CN102483516B - 在像场中成像物场的成像光学系统和照明物场的照明光学系统 - Google Patents

Abstract

一种具有多个反射镜的成像光学系统，该多个反射镜将物平面(11)中的物场(9)成像到像平面(14)中的像场(13)中。至少一个所述反射镜的反射面被构造为不能通过旋转对称函数描述的自由形状面。所述物场的纵横比大于(x/y)1，物场的最小和最大横向尺寸的比小于0.9。在另一方面中，物场(9)和/或像场(13)偏离镜面对称场形状。用于照明物场(9)的照明光学系统(10)具有引导照明光(3)的组件，所述组件被设计为照明相应形成的物场(9)。结果，在配备了上述反射镜的成像光学系统、照明光学系统和透射曝光系统中，考虑对由成像光学系统成像的场上的成像误差的校正的更高的要求。

Description

在像场中成像物场的成像光学系统和照明物场的照明光学系统

本申请要求申请日为2009年6月24日的美国临时申请No.61／219,823在35U.S.C.119e(1)之下的权益。通过引用将该美国临时申请和德国专利申请DE102009030501.7的内容合并到这里。

技术领域

本发明涉及一种在像场中成像物场的成像光学系统、照明物场的照明光学系统、具有这种类型的照明光学系统的照明系统、具有这种类型的照明系统和这种类型的成像光学系统的投射曝光系统、使用这种类型的投射曝光系统制造微结构或纳米结构组件的制造方法、以及通过这种方法制造的微结构或纳米结构组件。

背景技术

根据US7,414,781B2，已知在投射曝光系统中使用的照明光学系统。根据此以及还根据WO2007／128407A，已知在用于微光刻的投射曝光系统中使用的照明光学系统。

发明内容

本发明的目的是开发一种成像光学系统，其考虑了对于通过该成像光学系统成像的场上的成像误差的校正的增加的要求。

根据本发明的第一方面，可以通过一种成像光学系统实现该目的。成像光学系统具有多个反射镜，所述多个反射镜将物平面中的物场成像到像平面中的像场中，其中至少一个所述反射镜的反射面被构造为不能通过旋转对称函数描述的自由形状面，其中所述物场的纵横比x／y大于1，并且纵向维度沿着长边延伸，横向维度沿着窄边延伸。并且，所述物场的最小横向尺寸YS_min与最大横向尺寸YS_max的比小于0.9。

根据本发明的成像光学系统中的物场是二维区域，可使用具有特定成像误差值的相应成像光学系统来成像该二维区域，该特定成像误差值好于与相 应成像误差相关的误差规范(specification)值。

物场平面中的光学计算的点图案的光束点图案尺寸可被用作成像误差的误差规范值。在物场中，这些点图案尺寸(斑点尺寸)必须不超过1×10^-4mm的rms(均方根)值，该值是误差规范值的例子。斑点尺寸的较小误差规范值，例如0.7×10^-4mm、0.5×10^-4mm、0.4×10^-4mm、0.3×10^-4mm、0.2×10^-4mm、或者甚至0.15×10^-4mm也是可以的。

根据第一方面的具有较小曲率半径的环形弧场在同时使用自由形状面的情况下导致了一种成像光学系统，其对物场上的成像误差提供了特别精确的校正的可能性。在此说明书中，术语“面(face)”被用作“表面(surface)”的同义词。限制弧形场的两个部分圆的半径可为250mm或者甚至更小。由于像场的较小部分圆半径，可以使用自由形状面进行成像误差校正，该自由形状面仅稍微偏离大致旋转对称的参考面，并且因此可以相对容易地制造，并且特别地，可以精确地测量。

根据所描述的物场的纵横比不是1.0，确定本申请中所用的维度名称“纵向维度”以及“横向维度”的方向，所以可以总是定义物场的较长范围以及相对于较长范围横向设置较短范围。纵向维度沿着较长范围或者长边。横向维度相对于纵向维度横向设置并沿着窄边。

由于横向尺寸比，根据第一方面形成的场在场上具有变化的横向尺寸并且因此具有最小横向尺寸和最大横向尺寸。这可用于适配于成像光学系统的设计以及照明物场的照明光学系统的设计的场形状，在物场中，可获得特别好的成像质量的场形状。特别地，可选择场形状，可利用相对较小的费用进行该场形状的均匀照明。最小横向尺寸和最大横向尺寸的比可小于0.85，可小于0.8，可小于0.7，可小于0.6，可小于0.5，可小于0.4，可小于0.3，并且，例如可以仅是0.2。自由形状面与旋转对称参考面的偏离可超过成像光学系统所使用的照明光的波长。US7,414,781B2中关于此所陈述的内容适用于相对于旋转对称参考面特征化自由形状面的这种类型的偏离。

所使用的自由形状面可以是静态自由形状面，即不通过致动器的动态效应提供的自由形状面。

根据另一方面，根据本发明通过一种成像光学系统获得开始所提及的目的。所述成像光学系统具有多个反射镜的成像光学系统，所述多个反射镜将物平面中的物场成像到像平面中的像场中，其中所述物场和／或所述像场偏 离镜面对称场形状。物场和／或像场与其偏离的参考场形状的镜面对称涉及垂直于相应场平面并平行于物场和／或像场的横向维度的对称面。如果成像光学系统被用于设计为扫描曝光机的投射曝光系统中，则偏离镜面对称场形状的物场和／或像场关于垂直于相应场平面并特别地平行于中心横向维度延伸的平面不成镜面对称。令人惊讶地发现：对物场的镜面对称的需要的免除以及在成像光学系统的反射面设计中因此获得的一定程度上的其它自由度导致成像光学系统的灵活设计以及成像误差校正的可能性，而为此不绝对必须使用自由形状面。自由形状面的附加可能的使用允许成像光学系统的成像特性的进一步改进。由于镜面对称的物，可实现具有改变的横向尺寸的物场和／或像场(例如沿着纵向维度而单调变化，例如横向尺寸单调增加)，因此，例如物场和／或像场的结果从窄边开始单调地朝着相对边加宽。

在所述成像光学系统中，当至少一个所述反射镜的反射面被构造为不能通过旋转对称函数描述的自由形状面时，关于光学系统的设计的自由度再次增加。

在所述成像光学系统中，当所述物场的纵横比大于1(纵向维度沿着长边延伸，横向维度沿着窄边延伸)，并且所述反射镜的反射面能够通过在所述物场的纵向维度上具有奇数幂的项的面函数描述时，这同样适用。

本发明的另一目的是提供一种照明光学系统，通过该照明光学系统可以照明根据以上方面所形成的物场。

根据本发明，通过一种用于照明物平面中的照明场的照明光学系统获得该目的。引导照明光的所述照明光学系统的组件被构造为使得所述照明场的纵横比大于1，并且纵向维度沿着长边延伸，横向维度沿着窄边延伸，所述物场的最小横向尺寸YS_min与最大横向尺寸YS_max的比小于0.9。所述照明光学系统被设计为使得在不需要遮挡用于所述场的形成的照明光的情况下产生这种横向变化。

根据本发明的照明光学系统的照明场是利用特定照明参数值照明的二维区域，该特定照明参数值好于相应关联的照明规范值。例如，可使用照明强度作为照明参数。例如，照明规范值可为在照明场中可达到的最大照明强度的0.9倍。照明场可与成像光学系统的物场重合。

