennungsebene 39 Symmetrien besitzt. Zum Beispiel kompensiert eine Aufteilung der Trennungsebene 39 in unterschiedliche Bereiche 43 _i, bei der die Anordnung der Bereiche 43 _i spiegelsymmetrisch zur Symmetrieachse 44 ist, automatisch in unterster Ordnung gegen Schwankungen der Richtung, unter der der Rohstrahl 6 die Strahlungsquelle 4 verlässt.
• Im Folgenden werden exemplarisch einige konkrete Ausführungsformen einer optischen Komponente zur Umsetzung der vorhergehend beschriebenen Aufteilung der Trennungsebene 39 in unterschiedliche Bereiche 43 _i beschrieben. Die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen sind rein schematisch, insbesondere nicht maßstabsgetreu. Insbesondere die Anordnung und Größenverteilung der Bereiche 43 _i dient lediglich illustratorischen Zwecken.
• Eine erste Möglichkeit, eine entsprechende optische Komponente 42, welche im Folgenden auch als Trennungskomponente bezeichnet wird, auszuführen, ist in der 7A und 7B dargestellt. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um eine massive optische Komponente 42. Sie ist insbesondere monolithisch aufgebaut. Dies ermöglicht eine relativ einfache Kühlung. Die optische Komponente 42 ist derart im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 5 angeordnet, dass die Beleuchtungsstrahlung 5, insbesondere der Sammel-Ausgabestrahl 8, in der 7A und 7B von links kommend auf die optische Komponente 42 auftrifft. Bereiche gleicher Schraffur werden zum selben Scanner 3 _i geführt. Exemplarisch ist eine Komponente zum Auskoppeln von drei Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i dargestellt.
• Eine alternative Ansicht eines Ausschnitts der Komponente 42 ist in der 8 dargestellt. In der 8 ist angedeutet, dass die Bereiche 43 _i, welche zur selben Gruppe i gehören, eine identische Steigung α_i aufweisen. Sie weisen zumindest sehr ähnliche Steigungen auf. Die Steigungen α_i derselben Gruppe unterscheiden sich insbesondere um maximal 10 mrad.
• Die Steigung korrespondiert hierbei jeweils zum Einfallswinkel der Beleuchtungsstrahlung 5, insbesondere des Sammel-Ausgabestrahls 8 auf die einzelnen Bereiche 43 _i.
• Treffen horizontal einfallende Strahlen des Sammel-Ausgabestrahls 8 auf einen Bereich 43 _i, der um einen Winkel α_i gegenüber der Horizontalen geneigt ist, so verläuft der entsprechende Strahl nach einer Reflexion an diesen Bereich 43 _i in einem Winkel 2α_i gegenüber der Horizontalen. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es für eine vignettierungsfreie Ausbreitung der reflektierten Strahlen notwendig ist, dass der in Einfallsrichtung des Sammel-Ausgabestrahls 8 benachbarte Bereich 43 _i+1 um einen Winkel α_i+1 gegen die Horizontale verkippt ist, welcher kleiner ist als der Winkel 2α_i, unter welchem der reflektierte Strahl verläuft, α_i+1 < 2α_i.
• Für eine vollständig vignettierungsfreie Reflexion, insbesondere für eine vollständig vignettierungsfreie Auskopplung sämtlicher Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i aus dem Sammel-Ausgabestrahl, muss diese Bedingung für sämtliche aneinander angrenzende Bereiche erfüllt sein.
• Eine vignettierungsfreie Auskopplung sämtlicher Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i aus dem Sammel-Ausgabestrahl 8 ist insbesondere möglich, sofern der größte der Winkel α_i weniger als doppelt so groß ist wie der kleinste dieser Winkel α_j, max(α_i:α_j) ≤ 2.
• Weiter wurde erkannt, dass diese Winkelbedingungen nicht mehr für alle Paare aus benachbarten Bereichen 43 _i, 43 _j erreichbar sind, wenn die Beleuchtungsstrahlung 5 des FEL auf eine Vielzahl von Scannern 3 _i aufgeteilt werden soll. Erfindungsgemäß ist in diesem Fall vorgesehen, zwischen die optisch genutzten Bereiche 43 _i, das heißt zwischen die Bereiche 43 _i, welche zum Auskoppeln der Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i genutzt werden, optisch nicht genutzte Zwischenbereiche 47 einzuführen. Entsprechende Ausführungsformen sind beispielsweise exemplarisch in den 7A und 7B, 11 und 12 dargestellt.
