DE102005045862A1

DE102005045862A1 - Optisches System für Ultraviolettlicht

Info

Publication number: DE102005045862A1
Application number: DE102005045862A
Authority: DE
Inventors: Alexander Dr. Epple; Toralf Dr. Gruner; Wolfgang Dr. Singer
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2006-04-20
Also published as: US20060119750A1; US7256932B2

Abstract

Ein optisches System für Ultraviolettlicht mit Wellenlängen lambda 200 nm, das insbesondere als katadioptisches Projektionsobjekt für die Mikrolithographie ausgelegt sein kann, hat eine Vielzahl von optischen Elementen, die optische Elemente aus synthetischem Quarzglas oder einem für eine Wellenlänge lambda 200 nm transparenten Fluoridkristallmaterial umfassen. Mindestens zwei der optischen Elemente werden zur Bildung mindestens einer Flüssigkeitslinsengruppe genutzt, die ein erstes begrenzendes optisches Element, ein zweites begrenzendes optisches Element und eine Flüssigkeitslinse umfasst, welche in einem Zwischenraum zwischen dem ersten begrenzenden optischen Element und dem zweiten begrenzenden optischen Element angeordnet ist und eine für Ultraviolettlich mit Wellenlängen lambda 200 nm transparente Flüssigkeit enthält. Dadurch ist eine wirksame Korrektur chromatischer Aberrationen uach bei chromatisch schwierig zu korrigierenden Systemen möglich.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUND
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches System für Ultraviolettlicht mit Wellenlängen λ ≤ 200 nm. Bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Projektionsobjektive für die Mikrolithographie.

Optische Systeme, die im tiefen Ultraviolettbereich (DUV) bei Wellenlängen λ ≤ 200 nm einsetzbar sind, werden beispielsweise in Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen benötigt. Sie können als Projektionsobjektive dafür vorgesehen sein, Muster von Fotomasken oder Strichplatten, die nachfolgend allgemein als Masken oder Retikel bezeichnet werden, auf einen lichtempfindlichen Gegenstand, insbesondere einen mit einer lichtempfindlichen Schicht beschichteten Halbleiterwafer, mit höchster Auflösung in verkleinerndem Maßstab zu projizieren. Um hierbei immer feinere Strukturen erzeugen zu können, werden einerseits die bildseitigen numerischen Aperturen NA der Projektionsobjektive immer weiter vergrößert und andererseits werden immer kürzere Wellenlängen verwendet, insbesondere Ultraviolettlicht mit λ ≤ 200 nm, beispielsweise mit 193 nm oder 157 nm.

Grundsätzlich ist es möglich, mit rein refraktiven (dioptrischen) Projektionsobjektiven zu arbeiten, deren Herstellung aufgrund ihrer Rotationssymmetrie um die optische Achse gut beherrschbar ist. Für kleinste Auflösungen muss hier jedoch mit numerischen Aperturen NA von mehr als 0,8 oder 0,9 gearbeitet werden, welche bei Trockensystemen mit ausreichend großem, bildseitigen Arbeitsabstand nur schwer zu realisieren sind. Es sind auch schon refraktive Immersionssysteme vorgeschlagen worden, die durch Verwendung einer Immersionsflüssigkeit hoher Brechzahl zwischen Objektivaustritt und Bildebene Werte von NA > 1 ermöglichen.

Bei Wellenlängen λ ≤ 200 nm stehen jedoch nur noch wenige ausreichend transparente Materialien zur Herstellung der transparenten optischen Elemente zur Verfügung. Hierzu gehören vor allem synthetisches Quarzglas, das bis hinunter zu 193 nm ausreichend transparent ist, sowie einige Fluoridkristallmaterialien, die auch bei Wellenlängen von 157 nm und darunter noch ausreichend absorptionsarm sind. Von praktischer Bedeutung für die Herstellung von Linsen und anderen optischen Elementen sind hier vor allem Kalziumfluorid und Bariumfluorid, für spezielle Anwendungen kommen auch Magnesiumfluorid (doppelbrechend), Lithiumfluorid, Lithium-Kalzium-Aluminium-Fluorid, Lithium-Strontium-Aluminium-Fluorid oder ähnliche Fluoridkristallmaterialien in Betracht. Da die Abbe-Konstanten dieser Materialien jedoch relativ nah beieinander liegen, wird es immer schwieriger, rein refraktive System mit ausreichender Korrektur von Farbfehlern (chromatischen Aberrationen) bereitzustellen.

Daher werden für höchstauflösende Projektionsobjektive häufig katadioptrische Systeme verwendet, bei denen brechende und reflektierende Komponenten, insbesondere Linsen und Konkavspiegel, kombiniert sind.

Viele bekannte katadioptrische Systeme mit einem oder zwei Zwischenbildern haben mindestens einen Konkavspiegel, der im Bereich einer Pupillenfläche des optischen Systems angeordnet ist und in dessen unmittelbarer Nähe mindestens eine Negativlinse sitzt. Durch die pupillennahe Negativlinse kann eine chromatische Überkorrektion bereitgestellt werden, mit der die chromatische Unterkorrektion anderer Objektivteile mindestens teilweise kompensierbar ist.

Hochaperturige Projektionsobjektive für die Mikrolithographie, speziell solche für Immersionsbetrieb, sollen einen hohen geometrischen Lichtleitwert transportieren und für alle darin vorkommenden Strahlbüschel eine hervorragende optische Korrektur zur Verfügung stellen. Der geometrische Lichtleitwert (auch Etendue genannt) ist hier als Produkt aus bildseitiger numerischer Apertur NA und Bildfeldgröße definiert und stellt eine Erhaltungsgröße eines optischen Abbildungssystems dar. Die herkömmlichen Designansätze können diese Aufgabe nicht oder nur unter unverhältnismäßig hohem Aufwand lösen. Refraktive Systeme erfordern einen potenzartig mit der Apertur wachsenden Materialeinsatz sowie schwer zu fertigende Asphärenformen. Die katadioptrischen Systeme mit Faltungsspiegeln zur Strahlteilung haben häufig Bauraumprobleme und es kann ebenfalls ein hoher Materialeinsatz erforderlich sein.

Zur Vermeidung der genannten Probleme wurden katadioptrische Projektionsobjektive mit mindestens zwei Zwischenbildern vorgeschlagen. Dabei haben sich Systeme mit einer geraden Anzahl von Konkavspiegeln, die vom Design her rotationssymmetrisch zur optischen Achse ausgelegt sind, als vorteilhaft für die optische Korrektur, speziell die Korrektur der Bildfeldkrümmung (Petzvalfehler), bei gleichzeitig niedrigem Materialeinsatz und guter Bau- und Justierbarkeit herausgestellt.

Das Patent US 6,600,608 B1 der Anmelderin zeigt ein katadioptrisches Projektionsobjektiv mit einem ersten, refraktiven Teilsystem, das ein erstes Zwischenbild erzeugt, einem zweiten, katadioptrischen Teilsystem, das aus dem ersten Zwischenbild ein zweites Zwischenbild erzeugt, und einem dritten, refraktiven Teilsystem, das das zweite Zwischenbild in die Bildebene abbildet. Das katadioptrische Teilsystem hat zwei einander zugewandte Konkavspiegel mit zentralen Bohrungen, in deren Bereich die Zwischenbilder liegen. Vor jeden der Konkavspiegel ist eine Negativ-Meniskuslinse zur Farbkorrektur angebracht. Das System ist bezüglich chromatischer Längsaberrationen (CHL) und Farbquerfehler (CHV) gut korrigiert, weist jedoch aufgrund der Durchbrechungen der reflektierenden Spiegelflächen eine Pupillenobskuration auf.

Die US provisional-Anmeldung mit Serial Nummer US 60/536,248 und Anmeldetag 14. Januar 2004 zeigt verschiedene achssymmetrisch aufgebaute katadioptrische Systeme mit drei verketteten Abbildungssystemen, durch die ein Objekt unter Erzeugung von zwei Zwischenbildern in eine Bildebene abgebildet wird. Diese Systeme umfassen zwei einander zugewandte Konkavspiegel, die exzentrisch zur optischen Achse und gegebenenfalls neben der optischen Achse angeordnet sind und unsymmetrisch beleuchtet werden. Die Strahlung wird vignettierungsfrei seitlich an den Konkavspiegeln vorbeigeführt. Hierdurch ist eine obskurationsfreie Abbildung bei extrem großen numerischen Aperturen möglich, wobei in Verbindung mit einer Immersionsflüssigkeit Werte von NA = 1,3 oder größer erzielbar sind. Es hat sich gezeigt, dass solche vorteilhaften Systeme chromatisch vergleichsweise schwer zu korrigieren sind.

Um bei rein refraktiven Systemen einen vorgegebenen Grad an Korrektur chromatischer Aberrationen zu erreichen, sind unter den zur Verfügung stehenden Materialien geeignete Materialkombinationen für die refraktiven optischen Komponenten zu finden. Aus dem Bereich der refraktiven optischen Systeme ist es bereits bekannt, auf flüssige, transparente Materialien zur Bildung von Flüssigkeitslinsen zurückzugreifen. Das Patent US 5,627,674 offenbart chromatisch korrigierte Linsensysteme, die über einen breiten Spektralbereich von Ultraviolettlicht zwischen ca. 250 nm und ca. 450 nm einen Lichtdurchtritt mit geringem Wellenfrontfehler erlauben sollen. Ein Linsensystem umfasst ein erstes starres Linsenelement, ein zweites, starres Linsenelement und eine Flüssigkeitslinse, die in einem zwischen den Linsenelementen gebildeten Zwischenraum angeordnet ist. Die festen Linsen bestehen je nach Ausführungsform aus synthetischem Quarzglas oder Saphir (AL₂O₃). Als Flüssigkeit für die Flüssigkeitslinse werden unter anderem Kohlenstoff-Tetrachlorid (CCl₄), ein Hexan oder ein bestimmtes Perfluormethyldecalin gemäß einer vorgegebenen Spezifikation verwendet. Es werden keine Angaben zur Verwendung dieser in sich chromatisch korrigierten Flüssigkeitslinsengruppen gemacht.