根据本发明的照明光学系统处于照明具有变化的横向尺寸的照明场或物场的位置中。最小横向尺寸和最大横向尺寸的比可小于0.85、可小于0.8、可 小于0.7、可小于0.6、可小于0.5、可小于0.4、可小于0.3，并且可为0.2。根据本发明的照明光学系统可设计为使得以变化的横向尺寸实现物场的照明，而不需要遮挡形成场的照明光。

在所述照明光学系统中，引导所述照明光的所述照明光学系统的至少一个所述组件的反射面可以被构造为不能通过旋转对称函数描述的自由形状面。此时，照明光学组件的自由形状面设计的优点对应于以上关于成像光学系统所描述的优点。

物或照明场形状的以下的实施例变型产生成像光学系统和／或照明光学系统的相应设计。

在所述光学系统中，物场可以被一曲线、一相对的纵向线以及两个边界线限制，两个边界线各自连接着这两个相对的线的两端。纵向线也可以是曲线、直线、或者具有至少一个转折点和／或具有至少一个不连续或不稳定点的线。如果使用成像光学系统的投射曝光系统被设计为扫描曝光机，则该曲线可为要被成像的物点进入物场时穿过的第一物场限制线。可替代的，该曲线可为要被成像的物点离开物场时穿过的物场限制线。曲线可以关于物场以凹进或凸起的形式弯曲延伸。物场可被构造为从垂直于物场弯曲延伸的参考轴整体上向外弯曲的弧场。如果成像光学系统被设计为具有旋转对称反射面的反射镜，则参考轴可为成像光学系统的光轴。如果成像光学系统具有至少一个自由形状面作为反射面，则参考轴可为接近至少一个自由形状面的旋转对称参考面的旋转对称轴。参考轴可为一种轴，以该轴为起点，可以对成像光学系统的反射面的形状进行数学上简单的描述(面函数)。物场可具有变化的横向尺寸。相比于现有技术中的围绕光轴或者相应的参考轴弯曲的传统弧场，这里产生了针对成像光学系统的设计的新可能。物场也可设计为围绕参考轴弯曲的弧场，该物场可形成为具有变化的横向尺寸。与曲线相对的纵向线可以作为凸起或者凹进延伸的线来限制物场。与该曲线相对的纵向线从而可以从参考轴向外弯曲或者围绕参考轴弯曲。

所述曲线可以具有部分圆形状。所述曲线可以具有最多300mm的半径。与所述曲线相对的所述纵向线可以直线延伸。与所述曲线相对的所述纵向线可以以弯曲方式延伸。以弯曲方式延伸的纵向线可以以拱形方式延伸。与所述曲线相对的长线可以以部分圆形状延伸。与所述曲线相对的所述纵向线可以具有最多300mm的半径。所述物场或照明场可以具有楔形。所述物场或 照明场可以由两个梯形半场构成。所述物场或照明场可以具有收缩。在上述情况下，场形状的结构被证明对于满足关于成像误差的校正以及关于场形状的高效照明的特定规范具有优势。如令人惊讶地示出的，采用照明光学系统(特别是具有没有相应收缩的场分面镜(facet mirror))，可照明具有收缩的物场形状(即在这个压缩区域中具有减少的横向尺寸)。在这种情况中，在单独场分面(field facet)的像在物场中叠加期间，可以利用单独场分面的像相对于彼此的旋转，该旋转由于照明光学系统中的成像比率引起。如果成像光学系统用于设计为扫描曝光机的投射曝光系统中，则物场的横向维度可平行于或者基本平行于扫描方向延伸。从而，取决于掩模母版上的点以物场的较大横向尺寸的水平还是以物场的较小横向尺寸的水平扫描通过物场，物场的最小横向尺寸与最大横向尺寸之间的变化导致由照明物场扫描的掩模母版上的点的不同照明周期。这也被称作扫描长度的场依赖变化。物场的最小横向尺寸和最大横向尺寸的比小于0.9，该比对应于扫描长度的变化大于10％。物场的收缩(即最小横向尺寸的区域)可存在于平行于扫描方向延伸的物场对称轴的区域中。

一方面就成像误差的校正而言，另一方面就通过成像光学系统的照明光的总通过量而言，所述成像光学系统具有至少六个反射镜、或者精确具有八个反射镜的反射镜数目是特别有利的折衷。

物场中的点图案尺寸不超过1×10^-4mm的均方根值使得光学系统成像特别好。

在所述照明光学系统中，具有多个场分面的场分面镜可以具有反射面，后续光学系统可以用于叠加所述场分面镜的多个场分面在所述照明场中的成像。至少一个所述场分面的反射面可以被构造为在几何上不与所述照明场相似。至少一个所述场分面的反射面的边界可以是矩形。至少一个所述场分面的反射面的边界可以是拱形。至少一个所述场分面的反射面的边界可以是桶形。至少一个所述场分面的反射面的边界可以构造为一长边直线延伸且一长边拱形延伸。具有上述特征的照明光学系统的优点对应于以上已经参照成像光学系统以及照明具有变化的横向尺寸的场的照明光学系统而描述的优点。关于上述场分面的反射面的边界的特定形状，各个特定形状可应用到场分面镜的场分面反射面中的一个、一些或者全部。至少一个场分面可不以与物场几何相似的形式构造。这是与传统的照明光学系统的结构不同，例如在传统 的照明光学系统中，拱形场分面还照明拱形(即几何相似的)物场。根据本发明，结合场分面不被构造为与物场几何相似，可以认识到：可通过这一点完全或者部分补偿由后续光学系统导致的改变场分面形状的成像效果，该后续光学系统将多个场分面彼此重叠地成像在物场中。如果场分面的外轮廓线(场分面边界)的结构不同于物场的外轮廓线，则场分面形状在几何上不与物场形状相似。

至少两个所述场分面的反射面在所述场分面镜的基平面上的投射面可以在尺寸、形状、取向三个参数的至少一个上不同。在这样的照明光学系统中，还放弃如下边界条件，根据该边界条件，多个场分面边缘的投影在场分面镜的通常存在的载体板的法线的方向上相同。由于允许非相同形成的投射面的新自由度，可实现对单独场分面的像在物场上叠加期间相对于彼此的旋转(其由于成像比率而成为可能)的预补偿。

具有上述照明光学系统和EUV光源的照明系统、具有所述照明系统以及上述用于在像场中成像物场的成像光学系统的投射曝光系统、包括设置掩模母版和晶片以及借助于所述投射曝光系统将所述掩模母版上的结构投射到所述晶片的光敏层上的用于制造微结构组件的制造方法、以及采用所述制造方法制造的微结构或者纳米结构组件的优点一方面对应于以上参考根据本发明的成像光学系统而提及的优点，另一方面对应于参考根据本发明的照明光学系统而提及的优点。在所述投射曝光系统中，所述照明光学系统可以被构造为使得被所述照明光学系统照明的照明场完全包含所述成像光学系统的物场，此时，确保物场的完全照明。在所述投射曝光系统中，所述照明场的面积可以最大比物场的面积大5％，这样的面积比导致照明光的高效利用。照明场在尺寸方面可以被甚至更好地适配。例如照明场可仅比物场大1％。照明场也可比物场大超过5％。投射曝光系统的成像光学系统(也被称为投射光学系统)可以是根据本发明的成像光学系统。

