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Die
Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung mit verbessertem Abbildungsverhalten.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verbessern des Abbildungsverhaltens
einer solchen optischen Vorrichtung.
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Optische
Vorrichtungen werden beispielsweise in der Halbleitermikrolithographie
zur Herstellung feinstrukturierter Bauelemente verwendet. Diesbezüglich
wird auf ein Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage
für die Mikrolithographie Bezug genommen.
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Optische
Vorrichtungen werden beispielsweise auch bei der Herstellung von
Flat Panel Displays (Flachbildschirme) verwendet. In diesem Fall
wird eine Anordnung (Array) von Projektionsobjektiven dazu verwendet,
eine Struktur, beispielsweise eine Lochblendenanordnung, auf ein
Substrat, üblicherweise eine große Platte, die
beispielsweise 2 Meter × 3 bis 4 Meter groß sein
kann, projiziert. Jedes einzelne der Mehrzahl von Projektionsobjektiven
kann so aufgebaut sein wie ein Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage für
die Mikrolithographie.
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Sofern
nachfolgend der Begriff "Projektionsobjektiv" verwendet wird, umfasst
dieser also nicht nur ein einzelnes Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage
für die Mikrolithographie, sondern kann auch ein einzelnes
Projektionsobjektiv einer Anordnung einer Mehrzahl von Projektionsobjektiven
für die Herstellung von Flachbildschirmen umfassen.
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Nachfolgend
wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit das optische System
zunächst am Beispiel eines Projektionsobjektivs einer Projektionsbelichtungsanlage
für die Mikrolithographie beschrieben.
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Ein
Projektionsobjektiv weist eine Mehrzahl an optischen Elementen in
Form von Linsen, Spiegeln und/oder Planparallelplatten verschiedenster
Form oder Asphärisierung auf, die entlang einer optischen
Achse angeordnet sind.
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Zur
Herstellung eines Bauelements werden eine Struktur (Retikel) mit
einem geeigneten Muster in der Objektebene des Projektionsobjektivs
und ein mit einem fotosensitiven Lack beschichtetes Substrat (Wafer)
in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnet. Während
eines Belichtungsvorgangs treten Lichtstrahlen durch das Projektionsobjektiv
hindurch und bilden das Muster der Struktur auf den Lack des Substrats
ab. Nach eventuellem mehrfachen Belichten wird das belichtete Substrat
entwickelt, um in dem Lack des Substrats das abgebildete Muster
der Struktur sichtbar zu machen.
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Heutzutage
werden aufgrund der Miniaturisierung der feinstrukturierten Bauelemente
erhöhte Anforderungen an die Abbildungsqualität
des Projektionsobjektivs gestellt. Das Abbildungsverhalten des Projektionsobjektivs
wird hierbei durch seine Abbildungsfehler bzw. Aberrationen bestimmt,
die möglichst minimal sein sollten, um ein fehlerfreies
Abbilden der Struktur auf das Substrat zu ermöglichen.
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Die
Abbildungsfehler des Projektionsobjektivs können insbesondere
auf einer Erwärmung zumindest eines optischen Elements
des Projektionsobjektivs aufgrund von Absorption des Abbildungslichts
beruhen, die einerseits in einer kurzfristigen, reversiblen Änderung
der optischen Eigenschaften des optischen Elements und/oder in einer
langfristigen, irreversiblen Veränderung der optischen
Eigenschaften des optischen Elements resultiert.
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Kurzzeitig
auftretende, reversible Abbildungsfehler entstehen innerhalb weniger
Minuten während des Betriebs des Projektionsobjektivs,
sobald das Projektionsobjektiv seinen erwärmten Zustand
erreicht. Die Erwärmung zumindest eines optischen Elements
der optischen Elemente des Projektionsobjektivs führt hierbei zu
einer Veränderung zumindest eines für die Abbildung
relevanten Parameters des optischen Elements, beispielsweise der
Form bzw. Geometrie, der Oberflächendeformation, der Brechzahl,
des temperaturabhängigen Materialausdehnungskoeffizienten
oder dergleichen. Die Änderung der optischen Eigenschaften
des optischen Elements resultiert wiederum in einer Verschlechterung
des Abbildungsverhaltens des optischen Elements und somit des Projektionsobjektivs.
Da die Erwärmung eines optischen Elements häufig
bei Linsen eines Projektionsobjektivs auftritt, ist dieser Effekt
allgemein unter dem Begriff "lens heating" bekannt.
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Einer
dieser thermisch induzierten Abbildungsfehler, dessen zumindest
teilweise Kompensation Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist,
ist beispielsweise der Astigmatismus.
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Ein
weiterer thermisch induzierter Abbildungsfehler, dessen zumindest
teilweise Korrektur Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ist
beispielsweise die so genannte Bildfeldwölbung.
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Zur
Beschreibung der auftretenden Abbildungsfehler ist es oft vorteilhaft,
die gestörte Wellenfront in Zernike-Polynome zu entwickeln.
Dabei korrespondieren einzelne Zernikekoeffizienten zu bestimmten
Bildfehlern. So beschreiben beispielsweise die Zernikekoeffizienten
Z5 und Z6 sowie Z12 und Z13 (Zernike-Fringe-Sortierung) eine astigmatische
Verformung der Wellenfront in unterschiedlicher radialer Ordnung.
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Es
sind aus dem Stand der Technik verschieden Möglichkeiten
bekannt, um die auf einem Erwärmen zumindest eines optischen
Elements beruhenden, reversiblen Abbildungsfehler eines Projektionsobjektivs
zu korrigieren.
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Das
aus
EP 0 678 768 A2 bekannte
Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage weist eine Mehrzahl
an optischen Elementen auf, von denen zumindest eines als Linse
ausgestaltet ist. An einem äußeren Umfang der
Linse sind thermische Aktuatoren angeordnet, die durch Kühlen
oder Erwärmen des Linsenumfangs eine rotationssymmetrische
Temperaturverteilung in der Linse erzeugen bzw. eine Oberflächendeformation
der Linse herbeiführen. Aufgrund der thermischen Krafteinwirkung
auf die Linse können thermisch induzierte, reversible Abbildungsfehler
des Projektionsobjektivs, wie z. B. Astigmatismus, kompensiert werden. Ferner
sind das in der Objektebene angeordnete Retikel und der in der Bildebene
angeordnete Wafer senkrecht zur optischen Achse bewegbar, wodurch
Verzerrungen oder Vergrößerungsfehler des Projektionsobjektivs
kompensiert werden.
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Die
aus
EP 0 660 169 A1 bekannte
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie
weist ein Projektionsobjektiv mit zwei in Serie angeordneten Linsen
auf. Um thermisch induzierte, reversible Abbildungsfehler des Projektionsobjektivs,
beispielsweise Astigmatismus oder Vergrößerungsfehler,
zu korrigieren, sind die zwei Linsen zueinander um die optische
Achse drehbar bzw. entlang der optischen Achse verschiebbar ausgebildet.
Die Lageverstellung der Linsen wird mittels mechanischer Aktuatoren
bewerkstelligt, die an den zwei Linsen angreifen.
