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Die Erfindung betrifft einen Feldfacettenspiegel für eine Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Beleuchtungsoptik mit einem derartigen Feldfacettenspiegel, eine Beleuchtungssystem und ein optisches System mit einer derartigen Beleuchtungsoptik und eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Beleuchtungssystem. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements sowie ein entsprechend hergestelltes Bauelement.
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Aus der
US 9,482,959 B2 ist eine Beleuchtungsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem Feldfacettenspiegel mit einer Vielzahl von Feldfacetten bekannt.
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Aus der
US 8,497,977 B2 ist ein Feldfacettenspiegel mit Feldfacetten unterschiedlicher Größe bekannt.
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Bei derartigen Systemen besteht stets der Bedarf, die zur Verfügung gestellte Beleuchtungsstrahlung bestmöglich auszunutzen.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Feldfacettenspiegel für eine Beleuchtungsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Der Kern der Erfindung besteht darin, die Größe der Feldfacetten und/oder deren Packung anzupassen.
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Hierdurch lässt sich die Transmission der Beleuchtungsoptik erhöhen. Außerdem kann hierdurch eine symmetrische Dosis-Sensor-Ausleuchtung erreicht werden. Schließlich kann dadurch ein Vorhalt für eine Bildfeldvordrehung zumindest teilweise kompensiert werden.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, die Feldfacetten, welche in mehreren sich jeweils entlang einer Riegelachse erstreckenden Riegeln mit jeweils mehreren Feldfacetten angeordnet sind, in Abhängigkeit ihrer Position entlang der Riegelachse mit Reflexionsflächen mit sich systematisch ändernden Abmessungen quer zur Riegelachse auszubilden.
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Die Abmessungen der Feldfacetten können insbesondere eine monotone Abhängigkeit von deren Position in Richtung der Riegelachse aufweisen. Sie können insbesondere innerhalb eines Riegels eine kontinuierlich zu- beziehungsweise abnehmende Ausdehnung in Richtung quer zur Riegelachse, insbesondere in ihrer Längsrichtung, aufweisen.
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Hierdurch kann eine systematische Variation des Abstandes der einzelnen Feldfacetten von einem nachgelagerten Pupillenfacettenspiegel und eine damit verbundene systematische Variation des Abbildungsmaßstabs zumindest teilweise kompensiert werden. Hierdurch kann eine Überstrahlung des Scanschlitzes verringert werden. Außerdem kann hierdurch die Packungseffizienz im Fernfeld verbessert werden. Schließlich kann hierdurch eine symmetrischere Ausleuchtung von Dosis-Sensoren im Bereich des Scanschlitzes oder benachbart hierzu erreicht werden.
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Prinzipiell können die Feldfacetten auch als sog. „Teilfacetten“, insbesondere mit identischen Abmessungen, jedoch unterschiedlich großen Reflexionsflächen, ausgebildet sein.
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Durch eine systematische Änderung der Abmessungen der Feldfacetten quer zur Riegelachse kann auch eine Anpassung der Form der Feldfacetten an die Form, insbesondere die äußere Umrandung des Feldfacettenspiegels erreicht werden. Auch hierdurch lässt sich die Transmission der Beleuchtungsoptik erhöhen.
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Die äußere Umrandung der Feldfacetten-Riegel kann insbesondere jeweils zwei geradlinige Bereiche aufweisen, welche mit der Riegelachse einen Winkel im Bereich von 1° bis 5° einschließen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist zumindest eine Teilmenge der Feldfacetten eine trapezförmige Reflexionsfläche auf. Es ist insbesondere möglich, sämtliche der Feldfacetten mit einer trapezförmigen Reflexionsfläche auszubilden. Unter trapezförmig sei hierbei auch eine durch zwei äquidistante Kreisbogen-Abschnitte und zwei geradlinige Abschnitte gebildete Umrandung verstanden. Die geradlinigen Abschnitte sind insbesondere nicht exakt parallel zueinander ausgerichtet. Sie weisen insbesondere einen Winkel im Bereich von 2° bis 10° zueinander auf.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Riegelachsen unterschiedlicher Riegel jeweils gegeneinander verkippt. Sie sind insbesondere nicht exakt parallel zueinander ausgerichtet. Sie schließen insbesondere einen Winkel im Bereich von 1° bis 5°, insbesondere im Bereich von 2° bis 4° miteinander ein.
