DE102009011329A1

DE102009011329A1 - Kompaktes katadioptrisches Projektionsobjektiv für die Immersionslithographie sowie Projektionsbelichtungsverfahren

Info

Publication number: DE102009011329A1
Application number: DE102009011329A
Authority: DE
Inventors: Aurelian Dr. Dodoc
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2010-09-09

Abstract

Katadioptrisches Projektionsobjektiv für die Immersionslithographie mit einer Vielzahl optischer Elemente, die entlang einer einzigen, geraden optischen Achse (OA) angeordnet sind, um ein in der Objektebene (OS) des Projektionsobjektivs angeordnetes Muster einer Maske durch eine zwischen einer Austrittsfläche des Projektionsobjektivs und der Bildebene (IS) angeordneten Schicht einer Immersionsflüssigkeit (IM) mit Ultraviolettlicht aus einem Wellenlängenbereich 150 nm < λ < 260 nm bei einer bildseitigen numerischen Apertur 1 < NA ≰ 1,4 abzubilden. Dabei bilden die optischen Elemente ein refraktives ersten Objektivteil (OP1), ein katadioptrisches oder katoptrisches zweites Objektivbild (OP2) und ein refraktives drittes Objektivteil (OP3). Der erste Objektivteil bildet das Muster in ein erstes reelles Zwischenbild (IMI1), welches durch das zweite Objektivteil (OP2) in ein zweites Zwischenbild (IMI2) abgebildet wird, welches wiederum durch das dritte Objektivteil in die Bildebene abgebildet wird. Der dritte Objektivteil umfasst eine Immersionslinsengruppe (ILG), die eine innerhalb des Projektionsobjektivs an ein Gas oder Vakuum grenzende konvexe Eintrittsfläche und eine an die Immersionsflüssigkeit grenzende Austrittsfläche hat. Die Immersionslinsengruppe besteht mindestens in einem an die Austrittsfläche angrenzenden Bereich aus einem optischen Hochindexmaterial mit einem Brechungsindex n> 1,9.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein katadioptrisches Projektionsobjektiv für die Immersionslithographie sowie auf ein damit durchführbares Projektionsbelichtungsverfahren.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Projektionsobjektive werden in Mikrolithographie-Projektions-Belichtungsanlagen z. B. zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen verwendet, um Muster von Fotomasken oder Strichplatten, die nachfolgend allgemein als Masken oder Retikel bezeichnet werden, auf einen lichtempfindlichen Gegenstand, insbesondere einen mit einer lichtempfindlichen Schicht beschichteten Halbleiterwafer, mit höchster Auflösung in verkleinerndem Maßstab zu projizieren. Um hierbei immer feinere Strukturen erzeugen zu können, werden einerseits die bildseitigen numerischen Aperturen NA der Projektionsobjektive immer weiter vergrößert und andererseits werden immer kürzere Wellenlängen verwendet, insbesondere Ultraviolettlicht aus dem tiefen Ultraviolettbereich (DUV).
Bei Wellenlängen λ ≤ 200 nm stehen nur noch wenige ausreichend transparente Materialien zur Herstellung der transparenten optischen Elemente zur Verfügung. Hierzu gehören vor allem synthetisches Quarzglas (fused silica), das bis hinunter zu 193 nm ausreichend transparent ist, sowie einige Fluoridkristallmaterialien, z. B. Kalziumfluorid und ggf. Bariumfluorid oder andere Fluoridkristallmaterialien, die auch bei Wellenlängen von 157 nm und darunter noch ausreichend absorptionsarm sind. Da die Abbe-Konstanten dieser Materialien relativ nahe beieinander liegen, wird es immer schwieriger, rein refraktive System mit ausreichender Korrektur von Farbfehlern (chromatischen Aberrationen) bereitzustellen. Daher werden für höchstauflösende Projektionsobjektive häufig katadioptrische Systeme verwendet, bei denen brechende und reflektierende Komponenten, insbesondere Linsen und Konkavspiegel, kombiniert sind.
Bei der Immersionslithographie wird das erzielbare Auflösungvermögen dadurch verbessert, dass in den Raum zwischen der Austrittsfläche des Projektionsobjektivs und dem Substrat eine Immersionsflüssigkeit mit hohem Brechungsindex n_IL >> 1 eingebracht wird. Dadurch ergibt sich eine effektive Wellenlänge λ_eff = λ₀/n_IL, wobei λ₀ die Vakuum-Arbeitswellenlänge und n_IL der Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit ist. Daraus ergeben sich eine Auflösung R = k₁ (λ_eff/NA₀) und eine Schärfentiefe (depth of focus, DOF) DOF = ± k₂ (λ_eff/NA₀ ²), wobei NA₀ = sin Θ₀, die „trockene” numerische Apertur und Θ₀ der halbe Öffnungswinkel des Objektives ist. Die empirischen Konstanten k₁ und k₂ sind prozessabhängig.
Bei der Immersionslithographie wird die theoretisch mögliche NA bei Verwendung einer Immersionsflüssigkeit durch den Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit begrenzt. In praktischen Systemen werden die theoretischen Maximalwerte in der Regel nicht erreicht, da dann die Winkel der Strahlen relativ zur optischen Achse sehr groß werden. In der Praxis geht man daher davon aus, dass die bildseitige NA einen Wert von ungefähr 95% des Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit nicht überschreiten sollte. Für 193 nm entspricht dies bei der Verwendung von Wasser (n_H2O = 1.43) als Immersionsflüssigkeit einem Grenzwert von ca. NA = 1.35.