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Die
aus
EP 0 851 304 A2 bekannte
Projektionsbelichtungsanlage weist ein Projektionsobjektiv mit zwei
benachbart in der Pupillenebene des Projektionsobjektivs angeordneten
optischen Elementen in Form zweier Planparallelplatten oder zweier
Linsen auf. Die beiden optischen Elemente sind entlang der optischen Achse
wenige Mikrometer voneinander beabstandet angeordnet, und ihre jeweils
zueinander weisenden Oberflächen sind gegenläufig
asphärisiert, während die jeweiligen Außenflächen
der beiden optischen Elemente flach bzw. ebenfalls asphärisiert
sind. Das gegeneinander Verschieben der beiden optischen Elemente
senkrecht zur optischen Achse ermöglicht die Korrektur
verschiedener Abbildungsfehler des Projektionsobjektivs, nämlich
des Astigmatismus, der Bildfeldwölbung, des Vergrößerungsfehlers
und der Verzeichnung. Dieses Korrekturprinzip, das auf einem gegeneinander
Verschieben der optischen Elemente beruht, wird in der Literatur
allgemein als "Alvarez-Prinzip" bezeichnet.
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Das
aus
US 2004/0144915
A1 bekannte katadioptrische Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage
weist einen gewölbten Spiegel auf, der mittels mechanischer
Aktuatoren mechanisch verformbar ist. Das mechanische Verformen
des Spiegels korrigiert beispielsweise einen thermisch induzierten,
feldkonstanten Astigmatismus des Projektionsobjektivs.
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Es
ist ein Nachteil der bekannten Projektionsobjektive, dass die durch
das Erwärmen der optischen Elemente verursachten, reversiblen
Abbildungsfehler erst während des Betriebs des Projektionsobjektivs
korrigierbar sind. Bereits belichtete Substrate können
aufgrund der thermisch induzierten Abbildungsfehler eine zureichend
exakte Abbildung des Musters des Retikels aufweisen, so dass die
fehlerhaft belichtenden Substrate zur Herstellung feinstrukturierter
Bauelemente nicht mehr verwendbar sind und die Herstellungskosten
der feinstrukturierten Bauelemente steigen.
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Es
ist ferner nachteilig, dass zur Korrektur der Abbildungsfehler technisch
aufwändige Maßnahmen, wie z. B. die Anordnung
thermischer oder mechanischer Aktuatoren zur Erzeugung mechanischer
oder thermischer Krafteinwirkung auf die optischen Elemente oder
auch die Anordnung von Aktuatoren zur Lageverstellung der optischen
Elemente, erforderlich sind, wodurch sowohl die Fertigungskosten
als auch die Betriebskosten der bekannten Projektionsobjektive sehr
hoch sind.
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Die
vorstehend mit Bezug auf ein Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage
für die Mikrolithographie beschriebenen Nachteile bestehen
in gleicher Weise für die einzelnen Projektionsobjektive
einer Anordnung einer Mehrzahl von Projektionsobjektiven für
die Herstellung von Flachbildschirmen, bei der ebenfalls eine besonders
genaue Abbildung einer Struktur auf ein Substrat gewünscht
ist.
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Es
ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine optische Vorrichtung
anzugeben, die kostengünstig ist und eine besonders genaue
Abbildung einer Struktur auf ein Substrat erlaubt.
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Es
ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Verbessern
des Abbildungsverhaltens einer optischen Vorrichtung anzugeben,
mit dem thermisch induzierte, reversible Abbildungsfehler der optischen Vorrichtung
besonders einfach und kostengünstig korrigiert werden können.
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Erfindungsgemäß wird
die an erster Stelle genannte Aufgabe durch eine optische Vorrichtung
gelöst, die eine Mehrzahl an optischen Elementen entlang
einer Lichtausbreitungsrichtung der optischen Vorrichtung zum Abbilden
einer Struktur in einer Objektebene der optischen Vorrichtung auf
ein Substrat in einer Bildebene der optischen Vorrichtung aufweist,
wobei die optische Vorrichtung im Kaltzustand zumindest einen ersten
Abbildungsfehler aufweist, der einen zumindest zweiten, während
des Betriebs durch Erwärmen zumindest eines der optischen
Elemente verursachten Abbildungsfehler der optischen Vorrichtung
zumindest teilweise kompensiert.
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Erfindungsgemäß wird
die an zweiter Stelle genannte Aufgabe durch ein Verfahren zum Verbessern des
Abbildungsverhaltens einer optischen Vorrichtung gelöst,
wobei die optische Vorrichtung eine Mehrzahl an optischen Elementen
entlang einer Lichtausbreitungsrichtung der optischen Vorrichtung
zum Abbilden einer Struktur in einer Objektebene der optischen Vorrichtung
auf ein Substrat in einer Bildebene der optischen Vorrichtung aufweist,
wobei in der optischen Vorrichtung im Kaltzustand zumindest ein
erster Abbildungsfehler vorgehalten ist, der einen zumindest zweiten,
während eines Betriebs der optischen Vorrichtung durch
Erwärmen zumindest eines der optischen Elemente verursachten
Abbildungsfehler der optischen Vorrichtung zumindest teilweise kompensiert.
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Die
erfindungsgemäße optische Vorrichtung und das
erfindungsgemäße Verfahren zum Verbessern des
Abbildungsverhaltens der optischen Vorrichtung stellen ein neues
Konzept zum Korrigieren von thermisch induzierten, reversiblen Abbildungsfehlern
bereit, die sich im Betrieb der optischen Vorrichtung durch Erwärmen
zumindest eines der optischen Elemente der optischen Vorrichtung
ergeben. Vor Betriebsbeginn der optischen Vorrichtung, d. h. im
Kaltzustand der Vorrichtung, ist ein zumindest erster Abbildungsfehler
in der optischen Vorrichtung vorgehalten („induziert"),
der dann den oder die im Betrieb der optischen Vorrichtung auftretenden,
thermisch induzierten Abbildungsfehler zumindest teilweise korrigiert
bzw. kompensiert. „Vor Betriebsbeginn” umfasst
im Sinne der Erfindung insbesondere die Berücksichtigung
bzw. das Vorhalten des zumindest einen ersten Abbildungsfehlers
im Entwurf der Vorrichtung. "Im Betrieb der optischen Vorrichtung"
bezeichnet einen solchen Zustand der optischen Vorrichtung, in dem
die optische Vorrichtung durch eine Lichtquelle beleuchtet wird
und die von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen durch die
optische Vorrichtung hindurch treten. Dies schließt sowohl
eine Leerbelichtung, d. h. nur ein Beleuchten der optischen Vorrichtung
mit Licht ohne Anordnung einer Struktur in der Objektebene und des
Substrats in der Bildebene, als auch die eigentliche Substratbelichtung
mit ein. Das Einbringen des zumindest ersten Abbildungsfehlers kann
beispielsweise während der Fertigung der optischen Vorrichtung
durch Berücksichtigung dieses Abbildungsfehlers im Optikdesign
der Vorrichtung oder auch in einer längeren Wartungsphase
der optischen Vorrichtung durchgeführt werden. Die erfindungsgemäße
optische Vorrichtung und das erfindungsgemäße
Verfahren stellen somit vorteilhafterweise eine besonders kostengünstige
Korrektur von kurzfristig auftretenden, reversiblen Abbildungsfehlern
bereit, da im Gegensatz zum Stand der Technik zum Verbessern des Abbildungsverhaltens
der optischen Vorrichtung keine mechanischen oder thermischen Aktuatoren
an den optischen Elementen der optischen Vorrichtung vorgesehen
sein müssen, die die optischen Elemente verformen, erwärmen
bzw. kühlen oder ihre Lage verstellen. Diejenigen Abbildungsfehler,
die im Betrieb immer wieder gleich auftreten, werden vielmehr durch
die Ausgestaltung bzw. das Optikdesign der optischen Vorrichtung
selbst kompensiert, wodurch die Fertigungskosten und die Betriebskosten
der optischen Vorrichtung besonders gering sind.
