DE102007043896A1

DE102007043896A1 - Mikrooptik zur Messung der Position eines Luftbildes

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Publication number: DE102007043896A1
Application number: DE102007043896A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Dr. Rostalski; Heiko Dr. Feldmann
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2009-04-02
Also published as: US8164759B2; WO2009033709A1; TWI476537B; US8451458B2; US20100214565A1; TW200916980A; US20120176670A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Mikrooptik bereit, welche kompakt und robust ist, z. B., indem sie wenigstens eine Asphäre aufweist und über einen gefalteten Strahlengang verfügt, und eine Vergrößerung $I1 von insbesondere > 800 bereitstellt. Ferner stellt die Erfindung ein System zur Positionierung eines Wafers in Bezug auf eine Projektionsoptik bereit, umfassend die Mikrooptik, einen in der Bildebene (B) der Mikrooptik anordenbaren Bildsensor (D) zur Messung einer Position eines Luftbildes der Projektionsoptik sowie eine Waferstage (WST) mit einem Aktuator und einer Steuerung (S) zur Positionierung des Wafers in Abhängigkeit von einem Ausgabesignal des Bildsensors (D).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mikrooptik zur Messung der lateralen Position eines Luftbildes insbesondere einer Wafer-Belichtungsanlage. Weiter bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System umfassend eine Mikrooptik, einen Bildsensor und eine Positioniereinrichtung insbesondere für den Wafer.
Es ist aus der Patentanmeldung US 2007/0076182 A1 bekannt, in einem lateral beweglichen Wafertisch (wafer stage) einen "aerial image sensor", also wörtlich einen Luftbildsensor vorzusehen. Diese Terminologie wird auch im Zusammenhang mit der hochaperturigen Immersionslithographie beibehalten, wenngleich das Bild in diesem Fall nicht in Luft, sondern in dem Immersionsmedium entsteht. Es ist auch bekannt, beispielsweise aus der Patentanmeldung US 2002/0041377 A1, einen solchen Luftbildsensor neben der eigentlichen Waferhalterung anzuordnen. Dieser bekannte Sensor arbeitet im slit-scan Verfahren, leistet also keine simultane vollständige Abbildung.
Allerdings wird der bekannte Luftbildsensor als unzureichend empfunden, wenn die Ausrichtung des Wafertischs bezüglich des durch die Projektionsoptik (wafer stepper) auf die Ebene des Wafers projizierten Maskenbildes genau überprüft werden soll. Andererseits ist eben eine solche exakte Ausrichtung auf bis zu 2 nm oder sogar 1 nm unerläßlich, wenn etwa im double-patterning-Verfahren mehrere Maskenbilder auf dieselbe Waferebene projiziert werden sollen.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Optik und ein System bereitzustellen, mittels derer die Position eines Luftbilds besser bestimmt werden kann.
Die Erfindung löst dieses Problem unter einem ersten Aspekt durch eine Mikrooptik mit einer insgesamt positiv wirkenden Optikgruppe und einer davon beabstandeten insgesamt negativ wirkenden Optikgruppe, wobei die Mikrooptik insgesamt einen Abbildungsmaßstab von betragsmäßig über 800, und dabei eine Längsausdehnung von weniger als 250 mm aufweist. Eine solche extrem vergrößernde, und dabei äußerst kompakte Optik kann zur Gänze in einen Wafertisch integriert werden, ohne daß die in dessen Betrieb wirkenden Beschleunigungen von bis zu 10 g ihre Leistungsfähigkeit beeinträchtigten. Insbesondere kann es sich um eine Projektionsoptik, eine UV-Optik und/oder um eine hochaperturige Optik mit einer numerischen Apertur von über 0,9 handeln.
Unter einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung ein System aus einer solchen Mikrooptik, einem Bildsensor und einer Positioniereinrichtung bereit, mittels derer die Position des Wafers bezüglich eines von einer Projektionsoptik projizierten Maskenbildes akkurat eingestellt werden kann. Die Mikrooptik kann an der Waferstage, jedoch auch an einer Metrostage oder an einem Metroframe, also der Montierung der Projektionsoptik, angeordnet sein.
Die bevorzugt verwendeten DUV-Immersions-Mikroskopobjektive weisen eine numerische Apertur NA > 0.9, insbesondere 1,2 bis 1,4, besonders bevorzugt 1,25 bis 1,35 und wenigstens 4, höchstens 7 Linsen auf, umfassend eine erste Baugruppe mit insgesamt positiver Brechkraft, deren Gesamtlänge weniger als 20 mm beträgt, und eine zweite Baugruppe mit insgesamt negativer Brechkraft, wobei ein elementefreier Abstand der zweiten Baugruppe von der ersten Baugruppe ent lang der optischen Achse weniger als 10 mm, insbesondere weniger als die Hälfte der Gesamtlänge der ersten Baugruppe beträgt. Zumindest die erste und letzte Linse von insgesamt drei bis fünf Linsen der ersten Baugruppe weisen eine positive Brechkraft auf; zumindest das letzte Element der zweiten Baugruppe weist selbst eine negative Brechkraft auf und ist insbesondere eine Meniskuslinse, deren der ersten Baugruppe zugewandte Fläche konkav ausgebildet ist. Dabei ist es besonders bevorzugt, daß die Gesamtlänge der zweiten Baugruppe weniger als 30 mm, insbesondere weniger als drei Halbe der Gesamtlänge der ersten Baugruppe beträgt. Es ist weiter bevorzugt, daß die Gesamtlänge der zweiten Baugruppe weniger als 15 mm, insbesondere weniger als drei Viertel der Gesamtlänge der ersten Baugruppe beträgt.
Zum Erreichen der geringen Linsenzahl bei noch ausreichender Korrektur sind bevorzugt zwei der Flächen der ersten Baugruppe als asphärische Flächen, nämlich insbesondere deformierte Kugelflächen, und/oder als diffraktive optische Fläche ausgebildet. Es ist aber auch möglich, für ein oder mehrere, insbesondere alle Linsen der ersten Baugruppe oder sogar der ersten Optikgruppe ein besonders hochbrechendes Material zu verwenden, insbesondere ein Material mit einem Brechungsindex bei 193 nm von > 1,8 oder sogar > 1,9, nämlich zum Beispiel Spinell (n₁₉₃ = 1,92).
Damit kann ferner erreicht werden, daß die Gesamtlänge des Objektivs, umfassend die Gesamtlängen der ersten und zweiten Baugruppe und den elementefreien Abstand dazwischen, weniger als 40 mm beträgt.
Vor der Frontlinse ist in einigen Anwendungen eine planparallele Platte z. B. aus Quarz angeordnet, die ihrerseits von der Frontlinse bevorzugt durch einen Wasserfilm beabstandet ist. Damit wird im Betrieb eine exakt gleichbleibende Positionierung der Frontlinse gewährleistet.
Zwischen der ersten Optikgruppe, nämlich dem eigentlichen Objektiv, und der zweiten Optikgruppe kann in bevorzugten Ausführungen wenigstens ein den Strahlengang in einer Faltungsebene ablenkendes Element, insbesondere ein oder mehrere Planspiegel angeordnet sein, die bevorzugt als Prismeninnenflächen ausgebildet sind. Hierbei sind Pentaprismen bevorzugt, da sie besonders wenig fehljustageempfindlich sind. Weitere Spiegelflächen, bevorzugt wiederum Pentaprismen, können strahlabwärts der zweiten Optikgruppe angeordnet sein, um die Gesamtabmessungen der Optik zu reduzieren. In einigen Anwendungen kann der Strahlengang mittels einer Spiegeltreppe gefaltet sein, so daß er sich im Bereich des Objektivs oder dahinter kreuzt. In anderen Anwendungen kann der Strahlengang mehrfach in zueinander senkrechten Ebenen gefaltet sein.
Aus den geringen Abmessungen und Abständen der diversen Optikkomponenten voneinander ergibt sich auch ein geringes Trägheitsmoment bezüglich des Schnittpunkts der optischen Achse der UV-Mikroprojektionsoptik mit der Luftbildebene, woraus sich günstige mechanische Eigenschaften ergeben.