• Die Notwendigkeiten von Zwischenbereiche 47 beruht insbesondere auf den Winkeln, unter denen die Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i die Komponente 42 verlassen, und damit auf der relativen geometrischen Anordnung der verschiedenen Bestandteile des Projektionsbelichtungssystem 1 zueinander. Daher ist das Vorhandensein ungenutzter Zwischenbereiche 47 keine notwendige Eigenschaft der Komponente 42. Weiterhin führt das Vorhandensein ungenutzter Zwischenbereiche 47 zu keinem Verlust von Beleuchtungsstrahlung 5, da diese in der Figur von links auf die Komponente 42 trifft.
• Grundlegend verschieden von den Zwischenbereichen 47 sind ungenutzte Bereiche 57 in der Trennungsebene 39, die auftreten, sofern nur eine endlich große Trennungsebene 39 verwendet wird. Diese ungenutzten Bereiche 57 sind fundamentaler Natur und führen zu einem Verlust an Beleuchtungsstrahlung 5. 7B zeigt in einer zur 7A ähnlichen Darstellung eine Ausgestaltung, bei der zusätzlich zu ungenutzten Zwischenbereichen 47 auch ungenutzte Bereiche 57 auftreten.
• Bei der Ausführung gemäß 7B wird die Beleuchtungsstrahlung 5 von den ungenutzten Bereichen 57 zurück zur Strahlformungsoptik 7 reflektiert oder aber absorbiert. Dieses wurde der einfacheren zeichnerischen Darstellung wegen so gewählt. Vorteilhafterweise wird dieser Anteil der Beleuchtungsstrahlung jedoch durch eine geeignete Neigung der Fläche zu einer Absorptionseinheit (Beamdump) reflektiert, wo die Strahlungsenergie abgeführt werden kann.
• In 11 ist schematisch eine Seitenansicht eine Komponente 42 ähnlich der in 7A dargestellten Komponente 42 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Oberfläche der Zwischenbereiche 47 parallel zum Schwerstrahl des einfallenden Sammel-Ausgabestrahls 8 verläuft. Auch wenn der Sammel-Ausgabestrahl 8 nur eine sehr kleine Divergenz aufweist, so kann trotzdem ein, wenn auch sehr kleiner, Anteil der Energie auf die Zwischenbereiche 47 fallen und von dort unkontrolliert reflektiert werden. Dieses kann vermieden werden, wenn wie in 12 dargestellt, die Zwischenbereiche 47 leicht in Richtung senkrecht zur x-Richtung zurückversetzt angeordnet sind, so dass sie vom Sammel-Ausgabestrahl 8 nicht getroffen werden.
• In der 9 ist schematisch die Anordnung der optischen Komponente 42 im Strahlengang des Beleuchtungssystems 19 dargestellt. Die optische Komponente 42 dient der Auskopplung der Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i aus dem Sammel-Ausgabestrahl 8. Sie dient insbesondere dazu, die Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i zu den einzelnen Scannern 3 _i zu führen.
• Die Umlenkwinkel an der optischen Komponente 42 sind in den Figuren aus illustratorischen Gründen stark vergrößert dargestellt. Sie sind in der Praxis üblicherweise wesentlich flacher.
• Typischerweise fällt die Beleuchtungsstrahlung 5 von der Seite, insbesondere im Wesentlichen parallel zur Horizontalrichtung in die Scanner 3 _i ein.
