CN102150068B - 成像光学系统 - Google Patents

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Abstract

一种具有多个反射镜(M1至M6)的成像光学系统(31)，将物平面(5)中的物场(4)成像到像平面(9)中的像场(8)，根据以下任一个构造：a)连接轴(32)，所述连接轴(32)垂直于物平面(5)并延伸通过空间上最紧邻物场(4)的反射镜(M2)的几何中心点，最紧邻物场(4)的反射镜(M2)布置成与物场(4)相距间距(A)，间距(A)大于成像光学系统的(31)的入射光瞳面(30)离物场(4)的间距(B)，所述光瞳面(30)位于物场(4)上游的成像光(30)的光束路径中；b)-具有入射光瞳面(30)，位于物场(4)上游的成像光(3)的光束路径中，其中成像光(3)在物平面(5)上被反射，-具有连接轴(32)，其垂直于物平面(5)并延伸通过入射光瞳的几何中心点，-其中连接轴(32)与入射光瞳面(30)的交叉点(C)比中心物场点的主光束(33)与连接轴(32)的第一交叉点(D)更靠近物平面(5)，所述第一交叉点(D)在物场(4)的下游的成像光(3)的光束路径中；-其中反射镜(M5、M6)的至少一个具有通路开口(18、19)，以使成像光(3)通过；c)成像光学系统(7；31)具有与第一反射镜(M5)间隔开的另外的可变形反射镜(M3)，所述第一反射镜(M5)最紧邻两个场(4、8)中的一个并被指定为相邻反射镜，可变形反射镜(M3)被布置于与成像光学系统(7；31)中的相邻反射镜的布置平面光学共轭的平面中；d)反射镜(M5)的支撑体，由其弹性模量为其他反射镜(M1至M4、M6)的至少一个的支撑体(22)的材料的弹性模量的至少两倍大的材料制成，反射镜(M5)为最靠近两个场(4、8)中的一个的相邻反射镜。

Description

成像光学系统
技术领域
本发明涉及具有多个反射镜的成像光学系统，其将物平面中的物场成像到像平面中的像场。
背景技术
由EP 1093021A2和WO 2006/069725A1已知此类型的成像光学系统。由US 2007/0035814A1、US 7,186,983B2、US 2007/0233112A1以及WO2006/037651A1已知另外的成像光学系统。由US 6,172,825B1已知一种成像光学系统，其中所示的成像光学系统的入射光瞳面的位置由孔径光阑(aperture diaphragm)或光圈(stop)(AS)的位置产生。
发明内容
本发明的目的是提供一种开头所述类型的成像光学系统，使得照明系统(其构件为成像光学系统)的传输损耗维持尽可能低。
根据本发明通过一种开头所述类型的成像光学系统实现此目的，其中在垂直于物平面并穿过最紧邻物场的反射镜的几何中心点的连接轴上，最紧邻物场的反射镜被布置成与物场间隔一间距，该间距大于成像光学系统的入射光瞳面离物场的间距，所述光瞳面位于物场上游的成像光的光束路径中。
根据本发明通过具有多个反射镜的成像光学系统另外实现此目的，该成像光学系统将物平面中的物场成像到像平面中的像场，其中：
-具有入射光瞳面，其位于物场上游的成像光的光束路径中，其中成像光在物平面上被反射；
-具有连接轴，其垂直于物平面并延伸通过入射光瞳的几何中心点；
-其中连接轴与入射光瞳面的交叉点比中心物场点的主光束与连接轴的第一交叉点更靠近物平面，第一交叉点位于物场下游的成像光的光束路径中；
-其中反射镜的至少一个具有通路开口，以使成像光通过。
在此类型的成像光学系统中，当使用被成像的反射物时，光学构件可被布置在连接轴上的物场的上游的光束路径中。结果，布置于成像光学系统上游的光束路径中的光学照明系统的照明物场所需的构件数目可被减少，因此照明光的总损耗被减小。
本发明的另一目的是提供一种开头所述类型的成像光学系统，使得邻近场的反射镜的变形尽可能小地影响成像光学系统的成像性能。
根据本发明通过开始所述类型的成像光学系统实现此目的，成像光学系统具有与第一反射镜间隔开的另一可变形反射镜，第一反射镜最紧邻两个场中的一个且称为相邻反射镜(neighboring mirror)，另一可变形反射镜被布置于与成像光学系统中的相邻反射镜的布置平面光学共轭的平面中。成像光学系统的相对于彼此光学共轭的平面的示例为成像光学系统的场平面或成像光学系统的光瞳面。关于成像光束的光束形式及角度分布彼此对应的所有平面为相对于彼此光学共轭的平面。