Bevorzugt ist ein Abbildungsmaßstab über 1000 (betragsmäßig), insbesondere kann β' –1200 bis –1500 betragen. Die Feldgröße ist dabei 2 μm bis 22 μm, die Bildgröße 3 mm bis zu 30 mm. Insbesondere sind die erfindungsgemäßen Optiken kittfrei, da einerseits relativ schmalbandige Lichtquellen zur Projektion eingesetzt werden und die chromatische Aberration daher weniger störend ist, und andererseits die DUV-Beständigkeit durch Kitte nachteilig beeinflußt würde. Der Strahlenbündeldurchmesser liegt bei maximal 17–20 mm im Bereich der ersten Baugruppe des Objektivs, und bei unter 1 mm im Bereich der zweiten Optikgruppe. Zur Korrektur von herstellungs- oder justagebedingten Unzulänglichkeiten besonders der kleinen Linsen der letzteren können in einigen Anwendungen ein oder einige (≤ 5) Korrekturelemente mit kleinen freien Durchmessern und kleinen Korrekturwerkzeugen eingesetzt werden. Auch manipulierbare, nämlich verlagerbare und/oder in ihrer Brechkraft veränderbare optische Elemente können zur weiteren Korrektur besonders der sphärischen Aberration eingesetzt sein. Ferner können die kleinen Linsen der zweiten Optikgruppe plankonkav oder bikonkav ausgebildet und in Planplatten größeren Durchmessers eingelassen sein. Diese Linsen können zwecks stabiler Halterung an den Prismen, so vorhanden, angesprengt sein. Die Objektivlinsen können in Quarzfassungen gehaltert sein, wo sie durch bonding-Verfahren fixiert sind.
Das eigentliche Objektiv einschließlich der ersten und zweiten Baugruppe kann ein konvergentes Strahlenbündel mit einer reziproken Bildweite von mehr als 10 m^–1, bevorzugt mehr als 20 m^–1 (gerechnet vom letzten Element der zweiten Baugruppe an) formen, das von der zweiten Optikgruppe unter Strahlbündelaufweitung auf die Bildfläche geleitet wird. Das Objektiv kann aber auch, zur Bereitstellung eines modularen Aufbaus, im Wesentlichen nach Unendlich abbilden, insbesondere eine reziproke Bildweite von betragsmäßig weniger als 1 m^–1, bevorzugt weniger als 0,2 m^–1 aufweisen. In diesem Fall ist zwischen erster und zweiter Optikgruppe eine zusätzliche fokussierende Linse oder Linsengruppe als Tubuslinse angeordnet, und die zweite Optikgruppe umfaßt ein oder zwei zusätzliche zerstreuende Linsen, insbesondere mit einer ihren Durchmesser übersteigenden Länge.
Die Erfindung wird in den nachfolgenden Figuren näher erläutert. Hierin zeigen:
1 eine bekannte Waferstage mit aerial image sensor;
2 ein Aufbauprinzip einer Mikroprojektionsoptik;
3 eine erfindungsgemäße Mikroprojektionsoptik mit 180°-Faltung durch zwei Pentaprismen als Strahlbündelablenker;
4 eine erfindungsgemäße Mikroprojektionsoptik mit 360°-Faltung durch eine 45°-Spiegeltreppe und einen 45°-Spiegel;
5 eine erfindungsgemäße Mikroprojektionsoptik mit 270°-Faltung durch das Objektiv hindurch durch eine 45°-Spiegeltreppe;
6 eine erfindungsgemäße Mikroprojektionsoptik mit 270°-Faltung hinter dem Objektiv durch eine 45°-Spiegeltreppe;
7 eine weitere erfindungsgemäße Mikroprojektionsoptik mit 270°-Faltung durch eine 45°-Spiegeltreppe;
8 eine erfindungsgemäße Mikroprojektionsoptik mit 180°-Faltung durch eine 90°-Spiegeltreppe;
9 eine erfindungsgemäße Mikroprojektionsoptik mit ungefaltetem Strahlengang;
10 eine weitere erfindungsgemäße Mikroprojektionsoptik mit ungefaltetem Strahlengang;
11 eine erfindungsgemäße Mikroprojektionsoptik mit Tubuslinsen;
12 ein Mikroprojektionsobjektiv mit Spinelllinsen;
13 ein weiteres Mikroprojektionsobjektiv mit Spinelllinsen;
14 ein Mikroprojektionsobjektiv mit einem DOE und einer asphärischen Fläche;
15 ein Mikroprojektionsobjektiv mit zwei asphärischen Flächen;
16 eine typische Aberrationsverteilung für eine erfindungsgemäße Mikroprojektionsoptik.
1 zeigt ein bekanntes System mit einer Maske R, einer Projektionsoptik PL, einer Waferstage WST sowie einem slit-scan-Sensor 90. Das Illuminationslicht IL wird durch eine Blende 28 auf die Maske mit einer Markierung PM gerichtet, durchsetzt die Projektionsoptik PL und fällt durch einen Schlitz 22 und eine gefaltete Optik 84, 86, 88 auf einen Detektor 24. Dessen Ausgabesignal wird einer Steuerung S zugeführt. Die laterale x, y-Position der Waferstage WST wird mit einer Abstandsmesseinheit 27, 31 ermittelt. Die Ausrichtung und der Abstand z der Projektionsoptik zum Wafer wird mit einer entsprechenden Anordnung 32, 34, 36, 38, 40 ermittelt und an eine Steuerung 20 gemeldet. Maske R, Projektionsoptik PL und Waferstage WST sind gegenüber einer Basis 26 positionell kontrollierbar. Nicht dargestellt sind eine Metrostage zur Halterung der Projektionsoptik PL und eine Maskenhalterung. Die Belichtung des Wafers W kann schrittweise im Step-Modus oder kontinuierlich im Scan-Modus erfolgen.
In 2 ist der prinzipelle Aufbau einer Mikroprojektionsoptik dargestellt, und zwar nicht maßstabsgerecht, aber der Größenordnung nach im Verhältnis 2:1. Die der Luftbildebene E nächstgelegene Optikgruppe O1 stellt das Objektiv dar, das seinerseits in die positiv wirkende Bau gruppe L1 und die negativ wirkende Baugruppe L2 gegliedert werden kann. Daran schließt sich ein in diesem Beispiel mittels der Spiegel A1, A2 zweifach um je 90° gefalteter Strahlengang mit einer zweiten, das Strahlenbündel unter geringer Zerstreuung auf die lichtempfindliche Schicht B eines Detektors D richtenden Optikgruppe O2 an. Das Signal des Detektors D wird von der Übermittlungseinheit T an eine Auswerteeinheit S ausgegeben. Die Auswerteeinheit S kann an eine nicht dargestellte Positioniervorrichtung für die Waferstage WST, die Maskenhalterung oder die Metrostage zur Positionierung der Projektionsoptik gekoppelt sein. Zwischen der Luftbildebene E und der Frontlinse F der ersten Baugruppe L1 ist durch Schraffur angedeutet, daß sich im Betrieb dort Wasser I als Immersionsmedium befindet. Nicht dargestellt ist der im Betrieb ebenfalls wassergefüllte Raum jenseits der Luftbildebene bis zur Frontlinse F der Projektionsoptik. Die Längsausdehnung der Optik von der Frontlinse F an ist als DL indiziert, die dazu senkrechte Querausdehnung in der Faltungsebene als DQ1. Zur Optik gehören in diesem Sinne die Linsen und ggf. Spiegel oder Prismen sowie die lichtempfindliche Schicht B des Detektors, jedoch nicht dessen periphere und rückwärtige Teile und die Linsenfassungen.
In dieser Übersicht ist der Strahlengang nicht dargestellt; es sei aber angemerkt, daß ein solcher Aufbau sich durch eine kurze Objekt- bzw. luftbildseitige Brennweite im Verhältnis zur Schnittweite auszeichnet. Ferner ist die Vergrößerungswirkung erheblich: Der durch das Objektiv O1 bereitgestellte Abbildungsfaktor (~50) und der durch die zweite Optikgruppe O2 bereitgestellte Nachvergrößerungsfaktor (knapp 30) betragen zusammenwirkend etwa –1400. Zugleich ist der Aufbau vergleichsweise kompakt, woran auch die Spiegel A1, A2 als strahlbündelablenkende Einheiten Anteil haben. Insbesondere verkürzt sich durch den Spiegel A1 die Längsausdehnung DL der Mikroprojektionsoptik, auf Kosten einer größeren ersten Querausdehnung DQ1. Durch den zweiten Spiegel A2 wird auch diese wiederum begrenzt. Dadurch ist der Flächenbedarf DL·DQ1 gegenüber einer Anordnung mit nur einem Spiegel reduziert.