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Hierdurch kann eine systematische Bildfeldrotation korrigiert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Riegel spiegelsymmetrisch zu einer Mittelachse bzw. Mittelebene auf dem Feldfacettenspiegel angeordnet.
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Die Feldfacetten können insbesondere Reflexionsflächen aufweisen, welche keine Symmetrieachse aufweisen. Dies ist insbesondere für die Feldfacetten, welche nicht in einem der mittleren Riegel liegen, der Fall.
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Die Feldfacetten können insbesondere relativ zum Feldfacettenmodul verdreht sein. Sie können insbesondere riegelweise verdreht sein. Hierbei kann der Drehwinkel einzelner Feldfacetten innerhalb eines Riegels variieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weisen die Feldfacetten-Riegel jeweils zwei geradlinige Berandungsabschnitte auf, welche einen Winkel im Bereich von 1° bis 10° miteinander einschließen. Die virtuellen Fortsetzungen der Berandungsabschnitte schneiden sich somit jeweils in einem Schnittpunkt. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung fallen mindestens zwei der Schnittpunkte der virtuellen Verlängerungen der geradlinigen Berandungen der Feldfacetten-Riegel zweier unterschiedlicher Riegel, insbesondere sämtlicher Riegel, zusammen. Dies kann zumindest näherungsweise der Fall sein.
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Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, eine Beleuchtungsoptik, ein Beleuchtungssystem und ein optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage beziehungsweise eine Projektionsbelichtungsanlage zu verbessern. Diese Aufgaben werden durch einen Feldfacettenspiegel gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst. Die Vorteile ergeben sich aus denen des Feldfacettenspiegels.
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Es kann sich insbesondere um eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage beziehungsweise Teilsysteme einer derartigen EUV-Projektionsbelichtungsanlage handeln.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauelements sowie ein entsprechend hergestelltes Bauelement zu verbessern.
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Diese Aufgaben werden durch Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem Feldfacettenspiegel gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst. Die Vorteile ergeben sich aus denen des Feldfacettenspiegels.
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Weitere Details und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:
- 1 schematisch in einem Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie,
- 2 schematisch eine Aufsicht auf einen Feldfacettenspiegel mit einer Vielzahl von Feldfacetten, welche in mehreren Feldfacetten-Riegeln angeordnet sind,
- 3 schematisch den Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung im Bereich zwischen einer Feldfacette und dem Objektfeld zur Erläuterung der Vorteile einer variablen Facettengröße,
- 4 schematisch eine exemplarische Ansicht einer angepassten Feldfacettenpackung.
- 5 schematisch einen exemplarischen Vergleich der Dosis-Sensor-Ausleuchtung bei Verwendung eines Feldfacettenspiegels ohne angepasste Feldfacettenpackung und eines Feldfacettenspiegels mit angepasster Feldfacettenpackung,
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1 zeigt schematisch in einem Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie. Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Belichtung eines Objektfelds 5 in einer Objektebene 6. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes und in der 1 nicht dargestelltes Retikel, das eine mit der Projektionsbelichtungsanlage 1 zur Herstellung mikro- bzw. nanostrukturierter HalbleiterBauelemente zu projizierende Struktur trägt.
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Eine Projektionsoptik 7 dient zur Abbildung des Objektfelds 5 in ein Bildfeld 8 in einer Bildebene 9. Abgebildet wird die Struktur auf dem Retikel auf eine strahlungsempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 8 in der Bildebene 9 angeordneten Wafers, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
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Bei der Strahlungsquelle
3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Es kann sich dabei um eine Plasmaquelle, beispielsweise um eine GDPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Gasentladung, Gas Discharge Produced Plasma) oder um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, Laser Produced Plasma) handeln. Auch andere EUV-Strahlungsquellen, beispielsweise solche, die auf einem Synchrotron basieren, sind möglich.
EUV-Strahlung
10, die von der Strahlungsquelle
3 ausgeht, wird von einem Kollektor
11 gebündelt. Ein entsprechender Kollektor ist beispielsweise aus der
EP 1 225 481 A bekannt. Nach dem Kollektor
11 propagiert die EUV-Strahlung
10 durch eine Zwischenfokusebene
12, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel
13 trifft. Der Feldfacettenspiegel
13 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik
4 angeordnet, die zur Objektebene
6 optisch konjugiert ist.
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Die EUV-Strahlung 10 wird nachfolgend auch als Beleuchtungsstrahlung oder als Abbildungsstrahlung bezeichnet.