Das Patent US 5,532,880 zeigt verschiedene Laserstrahl-Aufweitungssysteme mit Linsenelementen aus Lithiumfluorid (LiF), Bariumfluorid (BaF) oder Kaliumbromid (KBr), die für einen breiten Wellenlängenbereich zwischen ca. 240 nm und 2.500 nm ohne Erzeugung eines Zwischenbildes eine beugungsbegrenzte Strahlaufweitung ermöglichen sollen. Das Strahlaufweitungssystem enthält eine Flüssigkeitslinsengruppe, bei der zwischen zwei einen Zwischenraum begrenzenden Linsen aus gleichem Material (Lithiumfluorid, Bariumfluorid oder Kaliumbromid) eine spektralreine Flüssigkeit angeordnet ist, bei der es sich um ein Siloxan mit definierter Spezifikation handelt, das so ausgewählt ist, dass die Festkörpermaterialien und die Flüssigkeit gegeneinander inert sind.

Die europäische Patentanmeldung EP 1 524 558 A1 mit Anmeldenummer 03256499.9 und Anmeldetag 15. Oktober 2003 (entsprechend US 2005/179877 A) beschreibt ein Projektionssystem für die Immersionslithographie. Bei einer Ausführungsform wird die zwischen dem letzten optischen Element des Projektionsobjektives und dem Substrat eingebrachte Immersionsflüssigkeit als Manipulator zur Verschiebung/Verkippung des letzten optischen Elementes genutzt, um für das sogenannte „focus drilling" verschiedene Fokuspositionen der Projektionsstrahlung zu erzeugen.

Immersionslithographie ist beispielsweise im tiefen Ultraviolettbereich bei 248 nm, 193 nm oder 157 nm Wellenlänge möglich. Wegen seiner Transparenz bei 193 nm ist bei dieser Wellenlänge Wasser eine häufig vorgeschlagene Immersionsflüssigkeit. Für 157 nm werden fluoridierte und Siloxan-basierte Flüssigkeiten diskutiert. In der am 2. Juni 2005 veröffentlichten WO 2005/050324 A2 werden Möglichkeiten beschrieben, den Brechungsindex von Immersionsflüssigkeiten mit Hilfe von Additiven zu erhöhen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches System für Ultraviolettlicht mit Wellenlängen von λ ≤ 200 nm bereitzustellen, das im Vergleich zu herkömmlichen optischen Systemen für diesen Wellenlängenbereich mehr Freiheitsgrade für das optische Design, und insbesondere mehr Freiheitsgrade für die optische Korrektur hat. Insbesondere soll das optische System als Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage geeignet sein und hohe numerische Aperturen erlauben, die bei Verwendung einer hochbrechenden Immersionsflüssigkeit auch effektive numerische Aperturen NA > 1 zur Bilderzeugung ermöglichen.

Diese Aufgabe wird, gemäß einer Formulierung der Erfindung, gelöst durch ein optisches System für Ultraviolettlicht mit Wellenlängen λ ≤ 200 nm mit:
einer Vielzahl von optischen Elementen, die optische Elemente aus synthetischem Quarzglas oder einem für eine Wellenlänge λ ≤ 200 nm transparenten Fluoridkristallmaterial umfassen;
wobei mindestens zwei der optischen Elemente zur Bildung mindestens einer Flüssigkeitslinsengruppe genutzt sind,
die ein erstes begrenzendes optisches Element;
ein zweites begrenzendes optisches Element; und
eine Flüssigkeitslinse umfasst, welche in einem Zwischenraum zwischen dem ersten begrenzenden optischen Element und dem zweiten begrenzenden optischen Element angeordnet ist und eine für Ultraviolettlicht mit Wellenlängen λ ≤ 200 nm transparente Flüssigkeit enthält.

Durch die Verwendung einer für das Nutzlicht transparenten Flüssigkeit in dem Zwischenraum ist es möglich, das Spektrum der für die Bildung von transparenten optischen Komponenten zur Verfügung stehenden Materialien erheblich zu erweitern. Die Beschränkung auf wenige, geeignet transparente Festkörper mit ihren fest vorgegebenen optischen Eigenschaften insbesondere hinsichtlich Brechzahl und Dispersion wird aufgehoben. Eine hierdurch mögliche verbesserte Farbkorrektur mit Hilfe refraktiver Komponenten kann an anderer Stelle des optischen Systemes neue Design-Freiheitsgrade eröffnen, da diese Systemteile von Aufgaben der Farbkorrektur mindestens teilweise entlastet werden können. Innerhalb einer Flüssigkeitslinsengruppe treten zudem bei Verwendung von Flüssigkeiten, deren Brechzahl deutlich näher an der Brechzahl der angrenzenden Festkörperlinsen als an der Brechzahl von Gasen liegt, an den Fest-Flüssig-Grenzflächen deutlich geringere Indexsprünge auf, so dass die einzelnen optischen Elemente auch bei stark gekrümmten Grenzflächen trotz hoher Inzidenzwinkel großzügige Positionstoleranzen aufweisen können. Hierdurch ist eine entspanntere Strahlführung möglich und es kann eine verringerte Sensitivität des optischen Systems gegen Dejustierung erreicht werden.

Die optischen Elemente aus Festkörpermaterial können ausschließlich aus einem einzigen Material gefertigt sein, beispielsweise aus synthetischem Quarzglas oder aus Kalziumfluorid. In diesem Fall kann durch die Flüssigkeit ein zweites optisches Material zur Farbkorrektur bereitgestellt werden. Es ist auch möglich, dass mindestens zwei verschiedene Festkörpermaterialien genutzt werden, beispielsweise synthetisches Quarzglas in Kombination mit einem oder mehreren Fluoridkristallmaterialien. Hier kann durch die Flüssigkeit ein drittes oder viertes optisches Material zur Verfügung gestellt werden.

Bei einer Weiterbildung hat die Flüssigkeit bei einer Arbeitswellenlänge des optischen Systems eine Dispersion D_L, die größer ist als die Dispersion D_S der höchstdispersiven, für die optischen Elemente verwendeten Festkörpermaterials bei der Arbeitswellenlänge und der Zwischenraum hat die Form einer Negativlinse. Dadurch kann mit Hilfe der Flüssigkeit eine hochdispersive Zerstreuungslinse bereitgestellt werden, die im Zusammenspiel mit mindestens einer Positivlinse aus einem Festkörpermaterial mit geringerer Wellenlängenabhängigkeit seiner Brechzahl eine wirksame Farbkorrektur insbesondere des Farblängsfehlers CHL ermöglicht. Der Begriff "Dispersion" bezeichnet hier die Brechungsdispersion dn/dλ, mit der die Wellenlängenabhängigkeit der Brechzahl eines transparenten Materials beschrieben wird. Die Dispersion D_L kann insbesondere höher als diejenige von synthetischem Quarz sein. Die axiale Ausdehnung des Zwischenraumes nimmt bei einer Negativ-Flüssigkeitslinse von der optischen Achse zum Rand hin zu, so dass die Mittendicke kleiner als die Randdicke ist, wobei vorzugsweise ein bikonkaver Zwischenraum gebildet wird.

Es ist auch möglich, dass die Flüssigkeit bei einer Arbeitswellenlänge des optischen Systems eine Dispersion D_L hat, die kleiner ist als die Dispersion des niedrigstbrechenden, für die optischen Elemente verwendeten Festkörpermaterials. Die Dispersion D_L kann insbesondere kleiner als diejenige von Kalziumfluorid sein. In diesem Fall ist es günstig, wenn die Flüssigkeitslinse die Form einer Positivlinse hat. Insbesondere kann der Zwischenraum bikonvex geformt sein. Dadurch kann mit Hilfe der Flüssigkeit eine niedrig dispersive Positivlinse bereitgestellt werden, die im Zusammenspiel mit mindestens einer benachbarten Negativlinse aus einem Festkörpermaterial mit stärkerer Dispersion eine wirksame Farbkorrektur ermöglicht.

Bevorzugte optische Systeme sind als Abbildungssysteme zur Abbildung eines in einer ersten Fläche angeordneten Musters in eine zur ersten Fläche optisch konjugierte zweite Fläche ausgebildet. Bei Projektionsobjektiven für die Mikrolithographie, kann in der ersten Fläche (Objektfläche) eine Maske (Retikel) und in der zweiten Fläche (Bildfläche) ein zu belichtender Wafer angeordnet sein. Das optische System kann so ausgelegt sein, dass eine direkte Abbildung ohne Zwischenbild erfolgt. Es ist auch möglich, dass zwischen erster und zweiter Fläche ein oder mehrere Zwischenbilder erzeugt werden, die im Bereich weiterer Feldflächen des Systems liegen. Zwischen den Feldflächen liegen Pupillenflächen der Abbildung. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Zwischenraum bzw. die Flüssigkeitslinse in einem pupillennahen Bereich des optischen Systems angeordnet. Die Flüssigkeitslinse liegt somit mindestens teilweise in einer Pupillenfläche oder in deren optischer Nähe. Ein „pupillennaher Bereich" in diesem Sinne zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass im pupillennahen Bereich die Randstrahlhöhe der Abbildung größer ist als die Hauptstrahlhöhe. Vorzugsweise ist die Randstrahlhöhe im Bereich der Flüssigkeitslinse mindestens doppelt so groß wie die Hauptstrahlhöhe. Eine Negativlinse im Bereich großer Randstrahlhöhen kann besonders wirksam zur Farbkorrektur, insbesondere zur Korrektur des Farblängsfehlers CHL, beitragen.