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Es
ist ferner vorteilhaft, dass die erfindungsgemäße
optische Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren
eine gezielte Korrektur der thermisch induzierten Abbildungsfehler
ermöglichen, da bei Kenntnis der im Betrieb auftretenden
Abbildungsfehler bereits vorher die optimale Kompensationsmaßnahme
bestimmt werden kann. Es ist insbesondere möglich, die
technisch am einfachsten zu realisierende Korrekturmöglichkeit zu
bestimmen, um die im Betrieb immer wieder auftretenden gleichen
Abbildungsfehler zu korrigieren.
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Damit
der sich im Betrieb der Vorrichtung einstellende Abbildungsfehler
durch das erfindungsgemäße Vorhalten eines Abbildungsfehlers
der „kalten" Vorrichtung zumindest teilweise kompensieren
lässt, müssen diese Abbildungsfehler komplementär
zueinander sein. Erfindungsgemäß ist unter dem
Begriff "Komplementarität" des ersten und zweiten Abbildungsfehlers
zu verstehen, dass die Wirkungen des zumindest ersten und zweiten
Abbildungsfehlers in der Bildebene zueinander gegenläufig
sind, also verschiedene Vorzeichen haben und die gleiche Zernike-Ordnung
betreffen. Der vorab in die Vorrichtung induzierte Abbildungsfehler
kann auch eine Linearkombination von Zernikefunktionen darstellen,
die in Addition näherungsweise einen Abbildungsfehler einer
Zernikefunktion höherer Ordnung ergeben, der sich im Warmzustand
der Vorrichtung einstellt und entsprechend kompensiert wird.
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Eine
zumindest teilweise Kompensation ist im Sinne der vorliegenden Erfindung
erreicht, wenn für zumindest einen Abbildungsfehler im
Sinne eines Zernikekoeffizienten gilt, dass dieser Abbildungsfehler
im Warmzustand der optischen Vorrichtung kleiner ist als dieser
Abbildungsfehler im Kaltzustand, und/oder kleiner als dieser Abbildungsfehler,
der sich im Warmzustand der optischen Vorrichtung einstellen würde,
wenn dieser Abbildungsfehler nicht im Kaltzustand vorgehalten würde.
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Dazu
wird der erste Abbildungsfehler so vorgehalten, dass die Summe aus
dem zweiten Abbildungsfehler und dem ersten Abbildungsfehler im
Warmzustand der optischen Vorrichtung betragsmäßig
kleiner ist als der Betrag des ersten Abbildungsfehlers, und/oder
dass die Summe aus dem zweiten Abbildungsfehler und dem ersten Abbildungsfehler
im Warmzustand der optischen Vorrichtung betragsmäßig
kleiner ist als der Betrag des zweiten Abbildungsfehlers, und/oder,
dass die Summe aus dem zweiten Abbildungsfehler und dem ersten Abbildungsfehler
im Warmzustand der optischen Vorrichtung betragsmäßig
kleiner ist als der Betrag des zweiten Abbildungsfehlers und kleiner
als der Betrag des ersten Abbildungsfehlers.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der zumindest
erste und zweite Abbildungsfehler durch dasselbe optische Element
verursacht.
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Eine
Verwendung des optischen Elements zur Fehlerkompensation, bei dem
sich im Betrieb der optischen Vorrichtung der zweite, thermisch
induzierte Abbildungsfehler einstellt, ermöglicht vorteilhafterweise eine
besonders einfache Maßnahme zur Abbildungsfehlerkompensation,
da der zweite Abbildungsfehler beispielsweise durch ein geeignetes
Verändern der Oberflächenform des optischen Elements
besonders einfach korrigiert werden kann.
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In
einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung werden der zumindest
erste und zweite Abbildungsfehler durch verschiedene optische Elemente
verursacht.
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Die
Verwendung eines beliebigen optischen Elements der optischen Vorrichtung
zur Abbildungsfehlerkompensation bietet vorteilhafterweise eine
Vielzahl von verschiedenen Möglichkeiten, den im Betrieb
der optischen Vorrichtung auftretenden, thermisch induzierten Abbildungsfehler
zu korrigieren. Diese Möglichkeiten umfassen beispielsweise
die Anordnung, die Lage, die Geometrie (Dicke, Radien) und/oder
die Asphärisierung der verschiedenen optischen Elemente.
Es ist insbesondere möglich, dasjenige optische Element
zur Fehlerkompensation der optischen Vorrichtung zu verwenden, in
das am einfachsten, ohne zusätzliche aufwändige
technische Maßnahmen und zugleich am kostengünstigsten
der komplementäre Abbildungsfehler vor dem Betriebsbeginn
der optischen Vorrichtung induziert werden kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die
optische Vorrichtung im Kaltzustand zumindest einen weiteren Abbildungsfehler
auf.
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Ein
gezieltes Einbringen von mehreren Abbildungsfehlern vor Betriebsbeginn
der optischen Vorrichtung ermöglicht vorteilhafterweise,
dass der im Betrieb auftretende, zweite Abbildungsfehler besonders
wirksam durch die Überlagerung von mehreren zuvor eingebrachten
Abbildungsfehlern kompensiert werden kann. Ferner erhöht
das Einbringen von weiteren Abbildungsfehlern in die optische Vorrichtung
die Anzahl der Möglichkeiten, das Abbildungsverhalten der
optischen Vorrichtung wirksam zu verbessern. Hierbei ist es insbesondere
möglich, einen thermisch induzierten Abbildungsfehler,
der aus mehreren einzelnen Abbildungsfehlern zusammengesetzt ist,
durch jeweils komplementäre Abbildungsfehler zu kompensieren.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die
optische Vorrichtung im Betrieb eine zeitlich konstante Beleuchtung
auf.
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Unter
einer zeitlich konstanten Beleuchtung der optischen Vorrichtung
ist sowohl eine im Betrieb zeitlich gesehen konstante Beleuchtung
der optischen Vorrichtung als auch eine stets gleichbleibende Beleuchtungsweise
bei jedem erneuten Betriebsvorgang, beispielsweise bei jeder erneuten
Substratbelichtung, zu verstehen. „Zeitlich konstant" umfasst
in diesem Sinne auch den Fall, dass mit Lichtpulsen beleuchtet wird.
Diese Maßnahme bewirkt, dass die thermisch induzierten
Abbildungsfehler genau vorhersagbar sind, wodurch vorteilhafterweise
einmal eine optimale Korrekturmaßnahme in der optischen
Vorrichtung durchgeführt werden kann, die dann stets den
gleichen thermisch induzierten Abbildungsfehler wirksam kompensiert.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die
optische Vorrichtung zumindest einen Detektor zum Messen einer Wellenfront
des Abbildungslichts auf.
