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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen die Erzeugung eines
Maskenmusters zur Verwendung mit chromfreien Phasenlithographieverfahren
und insbesondere zur Zerlegung eines Zieldesigns in ein entsprechendes
Maskenmuster, das Strukturen unter Verwendung von sowohl Chrom-
als auch Phasenverschiebungsverfahren druckt. Ferner betrifft die
vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Bauelementen
unter Verwendung einer lithographischen Vorrichtung, die ein Strahlungssystem
zur Bereitstellung eines Projektionsstrahls aus Strahlung, einen
Maskentisch zum Halten einer Maske, die dazu dient, den Projektionsstrahl
mit einem Muster zu versehen, einen Substrattisch zum Halten eines
Substrats und ein Projektionssystem zum Projizieren des gemusterten
Projektionsstrahls auf einen Zielabschnitt des Substrats umfasst.
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Lithographische
Projektionsvorrichtungen (Werkzeuge) können beispielsweise für die Herstellung
von integrierten Schaltungen (ICs) verwendet werden. In so einem
Fall enthält
die Maske ein Schaltungsmuster entsprechend einer einzelnen Schicht der
integrierten Schaltung und dieses Muster kann auf einen Zielabschnitt
(der z.B. einen oder mehrere Dies enthält) auf einem Substrat (Silizium-Wafer), das
mit einer Schicht aus strahlungssensitivem Material (Schutzlack) überzogen
worden ist, abgebildet werden. Im allgemeinen enthält ein einzelner
Wafer ein ganzes Netzwerk benachbarter Zielabschnitte, die sukzessive
einer nach dem anderen durch das Projektionssystem bestrahlt werden.
Bei einer Art von lithographischer Projektionsvorrichtung wird jeder
Zielabschnitt bestrahlt, indem das gesamte Maskenmuster in einem
Schritt auf den Zielabschnitt aufgebracht wird; eine derartige Vorrichtung
wird im allgemeinen als Wafer-Stepper bezeichnet. Bei einer anderen
Vorrichtung – die
im allgemeinen als Step-and-Scan-Vorrichtung bezeichnet wird – wird jeder
Zielabschnitt bestrahlt, indem das Maskenmuster unter dem Projektionsstrahl
in einer vorbestimmten Referenzrichtung (der „Scan"-Richtung) fortschreitend abgetastet
wird, während
der Substrattisch parallel oder antiparallel zu dieser Richtung
synchron abgetastet wird; da das Projektionssystem im allgemeinen
einen Vergrößerungsfaktor
M (im allgemeinen < 1)
aufweist, ist die Geschwindigkeit V, bei welcher der Substrattisch
abgetastet wird, um einen Faktor M mal so groß wie diejenige, bei welcher
der Maskentisch abgetastet wird. Weitere Informationen hinsichtlich
lithographischer Vorrichtungen, wie sie hier beschrieben sind, können beispielsweise
der
US 6,046,792 entnommen
werden.
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Bei
einem Herstellungsprozess, bei dem eine lithographische Projektionsvorrichtung
eingesetzt wird, wird ein Maskenmuster auf ein Substrat abgebildet,
das zumindest teilweise von einer Schicht aus strahlungsempfindlichem
Material (Resist) bedeckt ist. Vor diesem Abbildungsschritt kann das
Substrat mehreren Verfahrensschritten unterzogen werden, wie z.B.
Grundieren, Schutzlackbeschichtung und ein Softbake. Nach der Belichtung kann
das Substrat weiteren Verfahrensschritten ausgesetzt werden, wie
z.B. Post-Exposurebake (PEB), Entwicklung, Hardbake und Messen/Inspizieren
der abgebildeten Strukturen. Diese Folge von Verfahrensschritten
wird als Basis verwendet, um eine einzelne Schicht eines Bauelements,
z.B. einer integrierten Schaltung, mit einem Muster zu versehen. Eine
derart gemusterte Schicht kann dann mehreren Verfahrensschritten
wie z.B. Ätzen,
Ionenimplantation (Doping), Metallisierung, Oxydation, chemo-mechanisches
Polieren etc. ausgesetzt werden, die alle dazu dienen, eine einzelne
Schicht fertig zu stellen. Sind mehrere Schichten erforderlich,
muss die gesamte Prozedur, oder eine Variante davon, für jede neue
Schicht wiederholt werden. Schließlich befindet sich eine Gruppe
von Bauelementen auf dem Substrat (Wafer). Diese Elemente werden
dann durch ein Verfahren wie z.B. Teilen (Dicing) oder Sägen voneinander
getrennt. Danach können
die einzelnen Elemente auf einen Träger montiert, an Pins angeschlossen
werden, etc.. Weitere Informationen hinsichtlich derartiger Verfahrensschritte
können
zum Beispiel dem Buch „Microchip
Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing", 3. Ausgabe, von
Peter van Zant, McGraw Hill Publishing Co., 1997, ISBN 0-07-067250-4
entnommen werden.
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Das
lithographische Werkzeug kann derart sein, dass es zwei oder mehr
Substrattische (und/oder zwei oder mehr Maskentische) aufweist. Bei
derartigen „mehrstufigen" Geräten können die zusätzlichen
Tische parallel verwendet werden, bzw. es können an einem oder an mehreren
Tischen vorbereitende Schritte durchgeführt werden, während ein
oder mehrere weitere Tische für
Belichtungen verwendet werden. Zweistufige lithographische Vorrichtungen
sind zum Beispiel in der
US 5,969,441 und
in der WO 98/40791 beschrieben.