Wenn das optische System mindestens ein Zwischenbild hat, so dass zwei oder mehr Pupillenflächen zwischen Objektfläche und Bildfläche existieren, so ist vorzugsweise im Bereich derjenigen Pupillenfläche, an der die größten absoluten Randstrahlhöhen auftreten, eine Flüssigkeitslinse angeordnet, da hierdurch eine besonders effektive Farbkorrektur möglich ist.

Bei einer Weiterbildung hat die Flüssigkeitslinse die Form einer Negativlinse und die Flüssigkeit hat eine Brechzahl n_L, die kleiner ist als die Brechzahl der Materialien für andere optische Elemente des optischen Systems. Insbesondere kann die Flüssigkeit die niedrigste Brechzahl aller transparenten Materialien im interessierenden Wellenlängenbereich haben. Dies ist besonders bei optischen Abbildungssystemen für die Mikrolithographie von Bedeutung, wo einerseits zur Erzeugung hoher numerischer Aperturen große, insgesamt positive Brechkraft benötigt wird und andererseits auch bei den üblicherweise verwendeten, schmalbandigen Lichtquellen Farbfehler in störendem Ausmaß auftreten können. Wird die (für die Farbkorrektur gewünschte) negative Brechkraft durch eine Zerstreuungslinse mit niedriger Brechzahl bereitgestellt, so haben dadurch entstehende Zerstreuungslinsen eine vergleichsweise niedrige Brechkraft, so dass sie die insgesamt gewünschte sammelnde Wirkung des Gesamtsystems im Vergleich zu Negativlinsen aus Materialien mit höherer Brechzahl weniger stark beeinträchtigen.

Vorzugsweise ist mindestens eines der beiden begrenzenden optischen Elemente einer Negativ-Flüssigkeitslinse eine Positivlinse aus Fluoridkristallmaterial. Da diese Materialien die niedrigsten Dispersionswerte der zur Verfügung stehenden transparenten Festköpermaterialien haben, kann in Verbindung mit einer hochdispersiven Flüssigkeitslinse ein hoher Dispersionsunterschied realisiert werden, der für eine wirksame chromatische Korrektur günstig ist. Vorzugsweise sind beide begrenzenden optischen Elemente Positivlinsen, die günstigerweise aus Fluoridkristallmaterial, insbesondere aus Kalziumfluorid bestehen.

Eine wirksame Farbkorrektur ist auch möglich, wenn die beiden begrenzenden optischen Elemente Negativlinsen sind, beispielsweise aus Kalziumfluorid, und die eingeschlossene Flüssigkeitslinse eine insbesondere bikonvexe Positivlinse ist, deren Flüssigkeit eine niedriger Dispersion hat als die begrenzenden optischen Elemente.

Bei einer Weiterbildung besteht die zur Bildung der Flüssigkeitslinse verwendete Flüssigkeit im wesentlichen aus Wasser (H₂O). Reinstwasser hat sich in jüngster Zeit als Kandidat für eine Immersionsflüssigkeit herausgestellt, die bei 193 nm Arbeitswellenlänge ausreichend Transparenz und Beständigkeit besitzt. Die Verwendung eines flüssigen Linsenmateriales bietet als weiteren Vorteil, dass die relevanten optischen Eigenschaften, insbesondere die Dispersion und die Brechzahl, gegebenenfalls durch geeignete Zusätze veränderbar sind. Beispielsweise konnten durch Zusätze von Sulfaten, Alkalien wie z.B. Cäsium, oder Phosphaten zu Wasser ionisierte Flüssigkeiten hergestellt werden, deren Brechzahl höher als diejenige von reinstem Wasser

ist (vgl. Internet-Veröffentlichung mit dem Titel „'Doped water' could extend 193-nm immersion litho" von D. Lammers, http://www.eetimes.com/semi/news/jan.2004). In der WO 2005/050324 sind ebenfalls brechzahlerhöhende Additive für Wasser angegeben, beispielsweise Cs₂SO₄ oder H₃PO₄ in verschiedenen Konzentrationen.

Bei der Verwendung von Wasser als Flüssigkeit zur Bildung einer Zerstreuungslinse können dispersionserhöhende Zusätze vorteilhaft sein. Soweit die in der WO 2005/050324 genannten Zusätze eine dispersionserhöhende Wirkung haben, können diese für diesen Zweck verwendet werden.

In der unveröffentlichten US Provisional-Anmeldung US 60/632,550, eingereicht am 1. Dezember 2004 mit Priorität der DE 10 2004 051 730 , angemeldet am 22.10.2004 werden weitere, als Immersionsflüssigkeiten für die DUV-Mikrolithographie geeignete Substanzen beschrieben. Diese Substanzen sind bei geeigneter Verträglichkeit mit den angrenzenden Festmaterialien der begrenzenden optischen Elemente der Flüssigkeitslinse gegebenenfalls auch als Flüssigkeit zur Bildung der Flüssigkeitslinse verwendbar. Es kann günstig sein, wenn die Immersionsflüssigkeit ein, vorzugsweise gesättigter, zyklischer oder polyzyklischer Kohlenwasserstoff ist. Insbesondere kann es sich um Zykloalkan oder ein Zykloalkan-Derivat handeln, beispielsweise Zyklohexan. Auch Zyklohexan-Derivate, Zyklooctan oder Zyklonoctan-Derivate können geeignet sein. Unter den polyzyklischen gesättigten Kohlenwasserstoffen hat sich die Verbindung Dekahydronaphtalin (Dekalin) als besonders geeignet herausgestellt.

Für 157 nm werden derzeit Immersionsflüssigkeiten auf Basis von Perfluorpolyethern (PFPE) favorisiert. Eine getestete Immersionsflüssigkeit hat bei 157 nm einen Brechungsindex n_I ≈ 1,37 (vgl. Artikel: "Immersion lithography at 157 nm" von M. Switkes und M. Rothschild, J. Vac. Sci. Technol. B19 (6), Nov./Dez. 2001, S. 1ff). Aus verfügbare Daten kann für eine bei 157 nm geeignete Immersionsflüssigkeit (Markenbezeichnung Fomblin^®) ein Dispersionswert D_L = 0,001186/nm abgeschätzt werden, der niedriger liegt als die Dispersion von Kalziumfluorid bei dieser Wellenlänge (D_S = 0,002259/nm). Daher ist es zur Erzielung einer Farbkorrektur vorteilhaft, solche Flüssigkeitslinsen als Positivlinsen zu gestalten, wobei die achromatisierende Wirkung dann im Wesentlichen durch umgebende Negativlinsen aus Kalziumfluorid bereitgestellt werden kann.

Bei der Konstruktion der Flüssigkeitslinsengruppe ist darauf zu achten, dass die für die Flüssigkeitslinse verwendete Flüssigkeit mit den optischen Materialien der den Zwischenraum begrenzenden optischen Elemente verträglich ist. Reinstwasser kann in direktem Kontakt mit synthetischem Quarzglas stehen, ohne dass es langfristig zu Grenzflächendegradationen kommt. Sofern die der Flüssigkeit zugewandte Grenzfläche eines Quarzglas-Elementes mit einer optischen Beschichtung versehen ist, so ist auf Verträglichkeit mit der Flüssigkeit zu achten. Bei Verwendung von Kalziumfluorid für ein den Zwischenraum begrenzendes optisches Element ist dagegen zu berücksichtigen, dass Kalziumfluorid in Wasser löslich ist. Bei einer Ausführungsform mit Wasserlinse, bei der mindestens eines der begrenzten optischen Elemente aus Kalziumfluorid besteht, ist daher zumindest die der Flüssigkeit zugewandte Grenzfläche des optischen Elementes mit einer im wesentlichen wasserundurchlässigen optischen Beschichtung versehen, die in chemischer Hinsicht als Schutzschicht dient und in optischer Hinsicht als Antireflex-Beschichtung ausgelegt sein kann. Die Schutzschicht kann durch eine einzige Materiallage oder durch einen Schichtstapel mit mindestens zwei übereinanderliegenden Materiallagen aus unterschiedlichen dielektrischen Materialien (dielektrisches Wechselschichtsystem) bestehen. Geeignete Schichtmaterialien für die Schutzschicht können insbesondere der US-Provisional-Patentanmeldung 60/530,623 mit Anmeldetag 19. Dezember 2003 der Anmelderin entnommen werden, deren Inhalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht wird.

Wenn ein optisches System, beispielsweise ein Projektionsobjektiv für die Mikrolithografie, mindestens eine Flüssigkeitslinsengruppe der oben erwähnten Art enthält, so kann diese bei geeigneter Auslegung seiner Komponenten auch als Manipulator zur dynamischen Beeinflussung der Abbildungsqualität des optischen Systems genutzt werden. Dazu ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass an den Zwischenraum zwischen den begrenzenden optischen Elementen eine Druckerzeugungseinrichtung angeschlossen ist, mit der der Flüssigkeitsdruck der Flüssigkeit gezielt über den innerhalb des optischen Systems herrschenden Umgebungsdruck erhöht und/oder unter diesen Druck erniedrigt werden kann. Hierdurch kann ein hydraulischer Manipulator zur dynamischen Beeinflussung der Abbildungseigenschaften des optischen Systems in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsdruck der Flüssigkeit der Flüssigkeitslinse bereitgestellt werden. Vorzugsweise ist hierzu zumindest eines der begrenzenden optischen Elemente in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsdruck elastisch deformierbar und/oder verschiebbar ausgebildet. Die Flüssigkeitslinsengruppe kann in diesem Fall ein für die durchtretende Strahlung transparentes optisches Element mit einer Eintrittsfläche und einer Austrittsfläche bilden, wobei die Krümmung der Eintrittsfläche und/oder der Austrittsfläche und/oder die axiale Dicke des optischen Elementes, gemessen zwischen Eintrittsfläche und Austrittsfläche in Abhängigkeit vom Druck der Flüssigkeit variiert werden kann.