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Das
Vorhandensein eines Detektors zum Messen bzw. Bestimmen der Wellenfront,
d. h. zum Bestimmen des Abbildungsverhaltens der optischen Vorrichtung,
ist besonders vorteilhaft, da die Kompensation des vor Betriebsbeginn
eingestellten Abbildungsfehlers und des im Betrieb auftretenden,
thermisch induzierten Abbildungsfehlers zeitlich verfolgt werden
kann. Hierdurch kann beispielsweise der Zeitpunkt, ab dem eine Substratbelichtung
mit optimalem Abbildungsverhalten durchgeführt werden kann,
aus der gemessenen Wellenfront der optischen Vorrichtung bestimmt
werden, wodurch vorteilhafterweise kein oder zumindest wenig Substratmaterial
fehlerhaft belichtet wird und die Fertigungskosten der herzustellenden
feinstrukturierten Bauelemente besonders gering sind.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Detektor
zum Messen der Wellenfront in der Bildebene der optischen Vorrichtung
angeordnet.
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Das
Anordnen des Detektors zum Messen der Wellenfront in der Bildebene
hat den Vorteil, dass die Wellenfront an der Stelle bestimmt wird,
an der diese für die Substratabbildung maßgeblich
ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist zumindest
eines der optischen Elemente eine asphärisierte Oberfläche
auf.
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Diese
Maßnahme hat den Vorteil, dass die Abbildungsfehlerkompensation
der optischen Vorrichtung besonders einfach während der
Fertigung der optischen Vorrichtung beispielsweise durch Einbringen einer
zusätzlichen Asphärisierung in eine Oberfläche
eines optischen Elements berücksichtigt werden kann.
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Die
optische Vorrichtung ist gemäß einer Variante
als Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage für
die Mikrolithographie ausgestaltet.
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Die
optische Vorrichtung ist gemäß einer weiteren
Variante als Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage
für die Herstellung von Flachbildschirmen ausgestaltet.
In diesem Fall weist die Projektionsbelichtungsanlage eine Mehrzahl
von Projektionsobjektiven auf, von denen vorzugsweise jedes einzelne
Projektionsobjektiv erfindungsgemäß ausgestaltet
ist.
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Hinsichtlich
des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der zumindest erste
Abbildungsfehler und/oder der zumindest weitere Abbildungsfehler
an eine Betriebsweise der optischen Vorrichtung, insbesondere an
eine Beleuchtungsweise der optischen Vorrichtung, angepasst induziert.
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Diese
Maßnahme ermöglicht vorteilhafterweise eine noch
bessere Korrektur der thermisch induzierten Abbildungsfehler der
optischen Vorrichtung, da der zu einer bestimmten Betriebsweise
korrespondierende, thermisch induzierte Abbildungsfehler oftmals
bekannt ist und die beste Kompensationsmaßnahme gefunden werden
kann. Es ist beispielsweise möglich, solche Abbildungsfehler
zu kompensieren. die auf einer nicht-rotationssymmetrischen oder
einer rotationssymmetrischen Beleuchtungsweise der optischen Vorrichtung
beruhen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die
Wellenfront des Abbildungslichts zu verschiedenen Betriebszeiten
gemessen.
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Das
Messen der Wellenfront zu verschiedenen Zeitpunkten während
des Betriebs des optischen Vorrichtung gibt Aufschluss über
die Änderung des Abbildungsverhaltens der optischen Vorrichtung
während des Betriebs.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die
Wellenfront vor Induzieren des zumindest ersten und/oder des zumindest
weiteren Abbildungsfehlers gemessen.
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Das
Messen der Wellenfront vor einem gezielten Einbringen des ersten
und/oder des weiteren Abbildungsfehlers ergibt das Abbildungsverhalten
der optischen Vorrichtung in ihrem erwärmten Zustand. Hieraus können
vorteilhafterweise die auftretenden thermisch induzierten Abbildungsfehler
bestimmt werden, so dass dann die entsprechende optimale Korrektur
durch ein gezieltes Einbringen des ersten und/oder des weiteren Abbildungsfehlers
durchgeführt werden kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die
Wellenfront nach dem Induzieren des zumindest ersten und/oder des
zumindest weiteren Abbildungsfehlers gemessen.
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Diese
Maßnahme bewirkt, dass die Abbildungsfehlerkompensation
der optischen Vorrichtung durch das Messen der Wellenfront zeitlich
beobachtet werden kann.
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Weitere
Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
und den beigefügten Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen
Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar
sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter
Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden
Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage mit
einem Beleuchtungssystem und einem erfindungsgemäßen
Projektionsobjektiv;
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2 eine
schematische Darstellung eines Korrekturprinzips für das
Abbildungsverhalten des Projektionsobjektivs in 1;
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3 ein
praktisches Ausführungsbeispiel eines Projektionsobjektivs
gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
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4 einen
Feldverlauf der Bildfeldwölbung bei dem Projektionsobjektiv
gemäß 3 im kalten Zustand;
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5 den
Feldverlauf der Bildfeldwölbung bei dem Projektionsobjektiv
in 3, der sich im Warmzustand des Projektionsobjektivs
aufgrund von Linsenerwärmungseffekten ergeben würde,
wenn kein Abbildungsfehler im Kaltzustand vorgesehen wäre;
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6 den
tatsächlichen Feldverlauf der Bildfeldwölbung
bei dem Projektionsobjektiv gemäß 3 im Warmzustand
aufgrund der im Kaltzustand vorgehaltenen „negativen" Bildfeldwölbung;
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7 eine
schematische Darstellung eines einzelnen Projektionsobjektivs einer
Anordnung aus einer Mehrzahl von Projektionsobjektiven zur Herstellung
von Flachbildschirmen;
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8 eine
Draufsicht auf eine mit einer Struktur zu beschreibende Platte eines
herzustellenden Flachbildschirmes, wobei die Anordnung aus den Projektionsobjektiven
durch eine Mehrzahl von Kreisen angedeutet ist; und
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9 einen
vergrößerten Ausschnitt der Darstellung in 8,
der die zeilenweise Abbildung einer Struktur in der Objektebene
der Anordnung aus den Projektionsobjektiven auf das Substrat in
Form einer Platte zur Herstellung eines Flachbildschirmes darstellt.
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In 1 ist
eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehene optische
Vorrichtung dargestellt. Die optische Vorrichtung 10 ist
als Projektionsobjektiv 12 einer Projektionsbelichtungsanlage 14 ausgebildet.
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Das
Projektionsobjektiv 12 der Projektionsbelichtungsanlage 14 wird
beispielsweise in der Halbleitermikrolithographie verwendet, um
feinstrukturierte Bauelemente herzustellen.
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Das
Projektionsobjektiv 12 kann jedoch auch ein einzelnes Projektionsobjektiv
einer Anordnung einer Mehrzahl von Projektionsobjektiven sein, die
zur Herstellung von Flachbildschirmen verwendet werden.
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Abbildungslicht 16,
das von einem Beleuchtungssystem 18 der Projektionsbelichtungsanlage
ausgeht, wird durch ein Muster einer Struktur 20 hindurchgeleitet,
die in einer Objektebene O des Projektionsobjektivs 12 angeordnet
ist. Das Abbildungslicht 16 trifft nach Durchtreten des
Projektionsobjektivs 12 auf ein Substrat 22, das
in einer Bildebene B des Projektionsobjektivs 12 angeordnet
und mit einer fotosensitiven Schicht versehen ist. Die Struktur 20 und
das Substrat 22 sind jeweils auf einer Halterung 24 in
der Objektebene und einer Halterung 26 in der Bildebene
B angeordnet. Nach eventuellem mehrfachen Belichten wird das Substrat 22 entwickelt,
wodurch das abgebildete Muster der Struktur 20 in der Schicht
des Substrats 22 sichtbar wird.