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Nach dem Feldfacettenspiegel 13 wird die EUV-Strahlung 10 von einem Pupillenfacettenspiegel 14 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 14 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 optisch konjugiert ist. Mithilfe des Pupillenfacettenspiegels 14 und einer abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 15 mit in der Reihenfolge des Strahlengangs für die EUV-Strahlung 10 bezeichneten Spiegeln 16, 17 und 18 werden Feldfacetten 19 (vgl. 2) des Feldfacettenspiegels 13 einander überlagernd in das Objektfeld 5 abgebildet. Der letzte Spiegel 18 der Übertragungsoptik 15 ist ein Spiegel für streifenden Einfall („Grazing incidence Spiegel“). Die
Übertragungsoptik 15 wird zusammen mit dem Pupillenfacettenspiegel 14 auch als Folgeoptik zur Überführung der EUV-Strahlung 10 vom Feldfacettenspiegel 13 hin zum Objektfeld 5 bezeichnet.
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Zur Erleichterung der Erläuterung von Lagebeziehungen wird nachfolgend ein kartesisches xyz-Koordinatensystem verwendet. Die x-Achse verläuft
in der 1 senkrecht zur Zeichenebene auf den Betrachter zu. Die y-Achse verläuft in der 1 nach rechts. Die z-Achse verläuft in der 1 nach oben.
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Das Retikel, das von einem nicht dargestellten Retikelhalter gehalten ist, und der Wafer, der von einem nicht dargestellten Waferhalter gehalten ist, werden beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 synchron in der y-Richtung gescannt.
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Es kann auch ein gegenläufiges Scannen des Retikels relativ zum Wafer stattfinden.
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Mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird wenigstens ein Teil des Retikels auf einen Bereich einer lichtempfindlichen Schicht auf den Wafer zur lithographischen Herstellung eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauelements, insbesondere eines Halbleiterbauelements, zum Beispiel eines Mikrochips, abgebildet. Durch Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht wird dann eine Mikro- beziehungsweise Nanostruktur auf dem Wafer hergestellt.
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Das Objektfeld 5 kann bogenförmig oder rechteckig ausgeführt sein. Das Aspektverhältnis aus x- und y-Erstreckung des Objektfelds 5 korreliert mit dem Aspektverhältnis der Feldfacetten 19. In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Feldfacetten 19 bogenförmig. Sie können grundsätzlich auch rechteckig ausgebildet sein.
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Das x/y-Aspektverhältnis des Objektfeldes 5 beträgt beispielsweise 13/1. Auch andere Aspektverhältnisse, die größer sind als 1, sind möglich. Aufgrund dieser Aspektverhältnisse wird die x-Achse auch als lange Feldachse und die y-Achse auch als kurze Feldachse bezeichnet.
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Die Feldfacetten 19 des Feldfacettenspiegels 13 sind in Feldfacettenblöcke 20 mit jeweils einer Mehrzahl von Feldfacetten 19 zusammengefasst. Die Feldfacettenblöcke 20 werden auch als Riegel beziehungsweise Feldfacetten-Riegel bezeichnet. Die Feldfacettenblöcke 20 sind auf einem Feldfacettenträger 21 angeordnet, der in der Praxis in mehreren Freiheitsgraden justierbar ist. Eine Oberfläche des Feldfacettenträgers 21, auf der die Feldfacettenblöcke 20 angeordnet sind, gibt eine Hauptebene des Feldfacettenspiegels 13 vor. Bestimmte der Feldfacetten 19 oder alle Feldfacetten 19 sind in Bezug auf die Hauptebene des Feldfacettenspiegels 13 individuell um Kippwinkel verkippt, die beispielsweise größer sind als 0,5°. Für bestimmte der Feldfacetten 19 kann der Kippwinkel auch größer sein als 1°, größer als 2°, größer als 3° oder auch größer als 5°. Auch deutlich größere Kippwinkel als 5° zur Hauptebene des Feldfacettenspiegels 13 sind möglich. Je nach Ausführung des Feldfacettenspiegels 13 können auch die Feldfacettenblöcke 20 gegenüber dem Feldfacettenträger 21 justierbar ausgeführt sein.
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Die Feldfacetten 19 können ein x/y-Aspektverhältnis aufweisen, welches von dem des Objektfeldes 5 abweicht. Das Aspektverhältnis der Feldfacetten 19 kann insbesondere innerhalb der Feldfacettenblöcke 20 in y-Richtung variieren. Es weist insbesondere innerhalb eines bestimmten der Feldfacettenblöcke 20 jeweils eine monotone Abhängigkeit von der y-Richtung auf.