Bei Verwendung von Immersionsflüssigkeiten, deren Brechungsindex höher ist als derjenige des an die Austrittfläche des Projektionsobjektivs angrenzenden transparenten Materials wirkt der Brechungsindex des angrenzenden Materiales als Begrenzung, wenn die Austrittsfläche eben oder nur leicht gekrümmt sein soll. Bei Projektionsobjektiven für den tiefen Ultraviolettbereich besteht das letzte, an die Immersionsschicht angrenzende optische Element häufig aus synthetischem Quarzglas mit Brechungsindex n_SiO2 = 1.56 oder Kalziumfluorid (CaF₂) mit einem Brechungsindex n_CaF2 = 1.50 bei 193 nm. Dies ergibt bei Verwendung von Kalziumfluorid einen Grenzwert der bildseitigen numerischen Apertur von ca. 1.425 (95% von n = 1.50) und bei Verwendung von synthetischem Quarzglas einen Grenzwert von ungefähr 1.48 (95% von n = 1.56).
Um diese Grenzen in Richtung höherer NA-Werte zu überwinden, ist es schon vorgeschlagen worden, das die Austrittsfläche bildende optische Element des Projektionsobjektivs aus einem Hochindexmaterial zu fertigen. Der Begriff „Hochindexmaterial” steht hier für solche im tiefen Ultraviolettbereich transparenten Materialien, deren Brechungsindex bei der betrachteten Wellenlänge größer ist als der Brechungsindex von synthetischem Quarzglas. In der Patentanmeldung US 2006/0012885 A1 der Anmelderin sind einige zur Steigerung der bildseitigen NA verwendbare Hochindexmaterialien angesprochen, nämlich Aluminiumoxid (Al₂O₃, Saphir), Berylliumoxid (BeO), Magnesium-Aluminiumoxid (MgAlO₄, Spinell), Magnesiumoxid (MgO), Yttrium-Aluminiumoxid (Y₃Al₅O₁₂), Yttriumoxid (Y₂O₃) und Lanthanfluorid (LaF₃). Auch die Verwendung von Lutetium-Aluminium-Granat (Lu₃Al₅O₁₂, LuAg) als Hochindexmaterial in einem Immersions-Projektionsobjektiv ist bereits bekannt, z. B. aus der WO 2007/031544 A1 .
In der US 2006/0012885 A1 der Anmelderin wird die Verwendung von Cyclohexan mit einem Brechungsindex von n = 1.556 bei 193 nm beschrieben. Aus der WO 2007/031544 der Anmelderin ist u. a. die Verwendung von Decalin (farblose Flüssigkeit mit Summenformel C₁₀H₁₈) mit einem Brechungsindex n 1.56 bei 193 nm als Immersionsflüssigkeit bekannt.
In der US 2006/0256447 A1 der Anmelderin werden Projektionsobjektive beschrieben, bei denen Hochindexmaterialien aus der Gruppe Aluminiumoxid, Magnesium-Aluminium-Oxid, Lanthanfluorid und Mischungen aus Kalzium-Strontium-Oxid oder Magnesium-Strontium-Oxid verwendet werden. Als hochbrechende Immersionsflüssigkeit wird neben Cyclohexan auch dotiertes Wasser angesprochen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hochaperturiges katadioptrisches Projektionsobjektiv für die Immersionslithographie bereitzustellen, das mit moderaten Herstellungskoten herstellbar ist. Das Projektionsobjektiv soll einen langzeitstabilen und gleichzeitig kostengünstigen Immersionsbetrieb einer Projektionsbelichtungsanlage ermöglichen.
Zur Lösung dieser und anderer Aufgaben stellt die Erfindung ein katadioptrisches Projektionsobjektiv mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Bei erfindungsgemäßen Projektionsobjektiven wird für die Immersionslinsengruppe ein Hochindexmaterial verwendet, das es in Verbindung mit entsprechend hochbrechenden Immersionsflüssigkeiten erlauben würde, wesentlich höhere numerische Aperturen aus dem Bereich NA > 1.35 zu erzielen. Es wird also ein hochbrechendes Material benutzt, welches mit n_HIND > 1.9 eine viel größere Brechzahl hat, als für die Einkopplung der im Vergleich zur Brechzahl des Hochindexmaterials moderaten numerischen Aperturen NA ≤ 1.35 nötig wäre. Durch diese scheinbare „Verschwendung” von Hochindexmaterial lassen sich erhebliche Vorteile bezüglich der Durchmesser der vorgeschalteten Linsen erzielen, so dass diese im Vergleich zu System des Standes der Technik mit wesentlich geringeren Durchmessern hergestellt werden können. Hierbei wird genutzt, dass die Brechkraft der Immersionslinsengruppe, welche die Strahlung aus dem Projektionsobjektiv in die Immersionsflüssigkeit einkoppelt, einen wesentlichen Einfluss auf die Durchmesser der in Durchstrahlungsrichtung vorgeschalteten Linsen hat.