Bei einer Ausführungsform ist die hydraulisch manipulierbare Flüssigkeitslinsengruppe so ausgelegt, dass sie in einer Neutralstellung keine oder nur eine geringe optische Wirkung hat, beispielsweise eine ähnliche optische Wirkung wie diejenige einer senkrecht zur optischen Achse stehenden, transparenten planparallelen Platte. Dabei ist die Neutralstellung diejenige Konfiguration, die von den Elementen der Flüssigkeitslinsengruppe eingenommen wird, wenn innerhalb der Flüssigkeitslinse kein Überdruck oder kein Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck vorliegt. Durch Erhöhung oder Erniedrigung des Flüssigkeitsdrucks kann ausgehend von dieser Neutralstellung ein transparentes Element mit substantieller Brechkraft erzeugt werden, wobei beispielsweise durch Einstellung eines Überdruckes eine Positivlinse erzeugt werden kann, deren Brechkraft vom Flüssigkeitsdruck abhängt.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen 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 anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt einen Linsenschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Systems, das als katadioptrisches Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie bei 193 nm ausgelegt ist;

2 zeigt ein Referenzsystem zum System von 1 ohne Flüssigkeitslinse;

3 zeigt ein Referenzsystem zur 1 ohne Flüssigkeitslinse, jedoch mit einem Kittglied;

4 zeigt einen Linsenschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Systems, das als katadioptrisches Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie bei 157 nm ausgelegt ist;

5 zeigt einen Linsenschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Systems, das als katadioptrisches Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie bei 193 nm ausgelegt ist, einen ersten refraktiven Objektivteil, einen zweiten katadioptrischen Objektivteil mit einem einzigen Konkavspiegel, und einen dritten refraktiven Objektivteil sowie einen geometrischen Strahlteiler mit zwei ebenen Faltungsspiegeln aufweist und ausschließlich Quarzglaslinsen hat; und

6 zeigt eine schematische Darstellung eines Projektionsobjektives, bei dem eine Flüssigkeitslinsengruppe als hydraulisch betätigbarer Manipulator zur dynamischen Beeinflussung der Abbildungseigenschaften verwendet wird; und

7 zeigt Detailansichten der Flüssigkeitslinsengruppe aus 6 bei unterschiedlichen Drücken der Flüssigkeit.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, bei denen optische Abbildungssysteme in Form von Projektionsobjektiven für die Mikrolithographie gemäß der Erfindung optimiert sind.