根据本发明，认识到相邻反射镜的变形(deformation)对成像光学系统的性质造成不希望的改变，而在相对于相邻反射镜的光学共轭平面中的可变形反射镜(deformable mirror)由于变形对成像性质的改变具有良好的补偿。在此情况下，可能由多种原因引起的相邻反射镜的变形可被补偿。相邻反射镜由于其自身重量引起的变形(换句话说，重力变形)可被补偿。通过布置于光学共轭平面中的其他反射镜也可补偿相邻反射镜的变形，这些变形是由相邻反射镜的振动产生。在此情况下，可变形反射镜可装配有驱动元件，其容许与相邻反射镜的振动同步的变形。例如，可变形反射镜在对应于相邻反射镜的振动带宽的带宽是可驱动的。可变形反射镜的可用于此的驱动元件的示例在US 7,443,619B2被描述。这里公开的用于反射镜的反射面的变形的驱动元件可在一带宽工作，该带宽如此高以至于可因此补偿由相邻反射镜的振动引发的变形。具体地，可使用洛伦兹(Lorentz)驱动器。借助于布置于光学共轭平面中的可变形反射镜也可补偿相邻反射镜的热变形。
本发明的另一目的是提供一种开头所述类型的成像光学系统，使得场相邻反射镜(field adjacent mirror)的反射面与相邻场间隔尽可能小的间距。
根据本发明通过开头所述类型的成像光学系统实现此目的，其中最紧邻两个场中的一个且称为相邻反射镜的反射镜的支撑体由其弹性模量(modulus of elasticity)为其他反射镜的至少一个的支撑体材料的弹性模量的至少两倍大的材料形成。
根据本发明，认知到在相邻反射镜的材料选择中，当然可以使用具有非常高的弹性模量的材料。这容许相邻反射镜装配非常薄的支撑体，该支撑体因此可靠近场。由于相邻反射镜的支撑体材料的弹性模量高，尽管支撑体被选择得非常薄，相邻反射镜仍具有足够的稳定性。另一方面，可能较厚的，换句话说较不薄的其他反射镜的支撑体可由弹性模量较低的材料制成。因此，这些其他反射镜的材料选择可从其他观点考虑。这些其他反射镜可全部由相同材料制成，但这并不是强制性的。相邻反射镜的弹性模量可至少为所有其他反射镜的支撑体材料的最大弹性模量的两倍大。因此，关于弹性模量与相邻反射镜的材料比较的比较材料(comparative material)，则为具有最大弹性模量的其他反射镜的材料。当使用成像光学系统作为投射透镜系统，从而将布置于物场中的结构传送到像场中时，相邻反射镜最紧邻成像光学系统的像场。成像光学系统的另一应用为显微透镜系统。在此情况下，相邻反射镜最紧邻成像光学系统的物场。一般地，相邻反射镜最紧邻成像光学系统的高孔径侧的场。因此，成像光学系统没有其他反射镜具有与此场间隔更小的间距。
根据以上所述的本发明的成像光学系统的特征也可组合实施。
相邻反射镜可由弹性模量至少为150GPa的材料制成。此类型的弹性模量容许相邻反射镜的支撑体具有非常薄的设计。相邻反射镜的支撑体优选由弹性模量至少为200GPa的材料制成，更优选至少为250GPa，更优选为300GPa，更优选为350GPa，以及更优选为400GPa。
相邻反射镜的支撑体也可由碳化硅(silicon caribide)制成。例如，此材料容许通过石墨形成体的形成方法制造非常薄的支撑体。如果对实现光学成像品质有需要，支撑体随后可通过已知的表面加工方法被进一步加工。相邻反射镜的支撑体的可选材料为SiSiC、CSiC、以及SiN。
成像光学系统可具有与相邻反射镜间隔开的可变形反射镜。借助于此类型可变形反射镜可补偿相邻反射镜的热变形，该热变形例如源自剩余吸收(residual absorption)成像光导致的相邻反射镜的热负载。
可变形反射镜可布置于与成像光学系统中的相邻反射镜的布置平面光学共轭的平面中。通过补偿可变形反射镜的变形，这简化了对相邻反射镜的热变形的补偿，这是由于相邻反射镜的测量变形可容易地转变成可变形反射镜的补偿变形。在此情况下，使成像光学系统的单个反射镜成为可变形反射镜足以补偿相邻反射镜的热变形。可替换地，自然也可以目标方式使成像光学系统的多个反射镜成为可变形反射镜。