Damit bei hoher NA die Durchmesser der der Immersionslinsengruppe vorgeschalteten Linsen moderat bleiben, sollte die Immersionslinsengruppe große Brechkraft haben. Für eine Immersionslinsengruppe in Form einer Plankonvexlinse kann die Brechkraft Φ in Luft beschrieben werden durch Φ = (n – 1)/R, wobei n der Brechungsindex des Materials der Plankonvexlinse und R der Krümmungsradius der konvexen Einrittsfläche ist. Daraus ist ersichtlich, dass die Brechkraft durch die Erhöhung des Brechungsindex des Materials, oder durch die Verringerung des Krümmungsradius der Eintrittsfläche, oder durch eine Kombination dieser Maßnahmen erreicht werden kann. Wird jedoch der Krümmungsradius zu gering gewählt, kann dies zu einer Einschränkung des Feldes führen, da die Inzidenzwinkel für mindestens einen der Randstrahlen relativ groß werden können und somit einen großen Beitrag dieser Fläche zur Koma bewirken. Wird dagegen ein Material mit relativ hohem Brechungsindex verwendet, kann der Krümmungsradius der Eintrittsfläche moderat bleiben, so dass weniger kompensierende Korrektionsmittel zur Erzielung einer aberrationsarmen Abbildung nötig sind. Die Verwendung eines Hochindexmaterials erlaubt somit die Reduzierung von Linsendurchmessern innerhalb des Projektionsobjektivs, insbesondere im Bereich der bildnächsten Pupillenfläche, bei gleichzeitig entspanntem Design hinsichtlich der Korrektur von Abberationen.
Eine Besonderheit der Verwendung von Magnesium-Aluminium-Oxid (Spinell) als Hochindexmaterial liegt darin, dass Spinell auch als gesinterte Keramik hergestellt werden kann und somit einen hohen Reinheitsgrad erreicht Bei manchen Ausführungsformen ist die Immersionslinsengruppe eine monolithische Plankonvexlinse, beispielsweise aus Magnesium-Aluminium-Oxid. Hierdurch ist mit einem Minimum an zu durchstrahlenden Grenzflächen und einem einfachem Aufbau der Immersionslinsengruppe eine Einkopplung von Strahlung in die Immersionsflüssigkeit möglich. Es ist auch möglich, dass die Immersionslinsengruppe mindestens zwei entlang einer Teilungsfläche in optischem Kontakt miteinander stehende optische Elemente hat, wobei mindestens eines der optischen Elemente aus dem Hochindexmaterial besteht. Hierdurch können weitere Freiheitsgrade für das Design der Immersionslinsengruppe genutzt werden. Die optischen Elemente können beispielsweise durch Ansprengen oder Zementierung miteinander verbunden sein. Im Bereich der Teilungsfläche kann auch ein schmaler mit Luft oder einer Immersionsflüssigkeit gefüllter Spalt gleichmäßiger geringer Dicke vorliegen. Die Teilungsfläche kann eben oder gekrümmt sein, insbesondere mit einer zur Bildseite konkaven Krümmung. Die Immersionslinsengruppe kann die letzte optische Gruppe unmittelbar an der Bildebene bilden, so dass sich zwischen der Immersionslinsengruppe und der Bildebene kein weiteres optisches Element befindet. Es ist auch möglich, im Bereich der Immersionsflüssigkeit noch eine planparallele Platte anzubringen, wie beispielsweise in WO 2006/013734 gezeigt.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist das Projektionsobjektiv auf die Verwendung von Wasser als Immersionsflüssigkeit abgestimmt, insbesondere auf die Verwendung von Reinstwasser. Es hat sich gezeigt, dass überwiegend oder ausschließlich aus Wasser bestehende Immersionsflüssigkeiten besonders im Langzeitbetrieb in der Regel bessere, stabilere Abbildungsleistungen ermöglichen als die verfügbaren Immersionsflüssigkeiten mit höherer Brechzahl. Zwar kann das Wasser mit Brechzahl erhöhenden Dotierungselementen dotiert sein und/oder zum Teil oder vollständig aus schwerem Wasser bestehen. Die Verwendung von Reinstwasser vermeidet jedoch die Gefahr von zeitlichen und/oder räumlichen Brechzahlvariationen aufgrund von lokalen Variationen der Zusammensetzung, wodurch stabile Abbildungsbedingungen im Bereich der Immersionsflüssigkeit auch im Langzeitbetrieb sichergestellt werden können.
Manche Ausführungsformen zeichnen sich u. a. durch einen optimierten Materialverbrauch aus und sind dadurch gekennzeichnet, dass sie bei einer bildseitigen numerischen Apertur aus dem Bereich 1.2 < NA ≤ 1.35, insbesondere aus dem Bereich 1.3 < NA ≤ 1.35 dennoch im dritten Objektivteil eine Linse größten Durchmessers haben, deren Durchmesser D_MAX einen Wert von 315 mm nicht übersteigt, wobei vorzugsweise D_MAX < 310 mm ist. Durch die substantielle Verringerung der maximalen Linsendurchmesser im Vergleich zu Systemen ohne Hochindexmaterial sind erhebliche Materialeinsparungen und damit Kosteneinsparungen möglich.