1 zeigt eine Ausführungsform eines katadioptrischen Projektionsobjektivs 100, das als Immersionsobjektiv für eine Arbeitswellenlänge von ca. 193 nm ausgelegt ist. Es ist dafür vorgesehen, ein in seiner Objektebene 101 angeordnetes Muster einer Maske in reduziertem Maßstab, beispielsweise im Maßstab 4:1, auf seine parallel zur Objektebene ausgerichtete Bildebene 102 abzubilden. Dabei werden zwischen Objektebene und Bildebene genau zwei reelle Zwischenbilder 103, 104 erzeugt. Ein erster, rein refraktiver (dioptrischer) Objektivteil 110 ist so ausgelegt, dass das Muster der Objektebene in vergrößerndem Maßstab in das erste Zwischenbild 103 abgebildet wird. Ein zweiter, rein reflektiver (katoptrischer) Objektivteil 120 bildet das erste Zwischenbild 103 in das zweite Zwischenbild 104 im wesentlichen ohne Größenänderung (Abbildungsmaßstab ca. 1:1) ab. Ein dritter, rein refraktiver (dioptrischer) Objektivteil 130 ist dafür ausgelegt, das zweite Zwischenbild 104 mit starker Verkleinerung in die Bildebene 102 abzubilden.
Dabei wird im Betrieb des Projektionsobjektivs eine dünne Schicht einer Immersionsflüssigkeit I durchstrahlt, die sich zwischen der Austrittsfläche des Projektionsobjektivs und der Bildebene 102 befindet.
Der zweite Objektivteil 120 besteht aus einem ersten Konkavspiegel 121 mit einer zur Objektebene 101 zeigenden konkaven Spiegelfläche und einem zweiten Konkavspiegel 122 mit einer zur Bildebene 102 weisenden, konkaven Spiegelfläche. Die asphärischen Spiegelflächen beider Spiegel sind zusammenhängend, d.h. sie haben keine Löcher oder Bohrungen. Jede der Spiegelflächen der Konkavspiegel definiert eine Krümmungsfläche, die eine mathematische Fläche ist, die sich über die Ränder der physikalischen Spiegelflächen hinaus erstreckt und diese Spiegelfläche enthält. Die erste und zweite Spiegelfläche sind Teile von rotationssymmetrischen Krümmungsflächen mit einer gemeinsamen Symmetrieachse, die mit den koaxial zueinander angeordneten optischen Achsen des ersten Objektivteils 110 und des dritten Objektivteils 130 zusammenfällt. Daher ist das gesamte Projektionsobjekt 100 rotationssymmetrisch und hat eine einzige, gerade, ungefaltete optische Achse 105, die allen refraktiven und reflektiven optischen Komponenten gemeinsam ist.
Die einander zugewandten Spiegelflächen der Konkavspiegel 121, 122 begrenzen in axialer Richtung einen katadioptrischen Hohlraum 125. Die Zwischenbilder 103, 104 liegen beide innerhalb dieses katadioptrischen Hohlraumes, wobei zumindest die paraxialen Zwischenbilder im Mittelbereich zwischen den Konkavspiegeln mit relativ großem optischen Abstand zu diesen liegen. Die Konkavspiegel haben relativ kleine Durchmesser, liegen auf verschiedenen Seiten der optischen Achse 105 und werden außeraxial schräg beleuchtet. Der von der Objektebene zur Bildebene verlaufende Abbildungsstrahlengang passiert die der optischen Achse zugewandten Spiegelkanten jeweils vignettierungsfrei.
Zwischen der Objektebene und dem ersten Zwischenbild, zwischen dem ersten und dem zweiten Zwischenbild sowie zwischen dem zweiten Zwischenbild und der Bildebene liegen jeweils Pupillenflächen des Abbildungssystems dort, wo der Hauptstrahl der optischen Abbildung die optische Achse schneidet. Im Bereich der Pupillenfläche P1 des ersten Objektivteils 110 ist die Aperturblende A des Systems angebracht. Die Pupillenfläche P2 innerhalb des katoptrischen zweiten Objektivteils liegt in relativ großem optischen Abstand zu den Konkavspiegeln 121, 122 im Mittelbereich des katadioptrischen Hohlraums 125, so dass alle Konkavspiegel optisch entfernt von einer Pupillenfläche in einem Bereich liegen, in dem die Hauptstrahlhöhe der Abbildung die Randstrahlhöhe der Abbildung übersteigt. Die Pupillenfläche P3 des dritten Objektivteils 130 ist bildseitig des Bereichs mit größtem Strahldurchmesser angeordnet und liegt dadurch unkonventionell nahe an der Bildebene.
Soweit in dieser Anmeldung auf eine „Randstrahlhöhe" oder eine „Hauptstrahlhöhe" Bezug genommen wird, so sind hiermit die paraxiale Randstrahlhöhe und die paraxiale Hauptstrahlhöhe gemeint, obwohl die Paraxialstrahlen bei Systemen mit außeraxialem Objekt- und Bildfeld nicht zur Abbildung beitragen.
In Tabelle 1 ist die Spezifikation des Designs in tabellarischer Form zusammengefasst. Dabei gibt Spalte 1 die Nummer einer brechenden oder auf andere Weise ausgezeichneten Fläche, Spalte 2 den Radius r der Fläche (in mm), Spalte 3 den als Dicke bezeichneten Abstand d der Fläche zur nachfolgenden Fläche (in mm) und Spalte 4 das Material der optischen Komponenten an. Spalte 5 zeigt den Brechungsindex des Materials und in Spalte 6 sind die nutzbaren, freien Radien bzw. der halbe freie Durchmesser der Linsen (in mm) angegeben. Die Asphärenflächen sind in Spalte 1 mit „*" gekennzeichnet. Tabelle 1A gibt die entsprechenden Asphärendaten an, wobei sich die asphärischen 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 (d.h. die Strahlhöhe) an. Somit gibt p(h) die sogenannten Pfeilhöhe, d.h. den Abstand des Flächenpunktes vom Flächenscheitel in z-Richtung (Richtung der optischen Achse). Die Konstanten K, C1, C2, ... sind in Tabelle 1A wiedergegeben.
Das objektseitig und bildseitig telezentrische System ist auf einen Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit I von n_I = 1,44 angepasst und hat eine bildseitige numerische Apertur NA = 1,2. Das Objektiv hat eine Baulänge L (Abstand zwischen Bildebene und Objektebene) von ca. 1350 mm. Bei einer Bildgröße von ca. 16,5 mm wird ein Lichtleitwert (Produkt aus bildseitiger numerischer Apertur und Bildgröße) von ca. 19,8 mm erreicht.
Katadioptrische Projektionsobjektive des bisher beschriebenen Grundaufbaus sind beispielsweise in der US-Provisional-Anmeldung mit Serial Number 60/536,248 und Anmeldetag 14. Januar 2004 der Anmelderin gezeigt. Die Offenbarung dieser Anmeldung wird durch Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht. Solche Systeme ermöglichen eine obskurrationsfreie Abbildung bei extrem großen numerischen Aperturen, wobei in Verbindung mit einer Immersionsflüssigkeit Werte von NA = 1,3 oder größer erzielbar sind. Dabei sorgt der zweite Objektivteil 120, der bei anderen Ausführungsformen auch als katadioptrischer Objektivteil (mit mindestens einer transparenten Linse) ausgestaltet sein kann, für eine Kompensation eines Großteils der durch die refraktiven Teilsysteme eingeführten Bildfeldkrümmung (Petzvalkorrektur), so dass in diesen Teilen auf konstruktive Mittel zur Petzvalkorrektur weitgehend verzichtet werden kann, was zu einem axial kompakten Auf bau mit moderaten Linsendurchmessern führt. Die Korrektur des Farblängsfehlers (CHL) ist jedoch dadurch erschwert, dass in der Nähe der Konkavspiegel keine Pupillenflächen mit hohen Randstrahlhöhen auftreten, die zur Achromatisierung mittels Zerstreuungslinsen genutzt werden können.
Anhand von zwei in den 2 und 3 gezeigten Referenzsystemen wird zunächst erläutert, wie durch den Einsatz verschiedener Materialien für die Linsen in pupillennahen Bereichen des dritten Objektivteils eine Achromatisierung, vor allem im Hinblick auf den Farblängsfehler, erreicht werden kann.
Hierzu zeigt 2 ein Referenzsystem mit einem Zweispiegeldesign, dessen Grundaufbau dem des Systems von 1 entspricht. Identische oder entsprechende Merkmale werden mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet, erhöht um 100. Die Spezifikation ist in Tabellen 2 und 2A (Asphärendaten) angegeben.
Bei dem für 193 nm ausgelegten, katadioptrischen Reduktionsobjektiv 200 bestehen alle Linsen aus synthetischem Quarzglas. Es ergibt sich ein Wert von 312 nm/pm für die chromatische Längsaberration CHL. Als geringste Stufe der Achromatisierung ist es möglich, einige oder alle Positivlinsen durch entsprechende Linsen aus Kalziumfluorid zu ersetzen, beispielsweise die Positivlinsen vor und hinter der objektseitig konkaven Negativ-Meniskuslinse 251, die sich im dritten Objektivteil 230 im pupillennahen Bereich sehr großer Randstrahlhöhen befindet.
Bei dem Referenzsystem 300 in 3 sind wiederum entsprechende Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 gezeigt, erhöht um 200. Die Spezifikation ist in Tabellen 3 und 3A (Asphärendaten) angegeben.
Ein wesentlicher Unterschied zum System aus 2 besteht darin, dass hier im refraktiven dritten Objektivteil 330 im Bereich großer Randstrahlhöhen in unmittelbarer Nähe der Pupillenfläche P3 ein Kittglied 350 angeordnet ist. Dieses hat eine objektseitige, bikonkave Negativlinse 351 aus relativ hochdispersivem synthetischen Quarzglas und eine unmittelbar darauf folgende bildseitige bikonvexe Positivlinse 352 aus relativ dazu niedrigerdispersivem Kalziumfluorid umfasst. Der Absolutwert des Krümmungsradius der konkaven Austrittsseite der Negativlinse 351 ist nur geringfügig größer als derjenige der konvexen Eintrittsseite der Positivlinse 352, so dass die Linsen auf einen sehr geringen Axialabstand von ca. 1 mm in Achsnähe aneinandergebracht werden können und über den gesamten Linsenquerschnitt der Flächenabstand kleiner als ca. 4 mm ist. Während alle Linsen des ersten Objektivteils 210 aus synthetischem Quarzglas bestehen, sind im dritten Objektivteil 230 vor allem in Pupillennähe Positivlinsen aus Kalziumfluorid vorgesehen. Der schmale Zwischenraum zwischen den Linsen 351, 352, ist nicht gefüllt, kann aber bei anderer Ausführungsform mit einem Medium mit n > 1 gefüllt sein, um das System weniger empfindlich gegen Dejustierungen zu machen.
Mit dieser Konstruktion hat das Zweispiegeldesign eine chromatische Längsaberration CHL von ca. 180 nm/pm.
Bei der Ausführungsform gemäß 1 wird eine wesentlich verbesserte Farbkorrektur dadurch erreicht, dass im Bereich großer Randstrahlhöhen in unmittelbarer Nähe der Pupillenfläche P3 des dritten Objektivteils 130 eine Flüssigkeitslinsengruppe 150 angeordnet ist. Diese umfasst als erstes, objektseitiges begrenzendes optisches Element eine Bikonvexlinse 151 aus Kalziumfluorid und als zweites, bildseitiges begrenzendes optisches Element eine ebenfalls aus Kalziumfluorid gefertigte weitere Bikonvexlinse 159. Die einander zugewandten, sphärischen Konvexflächen der begrenzenden optischen Elemente 151, 159 begrenzen in axialer Richtung einen bikonkaven Zwischenraum 154, der in radialer Richtung von einer flüssigkeitsdichten Linsenfassung zur Bildung einer Fluidkammer begrenzt ist. Der Zwischenraum ist im Betrieb des Projektionsobjektivs mit reinstem Wasser gefüllt, das dadurch eine bikonkave Flüssigkeitslinse 155 bildet. Um zu verhindern, dass durch das Wasser das wasserlösliche Kalziumfluorid der begrenzenden Positivlinsen angelöst und dadurch geschädigt wird, sind die der Flüssigkeitslinse zugewandten Grenzflächen der Kalziumfluorid-Linsen 151, 159 jeweils mit einer wasserunlöslichen und wasserundurchlässigen Schutzschicht 152 versehen. Geeignete Schutzschichtmaterialien und Materialkombinationen sind in der US Provisional Patentanmeldung mit Serial Number 60/530,623 und Anmeldetag 19. Dezember 2003 der Anmelderin beschrieben, deren Inhalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht wird. Im Beispielsfall ist die Schutzschicht 152 eine Einzelschicht aus Siliziumdioxid, das in einem Beschichtungsverfahren mit Ionenunterstützung (Ion Assisted Deposition, IAD) aufgebracht wurde und dadurch eine im Wesentlichen wasserdichte Schutzschicht geringer Porosität bildet, die im Wesentlichen frei von Poren ist, die von der Außenseite zur Linsenseite durchgehen. Da die Brechzahl des Beschichtungsmaterials sich nur geringfügig von derjenigen von Wasser unterscheidet, treten an dieser Fläche nur vernachlässigbar geringe Reflexionsverluste auf. Es ist auch möglich, die Schutzschicht als dielektrisches Mehrlagen-Schichtsystem auszubilden, das in optischer Hinsicht als Antireflexschicht ausgelegt sein kann, um die Grenzflächenreflexionen an der Fest/Flüssig-Grenzfläche zu minimieren.