In 3 ist ein konkretes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem eine doppelte 270°-Ablenkung durch Pentaprismen zum Einsatz kommt: Das Objektiv O1a weist hier eine plankonvexe Frontlinse 101 auf, gefolgt von einer sphärischen konkav-konvexen Meniskuslinse 103. Daran schließt sich eine konkav-konvexe Meniskuslinse 105 an, deren erste (konkave) Fläche #5 als Asphäre ausgebildet ist (Daten siehe Tabellen 1a und 1b). Jenseits der Pupille P folgt als letztes Element der ersten Baugruppe L1a eine bikonvexe Linse 107, deren zweite Fläche #9 als Asphäre ausgebildet ist. Tabelle 1a

Fläche #	Radius mm	Dicke mm	Material	Brechzahl	Durchmesser/2 mm
0	-	0,048	H₂O	1,436677	0,001
1	∞	4,210	SiO2	1,560786	0,086
2	–3,453	0,100			3,109
3	–5,672	2,607	SiO2	1,560786	3,769
4	–6,076	0,199			5,075
5	–41,196	4,997	SiO2	1,560786	6,768
6	–8,688	–0,591			7,571
7	-	0,790			8,185
8	23,497	5,056	SiO2	1,560786	8,572
9	–22,531	5,427			8,488
10	7,346	6,602	SiO2	1,560786	5,957
11	3,523	4,702			2,972
12	–3,359	2,805	SiO2	1,560786	2,609
13	–4,667	3,000			3,376
14	∞	15,000	SiO2	1,560786	8,000
15	∞	15,000	Refl.	1,560786	4,000
16	∞	19,000	Refl.	1,560786	4,000
17	∞	3,000			4,000
18	–10,273	1,000	SiO2	1,560786	2,000
19	0,859	1,939			2,000
20	–0,788	1,000	SiO2	1,560786	2,000
21	2,361	3,000			2,000
22	∞	8,000	SiO2	1,560786	2,000
23	∞	8,000	Refl.	1,560786	2,000
24	∞	8,000	Refl.	1,560786	2,000
25	∞	7,588	Detektor		3,020

Die Fläche #7 ist hierin eine in der davor benannten Linse 105 befindliche Pupillenebene, daher ihr negativer Abstand.

In Tabelle 1a sind die Flächen #5 und #9 deformierte Kugelflächen, deren erste sechs Koeffizienten gemäß der Formel

c = 1/r (Flächenkrümmung) [mm–1] h2 = x2 + y2 [mm2]gegeben sind als: Tabelle 1b:

Koeffizient	Fläche #5	Fläche #9
K	0	0
C1 [mm^–3]	–1,021068E-4	3,936055E-5
C2 [mm^–5]	–1,427635E-7	2,130907E-8
C3 [mm^–7]	1,074060E-11	8,597669E-12
C4 [mm^–9]	–1,123961E-11	–2,071021E-14
C5 [mm^–11]	2,122266E-15	1,105772E-14
C6 [mm^–13]	5,830975E-24	3,575543E-25

Das erste Element der zweiten Baugruppe L2a wird also von einer konvex-konkaven Meniskuslinse 109 größerer Dicke und Durchmesser als das zweite Element der zweiten Baugruppe L2a, einer weiteren konvex-konkaven Meniskuslinse 111, gebildet. Diese beiden Linsen sind mit den konkaven Flächen #11 bzw. #12 einander zugewandt angeordnet.
Im Verlauf des Strahlengangs folgt ein erstes Pentaprisma 113, an dessen geneigten Innenflächen #15, #16 zwei Reflektionen erfolgen. Daran schließt sich die zweite Optikgruppe O2a aus zwei bikonkaven Linsen 115 und 117 an, deren stärker gekrümmte Flächen #19, #20 einander zugewandt angeordnet sind. Den Abschluß bilden ein zweites, kleineres Pentaprisma 119 mit abermals zwei Reflektionsflächen #23, #24, sowie die Bildebene #25 des Detektors 121.
Der gesamte Aufbau unterschreitet die Außenmaße von 6 cm für die Längsausdehnung DL und 5 cm für die Querausdehnung DQ1, woran die beiden asphärischen Flächen #5 und #9 insofern einen Anteil haben, als sie platzbeanspruchende Korrekturglieder entbehrlich machen.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß 4 (Daten in Tabelle 2a und 2b) weist an Stelle der beiden Pentaprismen eine 45°-Spiegeltreppe 213, 219 und einen unter 45° zur optischen Achse angeordneten Spiegel 221 auf, so daß bis zum Detektor 223 eine 360°-Umlenkung resultiert: Dabei ist die zweite Optikgruppe O2b (mit Linsen 215 und 217) zwischen den beiden Spiegeln 213 und 219 der Spiegeltreppe angeordnet. Im Übrigen entspricht die erste Optikgruppe O1b mit ihren Linsen 201, 203, 205 und 207 der ersten Baugruppe L1b und Linsen 209 und 211 der zweiten Baugruppe L2b jenen des ersten Beispiels. Tabelle 2a