Bei vielen Ausführungsformen kann der Aufwand zur Korrektur von Abberationen, wie Koma, dadurch deutlich reduziert werden, dass die konvex gekrümmte Eintrittsfläche der Immersionslinsengruppe einen relativ großen Krümmungsradius hat, wobei die Eintrittsfläche der Immersionslinsengruppe bei manchen Ausführungsbeispielen einen Krümmungsradius R_IN von mehr als 70 mm hat, insbesondere von mehr als 80 mm.
Bei manchen Ausführungsformen bestehen alle Linsen mit Ausnahme der aus Hochindexmaterial bestehenden optischen Elemente aus synthetischem Quarzglas. Dieses ist auch bei großen Volumen in hoher Qualität verfügbar und hinsichtlich Fertigung gut beherrschbar. Bei anderen Ausführungsformen bestehen alle Linsen außer der aus Hochindexmaterial gefertigten optischen Elemente aus Kalziumfluorid, wodurch eine besonders hohe Transmission und Strahlungsbeständigkeit gewährleistet werden kann. Bei den nicht aus Hochindexmaterial bestehenden Linsen können auch mehrere Materialien unterschiedlicher Dispersion kombiniert sein, z. B. um die chromatische Korrektur zu unterstützen.
Bevorzugte Ausführungsformen erfüllen die Bedingung W = n_HIND/(n_MED – n_IL) > 12.5, wobei auch W > 14 oder W > 18 oder W > 22 oder W > 26 gelten kann. Dabei ist n_HIND der Brechungsindex (die Brechzahl) des Hochindexmaterials, n_MED die mittlere Brechzahl der nicht aus Hochindexmaterial bestehenden transparenten optischen Elemente und n_IL die Brechzahl der Immersionsflüssigkeit. Diese Gleichung bedingt auch, dass n_MED ≥ n_IL, wodurch zum Ausdruck kommt, dass Hochindexmaterial dort eingesetzt wird, wo auch schwächer brechende Materialien die Einkopplung sicher stellen würden.
Die Erfindung betrifft auch ein Projektionsbelichtungsverfahren zur Belichtung eines im Bereich einer Bildebene eines Projektionsobjektivs angeordneten, strahlungsempfindlichen Substrats mit mindestens einem Bild eines im Bereich einer Objektebene des Projektionsobjektivs angeordneten Musters einer Maske, bei dem die Maske mit Ultraviolettlicht aus einem Wellenlängenbereich 150 nm < λ < 260 nm beleuchtet wird und ein verkleinertes Abbild des Musters mittels eines Projektionsobjektivs der oben oder unten beschriebenen Art auf das Substrat abgebildet wird, wobei bei der Abbildung eine zwischen einer Austrittsfläche des Projektionsobjektivs und der Bildebene angeordnete Schicht einer Immersionsflüssigkeit durchstrahlt wird, die im Wesentlichen aus Wasser besteht. Vorzugsweise wird Reinstwasser als Immersionsflüssigkeit verwendet.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage für die Immersionslithographie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ist ein schematischer Linsenschnitt durch eine erste Ausführungsform eines katadioptrischen Projektionsobjektivs;
3 ist ein Linsenschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines katadioptrischen Projektionsobjektivs; und
4 ist ein Linsenschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines katadioptrischen Projektionsobjektivs;
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bei der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen bezeichnet der Begriff „optische Achse” eine gerade Linie durch die Krümmungsmittelpunkte der optischen Komponenten. Das Objekt ist in den Beispielen eine Maske (Retikel) mit dem Muster einer integrierten Schaltung, es kann sich auch um ein anderes Muster, beispielsweise eines Gitters, handeln. Das Bild wird in den Beispielen auf einen mit einer Photoresistschicht versehenen Wafer projiziert, der als Substrat dient. Es sind auch andere Substrate, beispielsweise Elemente für Flüssigkeitskristallanzeigen oder Substrate für optische Gitter möglich.
Die Spezifikationen der in den Zeichnungsfiguren gezeigten Ausführungsbeispiele sind in Tabellen angegeben, deren Nummerierung jeweils der um die Zahl eins reduzierten Nummerierung der entsprechenden Zeichnungsfigur entspricht.
In 1 ist schematisch eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage in Form eines Wafer-Scanners WSC gezeigt, der zur Herstellung bestimmter Schichten (layers) von hochintegrierten Halbleiterbauelementen eingerichtet ist und je nach Einstellung Abbildungen mit einem Auflösungsvermögen bis hinunter zu R = 100 nm oder darunter erlaubt. Als primäre Lichtquelle LS wird ein Excimer-Laser (ArF-Laser) verwendet, dessen zentrale Arbeitswellenlänge bei ca. 193 nm liegt.
Ein nachgeschaltetes Beleuchtungssystem ILL empfängt das Licht der primären Lichtquelle LS und erzeugt in seiner Austrittsebene ES ein großes, scharf begrenztes, sehr homogen beleuchtetes, an die Telezentriererfordernisse des nachgeschalteten Projektionsobjektivs PO angepasstes, rechteckiges Beleuchtungsfeld. Das Beleuchtungssystem ILL hat Einrichtungen zur Auswahl des Beleuchtungsmodus und ist im Beispiel zwischen konventioneller Beleuchtung mit variablem Kohärenzgrad, Ringfeldbeleuchtung (annular illumination) und Dipol- oder Quadrupolbeleuchtung umschaltbar.