Die Flüssigkeitslinsengruppe 150 wirkt sich vorteilhaft auf die Korrektur des Farblängsfehlers aus. Hierfür ist wichtig, dass Wasser bei einer 193 nm Wellenlänge die höchste Dispersion der innerhalb des Projektionsobjektivs verwendeten transparenten Materialien hat. Die Dispersion des Wassers bei 193 nm beträgt D_H2O ≈ 0,002/nm, während für die Dispersion des synthetischen Quarzglases D_SiO2 ≈ 0,0015 nm und für die Dispersion von Kalziumfluorid D_CaF2 ≈ 0,001/nm gilt. Vorteilhaft ist überdies, dass Wasser von den drei Materialien die niedrigste Brechzahl bei 193 nm aufweist, wobei hier näherungsweise folgende Werte gelten: n_H2O ≈ 1,437, n_CaF2 ≈ 1,501 und n_SiO2 ≈ 1,560. Dadurch weisen daraus gefertigte Zerstreuungslinsen eine vergleichsweise niedrige Brechkraft auf, so dass sie die insgesamt gewünschte sammelnde Wirkung des dritten Objektivteils im Vergleich zu Zerstreuungslinsen in gleicher Form aus höher brechendem Material weniger beeinträchtigen. Besonders wirksam im Hinblick auf die Farbkorrektur ist die gewählte Kombination der Materialien mit höchster und niedrigster Dispersion, nämlich Kalziumfluorid für die Positivlinsen 151 und 159 und Wasser für die Negativlinsen 155. Wie allgemein bekannt, sollte im Hinblick auf die Farbkorrektur eine Linse mit sammelnder Brechkraft bevorzugt aus Material mit niedriger Dispersion gefertigt werden, während die zugeordnete Zerstreuungslinse aus möglichst hochdispersivem Material sein sollte. Dies ist bei der Flüssigkeitslinsengruppe 150 vorteilhaft gegeben.
An den Grenzflächen zwischen der Flüssigkeitslinse 155 und der den begrenzenden Positivlinsen 151 und 159 treten im Vergleich zu Fest/Gas-Grenzflächen relativ niedrige Indexsprünge Δn auf, wobei hier gilt: Δn = 0,064. Durch die geringen Brechzahlsprünge wird das System in diesem Bereich unempfindlicher gegen geringfügige Dejustierungen der beteiligten Linsen relativ zueinander.
Im Hinblick auf die Gefahr der Schädigung der angrenzenden Linsenelemente durch die Immersionsflüssigkeit Wasser kann bei anderen Ausführungsformen auch vorgesehen sein, eine oder beide der begrenzten optischen Elemente aus synthetischem Quarzglas zu fertigen. Im Hinblick auf den relativ geringen Brechzahlunterschied zwischen Quarzglas und Wasser kann gegebenenfalls auf eine reflexmindernde Beschichtung der Fest/Flüssig-Grenzfläche verzichtet werden oder eine Beschichtung mit einem einfachen Aufbau, beispielsweise eine Einzelschicht, verwendet werden.
Durch Einsatz einer einzigen Flüssigkeitslinse in der gezeigten Anordnung konnte der Wert für die chromatische Längsaberration CHL auf ca. 100 nm/pm gesenkt werden. Dies zeigt exemplarisch das Potential für eine Vollchromatisierung solcher Systeme mit Hilfe von einer oder mehreren Flüssigkeitslinsen, wodurch eine deutlich größere Laserbandbreitenakzeptanz erreicht werden kann.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Varianten möglich. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, die Dispersion des Wassers durch geeignete, das Transmissionsvermögen nicht wesentlich beeinträchtigende Zusätze gezielt zu erhöhen. Dadurch kann der Dispersionsunterschied zwischen der negativen Flüssigkeitslinse und den angrenzenden Positivlinsen weiter erhöht und damit die korrigierende Wirkung verstärkt werden. Es ist auch möglich, mindestens eine zweite Flüssigkeitslinse vorzusehen, beispielsweise eine weitere Negativlinse, die in den bikonkaven Linsenzwischenräumen objektseitig oder bildseitig der Flüssigkeitslinsengruppe 150 im Bereich relativ hoher Randstrahlhöhen angeordnet sein kann.
Die Achromatisierung kann durch Linsen im Zwischenspiegelbereich 125 unterstützt werden. Beispielsweise kann in diesem Bereich eine im dreifachen Durchtritt genutzte Linse vorgesehen sein. Beispielsweise kann vor mindestens einem der Konkavspiegel eine Negativlinse vorgesehen sein. Es ist auch möglich, einen oder beide Spiegel als Mangin-Spiegel zu konstruieren, also als Rückflächen-Konkavspiegel, bei dem die Spiegelfläche durch eine Spiegelschicht an einer konvex gekrümmten Fläche einer Negativlinse gebildet ist.
In 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines katadioptrischen Projektionsobjektivs 400 gezeigt, das für eine Arbeitswellenlänge von 157 nm ausgelegt ist. Der Grundaufbau (dioptrisches erstes Teilsystem, katoptrisches zweites Teilsystem mit zwei Konkavspiegeln, dioptrisches drittes Teilsystem, zwei Zwischenbilder geometrisch zwischen den Konkavspiegeln) entspricht den oben erläuterten Ausführungsformen, weshalb auf die dortigen Ausführung verwiesen wird. Ein Unterschied besteht darin, dass alle Linsen dieses Systems aus Kalziumfluorid gefertigt sind. Dieses Material hat bei 157 nm eine Dispersion D_CaF2 ≈ 0,0226/nm. Die Spezifikation des Designs ist in den Tabellen 4 und 4A (Asphärendaten) angegeben.
Ein nicht achromatisiertes System mit dem gezeigten Grundaufbau hat eine chromatische Längsaberration CHL von ca. 500 nm/pm. Zur Verbesserung der Farbkorrektur ist im dritten Objektivteil 430 im Bereich großer Randstrahlhöhen eine Flüssigkeitslinsengruppe 450 vorgesehen, die als begrenzende Elemente objektseitig eine bildwärts konkave Negativ-Meniskuslinse 451 und bildseitig eine objektseitig konkave Negativ-Meniskuslinse 459 umfasst. In dem durch die Linsen 451, 459 begrenzten bikonvexen Zwischenraum 454 ist im Betrieb des Immersionsobjektivs eine Flüssigkeitslinse 455 mit positiver Brechkraft vorgesehen. Bei der Flüssigkeit handelt es sich um einen flüssigen Perfluorpolyether (PFPE), der auch als Immersionsflüssigkeit I zwischen Objektivaustritt und Bildebene 402 verwendet wird. Hier ist eine unter dem Markennamen Fomblin^® bekannte Flüssigkeit genutzt, die bei 157 nm eine Brechzahl n ≈ 1,372 und eine Dispersion D_L ≈ 0,0119/nm hat. Dieser Wert ergibt sich als Schätzwert aus veröffentlichten Daten. Wichtig für die Funktion als Korrekturmittel für die chromatische Korrektur ist es, dass die Flüssigkeit 455 eine kleinere Dispersion hat als Kalziumfluorid (D_CaF2 ≈ 0,002259/nm). Auf Grundlage der oben erläuterten Prinzipien wird innerhalb einer Positiv/Negativ-Gruppe das Medium mit der kleineren Dispersion in der Positivlinse (Flüssigkeits linse) benutzt, während das stärker dispergierende Medium (Kalziumfluorid) die benachbarten Negativlinsen bildet. Die chromatische Längsaberration CHL dieses Ausführungsbeispiels beträgt ca. 300 nm/pm. Dies ist gegenüber einem ansonsten weitgehend baugleichen, jedoch nicht achromatisierten Design, das einen entsprechenden Wert von ca. 500 nm/pm hat, ein deutlich verbesserter Wert.
Bei der Auswahl der Materialien für die brechkraftbehafteten transparenten optischen Elemente sind nicht nur Dispersion und Brechzahl, sondern auch die Transmission bzw. Absorption zu berücksichtigen. Daher kann es aus praktischen Gründen notwendig sein, die axiale Ausdehnung von Flüssigkeitslinsen aus nicht vollständig transparenten Flüssigkeiten auf kleinere Werte als die beispielhaft gezeigten Werte zu beschränken.
Anhand von 5 wird beispielhaft erläutert, dass die Erfindung auch bei hochaperturigen Projektionsobjektiven anderer Konstruktion vorteilhaft nutzbar ist. 5 zeigt ein katadioptrisches Projektionsobjektiv 500, das als Immersionsobjektiv für eine Arbeitswellenlänge von 193 nm ausgelegt ist. Es ist dafür vorgesehen, ein in seiner Objektebene 501 angeordnetes Muster einer Maske in reduziertem Maßstab, beispielsweise im Maßstab 4:1, auf seine parallel zur Objektebene ausgerichtete Bildebene 502 abzubilden. Dabei werden zwischen Objektebene und Bildebene genau zwei reelle Zwischenbilder 503, 504 erzeugt. Ein erster, rein refraktiver (dioptrischer) Objektivteil 510 ist so ausgelegt, dass das Muster der Objektebene im Wesentlichen ohne Größenänderung in einem Abbildungsmaßstab von ca. 1:–0,9 in das erste Zwischenbild 503 abgebildet wird. Ein zweiter, katadioptrischer Objektivteil 520 bildet das erste Zwischenbild 503 auf das zweite Zwischenbild 504 im Wesentlichen ohne Größenänderung (Abbildungsmaßstab ca. 1:–0,95) ab. Ein dritter, rein refraktiver Objektivteil 530 ist dafür ausgelegt, das zweite Zwischenbild mit starker Verkleinerung in die Bildebene 502 abzubilden. Dabei wird im Betrieb des Projektionsobjektivs eine dünne Schicht einer Immersionsflüssigkeit I durchstrahlt, die sich zwischen der Austrittsfläche des Projektionsobjektivs und der Bildebene 502 befindet.
Immersionsobjektive mit einem vergleichbaren Grundaufbau sind in der internationalen Patentanmeldung WO 2004/019128 A2 gezeigt.
Der katadioptrische zweite Objektivteil 520 enthält den einzigen Konkavspiegel 421 des Projektionsobjektivs. Ein geometrischer Strahlteiler 560 dient dazu, das von der Objektebene 501 zum Konkavspiegel 521 verlaufende Strahlbündel von demjenigen Strahlbündel zu trennen, das nach Reflexion am Konkavspiegel zwischen diesem und der Bildebene 502 verläuft. Hierzu hat der Strahlteiler 560 einen ebenen ersten Faltungsspiegel 561 zur Reflexion der von der Objektebene kommenden Strahlung zum Konkavspiegel und einen im rechten Winkel zum ersten Faltungsspiegel 561 ausgerichteten zweiten Faltungsspiegel 562, der die vom Konkavspiegel reflektierte Strahlung Richtung Bildebene umlenkt. Die Zwischenbilder 503, 504 liegen jeweils in der Nähe der Faltungsspiegel 561, 562, haben jedoch zu diesen einen optischen Mindestabstand, so dass eventuelle Fehler auf den Spiegelflächen nicht scharf in die Bildebene abgebildet werden und die Planspiegel 561, 562 im Bereich moderater Strahlungsenergiedichte liegen.
Zwischen der Objektebene und dem ersten Zwischenbild, zwischen dem ersten und dem zweiten Zwischenbild sowie zwischen dem zweiten Zwischenbild und der Bildebene liegen jeweils Pupillenflächen P1, P2, P3 des Abbildungssystems dort, wo der Hauptstrahl der optischen Abbildung die optische Achse 505 schneidet. Im Bereich der Pupillenfläche P3 des dritten Objektivteils 530 ist die Aperturblende A des Systems angebracht. Die Pupillenfläche P2 innerhalb des katadioptrischen zweiten Objektivteils liegt in unmittelbarer Nähe des Konkavspiegels 521.
