DE10127227A1

DE10127227A1 - Katadioptrisches Reduktionsobjektiv

Info

Publication number: DE10127227A1
Application number: DE10127227A
Authority: DE
Inventors: Alexander Epple; Helmut Beierl
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2002-12-05
Also published as: EP1260845A2; US20030021040A1; EP1260845A3; US6717746B2; KR20020089204A; US7006304B2; JP2003043362A; US20040160677A1

Abstract

Ein katadioptrisches Projektionsobjektiv ist dazu ausgebildet, ein in einer Objektebene (2) angeordnetes Muster unter Erzeugung eines einzigen reellen Zwischenbildes (3) in eine Bildebene (4) abzubilden. Zwischen der Objektebene und der Bildebene liegen ein katadioptrischer erster Objektivteil (5) mit einem Konkavspiegel (6) und einer Strahlumlenkeinrichtung (7) sowie ein hinter der Strahlumlenkeinrichtung beginnender dioptrischer zweiter Objektivteil (8). Das System ist so ausgelegt, dass das Zwischenbild hinter der ersten Linse (17) des dioptrischen Objektivteils (8) liegt und vorzugsweise frei zugänglich ist. Die Anordnung des Zwischenbildes mit großem Abstand hinter der letzten Spiegelfläche (10) der Strahlumlenkeinrichtung (7) zwischen zwei Linsen (17, 21) des dioptrischen Objektivteils (8) trägt zur Vermeidung von Abbildungsfehlern bei.

Description

Die Erfindung betrifft ein katadioptrisches Projektionsobjektiv zur Abbildung eines in einer Objektebene angeordneten Musters in eine Bildebene.

Derartige Projektionsobjektive werden in Projektionsbelichtungsanlagen zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen verwendet, insbesondere in Waferscannern und Wafersteppern. Sie dienen dazu, Muster von Photomasken oder Strichplatten, die nachfol gend allgemein als Masken oder Retikel bezeichnet werden, auf einen mit einer lichtempfindlichen Schicht beschichteten Gegenstand mit höchster Auflösung in verkleinerndem Maßstab zu projizieren.

Dabei ist es zur Erzeugung immer feinerer Strukturen notwendig, einerseits die bildseitige numerische Apertur (NA) des Projektionsobjektivs zu ver größern und andererseits immer kürzere Wellenlängen zu verwenden, vor zugsweise Ultraviolettlicht mit Wellenlängen von weniger als ca. 260 nm.

In diesem Wellenlängenbereich stehen nur noch wenig ausreichend trans parente Materialien zur Herstellung der optischen Komponenten zur Verfü gung, insbesondere synthetisches Quarzglas und Fluoridkristalle, wie Cal ciumfluorid, Magnesiumfluorid, Bariumfluorid, Lithiumfluorid, Lithium- Kalzium-Aluminium-Fluorid, Lithium-Strontium-Aluminium-Fluorid o. dgl. Da die Abbékonstanten der verfügbaren Materialien relativ nahe beieinander liegen, ist es schwierig, rein refraktive Systeme mit ausreichender Korrek tur von Farbfehlern (chromatische Aberration) bereitzustellen. Dieses Prob lem wäre durch Nutzung rein reflektiver Systeme lösbar. Jedoch ist die Herstellung derartiger Spiegelsysteme aufwendig.

In Anbetracht der obigen Probleme werden für höchstauflösende Projekti onsobjektive der genannten Art überwiegend katadioptrische Systeme verwendet, bei denen brechende und reflektierende Komponenten, insbe sondere also Linsen und Spiegel, kombiniert sind.

Bei der Nutzung von abbildenden Spiegelflächen ist es erforderlich, Strahl umlenkeinrichtungen einzusetzen, wenn eine obskurationsfreie und vignet tierungsfreie Abbildung erreicht werden soll. Es sind sowohl Systeme mit einem oder mehreren Umlenkspiegeln, als auch Systeme mit physikali schen Strahlteilern bekannt. Darüber hinaus können weitere Planspiegel zur Faltung des Strahlengangs verwendet werden. Diese werden im allge meinen nur verwendet, um Bauraumanforderungen zu erfüllen, insbeson dere um Objekt- und Bildebene parallel zueinander auszurichten. Diese Faltungsspiegel sind optisch nicht zwingend erforderlich.

Systeme mit einem physikalischen Strahlteiler, beispielsweise in Form ei nes Strahlteilerwürfels (BSC, beam splitter cube), haben den Vorteil, daß axiale (on-axis) Systeme realisierbar sind. Hier werden polarisationsselek tiv wirksame Spiegelflächen eingesetzt, die abhängig von der Polarisati onsvorzugsrichtung der auftreffenden Strahlung reflektierend oder trans mittierend wirken. Nachteilig an solchen Systemen ist, daß geeignete transparente Materialien kaum in den erforderlich großen Volumina verfüg bar sind. Außerdem kann die Herstellung der optisch wirksamen Strahltei lerschichten innerhalb der Strahlteilerwürfeln erhebliche Schwierigkeiten machen. Auch Aufheizungseffekte im Strahlteiler können problematisch sein, insbesondere dann, wenn die Strahlenbelastung im Strahlteiler groß ist, weil innerhalb des Strahlteilers ein Zwischenbild erzeugt wird.

Ein Beispiel für ein derartiges System ist in der EP-A-0 475 020 (entspre chend US-A-5,052,763) gezeigt. Hier liegt die Maske direkt auf einem Strahlteilerwürfel auf, und das Zwischenbild liegt hinter der Strahlteilerflä che im Inneren des Strahlteilerwürfels. Ein anderes Beispiel ist in der US-A-5,808,805 bzw. der zugehörigen Continution-Anmeldung US-A-5,999,333 gezeigt. Hier liegt zwischen der Objektebene und einem Strahlteilerwürfel eine mehrlinsige Linsengruppe mit positiver Brechkraft. Das gesammelte Lichtbündel wird zunächst von der Polarisationsstrahltei lerfläche in Richtung eines Konkavspiegels gelenkt und von diesem zurück in den Strahlteilerwürfel und durch die Strahlteilerfläche in Richtung der nachfolgenden Linsengruppe mit insgesamt positiver Brechkraft reflektiert. Das Zwischenbild liegt innerhalb des Strahlteilerwürfels in unmittelbarer Nähe der Strahlteilerfläche. In diesen Dokumenten sind keine Angaben über entstehende Aufheizprobleme oder deren Vermeidung gemacht.

In der EP-A-0 887 708 sind für ein katadioptrisches System mit Strahltei lerwürfel, jedoch offenbar ohne Zwischenbild im Strahlteilerwürfel, Maß nahmen zur Vermeidung von aufheizungsbedingten Abbildungsfehlern an gegeben. Durch geeignete Strahlführung von durch den Strahlteilerwürfel hindurchtretenden Strahlen wird eine zur Strahlteilerfläche symmetrische Strahlungsintensitätverteilung angestrebt, wodurch eine zur Strahlteilerflä che symmetrische Aufwärmung erreicht werden soll. Es wird angegeben, daß sich hierdurch schwierig zu kompensierende Wellenfrontverzerrungen, wie sie sich bei ungleichförmiger Aufheizung ergeben, vermeidbar sind.