成像光学系统除相邻反射镜之外具有的反射镜可由热膨胀系数最高为1x10-7m/m/K的材料构成。此类材料的示例为以及由这些材料制成的反射镜的热负载不会导致任何的或仅有微小的其反射面的变形。
若成像光学系统正好具有六个反射镜，这容许既紧凑又相对于其成像误差被良好地校正的成像光学系统。
成像光学系统的至少一个反射镜的反射面可设计为可由旋转对称的非球面描述的面。结果，可造成良好的成像误差校正。
成像光学系统的至少一个反射镜的反射面可设计为不能由旋转对称函数描述的自由形式表面。使用自由形式表面替代具有旋转对称轴的反射面提供新的设计自由度，导致成像光学系统具有不能由旋转对称反射面实现的特征组合。适合用于根据本发明的成像光学系统中的自由形式表面从US2007/0058269A1以及US 2008/0170310A1已知。
成像光学系统的至少一个反射镜可具有通路开口以使成像光通过。这容许设计具有非常大的数值孔径的成像光学系统。当使用成像光学系统作为投射透镜系统时，可在成像光的给定波长达到非常高的结构分辨率。
具有根据本发明的成像光学系统、照明和成像光的光源、并具有将照明光导引到成像光学系统的物场的照明光学系统的投射曝光系统的优点，尤其是其中光学照明系统的光瞳分面镜布置于成像光学系统的入射光瞳面的投射曝光系统的优点，对应于上述涉及根据本发明的成像光学系统的内容。在光瞳分面镜位于成像光学系统的入射光瞳面的布置中，光瞳分面镜可将照明和成像光直接导引到物场。位于光瞳分面镜与物场之间的光学构件因此是不必要的，且这增加了投射曝光系统的传输。当照明和成像光通常只能够以有损失的方式被导引，例如对于5nm至30nm范围的EUV波长时，这是尤其有利的。如果根据本发明的成像光学系统被如此设计：在垂直物平面并延伸通过最紧邻物场的反射镜的几何中心点的连接轴上，最紧邻物场的反射镜被布置成与物场间隔一间距，该间距大于位于成像光学系统的物场上游的成像光的光束路径中的入射光瞳面离物场的间距，当使用被成像的反射物时，布置于入射光瞳面中的光瞳分面镜可设置于连接轴上，并因此紧凑地容纳于成像光学系统的其他元件之间。当根据本发明的成像光学系统被如下设计时，这同样适用，该设计为：连接轴(其垂直物平面并通过入射光瞳的几何中心点)与入射光瞳面的交叉点比中心物场点的主光束与连接轴的第一交叉点更靠近物平面，该第一交叉点位于中心物场点的主光束的物场后的成像光的光束路径中。这里应注意，由于照射或成像光的光束路径在物平面被反射的事实，虽然入射光瞳面位于物平面上游的光束路径中，但是入射光瞳面位于面对像平面的物平面侧且通常在物平面与像平面之间。
投射曝光系统的光源可为宽带并例如具有大于1nm、大于10nm或大于100nm的带宽。此外，投射曝光系统可被设计使得其可由不同波长的光源操作。具有光瞳分面镜的光学照明系统例如从US2007/0223112A1已知。
如上所述的对应优点可适用于制造微结构构件的方法以及由此产生的微结构或纳米结构构件，此方法具有以下方法步骤：
-提供掩模母版和晶片；
-借助于根据本发明的投射曝光系统，将掩模母版上的结构投射到晶片的光敏层上；
-在晶片上产生微结构。
附图说明
以下将借助于附图详细描述实施例，其中：
图1示意地显示微光刻投射曝光系统；
图2显示包含彼此间隔开的场点的成像光束路径的子午截面，通过根据图1的投射曝光系统的光学投射系统的实施例；以及
图3示意地显示在具有另一实施例的光学投射系统的投射曝光系统中，通过投射曝光系统的照明系统补充的光束路径。
具体实施方式
光刻投射曝光系统1具有照明光的光源2。光源2为EUV光源，其产生5nm至30nm之间的波长范围的光。其他EUV波长亦为可能。一般地，任何波长，例如可见光波长甚至也可用作投射曝光系统1中被导引的照明光。照明光3的光束路径非常示意性地显示于图1。
光学照明系统6用于将照明光3导引到物平面5的物场4。通过光学投射系统7以预定的缩小比例在像平面9的像场8中成像物场4。光学投射系统7缩小了8倍。