附图说明

借助于附图，以下将更详细地描述本发明的实施例，其中：

图1示意示出用于EUV微光刻的投射曝光系统、截面示出的照明光学系统以及高度示意示出的投射光学系统；

图2示出根据图1的照明光学系统的场分面镜的平面视图；

图3示出根据图1的照明光学系统的场分面镜的另一结构平面视图；

图4示出包括彼此分离开的多个场点的成像光束路径的截面图，该截面图穿过根据图1的投射曝光系统的投射光学系统的结构；

图5示出可通过根据图1的照明光学系统照明以及通过根据图4的投射光学系统成像的物场的平面视图；

图6以与图4相似的视图示出投射光学系统的另一结构，该投射光学系统成像与图5类似的物场；

图7与图2和3相比高度放大地示出照明光学系统的场分面镜的另一结构的面块的详细平面视图；

图8以与图4类似的视图示出投射光学系统的另一结构，该投射光学系统用于成像物场，该物场利用根据图7的结构的多个场分面照明；

图9以与图5类似的视图示出可通过根据图8的投射光学系统成像的物场的场形状；

图10示出再现根据图8的投射光学系统的成像质量的曲线图，其形式为在像场上的斑点尺寸(rms值)，该投射光学系统包括通过投射光学系统成像的根据图9的物场；

图11以与图9类似的视图示出物场的另一场形状，该物场用根据图8的投射光学系统的变型成像；

图12与图10类似地示出再现根据图8的投射光学系统的成像质量的曲线图，其形式为像场上的斑点尺寸(rms值)，该投射光学系统包括通过投射光学系统成像的根据图11的物场；

图13以与图4类似的视图示出投射光学系统的另一结构；

图14以与图5类似的视图示出物场的场形状，该物场通过根据图13的投射光学系统成像；

图15示出再现根据图13的投射光学系统的成像质量的曲线图，其形式为像场上的斑点尺寸(rms值)，该投射光学系统包括通过投射光学系统成像的根据图14的物场；

图16示出多个参考点在物场中成像的叠加图，多个参考点以图2和3的方式布置在多个场分面上，以及可以通过使用根据图2和3的多个场分面镜的照明光学系统照明的该物场的另一场形状的示意图；

图17示出根据图1的照明光学系统的场分面镜的另一结构的平面视图；

图18示出多个参考点在物场中成像的叠加图，多个参考点以图17的方式布置在场分面上，以及可以通过使用根据图17的场分面镜的照明光学系统照明的该物场的另一场形状的示意图；

图19以与图5类似的视图示出类似于图18的物场形状，其可以通过根据图13的投射光学系统的变型成像；

图20示出针对根据图13的投射透镜系统的变型(其包括通过投射光学系统成像的根据图19的物场)再现根据图13的投射光学系统在像场上的成像质量的曲线图；

图21相对于图2和3高度放大地示出照明光学系统的场分面镜的另一结构的面块的详细平面视图，该场分面结构适于照明通过根据图13的投射光学系统的另一变型成像的物场形状；

图22以与图9类似的视图示出通过根据图21的场分面照明的物场形状；

图23示出再现根据图13的投射透镜系统或者根据图13的投射透镜系统的变型(其包括通过投射光学系统成像的根据图22的物场)在像场上的成像质量的曲线图；

图24示出以图17的方式布置在场分面上的多个参考点在物场中成像的叠加图，以及可以通过使用根据图17的场分面镜的照明光学系统照明的该物场的另一场形状的示意图；

图25以与图4类似的视图示出投射光学系统的另一结构，通过该投射光学系统可对根据图24的物场形状成像；

图26以与图9类似的视图示出类似于图24的物场形状，其可以通过根据图25的投射光学系统成像；

图27示出针对根据图25的投射透镜系统的变型(其包括通过投射光学系统成像的根据图26的物场)再现根据图25的投射光学系统在像场上的成像质量的图；

图28以与图4类似的视图示出投射光学系统的另一结构，通过该投射光学系统可对另一物场形状成像；

图29以与图9类似的视图示出通过根据图28的投射光学系统的结构成像的物场形状；

图30示出根据图29的物场形状的一半的曲线图、以及在此物场一半上的远心值分布；

图31示出根据图29的物场形状的一半的曲线图、以及在此物场一半上的畸变值分布；

图32示出根据图29的物场形状的一半的曲线图、以及在此物场一半上的波前值分布。

具体实施方式

图1示意性示出用于EUV微光刻的投射曝光系统。EUV辐射源被用作光源2。在此情况中，其可为LPP(激光产生的等离子体)辐射源或者DPP(放电产生的等离子体)辐射源。同步加速器(synchotron)或者自由电子激光同样是可能的光源。光源2射出波长范围在5nm至30nm之间的EUV有用辐射3。该有用辐射3还可以被指定为以下的照明或者成像光。

通过光源射出的照明光3首先被聚光器(collector)聚光。取决于光源2的类型，其可是椭球反射镜或者嵌套式聚光器(nested collector)。在聚光器4之后，照明光3穿过中间聚焦平面5并且接着入射到场分面镜6。将在以下详细介绍该场分面镜6的实施例。照明光3从该场分面镜6反射向瞳分面镜7。一方面通过场分面镜6的面且另一方面通过瞳分面镜7的面，将照明光束分成多个照明通道，每个照明通道正好与一个具有场分面或瞳分面(pupil facet)的面对关联。

布置在瞳分面镜7下游的后续光学系统8向物场9引导照明光3(即所有照明通道的光)。场分面镜6、瞳分面镜7和后续光学系统8是用于照明照明场的照明光学系统10的组件，该照明场与物场9重合并且因此以下也称作物场。物场9位于投射曝光系统1的投射光学系统12的物平面11中，该投射曝光系统1布置在照明光学系统10的下游。物场9的形状一方面取决于以下所介绍的照明光学系统10的结构，另一方面取决于投射光学系统12的结构。全局笛卡尔xyz-坐标系统用于根据图1的整个投射曝光系统1，并且在图2等中使用局部笛卡尔xyz-坐标系统，用于投射曝光系统1的单独(individual)组件。通过投射光学系统12以缩小比例缩小地将布置在物场9中的掩模母版上(即在要投射的掩膜上，图中未示出)的结构成像到像平面14中的像场13上。投射光学系统12的缩小比例是4x。可以采用其它缩小比例，例如5x、6x、8x或10x。晶片(图中未示出)被布置在像场13的位置处，掩模母版的结构被传递到该位置上，以产生微结构或者纳米结构组件， 例如半导体芯片。

瞳分面镜7和物场9之间的后续光学系统8具有三个其它的EUV反射镜15、16、17。物场9之前的最后一个EUV反射镜17被构造为掠入射(grazing incidence)反射镜。在照明光学系统10的可替代的实施例中，后续光学系统8还可具有更多或者更少的反射镜，或者甚至可以完全省略后续光学系统8。在完全省略后续光学系统8的情况中，照明光3从瞳分面镜7直接引导到物场9。

为了帮助位置关系的说明，以下使用xyz-坐标系统。在图1中，x-方向垂直于图平面并且向内延伸。在图1中y-方向向右延伸并且在图1中z-方向向下。对于在图2等中使用局部笛卡尔坐标系统的范围，局部笛卡尔坐标系统分别跨越所示组件的反射面。x方向于是分别平行于图1中的x方向。单独反射面的y方向与图1中的y方向的角度关系取决于相应反射面的取向。

图2详细示出场分面镜6。根据图2的场分面镜6具有带有弯曲场分面18的场分面布置。在图2中，这些场分面18被布置为从左到右连续编号的总共五列S1、S2、S3、S4和S5。在五列S1到S5的每列中存在多个场分面组19，其也被称作场分面块。通过场分面镜6的载体板(carrier plate)20(在图2中示为圆形)承载场分面18的布置。场分面布置内接(inscribe)于载体板20的圆形界限中。载体板20的法线垂直于xy-平面延伸。照明光3的远场边缘与该圆形界限一致。根据图2的场分面镜6的拱形(arcuate)场分面18都具有相同的面积并且具有相同的x方向的宽度与y方向的高度的比率，即它们都具有相同的x-y纵横比。