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Die
vorstehend genannten photolithographischen Masken umfassen geometrische
Muster, die den Schaltungskomponenten entsprechen, die auf einen
Silizium-Wafer aufgebracht werden sollen. Die für die Herstellung derartiger
Masken verwendeten Muster werden unter Verwendung von CAD-Programmen
(rechnergestützte
Programme) erzeugt, wobei dieser Vorgang oft mit EDA (Electronic
Design Automation) bezeichnet wird. Die meisten CAD-Programme folgen
bei der Herstellung von Funktionsmasken einem Satz von vorab bestimmten
Designregeln. Diese Regeln sind durch Bearbeitungs- und Designeinschränkungen
festgelegt. Beispielsweise definieren Designregeln die Abstandstoleranz
zwischen Schaltungselementen (wie Gates, Kondensatoren etc.) oder
Verbindungsleitungen, um dadurch gewährleisten zu können, dass
sich die Schaltungselemente oder -leitungen nicht auf unerwünschte Weise gegenseitig
beeinflussen.
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Selbstverständlich besteht
eins der Ziele bei der Herstellung integrierter Schaltungen darin,
das ursprüngliche
Schaltungsmuster gewissenhaft auf den Wafer (durch die Maske) zu
reproduzieren. Ein weiteres Ziel ist es, so viel wie möglich von
der Masse des Halbleiter-Wafers zu verwenden. Da die Größe einer
integrierten Schaltung reduziert und ihre Dichte jedoch zugenommen
hat, nähert
sich die kritische Dimension (CD) ihres entsprechenden Maskenmusters der
Auflö sungsgrenze
des optischen Belichtungswerkzeugs an. Die Auflösung für ein Belichtungswerkzeug ist
als die kleinste Struktur definiert, die das Belichtungswerkzeug
wiederholt auf den Wafer belichten kann. Der Auflösungswert
gegenwärtiger
Belichtungseinrichtungen engt die kritische Dimension vieler weiter
entwickelter IC-Schaltungsmuster oft ein.
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Ferner
stehen die konstanten Verbesserungen der Mikroprozessor-Geschwindigkeit,
der Speicherpackdichte und des niedrigen Stromverbrauchs für mikroelektronische
Bauelemente direkt in Bezug zu der Fähigkeit lithographischer Verfahren,
Muster auf die verschiedenen Schichten eines Halbleiterbauteils
zu übertragen
und dort zu bilden. Der momentane Stand der Technik erfordert eine
Musteraufbringung von kritischen Dimensionen weit unterhalb der
verfügbaren
Wellenlängen
von Lichtquellen. Beispielsweise wird die momentane Produktionswellenlänge von
248 nm gerade dahingehend entwickelt, kritische Dimensionen bei
weniger als 100 nm zu mustern. Dieser industrielle Trend wird weiter
anhalten und sich in den kommenden 5–10 Jahren möglicherweise
beschleunigen, wie in der International Technology Roadmap for Semiconductors
(ITRS 2000) beschrieben.
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Ein
Verfahren zur weiteren Verbesserung der Auflösungs-/Druckmöglichkeiten
photolithographischer Ausrüstungen,
das momentan zusätzliche
Aufmerksamkeit in der Photolithographie erhält, wird als chromfreie Phasenlithographie „CPL" bzeichnet. Ein Beispiel
der Anwendung dieses Verfahrens ist im Artikel „Complex 2D Pattern Lithography
at λ/4 Resolution
Using Chromeless Phase Lithography (CPL)" von D. Van Den Broeke et al. Proceedings,
SPIE Bd. 4691 (2002), S. 196–214
offenbart. Wie bekannt, umfasst bei der Verwendung von CPL-Verfahren
das sich ergebende Maskenmuster gewöhnlich Strukturen (die den
auf den Wafer aufzudruckenden Strukturen entsprechen), welche die
Verwendung von Chrom nicht erforderlich machen (d.h. die Strukturen werden
durch Phasenverschiebungsverfahren aufgedruckt) sowie solche, die
Chrom verwenden. Daraus folgt, dass es für Maskendesigner tatsächlich erforderlich ist
zu verifizieren, dass die Maskenstrukturen, welche die verschiedenen
Techniken verwenden, alle in akzeptabler Weise so miteinander in Wechselwirkung
stehen, dass das gewünschte
Muster auf den Wafer aufgedruckt wird. Dies kann jedoch aufgrund
der Komplexität
heutiger Masken ein langer, ermüdender
und schwieriger Prozess sein.
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Folglich
besteht ein Bedarf an einem Verfahren, das eine einfache und systematische
Herangehensweise zum Definieren eines Maskenmusters unter Verwendung
von CPL-Verfahren schafft, das ein genaues Drucken des gewünschten
Musters erlaubt.
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Zur
Lösung
der vorstehend genannten Anforderungen ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung eines Maskenmusters unter
Verwendung von CPL-Verfahren von einem gewünschten Zielmuster oder Design
zu schaffen. Noch wichtiger: es ist eine Aufgabe, ein einfaches
und systematisches Verfahren zum Umwandeln des gewünschten
Zielmusters in ein Maskenmuster zu schaffen, durch das die für das Maskendesign
erforderliche Zeit reduziert wird, während gleichzeitig die Genauigkeit
des auf den Wafer aufgedruckten Designs verbessert wird.
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Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung bei einer exemplarischen Ausführungsform
ein Verfahren zur Erzeugung einer Maske zum Aufdrucken eines Zielmusters
auf ein Substrat. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: (a) Bestimmen
einer maximalen Breite von Strukturen, die auf das Substrat abzubilden
sind unter Verwendung von in der Maske gebildeten Phasenstrukturen;
(b) Identifizieren aller im Zielmuster enthaltenen Strukturen, deren Breite
der maximalen Breite gleich ist oder darunter liegt; (c) Extrahieren
aller Strukturen, deren Breite der maximalen Breite gleich ist oder
darunter liegt, von dem Zielmuster; (d) Bilden von Phasenstrukturen
in der Maske, die allen in Schritt (b) identifizierten Strukturen
entsprechen; und (e) Bilden von Opakstrukturen in der Maske für alle Strukturen,
die nach Durchführung
von Schritt (c) im Zielmuster verbleiben.