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Das
Beleuchtungssystem 18 weist eine Lichtquelle (nicht dargestellt)
und eine Beleuchtungsoptik (nicht dargestellt) auf, die optische
Eigenschaften des Abbildungslichts 16, beispielsweise Polarisation,
Wellenlänge, Kohärenz und dergleichen, einstellen
bzw. gezielt modulieren kann. Die Lichtquelle kann beispielsweise
als ArF-Laser mit einer Wellenlänge von ca. 193 nm, als
KrF-Laser mit einer Wellenlänge von ca. 248 nm oder als
Quecksilberlampe mit einer Wellenlänge von ca. 436 nm (g-Linie),
ca. 404 nm (h-Linie) oder ca. 365 nm (i-Linie) ausgestaltet sein.
Das Beleuchtungssystem 18 kann ebenfalls Gitter oder Schlitze
zur Erzeugung einer nicht-rotationssymmetrischen Beleuchtungsweise
(Dipol- oder Quadrupolbeleuchtung) aufweisen. Im Fall der Herstellung
von Flachbildschirmen wird Licht geeigneter Wellenlänge
verwendet.
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Das
Projektionsobjektiv 12 weist optische Elemente 28,
hier dargestellt vier optische Elemente 28a–d, auf,
die entlang einer optischen Achse OA in Lichtausbreitungsrichtung
der Lichtstrahlen 16 angeordnet sind. Die optischen Elemente 28a–d
können als Linsen, Spiegel und/oder Planparallelplatten
ausgebildet sein.
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Das
Abbildungsverhalten des Projektionsobjektivs 12 wird u.
a. durch seine in der Bildebene B auftretenden, reversiblen Abbildungsfehler
bestimmt, die aus den Abbildungsfehlern zumindest eines optischen
Elements 28a–d, oftmals aus überlagerten
Abbildungsfehlern verschiedener optischer Elemente 28a–d
resultieren. Zu solchen Abbildungsfehlern zählen beispielsweise
Verzeichnung, feldabhängiger oder feldkonstanter Astigmatismus,
Koma oder Bildfeldwölbung.
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Die
kurzfristig auftretenden, reversiblen Abbildungsfehler beruhen auf
einem Erwärmen zumindest eines optischen Elements 28a–d,
das zumindest einen für die Abbildung relevanten optischen
Parameter des zumindest einen optischen Elements 28a–d,
wie z. B. die Form bzw. Geometrie oder die Brechzahl, verändert. Im
Folgenden wird ein Verfahren beschrieben, mittels dem die thermisch
induzierten, reversiblen Abbildungsfehler des Projektionsobjektivs 12 zumindest
teilweise kompensiert werden und somit das Abbildungsverhalten des
Projektionsobjektivs 12 der Projektionsbelichtungsanlage 14 signifikant
verbessert wird.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines Prinzips zur Abbildungsfehlerkompensation
des Projektionsobjektivs 12 in Abhängigkeit der
Zeit t. Um das Abbildungsverhalten des Projektionsobjektivs 12 zu
verbessern, wird vor Betriebsbeginn des Projektionsobjektivs 12 (t < t = 0) ein zumindest
erster Abbildungsfehler 30 induziert. Der Zeitpunkt t =
0 bezeichnet hierbei den Startzeitpunkt des Betriebs des Projektionsobjektivs 12.
Ein zeitlicher Verlauf des Abbildungsfehlers 30 ist, wie
in 2 dargestellt, konstant.
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Nach
Betriebsbeginn des Projektionsobjektivs 12 (t > t = 0) stellen sich
zumindest zweite, thermisch induzierte reversible Abbildungsfehler
des Projektionsobjektivs 12 ein, die hier mit den Bezugszeichen 32 und 34 versehen
sind. Die Stärke der Abbildungsfehler 32, 34 nimmt
mit der Zeit zu, wobei hier aus Gründen der Einfachheit
eine lineare Abhängigkeit dargestellt ist. Die Stärke
der thermisch bedingten Abbildungsfehler 32, 34 erreicht
zu einem Zeitpunkt ts eine Sättigung,
so dass sich das sich einstellende Niveau der Abbildungsfehler 32, 34 einem
konstantem Wert annähert.
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Der
zumindest erste Abbildungsfehler 30 und die zumindest zweiten
Abbildungsfehler 32, 34 sind zueinander in ihrer
Wirkung komplementär, d. h. ihre optische Wirkung in der
Bildebene B ist gegenläufig. Die Abbildungsfehler 30 und 32 haben
zum Zeitpunkt t = ts gleiche Stärke,
jedoch entgegengesetztes Vorzeichen, und der Abbildungsfehler 34 hat
zum Zeitpunkt t = ts eine größere
Stärke als der Abbildungsfehler 30. Zum Zeitpunkt
t = ts, an dem das Projektionsobjektiv 12 hinsichtlich
seiner thermisch induzierten Abbildungsfehler 32, 34 im
Gleichgewicht ist, hebt sich der Abbildungsfehler 32 gegen
den Abbildungsfehler 30 in Summe auf.
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Stellt
sich während des Betriebs nur der Abbildungsfehler 32 in
dem Projektionsobjektiv 12 ein, so ist ein aus der Überlagerung
der Abbildungsfehler 30, 32 resultierender Gesamtabbildungsfehler 36 des
Projektionsobjektivs 12 annähernd Null. Die Abbildungsfehler 30, 32 kompensieren
sich folglich ideal, so dass das Projektionsobjektiv 12 eine
optimale Abbildungsqualität aufweist.
-
Tritt
in dem Projektionsobjektiv 12 beispielsweise der zweite
Abbildungsfehler 34 auf, der zu dem Abbildungsfehler 30 in
der Wirkung komplementär ist, jedoch eine andere Stärke
besitzt, so erfolgt nur eine teilweise Kompensation des Abbildungsfehlers 34,
wie mit einem Gesamtabbildungsfehler 38 angedeutet ist,
da sich die absolute Stärke der Abbildungsfehler 30 und 34 zum
Zeitpunkt ts unterscheiden. Es verbleibt
ein kleiner Restabbildungsfehler, der das Abbildungsverhalten des
Projektionsobjektivs 12 weiterhin bestimmt, jedoch kleiner
ist als wenn überhaupt keine Kompensation durch Vorhalten
eines Abbildungsfehlers im kalten Zustand des Projektionsobjektivs 12 vorgesehen
wäre. Vorzugsweise beträgt die Reduktion des Abbildungsfehlers 34 zumindest
50%.
-
Um
die thermisch induzierten Abbildungsfehler 32, 34 zu
kompensieren, können auch mehrere dazu korrespondierende
Abbildungsfehler vor Betriebbeginn (t < t = 0) induziert werden, die zusammen
den oder die thermischen induzierten Abbildungsfehler 32, 34 des
Projektionsobjektivs 12 kompensieren. Bezug nehmend auf 2 werden
beispielsweise zwei Abbildungsfehler 40, 42 im
Projektionsobjektiv 12 induziert, die überlagert
den Abbildungsfehler 30 ergeben und die den thermisch induzierten,
komplementären Abbildungsfehler 32 vollständig
kompensieren. Der resultierende Gesamtabbildungsfehler entspricht
der Kurve 36 und ist zum Zeitpunkt ts ebenfalls
etwa Null.