Diese Nachteile von Systemen mit Strahlteilerwürfel können bei Systemen mit einem oder mehreren Umlenkspiegeln in der Strahlumlenkeinrichtung teilweise vermieden werden. Diese Systeme haben allerdings den prinzip bedingten Nachteil, daß es sich zwingend um außeraxiale (off-axis) Sys teme handelt.

Ein derartiges katadioptrisches Reduktionsobjektiv ist in der EP-A-0 989 434 (entsprechend US-Serial Nr. 09/364382) beschrieben. Bei diesem sind zwischen der Objektebene und der Bildebene ein katadioptrischer erster Objektivteil mit einem Konkavspiegel, eine Strahlumlenkeinrichtung, und hinter dieser ein dioptrischer zweiter Objektivteil angeordnet. Die als Spie gelprisma ausgebildete Strahlumlenkeinrichtung hat eine erste Spiegelflä che zur Umlenkung der von der Objektebene kommenden Strahlung zum Konkavspiegel und eine zweite Spiegelfläche zur Umlenkung der von die sem reflektierten Strahlung zum zweiten Objektivteils, der nur refraktive Elemente enthält. Der katadioptrische erste Objektivteil erzeugt ein reelles Zwischenbild, welches mit geringem Abstand hinter der zweiten Spiegelflä che und mit Abstand vor der ersten Linse des zweiten Objektivteiles liegt. Das Zwischenbild ist dadurch frei zugänglich, was z. B. zur Anbringung ei ner Leuchtfeld blende genutzt werden kann.

Ein anderes Reduktionsobjektiv, das eine Strahlumlenkeinrichtung mit ei nem Umlenkspiegel aufweist, ist in der US-A-5,969,882 (entsprechend EP- A-0 869 383) beschrieben. Bei diesem System ist der Umlenkspiegel so angeordnet, daß das von der Objektebene kommende Licht zunächst auf den Konkavspiegel des ersten Objektivteiles fällt, bevor es von diesem zum Umlenkspiegel der Strahlumlenkeinrichtung reflektiert wird. Von die sem wird es zu einer weiteren Spiegelfläche reflektiert, die das Licht in Richtung der Linse des rein dioptrischen zweiten Objektivteilers lenkt. Die für die Erzeugung des Zwischenbildes genutzten Elemente des ersten Ob jektivteils sind so ausgelegt, daß das Zwischenbild nahe bei dem Umlenk spiegel der Strahlumlenkeinrichtung liegt. Der zweite Objektivteil dient der Refokussierung des Zwischenbildes auf die Bildebene, die dank der dem Zwischenbild folgenden Spiegelfläche parallel zur Objektebene angeordnet sein kann.

Die US-A-6,157,498 zeigt einen ähnlichen Aufbau, bei dem das Zwischen bild auf oder nahe der Spiegelfläche der Strahlumlenkeinrichtung liegt. Zwischen dieser und einem Umlenkspiegel im zweiten Objektivteil sind ei nige Linsen des zweiten Objektivteil angeordnet. In unmittelbarer Nähe o der bei dem Zwischenbild ist auch eine asphärische Fläche angeordnet. Hierdurch soll ausschließlich Verzeichnung korrigiert werden, ohne dass andere Bildfehler beeinflusst werden.

Ein Projektionsobjektiv mit verkleinerndem katadioptrischen Teilsystem und Zwischenbild in der Nähe eines Umlenkspiegels einer Strahlumlenk einrichtung ist in der DE 197 26 058 gezeigt.

In der schon erwähnten US-A-5,999,333 ist ein anderes katadioptrisches Reduktionsobjektiv mit Umlenkspiegel gezeigt, bei dem das von der Ob jektebene kommende Licht zuerst auf den Konkavspiegel trifft, von dem es auf die einzige Spiegelfläche der Umlenkeinrichtung reflektiert wird. Das vom katadioptrischen Teil erzeugte Zwischenbild liegt nahe bei dieser Spiegelfläche. Diese reflektiert das Licht zu einem dioptrischen, zweiten Objektivteil, der das Zwischenbild auf die Bildebene abbildet. Sowohl der katadioptrische Objektivteil, als auch der dioptrische Objektivteil haben ei nen verkleinernden Abbildungsmaßstab.

Ein ähnlicher Objektivaufbau, bei dem ebenfalls das vom katadioptrischen Objektivteil erzeugte Zwischenbild in der Nähe des einzigen Umlenkspie gels der Strahlumlenkeinrichtung liegt, ist in der JP-A-10010429 gezeigt. Die dem Umlenkspiegel nächste Linsenfläche des nachfolgenden dioptri schen Objektivteils ist asphärisch, um besonders wirksam zur Korrektur der Verzeichnung beizutragen.

Die Systeme, bei denen das Zwischenbild in der Nähe oder auf einer re flektierenden Fläche liegt, ermöglichen eine kompakte Bauweise. Zudem kann der zu korrigierende Feldradius dieser außeraxial beleuchteten Sys teme klein gehalten werden. Nachteilig ist, daß schon kleinste Fehler der Spiegelfläche die Qualität der Abbildung in der Bildebene beeinträchtigen können. Zudem kann die Konzentration von Strahlungsenergie auf Spiegelflächen zu Aufheizeffekten führen, die die Qualität der Abbildung beeinträchtigen. Die lokal hohe Strahlenbelastung kann auch Schäden an den normalerweise auf Spiegelflächen vorgesehenen Reflexbe schichtungen hervorrufen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden. Insbesondere soll ein Projektionsobjektiv geschaffen werden, dessen Abbildungsleistung relativ unempfindlich gegen Fertigungstoleran zen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein katadioptrisches Pro jektionsobjektiv mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor. Vorteilhafte Wei terbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschrei bung gemacht.

Ein erfindungsgemäßes Projektionsobjektiv der eingangs erwähnten Art zeichnet sich dadurch aus, daß der hinter der letzten Spiegelfläche der Strahlumlenkeinrichtung beginnende, dioptrische zweite Objektivteil min destens eine Linse aufweist, die zwischen dieser letzten Spiegelfläche und dem Zwischenbild angeordnet ist. Das Zwischenbild liegt also innerhalb des zweiten, rein refraktiven Objektivteiles, so daß die mindestens eine dem Zwischenbild vorgeschaltete Linse des zweiten Objektivteiles zur Er zeugung des Zwischenbildes beitragen kann. Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, daß zwischen der letzten Spiegelfläche der Strahlumlenkein richtung und dem Zwischenbild ein erheblicher Abstand liegt. Dadurch kann z. B. ein zugängliches Zwischenbild geschaffen werden, um bei spielsweise eine Leuchtfeldblende zur Verminderung von Streulicht anzu bringen. Besonders vorteilhaft ist es, dass dadurch die letzte Spiegelfläche im Bereich größerer Büscheldurchmesser liegt. Dadurch ist eine gleichmä ßigere Ausleuchtung unter Vermeidung gefährlicher lokaler Strahlungs dichtemaxima gewährleistet, und es wird eine gegebenenfalls vorhandene Aufheizung der diese Fläche tragenden optischen Komponente vergleich mäßigt, was zur Verbesserung der Abbildungsqualität beiträgt. Vor allem aber wirken sich kleine Fehler in der Spiegelfläche nicht oder nur vernach lässigbar auf die Abbildungsqualität in der Bildebene aus. Es können also trotz geringer Anforderungen an Flächenreinheit, Homogenität und Passe der letzten Spiegelfläche Objektive hoher Abbildungsqualität gebaut wer den.