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Auch
wenn in diesem Text ein spezieller Bezug auf die Anwendung der Erfindung
bei der Herstellung von integrierten Schaltungen genommen werden
kann, sollte es selbstverständlich
sein, dass die Erfindung viele weitere Anwendungsmöglichkeiten
hat. Sie kann zum Beispiel bei der Herstellung von integrierten
optischen Systemen, Leit- und Erfassungsmustern für Magnetblasenspeicher,
Flüssigkristall-Anzeigetafeln,
Dünnschicht-Magnetköpfen und
dergleichen verwendet werden. Der Fachmann wird erkennen, dass im
Kontext mit derartigen alternativen Anwendungsmöglichkeiten jede Benutzung der
Begriffe „Retikel", „Wafer" oder „Die" in diesem Text jeweils
durch die allgemeineren Begriffe „Maske", „Substrat" und „Zielabschnitt" ersetzt werden können.
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Im
vorliegenden Dokument werden die Begriffe „Strahlung" und „Strahl" verwendet, um alle Arten elektromagnetischer
Strahlung, einschließlich
ultravioletter Strahlung (z.B. mit einer Wellenlänge von 365, 248, 193, 157
bzw. 126 nm) und EUV (extrem ultraviolette Strahlung, z.B. mit einer
Wellenlänge
von 5–20
nm) mit einzuschließen.
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Der
Begriff Maske, wie er in diesem Text verwendet wird, kann so weit
interpretiert werden, dass er sich auf generische Musteraufbringungseinrichtungen
bezieht, die dafür
verwendet werden können, einen
eingehenden Strahl aus Strahlung mit einem gemusterten Querschnitt
zu versehen, der einem Muster entspricht, das in einem Zielabschnitt
des Substrats erzeugt werden soll; der Begriff „Lichtventil" kann in diesem Zusammenhang
ebenfalls verwendet werden. Neben der klassischen Maske (lichtdurchlässig oder
reflektierend; binär,
phasenverschiebend, hybrid, etc.) umfassen Beispiele für weitere
Musteraufbringungseinrichtungen folgendes:
- a)
Ein programmierbares Spiegelfeld. Ein Beispiel für ein derartiges Element ist
eine matrixadressierbare Oberfläche,
die eine viskoelastische Steuerschicht und eine reflektierende Oberfläche aufweist.
Das Grundprinzip hinter einer derartigen Vorrichtung ist, dass (zum
Beispiel) adressierte Bereiche der reflektierenden Oberfläche auftreffendes
Licht als gebeugtes Licht reflektieren, wohingegen unadressierte
Bereiche auftreffendes Licht als ungebeugtes Licht reflektieren.
Wird ein geeigneter Filter verwendet, kann das besagte ungebeugte
Licht aus dem reflektierten Strahl herausgefiltert werden, wobei
nur das gebeugte Licht zurückgelassen
wird; auf diese Weise wird der Strahl gemäß dem Adressierungsmuster der matrixadressierbaren
Oberfläche
gemustert. Die erforderliche Matrixadressierung kann unter Verwendung
geeigneter elektronischer Einrichtungen durchgeführt werden. Weitere Informationen über derartige
Spiegelfelder können
beispielsweise den US-Patenten 5,296,891 und US 5,523,193 entnommen
werden.
- b) Ein programmierbares LCD-Feld. Ein Beispiel für eine derartige
Konstruktion ist im US-Patent 5,229,872 gegeben.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung schafft wichtige Vorteile gegenüber dem
Stand der Technik. So schafft zum Beispiel das vorgenannte Verfahren
des Zerlegens eines Zielmusters in Phasenstrukturen und Opakstrukturen
zum Definieren/Erzeugen einer Maske, die zum Drucken des Zielmusters
verwendet wird, ein einfaches und systematisches Verfahren zum Umwandeln
des Zielmusters in ein Maskenmuster, das die für das Maskendesign erforderliche
Zeit reduziert, während
gleichzeitig die Genauigkeit des auf den Wafer aufgedruckten Designs
zunimmt.
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Weitere
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann anhand der
folgenden detaillierten Beschreibung exemplarischer Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung klar.
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Die
Erfindung selbst wird zusammen mit weiteren Zielen und Vorteilen
anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und der begleitenden
Zeichnungen besser verständlich,
wobei:
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1 ein
exemplarisches Flussdiagramm ist, welches eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2a–2c drei
exemplarische Muster und die Identifikation der Vertikalstrukturen,
die dann vom Muster extrahiert werden, darstellen.
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3a–3c jeweils
den in 2a–2c dargestellten
Mustern entsprechen und die vom Muster zu extrahierenden Horizontalstrukturen
darstellen.
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4a–4c die
Schnittpunktbereiche zwischen den Vertikal- und den Horizontalmustern darstellen,
die jeweils in den 2a–2c und 3a–3c extrahiert
worden sind.
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5a–5c das
entsprechende Enddesign der Maske für die entsprechenden Muster
darstellen, die jeweils in den 2a, 3a und 4a; 2b, 3b und 4b und 2c, 3c und 4c festgelegt
worden sind.
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6a–6c verschiedene
Unter-Auflösungsmuster
darstellen, mit denen Streulicht reduziert werden kann.
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7 das
Verhältnis
zwischen dem Durchlässigkeitsgrad
eines Chrom-Unterauflösungsmusters
und dem gleichen Muster, das aus 180°-Phasenstrukturen besteht, zeigt.
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8 eine
schematische Darstellung einer lithographischen Projektionsvorrichtung
darstellt, die für
die Verwendung der Masken geeignet ist, die mit Hilfe der vorliegenden
Erfindung entwickelt worden sind.
