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Die Erfindung betrifft einen Kollektor zur Überführung einer Emission einer EUV(extremes Ultraviolett-)Strahlungsquelle in einen Haupt-Brennfleck. Ferner betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsoptik mit einem derartigen Kollektor, ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Beleuchtungssystem, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauelements mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage und ein mit dem Verfahren hergestelltes Bauelement.
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Kollektoren der eingangs genannten Art sind bekannt aus der
US 7,075,712 B2 , der
US 7,501,641 B2 , der
US 2006/0176547 A1 , der
US 2006/0120429 A1 und der
WO 2009/095220 A1 .
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei gegebenem konstruktivem Aufwand für den Kollektor den erfassbaren Raumwinkel der EUV-Strahlungsquelle optimal groß zu gestalten.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch Kollektoren mit den in den Ansprüchen 1 und 8 genannten Merkmalen.
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Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Vorteile einer Kollektor-Untereinheit mit mindestens einem Spiegel für streifenden Einfall und eines Ellipsoid-Spiegels zur Vergrößerung des erfassbaren Raumwinkels einer ungerichteten EUV-Strahlungsquelle kombiniert werden können. Die Kollektor-Untereinheit kann insbesondere in Vorwärtsrichtung, also hin zum Haupt-Brennfleck (main intensity spot), gerichtete Raumwinkelbereiche der von der Strahlungsquelle emittierten EUV-Strahlung erfassen. Entsprechend kann der mindestens eine Ellipsoid-Spiegel in Rückwärtsrichtung emittierte EUV-Strahlung erfassen. Die erfassten Raumwinkelbereiche können sich vorteilhaft zu einem erfassten gesamten Raumwinkel ergänzen, der größer ist als 2π, der größer ist als 2,5π, der größer ist als 3π oder der größer ist als 3,5π. Die mindestens eine Kollektor-Untereinheit kann mindestens einen als Spiegelschale ausgeführten Spiegel für streifenden Einfall aufweisen. Die Spiegelschale kann um eine Achse rotationssymmetrisch ausgeführt sein. Die Kollektor-Untereinheit kann mehrere Spiegel für streifenden Einfall aufweisen, beispielsweise zwei, drei, vier, fünf oder noch mehr Spiegel für streifenden Einfall. Diese können als um eine Achse rotationssymmetrischer Spiegelschalen ausgeführt sein. Bei dem Überführungs-Brennfleck (transfer intensity spot), in den die mindestens eine Kollektor-Untereinheit mit dem mindestens einen Spiegel für streifenden Einfall die EUV-Strahlung von der Strahlungsquelle überführt, kann es sich um den Haupt-Brennfleck handeln. Alternativ kann der Überführungs-Brennfleck ein Zwischen-Brennfleck sein, der durch eine weitere Optik in den Haupt-Brennfleck überführt werden. Der Haupt-Brennfleck ist derjenige Brennfleck (intensity spot), von dem ausgehend die EUV-Strahlung über eine Beleuchtungsoptik zur Beleuchtung eines Zielobjektes weitergeführt werden kann. Die Emission der EUV-Strahlungsquelle kann ungerichtet sein, also im Wesentlichen isotrop in alle Raumrichtungen erfolgen. Der Grenzwinkel für streifenden Einfall beträgt 70°. An dem mindestens einen Spiegel für streifenden Einfall der Kollektor-Untereinheit erfolgt also eine Reflexion der EUV-Strahlung mit einem Einfallswinkel, der mindestens 70° beträgt. Der Ellipsoid-Spiegel wird von der Emission der EUV-Strahlungsquelle mit einem Einfallswinkel beaufschlagt, der geringer ist als 70°. Dadurch, dass jeder EUV-Teilstrahl maximal an einer Kollektor-Untereinheit mit mindestens einem Spiegel für streifenden Einfall reflektiert wird, ist gewährleistet, dass die von diesen Kollektor-Untereinheiten erfassten Raumwinkelbereiche besonders effizient gesammelt werden. Der Einfallswinkel ist, wie in der Optik üblich, definiert als Winkel zwischen einer Normalen auf eine Reflexionsebene und der einfallenden Strahlung.
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Ein Kollektor mit genau einer Kollektor-Untereinheit lässt sich insbesondere durch Ergänzung einer bereits bekannten Auslegung eines Kollektors mit mindestens einem Spiegel für streifenden Einfall mit einem zusätzlichen Ellipsoid-Spiegel erreichen.
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Ein Kollektor mit genau zwei Kollektor-Untereinheiten kann zur Vergrößerung des mit einer der beiden Kollektor-Untereinheiten erfassbaren Raumwinkels genutzt werden. Insbesondere können Raumwinkelbereiche der Emission der ungerichteten EUV-Strahlungsquelle einerseits in Vorwärtsrichtung hin zum Haupt-Brennfleck und andererseits in Rückwärtsrichtung erfasst werden.
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Alternativ kann ein Kollektor mit genau zwei Kollektor-Untereinheiten zur Erfassung der Emission zweier voneinander beabstandeter EUV-Strahlungsquellen mit ein und demselben Kollektor genutzt werden.