Die Spezifikation dieses optischen Systems ist in den Tabellen 5 und 5A (Asphärendaten) angegeben. Alle Linsen des Projektionsobjektivs bestehen aus synthetischem Quarzglas. Das System hat eine bildseitige numerische Apertur NA = 1,25.
Eine Besonderheit des Systems besteht darin, dass im Bereich großer Randstrahlhöhen in unmittelbarer Nähe der Pupillenfläche P3 des dritten Objektivteils 530 direkt vor der Aperturblende A, d.h. ohne zwischenliegende Linse, eine Flüssigkeitslinsengruppe 550 angeordnet ist. Diese umfasst als erstes, objektseitiges begrenzendes optisches Element eine Positiv-Meniskuslinse 551 mit objektseitiger Konkavfläche und als zweites, bildseitiges begrenzendes optisches Element eine bikonvexe Positivlinse 559. Die einander zugewandten, sphärischen Konvexflächen der begrenzenden optischen Elemente 551, 559 begrenzen in axialer Richtung einen bikonkaven Zwischenraum 554, der in radialer Richtung von einer flüssigkeitsdichten Linsenfassung zur Bildung einer Fluidkammer begrenzt ist. Der Zwischenraum ist im Betrieb des Projektionsobjektivs mit reinstem Wasser gefüllt, das dadurch eine bikonkave Flüssigkeitslinse 555 bildet. Da die beiden die Flüssigkeitslinse 555 einschließenden Positivlinsen 551 und 559 aus synthetischem Quarzglas bestehen, welches resistent gegen das Wasser der Flüssigkeitslinse 555 ist, können die der Flüssigkeit zugewandten, konvexen Grenzflächen unbeschichtet sein, was den Fertigungsaufwand für diese Linsen verringert. Aufgrund des geringen Brechzahlunterschiedes zwischen Wasser und synthetischem Quarzglas sind die Reflexionsverluste an den Fest/Flüssigkeits-Grenzflächen gering, so dass auf eine Antireflexbeschichtung verzichtet werden kann. Es kann jedoch eine solche vorgesehen sein, die ggf. aus einem oder mehreren dielektrischen Materialien hergestellt sein kann, die gegenüber der Flüssigkeit der Linse 555 chemisch resistent sind.
Wie schon am Beispiel der 1 erläutert, wirkt sich die Flüssigkeitslinsengruppe 550 vorteilhaft auf die Korrektur des Farblängsfehlers (CHL) aus. Auf die dortige Erläuterung des Effektes wird verwiesen. Die verbesserte Farbkorrektur beim vorliegenden Designtyp wird durch folgenden Vergleich deutlich. Ein Projektionsobjektiv, das bezüglich des optischen Aufbaus der Linsen mit der in 5 gezeigten Ausführungsform praktisch identisch ist, jedoch keine Flüssigkeitslinse 555 enthält, hatte einen Farblängsfehler CHL von ca. 100 nm/pm. Durch Einfügung der bikonkaven Wasserlinse 555 in den Raum unmittelbar vor der Aperturblende A konnte der Farblängsfehler auf ca. 50 nm/pm bei der in 5 gezeigten Ausführungsform halbiert werden.
Die Spezifikation eines bildlich nicht dargestellten, weiteren Ausführungsbeispieles ist in Tabellen 6, 6A (Asphärendaten) angegeben. Dabei besteht der einzige Unterschied zu der in 5 gezeigten Ausführungsform darin, dass einzelne Positivlinsen im Aperturbauch des dritten Objektivteils 550 durch im Wesentlichen gleich dimensionierte Linsen aus Kalziumfluorid ersetzt wurden. Die die Flüssigkeitslinse 555 umgebenden Linsen 551, 559 sind jedoch weiterhin Quarzglaslinsen, um die oben erläuterte Schutzschichtproblematik zu umgehen. Bei den Positivlinsen, die bei der nicht gezeigten Ausführungsformen aus Kalziumfluorid bestehen, handelt es sich um die beiden unmittelbar vor der Flüssigkeitslinsengruppe 550 angeordneten Positivlinsen und die unmittelbar hinter der Flüssigkeitslinsengruppe angeordnete Positivlinse. Diese Linsen sind in 5 mit „C" gekennzeichnet. Durch die Einführung eines dritten optischen Materials zusätzlich zum synthetischen Quarzglas und zum Wasser der bikonkaven Flüssigkeitslinse 555 ist es möglich, ein voll achromatisiertes Design mit einem Farblängsfehler CHL = 0 nm/pm bereitzustellen.
In 6 ist eine Ausführungsform eines optischen Systems 600 in Form eines refraktiven Projektionsobjektivs für die Immersions-Lithografie gezeigt. Es dient dazu, ein in der Objektebene 601 vorhandenes Muster eines Retikels ohne Erzeugung eines Zwischenbildes mit Hilfe einer zwischen dem Austritt des Projektionsobjektivs und der Bildebene 602 angeordneten Immersionsflüssigkeit I auf ein lichtempfindliches Substrat in der Bildebene 602 abzubilden. Das Projektionsobjektiv ist in eine Projektionsbelichtungsanlage eingebaut, die geringfügige Manipulationen der axialen Position von Objekt (Maske) und Substrat (Wafer) erlaubt (siehe Doppelpfeile). Das Projektionsobjektiv selbst enthält mehrere Manipulatoren, mit denen die Lage einzelner Linsen und d.h. deren Axialposition und/oder deren Zentrierung und/oder deren Kippstellung ohne Demontage des Projektionsobjektivs durch Aktivierung der Manipulatoren verstellt werden kann (siehe Doppelpfeile). Es handelt sich um ein sogenanntes „Zweibauchsystem", bei dem zwischen einem objektseitigen Bauch 610 und einem bildseitigen Bauch 630 eine „Taille" 620 ausgebildet ist, in deren Bereich der Strahlbündeldurchmesser seine engste Einschnürung hat. Zweibauchsysteme für die Immersions-Lithografie bei 193 nm sind unter anderem aus der Patentanmeldung WO 03/075049 A2 der Anmelderin bekannt.
Eine Besonderheit des Systems besteht darin, dass das Projektionsobjektiv eine Flüssigkeitslinsengruppe 650 enthält, die in diesem Beispiel im Bereich des größten Strahldurchmessers des ersten Bauches 610 angeordnet ist. Im Allgemeinen kann die Flüssigkeitslinsengruppe an jeder anderen Stelle des Projektionsobjektives angebracht werden. Die Flüssigkeitslinsengruppe umfasst ein bildseitiges, erstes begrenzendes Element 651, ein objektseitiges, zweites begrenzendes optisches Element 659 und eine Flüssigkeitslinse 655, die zwischen diesen Elementen angeordnet ist. Der Begriff „Flüssigkeitslinse" soll in diesem Zusammenhang allgemein ein durch eine Flüssigkeit gebildetes transparentes optisches Element mit Eintrittsfläche und Austrittsfläche bezeichnen, wobei die Eintrittsfläche und/oder die Austrittsfläche in der Regel gekrümmt sind, jedoch auch im Wesentlichen eben sein können. An den entlang seines Umfanges flüssigkeitsdicht angeschlossenen Zwischenraum, in dem sich die Flüssigkeitslinse 655 befindet, ist eine Druckerzeugungseinrichtung 670 angeschlossen, die dafür ausgelegt ist, den Flüssigkeitsdruck der Flüssigkeit nach Maßgabe von Steuersignalen eine Steuereinheit gezielt über den Umgebungsdruck der Flüssigkeitslinsengruppe hinaus zu erhöhen, um auf diese Weise einen hydraulisch betätigbaren, durchstrahlbaren Manipulator bereitzustellen, mit dem die Abbildungsleistung des Projektionsobjektivs innerhalb gewisser durch die Konstruktion des Manipulators bedingter Grenzen dynamisch variiert werden kann.
Anhand von 7 werden Aufbau und Funktion des hydraulisch betätigbaren Manipulators näher erläutert. Das eintrittsseitige, begrenzende Element 651 hat die Form einer sphärisch korrigierend wirkenden Schmidtschen Korrektionsplatte mit einer objektseitigen, ebenen Eintrittsseite und einer der Flüssigkeitslinse zugewandten, hutkrempenförmig gekrümmten, asphärischen Austrittsseite. Das mit axialem Abstand dahinter angeordnete austrittsseitige begrenzende Element 659 hat im unbelasteten Zustand die Form einer Plankonvexlinse mit einer an die Flüssigkeit angrenzenden, ebenen Eintrittsfläche und einer schwach konvex gekrümmten Austrittsfläche. Die dünnen, begrenzenden Elemente 651, 659 sind in einer gemeinsamen, flüssigkeitsdichten Fassung 654 gefasst, die die Elemente an ihrem Rand in axialer Richtung umgreift. Die Dicke der Elemente 651, 659 ist so ausgelegt, dass die Elemente mit Hilfe von Druckänderungen der Flüssigkeit elastisch deformierbar sind, um aus der in 7(a) gezeigten Neutralstellung in eine beispielhaft in 7(b) gezeigte Korrektionsstellung gebracht zu werden.
Aufgrund der besonderen Formgebung der begrenzenden Elemente 651, 659 hat die Flüssigkeitslinsengruppe in der Neutralstellung im Wesentlichen die optische Wirkung einer planparallelen Platte, die aufgrund ihrer Ausrichtung senkrecht zur optischen Achse und aufgrund ihrer Positionierung im Bereich geringer Strahlwinkel des ersten Bauches optisch weitgehend neutral wirkt bzw. keine Brechkraft hat. Wird nun mit Hilfe der Druckerzeugungseinrichtung 670 der Flüssigkeitsdruck in der Flüssigkeitslinse 655 erhöht, so werden die beiden dünnen, begrenzenden Elemente 651, 659 unter elastischer Deformation vor allem im Mittenbereich der Anordnung auseinandergedrückt, so dass eine Linsenanordnung mit insgesamt positiver Brechkraft entsteht. Hierdurch können gegebenenfalls Aberrationen korrigiert werden, die an anderer Stelle des Projektionsobjektivs aufgrund verschiedener Umgebungseinflüsse während des Betriebes des Projektionsobjektivs entstehen können. Durch dynamische Ansteuerung der Flüssigkeitslinsengruppe mit Hilfe der Druckerzeugungseinrichtung ist eine Optimierung der Abbildungsqualität des Projektionsobjektivs in-situ, also während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage möglich. Insbesondere kann der Druckmanipulator zur Manipulation der Petzval-Summe eingesetzt werden.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Variationen von Aufbau und Verwendung eines hydraulisch betreibbaren Manipulators möglich. Beispielsweise müssen die Oberflächen der beiden dünnen, begrenzenden Elemente nicht sphärisch bzw. eben sein, sondern sie können auch als asphärische optische Flächen ausgebildet sein, um bei einer Druckvariation eine bestimmte gewünschte Form zu erreichen. Günstige Ausgangsformen und Endformen können mit einer Finiten-Element-Rechnung berechnet werden. Es kann auch ausreichen, wenn nur eines der begrenzenden optischen Elemente durch Druckänderung elastisch verformbar und das andere z.B. aufgrund großer Dicke im wesentlichen starr ist. Das in den 6 und 7 anhand eines refraktiven Systems offenbarte Prinzip kann auch auf andere optische Systeme übertragen werden, insbesondere auch auf katadioptrische Projektionsobjektive für die Mikrolithografie. Insbesondere können die anhand der 1 bis 5 beispielhaft gezeigten Systeme mit zwei Konkavspiegeln mit einem oder mehreren solcher Manipulatoren ausgestattet sein.
Der Flüssigkeitsdruck im Inneren der als Manipulator dienenden Flüssigkeitslinsengruppe kann in der Neutralstellung des Druckmanipulators, d.h für das Ausgangssystem, gegenüber dem Umgebungsdruck bereits erhöht sein. Dadurch ist es möglich, den Manipulator effektiver in zwei Verstellrichtungen einzusetzen, ohne im Zwischenraum zwischen den begrenzenden Elementen einen Unterdruck gegenüber der Umgebung erzeugen zu müssen. Der Arbeitspunkt des Manipulators kann also so verlagert sein, dass im Inneren des Manipulators stets ein Überdruck gegenüber der Umgebung existiert. Tabelle 1 (J245)
Tabelle 1A (ASPHERIC CONSTANTS)
Tabelle 2 (J242)
Tabelle 2A (ASPHERIC CONSTANTS)
Tabelle 3A (J244)
Tabelle 3A (ASPHERIC CONSTANTS)
Tabelle 4 (J324)
Tabelle 4A (ASPHERIC CONSTANTS)
Tabelle 5 (J399)