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Wie
im Folgenden genauer erläutert,
betrifft die bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Zerlegen eines (auf
einen Wafer aufzudruckenden) gewünschten
Zielmusters, um ein Maskenmuster (d.h. Retikel) zu erzeugen, das
dazu verwendet werden kann, den Wafer/das Substrat mit einer Abbildung
zu versehen und das Zielmuster darauf zu erzeugen. Gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet das zu erzeugende Maskenmuster CPL-Verfahren.
Als solches umfasst das Maskenmuster Bereiche, die annähernd 100% Durchlässigkeit
und null Phasenverschiebung aufweisen, Bereiche, die annähernd 100%
Durchlässigkeit
und 180° Phasenverschiebung
aufweisen und Bereiche, die annähernd
0% Durchlässigkeit
aufweisen. Aufgrund dieser unterschiedlichen Arten von Bereichen,
die zum Aufdrucken von Strukturen bei Verwendung von CPL-Verfahren
in Kombination mit der Komplexität
typischer Masken verwendet werden, kann die Entwicklung von Masken
eine schwierige und zeitaufwändige
Aufgabe sein. Wie nachstehend genauer erläutert, reduziert die vorliegende
Erfindung die zur Maskenerzeugung erforderliche Zeit, indem ein
einfaches Zerlegungsverfahren geschaffen worden ist, das zum Erzeugen
eines Maskenmusters direkt vom Zielmuster verwendet werden kann.
Ferner ist festzustellen, dass das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung
eines CAD-Standardsystems (wie die vorstehend genannten) durchgeführt werden
kann, das so programmiert ist, dass es gemäß der folgenden Beschreibung
arbeitet.
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1 ist
ein Flussdiagramm, das den erfindungsgemäßen Herstellungsvorgang der
Maske im allgemeinen zeigt. Wie vorstehend gesagt, ist bei Anwendung
von CPL-Verfahren die sich daraus ergebende Maske in der Lage, Strukturen
zum Beispiel unter Verwendung von Phasenverschiebungen oder Phasenkanten,
die im Maskenretikel gebildet sind, zu drucken (d.h. ohne Chrom)
und Strukturen zu drucken, die zumindest teilweise Chromstrukturen
in der Maske verwenden. Nach 1 besteht
der erste Schritt, Schritt 11, des Verfahrens darin, die
maximale Breite der Strukturen zu bestimmen, die unter Verwendung von
Phasenstrukturen (d.h. ohne Chrom) gedruckt werden können. In
anderen Worten: es ist erforderlich, die Strukturbreite zu definieren,
bei der es erforderlich ist, die Verwendung von Chrom einzufügen, um
die Struktur präzise
auf den Wafer reproduzieren zu können.
Diese maximale Breite, die bestimmt werden kann auf der Basis der
Abbildungssystemparameter wie beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, Wellenlänge, numerische
Apertur, Beleuchtungs- und Wafer-Stepper-Konditionen, kann durch
bekannte Verfahren wie beispielsweise die Verwendung eines Luftbildsimulators
leicht bestimmt werden. Insbesondere ist es durch die Verwendung eines
Luftbildsimulators möglich
zu bestimmen, bei welcher Breite der Phasenstruktur das Bild beginnt sich
zu zerlegen. Die maximale Breite würde auf unter diesen Zerlegungspunkt
eingestellt werden. Die maximale Breite kann auch auf der Basis
einer Definition der kritischen Strukturen innerhalb des gewünschten
Musters, wie beispielsweise Mindestgröße der Struktur, Mindestabstand
und maximaler Auslastungsgrad, bestimmt werden. Um die maximale Breite
auf der Basis der kritischen Strukturen zu bestimmen, ist die maximale
Phasengröße so eingestellt,
dass alle kritischen Kleinststrukturen in den Phasenbereich fallen.
Dann werden unter Verwendung dieser Breite die Beleuchtungseinstellungen bestimmt,
die geeignete Abbildungsergebnisse für diese Phasengröße bereitstellen.
Dies geschieht auch mit einem Luftbildsimulator. In anderen Worten: die
Beleuchtung wird festgelegt und die maximale Breite wird bestimmt,
bzw. die maximale Breite der kritischen Geometrie wird festgelegt
und danach wird die erforderliche Beleuchtung bestimmt. Folglich
wird in Schritt 11 die maximale Breite der Strukturen bestimmt,
die unter Verwendung von Phasenverschiebungsschritten aufgedruckt
werden können.
Alle Strukturen, die diese Breite übersteigen, müssen für eine geeignete
Abbildung auf den Wafer Chrom verwenden.
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Dann
wird in Schritt 12 das Zielmuster untersucht, und alle
vertikalen Komponenten/Strukturen, die der maximalen Breite gleich
sind oder darunter liegen, werden identifiziert und vom ursprünglichen Design
extrahiert. Die 2a–2c zeigen
drei exemplarische Muster und die Identifikation der Vertikalstrukturen, die
dann vom Muster extrahiert werden. Wie in jeder der 2a–2c gezeigt,
entsprechen die Vertikalstrukturen 21 den Vertikalstrukturen,
die der in Schritt 11 bestimmten maximalen Breite gleich
sind oder darunter liegen und werden daher vom ursprünglichen
Design (d.h. Zielmuster) in ein separates Muster extrahiert, das
als Muster A bezeichnet wird. Wie in 2b gezeigt,
werden die Vertikalstrukturen, welche die maximale Breite übersteigen
(siehe z.B. die vertikale Struktur 23), nicht extrahiert.
Festzustellen ist, dass die extrahierten und in Muster A angeordneten
Strukturen unter Verwendung von Phasenstrukturen gedruckt werden
können.