Als "letzte Spiegelfläche" wird hier diejenige Spiegelfläche bezeichnet, die im Lichtweg direkt vor dem Zwischenbild liegt. Es kann sich dabei um eine polarisationsselektiv wirkende Strahlteilerfläche eines Strahlteilerblocks (BSC) handeln oder um einen voll reflektierenden Umlenkspiegel, dem ge gebenenfalls ein weiterer Umlenkspiegel einer Strahlumlenkungseinrich tung vorgeschaltet sein kann. Ebenso sind Rückflächenspiegel in Form von Umlenkprismen denkbar. Die "letzte Spiegelfläche" schließt bei erfin dungsgemäßen Projektionsobjektiven den katadioptrischen Objektivteil ab. Der letzten Spiegelfläche kann zu Beginn oder zwischen Linsen des zwei ten Objektivteils eine weitere Spiegelfläche folgen, die eine baulich günsti ge Faltung des Strahlengangs bewirkt, um z. B. Objekt- und Bildebene pa rallel zueinander anordnen zu können.

Das hier als Linse bezeichnete optische Element zwischen letzter Spiegel fläche und Zwischenbild kann auch eine von einer herkömmlichen Linse abweichende Form und Funktion haben, z. B. die Form einer Planplatte mit asphärischer Korrektur oder die Form einer Teil-Linse oder Halblinse. Da her steht hier "Linse" allgemein für ein transparentes optisches Element mit einer optischen Wirkung auf die durchtretende Strahlung.

Diese oben genannten Vorteile ergeben sich unabhängig von der Zwi schenschaltung einer Linse vor allem aus dem erheblichen Abstand zwi schen der letzten Spiegelfläche und dem reellen Zwischenbild. Der Ab stand, der nachfolgend auch als Zwischenbildabstand bezeichnet wird, ist vorzugsweise so bemessen, dass der Durchmesser der Strahlenbündel auf einer zur optischen Achse senkrecht stehenden Fläche im Schnittpunkt der letzten Spiegelfläche mit der optischen Achse mindestens 10% des Durchmessers des Konkavspiegels beträgt, z. B. 17% oder mehr dieses Durchmessers. Der Abstand sollte jedoch nicht so groß werden, dass das Durchmesserverhältnis deutlich über 20% oder 25% ansteigt, um die zu korrigierenden Feldradien ausreichend klein zu halten. Der große Zwi schenbildabstand ermöglicht die Zwischenschaltung der mindestens einen Linse. Diese hat vorzugsweise positive Brechkraft, wodurch die Durchmes ser der dem Zwischenbild nachfolgender Linsen gering gehalten werden können. Dies fördert eine materialsparende Konstruktion des zweiten Ob jektivteils.

Die Anordnung mindestens einer Linse zwischen letzter Spiegelfläche und Zwischenbild schafft zudem bisher unbekannte Möglichkeiten, nachteilige Effekte der Linsenaufheizung zu minimieren oder ganz zu vermeiden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist hierzu vorgesehen, daß objektseitig vor dem Zwischenbild eine vordere Zwischenbildlinse und bildseitig hinter dem Zwischenbild eine hintere Zwischenbildlinse angeordnet ist und daß die Zwischenbildlinsen in Bezug auf das Zwischenbild derart symmetrisch angeordnet sind, daß sich durch Linsenaufheizung (Lens-Heating) verur sachte asymmetrische Beiträge zu Bildfehlern, wie Koma, der Zwischen bildlinsen teilweise oder im wesentlichen vollständig kompensieren. Dies wird bei den Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

Die hier angesprochene symmetrische Anordnung von vorderer und hinte rer Zwischenbildlinse zur teilweisen oder vollständigen Kompensation a symmetrischer Lens-Heating-Effekte im Bereich eines Zwischenbildes ist nicht nur bei gattungsgemäßen Projektionsobjektiven vorteilhaft, sondern auch bei anderen abbildenden optischen Systemen, bei denen mindestens ein reelles Zwischenbild erzeugt wird.

Die erfindungsgemäße günstige Anordnung des Zwischenbildes wird er leichtert, wenn der erste, katadioptrische Objektivteil nicht oder nicht we sentlich zur Gesamtverkleinerung des Projektionsobjektives beiträgt. Vor zugsweise hat der katadioptrische erste Objektivteil einen Abbildungsmaß stab β_M, der größer als ca. 0,95 ist. Bevorzugte Ausführungsformen haben einen vergrößernden Abbildungsmaßstab (β_M < 1), was eine Verschiebung des Zwischenbildes in den refraktiven zweiten Objektivteil unterstützt.

Um trotz der günstigen Anordnung des Zwischenbildes die zu korrigieren den Feldradien gering zu halten, sind vorzugsweise Korrekturmittel zur Korrektur der sphärischen Aberration des ersten Objektivteiles vorgese hen, wodurch die axialen Lagen des paraxialen Zwischenbildes und des durch Randstrahlen höherer Strahlhöhe erzeugten Randstrahl- Zwischenbildes näher zusammenrücken. Zweckmäßig ist es, wenn für die sphärische Längsaberration SAL des ersten Objektivteils folgende Be dingung eingehalten wird: 0 <| SAL/L| < 0,025, wobei L der geometrische Ab stand zwischen Objektebene und Bildebene ist. Dies wird später näher erläutert.

Bei bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, daß die dem Zwi schenbild nächste Linsenfläche des refraktiven Objektivteils sphärisch ist. Es ist auch möglich, daß beide dem Zwischenbild zugewandten Linsenflä chen sphärisch sind. Dadurch können ohne extreme Anforderungen bei der Linsenherstellung Objektive hoher Abbildungsleistung bei geringer Fer tigungsstreuung hergestellt werden. Denn die bei der Herstellung erreich bare Formgenauigkeit (Passe) ist bei sphärischen Flächen im allgemeinen höher als bei Asphären, welche auch Oberflächen-Mikrorauhigkeit und Transmissionsgradienten aufweisen können. Andererseits wirken zwi schenbildnahe Flächen besonders stark auf die Korrektur von Bildfehlern wie Verzeichnung, weshalb bei herkömmlichen Designs häufig Asphären in der Nähe von Zwischenbildern vorgesehen sind. Dagegen ist hier bevor zugt, in der Nähe des Zwischenbildes besonders gut bzw. nahezu perfekt herstellbare sphärische Linsenflächen einzusetzen.

Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprü chen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf an deren Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähi ge Ausführungen darstellen können. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Längsschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht des Bereiches der Strahlumlenkein richtung in Fig. 1,

Fig. 4 eine Längsschnittdarstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die bezüglich der optischen Eigenschaften der Ausführungsform gemäß Fig. 1 entspricht und eine Faltung im zweiten Objektivteil aufweist, und

Fig. 5 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikro lithographie-Projektionsbelichtungsanlage.