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Die Feldfacetten 19 sind insbesondere trapezförmig ausgebildet. Sie weisen insbesondere jeweils zwei lange und zwei kurze Berandungsabschnitte auf. Die beiden kurzen Berandungsabschnitte sind insbesondere geradlinig ausgebildet. Sie verlaufen insbesondere nicht exakt parallel zueinander. Sie schließen insbesondere einen Winkel im Bereich von bis zu 10° miteinander ein. Die beiden kurzen Berandungsabschnitte der Feldfacetten 19 schließen insbesondere einen Winkel im Bereich von 1° bis 10°, insbesondere im Bereich von 2° bis 8°, miteinander ein.
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Die beiden langen Berandungsabschnitte der Feldfacetten 19 sind insbesondere kreisbogenförmig ausgebildet. Sie verlaufen insbesondere äquidistant zueinander.
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Der Pupillenfacettenspiegel 14 hat eine Mehrzahl runder oder polygonförmiger Pupillenfacetten 22, die beispielsweise hexagonal dicht gepackt auf einem Pupillenfacettenträger angeordnet sind.
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Die Feldfacetten 19 und die Pupillenfacetten 22 können eine abbildende Wirkung haben und beispielsweise sphärisch, elliptisch oder torisch konkav geformt sein.
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Der Pupillenfacettenträger kann entsprechend dem Feldfacettenträger 21 justierbar ausgeführt sein. Alternativ oder zusätzlich zu einer Justierbarkeit des Pupillenfacettenträgers können auch die einzelnen Pupillenfacetten 22 zum Pupillenfacettenträger justierbar ausgeführt sein.
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Die hochreflektierende Beschichtung auf den Facetten 19, 22 ist in der Praxis eine Mehrlagen-(Multilayer)-Beschichtung mit alternierenden Molybdän- und Silizium-Schichten. Auch andere Beschichtungsmaterialien zur Herstellung einer solchen Mehrlagen-Beschichtung sind möglich. Bei den Facetten 19, 22 handelt es sich um Spiegelfacetten für die EUV-Strahlung 10. Zur Justierung einzelner Feldfacettenblöcke 20 und/oder einzelner Pupillenfacetten 22 können diese Komponenten individuell mit ihnen zugeordneten Aktoren verbunden sein. Diese Aktoren können so ausgeführt sein, dass sie eine Verkippung der individuellen Feldfacettenblöcke bzw. der individuellen Facetten um zwei in der Reflexionsebene des jeweiligen Facettenblocks bzw. der jeweiligen Facette liegende Achsen ermöglichen.
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Die Feldfacetten 19 sind den Pupillenfacetten 22 jeweils individuell zugeordnet, so dass auf jeweils eine der Feldfacetten 19 treffende Anteile des Beleuchtungsstrahlungsbündels der EUV-Strahlung 10 über die zugeordnete Pupillenfacette 22 weiter zum Objektfeld 5 geführt werden. Durch die beiden Facettenspiegel 13, 14 ist daher eine Mehrzahl von Ausleuchtungskanälen definiert, die die EUV-Strahlung 10 kanalweise hin zum Objektfeld 5 führen.
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Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die 2 Details des Feldfacettenspiegels 13, insbesondere der Ausbildung und Anordnung der Feldfacetten 19 auf diesem beschrieben.
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Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es aufgrund einer systematischen Variation des Abstandes der Feldfacetten 19 in einem der Feldfacettenblöcke 20 vom Pupillenfacettenspiegel 14 zu einer Variation des Abbildungsmaßstabes kommt. Um dies zu korrigieren, weisen die Feldfacetten 19 in einem gegeben Feldfacettenblock 20 in Abhängigkeit ihrer Position entlang einer Riegelachse 31 Reflexionsflächen mit sich systematisch ändernden Abmessungen quer zur Riegelachse 31 auf.
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In der 2 ist exemplarisch ein Fall dargestellt, bei welchem die Feldfacetten 19 mit zunehmender Position in y-Richtung eine abnehmende Abmessung in x-Richtung aufweisen.
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Außerdem sind die Riegelachsen 31 von in x-Richtung benachbarten Feldfacettenblöcken 20 jeweils gegeneinander verkippt. Sie schließen insbesondere einen Winkel im Bereich von 1° bis 10°, insbesondere im Bereich von 2° bis 8°, ein.