Ferner ist festzustellen, dass die Vertikalstrukturen 21,
sobald sie einmal identifiziert worden sind, vom Zielmuster unter
Verwendung von allgemein bekannten Booleschen Operationen extrahiert
werden können.
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In
gleicher Weise werden in Schritt 13 alle horizontalen Komponenten/Strukturen,
die der maximalen Breite gleich sind oder darunter liegen, identifiziert
und vom Zielmuster extrahiert. Die 3a–3c entsprechen
den jeweils in den 2a–2c dargestellten.
Wie in jeder der 3b–3c gezeigt,
entsprechen die Horizontalstrukturen 31 Horizontalstrukturen,
die der in Schritt 11 bestimmten maximalen Breite gleich
sind oder darunter liegen und werden daher vom ursprünglichen
Design in ein separates Muster extrahiert, das als Muster B bezeichnet
ist. Wie in den 3a–3c gezeigt,
werden die Horizontalstrukturen, welche die maximale Breite übersteigen
(siehe z.B. Horizontalstrukturen 33) nicht extrahiert.
Festzustellen ist, dass die extrahierten und in Muster B angeordneten
Strukturen unter Verwendung von Phasenstrukturen gedruckt werden
können.
Ferner ist festzustellen, dass die Horizontalstrukturen 31,
sobald sie einmal identifiziert worden sind, vom ursprünglichen
Muster unter Verwendung von allgemein bekannten Booleschen Operationen
extrahiert werden können.
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Der
nächste
Verfahrensschritt, Schritt 14, bewirkt die Identifizierung
der Schnittpunkte zwischen den Vertikalstrukturen 21 und
den Horizontalstrukturen 31, die unter Verwendung von Phasenstrukturen gedruckt
werden. Wie im Fol genden genauer erläutert, ist es manchmal erforderlich,
derartige Schnittpunkte zu identifizieren, so dass die Menge des
an den Schnittpunkte angelegten Chroms unabhängig von dem an anderen Mustern
angelegten Chrom gesteuert werden kann. Schritt 14, der
bei dem Verfahren ein optionaler Schritt ist, ist manchmal erforderlich,
um sicherzustellen, dass die Schnittpunkte korrekt auf das Substrat
gedruckt werden (d.h. ohne Unterbrechung der Leitung). Die Identifizierung
der Schnittpunkte erfolgt folgendermaßen. Zunächst werden die im Muster A
enthaltenen Vertikalstrukturen entlang der Vertikalrichtung an beiden
Enden jeder Struktur verlängert.
Dann werden die im Muster B enthaltenen Horizontalstrukturen entlang
der Horizontalrichtung an beiden Enden jeder Struktur verlängert. Diese
Vergrößerung der
in den Mustern A und B enthaltenen Vertikal- und Horizontalstrukturen ist
erforderlich, um eine richtige Identifizierung der Schnittpunkte
zu gewährleisten.
Angenommen, eine Struktur weist beispielsweise eine L-Form auf,
geht beim Extrahieren des vertikalen (bzw. horizontalen) Bereichs
dieser Struktur der Bereich der Vertikalstruktur, der ebenfalls
Teil des Schnittpunktes ist, verloren (d.h. er wird nicht extrahiert).
Indem die Länge der
Vertikalstruktur um eine vorab bestimmte Größe verlängert wird, wird der im Schnittpunkt
befindliche Bereich der Vertikalstruktur zurückgeholt. Das Gleiche gilt
für die
Horizontalstrukturen. Festzustellen ist, dass sowohl die vertikalen
als auch die horizontalen Strukturen vorzugsweise um die gleiche
Größe verlängert werden.
Ferner ist festzustellen, dass eine allgemeine Regel hinsichtlich
der Größe der Zunahme 2
mal die maximale Phasenbreite beträgt.
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Danach
wird, sobald die Vertikalstrukturen in Muster A und die Horizontalstrukturen
in Muster B verlängert
worden sind, eine Boolesche „UND"-Operation unter
Verwendung von Muster A und Muster B durchgeführt, deren Ergebnis (als Muster
C bezeichnet) die Schnittpunkte zwischen den unter Verwendung von
Phasenstrukturen zu druckenden Vertikal- und Horizontalstrukturen
identifiziert. Das Ergebnis dieser Operation für die in den 2a–2c und 3a–3c genannten
exemplarischen Muster ist jeweils in den 4a–4c dargestellt.
Genauer gesagt: in 4a sind keine Schnittpunkte
identifiziert, da das in 3a gezeigte entsprechende
horizontale Muster keinerlei unter Verwendung von Phasenstrukturen
zu druckende Horizontalstrukturen aufwies. Die Bezugsziffer 41 in 4b und 4c bezeichnet
die Schnittpunkte zwischen den in den 2b und 3b und 2c und 3c jeweils identifizierten
Vertikal- und Horizontalstrukturen. Festzustellen ist, dass nach
der Trennung der Schnittpunkte vom Rest des Zielmusters zusätzliche Behandlungen
wie z.B. Klassieren bei dem Chrom-Schnittpunktmuster erfolgen können.
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Dann
bewirkt der nächste
Schritt, Schritt 15, sobald der vorstehend erwähnte Vorgang
durchgeführt
wird, die Zerlegung des Musters in Phasenbereiche (z.B. 100% Durchlässigkeit
und 180° Phasenverschiebung)
und Opakbereiche (z.B. null Durchlässigkeit). Festzustellen ist,
dass die vorstehenden Anforderungen im Hinblick auf Phasenbereiche
nur exemplarisch sind, es können
weitere Konditionen, die für
den Druck der Phasenstrukturen geeignet sind, eingesetzt werden.