Bei der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen bezeich net der Begriff "optische Achse" eine gerade Linie oder eine Folge von ge raden Linienabschnitten durch die Krümmungsmittelpunkte der optischen Komponenten. Die optische Achse wird an Umlenkspiegeln oder anderen reflektierenden Flächen gefaltet. Richtung und Abstände werden als "bild seitig" beschrieben, wenn sie in Richtung der Bildebene bzw. des dort be findlichen, zu belichtenden Substrates gerichtet sind und als "objektseitig", wenn sie in Bezug auf die optische Achse zum Objekt gerichtet sind. Das Objekt ist in den Beispielen eine Maske (Retikel) mit dem Muster einer in tegrierten Schaltung, es kann sich aber auch um ein anderes Muster, bei spielsweise eines Gitters, handeln. Das Bild wird in den Beispielen auf ei nem als Substrat dienenden, mit einer Photoresistschicht versehenen Wa fer gebildet, jedoch sind auch andere Substrate, beispielsweise Elemente für Flüssigkeitskristallanzeigen oder Substrate für optische Gitter möglich. Im folgenden werden identische oder einander entsprechende Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen aus Gründen der Übersichtlichkeit mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Ein typischer Aufbau eines erfindungsgemäßen katadioptrischen Redukti onsobjektivs 1 ist anhand eines ersten Ausführungsbeispiels in Fig. 1 ge zeigt. Es dient dazu, ein in einer Objektebene 2 angeordnetes Muster ei nes Retikels o. dgl. unter Erzeugung eines einzigen reellen Zwischenbildes 3 in eine Bildebene 4 in reduziertem Maßstab abzubilden, beispielsweise im Verhältnis 4 : 1. Das Objektiv 1 hat zwischen der Objektebene 2 und der Bildebene 3 einen katadioptrischen ersten Objektivteil 5 mit einem Kon kavspiegel 6 und einer Strahlumlenkeinrichtung 7, und hinter der Strahlum lenkeinrichtung einen dioptrischen zweiten Objektivteil 8, der ausschließ lich refraktive optische Komponenten enthält. Die Strahlumlenkeinrichtung 7 ist als Spiegelprisma ausgebildet und hat eine erste, ebene Spiegelfläche 9 zur Umlenkung der von der Objektebene 2 kommenden Strahlung in Richtung des Konkavspiegels, sowie eine ebene zweite Spiegelfläche 10 zur Umlenkung der vom abbildenden Konkavspiegel 6 reflektierten Strah lung in Richtung des zweiten Objektivteils 8. Die Spiegelfläche 10 bildet die letzte Spiegelfläche des katadioptrischen Teilsystems 5 und auch die letzte Spiegelfläche der Strahlumlenkeinrichtung 7. Während die erste Spiegel fläche 9 für die Strahlumlenkung zum Konkavspiegel 6 notwendig ist, kann die zweite Spiegelfläche 10 auch entfallen. Dann würden, ohne weitere Umlenkspiegel, die Objektebene und die Bildebene im wesentlichen senk recht zueinander stehen. Wie Fig. 4 zeigt, kann eine Faltung auch inner halb des refraktiven Objektivteils vorgegeben sein.

Wie in Fig. 1 erkennbar, tritt das Licht aus einem (nicht gezeigten) Be leuchtungssystem auf der bildabgewandten Seite der Objektebene 2 in das Projektionsobjektiv ein und durchtritt dabei zunächst die in der Bildebene angeordnete Maske. Das transmittierte Licht durchtritt dann eine zwischen der Objektebene 2 und der Strahlumlenkeinrichtung 7 angeordnete Sam mellinse 11 mit konvexer Eintrittsfläche und wird dann von dem Faltungs spiegel 9 des Strahlteilers 7 in Richtung einer Spiegelgruppe 12 umge lenkt, die den Konkavspiegel 6 sowie zwei diesem unmittelbar vorange stellte Negativlinsen 13, 14 umfaßt, deren Flächen jeweils zum Spiegel 6 gekrümmt sind. Der Faltungsspiegel 9 ist dabei derart in einem von 45° abweichenden Winkel zur optischen Achse 15 des vorausgehenden Objek tivteiles ausgerichtet, daß die Umlenkung in einem Umlenkwinkel von mehr als 90°, im Beispiel ca. 100°, erfolgt. Das vom Konkavspiegel 6 reflektierte und durch die zweifach durchlaufenen Negativlinsen 13, 14 zur Strahlum lenkeinrichtung 7 zurückgeführte Licht wird vom zweiten Faltungsspiegel 10 der Strahlumlenkeinrichtung 7 in Richtung des dioptrischen zweiten Objektivteils 8 umgelenkt. Dessen optische Achse 16 verläuft parallel zur optischen Achse 15 des Eingangsteils und erlaubt somit eine parallele An ordnung zwischen Objektebene 2 und Bildebene 4, was einen einfachen Scannerbetrieb ermöglicht.

Der zweite Objektivteil 8 hat als eine Besonderheit eine dem zweiten Fal tungsspiegel 10 mit Abstand nachfolgende erste Linse 17, die im Beispiel als bikonkave Positivlinse gestaltet ist und mit positiver Brechkraft zur Er zeugung des reellen Zwischenbildes 3 beiträgt. Bei der gezeigten Ausfüh rungsform liegt das Zwischenbild mit Abstand bildseitig hinter dieser ersten Linse 17, wobei das durch eine Pseudoebene 18 gekennzeichnete paraxiale Zwischenbild näher bei der sphärischen Austrittsfläche der ersten Linse 17 liegt als das durch Randstrahlen höherer Strahlhöhe erzeugte Randstrahl-Zwischenbild 19.

Die dem Zwischenbild 3 nachfolgende hintere Linsegruppe 20 des zweiten Objektivteils 8 dient dazu, das Zwischenbild 3 in die Bildebene 4 abzubil den. Die dem Zwischenbild 3 nächste Linse 21 dieser abbildenden Linsen gruppe 20 ist als Positiv-Meniskuslinse mit objektwärts gekrümmten Flä chen ausgebildet und hat zum Zwischenbild 3 einen Abstand, der größer als der Abstand zwischen Zwischenbild und der ersten Linse 17 des zwei ten Objektivteils 8 ist. Sie wird mit großem Abstand gefolgt von einer weite ren, objektwärts gekrümmten Positiv-Meniskuslinse 22, auf die mit axialem Abstand eine objektwärts gekrümmte Meniskuslinse 23, eine bikonkave Negativlinse 24 und eine bikonvexe Positivlinse 25 folgen. Dieser folgt eine objektwärts gekrümmte Meniskuslinse 26 mit leicht negativer Brechkraft, der eine bikonvexe Positivlinse 27 folgt. Zwischen den Linsen 26 und 27 befindet sich ein objektwärts gekrümmter, meniskusförmiger Luftraum 37. Unmittelbar hinter der nachfolgenden, objektwärts gekrümmten Meniskus linse 28 positiver Brechkraft liegt die frei zugängliche Systemblende 29, so dass der Luftraum 37 in der Nähe der Blende 29 vor dieser angeordnet ist. Eine der Blende 29 nachfolgende Negativ-Meniskuslinse 30 mit bildseitiger Konkavfläche, eine darauffolgende bikonvexe Positivlinse 31, eine objekt wärts gekrümmte Meniskuslinse 32 positiver Brechkraft, eine darauffolgen de, dicke bikonvexe Positivlinse 33 und eine weitere bikonvexe Positivlinse 34 kleineren Durchmessers dienen der Zusammenführung des Strahls in Richtung Waferebene 4. Als wafernächste optische Komponente ist eine planparallele Abschlußplatte 35 vorgesehen.