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Mindestens eine Kollektor-Untereinheit nach Anspruch 4 kann zusammenwirkend mit einer nachgeordneten weiteren Kollektor-Untereinheit oder mit einem nachgeordneten Ellipsoid-Spiegel genutzt werden. Der Zwischen-Brennfleck des Kollektors kann auch als Raumfilter zur störenden Eliminierung von Emissionen der EUV-Strahlungsquelle dienen, die andere Wellenlängen als einen Nutz-Wellenlängenbereich haben.
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Ein Strahlengang nach Anspruch 5 vermeidet eine zu große Anzahl an Reflexionen der EUV-Strahlung innerhalb des Kollektors. Der EUV-Teilstrahl kann innerhalb eines derartigen Kollektors entweder zuerst am Ellipsoid-Spiegel und anschließend an der Kollektor-Untereinheit mit mindestens einem Spiegel für streifenden Einfall oder umgekehrt erst an dieser Kollektor-Untereinheit und dann am Ellipsoid-Spiegel reflektiert werden.
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Anordnungen nach den Ansprüchen 6 und 7 führen einerseits zu einer kompakten Bauform und andererseits zu einer Erfassung großer Raumwinkel der Emission der ungerichteten EUV-Strahlungsquelle. Strahlung, die von einem Ellipsoid-Spiegel dieser Anordnungen direkt zum Haupt-Brennfleck geleitet wird, wird nach der Reflexion an dem jeweiligen Ellipsoid-Spiegel an keiner Kollektor-Untereinheit reflektiert. Auch eine Kombination dieser Anordnungen, bei der EUV-Strahlung einerseits durch eine Durchtrittsöffnung in der Kollektor-Untereinheit zum Haupt-Brennfleck und andererseits über einen Raumbereich, der um die Kollektor-Untereinheit herum angeordnet ist, zum Haupt-Brennfleck geleitet wird, ist möglich.
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Eine Anordnung einer Mehrzahl von Kollektor-Untereinheiten nach Anspruch 8 ermöglicht eine effiziente Überführung der Emission der EUV-Strahlungsquelle, wobei ein großer Raumwinkelbereich ausgenutzt werden kann. Die Kollektor-Untereinheiten können sich räumlich in Form eines regelmäßigen Polyeders oder auch in Form eines unregelmäßigen Polyeders um die EUV-Strahlungsquelle herum anordnen. Die Anordnung der Kollektor-Untereinheiten um die EUV-Strahlungsquelle herum kann bestimmte Raumwinkelbereiche aussparen, so dass dort beispielsweise eine plasmaerzeugende Laserstrahlung zugeführt werden kann oder ein Bauraum für mindestens eine Halterungsvorrichtung vorgesehen sein kann.
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Ein Kollektor nach Anspruch 9 mit zwei Typen von Kollektor-Untereinheiten, die sich darin unterscheiden, ob die Außen- oder die Innenwand einer Spiegelschale zur Reflexion der EUV-Strahlung genutzt wird, kann für Raumwinkel mit kleinen Winkeln zur direkten Vorwärtsrichtung zum Haupt-Brennfleck den einen Typ der Kollektor-Untereinheit und für im Vergleich zu größeren Winkeln den anderen Typ der Kollektor-Untereinheit nutzen. Die beiden Kollektor-Untereinheiten dieser Ausgestaltung können insbesondere als ineinander untergebrachte (genestete) Spiegelschalen oder Spiegelschalen-Gruppen ausgeführt sein. Eine derartige Anordnung von Kollektor-Untereinheiten kann mit mindestens einem Ellipsoid-Spiegel oder mit einer Anordnung mehrer Ellipsoid-Spiegel gemäß den vorstehend angesprochenen Ausführungen kombiniert sein.
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Die Vorteile einer Beleuchtungsoptik nach Anspruch 10, eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 11, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 12, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 13 sowie eines Bauelements nach Anspruch 14 entsprechen denen, die vorstehend in Zusammenhang mit den Vorteilen des erfindungsgemäßen Kollektors erläutert wurden. Bei der EUV-Strahlungsquelle kann es sich um eine LPP-Quelle handeln. Der EUV-Kollektor kann so gestaltet sein, dass die Emission mehrer EUV-Strahlungsquellen in einen Haupt-Brennfleck überführt wird. Entsprechend kann das Beleuchtungssystem mehr als eine EUV-Strahlungsquelle aufweisen. Ein Weg der mit dem EUV-Kollektor überführten EUV-Strahlung kann, soweit mehrere EUV-Strahlungsquellen vorgesehen sind, ausgehend von einer dieser EUV-Strahlungsquellen durch eine andere der EUV-Strahlungsquellen hindurchführen. Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem kann, soweit mehrere EUV-Strahlungsquellen vorliegen, so beschaltet sein, dass jeweils nur eine der EUV-Strahlungsquellen aktiv ist.