• Wie in der 9 schematisch angedeutet ist, kann die Steigung verschiedener Bereiche 43 _i der optischen Komponente 42, welche zu derselben Gruppe gehören, auch leicht unterschiedlich sein. Die Bereiche 43 _i ein und derselben Gruppe können insbesondere derart gegen die Einfallsrichtung des Sammel-Ausgabestrahls 8 geneigt sein, dass der jeweils von ihnen ausgekoppelte Einzel-Ausgabestrahl 10 _i nicht parallel, sondern fokussiert beim Scanner 3 _i ankommt. In diesem Fall ist es notwendig, bei der Auslegung der optischen Komponente 42 bereits etwas über den Abstand zwischen der optischen Komponente 42 und dem Scanner 3 _i zu wissen.
• In der 10 ist eine Weiterbildung der Ausführung gemäß der 9 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind zusätzliche Umlenkelemente 45 _i, 46 _i im Strahlengang zwischen der optischen Komponente 42 und den Scannern 3 _i angeordnet. Bei den Umlenkelementen kann es sich insbesondere um Spiegel handeln. Sie können jeweils Bestandteile der Umlenkoptiken 15 _i bilden. Sie können auch jeweils einen Bestandteil der Auskoppeloptik 9 und/oder der Einkoppeloptiken 16 _i bilden.
• Die Umlenkelemente 45 _i, 46 _i können jeweils paarweise angeordnet sein. Die beiden einander zugeordneten Umlenkelemente 45 _i, 46 _i können einen Abstand von mehreren Metern, insbesondere einen Abstand von mehr als 10 m, insbesondere mehr als 20 m, insbesondere mehr als 50 m, insbesondere mehr als 100 m aufweisen. Der Abstand beträgt üblicherweise weniger als 300 m.
• Die zusätzlichen Umlenkelemente 45 _i, 46 _i dienen dazu, einen schrägen Verlauf der Beleuchtungsstrahlung 5 über große Entfernungen zu vermeiden. Dies kann insbesondere für den Gesamtaufbau des Projektionsbelichtungssystems 1, insbesondere der Beleuchtungseinrichtung 18 desselben, von Vorteil sein.
• Bei der Alternative gemäß 10 laufen die Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i nach der Umlenkung am ersten Umlenkelement 45 _i jeweils horizontal. Die Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i verlaufen nach der Umlenkung am zweiten Umlenkelement 46 _i vertikal. Die Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i treten insbesondere in Richtung parallel zur Vertikalrichtung in die einzelnen Scanner 3 _i ein.
• Die zusätzlichen Umlenkelemente 45 _i, 46 _i führen nur zu einem relativ geringen zusätzlichen Lichtverlust, sofern die Scanner 3 _i so ausgelegt sind, dass die Beleuchtungsstrahlung 5 vertikal von unten oder zumindest signifikant von der Horizontalen abweichend in diese eintritt. Es kommt lediglich zu zwei zusätzlichen Reflexionen, wobei die zusätzlichen Reflexionen unter streifendem Einfall mit einem relativ flachen Winkel geschehen. Bei Strahlumlenkung um einen bestimmten Gesamtwinkel mittels streifendem Einfall ist die Gesamttransmission umso größer, auf je mehr Einzelreflektionen die Gesamtumlenkung verteilt wird. Die beiden zusätzlichen Umlenkungen an den Umlenkelementen 45 _i, 46 _i verringern den Winkel, um den die Umlenkoptik 15 _i die Beleuchtungsstrahlung umlenken muss. Dementsprechend erhöht sich die Transmission der Umlenkoptik 15 _i, was die Absorption an den Umlenkelementen 45 _i, 46 _i kompensiert.
• Mögliche Ausführungsformen der Umlenkelemente 45 _i sind in den 13 und 14 schematisch dargestellt. Bei der in 13 dargestellten Alternative weist das Umlenkelement 45 _i eine plane Reflexionsfläche 48 auf. Die Reflexionsfläche 48 ist insbesondere durchgehend, insbesondere einfach zusammenhängend ausgebildet. Die in 13 dargestellte Alternative des Umlenkelements 45 _i ist besonders einfach herstellbar.
• Bei der in 14 dargestellten Alternative weist die Reflexionsfläche 48 mehrere parallel zueinander versetzte Bereiche auf. In diesem Fall ist die Reflexionsfläche 48 insbesondere unstetig ausgebildet. Sie weist Stufen 59 auf. Hierdurch ist es möglich, die Abmessungen einer von dem Umlenkelement 45 _i reflektierten Lichtröhre 49 zu verkleinern.
• Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die 15 und 16 einige allgemeine Details betreffend die Abmessungen der optischen Komponente 42 beschrieben. Die optische Komponente 42 weist insgesamt eine Länge l und eine Höhe h auf. Die Höhe h der optischen Komponente 42 beziehungsweise die Höhe h des optisch genutzten Bereichs derselben ist gerade gleich der Ausdehnung des Sammel-Ausgabestrahls 8. Die Höhe h skaliert alle weiter vorkommenden Abmessungen.
• In einem Abstand d oberhalb der optischen Komponente 42 sollen die Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i, welche unterschiedlich dem Scanner 3 _i zugeordnet sind, vollständig räumlich separiert sein. Im Abstand d, welcher in der 15 als gestrichelte Linie dargestellt ist, sind die Strahlengänge der zu den einzelnen Scannern 3 _i geführten Beleuchtungsstrahlen nicht-überlappend.
• Über die Länge l müssen sämtliche der Bereiche 43 _i sowie die optisch nicht genutzten Zwischenbereiche 47 untergebracht werden. Hieraus ergibt sich eine Mindestlänge l_min für die Länge l.
• Weiter wurde erkannt, dass es für jede Länge l einen Mindestabstand d gibt, um die Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i vollständig voneinander zu separieren. Anders herum gibt es für einen gegebenen Abstand d eine maximale Länge l_max, welche die optische Komponente 42 aufweisen darf.
• In der 16 sind erlaubte Parameterbereiche für unterschiedliche minimale Winkel α_min bei M = 10 Scannern 3 _i dargestellt. Der erlaubte Parameterbereich ist jeweils der Bereich zwischen den beiden Begrenzungslinien.
• Die Begrenzungen der erlaubten Parameterbereiche hängen einerseits davon ab, auf wie viele Scanner 3 _i die Beleuchtungsstrahlung aufgeteilt werden soll, das heißt, in wie viele Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i der Sammel-Ausgabestrahl 8 aufgeteilt werden soll. Sie hängen außerdem vom Winkel α_min ab, von welchem die Beleuchtungsstrahlung 5 die am streifendsten reflektiert wird, reflektiert wird.
• Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 17 bis 19 eine weitere Ausführungsform der optischen Komponente 42 beschrieben. Bei der Ausführungsform der optischen Komponente 42 gemäß den 17 bis 19 sind die strahlungsreflektierenden Bereiche 43 _i zum Auskoppeln der Teilstrahlen 12 _i eines Einzel-Ausgabestrahls 10 _i aus dem Sammel-Ausgabestrahl 8 lamellenartig ausgebildet. Sie sind jeweils von zwei einander gegenüberliegenden Haltestrukturen 50 gehalten.
• Zwischen den Bereichen 43 _i ist jeweils ein strahlungsdurchlässiger Bereich 51 angeordnet. Die optische Komponente 42 weist insbesondere eine treppenartige Form auf. Sie ist insbesondere nach Art einer offenen Treppe, das heißt ohne Setzstufen, ausgebildet. Die Treppenstufen sind hierbei gegen die Horizontale geneigt.
• Die Haltestrukturen 50 sind wangenartig ausgebildet. Die Haltestrukturen 50 können einen im Wesentlichen beliebigen Querschnitt in Richtung senkrecht zur Längsausdehnung y der strahlungsreflektierenden Bereiche 43 _i aufweisen. Der Querschnitt ist insbesondere polygonal. Er kann insbesondere parallelogrammförmig, nicht-rechteckig oder rechteckig sein.
• Durch einen parallelogrammförmigen, nicht-rechteckigen oder allgemein einen unregelmäßig polygonalen oder freien Querschnitt der Haltestrukturen 50 können die strahlungsreflektierenden Bereiche 43 _i einer Gruppe an unterschiedlichen Stellen in z-Richtung des Strahlengangs der Beleuchtungsstrahlung 5 angeordnet werden. Dies ermöglicht es, den Durchmesser der Lichtröhre 49, welche die Teilstrahlen 12 _i eines der Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i umfasst, zu reduzieren.