-
Der
vor Betriebsbeginn (t < t
= 0) in das Projektionsobjektiv 12 einzubringende Abbildungsfehler 30, 40, 42 kann
beispielsweise an die Beleuchtungsweise des Projektionsobjektivs 12 angepasst
werden, um ein besonders gutes Kompensieren der durch das Erwärmen
der optischen Elemente 28a–d verursachten Abbildungsfehler 32, 34 zu
ermöglichen. Hierdurch können spezielle Abbildungsfehler 32, 34 behoben
werden, die sich häufig bei einer nicht-rotationssymmetrischen
oder auch rotationssymmetrischen Beleuchtungsweise des Projektionsobjektivs 12 einstellen
und vorher bekannt sind.
-
Ferner
kann zur Verbesserung der Abbildungsfehlerkompensation des Projektionsobjektivs 12 die Wellenfront
des Abbildungslichts 16 in der Bildebene B zu verschiedenen
Zeitpunkten t gemessen werden. Hierzu ist in der Halterung 26 des
Substrats 22 ein Wellenfrontdetektor 48 aufgenommen.
Der Wellenfrontdetektor 48 kann auch hinter der Bildebene
B oder zwischen dem Projektionsobjektiv 12 und der Bildebene
B angeordnet sein. Der Wellenfrontdetektor 48 ist ferner
mit einer Analyseeinheit 50, beispielsweise einem Computer,
verbunden, so dass die Messung und Auswertung der gemessenen Wellenfront
automatisch erfolgt.
-
Die
Wellenfront des Abbildungslichts 16 kann mittels des Detektors 48 kurz
nach Betriebsbeginn (t = 0) gemessen werden, wenn also das Projektionsobjektiv 12 in
seinem kalten Zustand ist und die thermisch induzierten Abbildungsfehler 32, 34 noch
nicht auftreten. Anderseits kann die Wellenfront zu beliebigen Zeitpunkten
t > t = 0 gemessen
werden, insbesondere in der Aufwärmphase des Projektionsobjektivs 12,
wenn sich die thermisch induzierten Abbildungsfehler 32, 34 allmählich
einstellen. Es versteht sich, dass die Messung der Wellenfront zu
einem bestimmten Zeitpunkt t wiederholt durchgeführt werden
kann, um die Messgenauigkeit zu erhöhen.
-
Ein
erstes Messen der Wellenfront mittels des Wellenfrontdetektors 48 kann
vor dem gezielten Einbringen des Abbildungsfehlers 30, 40, 42 im
erwärmten Zustand des Projektionsobjektivs 12 zum
Gleichgewichtszeitpunkt ts erfolgen, um
so die auf dem Erwärmen der optischen Elemente 28a–d
beruhenden Abbildungsfehler 32, 34 des Projektionsobjektivs 12 zu
bestimmen. Danach kann der zumindest erste Abbildungsfehler 30, 40, 42 vor
dem eigentlichen Betriebsbeginn (t = 0) als Schritt eines Fertigungsprozesses
des Projektionsobjektivs 12 gezielt in das Projektionsobjektiv 12 durch
beispielsweise ein geeignetes Einbringen einer Asphärisierung
in ein optisches Element 28a–d basierend auf der
Analyse der zuvor am warmen Projektionsobjektivs 12 gemessenen
Wellenfront eingebracht werden. Danach kann die Wellenfront des
Projektionsobjektivs 12 zu verschiedenen Zeitpunkten t,
insbesondere im kalten und warmen Zustand des Projektionsobjektivs 12,
gemessen werden, um so einerseits das Abbildungsverhalten des Projektionsobjektivs 12 im
kalten Zustand mit dem eingebrachten Abbildungsfehler 30, 40, 42 und
andererseits den zeitlichen Verlauf der Abbildungsfehlerkompensation
im sich erwärmenden bzw. warmen Zustand des Projektionsobjektivs 12 zu
verfolgen. Diese gewonnene Kenntnis der Abbildungsfehlerkompensation
kann dann für die Verbesserung des Abbildungsverhaltens
eines Projektionsobjektivs 12 gleicher Bauart verwendet
werden, indem der kompensierende Abbildungsfehler im Design eines
solchen Projektionsobjektivs vorgehalten wird.
-
Der
erste Abbildungsfehler 30, 40, 42 kann
in einem beliebigen der optischen Elemente 28a–d
oder auch in mehreren der optischen Elemente 28a–d
eingebracht werden. Die Wahl des optischen Elements 28a–d richtet
sich hierbei u. a. nach einer Komplexität des zweiten Abbildungsfehlers 32, 34 und
der Einfachheit der Abbildungsfehlereinbringung bei gegebener Bauart
des Projektionsobjektivs 12.
-
Im
Folgenden wird eine Abbildungsfehlerkorrektur anhand des Abbildungsfehlers
der Bildfeldwölbung an einem praktischen Ausführungsbeispiel
eines Projektionsobjektivs näher beschrieben, wobei die
Korrektur durch Vorhalten eines entsprechenden Abbildungsfehlers
im Design eines Projektionsobjektivs, d. h. im kalten Zustand des
Projektionsobjektivs erfolgt.
-
Das
in 3 gezeigte dioptrische Projektionsobjektiv 12 weist
in Lichtausbreitungsrichtung gesehen zwischen der Objektebene O
und der Bildebene B 20 optische Elemente 28a bis 28t auf,
die alle als Linsen ausgebildet sind. Die optischen Designdaten
des Projektionsobjektivs 12 gemäß 3 sind
in den Tabellen 1 und 2 im Anhang an die vorliegende Beschreibung
aufgeführt. In der Tabelle 1 bezeichnet die Fläche
Nr. 0 die Objektebene und die Fläche Nr. 42 die Bildebene,
und die Flächen Nr. 1 bis 41 die entsprechende Oberfläche an
den optischen Elementen 28a–t in Lichtausbreitungsrichtung
von der Objektebene O zur Bildebene B.
-
Bei
dem Projektionsobjektiv 12 wurde im optischen Design ein
Abbildungsfehler 30 gemäß 4 vorgehalten,
d. h. das Projektionsobjektiv 12 zeigt unmittelbar beim
ersten Beaufschlagen mit Abbildungslicht (t = 0) in der Bildebene
B den Abbildungsfehler 30. Der Abbildungsfehler 30 ist
im vorliegenden Fall eine Bildfeldwölbung.
-
In 4 ist
der Feldverlauf des Abbildungsfehlers 30 (in diesem Fall
ist dies die Bildfeldwölbung) in der Bildebene dargestellt,
wobei entlang der z-Achse die Stärke des Abbildungsfehlers 30 in
der xy-Ebene aufgetragen ist, wobei die xy-Ebene die Bildebene darstellt.