其他成像比例亦为可能，例如4x、5x、6x、或其他大于8x的成像比例。对于EUV波长的照明光，8x的成像比例特别合适，这是因为物侧的入射角可因此在反射掩模上保持得小。对于像侧孔径NA＝0.5的光学投射系统7，以8x的成像比例，可实现小于6°的物侧照射角。像平面9布置于光学投射系统7中，平行于物平面5。反射掩模10(也称为掩模母版)的与物场4相符的部分被成像于此。由于掩模母版10的反射效应，照明光3在物平面5上被反射。在晶片形式的基板11的表面上发生成像，该基板由基板承载器12支撑。图1示意地显示在掩模母版10与光学投射系统7之间，照明光3的光束13入射光学投射系统7，且在光学投射系统7与基板11之间，照明光3的光束14从光学投射系统7出射。根据图2的光学投射系统7的像场侧数值孔径NA为0.50。
为了有助于描述投射曝光系统1，在图中给出笛卡儿xyz坐标系统，图中所示组件的各位置关系出自该坐标系统。在图1中，x方向垂直进入图平面，y方向向右，而z方向向下。
投射曝光系统1为扫描曝光机类型。在投射曝光系统1操作期间，掩模母版10与基板11皆在y方向被扫描。
图2显示光学投射系统7的光学设计。分别显示三个单独的光束15的光束路径，其由图2中叠置并在y方向彼此间隔开的五个物场点发出，属于这五个物场点中的一点的三个单独的光束15分别与五个物场点的三个不同照射方向有关。通过五个物场点的每个的上彗形光束(coma beam)、下彗形光束以及主光束表示这三个照射方向。
从物平面5出发，单独的光束15首先被第一反射镜M1反射，随后依光束路径顺序被以下指定的其他反射镜(M2、M3、M4、M5及M6)反射。在每种情况下，显示用以计算反射镜M1至M6的反射面形式所需的数学母面(parent surface)。在实际的光学投射系统7中，反射镜M1至M6的反射面实际仅在它们被单独的光束15照射之处出现。
根据图2的光学投射系统7因此具有六个反射镜。这些反射镜具有对照明光3的波长的高反射的涂层，如果由于波长(例如EUV的波长)这是必需的话。具体地，反射镜M1至M6具有多反射涂层，以最优化它们对照到的照明光3的反射。尤其当使用EUV照明光3时，反射角(换句话说单独的光束15照射到反射镜M1至M6表面的角度)越接近垂直入射，反射更好。光学投射系统7对所有的单独光束15总体具有小反射角。
在光学照明系统6及光学投射系统7中，也可导引彼此波长非常不同的辐射，这是因为这些光学系统具有实质的消色差性质(achromatic properties)。因此例如可在这些光学系统中的调整激光器(adjustment laser)或自动调焦系统，引导与其工作波长非常不同的波长，该波长与照明光同时起作用。因此，调整激光器可在632.8nm、248nm或193nm工作，而与5至30nm范围的照明光同时起作用。
反射镜M3具有凸状基本形状，换句话说可由凸形最佳适应表面(bestadapted surface)描述。在下面的描述中，此类型的反射镜简称为凸面反射镜，而可由凹形最佳适应表面描述的反射镜则简称为凹面反射镜。凸面反射镜M3确保光学投射系统7的良好的佩兹伐(Petzval)校正。
光学投射系统7的总长度，换句话说物平面5与像平面9之间的间距，在光学投射系统7中为1521mm。
属于五个物场点的特定照射方向的单独的光束15在光学投射系统7的光瞳面16中结合。光瞳面16被布置成邻近的其后的光束路径中的反射镜M3。
反射镜M1至M4在中间像平面17中成像物平面5。光学投射系统7的中间像侧的数值孔径约为0.2。反射镜M1至M4形成光学投射系统7的第一部分成像光学系统，具有约为3.2x的缩小成像比例。后面的反射镜M5及M6形成光学投射系统7的另一部分成像光学系统，具有约为2.5x的缩小成像比例。反射镜M6的通路开口18形成在反射镜M5与M4之间的照明光3的光束路径中，通路开口18在中间像平面17上游并邻近中间像平面17，照明或成像光3通过通路开口18传递从第四反射镜M4到第五反射镜M5的反射。第五反射镜M5进而具有中心通路开口19，光束14通过中心通路开口19在第六反射镜M6与像平面9之间通行。
在第五反射镜M5与第六反射镜M6之间的光学路径中的是光学投射系统7的另一光瞳面20，其与第一光瞳面16光学共轭。在另一光瞳面20的位置，存在从外侧可物理接近(physically accessible)的光阑平面。孔径光阑可布置在此光阑平面中。