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Hierdurch kann eine systematische Bildfeldrotation korrigiert werden.
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Gemäß einer in den Figuren nicht dargestellten Variante kann die Verkippung einzelner der Feldfacetten 19 eines oder mehrerer der Feldfacettenblöcke 20 variieren, das heißt von der der übrigen Feldfacetten 19 dieses Feldfacettenblocks 20 abweichen.
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Wie in der 3 schematisch dargestellt ist, kann durch Variierung der Größe der Feldfacetten 19 die Größe ihrer Abbilder in der Objektebene 6, insbesondere im Bereich eines Scanschlitzes 32, angepasst werden.
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Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ohne eine vorhergehend geschilderte Variation der Abmessungen der Feldfacetten 19 die Größe ihrer Abbilder in der Objektebene 6 variiert. Dies kann dazu führen, dass von zwei beidseitig des Scanschlitzes 32 angeordneten Dosis-Sensoren 33 keiner, nur einer oder beide mit Beleuchtungsstrahlung 10 beaufschlagt werden.
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Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es besonders vorteilhaft ist, die Größe der einzelnen Feldfacetten 19 derart zu variieren, dass ihre Abbilder in der Objektebene 6 im Wesentlichen identische Abmessungen aufweisen. Die Größe der Feldfacetten 19 wird insbesondere derart an den Abbildungsmaßstab angepasst, dass die Größe ihrer Bilder in der Objektebene um maximal 10 %, insbesondere maximal 5 %, insbesondere maximal 3 %, insbesondere maximal 2 %, insbesondere maximal 1 % variiert.
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Hierzu weisen unterschiedliche Facetten 19 Abmessungen in x-Richtung auf, welche um bis zu 1 %, insbesondere 2 %, insbesondere 3 %, insbesondere 5 %, insbesondere 8 %, insbesondere 10 % abweichen können. Hierdurch kann eine positionsabhängige Variation des Abbildungsmaßstabes kompensiert werden.
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Aufgrund der kürzeren Länge der Feldfacetten 19 mit zunehmender y-Koordinate ist auf dem Feldfacettenspiegel 13 Platz für zusätzliche Facetten 19*. Derartige zusätzliche Facetten 19* sind in der 4 exemplarisch hervorgehoben. Durch die zusätzlichen Feldfacetten 19* ergibt sich ein Transmissionsgewinn im Bereich von 0,5 % bis 2 %.
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Ein weiterer Transmissionsgewinn ergibt sich durch die Verkippung der Riegelachsen 31. Diese Verkippung führt dazu, dass die Feldfacetten 19 der äußeren Feldfacettenblöcke 20 weiter innen zu liegen kommen, das heiß in einem Bereich, in welchem das Fernfeld der Beleuchtungsstrahlung 10 eine höhere Intensität aufweist. Hierdurch ist ein Transmissionsgewinn im Bereich von 0,5 % bis 2 % erzielbar.
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In der 5 ist exemplarisch dargestellt, wie viele der Dosis-Sensoren 33 jeweils von Beleuchtungsstrahlung 10, welcher von eine gegebenen Feldfacette 10 reflektiert wird, getroffen werden. Ohne Anpassung der Größe der Feldfacetten 19 ergibt sich eine unsymmetrische Ausleuchtung der Dosis-Sensoren 33. Die Feldfacetten 19 aus der oberen Hälfte des Feldfacettenspiegels 13 führen zu einer stärkeren Ausleuchtung der Dosis-Sensoren 33. Unsymmetrische Schwankungen der Facettenausleuchtung durch Fluktuationen der EUV-Strahlungsquelle würden so zu signifikanten Fehlern in der Belichtungsdosis führen.
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Dies kann durch Anpassung der Abmessungen der Feldfacetten 19 kompensiert werden. Die Größe der Feldfacetten 19 kann insbesondere derart angepasst werden, dass sich eine im Wesentlichen symmetrische, insbesondere eine im Wesentlichen homogene Ausleuchtung der Dosis-Sensoren 33, für die obere und untere Hälfte des Feldfacettenspiegels 13, insbesondere für im Wesentlichen beliebig vorgebbare Teilbereiche des Feldfacettenspiegels 13, ergibt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 9482959 B2 [0002]
- US 8497977 B2 [0003]
- EP 1225481 A [0029]