-
In 5 ist
der Feldverlauf des Abbildungsfehlers 32 dargestellt, der
sich im warmen Zustand des Projektionsobjektivs 12 ergeben
würde, wenn der Abbildungsfehler 30 gemäß 4 bei
dem Projektionsobjektiv 12 nicht bereits im kalten Zustand
vorgehalten würde. Der Abbildungsfehler 32 gemäß 5 beruht
auf einer Erwärmung einzelner Linsen des Projektionsobjektivs 12 gemäß 3 und
stellt beispielsweise den Zustand des Projektionsobjektivs 12 zum
Zeitpunkt t = ts dar, an dem der Abbildungsfehler 32 sich
zeitlich nicht mehr ändert.
-
6 zeigt
nun den Feldverlauf der Überlagerung aus dem Abbildungsfehler 30 gemäß 4 und dem
Abbildungsfehler 32 gemäß 5,
wie er sich aufgrund des Vorhaltens des Abbildungsfehlers 30 in
dem Projektionsobjektiv 12 zum Zeitpunkt t = ts als
Gesamtabbildungsfehler 36 ergibt.
-
Wie
aus der 6 hervorgeht, wird durch den
vorgehaltenen Abbildungsfehler 30 der sich durch Erwärmung
einzelner Linsen im Betrieb des Projektionsobjektivs 12 einstellende
Abbildungsfehler 32 nicht vollständig, jedoch
deutlich kompensiert. Eine Kompensation von thermisch induzierten
Abbildungsfehlern durch Vorhalten von entsprechenden komplementären
Abbildungsfehlern im Design des Projektionsobjektivs um zumindest
25%, bevorzugt um zumindest 50%, noch mehr bevorzugt um zumindest
70% kann mit der vorliegenden Erfindung erreicht werden.
-
Die
hier beschriebene Kompensation der thermisch induzierten Bildfeldwölbung
ist nur ein Beispiel der Kompensation eines Abbildungsfehlers, und
mit dem erfindungsgemäßen Projektionsobjektiv
bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren können
auf diese Weise auch andere Abbildungsfehler, wie Astigmatismus,
die maximale Abweichung von der Bildebene und die Vergrößerung
im Warmzustand des Projektionsobjektivs kompensiert bzw. korrigiert
werden, wobei es sich bei diesen Abbildungsfehlern um rotationssymmetrische
Abbildungsfehler handelt.
-
Das
vorstehend beschriebene Prinzip der Korrektur von Abbildungsfehlern,
die im Betrieb durch Erwärmung entstehen, lässt
sich auch auf Projektionsobjektive anwenden, die zu einer Anordnung
aus einer Mehrzahl von Projektionsobjektiven gehören, die
bei der Herstellung von Flachbildschirmen verwendet werden. In 7 ist
ein einzelnes Projektionsobjektiv 12' der Anordnung von
Projektionsobjektiven einer Projektionsbelichtungsanlage zur Herstellung
von Flachbildschirmen dargestellt. Gleiche oder vergleichbare Teile sind
mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie bei dem Projektionsobjektiv 12,
ergänzt durch einen'.
-
Eine
Struktur 20', die in einer Objektebene O angeordnet ist,
wird mittels des Projektionsobjektivs 12' auf ein Substrat 22' abgebildet,
das in einer Bildebene B angeordnet ist. Von dem Projektionsobjektiv 12' sind in 7 schematisch
zwei optische Elemente 28'a und 28'b dargestellt,
wobei es sich versteht, dass das Projektionsobjektiv 12' eine
Mehrzahl von optischen Elementen in Form von Linsen, Spiegeln und/oder
Planplatten aufweisen kann, wie es auch für das Projektionsobjektiv 12 oben
beschrieben worden ist.
-
Die
Struktur 20' ist beispielsweise eine Lochblendenanordnung,
ein Zwischenbild, eine Dynamische-Spiegel-Anordnung oder dergleichen.
Das Substrat 22' ist in Form einer großen Platte
ausgebildet, deren Abmessungen beispielsweise etwa 2 m × etwa
3 bis 4 m in der Fläche betragen können. Aufgrund
der Größe des Substrats 22', aus dem
ein oder mehrere Flachbildschirme hergestellt werden, wird eine Mehrzahl
an Projektionsobjektiven 12' benötigt, die in
Form einer Feldanordnung 48' (Array) einer Mehrzahl an
Projektionsobjektiven 12' angeordnet sind, wie in 8 und 9 dargestellt
ist.
-
In 7 ist
mit einem Rechteck 50 das von dem Projektionsobjektiv 12' erzeugte
Bildfeld in der Bildebene B veranschaulicht, mit einem Kreis 52 der
Umkreis des Bildfeldes 50 und mit einem Kreis 54 der
Außendurchmesser des Projektionsobjektivs 12',
der durch den mechanischen Aufbau des Projektionsobjektivs 12', insbesondere
die Linsenfassungen und das Gehäuse vorgegeben ist. Aus
den unterschiedlichen Durchmessern der Kreise 52 und 54 ergibt
sich, dass die mechanische Abmessung des Projektionsobjektivs 12' größer ist
als das von dem Projektionsobjektiv 12' erzeugte Bildfeld 50.
-
In 8 und 9 ist
jedes einzelne der Mehrzahl von Projektionsobjektiven 12' durch
den Kreis 54, der die Außendurchmesserbegrenzung
jedes einzelnen Projektionsobjektivs 12' bestimmt, dargestellt.
Aufgrund der Tatsache, dass der Außendurchmesser gemäß dem
Kreis 54 jedes einzelnen Projektionsobjektivs 12' größer
ist als das jeweils erzeugte Bildfeld 50 gemäß dem
Kreis 52, werden die Projektionsobjektive 12' in einer
Abmessung A des Substrats 22' und einer Abmessung B des
Substrats 22' in mehreren, hier drei Reihen angeordnet,
wobei von Reihe zu Reihe die einzelnen Projektionsobjektive 12' um
die Breite des Bildfeldes 50 in Richtung der Abmessung
A gegeneinander versetzt sind, so dass durch diese Anordnung das
gesamte Substrat 22' lückenlos mit der Abbildung
der Strukturen 20' beschrieben werden kann. In Richtung
der Abmessung B ist das Substrat 22' relativ zu der Anordnung 48' der
Mehrzahl an Projektionsobjektiven 12' verfahrbar.
-
Anstelle
von drei Reihen von Projektionsobjektiven 12' kann jedoch
auch eine Anordnung von nur zwei Reihen, aber auch von mehr als
drei Reihen verwendet werden.