In Tabelle 1 ist die Spezifikation des Design in tabellarischer Form zusam mengefaßt. Dabei gibt Spalte 1 die Nummer der brechenden, reflektieren den oder auf andere Weise ausgezeichneten Fläche F, Spalte 2 den Radi us r der Fläche (in mm), Spalte 3 den als Dicke bezeichneten Abstand d der Fläche zur nachfolgenden Fläche (in mm), Spalte 4 den als Index be zeichneten Brechungsindex des Materials des Bauelementes, das der Ein trittsfläche folgt, an. In Spalte 5 sind die reflektierenden Flächen gekenn zeichnet. Die Gesamtlänge L des Objektivs zwischen Objekt- und Bildebe ne beträgt ca. 1250 mm.

Bei der Ausführungsform sind acht der Flächen, nämlich die Flächen F7 bzw. F13, F20, F22, F29, F30, F36, F39 und F45 asphärisch. Die Asphä ren sind in der Zeichnungsfigur durch Doppelstriche gekennzeichnet. Ta belle 2 gibt die entsprechenden Asphärendaten an, wobei die asphäri schen Flächen nach folgender Vorschrift berechnen:

p(h) = [((1/r)h²)/(1 + SQRT(1 - (1 + K)(1/r)²h²)] + C1.h⁴ + C2.h⁶ + . . .

Dabei gibt der Kehrwert (1/r) des Radius die Flächenkrümmung und h den Abstand eines Flächenpunktes von der optischen Achse an. Somit gibt p(h) diese Pfeilhöhe, d. h. den Abstand des Flächenpunktes vom Flächen scheitel in z-Richtung, d. h. in Richtung der optischen Achse. Die Konstan ten K, C1, C2 . . . sind in Tabelle 2 wiedergegeben.

Das mit Hilfe dieser Angaben reproduzierbare optische System 1 ist für eine Arbeitswellenlänge von ca. 157 nm ausgelegt, bei der das für alle Lin sen verwendete Linsenmaterial Kalziumfluorid einen Brechungsindex n = 1,55841 hat. Die bildseitige numerische Apertur NA beträgt 0,80. Das Sys tem ist für ein Feld der Größe 22 × 7 mm² ausgelegt. Das System ist dop pelt telezentrisch.

Im folgenden werden die Funktion des optischen Systems und einige vor teilhafte Besonderheiten näher erläutert. Die schwach positive erste Linse 11 des katadioptrischen Teils 5 hat eine Brennweite, die etwa ihrem Ab stand zum Konkavspiegel 6 entspricht. Dadurch liegt der Konkavspiegel im Bereich einer Pupille des Systems und kann einen relativ kleinen Durch messer haben, was die Fertigung des Spiegels erleichtert. Die Faltung des Strahlengangs am ersten Umlenkspiegel 9 um mehr als 90° ist günstig für einen großen Arbeitsabstand über die gesamte Breite des Objektivs. Die beiden negativen Meniskuslinsen 13, 14 unmittelbar vor dem Konkav spiegel 6 sorgen für die Korrektur der chromatischen Längsaberration CHL. Es ist bei dieser Ausführungsform günstig, daß im zweifach durchlau fenden Teil des katadioptrischen Teilsystems 5 nur zwei Linsen 13, 14 an geordnet sind, da in diesem Bereich jede Linse z. B. im Hinblick auf Transmission und Einfluß auf die Wellenfrontqualität doppelt zählt, ohne zusätzliche Freiheitsgrade für Korrekturen zu geben.

Besonders bemerkenswert ist, daß der katadioptrische Objektivteil 5, des sen letzte wirksame Fläche der Umlenkspiegel 10 ist, nicht oder nur in ge ringem Ausmaß zur Gesamtverkleinerung des Systems beiträgt. Der kata dioptrische Objektivteil hat bei der gezeigten Ausführungsform einen Abbil dungsmaßstab |β_M| = 0,99. Dies trägt entscheidend dazu bei, daß das Zwi schenbild 3 mit großem Abstand (Zwischenbildabstand) hinter der letzten Spiegelfläche 10 des katadioptrischen Teils 5 entsteht. Damit zusammen hängend ergibt sich als weiterer Vorteil, daß die Strahlungsenergie auf dem zweiten Umlenkspiegel 10 über eine im Vergleich zum Stand der Technik größere Fläche relativ gleichmäßig verteilt ist, so daß Fehler auf grund von ungleichmäßiger Aufheizung im Bereich des Spiegels 10 bzw. des Strahlteilers 7 reduziert oder vermieden werden. Der Zwischenbildab stand ist hier so bemessen, dass der Durchmesser der Strahlenbündel auf einer zur optischen Achse 16 senkrecht stehenden Fläche durch den Schnittpunkt der zweiten Spiegelfläche 10 mit der optischen Achse zwi schen ca. 17% und ca. 18% des Durchmessers des konkaven Hauptspie gels 6 liegt.

Da das Zwischenbild nicht auf oder in unmittelbarer Nähe des Umlenk spiegels 10 liegt, können kleine herstellungsbedingte Fehler der Spiegel fläche 10 ohne weiteres toleriert werden, da diese nicht oder nur unscharf in die Bildebene 4 abgebildet werden und dementsprechend die Bilderzeu gung am Wafer 4 nicht stören. Da die letzte Spiegelfläche 10 einerseits einer relativ gleichmäßigen Strahlenbelastung ausgesetzt ist und anderer seits kleinere Spiegelfehler tolerierbar sind, ist zu erwarten, daß die Abbil dungsqualität des Objektivs auch nach jahrelangem Dauerbetrieb nicht durch Degradationen der (beschichteten) Spiegelfläche 10 beeinträchtigt wird.

Der axiale Abstand zwischen der letzten reflektierenden Fläche 10 des ka tadioptrischen Teils 5 und dem dahinterliegenden Zwischenbild 3 ist bei der gezeigten Ausführungsform, wie bei allen Ausführungsformen der Er findung, so groß, daß mindestens eine Linse des nachfolgenden dioptri schen Teilsystems 8 zwischen der letzten Spiegelfläche 10 und dem Zwi schenbild 3 angeordnet werden kann. Im Ausführungsbeispiel ist dies die bikonvexe Positivlinse 17, die mit ihrer positiven Brechkraft zur Erzeugung des Zwischenbildes 3 beiträgt. Durch ausreichend große positive Brech kraft im Bereich zwischen Spiegel 10 und Zwischenbild können die Linsen durchmesser der dem Zwischenbild 3 folgenden Linsen klein gehalten werden. Dadurch wird ein materialsparender Aufbau des dioptrischen Ob jektivteils gefördert. Eine Materialersparnis ergibt sich auch, wenn die erste Linse 17 nur als Halblinse ausgebildet ist, was hier möglich ist, da nur etwa eine Hälfte der Linse 17 optisch genutzt wird.