光学投射系统7在光瞳面16、20中的一个中具有在中心布置的遮蔽光阑(obscuration diaphragm)或光圈(stop)。结果，与反射镜M6、M5的中心通路开口18、19相关的投射光束路径的部分光束被遮蔽。因此，光学投射系统7的设计亦称为具有中心光瞳遮蔽(central pupil obscuration)的设计。
连接中心物场点与光学投射系统7的入射光瞳的中心照明点的特征单独光束15，也被称为中心场点的主光束。来自第六反射镜M6的反射的中心场点的主光束与像平面9大约夹有直角，换言之，该中心场点的主光束大约平行于投射曝光系统1的z轴行进。此角度大于85°。
像场8具有部分环形场的形状，换言之由彼此平行的两部分圆圈界定，且两侧边缘也彼此平行。这些侧边缘在y方向行进。平行于x方向，像场8具有13mm的范围。平行于y方向，像场8具有1mm的范围。通路开口19的半径R对于无渐晕引导(vignetting-free guidance)须满足以下关系。
R ≥ 1 2 · D + d w · NA
D为像场8的对角线。dw为反射镜M5离像平面9的自由工作间距。此自由工作间距定义为像平面9与光学投射系统7最靠近的反射镜所使用的反射表面的最靠近像平面9的部分之间的距离，换言之，在根据图2的反射镜M5的实施例中，NA为像侧的数值孔径。光学投射系统7的自由工作间距dw为39mm。
第五反射镜M5为像平面9中最紧邻像场8的反射镜。因此，第五反射镜M5以下也被称为相邻反射镜。相邻反射镜M5具有图2的虚线所示的支撑体21，在支撑体21上形成相邻反射镜M5的反射面。支撑体21由碳化硅制成。此材料具有400GPa的弹性模量(杨氏模量(Young’s modulus)。光学投射系统7的其他反射镜M1至M4及M6由制成。此材料具有90GPa的弹性模量。
因此，相邻反射镜M5的支撑体21的弹性模量比其他反射镜M1至M4及M6的支撑体22的材料的弹性模量的两倍还大。
支撑体21具有35mm的最大厚度，所以在远离反射镜M5的反射面的反射镜M5的后部与像平面之间保持4mm的自由工作距离。光学投射系统7的反射镜M5所用的反射面的最大直径为285mm。因此，此最大直径与反射镜M5的支撑体21的厚度的比例为285/35＝8.14。此类型的其他比例(以下也可称为纵横比)也可能在6至20的范围。
相邻反射镜M5的支撑体21也可由弹性模量至少为150GPa的不同材料制成。此类型材料的示例为弹性模量为395GPa的反应限制(reactionbounded)的硅渗透碳化硅(SiSiC)、弹性模量为235GPa的碳纤维强化碳化硅(CSiC)以及弹性模量为294GPa的氮化硅(SiN)。在感兴趣的室温范围下，具有小于50x10-9m/m/K的热膨胀系数。反射镜M1至M4及M6的支撑体22也可由热膨胀系数最多为1x10-7m/m/K的不同材料构造。此类型材料的另一示例为热膨胀系数在感兴趣的室温范围也低于50x10-9m/m/K的且其具有69GPa的弹性模量。
相邻反射镜M5的支撑体21的材料的热膨胀系数显著大于光学投射系统7的其他反射镜的支撑体22的热膨胀系数。例如，SiC在感兴趣的室温范围具有2.6x10-6m/m/K的热膨胀系数。相邻反射镜M5的支撑体21的其他材料变体的热膨胀系数可在1x10-6m/m/K与2.6x10-6m/m/K之间的范围内变化。
相邻反射镜M5在光学投射系统7的成像光束路径的布置平面中，该布置平面与第三反射镜M3所在的布置平面光学共轭。因此，位于成像光束路径之间的反射镜M4起作用使得大致将反射镜M3及M5的这两个布置平面成像在彼此中。
第三反射镜M3被设计为可变形反射镜。在可变形反射镜的一实施例中，第三反射镜M3的反射面连接于多个驱动器23的后部，驱动器23垂直于反射面作用且通过信号线或信号总线24连接到控制装置25。通过控制装置25的驱动器23的单独作用，可输入反射镜M3的反射面的形式。
由于反射镜M3设置于与相邻反射镜M5的位置光学共轭的位置，例如因为相邻反射镜M5的支撑体21的热膨胀引起的相邻反射镜M5反射面的变形可由控制机构25输入的第三反射镜M3的反射面在相反方向的变形而被补偿。相邻反射镜M5的反射面的变形例如可被光学探测。相应的探测方法是已知的。然后此变形探测的结果被用作控制装置25的输入信号以确定单独的驱动器23的控制值。