图3示出场分面镜6的另一结构，其用于替代投射曝光系统1中根据图2的场分面镜6。根据图3的场分面镜6具有总共四列S1、S2、S3、S4的单独场分面18，该四列在图3中从左到右连续编号。两个中心列S2、S3通过安装空间21彼此分开，该安装空间21在y方向上延伸并且具有恒定的x范围。安装空间21继而对应于照明光束的远场遮蔽(shadowing)，该远场遮蔽由光源2和聚光器4的相应结构在结构上产生。四个面列S1到S4分别具有一y范围，该y范围确保所有这四个面列S1到S4位于照明光3的圆形限制的远场22之内。

场分面18投影到xy平面上(即关于场分面镜6的主反射平面)具有相互全等(congruent)的弧形或者部分环形，其可以与可被根据图6的场分面 镜照明的物场9的形状相似。

物场9(同样参见图5)的x／y纵横比为13／1。场分面18的x／y纵横比可大于13／1。取决于结构，例如，场分面18的x／y纵横比是26／1并且一般大于20／1。

总计，根据图3的场分面镜具有416个场分面18。这种类型的场分面镜6的可替代的结构，例如根据图2的场分面镜6，可具有的场分面18的数目在几十到例如上千的范围中。

根据图3的场分面镜6的场分面18在y方向上的范围大约为3.4mm。特别地，场分面18在y方向上的范围大于2mm。场分面18在x方向上的范围变化，从而根据该图的场分面镜6的一些场分面具有较大的x范围，一些场分面具有较小的x范围。因此根据图3的场分面镜6的场分面18在投影到场分面镜的xy基平面上的尺寸不同，并且如果可以通过关于平行于z轴的旋转将单独场分面对相互转换，则它们的取向也不同。

至少两个场分面18的反射面在场分面镜6的基平面(即xy平面)上的投影面也不同，这是因为关于它们移动穿过的弧形角，它们沿x方向的范围变化。换言之，不是根据图3的场分面镜6的所有场分面18的弧形曲率都具有相同的方位角范围。

场分面镜6的如下结构也是可能的，其中至少两个场分面18的反射面在xy基平面上的投影的形状不同。因此，例如可使用具有不同y范围的场分面18。

根据图3的场分面镜6的所有416个场分面18总体具有73％的堆积密度(packing density)。堆积密度被定义为所有场分面18的面积的和与载体板21上的全部照明面积的比。

图4示出了投射光学系统12的第一结构的光学设计的截面图，投射光学系统12包含物场9和像场13的中心并且平行于各个物场的窄边延伸。与以上关于图1已经描述的组件对应的组件具有相同的附图标记并且将不再详细讨论。

在图4中，光束路径被示为三个相应的单独光束23，单独光束产生于上下布置的五个物场点，并且该五个物场点在y方向彼此间隔开，对于这五个物场点，属于这五个物场点中的一个的三个单独光束23分别与三个不同照明方向关联。属于九个物场点中的一个的这三个单独光束23分别是上慧差 (coma)光束和下慧差光束以及主光束，该主光束在图4中通过附图标记24指示。

产生于物平面11的单独光束23首先被第一反射镜M1反射，并且接着被另外的反射镜M2到M6反射。因此根据图4的投射光学系统12具有六个反射镜。因此反射镜M1到M6根据它们在物场9和像场13之间的成像光束路径中的次序连续编号。图4仅仅示出反射镜M1到M6的计算出的反射面。反射镜M1到M6的基底和载体组件未示出。这些反射镜具有针对照明光3的波长的高反射性涂层，如果这对于照明光3的波长(例如在EUV中)是必须的。在照明光学系统10和投射光学系统12中，具有彼此之间非常不同的波长的辐射也可被引导，这是因为这些光学系统具有充分消色差的特性。因此，例如，可以利用与同时工作的照明光的工作波长非常不同的波长，在这些光学系统10、12中引导调节激光，或者操作自动对焦系统。因此，调节激光可以在632.8nm、248nm或者193nm处工作，同时一起工作的是在5至30nm之间范围中的照明光。

反射镜M2、M3和M5具有凸基本形状，即可用凸最佳适配面描述。根据图4的视图，反射镜M2的曲率半径足够大以致反射镜M2实际上表现为平面反射镜。反射镜M1、M4和M6具有凹基本形状，即可用凹最佳适配面描述。在以下描述中，这种类型的反射镜将仅以凸或凹的简单方式表示。凹反射镜M3确保良好地校正投射光学系统12中的像场曲。

投射光学系统12的所有六个反射镜M1到M6都被构造为不能用旋转对称函数描述的自由形状面。也可以使用投射光学系统12的其它结构，其中反射镜M1到M6中的至少一个具有这种类型的自由形状反射面。

在EP1950594A1中描述了这种类型的自由形状面的制造。

通过以下公式数学地描述自由形状面：

$Z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+\underset{j=2}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{C}_j{X}^m{Y}^n$

其中：

$j=\frac{{(m+n)}^2+m+3n}{2}+1$

Z是自由形状面的矢高。满足r²=x²+y²。c是常数，其对应于相应非球面的顶点曲率。k对应于相应的非球面的圆锥常数。C_j是单项式X^mYⁿ的系数。 典型的，基于投射光学系统12中的反射镜的期望光学特性决定c，k和C_j的值。单项式的阶(m+n)可以如期望地变化。较高阶的单项式可导致投射光学系统的设计具有更好的成像误差校正，但计算起来更复杂。m+n可采用3至大于20之间的值。

自由形状面可通过Zernike多项式数学描述，例如，其被描述在光学设计程序CODE的手册中。可替代的，自由形状面可借助于二维样条表面描述。其例子是Bezier曲线或者非均匀有理基样条(NURBS)。例如，二维样条表面可通过xy平面中的点的网络和关联的z值描述，或者通过这些点以及与这些点关联的间距(pitch)描述。取决于各个类型的样条表面，通过使用例如多项式或者函数在网络点之间插值而获得完整表面，所述多项式或者函数的连续性和可微分性具有特定特性。其例子是解析函数。

投射光学系统12的成像光束路径中的、来自于物场点的单独光束相交的区域被成为瞳，其中相对于来自这些物场点的主光束24，所述单独光束分别与同一照明角关联。其中布置单独光束23的这些相交点或者最接近这些相交点的空间分布(其不绝对必须精确地位于平面上)的平面可以被成为瞳平面。

来自分隔开的物场点并且与相同的照明方向关联的这些单独光束23在物平面11和第一反射镜M1之间发散地传播到投射光学系统12中。以下这也将被称为投射光学系统12的入瞳的负后聚焦(negative back focus)。根据图4的投射光学系统12的入瞳不位于投射光学系统12中，而是位于物场9的前面的光束路径中。例如，这使得可以在投射光学系统12的前面的光束路径中，在投射光学系统12的入瞳中，布置照明光学系统10的瞳组件(即例如瞳分面镜7)，而不需要在该瞳组件和物平面11之间存在其它成像光学组件。在这种情况下，在照明光学系统10中省略后续光学系统8。