Die Erfindung ermöglicht es, mit mindestens einem Zwischenbild arbeiten de, katadioptrische Projektionsobjektive im Hinblick auf negative Auswir kungen von asymmetrischer Linsenaufheizung zu optimieren, indem die das Zwischenbild umgebenden Linsen 17, 21 in besonderer Weise zur Vermeidung von Lens-Heating-Effekten aneinander angepaßt sind. Die objektseitig vor dem Zwischenbild 3 liegende erste Linse 17 wird auch als vordere Zwischenbildlinse und die dem Zwischenbild nachfolgende Menis kuslinse 21 als hintere Zwischenbildlinse bezeichnet. Die Zwischenbildlin sen 17, 21 sind in Bezug auf das Zwischenbild 3 derart symmetrisch ange ordnet, daß sich durch Linsenaufheizung verursachte Beiträge der Zwi schenbildlinsen zu Bildfehlern, wie Koma, teilweise oder im wesentlichen vollständig kompensieren. Dabei kann die erste Zwischenbildlinse 17 so zusagen einen Vorhalt an aufheizungsbedingten Bildfehlern bereitstellen, der durch die nachgeschaltete, ebenfalls sich aufheizende hintere Zwi schenbildlinse 21 kompensiert wird. Bei den beispielhaft beschriebenen außer-axialen Systemen werden Linsen im Bereich des Zwischenbildes 3 extrem asymmetrisch beleuchtet. Dies führt bei Linsen im Zwischenbildbe reich zu stark asymmetrischen Effekten der Linsenaufheizung. Diese Effek te sind maßgeblich für nicht-korrigierbare Verzeichnung und Koma der Ab bildung am Wafer verantwortlich. Hier ist zu beachten, daß die durch Lin senaufheizung verursachten Bildfehler insbesondere bei den hier beispiel haft erläuterten katadioptrischen Systemen begrenzend für die Abbil dungsqualität sein können.

Ordnet man nun die Linsen 17, 21 in der beschriebenen Weise symmet risch um das Zwischenbild 3 herum an, so kann beispielsweise erreicht werden, daß die oberen und unteren Randstrahlen der Feldbündel an der vorderen und der hinteren Zwischenbildlinse 17 bzw. 21 gerade ihre Hö henverhältnisse, d. h. ihren Abstand zur optischen Achse 16 wechseln. So kann erreicht werden, daß asymmetrische Linsenaufheizungseffekte der vorderen Zwischenbildlinse 17 durch die hintere Zwischenbildlinse 21 teil weise oder vollständig ausgeglichen werden.

Die hier angesprochene Symmetrie in Bezug auf den Ausgleich unsymmet rischer Linsenaufheizungseffekte ist i. d. R. nicht gleichbedeutend mit einer geometrischen Symmetrie, beispielsweise einer Spiegelsymmetrie in Be zug auf die Lage des Zwischenbildes 3. Dies wird anhand der Ausfüh rungsform gem. Fig. 1 deutlich, bei der das Zwischenbild näher bei der sphärischen Austrittsfläche der ersten Zwischenbildlinse 17 liegt, als bei der asphärischen Eintrittsfläche der hinteren Zwischenbildlinse 21.

Von den Linsen 17 bis 35 des zweiten Objektivteils 8 tragen nur diejenigen der hinteren Linsengruppe 20, also nicht die Eingangslinse 17, zur Abbil dung des Zwischenbildes in die Waferebene 4 bei. Sie sind in geeigneter Weise kombiniert, um Bildfehler des Zwischenbildes so weit zu korrigieren, daß am Wafer 4 ein ausreichender Korrekturzustand erreicht wird. Unter den Linsen der zweiten Linsengruppe 20 nimmt die zwischenbildnächste Linse 21 eine Sonderrolle ein, da durch diese Linse verursachte Bildfehler aufgrund asymmetrischer Linsenaufheizung durch die dem Zwischenbild vorgeschaltete Linse 17 mindestens teilweise kompensiert werden. Diese schafft einen Vorhalt an aufheizungsbedingter Verzeichnung, der beim Lichtdurchtritt durch die Linse 21 abgebaut wird.

In Fig. 2 ist der Linsenschnitt einer anderen Ausführungsform gezeigt, de ren Spezifikation im Detail aus Tabelle 3 und Tabelle 4 (Asphärendaten) entnehmbar ist. Das ebenfalls für eine Arbeitswellenlänge von ca. 157 nm ausgelegte Reduktionsobjektiv 1 ist im Grundaufbau der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ähnlich und hat ebenfalls eine numerische Apertur NA = 0,80. Für entsprechende Linsen bzw. Linsengruppen sind die gleichen Bezugs zeichen wie in Fig. 1 verwendet. Ein wesentlicher Unterschied zu diesem Design liegt darin, daß im doppelt durchlaufenen Weg etwa im Mittelbe reich zwischen Strahlteiler 7 und Spiegelgruppe 12 eine Zwischenlinsen gruppe 41 angeordnet ist, die aus einer dem Strahlteiler 7 zugewandten, bikonvexen Positivlinse 42 und einer der Spiegelgruppe 12 zugewandten, bikonkaven Negativlinse 42 besteht. Eine Erhöhung der Brechkraft der Zwischenlinsengruppe 41 kann sich vorteilhaft auf den Durchmesser der Spiegelgruppe 12 auswirken, der dann geringer sein kann. Im zwischen bildnahen Bereich ist zusätzlich zur hinteren Zwischenbildlinse 21 eine Ne gativlinse 44 vorgesehen.

Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist nicht nur die dem Zwischenbild 3 zugewandte Austrittsfläche der ersten Zwischenbildlinse 17, sondern auch die dem Zwischenbild zugewandte, objektwärts konvexe Eintrittsfläche der hinteren Zwischenbildlinse 21 sphärisch. Damit sind bei de zwischen bildnahen Linsenflächen mit hoher Formgenauigkeit (Passe) herstellbar, wodurch herstellungsbedingte Bildfehler, die z. B. durch Flä chengradienten oder Mikrorauhigkeit verursacht werden können, minimiert werden.