Beispielsweise ist es möglich, dass
das Verfahren 25% Durchlässigkeit
oder 50% Durchlässigkeit
verwenden kann oder multiple Durchlässigkeiten auf der Photomaske
schafft. Im Hinblick auf die Zerlegung wird zunächst das Phasenmuster definiert,
indem eine Boolesche „ODER"-Verknüpfung von
Muster A und Muster B durchgeführt
wird. Das Ergebnis dieser „ODER"-Verknüpfung (die
als Muster D bezeichnet wird) ist ein Muster, das sowohl Vertikal-
als auch Horizontalstrukturen enthält, die unter Verwendung nur
von Phasenstrukturen (d.h. ohne Chrom) zu drucken sind. Als zweites
wird der Bereich des ursprünglichen Musters
identifiziert, der nicht unter Verwendung von Phasenstrukturen zu
drucken ist und der kein Schnittpunkt zwischen vertikalen und horizontalen
Phasenstrukturen ist, indem Muster D und Muster C vom ursprünglichen
Muster subtrahiert werden. Das sich daraus ergebende Muster, das
als Muster E bezeichnet wird, kann erzielt werden, indem die folgende Boolesche
Operation durchgeführt
wird: Muster E = das „ursprüngliche
Muster" – (Muster
C „ODER" Muster D). Muster
E repräsentiert
als solches jene Bereiche des Musters, die unter Verwendung von Null-Durchlässigkeitsstrukturen
auf die Maske aufgedruckt werden (d.h. Chromstrukturen).
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Somit
sind, sobald der vorgenannte Schritt beendet worden ist, die folgenden
drei bestimmten Bereiche der Maske definiert worden: (1) Muster
D – die
Vertikal- und Horizontalstrukturen, die unter Verwendung von Phasenstrukturen
aufzudrucken sind, (2) Muster C – die Schnittpunkte zwischen
den Vertikal- und Horizontalstrukturen, die unter Verwendung von
Opakstrukturen (d.h. Null-Durchlässigkeitsstrukturen)
aufzudrucken sind und (3) Muster E – alle übrigen im ursprünglichen
Design-Muster enthaltenen Strukturen, die nicht in Muster C oder
D enthalten sind. Festzustellen ist, dass Muster C und Muster E zu
einem einzelnen Muster kombiniert werden können, da alle in jedem Muster
enthaltenen Strukturen mit einer Opakstruktur (d.h. Null-Durchlässigkeit)
aufgedruckt sind. Die Kombination von Muster C und E wird als Muster
F bezeichnet.
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Im
letzten Schritt werden die vorgenannten Muster verwendet, um die
Maske zu erzeugen, die zum Abbilden des gewünschten Musters auf das Substrat
verwendet werden. Genauer gesagt: Muster D und Muster F werden kombiniert,
so dass sie eine einzelne Maske bilden, was unter Anwendung einer Booleschen „ADDIER"-Funktion erreicht
werden kann. Nach den 5a–5c, die
das entsprechende endgültige
Maskendesign für
die entsprechenden in den 2a, 3a und 4a; 2b, 3b und 4b;
und 2c, 3c und 4c jeweils
dargestellten Muster repräsentieren,
enthält die
endgültige
Maske Phasenstrukturen 51 zum Drucken der vertikalen und
horizontalen Komponenten, deren Breite zum Drucken mit Phasenstrukturen
geeignet ist, und Opakstrukturen 53 zum Drucken von Komponenten,
die zum Drucken mit Phasenstrukturen nicht geeignet sind, sowie
die Schnittpunkte zwischen den vertikalen und horizontalen Komponenten,
die mit Opakstrukturen zu drucken sind. Bei der exemplarischen Ausführungsform
ist der in der Maske von 5c enthaltene
Hintergrundbereich 55 mit 100% Durchlässigkeit und 0° Phasenverschiebung definiert,
die Phasenstrukturen 51 sind mit 100% Durchlässigkeit
und 180° Phasenverschiebung
definiert und die Opakstrukturen 53 sind mit 0% Durchlässigkeit
definiert. Festzustellen ist, dass der Hintergrundbereich der Maske
mit den Phasenstrukturen 51 zusammenarbeitet, um die in
Muster D festgelegten Vertikal- und Horizontalkomponenten zu drucken. Ferner
ist festzustellen, dass das vorstehend genannte Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht auf die vorgenannten speziellen Charakteristika der
Durchlässigkeit
und der Phasenverschiebung eingeschränkt sein soll. Variationen
des Vorgenannten sind selbstverständlich möglich.
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Ferner
ist es auch möglich,
durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung optische Näherungskorrekturverfahren
oder Kantenabschrägungen durchzuführen. Es
ist beispielsweise möglich,
die Verwendung von Streustäben
in das sich ergebende Maskendesign einzufügen. Darüber hinaus können die
Streustäbe
bei unterschiedlichen Verfahrensschritten in das Maskendesign eingefügt werden. Wie
bekannt, können
Streustäbe
als Opak-Streustäbe
oder als Phasenkanten-Streustäbe
konstruiert sein. Eine der wichtigen Anforderungen besteht darin,
dass die Streustäbe
unter der Auflösungsgrenze bleiben.
Die 5a–5c zeigen
exemplarische Streustäbe 57,
die in das endgültige
Maskendesign eingefügt
sind.