作为这个的替代，也可以是入瞳的正后聚焦(positive back focus)，或者作为另一替代，同样可以是投射光学系统12的物侧远心光束路径。

属于九个物场点的特定照明方向的多个单独光束23在投射光学系统12的反射镜M2和M3之间的瞳平面25中相交。瞳平面25是机械可接近的，所以孔径光阑可布置在那里，而不遮蔽或者妨碍物场9和像场13之间的照明光3的其它光束路径。

反射镜M1到M4将物场9成像在布置在反射镜M4和M5之间的中间像平面26中。

投射光学系统12的反射镜M5和反射镜M6一起将来自中间像平面26的照明或者成像光3成像到像场13中，反射镜M5被布置为靠近与瞳平面25共轭的另一瞳平面。该另一瞳平面位于反射镜M5和反射镜M6之间的成像光3的光束路径中。

图5示出根据图4的投射光学系统12的物场9的放大平面图。尽管所关联的像场13被缩小了根据图4的投射光学系统12的缩小比例，相关联的像场13具有与物场9完全相同的形状。物场9具有被两个部分圆27、28限制的弧形(arc)场形状，该两个部分圆在y方向上彼此平行偏离间隔YS(扫描缝长度)。两个部分圆中的内侧的一个(圆27)具有半径R。在根据图4的投射光学系统12的第一结构中，物场9中的该半径R为400mm。依照缩小比例，投射光学系统12中的像场13的相应的半径R为100mm。

物场9或者像场13沿着y方向的范围也被称为物场9或者像场13的横向(transverse)尺寸。

物场9还受到边界线29、30的限制，边界线29、30分别连接部分圆27、28的两端，并且平行于物场9的镜面对称平面31，镜面对称平面31垂直于xy平面。两个边界线29、30相对于彼此具有被称作扫描缝宽度的间隔XS。

根据图4的投射光学系统12的反射镜M1到M6的反射面的光学设计数据可从下表获得。这些表中的第一个对于光学组件和对于孔径光阑分别给出顶点曲率的倒数值(半径)，和对应于从物平面11起的光束路径中的相邻元件的z间隔的间隔值(厚度)。第二个表给出以上针对反射镜M1到M6所给出的自由形状面方程式中的多项式X^mYⁿ的系数C_j。

N-半径表示插入在以上针对所述区域描述所引入的公式中的标准化值R^m+n，如下：

$Z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+\underset{j=2}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{C_j}{R^{m+n}}{X}^m{Y}^n$

图6示出了投射光学系统32的另一结构，其可用于替代投射曝光系统1中的投射光学系统12。与参照图1到图5已经描述的组件或参考变量对应的组件或参考变量具有相同的附图标记，并且不再详细讨论。

根据图6的投射光学系统32的结构基本上对应于根据图4的投射光学系统12的结构。实质上的不同在于投射光学系统32中的物场9的半径R是250 mm。像场13的半径相应地是62.5mm。因此，与在投射光学系统12中相比较，在投射光学系统32中，物场9和像场13弯曲得更厉害。

可从下表获得投射光学系统32中的反射镜M1到M6的反射面的光学设计数据，其对应于图4的投射光学系统的表。

图7示出另一场分面镜的面块19的细节，该另一场分面镜可用于照明光学系统10的变型中替代根据图2或3的场分面镜6。示出了依照根据图2或3的场分面镜6的结构的场分面18而使用的三个场分面33，所示的三个场分面33用于物场的按通道(channel-wise)照明。与在以上已和场分面镜2和3一起介绍的组件对应的组件具有相同的附图标记并且不再详细讨论。

场分面33被两个平行于y方向延伸的直窄边34、35限制。而且，每个场分面33被直的长边36和以拱形方式凹进延伸的长边37限制。总体上，场分面33在图7所示的视图中好像具有单个桥拱的桥的侧视图。

场分面33的x／y纵横比对应于以上已经与根据图2和3的场分面镜6的场分面18一起介绍的纵横比。

图8示出属于投射光学系统38的另外两个结构的截面，投射光学系统38可用于替代投射曝光系统1中的投射光学系统12。根据图8的截面包含物场9和像场13的中心，并且该截面还平行于相应物场的窄边延伸。与以上已经参考图1到7介绍了的组件和参考变量对应的组件和参考变量具有相同的附图标记并且将不再详细介绍。投射光学系统38的这两个结构的差别仅仅关于反射镜的反射面的精确形状的描述的细节，这些细节改变产生的形状的改变不能从根据图8的视图中看出。

投射光学系统38总共具有八个反射镜，它们在照明光3的光束路径中从物场9起依次表示为反射镜M1到M8。反射镜M1到M8都具有不能用旋转对称函数描述的反射自由形状面。反射镜M1具有很大的曲率半径以致在图8的视图中它实际表现为平面反射镜。反射镜M2、M4、M5和M8具有凹基本形状。反射镜M3、M6和M7具有凸基本形状。

反射镜M1与M8(一方面)以及反射镜M3与M8(另一方面)背对背布置。反射镜M2与M4(一方面)以及反射镜M1与M3(另一方面)关于它们的z位置布置在相邻高度上。

投射光学系统38具有入瞳的正后聚焦。投射光学系统38的第一瞳平面布置在反射镜M2的区域中。反射镜M2的反射面可以被设计为使得反射镜 M2同时具有投射光学系统38中的孔径光阑的功能。投射光学系统38的中间像区域39位于反射镜M4和M5之间。投射光学系统38的另一瞳平面位于反射镜M7和M8之间。

根据以上所给出的自由形状面，下表给出投射光学系统38的反射镜M1到M8的反射面的光学设计数据，利用其可以成像图9中所示的物场9的自由形状。这些表的结构对应于关于根据图4的投射光学系统12的表。

根据图9的物场9具有与场分面33的形状相似的场形状。根据图9的物场9被两个边界线29、30限制，边界线29、30平行于y方向延伸并且具有范围YS。而且，根据图9的物场9被另一直线延伸的边界线40限制，该边界线40平行于x方向延伸并且具有范围XS。以上已经关于物场9的其它形状陈述的内容适用于该XS／YS纵横比。

朝向第四边，根据图9的物场9被部分圆41形式的曲线限制，该曲线的曲率半径为-300mm。导致该曲率半径为负号的符号规定意味着：当使用具有物场9的成像光学系统时，一方面，局部圆41作为凸起延伸的曲线限制物场9，另一方面，局部圆41是物场限制线，物场9在y方向上扫描的物点在离开物场9时穿过该物场限制线。从参考轴起计算半径的绝对值，该参考轴同时用作显示自由形状面的参考轴。

图10示出根据图9的物场9上的光学计算的点图案的光束的点图案尺寸的rms(均方根)值，作为X／Y图中的成像质量的度量。这些点图案也被称作斑点尺寸。通过图10中所示的圆的直径给出rms斑点尺寸的值。

根据图10的视图在Y方向上比在X方向上拉得更长。最小rms斑点尺寸是0.40011×10^-4mm。位于所使用的物场的外部的最大rms斑点尺寸是4.5856×10^-4mm。

图10示出在物平面11的矩形区域中的rms斑点尺寸，根据图9的物场9内接于该矩形区域内。可从根据图10的图推断出：精确在根据图9的物场9的场形状的区域中，rms斑点尺寸非常小。

根据图9的物场9可由根据图7的场分面33照明。

下面再现关于投射光学系统38的另一结构的反射镜M1到M8的反射面的光学设计数据的表格，利用其可成像根据图11的场形状。这些表格依次对应于根据图4的投射光学系统12的表格。