Bei erfindungsgemäßen Objektiven sind kleine sphärische Längsaberratio nen SAL am Zwischenbild vorteilhaft. Bei den hier typischen Gesamtlän gen L von ca. 1250 mm sollte SAL nicht mehr als ca. 30 mm oder maximal 20 mm betragen, so dass der Betrag des Verhältnisses SAL/L einen Wert von ca. 0,025 nicht wesentlich übersteigen sollte. Unter diesen Bedingun gen können die zu korrigierenden Feldradien trotz großen Zwischenbildab standes gering gehalten werden. Dies wird anhand Fig. 3 näher erläutert. Diese zeigt schematisch den Bereich des Strahlteilerprismas 7 aus Fig. 1, wobei die vordere Zwischenbildlinse 17 nur schematisch gezeigt ist. Mit durchgezogener Linie ist ein vom Konkavspiegel kommendes, achsnahes Strahlenbündel 45 gezeigt, das in der Ebene 18 des paraxialen Zwischen bildes ein Randstrahl-Zwischenbild 46 bei geringer sphärischer Längsaber ration bildet. Das Strahlbündel ist so geführt, dass sein der optischen Ach se 16 zugewandter Rand 47 gerade noch vollständig auf die zweite Strahl teilerfläche 10 fällt, so dass eine vignettierungsfreie Abbildung entsteht. Bei größeren sphärischen Aberrationen ist eine vignettierungsfreie Abbildung unter sonst gleichen Bedingungen nur dann zu erreichen, wenn das Ob jektfeld 48, und damit das zugehörige Zwischenbild 46', seinen Abstand zur optischen Achse 16 vergrößert. Dies wird anhand des gestrichelt ge zeigten Strahlenbündels 45' erkennbar, dessen Randstrahl-Zwischenbild 46' mit Abstand hinter der Ebene 18 des paraxialen Zwischenbildes ent steht. Im Vergleich zum Strahlenbündel 45 bleibt die Lage des achsnahen Randstrahles 47 praktisch unverändert, während sich die Position des achsfernen Randstrahls 49 bei unverändertem Strahlbündelöffnungswinkel von der optischen Achse 16 wegbewegt hat. Es ist zu erkennen, dass der Abstand zwischen Zwischenbild 46 und optischer Achse 16 geringer wird, je geringer die sphärische Längsaberration (Abstand zwischen paraxialem Zwischenbild 18 und Randstrahl-Zwischenbild) wird. Entsprechendes gilt auch für die Lage des Objektfeldes. Daher sind geringe sphärische Aberra tionen günstig, um die zu korrigierenden Feldradien gering zu halten.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Varianten möglich, die nicht bildlich dargestellt sind. Beispielsweise können die Faltungsspiegel 9, 10 der Strahlumlenkeinrichtung 7 durch voneinander getrennte Faltungsspie gel, gegebenenfalls mit anderer Orientierung ersetzt werden. Bei Objekti ven geringerer numerischer Apertur und/oder bei Objektiven mit einem im wesentlichen rechtwinklig abstehenden Seitenarm für den Hauptspiegel 6 können anstatt reflexbeschichteter Spiegelflächen auch totalreflektierende Spiegelflächen benutzt werden, beispielsweise in einem Umlenkprisma. Es ist auch möglich, die mit zwei voll reflektierenden Umlenkspiegeln 9, 10 ausgestaltete Strahlumlenkeinrichtung 7 durch einen physikalischen Strahl teiler zu ersetzen, beispielsweise durch einen Strahlteilerblock mit einer einzigen Strahlteilerfläche, die teils in Reflexion und teils in Transmission genutzt wird. Es kann sich dabei um einen teildurchlässigen Spiegel han deln, bevorzugt ist jedoch ein Polarisationsstrahlteiler. Diese Fläche bildet dann die letzte Spiegelfläche vor dem Zwischenbild.

Eine weitere Möglichkeit, ein erfindungsgemäßes Projektionsobjektiv auf zubauen, ist in Fig. 4 gezeigt. Das dortige Projektionsobjektiv 1' entspricht in seinem optisch maßgeblichen Aufbau (z. B. Linsenart- und zahl, Krüm mungsradien, Luftabstände etc.) genau der Ausführungsform gem. Fig. 1 (Tabellen 1 und 2). Jedoch umfasst die konstruktiv notwendige Strahlum lenkungseinrichtung 7 hier nur einen ebenen Umlenkspiegel 9. Um auch bei dieser Ausführungsform eine Parallelanordnung von Retikelebene 2 und Waferebene 4 zu ermöglichen, ist hier ein zweiter Umlenkspiegel 10 in Lichtlaufrichtung hinter dem Zwischenbild 3 innerhalb des zweiten, dioptri schen Objektivteils 8 zwischen den mit relativ großem Abstand zueinander angeordneten Linsen 21 und 22 vorgesehen. Da dieser Umlenkspiegel 10 hinter dem Zwischenbild 3 angeordnet ist, gehört er nicht zur Strahlum lenkeinrichtung 7, deren letzte Spiegelfläche nun durch den Umlenkspiegel 9 gebildet wird. Bei dieser Konstruktion trifft das von der Objektebene 2 kommende Licht zunächst auf den abbildenden Konkavspiegel 6, von dem es zum einzigen Umlenkspiegel 9 der Strahlumlenkeinrichtung 7 reflektiert wird. Die konvergent auf die letzte Spiegelfläche 9 treffende Strahlung wird von dieser zum dioptrischen zweiten Objektivteil 8 reflektiert, der aufgrund der integrierten Strahlumlenkung durch Spiegel 10 eine rechtwinklig ge knickte Form aufweist. Zwischen dem Umlenkspiegel 9 und dem mit gro ßem Abstand nachfolgenden Zwischenbild 3 ist, genau wie bei den ande ren Ausführungsformen, eine Linse 17 des zweiten Objektivteils angeord net. Alle im Zusammenhang mit Fig. 1 genannten Vorteile bleiben bei die ser Ausführungsform erhalten.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen bestehen alle transparenten, optischen Komponenten aus dem gleichen Material, nämlich Calciumfluo rid. Es können gegebenenfalls auch andere, bei der Arbeitswellenlänge transparente Materialien verwendet werden, insbesondere die eingangs erwähnten Fluoridkristallmaterialien. Gegebenenfalls kann auch mindes tens ein zweites Material eingesetzt werden, um beispielsweise die chro matische Korrektur zu unterstützen. Die Vorteile der Erfindung können selbstverständlich auch bei Systemen für andere Arbeitswellenlängen des Ultraviolettbereichs verwendet werden, beispielsweise für 248 nm oder 193 nm. Da bei den gezeigten Ausführungsformen nur ein Linsenmaterial ver wendet wird, ist eine Anpassung der gezeigten Designs auf andere Wellen längen dem Fachmann besonders einfach möglich. Insbesonders bei Sys temen für größere Wellenlängen können auch andere Linsenmaterialien, beispielsweise synthetisches Quarzglas für alle oder einige optische Kom ponenten verwendet werden.