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Aufgrund der effizienten Sammlung der Emission der EUV-Strahlungsquelle steht bei gegebener Strahlungsquelle eine größere Nutzlichtenergie zur Projektionsbelichtung zur Verfügung. Umgekehrt kann eine gegebene Nutzlichtenergie mit einer geringer dimensionierten EUV-Strahlungsquelle erreicht werden. Dies verbessert entweder den Durchsatz bei der Projektionsbelichtung oder die Kosten für die Bereitstellung der EUV-Strahlungsquelle.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 schematisch einen Meridionalschnitt durch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektions-Lithographie; und
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2 bis 7 Ausführungen von Kollektoren zur Überführung einer Emission einer angerichteten EUV-Strahlungsquelle der Projektionsbelichtungsanlage nach 1 in einen am Ort eines Zwischenfokus (intermediate focus) einer Beleuchtungsoptik angeordneten Haupt-Brennfleck, ebenfalls im Meridionalschnitt.
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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 Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7, das von einem lediglich ausschnittsweise dargestellten Retikelhalter 8 gehalten ist. Eine Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in einer Bildebene 11. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 in der Bildebene 11 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls schematisch dargestellten Waferhalter 13 gehalten 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, insbesondere um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, laser-produced plasma) handeln. Bei der EUV-Strahlenquelle kann es sich auch beispielsweise um eine GDPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Gasentladung, gas discharge produced plasma) handeln. Auch eine Strahlungsquelle, die auf einem Synchrotron basiert, ist für die Strahlungsquelle
3 grundsätzlich einsetzbar. Informationen zu einer derartigen Strahlungsquelle findet der Fachmann beispielsweise aus der
US 6,859,515 B2 . EUV-Strahlung
14, die von der Strahlungsquelle
3 ausgeht, wird von einem Kollektor
15 gebündelt. Der Kollektor
15 ist in der
2, die nachfolgend noch beschrieben wird, näher im Detail dargestellt. Nach dem Kollektor
15 propagiert die EUV-Strahlung
14 durch eine Zwischenfokusebene
16, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel
17 trifft. Der Feldfacettenspiegel
17 ist in einer Ebene der Beleuchtungsoptik
4 angeordnet, die zur Objektebene
6 optisch konjugiert ist.
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Die EUV-Strahlung 14 wird nachfolgend auch als Beleuchtungslicht oder als Abbildungslicht bezeichnet.
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Nach dem Feldfacettenspiegel 17 wird die EUV-Strahlung 14 von einem Pupillenfacettenspiegel 18 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 18 ist in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet, die zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 9 optisch konjugiert ist. Mit Hilfe des Pupillenfacettenspiegels 18 und einer abbildenden optischen Baugruppe in Form einer Übertragungsoptik 19 mit in der Reihenfolge des Strahlengangs bezeichneten Spiegeln 20, 21 und 22 werden nachfolgend noch näher beschriebene Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 17 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der letzte Spiegel 22 der Übertragungsoptik 19 ist ein Spiegel für streifenden Einfall („Grazing Incidence-Spiegel”). Der Pupillenfacettenspiegel 18 und die Übertragungsoptik 19 bilden eine Folgeoptik zur Überführung des Beleuchtungslichts 14 in das Objektfeld 5. Auf die Übertragungsoptik 19 kann insbesondere dann verzichtet werden, wenn der Pupillenfacettenspiegel 18 in einer Eintrittspupille der Projektionsoptik 9 angeordnet ist.
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Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen ist in der 1 ein kartesisches xyz-Koordinatensystem als globales Koordinatensystem für die Beschreibung der Lageverhältnisse von Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1 zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 11 eingezeichnet. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Achse verläuft in der 1 nach rechts. Die z-Achse verläuft in der 1 nach unten, also senkrecht zur Objektebene 6 und zur Bildebene 11.
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Der Retikelhalter 8 und der Waferhalter 13 sind beide gesteuert so verlagerbar, dass bei der Projektionsbelichtung das Retikel 7 und der Wafer 12 in einer Verlagerungsrichtung, nämlich in der y-Richtung, einerseits durch das Objektfeld 5 und andererseits durch das Bildfeld 10 gescannt werden. Die Verlagerungsrichtung y wird nachfolgend auch als Scanrichtung bezeichnet.
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Anhand der 2 wird nachfolgend der Kollektor 15 näher im Detail erläutert. Der Kollektor 15 dient zur Überführung der EUV-Strahlung 14, also einer Emission der ungerichtet emittierenden EUV-Strahlungsquelle 3, in einen Haupt-Brennfleck in der Zwischenfokusebene 16, also in einen Zwischenfokus 23.
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Der Kollektor 15 hat eine Kollektor-Untereinheit 24 mit insgesamt vier Spiegeln 251 bis 254 für streifenden Einfall. Ein Einfallswinkel der EUV-Strahlung auf den Spiegeln 251 bis 254 liegt also oberhalb eines Grenzwinkels für streifenden Einfall. Dieser Grenzwinkel für streifenden Einfall beträgt 70°.