-
Bei
jedem einzelnen der Projektionsobjektive
12' wird das in
Bezug auf das Projektionsobjektiv
12 beschriebene Korrekturprinzip
angewendet, so dass diesbezüglich auf die obige Beschreibung
verwesen wird. Tabelle 1 Designdaten:
| Fläche
Nr. | Asphäre | Krümmungsradius
[mm] | Dicke
[mm] | Z-Position [mm] | Linsenradius
[mm] | Glas |
| 0 | | Plan | 40,00 | –40,00 | 42,00 | |
| 1 | | –99,86 | 13,06 | 0,00 | 47,77 | LLF1 |
| 2 | | –69,94 | 5,12 | 13,06 | 49,34 | |
| 3 | | –80,24 | 9,95 | 18,18 | 49,24 | SiO2 |
| 4 | Ja | –639,88 | 16,52 | 28,13 | 54,72 | |
| 5 | | –88,72 | 47,36 | 44,64 | 54,83 | SiO2 |
| 6 | Ja | –146,32 | 1,00 | 92,01 | 74,22 | |
| 7 | | 255,97 | 33,02 | 93,01 | 85,99 | SiO2 |
| 8 | | –288,22 | 1,00 | 126,03 | 86,37 | |
| 9 | | 159,67 | 32,79 | 127,03 | 85,05 | SiO2 |
| 10 | Ja | –484,34 | 91,68 | 159,82 | 83,61 | |
| 11 | Ja | –404,21 | 10,00 | 251,50 | 59,09 | SiO2 |
| 12 | | 113,36 | 97,83 | 261,50 | 55,23 | |
| 13 | | –221,47 | 7,00 | 359,33 | 59,51 | SiO2 |
| 14 | | 254,92 | 0,98 | 366,33 | 62,41 | |
| 15 | | 126,09 | 50,05 | 367,31 | 66,38 | CaF2 |
| 16 | | –111,09 | 1,05 | 417,36 | 66,43 | |
| 17 | | –108,24 | 7,00 | 418,41 | 66,25 | SiO2 |
| 18 | Ja | 230,92 | 1,46 | 425,41 | 67,54 | |
| 19 | | 158,31 | 31,97 | 426,87 | 68,67 | CaF2 |
| 20 | | –163,51 | 1,13 | 458,84 | 68,73 | |
| 21 | | Plan | 1,13 | 459,97 | 63,78 | |
| 22 | | 163,51 | 31,97 | 461,10 | 65,94 | CaF2 |
| 23 | | –158,31 | 1,46 | 493,08 | 65,75 | |
| 24 | Ja | –230,92 | 7,00 | 494,54 | 64,69 | SiO2 |
| 25 | | 108,24 | 1,05 | 501,54 | 63,54 | |
| 26 | | 111,09 | 50,05 | 502,59 | 63,75 | CaF2 |
| 27 | | –126,09 | 0,98 | 552,64 | 63,67 | |
| 28 | | –254,92 | 7,00 | 553,62 | 60,27 | SiO2 |
| 29 | | 221,47 | 97,83 | 560,62 | 57,72 | |
| 30 | | –113,36 | 10,00 | 658,45 | 54,25 | SiO2 |
| 31 | Ja | 404,21 | 91,68 | 668,45 | 58,17 | |
| 32 | Ja | 484,34 | 32,79 | 760,12 | 83,60 | SiO2 |
| 33 | | –159,67 | 1,00 | 792,91 | 85,04 | |
| 34 | | 288,22 | 33,02 | 793,91 | 86,36 | SiO2 |
| 35 | | –255,97 | 1,00 | 826,94 | 85,98 | |
| 36 | Ja | 146,32 | 47,36 | 827,94 | 74,21 | SiO2 |
| 37 | | 88,72 | 16,52 | 875,30 | 54,82 | |
| 38 | Ja | 639,88 | 9,95 | 891,81 | 54,72 | SiO2 |
| 39 | | 80,24 | 5,12 | 901,77 | 49,23 | |
| 40 | | 69,94 | 13,06 | 906,89 | 49,34 | LLF1 |
| 41 | | 99,86 | 40,00 | 919,94 | 47,76 | |
| 42 | | Plan | 0,00 | 959,94 | 42,00 | |
Tabelle 2 Asphärenparameter:
| Rotationssymmetrische
allgemeine Asphäre auf Fläche 4 |
| cc | as0 | as1 | as2 | as3 | as4 | as5 | as6 | as7 |
| 0 | 0 | 0 | –1,5E–07 | 3,83E–11 | –1,8E–15 | 4,08E–19 | –2,2E–22 | 1,73E–26 |
| | | | | | | | | |
| Rotationssymmetrische
allgemeine Asphäre auf Fläche 6 |
| cc | As0 | as1 | as2 | as3 | as4 | as5 | as6 | as7 |
| 0 | 0 | 0 | 1,38E–08 | –1,2E–11 | –3,2E–16 | 6,53E–20 | –2,3E–24 | –3,7E–28 |
| | | | | | | | | |
| Rotationssymmetrische
allgemeine Asphäre auf Fläche 10 |
| Cc | As0 | as1 | as2 | as3 | as4 | as5 | as6 | as7 |
| 0 | 0 | 0 | 1,14E–07 | 5,57E–12 | –1,3E–15 | 1,08E–19 | –4,5E–24 | 9,8E–29 |
| | | | | | | | | |
| Rotationssymmetrische
allgemeine Asphäre auf Fläche 11 |
| cc | as0 | as1 | as2 | as3 | as4 | as5 | as6 | as7 |
| 0 | 0 | 0 | 3,91E–08 | –4E–12 | –1,4E–15 | 4,21E–19 | –6,5E–23 | 5,73E–27 |
| | | | | | | | | |
| Rotationssymmetrische
allgemeine Asphäre auf Fläche 18 |
| cc | as0 | as1 | as2 | as3 | as4 | as5 | as6 | as7 |
| 0 | 0 | 0 | 1,62E–07 | 3,02E–12 | 2,6E–16 | –1,2E–19 | 2,46E–23 | –2,1E–27 |
| | | | | | | | | |
| Rotationssymmetrische
allgemeine Asphäre auf Fläche 24 |
| cc | as0 | as1 | as2 | as3 | as4 | as5 | as6 | as7 |
| –0 | 0 | –0 | –1,6E–07 | –3E–12 | –2,6E–16 | 1,23E–19 | –2,5E–23 | 2,09E–27 |
| Rotationssymmetrische
allgemeine Asphäre auf Fläche 31 |
| cc | as0 | as1 | as2 | as3 | as4 | as5 | as6 | as7 |
| –0 | 0 | –0 | –3,9E–08 | 4,02E–12 | 1,38E–15 | –4,2E–19 | 6,46E–23 | –5,7E–27 |
| Rotationssymmetrische
allgemeine Asphäre auf Fläche 32 |
| cc | as0 | as1 | as2 | as3 | as4 | as5 | as6 | as7 |
| –0 | 0 | –0 | –1,1E–07 | –5,6E–12 | 1,32E–15 | –1,1E–19 | 4,49E–24 | –9,8E–29 |
| Rotationssymmetrische
allgemeine Asphäre auf Fläche 36 |
| cc | as0 | as1 | as2 | as3 | as4 | as5 | as6 | as7 |
| –0 | 0 | –0 | –1,4E–08 | 1,19E–11 | 3,2E–16 | –6,5E–20 | 2,25E–24 | 3,67E–28 |
| Rotationssymmetrische
allgemeine Asphäre auf Fläche 38 |
| cc | as0 | as1 | as2 | as3 | as4 | as5 | as6 | as7 |
| –0 | 0 | –0 | 1,47E–07 | –3,8E–11 | 1,75E–15 | –4,1E–19 | 2,21E–22 | –1,7E–26 |
Gültig für folgende Formel:
wobei
- z
- = Pfeilhöhe
- r
- = Radius, wobei 0 < r < Linsenradius
- cc
- = konische Konstante
- cv
- = 1/R mit R dem Krümmungsradius
- as0, as1, ...
- = Asphärenparameter
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 0678768
A2 [0003, 0017]
- - EP 0660169 A1 [0018]
- - EP 0851304 A2 [0019]
- - US 2004/0144915 A1 [0020]