• Die Bereiche 43 _i einer Gruppe weisen insbesondere jeweils identische Kippwinkel in Bezug auf die Einfallsrichtung des Sammel-Ausgabestrahls 8 auf. Die Abmessungen der Bereiche 43 _i in x-Richtung werden wiederum durch das vorhergehend beschriebene Verfahren bestimmt. Bei der in den 17 bis 19 dargestellten Ausführungsform dient die optische Komponente 42 zum Auskoppeln eines einzigen der Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i aus dem Sammel-Ausgabestrahl 8. Der Einzel-Ausgabestrahl 10 _i umfasst wiederum eine Mehrzahl von Teilstrahlen 12 _i. Die übrigen Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i passieren die optische Komponente 42 durch die strahlungsdurchlässigen Zwischenräume 51 ungehindert, insbesondere unbeeinflusst.
• Gemäß einer in den Figuren nicht dargestellten Alternative kann auch bei dieser Ausführungsform der optischen Komponente 42 vorgesehen sein, dass sie Bereiche 43 _i, 43 _j unterschiedlicher Gruppen i, j umfasst. Prinzipiell ist es auch möglich, die optische Komponente 42 gemäß der in der 17 dargestellten Alternative derart auszubilden, dass sie zur Auskopplung sämtlicher Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i aus dem Sammel-Ausgabestrahl 8 geeignet ist.
• In der 19 ist eine mögliche Anordnung von drei der optischen Komponenten 42 gemäß 17 im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 5 dargestellt. Bei dieser Anordnung koppelt jeder der optischen Komponenten 42 _i jeweils einen bestimmten Einzel-Ausgabestrahl 10 _i mit einer Mehrzahl von Teilstrahlen 12 _ij aus dem Sammel-Ausgabestrahl 8 aus. Die Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i werden jeweils zu einem bestimmten der Scanner 3 _i geführt. Sie können hierbei jeweils von einer Umlenkoptik 15 _i, insbesondere von einem Umlenkelemente 52 _i, umgelenkt werden.
• Bei der Ausführungsform gemäß 19 tritt der Einzel-Ausgabestrahl 10 _i jeweils in Vertikalrichtung in den Scanner 3 _i ein. Hierzu wird der Einzel-Ausgabestrahl 10 _i an dem Umlenkelement 52 _i umgelenkt. Er wird insbesondere um knapp 90° umgelenkt. Er wird insbesondere um mindestens 60°, insbesondere mindestens 70°, insbesondere mindestens 80° umgelenkt. Auf das Umlenkelement 52 _i kann jeweils verzichtet werden, wenn der Einzel-Ausgabestrahl 10 _i unter einer Richtung, welche um weniger als 30°, insbesondere weniger als 20°, insbesondere weniger als 10° von der Horizontalen abweicht, in den jeweiligen Scanner 3 _i eintreten soll.
• In der 18 ist schematisch eine entsprechende Ausführungsform dargestellt. Hierbei sind die Umlenkwinkel der Teilstrahlen 12 _ij an den Bereichen 43 _i aus illustratorischen Gründen wesentlich größer dargestellt als dies tatsächlich der Fall ist.
• Wie in der 17 schematisch angedeutet ist, sind die Haltestrukturen 50 jeweils mit einer Kühleinrichtung 53 wärmeleitend verbunden. Die lamellenartigen Bereiche 43 _i stehen in thermischem Kontakt mit den Haltestrukturen 50. Sie können insbesondere durch Wärmeleitung Wärme über die Haltestrukturen 50 abgeben. Hierbei zeigt sich, dass die maximale Temperatur in den Bereichen 43 _i bei Beauschlagung derselben mit Beleuchtungsstrahlung 5 jeweils im Mittenbereich erreicht wird. Erfindungsgemäß konnte gezeigt werde, dass die maximale Temperatur in den Bereichen 43 _i bei gegebenem Gesamtwärmeeintrag mit ihrer Ausdehnung in y-Richtung zunimmt. Eine Verteilung der einfallenden Beleuchtungsstrahlung 5 auf eine möglichst große Fläche kann daher unvorteilhaft sein. Um eine ausreichende Kühlung der Bereiche 43 _i über die Kühleinrichtung 53 und die Haltestrukturen 50 sicherzustellen, kann daher vorgesehen sein, dass die Bereiche 43 _i höchstens eine Maximalausdehnung in y-Richtung aufweisen.
• Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 20 eine weitere Alternative der optischen Komponente 42 beschrieben. Bei der Alternative gemäß 20 wird der Einzel-Ausgabestrahl 10 ₁ aus dem Sammel-Ausgabestrahl 8 ausgekoppelt, während die übrigen Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i (i > 1) zusammen, das heißt parallel zueinander, weitergeführt werden. Bei dieser Alternative werden auch die Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i, welche nicht ausgekoppelt werden, sondern gemeinsam weitergeführt werden, von strahlungsreflektierenden Bereichen 54 abgelenkt.
• Die weitere Führung des Einzel-Ausgabestrahls 10 ₁ zum Scanner 3 ₁ entspricht der der vorhergehend beschriebenen Alternativen, auf die hiermit verwiesen wird.
• Die übrigen Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i (i > 1) bilden noch immer einen, um den Einzel-Ausgabestrahl 10 ₁ verringerten, Sammel-Ausgabestrahl 8 ¹. Im Folgenden werden zwei verschiedene Varianten beschrieben, wie die Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i (i > 1) aus dem Sammel-Ausgabestrahl 8 ¹ ausgekoppelt und zum jeweiligen Scanner 3 _i (i > 1) geführt werden.
• Eine Ausbildung der optischen Komponente 42 gemäß 20 kann die Kühlung der optischen Komponente 42 erleichtern. Bei dieser Ausführungsform kann insbesondere eine in der 20 nicht dargestellte Kühleinrichtung im Bereich der Spiegelkörper 56 vorgesehen sein.
• Gemäß der in 21 schematisch dargestellten Variante ist eine Vielzahl der in 20 dargestellten optischen Komponente 42 hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 5 angeordnet. Die Anzahl M der optischen Komponenten 42 entspricht gerade der Anzahl der Scanner 3 _i. Für den letzten Scanner 3 _M kann auf eine solche Komponente 42 verzichtet werden, so dass die Anzahl der optischen Komponenten 42 auch M – 1 betragen kann.
• Die optische Komponente 42 dient jeweils der Auskopplung eines der Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i aus dem gegebenenfalls nach Auskopplung einer Anzahl von Einzel-Ausgabestrahlen 10 _j (j < i) verbleibenden Sammel-Ausgabestrahl 8 ^j. Außerdem führt die Komponente 42 jeweils zu einer Ablenkung des nach Auskopplung des Einzel-Ausgabestrahls 10 _i verbleibenden Sammel-Ausgabestrahls 8 ⁱ.
• Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass kein Transmissionsverlust auftritt, sofern die Strahlung vor dem jeweiligen Scanner 3 _i sowieso noch weiter umgelenkt werden muss. Bei einer Umlenkung eines Strahls um einen gegebenen Winkel mittels streifender Reflektion ist die Gesamttransmission umso höher, auf je mehr Einzelreflektionen die Gesamtumlenkung verteilt wird. Der Transmissionsverlust durch die Umlenkung an der Komponente 42 wird also durch die höhere Transmission der Restumlenkung kompensiert oder sogar überkompensiert.
• Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, den nach Auskoppeln einer Anzahl von Einzel-Ausgabestrahlen 10 _i verbleibenden Sammel-Ausgabestrahl 8 ⁱ jeweils durch eine zusätzliche Reflexion an einem Spiegelelement 55 zurück in die Horizontale oder sogar darüber hinaus umzulenken.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• US 2007/0152171 A1 [0094]
• DE 10358225 B3 [0094]
• EP 1072957 A2 [0099]
• US 6198793 B1 [0099]
• DE 102013223935 [0102, 0113]
• WO 2009/100856 A1 [0125]

Claims (17)

1. Optische Komponente (42) für ein Strahlungsquellenmodul (2) eines Projektionsbelichtungssystems (1) mit einer Mehrzahl von Scannern (3 _i), welche zum Auskoppeln mindestens eines einem bestimmten der Scanner (3 _i) zugeordneten Einzel-Ausgabestrahls (10 _i) mit einer Mehrzahl von räumlich separierten Teil-Strahlen (12) aus einem Sammel-Ausgabestrahl (8) dient, mit 1.1. einer Mehrzahl von separaten strahlungsreflektierenden Bereichen (43 _i), 1.1.1. wobei die Bereiche (43 _i) derart gruppiert sind, dass Bereiche (43 _i) derselben Gruppe (i) zur Führung der unterschiedlichen Teil-Strahlen (12 _i) eines der Einzel-Ausgabestrahlen (10 _i) zu demselben Scanner (3 _i) dienen, und 1.1.2. wobei die strahlungsreflektierenden Bereiche (43 _i) einer Gruppe (i) jeweils wechselseitig unzusammenhängend ausgebildet sind.
2. Optische Komponente (42) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mindestens zwei der Bereiche (43 _i) einer Gruppe (i) Flächeninhalte aufweisen, welche sich um einen Faktor von mindestens drei unterscheiden.
3. Optische Komponente (42) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Bereiche (43 _i) in derselben Gruppe (i) im Bereich von 3 bis 20 liegt.
4. Optische Komponente (42) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Bereiche (43 _i, 43 _j) zu unterschiedlichen Gruppen (i, j) gehören, wobei die Bereiche unterschiedlicher Gruppen (i, j) zum Auskoppeln unterschiedlicher Einzel-Ausgabestrahlen (10 _i, 10 _j) und zur Führung derselben zu unterschiedlichen Scannern (3 _i, 3 _j) dienen.
5. Optische Komponente (42) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens zwei Bereichen (43 _i, 43 _j) ein Zwischenraum ist, welcher für Teil-Strahlen (12 _i) mindestens eines Einzel-Ausgabestrahls (10 _i) durchlässig ist.
6. Optische Komponente (42) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (43 _i) streifenförmig ausgebildet sind, wobei mindestens einer der Bereiche ein Aspektverhältnis von mindestens 20:1 aufweist.
7. Auskoppeloptik (9) zum Auskoppeln von Einzel-Ausgabestrahlen (10 _i) aus einem Sammel-Ausgabestrahl (8), wobei jeder der Einzel-Ausgabestrahlen (10 _i) genau einem Scanner (3 _i) einer Vielzahl M von Scannern (3 _i) eines Projektionsbelichtungssystems (1) zugeordnet ist, umfassend mindestens eine optische Komponente (42) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
8. Beleuchtungseinrichtung (18) zur Überführung von Beleuchtungsstrahlung (5) zu einer Mehrzahl von separaten Objektfeldern (11 _i) umfassend eine Auskoppeloptik (9) gemäß Anspruch 7.
9. Strahlungsquellenmodul (2) zur Versorgung einer Mehrzahl von Scannern (3 _i) eines Projektionsbelichtungssystems (1) mit Beleuchtungsstrahlung (5) umfassend 9.1. mindestens eine Strahlungsquelle (4) zur Erzeugung eines Sammel-Ausgabestrahls (8) und 9.2. mindestens eine Auskoppeloptik (9) gemäß Anspruch 7 zum Auskoppeln von Einzel-Ausgabestrahlen (10 _i) aus einem Sammel-Ausgabestrahl (8), wobei die Einzel-Ausgabestrahlen (10 _i) jeweils einem bestimmten der Scanner (3 _i) zugeordnet sind.
10. Strahlungsquellenmodul (2) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppeloptik (9) derart ausgelegt ist, dass Intensitätsverteilungen sämtlicher der Einzel-Ausgabestrahlen (10 _i), welche jeweils zu unterschiedlichen Objektfeldern (11 _i) geführt werden, bei einem bekannten Schwankungsbereich des von der Strahlungsquelle (4) emittierten Sammel-Ausgabestrahls (8) Schwankungen aufweisen, welche kleiner sind als ein vorgegebener Maximalwert.