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Die Kollektor-Untereinheit 24 überführt einen Teil der insgesamt von der Strahlungsquelle 3 emittierten EUV-Strahlung 14 hin zum Zwischenfokus 23. Die Kollektor-Untereinheit 24 nimmt dabei einen Raumwinkel der Emission der Strahlungsquelle 3 in Vorwärtsrichtung auf. Bei der Vorwärtsrichtung handelt es sich, gesehen von der Strahlungsquelle 3, um eine Emissionsrichtung in einen Halbraum, in dem auch der Zwischenfokus 23 liegt.
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Bei den Spiegeln 251 bis 254 handelt es sich um ineinander liegende Spiegelschalen, die in der 2 von außen nach innen durchnummeriert sind. Alternativ kann die Kollektor-Untereinheit 24 auch eine andere Anzahl von Spiegeln 25 aufweisen, beispielsweise eine Spiegelschale, zwei Spiegelschalen oder mehr als zwei ineinanderliegende Spiegelschalen, beispielsweise drei, vier, fünf oder noch mehr ineinanderliegende Spiegelschalen. Reflexionsflächen der Spiegel 251 bis 254 sind die Innenwände der jeweiligen Spiegelschale.
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Zusätzlich zur Kollektor-Untereinheit 24 hat der Kollektor 15 nach 2 einen Ellipsoid-Spiegel 28 mit einer ellipsoidalen Spiegelfläche 29.
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Die Strahlungsquelle 3 ist in einem Brennpunkt der Ellipsenform der Spiegelfläche 29 und der Zwischenfokus 23 ist im anderen Brennpunkt der Ellipsenform der Spiegelfläche 29 angeordnet. Ein für die Reflexion der EUV-Strahlung 14 nutzbarer äußerer Durchmesser der Spiegelfläche 29 ist in etwa genauso groß wie ein Innendurchmesser der Spiegelschale des innersten Spiegels 254 der Kollektor-Untereinheit 24. Der diesem Außendurchmesser benachbarte Randbereich der Spiegelfläche 29 ist diesem Spiegel 254 nahe benachbart angeordnet. Der Ellipsoid-Spiegel 28 nimmt die gesamte in Rückwärtsrichtung der Strahlungsquelle 3 emittierte EUV-Strahlung 14 auf, also diejenige Strahlung, die ausgehend von der Strahlungsquelle 3 in den Halbraum emittiert wird, in dem der Zwischenfokus 23 nicht liegt. Zusätzlich reflektiert der Ellipsoid-Spiegel 28 auch noch einen Teil der in Vorwärtsrichtung emittierten EUV-Strahlung 14.
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Die beiden Halbräume, die die Vorwärtsrichtung und die Rückwärtsrichtung definieren, sind voneinander getrennt durch eine Ebene 30, auf der die Rotationssymmetrieachse 26 senkrecht steht und in der die Strahlungsquelle 3 liegt.
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Die Spiegelfläche 29 wird von der EUV-Strahlung 14 mit einem Einfallswinkel beaufschlagt, der unterhalb des Grenzwinkels für den streifenden Einfall liegt. Der Einfallswinkel ist, wie in der Optik üblich, definiert als Winkel zwischen einer Normalen auf eine Reflexionsebene und der einfallenden Strahlung.
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Der Kollektor 15 hat genau eine Kollektor-Untereinheit 24, also keine weiteren Kollektor-Untereinheiten mit mindestens einem Spiegel für streifenden Einfall. Im Strahlengang jeweils eines emittierten EUV-Teilstrahls der EUV-Strahlung 14 zwischen der EUV-Strahlungsquelle 3 und dem Zwischenfokus 23 ist, soweit streifender Einfall der EUV-Strahlung 14 betrachtet wird, genau die Kollektor-Untereinheit 24 angeordnet. Es gibt also neben der Kollektor-Untereinheit 24 mit den Spiegeln 25 für streifenden Einfall keine weitere Kollektor-Untereinheit mit Spiegeln für streifenden Einfall, die diejenigen Teilstrahlen der EUV-Strahlung 14 führt, die schon von der Kollektor-Untereinheit 24 geführt wurden.
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Bei einer nicht dargestellten Ausführung eines Kollektors mit nachfolgender Beleuchtungsoptik, der alternativ in der Projektionsbelichtungsannlage 1 zum Einsatz kommen kann, liegt zwischen einem Überführungs- oder Zwischen-Brennfleck (transfer or intermediate intensity spot) des Kollektors 15, in den die EUV-Strahlung 14 von der Kollektor-Untereinheit 24 und dem Ellipsoid-Spiegel 28 überführt wird, und dem Zwischenfokus 23 in der Zwischenfokusebene 16 noch eine Relay-Optik zur Überführung des Brennflecks in den Zwischenfokus 23. In diesem, in der 2 nicht dargestellten Fall, fallen der Überführungs-Brennfleck und der Zwischenfokus 23, also der Haupt-Brennfleck, auseinander. Im Fall nach 2 wiederum fallen der Überführungs-Brennfleck und der Haupt-Brennfleck zusammen.
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Die EUV-Strahlung 14, die vom Ellipsoid-Spiegel 28 reflektiert wird, wird durch eine Durchtrittsöffnung 31 im innersten Spiegel 254 der Kollektor-Untereinheit 24 zum Zwischenfokus 23 geleitet.