Zwischen dem austrittsseitigen letzten optischen Element des Beleuchtungssystems und dem Eintritt des Projektionsobjektivs ist eine Einrichtung RS zum Halten und Manipulieren einer Maske M so angeordnet, dass ein an der Maske angeordnetes Muster einer bestimmten Schicht des zu erzeugenden Halbleiterbauelementes in der Objektebene OS des Projektionsobjektivs liegt, die mit der Austrittsebene ES des Beleuchtungssystems zusammenfällt. Das Beleuchtungssystem erzeugt ein bezüglich der optischen Achse OA des Projektionsobjektivs außeraxiales Feld (off-axis Feld), welches das effektiv zur Abbildung genutzte effektive Objektfeld OF definiert. Das schlitzförmige effektive Objektfeld hat eine parallel zur Scanrichtung gemessene Höhe A und eine senkrecht dazu gemessene Breite B. Typische Aspektverhältnisse B/A können z. B. im Bereich von B/A = 2 bis B/A = 10 liegen. Das Feld kann rechteckförmig (wie im Beispielsfall) oder gekrümmt (Ringfeld) sein.
Die üblicherweise als „reticle-stage” bezeichnete Einrichtung RS zum Halten und Manipulieren der Maske enthält einen Scannerantrieb, mit dem es möglich ist, die Maske parallel zur Objektfläche OS des Projektionsobjektivs bzw. senkrecht zu den optischen Achse von Projektionsobjektiv und Beleuchtungssystem in einer Scanrichtung (y-Richtung) zu verfahren.
Im Lichtweg hinter der auch als Maskenebene bezeichneten Ebene OS folgt das Projektionsobjektiv PO, das als Reduktionsobjektiv dazu eingerichtet ist, ein verkleinertes Bild der von der Maske getragenen Struktur in reduziertem Maßstab, beispielsweise im Maßstab 4:1 oder 5:1 oder 10:1, auf einen mit einer Photoresistschicht belegten Wafer W abzubilden. Der als lichtempfindliches Substrat dienende Wafer W ist so angeordnet, dass seine ebene Substratoberfläche SS mit der Bildebene IS des Projektionsobjektivs PO zusammenfällt. Der Wafer wird durch eine Einrichtung WS (wafer stage) gehalten, die einen Scannerantrieb umfasst, um den Wafer synchron mit der Maske M parallel zu dieser zu bewegen.
Das Projektionsobjektiv PO hat als letzte, der Bildebene IS nächste, transparente optische Komponente eine Plankonvexlinse PCL, deren ebene Austrittsfläche als letzte optische Fläche (Austrittsfläche) des Projektionsobjektivs in einem Arbeitsabstand von einem oder wenigen Millimetern oberhalb der Substratoberfläche SS des Wafers so angeordnet ist, dass sich zwischen der Austrittsfläche des Projektionsobjektivs und der Substratoberfläche ein planparalleler Zwischenraum befindet.
Die Projektionsbelichtungsanlage ist für einen Immersionsbetrieb eingerichtet. Hierzu hat die Wafer Stage WS eine Aufnahmeeinrichtung RD, die vom Scannerantrieb bewegt werden kann und an ihrem Boden eine flache Ausnehmung hat, die den Wafer W aufnimmt. Die Ränder der Aufnahme RD sind erhöht, um einen flüssigkeitsdichten Behälter zu bilden, der eine Immersionsflüssigkeit IL aufnimmt, welche durch nicht gezeigte Einrichtungen in den Aufnahmebehälter eingeführt und auch aus diesen abgeführt werden kann. Die Höhe des Randes ist so bemessen, dass die eingeführte Immersionsflüssigkeit das Substrat W vollständig bedecken kann und dass die Austrittsfläche des Projektionsobjektivs bei richtig eingestelltem Arbeitsabstand (Abstand zwischen Substratoberfläche SS und Austrittsfläche) vollständig von der Immersionsflüssigkeit benetzt wird.
Die Plankonvexlinse PCL wirkt dann als Immersionslinsengruppe ILG, die eine innerhalb des Projektionsobjektivs an ein Gas oder Vakuum grenzende konvexe Eintrittsfläche und eine an die Immersionsflüssigkeit grenzende Austrittsfläche hat und die Strahlung in die Immersionsflüssigkeit einkoppelt.