Fläche #	Radius mm	Dicke mm	Material	Brechzahl	Durchmesser/2 mm
0	-	0,001	H2O	1,436677
1	∞	4,235	SIO2	1,560786	0,003
2	–3,477	0,100			3,106
3	–5,580	2,652	SIO2	1,560786	3,737
4	–6,047	0,200			5,081
5	–44,317	5,041	SIO2	1,560786	6,843
6	–8,704	–0,619			7,623
7	-	0,820			8,232
8	23,808	5,002	SIO2	1,560786	8,615
9	–22,865	4,932			8,531
10	7,322	6,580	SIO2	1,560786	6,103
11	3,532	4,868			3,064
12	–3,406	2,481	SIO2	1,560786	2,751
13	–4,542	12,219			3,501
14	∞	–24,000	REFL		4
15	7,536	–1,000	SIO2	1,560786	1
16	–1,871	–3,019			1
17	1,714	–1,000	SIO2	1,560786	1
18	–3,354	–13,277			1
19	∞	20	REFL		1
20	∞	–30	REFL		0,921
21	∞	0			1,539

Hierbei sind die negativen Abstandsangaben für die Flächen #14 bis #18 sowie #20 bezeichnend für den in diesen Teilen gefalteten Strahlengang. Ähnliche, fachübliche Angaben finden sich auch in den folgenden Tabellen.

In Tabelle 2a sind die Flächen #5 und #9 deformierte Kugelflächen, deren erste sechs Koeffizienten gegeben sind als: Tabelle 2b:

Koeffizient	Fläche #5	Fläche #9
K	0	0
C1 [mm^–3]	–1,025353E-04	3,939285E-05
C2 [mm^–5]	–1,432218E-07	2,027298E-08
C3 [mm^–7]	1,061773E-11	8,763347E-12
C4 [mm^–9]	–1,110702E-11	–2,070957E-12
C5 [mm^–11]	2,122266E-15	1,105777E-14
C6 [mm^–13]	5,830975E-24	3,575543E-25

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist der 45°-Spiegel weggelassen, so daß eine Kreuzung des Strahlenbündels im Bereich des Objektivs O1c zwischen erster L1c und zweiter Baugruppe L2c resultiert. Im Übrigen entsprechen die Daten jenen in Tabelle 2a und 2b, und die erste Optikgruppe O1c weist eine erste Baugruppe L1c mit Linsen 301, 303, 305 und 307 und eine zweite Baugruppe L2c mit Linsen 209 und 211 auf. Die zweite Optikgruppe O2c (mit Linsen 315 und 317) ist zwischen den beiden Spiegeln 313 und 319 der Spiegeltreppe angeordnet. Somit lenken die Spiegel 313 und 319 der Spiegeltreppe das Strahlenbündel auf den Detektor 323.
Beim vierten Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist im Gegensatz zur Ausführungsform der 5 die zweite Optikgruppe O2d mit ihren Linsen 415 und 417 in Strahlrichtung hinter den beiden Spiegeln 413 und 419 der Spiegeltreppe, und jenseits der Strahlüberkreuzung angeordnet. Die erste Optikgruppe O1d weist eine erste Baugruppe Lid mit Linsen 401, 403, 405 und 407 und eine zweite Baugruppe L2d mit Linsen 409 und 411 auf. Somit lenken die Spiegel 413 und 419 der Spiegeltreppe das Strahlenbündel auf den Detektor 423.

Demgegenüber ist in dem fünften Ausführungsbeispiel (Daten in Tabelle 3a und 3b) gemäß 7 die zweite Optikgruppe O2e mit ihren Linsen 515 und 517 in Strahlrichtung hinter den beiden Spiegeln 513 und 519 der Spiegeltreppe, und vor der Strahlüberkreuzung angeordnet, befindet sich also zwischen dem zweiten Spiegel 519 der Spiegeltreppe und der Strahlüberkreuzung. Die erste Optikgruppe O1e weist eine erste Baugruppe L1e mit Linsen 501, 503, 505 und 507 und eine zweite Baugruppe L2e mit Linsen 509 und 511 auf. Somit lenken die Spiegel 513 und 519 der Spiegeltreppe das Strahlenbündel auf den Detektor 523. Tabelle 3a

Fläche #	Radius mm	Dicke mm	Material	Brechzahl	Durchmesser/2 mm
0	-	0,001	H2O	1,436677	0,001
1	∞	4,235	SIO2	1,560786	0,003
2	–3,477	0,100			3,106
3	–5,580	2,652	SIO2	1,560786	3,737
4	–6,047	0,200			5,081
5	–44,317	5,041	SIO2	1,560786	6,843
6	–8,704	–0,619			7,623
7	-	0,820			8,232
8	23,808	5,002	SIO2	1,560786	8,615
9	–22,865	4,932			8,531
10	7,322	6,580	SIO2	1,560786	6,103
11	3,532	4,868			3,064
12	–3,406	2,481	SIO2	1,560786	2,751
13	–4,542	15,219			3,501
14	∞	–16,000	REFL		4
15	∞	5,000	REFL		1,275
16	–7,536	1,000	SIO2	1,560786	1
17	1,871	3,019			1
18	–1,714	1,000	SIO2	1,560786	1
19	3,354	58,277			1
20	∞	0			1,539

In Tabelle 3a sind die Flächen #5 und #9 deformierte Kugelflächen, deren erste sechs Koeffizienten gegeben sind als: Tabelle 3b:

Koeffizient	Fläche #5	Fläche #9
C1 [mm^–3]	–1,025353E-04	3,939285E-05
C2 [mm^–5]	–1,432218E-07	2,027298E-08
C3 [mm^–7]	1,061773E-11	8,763347E-12
C4 [mm^–9]	–1,110702E-11	–2,070957E-12
C5 [mm^–11]	2,122266E-15	1,105777E-14
C6 [mm^–13]	5,830975E-24	3,575543E-25

In der sechsten Ausführungsform gemäß 8 (Daten in Tabellen 4a und 4b) ist statt der 45°-Spiegeltreppe der vorstehenden Beispiele, mit 270° Strahlablenkung, eine 90°-Spiegeltreppe mit 180° Ablenkung dargestellt. Die zweite Optikgruppe O2f mit den Linsen 615 und 617 ist zwischen den beiden Spiegeln 613 und 619 der 90°-Spiegeltreppe angeordnet. Die erste Optikgruppe O1f weist eine erste Baugruppe L1f mit Linsen 601, 603, 605 und 607 und eine zweite Baugruppe L2f mit Linsen 609 und 611 auf. Somit lenken die Spiegel 613 und 619 der Spiegeltreppe das Strahlenbündel auf den Detektor 623. Tabelle 4a

Fläche #	Radius mm	Dicke mm	Material	Brechzahl	Durchmesser/2 mm
0	-	0,001	H2O	1,436677	0,001
1	∞	4,235	SIO2	1,560786	0,003
2	–3,477	0,100			3,106
3	–5,580	2,652	SIO2	1,560786	3,737
4	–6,047	0,200			5,081
5	–44,317	5,041	SIO2	1,560786	6,843
6	–8,704	–0,619			7,623
7	-	0,820			8,232
8	23,808	5,002	SIO2	1,560786	8,615
9	–22,865	4,932			8,531
10	7,322	6,580	SIO2	1,560786	6,103
11	3,532	4,868			3,064
12	–3,406	2,481	SIO2	1,560786	2,751
13	–4,542	13,219			3,501
14	∞	–23,000	REFL		4
15	7,536	–1,000	SIO2	1,560786	0,206
16	–1,871	–3,019			0,159
17	1,714	–1,000	SIO2	1,560786	0,088
18	–3,354	–20,000			0,092
19	∞	38,277	REFL		4
20	∞	0			1,539