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Anhand der 3 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Kollektors 32 zum Einsatz anstelle des Kollektors 15 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 nach 1 erläutert. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 bereits beschrieben wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Bei der Ausführung nach 3 ist ein ansonsten dem Ellipsoid-Spiegel 28 der Ausführung nach 2 entsprechender Ellipsoid-Spiegel 33 so ausgeführt, dass er praktisch die gesamte in Rückwärtsrichtung emittierte EUV-Strahlung 14 der Strahlungsquelle 3 erfasst. Zwischen den Raumwinkel-Erfassungsbereichen des Ellipsoid-Spiegels 33 einerseits und der Kollektor-Untereinheit 24 andererseits verbleibt ein Ring an Raumwinkeln, der um die Symmetrieachse 26 herum läuft und Richtungen umfasst, die nahe der Ebene 30 zur Trennung der Halbebenen liegen. Diese Raumwinkel werden beim Kollektor 32 erfasst durch einen weiteren Ellipsoid-Spiegel 34 mit Spiegelfläche 35. Auch die Ellipsenform der Spiegelfläche 35 ist so, dass die Strahlungsquelle 3 in einem Brennpunkt und das der Zwischenfokus 23 im anderen Brennpunkt der Spiegelfläche 35 liegt. Der Ellipsoid-Spiegel 34 hat die Form einer ringförmigen Spiegelschale, deren die Spiegelfläche 35 vorgebende Innenwand zur Reflexion der EUV-Strahlung 14 genutzt wird. Diese Spiegelschale ist rotationssymmetrisch um die Achse 26 angeordnet.
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Ein Innendurchmesser eines Nutzbereichs der Spiegelfläche 35 ist größer als ein Außendurchmesser eines Nutzbereichs des äußersten Spiegels 251 der Kollektor-Untereinheit 24. Diejenige EUV-Strahlung 14a, die vom Ellipsoid-Spiegel 34 reflektiert wird, wird über einen Raumbereich, der um die Kollektor-Untereinheit 24 herum angeordnet ist, zum Zwischenfokus 23 geleitet.
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Anhand der 4 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Kollektors 36 erläutert, der dann bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 zum Einsatz kommen kann, wenn diese mit zwei räumlich voneinander entfernt angeordneten EUV-Strahlungsquellen 31 und 32 ausgerüstet ist. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 bereits beschrieben wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Der Kollektor 36 hat zwei Kollektor-Untereinheiten 37, 38. Jede dieser beiden Kollektor-Untereinheiten 37, 38 ist einer der beiden Strahlungsquellen 31, 32 zugeordnet. Jede der Kollektor-Untereinheiten 37, 38 hat jeweils mehrere Spiegel in Form von ineinanderliegenden Spiegelschalen nach Art der Spiegel 251 bis 254 der Ausführungen nach den 2 und 3. Dies ist in den 4 nicht dargestellt. Die Spiegelschalen der Kollektor-Untereinheiten 37, 38 sind rotationssymmetrisch zu Symmetrieachsen 261, 262 angeordnet, die jeweils mit Verbindungsgeraden zwischen den Strahlungsquellen 31, 32 und dem Zwischenfokus 23 zusammenfallen. Die beiden Kollektor-Untereinheiten 37, 38 sind also nicht zur gleichen Symmetrieachse spiegelsymmetrisch ausgeführt. Die Kollektor-Untereinheiten 37, 38 können jeweils nach Art der Kollektor-Untereinheit 24 der 2 und 3 ausgeführt sein.
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Die Kollektor-Untereinheiten 37, 38 sammeln EUV-Strahlung 141, 142, die in Vorwärtsrichtung von jeweils der Strahlungsquelle 31, 32 emittiert wird. Halbraum-Trennebenen 301, 302 zur Unterscheidung von Vorwärts- und Rückwärtsrichtung der Emission der Strahlungsquelle 31, 32 sind definiert jeweils als die Ebenen, in denen die Strahlungsquellen 31, 32 liegen und auf denen die Symmetrieachsen 261, 262 senkrecht stehen. EUV-Strahlung, die in Richtungen emittiert wird, die zumindest teilweise mit den Halbraum-Trennebenen 301, 302 zusammenfallen, werden nachfolgend als Emission in Seitwärtsrichtung bezeichnet.
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Zusätzlich zu den beiden Kollektor-Untereinheiten 37, 38 hat der Kollektor 36 zwei Ellipsoid-Spiegel 39, 40. Der Ellipsoid-Spiegel 40, der der Strahlungsquelle 32 benachbart angeordnet ist, dient zur Aufnahme von in Seitwärtsrichtung emittierter EUV-Strahlung 141 der Strahlungsquelle 31. Der Ellipsoid-Spiegel 39, der der Strahlungsquelle 31 benachbart angeordnet ist, dient zur Aufnahme von in Seitwärtsrichtung emittierter EUV-Strahlung 142 der Strahlungsquelle 32. Raumwinkelbereiche 39a, 40a von in Seitwärtsrichtung von den Lichtquellen 31, 32 emittierter und zusätzlich mit dem Kollektor 36 nutzbarer EUV-Strahlung sind in der 4 hervorgehoben. Spiegelflächen 41, 42 der beiden Ellipsoid-Spiegel 39, 40 liegen auf ein und demselben Ellipsoid, in dessen beiden Brennpunkten die beiden Strahlungsquellen 31, 32 liegen. Jede der beiden Spiegelflächen 41, 42 stellt einen Abschnitt dieses Ellipsoids dar. Die Spiegelflächen 41, 42 stellen konkave Innenwandabschnitte der Ellipsoid-Spiegel 39, 40 dar.