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Wie
vorstehend festgestellt, schafft das vorgenannte Verfahren der Zerlegung
eines Zielmusters in Phasenstrukturen und in Opakstrukturen, um
eine Maske zu definieren/erzeugen zu können, die zum Drucken des Zielmusters
verwendet wird, einen einfachen und systematischen Vorgang zum Umwandeln
des Zielmusters in ein Maskenmuster, wodurch die für das Maskendesign
erforderliche Zeit reduziert wird, während gleichzeitig die Genauigkeit
des auf den Wafer aufgedruckten Designs verbessert wird.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine weitere
Modifikation des Maskenmusters, um die Auswirkungen von „Streulicht" im mit einer Abbildung
versehenen Substrat zu reduzieren. Wie bekannt, entspricht „Streulicht" unerwünschtem Hintergrundlicht,
welches die Qualität
des Luftbildes auf der Bildebene (d.h. gewöhnlich der Oberfläche des
Wafers) mindert. Die Auswirkungen des Streulichts sind jedoch weitreichend
(d.h. die Menge an Streulicht an einem bestimmten Punkt hängt von
einem großen
Bereich um den bestimmten Punkt herum ab) und können daher nicht durch Anwenden
herkömmlicher
OPC-Verfahren korrigiert werden. Einige momentan geltende Theorien
hinsichtlich der Ursachen für
Streulicht sind: Zerstreuen von Licht innerhalb des optischen Systems;
der Kontrast des Luftbildes und nicht ausgelöschtes Licht nullter Ordnung. Festzustellen
ist, dass das Hintergrundlicht oder Streulicht, das auf eine spezielle
Geometrie stößt, von
einem großen
Bereich um die Geometrie herum, nicht von der Geometrie selbst,
kommt. Somit kann die Reduzierung der Intensität der Energie in den großen hellen
Bereichen des Musters um nur 30% einen sehr großen positiven Effekt auf die
Reduzierung der ungewünschten
Streulichtkomponente ausüben.
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Im
Folgenden werden verschiedene Verfahren zum Reduzieren der Streulichtkomponente
vom Luftbild genannt. Vor der Erörterung
der Verfahren wird festgestellt, dass die folgenden Verfahren auf
die großen
Bereiche der Maske implementiert werden, die keine zu druckenden
Strukturen oder Komponenten enthalten. Zum Beispiel wird mit Bezug
auf 6a–6c die
folgende Modifikation in Maskenbereiche außerhalb der in diesen Figuren
gezeigten Bereiche implementiert.
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Gemäß des ersten
Verfahrens nach 6a werden Unter-Auflösungs-Opakmuster dem Maskenmuster
in Bereichen hinzugefügt,
die der freien Fläche
des Designs entsprechen (z.B. Bereiche, die 200nm oder mehr von
jeglicher Mustergeometrie entfernt sind). Wie in der Figur dargestellt,
wirkt ein Schachbrettmuster aus Chromstrukturen 61, das
die freie Fläche
zu 25% ausfüllt,
so, dass die Intensität
im Feldbereich auf annähernd
82% der einfallenden Intensität
reduziert wird. Bei einem zweiten Verfahren, das in 6b gezeigt
ist, wird ein Schachbrettmuster aus um 180° phasenverschobenen Strukturen 63, das
die freie Fläche
zu 25% ausfüllt,
der freien Fläche hinzugefügt. Mit
diesem Muster wird die Intensität
im Feldbereich auf annähernd
35% der einfallenden Intensität
reduziert. Bei einem dritten Verfahren, das in 6c gezeigt
ist, wird ein Schachbrettmuster aus um 120° phasenverschobenen Strukturen 65,
das die freie Fläche
zu 25% ausfüllt,
der freien Fläche
hinzugefügt.
Mit diesem Muster wird die Intensität im Feldbereich auf annähernd 75%
der einfallenden Intensität
reduziert. Es ist festzustellen, dass die Energiestärke auf
dem großen
Feldbereich direkt vom Füllgrad
im Streulicht-reduzierten Muster abhängt.
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7 zeigt
das Verhältnis
zwischen dem Durchlässigkeitsgrad
eines Chrom-Unterauflösungsmusters
und des gleichen Musters, das aus 180° Phasenstrukturen besteht. Wie
dargestellt, weist dann, wenn ein Chrom-Muster 50% des einfallenden Lichts
durchlässt,
das gleiche Muster mit 180° Phasenverschiebung,
100% Durchlässigkeitsstrukturen null
Intensität
auf.
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Ferner
ist festzustellen, dass das vorstehend genannte Schachbrettmuster
und die Größen der Phasenverschiebung
oder Verwendung von Chrom rein exemplarisch sind. Variationen des
Vorgenannten können
durchgeführt
werden, bis die gewünschte Menge
an Streulichtreduzierung erzielt wird. Beispielsweise könnte das
mögliche
Muster folgendes umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt sein:
Linien-/Leerraummuster, rechteckiges Schachbrett, alternierende
Horizontal- und Vertikallinien, übereinstimmende
Linien-/Leerraummuster, etc. Der wichtige Aspekt ist, dass die im
Streulicht-reduzierten Muster enthaltenen Strukturen unter der Auflösungsgrenze
bleiben.
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8 ist
eine schematische Darstellung einer lithographischen Projektionsvorrichtung,
die für eine
Verwendung mit Masken geeignet ist, die mit Hilfe der vorliegenden
Erfindung entwickelt worden sind. Die Vorrichtung umfasst:
- – ein
Strahlungssystem Ex, IL, zum Liefern eines Projektionsstrahls PB
aus Strahlung. In diesem speziellen Fall umfasst das Strahlungssystem auch
eine Strahlungsquelle LA;
- – einen
ersten Objekttisch (Maskentisch) MT, der einen Maskenhalter zum
Halten einer Maske MA (z.B. ein Retikel) aufweist und mit ersten
Positio nierungsmitteln zur akkuraten Positionierung der Maske in
Bezug auf Gegenstand PL verbunden ist;
- – einen
zweiten Objekttisch (Substrattisch) WT, der einen Substrathalter
zum Halten eines Substrats W (z.B. ein mit einer Schutzschicht überzogener
Silizium-Wafer) aufweist und mit zweiten Positionierungsmitteln
zur akkuraten Positionierung des Substrats in Bezug auf Gegenstand
PL verbunden ist;
- – ein
Projektionssystem („Linse") PL (z.B. ein brechendes,
katoptrisches oder katadioptrisches optisches System) zum Abbilden
eines bestrahlten Abschnitts der Maske MA auf einen Zielabschnitt C
(der z.B. einen oder mehrere Dies aufweist) des Substrats W.