在此方式中，热漂移，具体地由一方面支撑体21的材料与另一方面支撑体22的材料的不同的热膨胀系数引起的热漂移，可通过第三反射镜M3的反射面变形被补偿。第三反射镜M3的反射面的目标变形也可自然地用于校正或补偿其他成像误差，例如用于Petzval校正。
第三反射镜M3的反射面可设计成封闭的反射面，此封闭的反射面的部分分别被机械性地连接到单独的驱动器23。可选择地，可使第三反射镜M3装配有由多个反射镜部分制成的反射面，该多个反射镜部分可彼此分离移动，例如多反射镜阵列或分面镜(facet mirror)。然后反射镜部分通过它们自己的驱动器23被独立地倾斜或位移，因此通过全体的反射镜部分形成的第三反射镜M3的反射面的变形这样发生。通过使用例如可布置于反射镜基底与高反射涂层之间的可电子激活(electronically activatable)的压电层，具有高反射涂层的反射镜的反射镜面变形也是可能的。
可使用驱动器使第三反射镜M3变形或使第三反射镜M3的反射镜部分中的一个变形，例如US 7,443,619中描述的驱动器。具体地，可使用洛伦兹(Lorentz)驱动器。第三反射镜M3的驱动元件可在高带宽被驱动。这使得也可利用可变形反射镜M3补偿相邻反射镜M5的振动或振荡引起的变形成像影响。然后可变形反射镜M3的变形与相邻反射镜M5的振荡变形同步。这可通过对应地感测扫描或采样反射镜M5的振荡以及由此衍生的对可变形反射镜M3的驱动元件的驱动来实现。
反射镜M1至M6的反射面具有旋转对称的非球面形状，其可利用已知的非球面方程(asphere equations)描述。可替换地，可将反射镜M1至M6的至少单独一个设计成不能由旋转对称函数描述的自由形式表面(freeformsurface)。从US 2007/0058269A1及US 2008/0170310A1已知光刻投射曝光系统的光学投射系统的反射镜反射面的此类型自由形式表面。
相邻反射镜M5的支撑体21可通过CVD(化学气相沉积)方法制造。这里，源自气相的碳化硅被沉积于石墨制成的形成体上。在此情况下，形成体具有对应于所需反射面的形状。将支撑体21从形成体分离之后，可施加支撑体21的另一涂层，以改善支撑体21的反射面的可加工性和反射性。
作为由弹性模量比其他反射镜中的一个至少大两倍的材料形成的结构的替换，相邻反射镜M5也可由或(超低膨胀)玻璃制成。例如，钛硅酸盐玻璃可被用于此。相邻反射镜M5的变形及其对成像光学系统7的成像性质的影响通过可变形第三反射镜M3可被补偿。
图3示意性显示投射曝光系统1的另一实施例。以上参考图1及图2描述对应的元件具有相同的参考标号且不再详细讨论。
用于收集光源2的可用发射的集光器26布置在光源2的下游。在掠入射(grazing incidence)下工作的光谱过滤器27进而设置在集光器26的下游。场分面镜(field facet mirror)28设置于滤光器27的下游。光瞳分面镜(pupilfacet mirror)29设置于场分面镜28的下游。此类型的分面镜28、29作为光学照明系统6的构件的构思基本上例如从US 7,186,983B2已知。
光瞳分面镜29设置于光学投射系统31的入射光瞳面30的区域中，光学投射系统31可用作投射曝光系统1的光学投射系统7的替代。照明光3通过光瞳分面镜29被直接引导到反射掩模母版10。在光瞳分面镜29与掩模母版10之间，没有其他的影响或偏转照明光3的元件，例如具有掠入射的反射镜。
以下仅说明光学投射系统31与根据图1及图2的光学投射系统7在性质上的不同之处。
在光学投射系统31中，物平面5后的第一光瞳面16位于第二反射镜M2与第三反射镜M3之间。在这点上，例如，可设置孔径光阑以限制照明光束。
光学投射系统31的第二反射镜M2及光瞳分面镜29布置于连接轴32上。此连接轴定义为通过最紧邻物平面5的反射镜的几何中心点且垂直于物平面5的轴。在根据图3的实施例中，反射镜M2为最紧邻物平面5的反射镜。第二反射镜M2因此是光学投射系统31的沿连接轴32最紧邻物场4的反射镜。第二反射镜M2沿连接轴32被布置为与物平面5间隔间距A，其大于入射光瞳面30离物平面5的间距B。间距A为704mm。间距B为472mm。光瞳分面镜29与光学投射系统31的第二反射镜M2背对背布置。因此，光学投射系统31提供容纳光瞳分面镜29于连接轴32上的结构空间(construction space)。因此光瞳分面镜29可被布置使得来自光瞳分面镜29的照明光直接反射到反射掩模母版10。