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Von der Strahlungsquelle 31 in Seitwärtsrichtung emittierte EUV-Strahlung 141, die von der Spiegelfläche 42 des Ellipsoid-Spiegels 40 reflektiert wird, wird nach der Reflexion hin zum Ort der zweiten Strahlungsquelle 32 geleitet, passiert diese zweite Strahlungsquelle 32 und wird im Anschluss hieran von der Kollektor-Untereinheit 38 aufgenommen und hin zum Zwischenfokus 23 geführt. Ein Erfassungs-Raumwinkel 40a der Kollektor-Untereinheit 38 ist so auf die Spiegelfläche 42 des Ellipsoid-Spiegels 40 abgestimmt, sodass die von der Spiegelfläche 42 reflektierte Strahlung nach Passieren des Orts der Strahlungsquelle 32 von der Kollektor-Untereinheit 38 erfasst werden kann.
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Entsprechend wird die EUV-Strahlung 142, die von der Strahlungsquelle 32 in Seitwärtsrichtung emittiert wird, von der Spiegelfläche 41 des Ellipsoid-Spiegels 39 reflektiert, durchtritt im Anschluss hieran den Ort der anderen Strahlungsquelle 31 und wird im Anschluss hieran an den mit seinem Erfassungs-Raumwinkel an die Fläche der Spiegelfläche 41 angepasste Kollektor-Untereinheit 37 erfasst und zum Zwischenfokus 23 geführt.
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Beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 mit dem Kollektor 36 werden die beiden Plasma-Strahlungsquellen 31, 32 zeitversetzt zueinander gezündet, sodass während der Emission einer der beiden Strahlungsquellen 31, 32 die andere der beiden Strahlungsquellen 31, 32 eine Betriebspause hat. Dies verhindert, dass in Rückwärtsrichtung jeweils der aktiven Strahlungsquelle 31, 32 emittierte und von den Spiegelflächen 42, 41 hin zum Ort der anderen Strahlungsquelle 32, 31 reflektierte EUV-Strahlung 142, 141 von Plasma dieser anderen Strahlungsquelle 32, 31 unerwünscht absorbiert wird.
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Anhand der 5 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Kollektors 43 zum Einsatz anstelle des Kollektors 15 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 nach 1 erläutert. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 bereits beschrieben wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Der Kollektor 43 ist wiederum zum Betrieb mit genau einer EUV-Strahlungsquelle 3 ausgelegt. Um die Strahlungsquelle 3 nach 5 sind im Meridionalschnitt nach 5 drei wiederum schematisch dargestellte Kollektor-Untereinheiten 44, 45 und 46 angeordnet. Außerhalb der Zeichenebene der 5 können beispielsweise zwei weitere derartige Kollektor-Untereinheiten angeordnet sein, die Anteile der EUV-Strahlung 14 erfassen können, die von der Strahlungsquelle 3 aus in Richtung auf den Betrachter zu sowie in Gegenrichtung emittiert werden.
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Generell können Kollektor-Untereinheiten nicht nur innerhalb der Zeichenebene der 5 angeordnet werden, sondern sich auch räumlich um die Strahlungsquelle 3 herum anordnen, z. B. in Form eines regelmäßigen Polyeder (sogenannte „platonische Körper”), eines unregelmäßigen Polyeders (sogenannten „archimedische Körper”) oder einer sonstigen räumlichen Anordnung. Jede dieser Anordnungen kann zudem Zwischenbereiche aufweisen, die für die Zuführung einer plasmaerzeugenden Laserstrahlung geeignet sind oder als Bauräume für Halterungsvorrichtungen dienen.
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Die Kollektor-Untereinheit 44 ist vergleichbar zu der Kollektor-Untereinheit 24 der Ausführungen nach den 2 und 3 angeordnet und erfasst in der Meridionalebene nach 5 etwa ein Drittel des von der Strahlungsquelle 3 emittierten Abstrahlwinkels. Die anderen beiden Drittel des Abstrahlwinkels der Strahlungsquelle 3 in der Meridionalebene nach 5 werden von den anderen beiden Kollektor-Untereinheiten 45, 46 erfasst, sodass Eingangs-Stirnbereiche 47 der drei Kollektor-Untereinheiten 44 bis 46 die Strahlungsquelle 3 in der Meridionalebene nach 5 nach Art eines gleichseitigen Dreiecks umgeben.