Tabelle 5A (ASPHERIC CONSTANTS)
Tabelle 6 (J400)

Tabelle 6A (ASPHERIC CONSTANTS)

Claims

Optisches System für Ultraviolettlicht mit Wellenlängen λ ≤ 200 nm mit: einer Vielzahl von optischen Elementen, die optische Elemente aus synthetischem Quarzglas oder einem für eine Wellenlänge λ ≤ 200 nm transparenten Fluoridkristallmaterial umfassen; wobei mindestens zwei der optischen Elemente zur Bildung mindestens einer Flüssigkeitslinsengruppe genutzt sind, die ein erstes begrenzendes optisches Element; ein zweites begrenzendes optisches Element; und eine Flüssigkeitslinse umfasst, welche in einem Zwischenraum zwischen dem ersten begrenzenden optischen Element und dem zweiten begrenzenden optischen Element angeordnet ist und eine für Ultraviolettlicht mit Wellenlängen λ ≤ 200 nm transparente Flüssigkeit enthält.
Optisches System nach Anspruch 1, das ein Abbildungssystem zur Abbildung eines in einer ersten Feldfläche angeordneten Musters in eine zur ersten Feldfläche optisch konjugierte zweite Feldfläche ist, wobei zwischen den Feldflächen mindestens eine Pupillenfläche liegt und die Flüssigkeitslinse in einem der Pupillenfläche nahen Bereich des optischen Systems angeordnet ist, wobei in dem der Pupillenfläche nahen Bereich eine Randstrahlhöhe der Abbildung größer ist als eine Hauptstrahlhöhe.
Optisches System nach Anspruch 2, bei dem die Flüssigkeitslinse in einem einer Pupillenfläche nahen Bereich angeordnet ist, in dem die Randstrahlhöhe der Abbildung mindestens doppelt so groß ist wie die Hauptstrahlhöhe.
Optisches System nach Anspruch 1, bei dem das Abbildungssystem mindestens ein Zwischenbild und mindestens zwei Pupillenflächen enthält, wobei die Flüssigkeitslinse im Bereich großer Randstrahlhöhen in der Nähe derjenigen Pupillenfläche mit der größten absoluten Randstrahlhöhe angeordnet ist.
Optisches System nach Anspruch 1, bei dem die Flüssigkeit bei einer Arbeitswellenlänge des optischen Systems eine Dispersion D_L hat, die größer ist als die Dispersion D_S des höchstdispersiven, für die optischen Elemente verwendeten Festkörpermaterials bei der Arbeitswellenlänge und bei dem der Zwischenraum die Form einer Negativlinse hat.
Optisches System nach Anspruch 5, bei dem mindestens eines der begrenzenden optischen Elemente eine Positivlinse ist.
Optisches System nach Anspruch 6, bei dem die Positivlinse aus einem Fluoridkristallmaterial besteht.
Optisches System nach Anspruch 1, bei dem das erste begrenzende optische Element und das zweite begrenzende optische Element aus synthetischem Quarzglas bestehen und die zur Bildung der Flüssigkeitslinse verwendete Flüssigkeit im Wesentlichen aus Wasser (H₂O) besteht.
Optisches System nach Anspruch 1, bei dem die Flüssigkeit bei einer Arbeitswellenlänge des optischen Systems eine Dispersion D_L hat, die kleiner ist als die Dispersion D_S des niedrigstdispersiven, für die optischen Elemente verwendeten Festkörpermaterials bei der Arbeitswellenlänge und bei dem der Zwischenraum die Form einer Positivlinse hat.
Optisches System nach Anspruch 9, bei dem mindestens eines der begrenzenden optischen Elemente eine Negativlinse ist.
Optisches System nach Anspruch 10, bei dem die Negativlinse aus Kalziumfluorid besteht.
Optisches System nach Anspruch 10, bei dem die Negativlinse aus synthetischem Quarzglas besteht.
Optisches System nach Anspruch 1, bei dem die zur Bildung der Flüssigkeitslinse verwendete Flüssigkeit im wesentlichen aus Wasser (H₂O) besteht.
Optisches System nach Anspruch 1, bei dem der Flüssigkeit mindestens ein Zusatz zugesetzt ist, der die Brechzahl der Flüssigkeit und/oder die Dispersion der Flüssigkeit verändert.
Optisches System nach Anspruch 1, bei dem die zur Bildung der Flüssigkeitslinse verwendete Flüssigkeit im wesentlichen aus einem Perfluorpolyether (PFPE) besteht.
Optisches System nach Anspruch 1, bei dem die zur Bildung der Flüssigkeitslinse verwendete Flüssigkeit im wesentlichen aus einem zyklischen oder polyzyklischen Kohlenwasserstoff besteht.
Optisches System nach Anspruch 16, bei dem die zur Bildung der Flüssigkeitslinse verwendete Flüssigkeit im wesentlichen aus einem polyzyklischen gesättigten Kohlenwasserstoff besteht.
Optisches System nach Anspruch 17, bei dem der polyzyklische gesättigte Wasserstoff Dekahydronaphthalin (Dekalin) ist.
Optisches System nach Anspruch 1, bei dem die für die Flüssigkeitslinse verwendete Flüssigkeit mit dem optischen Material eines den Zwischenraum begrenzenden optischen Elemente unverträglich ist und eine der Flüssigkeit zugewandte Grenzfläche des optischen Elementes mit einer für die Flüssigkeit im wesentlichen undurchlässigen optischen Schutzschicht versehen ist.
Optisches System nach Anspruch 19, bei dem die Flüssigkeit im Wesentlichen aus Wasser besteht und das mit der Schutzschicht versehene optische Element aus Kalziumfluorid besteht.
Optisches System nach Anspruch 19, bei dem die Schutzschicht durch eine einzige Materiallage gebildet ist.
Optisches System nach Anspruch 19, bei dem die Schutzschicht eine Einzelschicht aus Siliziumdioxid ist.
Optisches System nach Anspruch 19, bei dem die Schutzschicht durch einen Schichtstapel mit mindestens zwei übereinanderliegenden Materiallagen aus unterschiedlichen dielektrischen Materialien (dielektrisches Wechselschichtsystem) gebildet ist.
Optisches System nach Anspruch 1, das ein katadioptrisches Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie zur Abbildung eines in einer ersten Feldfläche angeordneten Musters in eine zur ersten Feldfläche optisch konjugierte zweite Feldfläche ist, wobei zwischen den Feldflächen mindestens zwei Zwischenbilder und mindestens drei Pupillenflächen angeordnet sind.
Optisches System nach Anspruch 24, bei dem das Projektionsobjektiv eine gerade Anzahl von Konkavspiegeln umfasst und alle Konkavspiegel in einem einer Pupillenfläche fernen Bereich angeordnet sind, in dem eine Hauptstrahlhöhe der Abbildung größer ist als eine Randstrahlhöhe.
Optisches System nach Anspruch 25, bei dem das Projektionsobjektiv eine allen optischen Elementen gemeinsame gerade optische Achse hat.
Optisches System nach Anspruch 1, das ein Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie zur Abbildung eines in einer ersten Feldfläche angeordneten Musters in eine zur ersten Feldfläche optisch konjugierte zweite Feldfläche ist, das in Verbindung mit einer zwischen einem letzten optischen Element des Projektionsobjektives und der zweiten Feldfläche angeordneten Immersionsflüssigkeit eine numerische Apertur NA > 1,0 hat.
Optisches System nach Anspruch 24, wobei das Projektionsobjektiv genau einen Konkavspiegel in der Nähe einer Pupillenfläche hat und einen ersten Faltungsspiegel zur Umlenkung der von der ersten Feldfläche kommenden Strahlung zum Konkavspiegel und einen zweiten Faltungsspiegel zur Umlenkung der von dem Konkavspiegel kommenden Strahlung zur zweiten Feldfläche umfasst.
Optisches System nach Anspruch 1, bei dem die Flüssigkeitslinsengruppe als Manipulator zur dynamischen Beeinflussung der Abbildungsqualität des optischen Systems konstruiert ist.
Optisches System nach Anspruch 1, bei dem an den Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten begrenzenden optischen Element eine Druckerzeugungseinrichtung angeschlossen ist, mit der der Flüssigkeitsdruck der Flüssigkeit der Flüssigkeitslinse in Abhängigkeit externer Steuersignale über einen innerhalb des opti schen Systems herrschenden Umgebungsdruck erhöht und/oder unter diesen Druck erniedrigt werden kann.
Optisches System nach Anspruch 1, bei dem zumindest eines der begrenzenden optischen Elemente in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsdruck elastisch deformierbar ausgebildet ist.
Optisches System nach Anspruch 1, bei dem die Flüssigkeitslinsengruppe als hydraulisch manipulierbare Flüssigkeitslinsengruppe so ausgelegt ist, dass sie in einer Neutralstellung im Wesentlichen keine Brechkraft hat, und durch Erhöhung oder Erniedrigung des Flüssigkeitsdrucks der Flüssigkeitslinse ausgehend von der Neutralstellung ein transparentes Element mit substantieller Brechkraft erzeugbar ist.