连接轴32也垂直于像平面9。连接轴32也延伸通过为最紧邻像场8的反射镜M5的几何中心点。连接轴32与入射光瞳面30的交叉点C，比中心物场点的主光束33的照明和成像光3与连接轴32的光束路径中的第一交叉点D，更靠近物平面5。由于掩模母版10的反射作用，尽管入射光瞳面布置于物平面5的上游光束路径中，但是入射光瞳面位于物平面5与像平面9之间。由于交叉点C距离物平面5的间距比交叉点D距离物平面5的间距更小，因此产生了将光瞳分面镜29移入光学投射系统31的结构空间的可能性，而照明光3的照明光束路径不会被光学投射系统31的构件阻挡，且照明光3的成像光束路径不会被光瞳分面镜29阻挡。
与光学投射系统7相比，在光学投射系统31中，反射镜M3与物平面5间隔的间距比反射镜M1与物平面5的间距更小。
光学投射系统31的像侧数值孔径NA为0.4。在光学投射系统31中，物场4在y方向具有2mm的范围，且在x方向具有26mm的范围。光学投射系统31的缩小成像比例为4x。
以下借助于Code格式的两个表再生光学投射系统31的光学数据。
第一表在“半径”栏中分别显示反射镜M1至M6的曲率半径。第三栏(厚度)描述在z方向上自物场5分别距离下面的表面的间距。
第二表描述反射镜M1至M6的反射面的精确表面形式，常数K以及A到G被插入以下的箭头高度z的方程。
z ( h ) =
= c h 2 1 + SQRT { 1 - ( 1 + K ) c 2 h 2 } +
+ A h 4 + B h 6 + C h 8 + D h 10 + E h 12 + F h 14 + G h 16
h在此为与光学投射系统31的光学轴的间距。因此，适用h2＝x2＝y2。对于c，采用“半径”的倒数值。
  表面   半径   厚度   操作模式
  物平面   无限   1008,515
  M1   -589,188   -304,940   REFL
  M2   -241,133   226,892   REFL
  M3   -1530,294   -188,411   REFL
  M4   557,639   1651,258   REFL
  M5   1500,000   -509,557   REFL
  光阑   无限   -745,289
  M6   1483,965   1284,846   REFL
  像平面   无限   0,000
  表面   K   A   B   C
  M1   -1,907467E-01   -4,201365E-14   -1,850017E-17   -2,806339E-22
  M2   -5,642091E-01   1,123646E-08   -1,729255E-13   4,634573E-18
  M3   -1,457717E-02   6,326755E-09   1,214295E-13   7,108126E-18
  M4   3,218346E-03   3,917441E-09   1,354421E-13   -2,254336E-17
  M5   1,035722E+00   4,337345E-10   9,699608E-16   5,753846E-21
  M6   1,041374E-01   -7,896075E-13   -1,157231E-19   -3,023015E-25
  表面   D   E   F   G
  M1   4,451266E-27   -5,566664E-32   3,449801E-37   -8,987817E-43
  M2   2,211189E-21   -1,041819E-24   1,928886E-28   -1,341001E-32