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Die von der Kollektor-Untereinheit 44 gesammelte EUV-Strahlung 14 der Strahlungsquelle 3 wird, wie dies vorstehend in Zusammenhang mit den Ausführungen nach den 2 bis 4 erläutert wurde, dem Zwischenfokus 23 direkt zugeführt.
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Die beiden anderen Kollektor-Untereinheiten 45, 46 überführen die von ihnen aufgenommene EUV-Strahlung 142, 143 zunächst jeweils in einen Zwischen-Brennfleck 48, 49, jeweils nach der Kollektor-Untereinheit 45, 46. Den Kollektor-Untereinheiten 45, 46 ist im Strahlengang der EUV-Strahlung 142, 143 jeweils ein Ellipsoid-Spiegel 50, 51 mit Spiegelflächen 50a, 51a nachgeordnet. Der Zwischen-Brennfleck 48 am Ausgang der Kollektor-Untereinheit 45 ist in einem Brennpunkt des von der Spiegelfläche 50a des Ellipsoid-Spiegels 50 vorgegebenen Ellipsoids angeordnet. Im anderen Brennpunkt des Ellipsoids liegt der Zwischenfokus 23. Der Zwischen-Brennfleck 49 am Ausgang der Kollektor-Untereinheit 46 ist in einem Brennpunkt des von der Spiegelfläche 51a des Ellipsoid-Spiegels 51 vorgegebene Ellipsoids angeordnet. Im anderen Brennpunkt des Ellipsoids liegt der Zwischenfokus 23.
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Entsprechend geformte und angeordnete Ellipsoid-Spiegel sind den gegebenenfalls noch zusätzlich vorhandenen weiteren Kollektor-Untereinheiten zugeordnet, die die Emission der Strahlungsquelle 3 aus Richtungen beispielsweise senkrecht zur Zeichenebene nach 5 erfassen.
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Bei einer Abwandlung des Kollektors 43 nach 5 kann die Kollektor-Untereinheit 44 auch weggelassen sein.
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Anhand der 6 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Kollektors 52 zum Einsatz anstelle des Kollektors 15 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 nach 1 erläutert. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 5 bereits beschrieben wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Der Kollektor 52 hat eine Kollektor-Untereinheit 53 mit insgesamt zwei Spiegeln 541 und 542 für streifenden Einfall. Diese Spiegel 541 und 542 sind als ineinander liegende Spiegelschalen ausgeführt, die um die zentrale Rotationssymmetrieachse 26 herum rotationssymmetrisch ausgeführt sind. Zusätzlich hat der Kollektor 52 eine weitere Kollektor-Einheit 55 mit zwei Spiegeln 56, 57 für streifenden Einfall. Der Spiegel 56 ist als innerhalb des innersten Spiegels 542 der Kollektor-Untereinheit 53 angeordnete weitere Spiegelschale ausgeführt, die wiederum zur zentralen Symmetrieachse 26 rotationssymmetrisch gestaltet ist. Der Spiegel 57 ist wiederum als innerhalb des Spiegels 56 angeordnete weitere Spiegelschale ausgeführt. Insgesamt hat der Kollektor 52 also vier Spiegel, nämlich die zwei äußeren Spiegel 541 und 542 der Kollektor-Untereinheit 53 und die zwei inneren Spiegel 56, 57 der Kollektor-Untereinheit 55.
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Die Spiegel 541 und 542 der Kollektor-Untereinheit 53 werden beim streifenden Einfall so genutzt, wie die Spiegel 251 bis 254 der Ausführung der 2 und 3. Eine Reflexion der EUV-Strahlung 14 erfolgt an den Spiegeln 541 und 542, also an deren Spiegelschalen-Innenwänden. Bei den Spiegelschalen-Innenwänden handelt es sich um diejenigen Wände der Spiegelschalen, die der zentralen Rotationssymmetrieachse 26 zugewandt sind. Entsprechend handelt es sich bei den Außenwänden der Spiegelschalen um diejenigen Wände, die von der zentralen Rotationssymmetrieachse 26 abgewandt angeordnet sind.
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Die beiden inneren Spiegelschalen, also die die Kollektor-Untereinheit 55 bildenden Spiegel 56 und 57, sind so gestaltet, dass EUV-Strahlung 14, die zwischen diese beiden Spiegel 56, 57, ausgehend von der Strahlungsquelle 3, eintritt, zunächst an einer Außenwand der innersten Spiegelschale, also des Spiegels 57, und anschließend, nach dem Knickbereich 27 der Spiegel 56, 57, einer Spiegelschalen-Innenwand des den innersten Spiegel 57 umgebenden Spiegels 56 der Kollektor-Untereinheit 55 reflektiert wird. Die innere Kollektor-Untereinheit 55 ist also als Wolter II-Kollektor ausgebildet.
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Der Kollektor 52 kann zusätzlich noch einen Ellipsoid-Spiegel nach Art der Ellipsoid Spiegel 28 oder 33, 34 aufweisen. Zudem kann der Kollektor 52 Bestandteil einer der Kollektorsysteme gemäß den 4 und 5 sein und beispielsweise die Funktion der Kollektor-Untereinheiten 37, 38 sowie 44 bis 46 übernehmen.