2 zeigt eine Ausführungsform eines katadioptrischen Projektionsobjektivs 200, das als Immersionsobjektiv für eine Arbeitswellenlänge von ca. 193 nm ausgelegt ist und von seinem grundsätzlichen Aufbau her aus dem Stand der Technik bekannt ist. Es ist dafür vorgesehen, ein in seiner Objektebene OS angeordnetes Muster einer Maske in reduziertem Maßstab, beispielsweise im Maßstab 4:1, auf seine parallel zur Objektebene ausgerichtete Bildebene IS abzubilden. Dabei werden zwischen Objektebene und Bildebene genau zwei reelle Zwischenbilder IMI1, IMI2 erzeugt. Ein erster, rein refraktiver (dioptrischer) Objektivteil OP1 ist so ausgelegt, dass das Muster der Objektebene in vergrößerndem Maßstab in das erste Zwischenbild IMI1 abgebildet wird. Ein zweiter, rein reflektiver (katoptrischer) Objektivteil OP2 bildet das erste Zwischenbild IMI1 in das zweite Zwischenbild IMI2 im Wesentlichen ohne Größenänderung (Abbildungsmaßstab ca. 1:1) ab. Ein dritter, rein refraktiver (dioptrischer) Objektivteil OP3 ist dafür ausgelegt, das zweite Zwischenbild IMI2 mit starker Verkleinerung in die Bildebene IS abzubilden. Dabei wird im Betrieb des Projektionsobjektivs eine dünne Schicht einer Immersionsflüssigkeit IM durchstrahlt, die sich zwischen der Austrittsfläche des Projektionsobjektivs und der Bildebene IS befindet (1).
Der katoptrische zweite Objektivteil OP2 besteht aus einem ersten Konkavspiegel CM1 mit einer zur Objektebene OS zeigenden konkaven Spiegelfläche und einem zweiten Konkavspiegel CM2 mit einer zur Bildebene IS weisenden, konkaven Spiegelfläche. Die zur Abbildung bzw. Reflexion genutzten Bereiche der asphärischen Spiegelflächen beider Spiegel sind zusammenhängend, d. h. sie haben keine Löcher oder Bohrungen, so dass bei der Reflexion keine Obskurationseffekte entstehen. Jede der Spiegelflächen der Konkavspiegel definiert eine Krümmungsfläche, die eine mathematische Fläche ist, die sich über die Ränder der physikalischen Spiegelflächen hinaus erstreckt und diese Spiegelfläche enthält. Die erste und zweite Spiegelfläche sind Teile von rotationssymmetrischen Krümmungsflächen mit einer gemeinsamen Symmetrieachse, die mit den koaxial zueinander angeordneten optischen Achsen des ersten Objektivteils OP1 und des dritten Objektivteils OP3 zusammenfällt. Daher ist das gesamte Projektionsobjektiv rotationssymmetrisch und hat eine einzige, gerade, ungefaltete optische Achse OA, die allen refraktiven und reflektiven optischen Komponenten gemeinsam ist.
Die einander zugewandten Spiegelflächen der Konkavspiegel CM1, CM2 begrenzen in axialer Richtung einen katadioptrischen Hohlraum. Die Zwischenbilder IMI1, IMI2 liegen beide innerhalb dieses katadioptrischen Hohlraumes, wobei zumindest die paraxialen Zwischenbilder im Mittelbereich zwischen den Konkavspiegeln mit relativ großem optischen Abstand zu diesen liegen. Die Konkavspiegel haben relativ kleine Durchmesser, liegen auf verschiedenen Seiten der optischen Achse OA und werden außeraxial schräg beleuchtet. Der von der Objektebene zur Bildebene verlaufende Abbildungsstrahlengang passiert die der optischen Achse zugewandten Spiegelkanten jeweils vignettierungsfrei.
Zwischen der Objektebene und dem ersten Zwischenbild, zwischen dem ersten und dem zweiten Zwischenbild sowie zwischen dem zweiten Zwischenbild und der Bildebene liegen jeweils Pupillenflächen P1, P2 und P3 des Abbildungssystems dort, wo der Hauptstrahl CR der optischen Abbildung die optische Achse schneidet. Die Pupillenfläche P2 innerhalb des katadioptrischen zweiten Objektivteils liegt in relativ großem optischen Abstand zu den Konkavspiegeln CM1, CM2 im Mittelbereich des katadioptrischen Hohlraums, so dass alle Konkavspiegel optisch entfernt von einer Pupillenfläche in einem Bereich liegen, in dem die Hauptstrahlhöhe der Abbildung die Randstrahlhöhe der Abbildung übersteigt. Die Pupillenfläche P3 des dritten Objektivteils OP3 ist bildseitig des Bereichs mit größtem Strahldurchmesser angeordnet und liegt dadurch unkonventionell nahe an der Bildebene. Im Bereich der Pupillenfläche P3 des dritten Objektivteils OP3 kann die Aperturblende des Systems angebracht sein.
Soweit in dieser Anmeldung auf eine „Randstrahlhöhe” oder eine „Hauptstrahlhöhe” Bezug genommen wird, so sind hiermit die paraxiale Randstrahlhöhe und die paraxiale Hauptstrahlhöhe gemeint, obwohl die Paraxialstrahlen bei Systemen mit außeraxialem Objekt- und Bildfeld nicht zur Abbildung beitragen.
Katadioptrische Projektionsobjektive des bisher beschriebenen Grundaufbaus sind beispielsweise in der US 2005/0190435 A1 der Anmelderin gezeigt. Die Offenbarung dieser Anmeldung wird durch Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht. Solche Systeme ermöglichen eine obskurationsfreie Abbildung bei extrem großen numerischen Aperturen. Dabei sorgt der zweite Objektivteil OP2, der bei anderen Ausführungsformen auch als katadioptrischer Objektivteil (mit mindestens einer transparenten Linse) ausgestaltet sein kann, für eine Kompensation eines Großteils der durch die refraktiven Teilsysteme eingeführten Bildfeldkrümmung (Petzvalkorrektur), so dass in diesen Teilen auf konstruktive Mittel zur Petzvalkorrektur weitgehend verzichtet werden kann, was zu einem axial kompakten Aufbau mit moderaten Linsendurchmessern führt.