  M3   -2,395752E-21   8,896309E-31   2,012774E-28   -3,680072E-32
  M4   2,671995E-21   -1,455349E-25   3,081018E-32   2,302996E-34
  M5   -2,106085E-25   1,011811E-29   -2,375920E-34   2,279074E-39
  M6   1,895127E-30   -6,992363E-36   1,347813E-41   -1,055593E-47
在光学投射系统31中，光学投射系统31的总长度，换句话说，物平面5与像平面9之间的间距，为2423mm。在光学投射系统31中，反射镜M5离像平面9的自由工作间距dw为30mm。支撑体21具有26mm的最大厚度，使得远离反射镜M5反射面的反射镜M5的后部与像平面9之间保持4mm的自由工作间距。光学投射系统31中的反射镜M5采用的反射面的最大直径为300mm。因此，反射镜M5的支撑体21的此最大直径与厚度的比例为300/26＝11.5。
为了制造微结构或纳米结构的构件，尤其是微电子学的半导体构件，换句话说例如微芯片，程序如下：首先，提供掩模母版10和晶片11。然后，借助于投射曝光系统1，将存在于掩模母版10上的结构投射到晶片11的光敏层。通过显影光敏层，随后在晶片11上产生微结构或纳米结构。
如图2所示的光学投射系统7的对应设计也可用于投射曝光之外的应用，例如作为显微透镜系统。在此情况下，物场4与像场8交换它们的角色。在光学投射系统7作为显微透镜系统的情况下，反射镜M5，换句话说，相邻反射镜，则最紧邻物场8。

Claims (9)

1.具有多个反射镜(M1至M6)的成像光学系统(31)，其将物平面(5)中的物场(4)成像到像平面(9)中的像场(8)，其特征在于：在垂直于所述物平面(5)并延伸通过所述多个反射镜中空间上最紧邻所述物场(4)的的反射镜(M2)的几何中心点的连接轴(32)上，最紧邻所述物场(4)的所述最紧邻所述物场(4)的反射镜(M2)布置成与所述物场(4)相距间距(A)，所述间距(A)大于所述成像光学系统的(31)的入射光瞳面(30)离所述物场(4)的间距(B)，所述光瞳面(30)位于所述物场(4)上游的成像光(30)的光束路径中。
2.如权利要求1所述的成像光学系统，
-其中所述连接轴(32)与所述入射光瞳面(30)的交叉点(C)比中心物场点的主光束(33)与所述连接轴(32)的第一交叉点(D)更靠近所述物平面(5)，所述第一交叉点(D)在所述物场(4)的下游的成像光(3)的光束路径中；
-其中所述多个反射镜中的至少一个具有通路开口(18、19)，从而使成像光(3)通过。
3.如权利要求1至2的任一所述的成像光学系统，其特征在于：所述多个反射镜为正好六个反射镜(M1至M6)。
4.如权利要求1至2的任一所述的成像光学系统，其特征在于：所述多个反射镜(M1至M6)的反射面的至少一个被构造为可由旋转对称非球面描述的表面。
5.如权利要求1至2的任一所述的成像光学系统，其特征在于：所述多个反射镜(M1至M6)的反射面的至少一个被构造为不能由旋转对称函数描述的自由形式表面。
6.如权利要求1所述的成像光学系统，其特征在于：所述多个反射镜(M1至M6)的至少其中一个具有通路开口(18、19)以使成像光(3)通过。
7.一种光刻投射曝光系统，其特征在于：
-具有根据权利要求1至6的任一所述的成像光学系统(7；31)；
-具有照射光和成像光(3)的光源；
-具有光学照明系统(6)，用于将所述照射光导引到所述成像光学系统(7；31)的物场(4)。
8.如权利要求7所述的投射曝光系统，其特征在于：所述光学照明系统(6)的光瞳分面镜(29)被布置于所述成像光学系统(31)的入射光瞳面(30)中。
9.一种制造微结构元件的方法，具有以下方法步骤：
-提供掩模母版(10)和晶片(11)；
-借助于根据权利要求7或8所述的投射曝光系统，将所述掩模母版(10)上的结构投射到所述晶片(11)的光敏层上；以及
-在所述晶片(11)上产生微结构。
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