根据图11的物场9具有与根据图9的物场9一致的形状。根据图11的物场9也被平行于y方向延伸的边界线29、30以及平行于x方向直线延伸的边界线42限制。

朝向第四边，根据图11的物场9被局部圆43形状的曲线限制，该局部圆43的半径为R=300mm。曲率半径的符号是正号。这意味着局部圆43一方面以凹进的方式限制物场9，另一方面在使用设计为扫描曝光机(scanner)的投射曝光系统时表示物场限制线，在y方向上扫描的物点在进入物场9时穿过该物场限制线。从参考轴起计算半径绝对值，该参考轴同时用作显示自由形状面的参考轴。

根据图11的物场9的场形状也可由根据图7的场分面33照明。

在与图10类似的视图中，图12示出针对可以成像根据图11的场形状的投射光学系统38的相应变型的rms斑点尺寸的X／Y分布。

最小rms斑点尺寸是0.39618×10^-4mm。最大斑点尺寸是3.932×10^-4mm，其位于所使用的物场9的外部。

图12示出在物平面11的矩形区域中的rms斑点尺寸，根据图11的物场9内接于该矩形区域。可从根据图12的图推断出：精确在根据图11的物场9的场形状的区域中，rms斑点尺寸正好非常小。

图13示出包含物场9和像场13的中心的截面图，该截面图还平行于相应物场的窄边延伸，其将在下面介绍。与以上已经参考图1到12介绍的组件和附图标记对应的组件和附图标记具有相同的附图标记，并且将不再详细介绍。

根据图3的投射曝光系统44的基本结构对应于根据图4的投射光学系统12或者根据图6的投射曝光系统32，并且继而具有六个反射镜M1到M6。

可以照明根据图14的物场9的投射光学系统44的第一结构的反射镜M1到M6的反射表面的光学设计数据可从下表得出，该表对应于根据图4的投射光学系统12的表。

根据图14的物场9被两个窄边边界线29、30和构造为曲线的两个长边部分圆45、46限制。两个部分圆45、46彼此之间具有间隔YS。两个窄边边界线29、30彼此之间具有间隔XS。

两个部分圆45、46分别具有100mm的曲率半径。这个曲率半径的符号为正，其意味着部分圆45凸起地限制物场9并且部分圆46凹进地限制物场 9，其中在使用设计为扫描曝光机的投射曝光系统的同时，在y方向上被扫描的物点在进入物场9时穿过部分圆45，并且在离开物场9时穿过部分圆46。

在与图10类似的视图中，图15示出作为根据图14的物场9上的成像质量的度量的rms斑点尺寸。这里也可以看出rms斑点尺寸在根据图14的物场9的场形状的区域中最小。

最小rms斑点尺寸为0.13621×10^-4mm。最大rms斑点尺寸为8.0063×10^-4mm，其位于所使用的物场9外部。

图15示出物平面11的矩形区域中的rms斑点尺寸，根据图14的物场9内接于该矩形区域。可从根据图15的图推断出：精确在根据图14的物场9的场形状的区域中，rms斑点尺寸非常小。

图16示出物场9的形状的另一变型。根据图16的物场9可由根据图2和3的场分面镜6照明，并且可由根据US5,315,629的图4的成像光学系统成像。

根据图16的物场9是具有变化的横向尺寸YS的拱形。根据图16的物场9在窄边边界线29、30的位置处具有最大横向尺寸YS_max，并且在物场9的镜面对称平面31的位置处具有最小横向尺寸YS_min。YS_min/YS_max比值大约是0.65。

在根据图16的视图中，相比于x尺寸，y尺寸被高度延长地显示。实际上，根据图16的物场9的x／y纵横比比根据图16的视图中表现的大得多。

照明根据图16的物场19的场面18在y方向具有恒定的范围。基于照明光学系统10内的多个单独照明通道的不同成像效果，根据图16的具有变化的横向尺寸的物场9被这些场分面18照明。从单独场分面18到瞳分面镜7的瞳面的分配产生这些单独照明通道。

由各个场分面18上的参考点48的族(family)47，不同的成像效果变得清楚，其中，场分面18的像进入图16中的物平面11中。参考点48沿着场分面18的长边等距地布置在场分面18上。沿着一个长边布置11个这种参考点48。由于照明通道的不同成像效果，在点族(point families)47中成像参考点48，点族47根据它们与镜面对称平面31的间距而在y方向上具有增加的范围。瞳分面镜7的瞳面被取向为使得在镜面对称平面31的区域中参考点48的叠加尽可能得好。

由于点族47的y范围随着从镜面对称平面31的间距的增加而增加，所 以根据图16的物场9的形状被制造为具有向外增加的横向范围YS的弧形场。

点族47在y方向上的范围随着点族47与镜面对称平面31的间隔而线性增加。

依据相应照明通道上的成像，在根据图16的物场9中叠加的场分面18的单独像围绕轴B旋转，轴B位于路径YS_min的中心。

图17示出场分面镜49的另一结构，该场分面镜49可用于替代照明光学系统10中的场分面镜6。关于场分面50的形状和布置，根据图17的场分面镜49与根据图2和3的场分面镜6不同。场分面50是矩形，并且分别具有相同的x／y纵横比，其对应于根据图2和3的场分面18的纵横比。类似于场分面18，场分面50预先确定场分面镜49的反射面并且被分组为S1、S2、S3和S4四列。在列S1到S4中，场分面50继而布置在场分面组或者块51中，该场分面组或块51具有根据图2的场分面镜6的场分面组19的方式。在两个中心面列S2、S3之间以及在中心布置的面行(1ine)之间，场分面镜49的面布置具有中间间隙52，在中间间隙52中未布置面，这是因为光源2的远场的那些区域被相应形状的聚光器4的支撑辐条(holding spokes)遮蔽。

在类似于图16的视图中，图18示出可以由根据图17的场分面镜49照明的物场9的另一场形状。

根据图18的物场9大致具有蝴蝶的形状。在窄边处，根据图18的物场9依次被边界线29、30限制。在长边处，根据图18的物场9被凹进延伸的曲线53、54限制。根据图19的物场9还关于平行于yz平面延伸的镜面对称平面31对称。

根据图18的物场9的横向尺寸从镜面对称平面31的高度处的最小值YS_min变化到两个边界线29、30处的最大值YS_max。YS_min/YS_max的比大约为0.65。

图18继而示出场分面50上的参考点48的族47，该场分面被成像到物场9中。除沿着长边提供的参考点之外，还示出了在场分面50的长边之间中心地布置的参考点48m的像，以使得根据图18的物场9上的成像比率清楚。通过瞳分面镜7的瞳面的倾斜(tilt)角调整物场9上的多个单独场分面50的像的叠加，使得各个场分面的像的中心点因此叠加在根据图18的物场9的中心点B中。该点B位于镜面对称平面31上，该镜面对称平面31平行于yz平面延伸并且还在根据图18的物场9的另一镜面对称平面55上延伸，该另 一镜面对称平面55平行于xz平面延伸。

继而，由于场分面50对于相应瞳面的分配而产生的单个照明通道中的成像比，产生单独场分面关于中心点B的倾斜，从而所有场分面像的叠加产生根据图18的物场9的蝴蝶形状结构。这里，点族47在y方向上的范围随着点族47与镜面对称平面31的间隔而线性增加。场分面50的形状几何上不与被照明的物场9的形状相似。