In Tabelle 4a sind die Fläche #5 und #9 deformierte Kugelflächen, deren erste sechs Koeffizierte gegeben sind als: Tabelle 4b

In der siebten Ausführungsform gemäß 9 wurde auf die Strahlablenkung vollständig verzichtet, so daß sich eine längere, jedoch schlankere Optik mit einer ersten Optikgruppe O1g mit den Baugruppen L1g und L2g sowie einer zweiten Optikgruppe O2g ergibt, was in einigen Anwendungen vorteilhaft ist (Daten in den Tabellen 5a und 5b; Flächen vom Bild zum Objekt durchnummeriert).

Hier ist das letzte Objektivelement aus Spinell, und die NA beträgt 1,35. Der Abbildungsmaßstab ist –1400, der Felddurchmesser ist 2 μm. Die Baulänge (Längsausdehnung DL) beträgt 140 mm. Die erste Baugruppe L1g weist Linsen 701, 703, 705 und 707 und eine zweite Baugruppe L2g mit Linsen 709 und 711 auf. Die zweite Optikgruppe O2g weist die Linsen 715 und 717 auf. Durch diese wird das Strahlenbündel direkt auf den Detektor 723 abgebildet. Tabelle 5a

Fläche #	Radius mm	Dicke mm	Material	Brechzahl	Durchmesser/2 mm
0	∞	55,007			1,5
1	–9,684	1,000	SIO2	1,560786	0,122
2	2,409	3,677			0,11
3	–1,817	1,000	SIO2	1,560786	0,139
4	4,201	39,553			0,171
5	4,653	2,340	SIO2	1,560786	3,18
6	3,458	3,443			2,58
7	–3,614	7,169	SIO2	1,560786	2,766
8	–7,449	8,447			5,631
9	25,244	4,536	SIO2	1,560786	8,056
10	–20,907	0,553			8,107
11	-	–0,353			7,663
12	8,736	6,122	SIO2	1,560786	7,02
13	15,878	0,200			5,145
14	5,835	2,312	SIO2	1,560786	4,377
15	4,748	0,100			3,173
16	3,610	4,452	Spinell	1,920333	2,914
17	-	0,001	H2O	1,436677	0,004

Tabelle 5b

Koeffizient	Fläche #9	Fläche #13
K	0	0
C1 [mm^–3]	–3,279558E-05	1,025044E-04
C2 [mm^–5]	–5,810808E-08	1,779706E-07
C3 [mm^–7]	–8,364057E-12	–9,988314E-12
C4 [m^–9]	2,187132E-12	–1,081240E-10
C5 [mm^–11]	–8,103934E-15	–1,275510E-15
C6 [mm^–13]	–1,980573E-27	–5,487992E-24

Dagegen ist in der achten Ausführungsform gemäß 10 (Tabelle 6a und 6b) eine dreilinsige (Linsen 815, 817 und 819) zweite Optikgruppe O2h vorgesehen, im Verbund mit einem kompakteren Objektiv O1h, bei dem der Abstand zwischen der ersten L1h mit den Linsen 801, 803, 805 und 807 und der zweiten Baugruppe L2h mit den Linsen 809 und 811 reduziert wurde. Die numerische Apertur NA beträgt 1,25, der Abbildungsmaßstab ist –1400, und der Felddurch messer ist 7 μm. Die Baulänge (Längsausdehnung DL) beträgt 140 mm. Tabelle 6a

Fläche #	Radius mm	Dicke mm	Material	Brechzahl	Durchmesser/2 mm
0	∞	0,008		1,0003	5
1	∞	60,322		1,0003	4,999
2	38,186	1,000	SIO2	1,560786	0,406
3	4,035	3,578		1,0003	0,353
4	–6,849	1,000	SIO2	1,560786	0,236
5	5,715	5,435		1,0003	0,227
6	–4,277	1,000	SIO2	1,560786	0,274
7	5,498	39,231		1,0003	0,303
8	4,045	1,172	SIO2	1,560786	3,421
9	3,515	4,923		1,0003	3,003
10	–3,496	6,364	SIO2	1,560786	3,138
11	–7,311	0,124		1,0003	6,135
12	22,678	3,354	SIO2	1,560786	7,255
13	–23,833	0,451		1,0003	7,307
14	-	0,148		1,0003	7,13
15	8,586	4,045	SIO2	1,560786	6,755
16	123,541	0,115		1,0003	6,258
17	5,809	2,379	SIO2	1,560786	4,752
18	7,488	0,100		1,0003	3,875
19	3,340	4,046	SIO2	1,560786	2,97
20	∞	0,001	H2O	1,436677	0,005
21	-	0,000	H2O	1,436677	0,004

In Tabelle 6a sind die Flächen #12 und #16 deformierte Kugelflächen, deren erste sechs Koeffizienten gegeben sind als: Tabelle 6b:

Koeffizient	Fläche #12	Fläche #16
K	0	0
C1 [mm^–3]	–3,410143E-05	1,026595E-04
C2 [mm^–5]	–2,164746E-08	1,431774E-07
C3 [mm^–7]	–8,707471E-12	–1,039708E-11
C4 [mm^–9]	2,108696E-12	1,405352E-11
C5 [mm^–11]	–1,131417E-14	–2,121851E-15
C6 [mm^–13]	–3,575543E-25	–5,830975E-24

Die neunte Ausführungsform gemäß 11 zeigt eine Mikroprojektionsoptik mit modularem Aufbau, bei der die erste L1i und zweite Baugruppe L2i des Objektivs O1i im wesentlichen nach Unendlich abbilden, und erst eine nachfolgende zweilinsige Tubuslinsengruppe Ti das Strahlenbündel zu einer hier vierlinsigen zweiten Optikgruppe O2i hin konvergieren läßt. In dieser sind die erste 917 und die letzte Linse 925 von deutlich ihren jeweiligen Durchmesser übersteigender Länge (Daten in Tabellen 7a und 7b). Die numerische Apertur NA beträgt 1,25, und der Abbildungsmaßstab ist –1400. Die Baulänge von der Luftbildebene E bis zum Detektor 923 (Längsausdehnung DL) beträgt 200 mm, und der Felddurchmesser 20 μm. Die erste Baugruppe L1i umfaßt die positiven Linsen 901, 903, 905 und 907, die zweite Baugruppe die negativen Linsen 909 und 911. Die Tubuslinsengruppe Ti umfaßt die Linsen 913 und 915, die zweite Optikgruppe O2i die Linsen 917, 919, 921 und 925. Tabelle 7a