11. Beleuchtungssystem (19) für ein Projektionsbelichtungssystem (1) mit einer Mehrzahl von Scannern (3 _i) umfassend 11.1. ein Strahlungsquellenmodul (2) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 10.
12. Beleuchtungssystem (19) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (43 _i) derart ausgebildet sind, dass Schwankungen einer Intensität der Einzel-Ausgabestrahlen (10 _i), welche aufgrund von Schwankungen einer vom Sammel-Ausgabestrahl (8) auf der optischen Komponente (42) erzeugten Nominalausleuchtung auftreten können, bis zur Ordnung L kompensiert sind.
13. Projektionsbelichtungssystem (1) umfassend 13.1. eine Beleuchtungseinrichtung (18) gemäß Anspruch 8 und 13.2. eine Mehrzahl von Projektionsoptiken (14).
14. Verfahren zur Auslegung einer optischen Komponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 umfassend die folgenden Schritte: 14.1. Bereitstellen eines Intensitätsprofils eines Sammelausgabestrahls (8), 14.2. Bestimmen der mit dem Intensitätsprofil verbundenen nominellen Intensitätsverteilung im Bereich der optischen Komponente (42), 14.3. Vorgeben maximal möglicher Schwankungen des Intensitätsprofils, 14.4. Bestimmen der mit den maximal möglichen Schwankungen des Intensitätsprofils verbundenen Änderungen der Intensitätsverteilung im Bereich der optischen Komponente (42), 14.5. Bestimmen der Ausbildung der Bereiche (43 _i) der Gruppen (i) in Abhängigkeit von diesen Änderungen derart, dass für jede Gruppe (i) die Schwankung der von dieser Gruppe (1) reflektierten Gesamtintensität selbst bei Auftreten der maximal möglichen Schwankungen des Intensitätsprofils höchstens so groß ist, wie ein vorgegebener zulässiger Maximalwert.
15. Verfahren zur Auslegung einer optischen Komponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 umfassend die folgenden Schritte: 15.1. Bereitstellen eines Intensitätsprofils eines Sammelausgabestrahls (8), 15.2. Bestimmen der mit dem Intensitätsprofil verbundenen nominellen Intensitätsverteilung im Bereich der optischen Komponente (42), 15.3. Bestimmen von mit möglichen Schwankungen des Intensitätsprofils verbundenen Änderungen der Intensitätsverteilung im Bereich der optischen Komponente (42), 15.4. Festlegen einer zu korrigierenden Ordnung L, bis zu welcher Änderungen der Intensitätsverteilung zu korrigieren sind, 15.5. Bestimmen der ersten L Ableitungen der Intensitätsverteilung im Bereich der optischen Komponente (42) in Abhängigkeit von den Schwankungen, 15.6. Bestimmen einer disjunkten Menge von Bereichen (43 _i) der Gruppen (i), sodass für jede Gruppe (i) das Integral über jede der L Ableitungen über die Menge der Bereiche (43 _i) höchstens so groß ist wie ein vorgegebener Grenzwert I_k, |I_k| < 0,1·k!·2^kI₀, wobei I_k das Integral der k-ten Ableitung über alle Bereiche (43 _i) der i-ten Gruppe bezeichnet, und wobei I₀ das Integral der Intensitätsverteilung über alle Bereiche (43 _i) der i-ten Gruppe bezeichnet.
16. Verfahren zur Herstellung nanostrukturierter Bauelemente umfassend die folgenden Schritte 16.1. Bereitstellung eines Projektionsbelichtungssystems gemäß Anspruch 13, 16.2. Bereitstellung mindestes eines Retikels (22 _i), 16.3. Bereitstellung mindestens eines Wafers (25 _i) mit einer für die Beleuchtungsstrahlung (5) empfindlichen Beschichtung, 16.4. Projizieren zumindest eines Abschnitts des mindestens einen Retikels (22 _i) auf den mindestens einen Wafer (25 _i) mit Hilfe des Projektionsbelichtungssystems (1), 16.5. Entwickeln der mit der Beleuchtungsstrahlung (5) belichteten lichtempfindlichen Schicht auf dem Wafer (25 _i).
17. Bauelement hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 16.

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