图19按比例示出与根据图18的物场9相似的场。限制根据图19的物场9的长边的两个凹曲线53、54分别具有200mm的曲率半径。在这个情况中，根据以上所介绍的符号规定，曲线53的曲率半径为+200mm，并且曲线54的曲率半径为-200mm。这是因为曲线53凹进地限制物场9且在使用构造为扫描曝光机的投射曝光系统时，曲线53是在y方向上扫描的物点进入物场9时穿过的物场限制线，且因为曲线54也凹进地限制物场9，但其同时是在y方向上扫描的物点离开物场9时穿过的物场限制线。

根据图19的物场与根据图18的物场的不同之处在于最小横向尺寸YS_min和最大横向尺寸YS_max之间的比，该比在根据图19的物场中是0.2。

根据图13的投射光学系统44的反射镜M1到M6的反射面的光学数据可从下表得出，利用该投射光学系统44可以成像根据图18和19的物场形状，该表就结构而言对应于根据图4的投射光学系统的表。

在类似于图10的视图中，图20示出根据图19的物场9上的rms斑点尺寸的轨迹(course)。

最小rms斑点尺寸是0.12567×10^-4mm。最大斑点尺寸是4.0369×10^-4mm，其位于所使用的物场9的外部。

图20示出物平面11的矩形区域中的rms斑点尺寸，根据图19的物场内接于该矩形区域内。从根据图20的图可推断出：精确地在根据图19的物场的场形状的区域中，rms斑点尺寸的值非常小。

在类似于图7的视图中，图21示出场分面镜的另一变型的场分面块的细节，该场分面镜可替代照明光学系统10中的场分面镜6、49。根据图21的场分面块21具有桶形反射面的场分面56。场分面56分别具有相同的形状并且由具有相同长度的直线延伸的窄边57、58以及以弧形方式凸起延伸的长边59、60的限制。每个场分面56的反射面形状关于平行于yz平面延伸的第一镜面对称平面61镜面对称，并且另一方面关于平行于xz平面延伸的另一镜 面对称平面62镜面对称。两个拱形长边59、60具有相同的曲率半径。

投射光学系统44的反射镜M1到M6的反射面的光学设计数据可从下表得出，利用该投射光学系统44可以成像图22中所示的物场9(继而可以通过具有根据图21的场分面56的场分面镜照明该物场)，下表就结构而言对应于根据图4的投射光学系统12的表。

根据图22的物场的形状对应于场分面56的形状，该物场由窄边边界线29、30以及凸部分圆形状的曲线63、64的限制，每个曲线63、64的曲率半径为500mm。根据图22的物场9继而具有变化的横向尺寸，最小值YS_min存在于边缘处(即在边界线29、30处)以及最大值YS_max在中心处(即在镜面对称平面31的水平处)。在根据图22的物场9的情况中，YS_min对YS_max的比是0.57。

在类似于图10的图中，图23示出根据图22的物场9上的rms斑点尺寸。

最小rms斑点尺寸是0.82307×10^-5mm。最大rms斑点尺寸是1.8553×10^-4mm，其位于所使用的物场9的外部。

图23示出物平面11的矩形面区域中的rms斑点尺寸，根据图22的物场9内接于该矩形区域。可从根据图23的图推断出：精确在根据图22的物场9的场形状的区域中，rms斑点尺寸的值非常小。

在类似于图16的视图中，图24示出物场9的另一形状，其可以由根据图17的场分面镜49的矩形场分面50照明。

根据图24的物场9是楔形。对比于与到目前为止结合附图所描述的所有其它物场形状，根据图24的物场9关于平行于yz平面延伸的中心平面31不镜面对称。根据图24的物场9被范围为YS_min的短窄边边界线65和范围为YS_max的长窄边边界线66限制。两个边界线65、66平行于y方向延伸。而且，根据图24的物场9被也大致直线延伸但与x轴成角度的两个边界线67、68限制。根据图24的物场9中的YS_min对YS_max的比是0.49。

继而通过场分面50的像的叠加而进行根据图24的物场9的照明。通过相关联的瞳面的相应倾斜调整，场分面像被叠加在图24中的左边界线65的区域中。由于不同照明通道的不同成像效果(关于点B倾斜)(通过该成像效果在物平面中叠加单独场分面50)，朝向右边缘(即朝向根据图24的物场9的边界线66)所述叠加产生线性增加的y偏移，继而通过沿着场分面50的长边布置的参考点48的族47示出该线性增加的y偏移，继而参考点48的族 47的图案进入图24中。族47的y范围向右线性增加。根据图24的物场9的楔形是结果。

图25示出可成像根据图24的楔形物场形状的投射光学系统69。根据图25的投射光学系统69的基本结构对应于根据图4的投射光学系统。

下表继而示出可成像楔形物场形状的投射光学系统69的反射镜M1到M6的反射面的光学设计数据，图26中示出了楔形物场形状在像平面14中的像范围。就结构而言，关于投射光学系统49的下面这些表对应于关于根据图4的投射光学系统12的表。

相比于关于到目前为止所介绍的投射透镜系统的光学设计数据，在关于投射光学系统69的设计数据中，还存在在x维度上具有奇数幂的多项式XⁿY^m的系数，即在物场9的纵向维度上或者在垂直于根据图25的图平面的维度中具有奇数幂。

关于楔形状，根据图26的物场9对应于根据图24的物场9。边界线65在像平面14中的像的范围YS_min为1mm。边界线66在像平面14中的像的 范围YS_max为3mm。因此，在根据图26的物场9以及在相关联的像场13中，YS_min对YS_max的比是0.33。两个边界线65、66在像平面14中的像彼此之间的间隔XS为26mm。

图27继而在类似于图10的图示中示意地示出根据图26的物场9上的rms斑点尺寸的轨迹。

最小rms斑点尺寸是0.11318×10^-4mm。最大rms斑点尺寸是0.65788×10^-4mm，其位于所使用的物场9的外部。

图27示出物平面11的矩形区域中的rms斑点尺寸，根据图26的物场9内接在该矩形区域中。从根据图27的图可推断出：精确在根据图26的物场9的场形状的区域中，rms斑点尺寸的值非常小。

图28示出投射光学系统70的另一结构，利用该投射光学系统70，可成像图29的平面示意图中示出的物场9。在所示的平面图中，根据图29的物场9类似于作为男士颈部装饰的蝴蝶结领结，并且物场9适配于矩形场分面的倾斜像的、图18中所示的叠加。

关于基本结构，投射光学系统70继而与根据图4的投射光学系统12类似，但是关于六个反射镜M1到M6的更精确的布置，投射光学系统70与根据图4的投射光学系统12有一些差异。

因此，相对于物平面11和像平面14之间的间隔，投射光学系统70中的物场9和反射镜M1之间的光束路径明显短于投射光学系统12中的物场9和反射镜M1之间的光束路径。另外，在投射光学系统70中，根据图28的视图中的反射镜M2已经是清晰可见的凹面。投射光学系统70具有入瞳的正后聚焦。投射光学系统70中的第一瞳平面被布置在反射镜M2的区域中，所以反射镜M2的反射面也可采用孔径光阑的形状。

投射光学系统70中的中间像平面71与反射镜M6相邻布置。

一方面反射镜M1和M6以及另一方面反射镜M3和M6背对背布置。

可从下表得出投射光学系统70的反射镜M1到M6的反射面的光学数据，下表对应于关于根据图4的投射光学系统的表。

由于通过投射光学系统70成像的根据图29的物场9也关于平行于yz平面延伸的镜面对称平面31镜面对称，所以仅由x的偶数幂的项贡献投射光学 系统70的反射镜M1到M6的反射面的自由形状面的描述。