In Tabelle 1 ist die Spezifikation des Designs in tabellarischer Form zusammengefasst. Dabei gibt Spalte 1 die Nummer einer brechenden oder auf andere Weise ausgezeichneten Fläche, Spalte 2 den Radius r der Fläche (in mm), Spalte 4 den als Dicke bezeichneten Abstand d der Fläche zur nachfolgenden Fläche (in mm) und Spalte 5 das Material der optischen Komponenten an. Spalte 6 zeigt den Brechungsindex des Materials und in Spalte 7 sind die nutzbaren, freien Radien bzw. der halbe freie Durchmesser der Linsen (in mm) angegeben. Der Radius r = 0 entspricht einer Ebene. Einige optische Flächen sind asphärisch. Tabelle 1A gibt die entsprechenden Asphärendaten an, wobei sich die asphärischen Flächen nach folgender Vorschrift berechnen: p(h) = [((1/r)h2)/(1 + SQRT(1 – (1 + K)(1/r)2h2))] + C1·h4 + C2·h6 + ....
Dabei gibt der Kehrwert (1/r) des Radius die Flächenkrümmung und h den Abstand eines Flächenpunktes von der optischen Achse (d. h. die Strahlhöhe) an. Somit gibt p(h) die sogenannten Pfeilhöhe, d. h. den Abstand des Flächenpunk tes vom Flächenscheitel in z-Richtung (Richtung der optischen Achse). Die Konstanten K, C1, C2, ... sind in Tabelle 1A wiedergegeben.
Das objektseitig und bildseitig telezentrische Projektionsobjektiv ist auf einen Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit von n_IL = 1.43 angepaßt, so dass Reinstwasser als Immersionsflüssigkeit verwendet werden kann. Bei maximal geöffneter Aperturblende hat das Projektionsobjektiv eine bildseitige numerische Apertur NA = 1.35, was ca. 95% des Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit entspricht. Das Objektiv ist für die maximale numerische Apertur NA = 1.35 in einem Bildfeld der Größe 25 mm × 5.5 mm korrigiert. Der maximal optisch genutzte Linsendurchmesser im dritten Objektivteil liegt bei ca. 300 mm.
Bei ähnlich aufgebauten Systemen mit einer letzten Plankonvexlinse aus Siliziumdioxid (synthetischem Quarzglas) liegen die maximalen Linsendurchmesser in diesem Bereich bei ca. 320 mm. Die Reduzierung des maximalen Linsendurchmessers ohne Verschlechterung der Abbildungsqualität wird wesentlich durch die Verwendung des Hochindexmaterials bei der Einkopplung der Strahlung in die Immersionsflüssigkeit begünstigt.
Alle Linsen des Projektionsobjektivs mit Ausnahme der bildnächsten Plankonvexlinse PCL, die die Immersionslinsengruppe ILG bildet, bestehen aus synthetischem Quarzglas mit Brechungsindex n_SiO2 = 1.56, während die Plankonvexlinse PCL, aus dem Hochindexmaterial Spinell (MgAlO₄) mit Brechungsindex n_MgA _IO4 = 1.92 besteht.
Der Randstrahlwinkel beträgt vor der letzten Plankonvexlinse lediglich 44.6° und ist damit wesentlich kleiner, als bei einer letzten Plankonvexlinse aus synthetischem Quarzglas, bei dem dieser Winkel ca. 60° betragen würde.
Die maximal optisch genutzte Linsendurchmesser im dritten Objektivteil werden wegen der geringeren notwendigen Ablenkung deutlich kleiner als bei einer letzten Plankonvexlinse aus synthetischem Quarzglas und liegen bei ca. 300 mm. Die durch die Ablenkung versursachten Aberrationen sind deutlich geringer als im ersten Ausführungsbeispiel. Dadurch kann auch die Anzahl der Linsen reduziert werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel eines Projektionsobjektiv 300 in 3 besteht das bildnächste, plankonvexe Linsenelement PCL ebenfalls aus Spinell. Die Linsen innerhalb des ersten Objektivteils OPI–bestehen aus Kalziumfluorid (CaF₂) mit einer Brechzahl nCaF2 = 1.50 bei 193 nm. Dagegen bestehen die Linsen des dritten Objektivteils OP3 aus synthetischem Quarzglas mit Brechungsindex n_SiO2 = 1.56 bei 193 nm. Auch dieses Objektiv ist für eine numerische Apertur von NA = 1.35 und ein Rechteck-Bildfeld von 25 mm × 5.5 mm korrigiert. Die etwas geringere Brechzahl der Linsen kann dazu führen, dass der maximale Linsendurchmesser im dritten Objektivteil leicht ansteigt, dieser liegt im vorliegenden Fall bei ca. D_MAX = 302 mm.