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Wie
hier dargestellt, ist die Vorrichtung lichtdurchlässiger Art
(d.h. sie weist eine durchlässige Maske
auf). Im allgemeinen kann sie jedoch zum Beispiel auch reflektierender
Art sein (mit einer reflektierenden Maske). Alternativ kann die
Vorrichtung eine weitere Art von Musteraufbringungseinrichtung als Alternative
zur Verwendung einer Maske verwenden; Beispiele umfassen ein programmierbares
Spiegelfeld oder eine LCD-Matrix.
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Die
Quelle LA (z.B. eine Quecksilberlampe, ein Excimer-Laser oder eine
Plasmaabführquelle)
erzeugt einen Strahl aus Strahlung. Dieser Strahl wird zu einem
Beleuchtungssystem (Illuminator) IL geführt, entweder direkt oder nachdem
er Konditionierungseinrichtungen wie zum Beispiel einen Strahlexpander
Ex durchlaufen hat. Der Illuminator IL kann Anpassungsmittel AM
zum Anpassen der äußeren und/oder
inneren radialen Erstreckung (im allgemeinen jeweils mit σ-innen und σ-außen bezeichnet)
der Intensitätsverteilung
im Strahl umfassen. Darüber
hinaus umfasst er im allgemeinen verschiedene andere Bauelemente
wie z.B. einen Integrator IN und einem Kondensor CO. Auf diese Weise
erhält
der auf die Maske MA auftreffende Strahl PB in seinem Querschnitt
eine gewünschte
Gleichmäßigkeit
und Intensitätsverteilung.
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Mit
Bezug auf 8 ist festzustellen, dass die
Quelle LA innerhalb des Gehäuses
der lithographischen Projektionsvorrichtung angeordnet sein kann
(wie es oft der Fall ist, wenn die Quelle LA beispielsweise eine
Quecksilberlampe ist), sie kann sich jedoch auch entfernt von der
lithographischen Projektionsvorrichtung befinden, wobei der durch
sie erzeugte Strahlungsstrahl in die Vorrichtung geleitet wird (z.B.
mit Hilfe geeigneter Leitungsspiegel); dieses letztgenannte Szenario
ist oft gegeben, wenn die Quelle LA ein Excimer-Laser ist (der z.B.
auf KrF-, ArF- oder F2-Laserbetrieb basiert).
Die vorliegende Erfindung und ihre Ansprüche beinhalten beide Szenarien.
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Danach
tritt der Strahl PB in die Maske MA ein, die in einem Maskenhalter
auf einem Maskentisch MT gehalten wird. Nachdem er die Maske MA durchquert
hat, läuft
der Strahl PB durch die Linse PL, die den Strahl PB auf einen Zielabschnitt
C des Substrats W fokussiert. Mit Hilfe des zweiten Positionierungsmittels
(und interferometrischen Messmittels IF) kann der Substrattisch
WT genau bewegt werden, zum Beispiel um unterschiedliche Zielabschnitte
C im Weg des Strahls PB zu positionieren. Auf gleiche Weise kann
das erste Positionierungsmittel verwendet werden, um die Maske MA
im Hinblick auf den Weg des Strahls PB genau zu positionieren, zum
Beispiel nachdem die Maske MA mechanisch von einer Maskenbibliothek
geholt worden ist oder während
einer Abtastung. Im allgemeinen wird die Bewegung der Objekttische
MT, WT mit Hilfe eines langhubigen Moduls (Grobpositionierung) und
eines kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung) durchgeführt, die
in 8 nicht explizit dargestellt sind. Allerdings
kann im Falle eines Wafer-Steppers (im Gegensatz zu einer Step-and-scan-Vorrichtung)
der Maskentisch MT nur mit einem kurzhubigen Betätigungselement verbunden werden,
oder er kann fixiert sein.
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Die
gezeigte Vorrichtung kann auf zwei unterschiedliche Arten eingesetzt
werden:
- – Im
Step-Modus wird der Maskentisch MT im wesentlichen stationär gehalten,
und ein ganzes Maskenbild wird in einem Schritt (d.h. einem einzel nen „Flash") auf einen Zielabschnitt
C projiziert. Der Substrattisch WT wird dann in X- und/oder Y-Richtung
verschoben, so dass ein anderer Zielabschnitt C durch den Strahl
PB bestrahlt werden kann.
- – Im
Scan-Modus geschieht im wesentlichen das Gleiche, mit der Ausnahme,
dass ein bestimmter Zielabschnitt C nicht in einem einzigen „Flash" belichtet wird.
Stattdessen ist der Maskentisch MT in einer vorgegebenen Richtung
(der sogenannten „Abtastrichtung", z.B. der y-Richtung)
mit einer Geschwindigkeit v bewegbar, um zu veranlassen, dass der
Projektionsstrahl PB ein Maskenbild abtastet; gleichzeitig wird
der Substrattisch WT simultan in die gleiche oder entgegengesetzte
Richtung mit einer Geschwindigkeit V = Mv bewegt, wobei M die Vergrößerung der
Linse PL ist (gewöhnlich
ist M = ¼ oder
1/5). Auf diese Weise kann ein relativ großer Zielabschnitt C belichtet werden,
ohne dass hinsichtlich der Auflösung Kompromisse
eingegangen werden müssen.
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Die
vorliegenden Ausführungsformen
sind in jeder Hinsicht als darstellend und nicht als einschränkend zu
betrachten, wobei der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche gezeigt
wird.