根据图29的物场9类似于根据图18的物场9。相对于那里以拱形方式延伸的长边限制，在根据图29的物场9中，存在以弯折(bent)方式延伸的长边边界线72、73。因此，根据图29的物场9可理解为两个梯形半场74、75的组合，图29中的半场74显示为在镜面对称平面31的左边，而半场75被显示为在镜面对称平面31的右边。类似于根据图18的物场9，根据图29的物场9还关于平行于xz平面延伸的镜面对称平面55镜面对称。

根据图29的物场9的最小横向范围YS_min存在于镜面对称平面31的高度处。根据图29的物场9在两个边界线29、30的高度处具有最大横向范围YS_max。在根据图29的物场9中YS_min对YS_max的比是0.5。

通过场分面镜49的矩形场分面50可大致照明根据图29的物场9。

图30示出半场75上远心值在等高线轨迹(height line course)中的轨迹，相对值分别与各个单独等高线相关联。最大远心值约为3。远心值被定义为照明光3的束焦点与像平面14上的垂直入射的偏离(用mrad度量)。

图31也以等高线视图示出半场75上的畸变值。该畸变值在大于0mm的最小值和约2.2mm的最大值之间变化。

图32也以等高线视图示出半场75上的波前值。该波前值在约12mλ的最小值和约28mλ的最大值之间变化，其中λ表示照明光3的13.5nm的波长。

在半场74中，远心、畸变和波前的轨迹被示为关于镜面对称平面31与图30到32中所示的镜面对称。

为了产生微结构或者纳米结构组件，如下使用投射曝光系统1：首先，设置掩模母版和晶片。接着借助于投射曝光系统1，将掩模母版上的结构投射到晶片的光敏层上。通过显影光敏层，接着将微结构产生在晶片上并且因此生产出微结构组件。

投射曝光系统1被实施为扫描曝光机。在此情况中，在投射曝光期间掩模母版在y方向上连续位移。可替代的，可以使用步进曝光机(stepper)的结构，其中在y方向上以步进的方式位移晶片。

如果投射曝光系统1被构造为扫描曝光机，则扫描方向平行于物场9的横向维度延伸。

Claims (33)

1.一种具有多个反射镜的成像光学系统，所述多个反射镜将物平面中的物场成像到像平面中的像场中，

-其中至少一个所述反射镜的反射面被构造为不能通过旋转对称函数描述的自由形状面，

-其中所述物场的纵横比大于1，并且纵向维度沿着长边延伸，横向维度沿着窄边延伸，

其特征在于：所述物场的最小横向尺寸YS_min与最大横向尺寸YS_max的比小于0.9。

2.一种具有多个反射镜的成像光学系统，所述多个反射镜将物平面中的物场成像到像平面中的像场中，

-其中所述物场和/或所述像场偏离镜面对称场形状。

3.根据权利要求2所述的成像光学系统，其特征在于至少一个所述反射镜的反射面被构造为不能通过旋转对称函数描述的自由形状面。

4.根据权利要求2所述的成像光学系统，其特征在于所述物场具有纵横比，

-其中所述物场的纵横比大于1，并且纵向维度沿着长边延伸，横向维度沿着窄边延伸，

-其中所述反射镜的反射面能够通过面函数描述，所述面函数在所述物场的纵向维度上具有奇数幂的项。

5.一种用于照明物平面中的照明场的照明光学系统，

-引导照明光的所述照明光学系统的组件被构造为使得所述照明场的纵横比大于1，并且纵向维度沿着长边延伸，横向维度沿着窄边延伸，

其中，所述照明场的最小横向尺寸YS_min与最大横向尺寸YS_max的比小于0.9，

-所述照明光学系统被设计为使得在不需要遮挡用于所述照明场的形成的照明光的情况下产生这种横向变化。

6.根据权利要求5所述的照明光学系统，其特征在于：引导所述照明光的所述照明光学系统的至少一个所述组件的反射面被构造为不能通过旋转对称函数描述的自由形状面。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的光学系统，其特征在于所述物场或照明场通过以下限制：

-曲线，

-与所述曲线相对的纵向线，

-两个边界线，所述两个边界线各自连接所述曲线和所述纵向线的两端。

8.根据权利要求7所述的光学系统，其特征在于所述曲线具有部分圆形状。

9.根据权利要求8所述的光学系统，其特征在于所述曲线具有最多300mm的半径。

10.根据权利要求7所述的光学系统，其特征在于与所述曲线相对的所述纵向线直线延伸。

11.根据权利要求7所述的光学系统，其特征在于与所述曲线相对的所述纵向线以弯曲方式延伸。

12.根据权利要求11所述的光学系统，其特征在于以弯曲方式延伸的纵向线以拱形方式延伸。

13.根据权利要求12所述的光学系统，其特征在于与所述曲线相对的长线以部分圆形状延伸。

14.根据权利要求13所述的光学系统，其特征在于与所述曲线相对的所述纵向线具有最多300mm的半径。

15.根据权利要求1至6中的任一项所述的光学系统，其特征在于所述物场或照明场具有楔形。

16.根据权利要求1至6中的任一项所述的光学系统，其特征在于所述物场或照明场由两个梯形半场构成。

17.根据权利要求1至6中的任一项所述的光学系统，其特征在于所述物场或照明场具有收缩。

18.根据权利要求1至4中的任一项所述的光学系统，其特征在于所述成像光学系统具有至少六个反射镜。

19.根据权利要求18所述的光学系统，其特征在于所述成像光学系统精确具有八个反射镜。

20.根据权利要求5至6中的任一项所述的照明光学系统，其特征在于：

-具有多个场分面的场分面镜具有反射面，

-后续光学系统用于叠加所述场分面镜的多个场分面在所述照明场中的成像。

21.根据权利要求20所述的照明光学系统，其特征在于：至少一个所述场分面的反射面被构造为在几何上不与所述照明场相似。

22.根据权利要求20所述的照明光学系统，其特征在于至少一个所述场分面的反射面的边界是矩形。

23.根据权利要求20所述的照明光学系统，其特征在于至少一个所述场分面的反射面的边界是拱形。

24.根据权利要求20所述的照明光学系统，其特征在于至少一个所述场分面的反射面的边界是桶形。

25.根据权利要求20所述的照明光学系统，其特征在于至少一个所述场分面的反射面的边界构造为一长边直线延伸且一长边拱形延伸。

26.根据权利要求20所述的照明光学系统，其特征在于至少两个所述场分面的反射面在所述场分面镜的基平面上的投射面在以下参数的至少一个上不同：

-尺寸，

-形状，

-取向。

27.根据权利要求17所述的光学系统，其特征在于所述成像光学系统具有至少六个反射镜。

28.一种照明系统，所述照明系统具有根据权利要求5至27中的任一项所述的照明光学系统以及EUV光源。

29.一种投射曝光系统，所述投射曝光系统具有根据权利要求28所述的照明系统以及根据权利要求1至4中的任一项所述的用于在像场中成像物场的成像光学系统。

30.根据权利要求29所述的投射曝光系统，其特征在于所述照明光学系统被构造为使得被所述照明光学系统照明的照明场完全包含所述成像光学系统的物场。

31.根据权利要求30所述的投射曝光系统，其特征在于所述照明场的面积最大比物场的面积大5％。

32.一种用于制造微结构组件的方法，包括以下方法步骤：

-设置掩模母版和晶片，

-借助于根据权利要求29至31中的任一项所述的投射曝光系统，将所述掩模母版上的结构投射到所述晶片的光敏层上。

33.一种根据权利要求32的方法制造的微结构组件。