Fläche #	Radius mm	Dicke mm	Material	Brechzahl	Durchmesser/2 mm
0	∞	0,010		1,0003	14
1	∞	58,128		1,0003	13,998
2	–7,903	7,229	SIO2	1,560786	1,891
3	–6,555	2,260		1,0003	1,605
4	–33,340	1,611	SIO2	1,560786	1,084
5	4,275	1,495		1,0003	0,874
6	–27,222	1,243	SIO2	1,560786	0,77
7	7,895	15,153		1,0003	0,721
8	–107,280	2,811	SIO2	1,560786	0,61
9	6,332	54,562		1,0003	0,602
10	404,070	1,179	SIO2	1,560786	3,302
11	67,933	1,719		1,0003	3,337
12	318,577	2,755	SIO2	1,560786	3,458
13	–30,151	15,619		1,0003	3,565
16	4,575	1,111	SIO2	1,560786	3,563
17	3,773	5,684		1,0003	3,141
18	–4,099	8,880	SIO2	1,560786	3,425
19	–8,697	1,719		1,0003	7,114
20	30,625	4,738	SIO2	1,560786	8,186
21	–30,061	0,592		1,0003	8,207
22	11,014	3,764	SIO2	1,560786	7,5
23	366,570	0,090		1,0003	7,09
24	7,064	2,470	SIO2	1,560786	5,546
25	9,775	0,062		1,0003	4,74
26	3,773	3,382	SIO2	1,560786	3,521
27	∞	0,500	H2O	1,436677	2,226
28	∞	1,000	SIO2	1,560786	1,346
29	∞	0,001	H2O	1,436677	0,012
30	-	0,000	H2O	1,436677	0,011

In Tabelle 7a sind die Flächen #18 und #21 deformierte Kugelflächen, deren erste sechs Koeffizienten gegeben sind als: Tabelle 7b:

Koeffizient	Fläche #18	Fläche #21
K	0	0
C1 [mm^–3]	–6,333201E-06	5,465256E-05
C2 [mm^–5]	–9,425790E-09	5,804199E-08
C3 [mm^–7]	–2,461655E-12	–3,034618E-12
C4 [mm^–9]	5,630112E-14	8,342717E-13
C5 [mm^–11]	–1,826648E-15	–3,137300E-16
C6 [mm^–13]	–3,403842E-26	–6,012948E-25

12 zeigt ein in dem Aufbau nach 11 einsetzbares, besonders kompaktes und linsenarmes Objektiv mit nur drei Linsen 1001, 1003 und 1005 in der ersten, positiven Baugruppe L1j, und lediglich einer Meniskuslinse 1007 in der zweiten, defokussierenden Baugruppe L2j. Alle Linsen bestehen aus hochbrechendem Spinell (n₁₉₃ = 1,92), um die optischen Eigenschaften trotz geringer Linsenzahl zu optimieren (Daten in Tabelle 8). Insbesondere beträgt die numerische Apertur NA 1,35 und der Felddurchmesser 21 μm.

In Tabelle 8 sind die Flächen von links nach rechts, also zur Objektebene hin durchnumeriert. Tabelle 8

Fläche #	Radius mm	Dicke mm	Material	Brechzahl	Durchmesser/2 mm
3	-	0,284		1,0003	4,154
4	40,020	2,000	Spinell	1,92033299	4,152
5	12,306	5,062		1,0003	4,025
6	24,587	3,000	Spinell	1,92033299	5,186
7	–40,230	0,470		1,0003	5,218
8	8,474	2,997	Spinell	1,92033299	4,992
9	14,590	0,983		1,0003	4,24
10	3,523	5,203	Spinell	1,92033299	3,183
11	∞	0,001	H2O	1,43667693	0,014
12	-	0	H2O	1,43667693	0,01

Ein ähnliches Objektiv, jedoch mit kleinerem Durchmesser, mit insgesamt fünf Linsen 1101, 1103, 1105, 1107 und 1109 zeigt 13 (Daten in Tabelle 9). Auch hier sind alle Linsen aus Spinell. In diesem Fall ist die Meniskuslinse 1107 ihrer geringfügig zerstreuenden Wirkung halber der zweiten Baugruppe L2k zuzurechnen, obgleich sie fast unmittelbar hinter der ersten Baugruppe L1k angeordnet ist. Die numerische Apertur NA beträgt 1,35 und der Felddurchmesser 21 μm. Die Daten in den ersten Zeilen sollen die Pupillenposition angeben. Tabelle 9

Fläche #	Radius mm	Dicke mm	Material	Brechzahl	Durchmesser/2 mm
1	-	6,971			4,158
2	-	–6,971			4,136
3	-	0,200		1,0003	4,158
4	9,450	2,701	Spinell	1,92033299	4,155
5	6,893	3,125		1,0003	3,532
6	–7,933	2,994	Spinell	1,92033299	3,649
7	–9,691	0,289		1,0003	4,457
8	37,965	2,384	Spinell	1,92033299	4,616
9	–103,917	0,200		1,0003	4,601
10	7,007	3,059	Spinell	1,92033299	4,494
11	12,218	0,200		1,0003	3,697
12	3,343	4,848	Spinell	1,92033299	2,991
13	∞	0,001	H2O	1,43667693	0,012
14	0,000	0,000	H2O	1,436676931	0,01

Eine andere Lösung zur Miniaturisierung zeigt 14: Hier wird eine fünfelementige positive Baugruppe L1l (Elemente 1201, 1203, 1205, 1207 und 1209) gefolgt von einer zweilinsigen zweiten Baugruppe L21 (Elemente 1211 und 1213) mit zerstreuender Wirkung. Das in Strahlrichtung vierte Element 1207 ist hier ein diffraktives optisches Element (DOE) mit positiver Brechkraft auf der zweiten Elementfläche #10. Ferner ist die Vorderfläche #13 des dritten Elements 1205 in Strahlrichtung, einer konvexen Linse, als Asphäre ausgebildet. Auch damit gelingt eine effiziente Aberrationsreduktion trotz geringer Linsenzahl (Daten in Tabelle 10a, 10b, 10c). Die numerische Apertur NA beträgt 1,25, der Felddurchmesser ist 8 μm und der maximale Einfallswinkel an den optischen Flächen ist 52°. Die ersten Zeilen in Tabelle 10a geben die Pupillenlage an. Tabelle 10a

Fläche #	Radius mm	Dicke mm	Material	Brechzahl	Durchmesser/2 mm
1	-	12,151			3,842
2	-	–12,151			3,805
3	-	0,100		1,0003	3,842
4	6,129	1,516	SIO2	1,560786	3,838
5	4,774	6,092		1,0003	3,405
6	–4,682	4,735	SIO2	1,560786	3,722
7	–11,605	1,392		1,0003	6,013
8	–25,302	4,220	SIO2	1,560786	6,855
9	–11,989	2,911		1,0003	7,695
10	∞	2,000	SIO2	1,560786	8,387
11	∞	0,100		1,0003	8,252
12	11,888	4,190	SIO2	1,560786	7,922
13	–203,230	0,100		1,0003	7,5
14	6,862	2,877	SIO2	1,560786	5,696
15	10,777	0,100		1,0003	4,864
16	3,968	3,252	SIO2	1,560786	3,578
17	∞	0,499	H2O	1,436677	2,23
18	∞	1,000	SIO2	1,560786	1,34
19	∞	0,000	H2O	1,436677	0,012
20	-	0,000	H2O	1,436677	0,012

In Tabelle 10a ist die Fläche #13 eine deformierte Kugelflächen, deren erste sechs Koeffizienten gegeben sind als: Tabelle 10b:

Koeffizient Fläche #13

K 0

C1 [mm^–3] 4,0987E-05

C2 [mm^–5] 4,4674E-08

C3 [mm^–7] 9,4653E-10

C4 [mm^–9] –1,1660E-12

C5 [mm^–11] 3,8417E-17

C6 [mm^–13] –6,1670E-25
In Tabelle 10a ist die Fläche #10 eine diffraktive Planfläche, deren Wirkungen gegeben sind als: Tabelle 10c:

Koeffizient Fläche #10

C0 [μm] 4,95E+03

C1 [μm/mm] –1,3214E-02

C2 [μm/mm⁴] –1,6851E-06

C3 [μm/mm⁶] 2,4398E-08

C4 [μm/mm⁸] –2,5752E-10

λ0 [μm] 0.193368

K 1

wobei

Φ(h): = rotationssymmetrische Phasenverteilung
k: = Beugungsordnung
λ₀: = Designwellenlänge

In ähnlicher Weise fungieren in dem Objektiv gemäß der 15 mit den Baugruppen L1m (Linsen 1301, 1303, 1305 und 1307) und L2m (Linsen 1309 und 1311) zwei asphärische Flächen #8 und #11, auf der Vorderfläche der dritten Linse 1305 und auf der Rückfläche der vierten Linse 1307, als Aberrations-reduzierende Glieder (Daten in Tabelle 11a und 11b). Dieses Objektiv ist nahe verwandt mit dem in 11 gezeigten. Die numerische Apertur NA beträgt 1,25, der Felddurchmesser ist 21 μm und der optisch freie Linsendurchmesser ist 17 mm. Der maximale Einfallswinkel an den optischen Flächen ist 65°. Tabelle 11a

Fläche #	Radius mm	Dicke mm	Material	Brechzahl	Durchmesser/2 mm
1	-	10,021			3,835
2	-	–10,021			3,804
3	-	0,100		1,0003	3,835
4	4,526	1,145	SIO2	1,560786	3,828
5	3,857	4,958		1,0003	3,362
6	–3,973	9,000	SIO2	1,560786	3,445
7	–8,944	0,799		1,0003	7,315
8	29,739	3,349	SIO2	1,560786	8,381
9	–29,384	0,100		1,0003	8,405
10	11,050	4,040	SIO2	1,560786	7,799
11	927,840	0,100		1,0003	7,395
12	7,002	2,664	SIO2	1,560786	5,653
13	10,208	0,100		1,0003	4,812
14	3,955	3,266	SIO2	1,560786	3,575
15	∞	0,499	H2O	1,436677	2,224
16	∞	1,000	SIO2	1,560786	1,339
17	∞	0,000	H2O	1,436677	0,012
18	0,000	0,000	H2O	1,436677	0,011

In Tabelle 11a sind die Flächen #8 und #11 deformierte Kugelflächen, deren erste sechs Koeffizienten gegeben sind als: Tabelle 11b:

Koeffizient	Fläche #8	Fläche #11
K	0	0
C1 [mm^–3]	–1,613821E-05	4,746143E-05
C2 [mm^–5]	–1,209692E-08	5,786051E-08
C3 [mm^–7]	–1,354280E-12	–9,581653E-13
C4 [mm^–9]	5,328516E-14	7,907506E-13
C5 [mm^–11]	–2,139756E-15	–3,137299E-16
C6 [mm^–13]	0,000000E+00	–5,874428E-25

Bei den Objektiven der 11, 14 und 15 ist zwischen der jeweiligen Frontlinse und dem Luftbild jeweils eine planparallele Quarzplatte angeordnet, die von der Frontlinse durch einen dünnen Wasserfilm beabstandet ist. Die Quarzplatte kann direkt an der Position des Luftbildes oder aber in einigem Abstand davon angeordnet sein. Der Wasserfilm entkoppelt die Frontlinse objektseitig von etwaigen mechanischen Einflüssen, damit ihre exakte Justage auch im Betrieb gewährleistet bleibt. Eine selbst geringfügige Fehljustage wäre wegen der großen Eintrittswinkel zu diesem Element in einigen Anwendungen ungünstig.
Die in den Tabellen 1 bis 11b im Detail dargestellten Optiken sind für optimale Aberrations-Reduktion bei der Laserlichtquellen-Wellenlänge von 193 nm berechnet. Das vorgestellte Prinzip ist aber ebenso auf andere Wellenlängen, z. B. 266 nm, 248 nm oder 157 nm, also auf UV- und insbesondere DUV-Optiken anwendbar. In diesen Wellenlängenbereichen ist synthetischer Quarz noch ausreichend transmittiv. Auch die im Detail durchgerechneten Optiken sind (bis auf die Spinelllinsen gemäß 9, 12 und 13) Quarzoptiken.
Eine für eine erfindungsgemäße Mikroprojektionsoptik typische Aberrationsverteilung ist in 16 dargestellt. Die zugrundeliegende Optik ist die in 9 dargestellte, und in den Tabellen 5a und 5b detailliert angegeben. Daraus wird deutlich, daß die restliche sphärische Aberration durchweg kleiner ist als 0,1 μm. Der rms Wert ist vorzugsweise kleiner als 0,01·λ, wobei die Wellenlänge λ beispielsweise 193 nm beträgt. Die vorliegende Erfindung stellt eine Mikrooptik bereit, welche kompakt und robust ist, z. B. indem sie wenigstens eine Asphäre aufweist und über einen gefalteten Strahlengang verfügt, und eine Vergrößerung |β'| von insbesondere > 800 bereitstellt.
Die von den erfindungsgemäßen Mikroprojektionsoptiken bereitgestellten Bilder werden von einer Steuerung mittels eines Bildauswerteverfahrens dahingehend ausgewertet, an welcher Position die projizierten Maskenmarken auftreten. Aus dieser Information wird die effektive relative Position des Wafertisches WST bezüglich des projizierten Luftbildes der Maske R ermittelt. Diese Daten können zur Fein-Positionierung des Wafers W bezüglich des Luftbildes der Maske R, wie es tatsächlich von der Projektionsoptik PL bereitgestellt wird, verwendet werden. Allerdings ist es in Varianten auch möglich, zum Beispiel die Positionierung der Projektionsoptik PL mit einer Metrostage zu steuern, oder die Mikroprojektionsoptik an dieser anzuordnen.
In einem beispielhaften Verfahren wird zunächst der Wafer mit einer ersten Maske belichtet und die exakte Position des Luftbildes bezüglich der Waferstage WST ermittelt. Dann wird die erste Maske gegen eine zweite Maske ausgetauscht, um eine zweite Belichtung des Wafers durchzuführen. Vor der Zweitbelichtung wird der Wafer an Hand einer weiteren Luftbildmessung so genau positioniert, daß die Position des zweiten Luftbildes mit der des ersten Luftbildes tatsächlich übereinstimmen und die Vorteile des double patterning Verfahrens voll zum Tragen kommen können.