Erfindungsgemäße Projektionsobjektive können in allen geeigneten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlagen eingesetzt werden, beispielsweise in einem Waferstepper oder einem Waferscanner. In Fig. 4 ist beispielhaft ein Waferscanner 50 schematisch gezeigt. Er umfaßt eine Laserlichtquelle 51 mit einer zugeordneten Einrichtung 52 zur Einengung der Bandbreite des Lasers. Ein Beleuchtungssystem 53 erzeugt ein großes, scharf begrenztes und sehr homogen beleuchtetes Bildfeld, das an die Telezentrieerfordernisse des nachgeschalteten Projektionsobjektives 1 angepaßt ist. Das Beleuchtungssystem 53 hat Einrichtungen zur Auswahl des Beleuchtungsmodus und ist beispielsweise zwischen konventioneller Beleuchtung mit variablem Kohärenzgrad, Ringfeldbeleuchtung und Dipol- oder Quadrupolbeleuchtung umschaltbar. Hinter dem Beleuchtungssystem ist eine Einrichtung 54 zum Halten und Manipulieren einer Maske 55 so angeordnet, daß die Maske 55 in der Bildebene 2 des Projektionsobjektivs 1 liegt und in dieser Ebene zum Scanbetrieb bewegbar ist. Entsprechend umfaßt die Einrichtung 54 im Fall des gezeigten Waferscanners den Sca nantrieb.

Hinter der Maskenebene 2 folgt das Reduktionsobjektiv 1, das ein Bild der Maske in reduziertem Maßstab auf einem mit einer Photoresistschicht be legten Wafer 56 abbildet, der in der Bildebene 4 des Reduktionsobjektivs 1 angeordnet ist. Der Wafer 56 wird durch eine Einrichtung 57 gehalten, die einen Scannerantrieb umfaßt, um den Wafer synchron mit dem Retikel zu bewegen. Alle Systeme werden von einer Steuereinheit 58 gesteuert. Der Aufbau solcher Systeme sowie deren Arbeitsweise ist an sich bekannt und wird daher nicht mehr erläutert.

Tabelle 1

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Claims

1. Katadioptrisches Projektionsobjektiv zur Abbildung eines in einer Ob jektebene (2) angeordneten Musters in eine Bildebene (4) unter Er zeugung eines reellen Zwischenbildes (3), wobei zwischen der Ob jektebene und der Bildebene ein katadioptrischer erster Objektivteil (5) mit einem Konkavspiegel (6) und einer Strahlumlenkeinrichtung (7) und hinter der Strahlumlenkeinrichtung ein dioptrischer zweiter Objektivteil (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der hinter einer letzten Spiegelfläche (9, 10) des katadioptrischen Objek tivteils (5) beginnende zweite Objektivteil (8) mindestens eine Linse (17) aufweist, die zwischen der letzten Spiegelfläche (9, 10) und dem Zwischenbild (3) angeordnet ist.

2. Projektionsobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenbild (3) in einen Freiraum mit Abstand zur nächstlie genden optischen Komponente (17) angeordnet ist, und/oder dass das Zwischenbild (3) frei zugänglich ist.

3. Projektionsobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass das Zwischenbild (3) in einem Abstand zur letzten Spiegel fläche (9, 10) der Strahlumlenkeinrichtung (7) angeordnet ist, der so bemessen ist, dass der Durchmesser von Strahlbündeln auf einer zur optischen Achse senkrecht stehenden Fläche im Schnittpunkt der letzten Spiegelfläche (9, 10) mit der optischen Achse (16) min destens 10% des Durchmessers des Konkavspiegels (6) beträgt und vorzugsweise zwischen 17% und ca. 20% dieses Durchmessers liegt.

4. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass zwischen der letzten Spiegelfläche (9, 10) und dem Zwischenbild (3) positive Brechkraft angeordnet ist.

5. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass objektseitig vor dem Zwischenbild (3) einen vordere Zwischenbildlinse (17) und bildseitig hinter dem Zwi schenbild (3) eine hintere Zwischenbildlinse (21) angeordnet ist und dass die Zwischenbildlinsen in Bezug auf das Zwischenbild (3) derart im wesentlichen symmetrisch angeordnet sind, dass sich durch Lin senaufheizung verursachte asymmetrische Beiträge der Zwischen bildlinsen (17, 21) zu Bildfehlern, insbesondere Koma und/oder Ver zeichnung, mindestens teilweise kompensieren.

6. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die dem Zwischenbild (3) nächste Lin senfläche des zweiten Objektivteils sphärisch ist, wobei vorzugswei se beide dem Zwischenbild (3) zugewandten Linsenflächen des zweiten Objektivteils sphärisch sind.

7. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der katadioptrische erste Objektivteil (5) einen Abbildungsmaßstab β_M<0,95 hat, wobei er vorzugsweise einen vergrößernden Abbildungsmaßstab (β_M<1) hat.

8. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der katadioptrische erste Objektivteil (5) bezüglich der sphärischen Aberration derart korrigiert ist, dass für die sphärische Längsaberration SAL des ersten Objektivteils (5) folgen de Bedingung gilt:
0<|SAL/L|<0,025, wobei L der geometrische Abstand zwischen Ob jektebene (2) und Bildebene (4) ist.

9. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass im katadioptrischen ersten Objektivteil (5) zwischen dem Strahlteiler und einer den Konkavspiegel (6) um fassenden Spiegelgruppe (12) mit mindestens einer Negativlinse (13, 14) eine Zwischenlinsengruppe (41) mit mindestens einer Linse an geordnet ist, wobei die Zwischenlinsengruppe (41) vorzugsweise mindestens eine Positivlinse (42) umfasst.

10. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Strahlumlenkeinrichtung (7) eine voll reflektierende erste Spiegelfläche (9) zur Umlenkung der von der Ob jektebene (2) kommenden Strahlung zum Konkavspiegel (6) und ei ne in einem Winkel zur ersten Spiegelfläche (9) angeordnete, voll re flektierende zweite Spiegelfläche (10) zur Umlenkung der von dem Konkavspiegel kommenden Strahlung zum zweiten Objektivteil (8) aufweist.

11. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Strahlumlenkeinrichtung (7) nur eine voll spiegelnde Spiegelfläche (9) aufweist, die vorzugsweise zur Re flexion der von dem Konkavspiegel (6) kommende Strahlung zum zweiten Objektivteil (8) angeordnet ist.

12. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, dass die letzte Spiegelfläche eine polarisationsselekti ve Spiegelfläche ist, die insbesondere in einem Strahlteilerblock an geordnet ist.

13. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass zwischen der Objektebene (2) und der Strahlumlenkeinrichtung (7) eine Linse (11) mit positiver Brechkraft angeordnet ist.

14. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass es im Bereich nahe vor der System blende (29) einen objektwärts gekrümmten, meniskusförmigen Luft raum (37) aufweist.

15. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass es bildseitig und vorzugsweise auch ob jektseitig telezentrisch ausgebildet ist.

16. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass es für Ultraviolettlicht aus einem Wellen längenbereich zwischen ca. 120 nm und ca. 260 nm ausgelegt ist, insbesondere für Arbeitswellenlängen von ca. 157 nm oder ca. 193 nm.

17. Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, dadurch ge kennzeichnet, dass sie ein katadioptrisches Projektionsobjektiv (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.

18. Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen mit folgenden Schritten:

- Bereitstellung einer Maske mit einem vorgegebenen Muster;
- Beleuchtung der Maske mit Ultraviolettlicht einer vorgegebe nen Wellenlänge; und
- Projektion eines Bildes des Musters auf ein im Bereich der Bildebene eines Projektionsobjektives angeordnetes lichtemp findliches Substrat mit Hilfe eines katadioptrischen Projekti onsobjektives gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16.