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Anhand der 7 wird nachfolgen eine weitere Ausführung eines Kollektors 58 erläutert, der vergleichbar zum Kollektor 36 nach 4 ebenfalls dann bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 zum Einsatz kommen kann, wenn diese mit zwei räumlich voneinander entfernt angeordneten EUV-Strahlungsquellen 31 und 32 ausgerüstet ist. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 und insbesondere unter Bezugnahme auf die 4 bereits beschrieben wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Beim Kollektor 58 liegen zusätzlich zu den Spiegeln und Kollektoren des Kollektors 38 noch zwei weitere schalenförmige Ellipsoid-Spiegel 59, 60 vor, deren Funktion ähnlich dem Ellipsoid-Spiegel 34 des Kollektors 32 nach 2 ist. Der Ellipsoid-Spiegel 59 ist als Teilringschale, beispielsweise als Halbschale ausgeführt, wobei die Strahlungsquelle 31 in einem Brennpunkt und der Zwischenfokus 23 im anderen Brennpunkt des Spiegels 59 liegt. In einem der Brennpunkte der Ellipsenform des Spiegels 60 liegt die Strahlungsquelle 32 und im anderen Brennpunkt wiederum der Zwischenfokus 23.
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Der Spiegel 60 ist spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine Symmetrieebene 61 zum Spiegel 59 angeordnet. Die Symmetrieebene 61, die die Winkelhalbierende zwischen den beiden Symmetrieachsen 261, 262 beinhaltet und senkrecht auf der Zeichenebene der 7 steht, ist eine Spiegel-Symmetrieebene für sämtliche bündelführenden Komponenten des Kollektors 58. Eine entsprechende Spiegelsymmetrieebene liegt auch schon beim Kollektor 36 nach 4 vor.
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Der Spiegel 59 dient zur Aufnahme von in Rückwärtsrichtung emittierter EUV-Strahlung 142 der Strahlungsquelle 32, die zunächst vom Ellipsoid-Spiegel 40 reflektiert wurde. Der Spiegel 59 führt diese EUV-Strahlung 142 außen an der Kollektor-Untereinheit 37 vorbei hin zum Zwischenfokus 23.
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Analog hierzu wird von der Strahlungsquelle 31 in Rückwärtsrichtung emittierte EUV-Strahlung 141 zunächst vom Ellipsoid-Spiegel 39 und anschließend vom Spiegel 60 reflektiert und dann, außen an der Kollektor-Untereinheit 38 vorbei, hin zum gemeinsamen Zwischenfokus 23 reflektiert.
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Vor der Reflexion an den Spiegeln 59, 60 verlaufen die EUV-Strahlengänge 142 bzw. 141 durch die jeweils anderen und in diesem Moment pausierenden EUV-Strahlungsquellen 31 und 32 analog zu dem, was vorstehend im Zusammenhang mit dem Kollektor 36 nach 4 bereits erläutert wurde.
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Zudem reflektiert der Spiegel 59 das von der Strahlungsquelle 31 in Seitwärtsrichtung emittierte Licht direkt in den Zwischenfokus 23, analog zu dem, was vorstehend im Zusammenhang mit dem Spiegel 34 in 3 erläutert wurde.
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In gleicher Weise reflektiert auch der Spiegel 60 das von der Strahlungsquelle 32 in Seitwärtsrichtung emittierte Licht direkt in den Zwischenfokus 23.
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Insgesamt kann also das von den Lichtquellen 31 und 32 sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung sowie in zwei unterschiedliche seitliche Richtungen emittierte Licht durch diese Anordnung in einem gemeinsamen Brennfleck gesammelt werden.
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Beim Einsatz der Projektionsbelichtungsanlage 1 mit einer der vorstehend beschriebenen Kollektorvarianten werden das Retikel 7 und der Wafer 12, der eine für das Beleuchtungslicht 14 lichtempfindliche Beschichtung trägt, bereitgestellt und anschließend wird zumindest ein Abschnitt des Retikels 7 auf den Wafer 12 mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Schließlich wird die mit dem Beleuchtungslicht-Bündel 14 belichtete lichtempfindliche Schicht auf dem Wafer 12 entwickelt. Auf diese Weise wird das mikro- bzw. nanostrukturierte Bauteil, beispielsweise ein Halbleiterchip, hergestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7075712 B2 [0002]
- US 7501641 B2 [0002]
- US 2006/0176547 A1 [0002]
- US 2006/0120429 A1 [0002]
- WO 2009/095220 A1 [0002]
- US 6859515 B2 [0020]
- WO 2009/095220 A2 [0029]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- H. Wolter „Spiegelsysteme streifenden Einfalls als abbildende Optiken für Röntgenstrahlen” sowie „Verallgemeinerte Schwarzschildsche Spiegelsysteme streifender Reflexion als Optiken für Röntgenstrahlen”, Annalen der Physik, Band 10, Seiten 94–114 und 286–295, 1952 sowie im Internet unter http://www.x-ray-optics.de unter den Stichworten „Optiktypen”, „Reflexionsoptiken” und „gekrümmte Spiegel” [0029]