Claims

Mikrooptik, umfassend: eine erste Optikgruppe (O1) mit einer Frontlinse (F), zur Überführung eines von einem in einer Objektebene (E) angeordneten Objekt oder Luftbild ausgehenden objektseitigen Strahlenbündels in ein bildseitiges Strahlenbündel; eine zweite Optikgruppe (O2) zur Fokussierung des bildseitigen Strahlenbündels zur Abbildung des Objekts auf eine Bildebene unter einer Gesamtvergrößerung β' von |β'| > 800; wobei die Mikrooptik von der Objektebene (E) bis zu der Bildebene (B) eine Längsausdehnung (DL) senkrecht zu der Objektebene (E) und eine erste und eine zweite Querausdehnung (DQ1) senkrecht zu der Längsausdehnung (DL) aufweist, wobei die erste Querausdehnung (DQ1) größer als oder gleich groß wie die zweite Querausdehnung ist, und wobei die Summe aus der Längsausdehnung (DL) und der ersten Querausdehnung (DQ1) kleiner ist als 250 mm, bevorzugt kleiner als 210 mm.
Mikrooptik nach Anspruch 1, wobei das von der ersten Optikgruppe (O1) ausgehende, bildseitige Strahlenbündel konvergent ist.
Mikrooptik nach Anspruch 1, wobei das von der ersten Optikgruppe (O1) ausgehende, bildseitige Strahlenbündel im Wesentlichen nach Unendlich abbildet, und zwischen der ersten und der zweiten Optikgruppe (O2) eine weitere fokussierende Linsengruppe (Ti) angeordnet ist.
Mikrooptik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend ein das bildseitige Strahlenbündel in einer Faltungsebene ablenkendes Element (A1), wobei die erste Querausdehnung (DQ1) größer ist als die zweite Querausdehnung.
Mikrooptik nach Anspruch 4, wobei das das bildseitige Strahlenbündel ablenkende Element (A1) zwischen der ersten Optikgruppe (O1) und der zweiten Optikgruppe (O2) angeordnet ist.
Mikrooptik nach Anspruch 5, ferner umfassend ein weiteres, das bildseitige Strahlenbündel in der Faltungsebene ablenkendes Element (A2), welches bevorzugt im Strahlengang hinter der zweiten Optikgruppe (O2) angeordnet ist, wobei die Summe aus der Längsausdehnung (DL) und der ersten Querausdehnung (DQ1) kleiner ist als 170 mm, bevorzugt kleiner als 130 mm.
Mikrooptik nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das das bildseitige Strahlenbündel ablenkende Element (A1) als Pentaprisma ausgebildet ist.
Mikrooptik nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das Produkt aus der Längsausdehnung (DL) und der ersten Querausdehnung (DQ1) kleiner als 5000 mm², bevorzugt kleiner als 3500 mm² ist.
Mikrooptik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zwei das bildseitige Strahlenbündel ablenkende Elemente (A1, A2), welche das bildseitige Strahlenbündel in zwei zueinander gewinkelten, vorzugsweise zueinander senkrechten Faltungsebenen ablenken.
Mikrooptik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Optikgruppe (O1) wenigstens ein asphärisches optisches Element umfaßt.
Mikrooptik nach Anspruch 10, wobei die erste Optikgruppe (O1) zwei asphärische Flächen umfaßt.
Mikrooptik nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die erste Optikgruppe (O1) ein diffraktives optisches Element (DOE) umfaßt.
Mikrooptik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Optikgruppe (O1) eine in Richtung des Strahlenverlaufs erste Baugruppe (L1) mit insgesamt positiver Brechkraft und eine in Richtung des Strahlenverlaufs zweite Baugruppe (L2) mit insgesamt negativer Brechkraft umfaßt.
Mikrooptik nach Anspruch 13, wobei zumindest das erste und das letzte Element der ersten Baugruppe (L1) selbst positive Brechkraft aufweisen, und zumindest das erste Element der zweiten Baugruppe (L2) selbst negative Brechkraft aufweist, und zwischen dem letzten Element der ersten Baugruppe (L1) und dem ersten Element der zweiten Baugruppe (L2) eine elementefreier Abstand (L12) besteht.
Mikrooptik nach Anspruch 14, wobei das letzte Element der zweiten Baugruppe (L2) als Meniskuslinse ausgebildet ist, deren der zweiten Optikgruppe (O2) zugewandte Fläche konvex ist.
Mikrooptik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Abstand zwischen der ersten (O1) und der zweiten Optikgruppe (O2) entlang der optischen Achse wenigstens drei Viertel der Gesamtlänge der ersten Optikgruppe (O1) beträgt.
Mikrooptik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Optikgruppe (O2) zwei aufeinander folgende Elemente mit negativer Brechkraft umfaßt, deren stärker gekrümmte Flächen einander zugewandt sind.
Mikrooptik nach Anspruch 17, wobei zumindest eines der aufeinander folgenden Elemente mit negativer Brechkraft als bikonkave Linse ausgebildet ist.
Mikrooptik nach Anspruch 17 oder 18, wobei eine der beiden stärker gekrümmten Flächen oder beide einen Krümmungsbetrag von mehr als 1 mm^–1 aufweisen.
Mikrooptik, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche wenigstens eine Asphäre aufweist und über einen gefalteten Strahlengang verfügt, und insbesondere eine Vergrößerung |β'| von > 800 bereitstellt.
Mikrooptik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die numerische Apertur NA der Optik größer 0,9 ist.
Mikrooptik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrooptik eine Projektionsoptik ist.
Mikrooptik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Frontlinse (F) als Immersionslinse ausgebildet ist.
Mikrooptik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrooptik eine UV-Optik ist.
Mikrooptik nach Anspruch 24, wobei wenigstens ein refraktives Element der ersten Baugruppe (L1) aus einem Material mit einem Brechungsindex von n₁₉₃ > 1,8 gebildet ist.
System zur Positionierung eines Wafers in Bezug auf eine Projektionsoptik, umfassend eine Mikrooptik insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 25, einen in der Bildebene der Mikrooptik anordenbaren Bildsensor zur Messung einer Position eines Luftbildes der Projektionsoptik, sowie eine Waferstage mit einem Aktuator und einer Steuerung zur Positionierung des Wafers in Abhängigkeit von einem Ausgabesignal des Bildsensors.
System nach Anspruch 26, wobei der Bildsensor ein auf einer Prismenfläche der Mikrooptik angeordneter CCD-Sensor ist.
System nach Anspruch 26 oder 27, wobei die Mikrooptik an der Waferstage (WST) in vorbestimmtem Abstand zu dem Wafer (W) angeordnet ist.
System nach einem der Ansprüche 26 bis 28, umfassend, als Projektionsoptik (PL), eine UV-Optik zur Projektion eines Bildes einer Lithographiemaske (R) auf den Wafer (W).
System nach einem der Ansprüche 26 bis 29, wobei die Steuerung (S) zur automatischen Positionierung des Wafers (W) in Abhängigkeit von dem Ausgabesignal ausgebildet ist.
System nach Anspruch 30, wobei die Positionierung des Wafers (W) senkrecht (x, y) zu einer optischen Achse der Projektionsoptik (PL) erfolgt.
System nach Anspruch 31, ferner umfassend eine Einrichtung zum Auswechseln der Lithographiemaske (R), wobei die Steuerung (S) ausgebildet ist, die Positionierung bei einem Auswechseln der Lithographiemaske (R) auszuführen.
System nach einem der Ansprüche 26 bis 32, wobei die Steuerung(S) eine Bildverarbeitungs-Einheit zur Messung der Luftbild-Position umfaßt.