Bei dem Ausführungsbeispiel eines Projektionsobjektiv 400 in 4 bestehen alle Linsenelemente innerhalb des Projektionsobjektivs aus Kalziumfluorid, während das bildnächste plankonvexe Element PCL aus dem Hochindexmaterial Spinell besteht. Wie die anderen Beispiele ist auch dieses Projektionsobjektiv für eine numerische Apertur von NA = 1.35 in einem Bildfeld von 25 × 5.5 mm korrigiert. Durch Optimierung der Linsenanordnung wurde im Vergleich zum Ausführungsbeispiel von 3 erreicht, dass hier die maximalen Linsendurchmesser im Bereich der Pupillenfläche des dritten Objektivteils nur bei ca. 300 mm liegen. Tabelle 1

FLASCHE	RADIEN	Asphäre	DICKEN	GLAESER	Brechzahl bei λ = 193.368 nm	½ DURCHMESSER
0	0.000000		29.999023		1.00000000	63.700
1	0.000000		2.162048		1.00000000	74.473
2	198.999888	AS	39.086150	SIO2	1.56038308	81.675
3	1384.826654		33.828038		1.00000000	82.823
4	111.072661	AS	64.943640	SIO2	1.56038308	89.930
5	–445.188169	AS	35.723438		1.00000000	86.251
6	262.000934		27.054685	SIO2	1.56038308	57.171
7	–237.727397	AS	38.019329		1.00000000	50.011
8	0.000000		10.005536	SIO2	1.56038308	56.899
9	0.000000		38.156130		1.00000000	59.773
10	–126.007249		26.668198	SIO2	1.56038308	68.366
11	–101.657241	AS	16.034388		1.00000000	76.831
12	–245.265146		50.329323	SIO2	1.56038308	88.662
13	–136.818699	AS	53.388313		1.00000000	97.727
14	0.000000		224.724530		1.00000000	101.171
15	–191.882284	AS	224.724530	Spiegel	1.00000000	160.063
16	178.839692	AS	224.724530	Spiegel	1.00000000	132.018
17	0.000000		63.987202		1.00000000	98.580
18	334.820515		20.029021	SIO2	1.56038308	97.106
19	189.738319	AS	68.392492		1.00000000	94.417
20	4053.110210	AS	21.776437	SIO2	1.56038308	95.327
21	194.691552		8.059227		1.00000000	90.963
22	115.363873	AS	10.394421	SIO2	1.56038308	92.395
23	164.183344		34.697084		1.00000000	92.239
24	–2083.668515		10.042862	SIO2	1.56038308	94.209
25	441.585071	AS	18.704744		1.00000000	103.355
26	335.323662	AS	16.216553	SIO2	1.56038308	122.322
27	582.952975		18.972421		1.00000000	125.244
28	–1022.632078	AS	57.315298	SIO2	1.56038308	138.151
29	–333.132570		1.242760		1.00000000	141.914
30	–2471.691466	AS	30.736447	SIO2	1.56038308	144.279
31	–297.667230		0.898003		1.00000000	146.293
32	205.101821		86.158766	SIO2	1.56038308	150.030
33	–440.178464	AS	16.989313		1.00000000	147.097
34	0.000000		–0.362185		1.00000000	130.533
35	0.000000		31.480429		1.00000000	130.701
36	309.806979		29.841992	SIO2	1.56038308	110.880
37	–551.582866	AS	0.888188		1.00000000	107.461
38	123.447992		43.120924	SIO2	1.56038308	89.597
39	578.491527	AS	0.888899		1.00000000	83.452
40	95.242712		60.929119	Spinell	1.92033299	62.125
41	0.000000		3.100000	Reinstwasser	1.43667693	24.561

Tabelle 1a ASPHAERISCHE KONSTANTEN

Fläche	2	4	5	7	11
K	0	0	0	0	0
C1	4.893605e-08	–1.279688e-07	–3.707735e-08	2.165628e-07	6.048100e-08
C2	–8.309718e-12	–2.127993e-12	–1.569028e-11	3.546411e-11	4.454399e-12
C3	6.257537e-16	–1.139678e-15	3.225395e-15	–4.516352e-15	5.222468e-16
C4	–6.208206e-20	1.358042e-21	–5.648651e-19	6.129620e-18	1.428866e-20
C5	5.983966e-24	1.066408e-23	8.884786e-23	–5.879117e-21	9.135179e-24
C6	–6.305659e-28	–1.319351e-27	–8.108902e-27	2.097549e-24	–6.039467e-28
C7	1.893008e-32	8.977920e-32	3.401719e-31	–2.624920e-28	5.254072e-32
C8	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00
C9	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00

Fläche	13	15	16	19	20
K	0	–1.90513	–1.34151	0	0
C1	–1.766294e-08	–2.274620e-08	2.313767e-08	–1.518598e-07	1.015425e-07
C2	–3.415817e-13	1.596577e-13	1.274106e-13	3.868821e-12	–1.504544e-11
C3	–5.043289e-17	–3.460005e-18	1.950325e-18	–2.376319e-16	1.429041e-15
C4	2.058532e-21	2.966263e-23	8.853442e-23	5.329273e-20	–1.437142e-19
C5	–7.243892e-25	4.693442e-28	–3.548310e-27	3.964451e-26	3.208277e-23
C6	5.467384e-29	–2.752001e-32	1.536671e-31	–2.435274e-28	–2.727037e-27
C7	–2.548705e-33	3.305631e-37	–1.893367e-36	1.443912e-32	7.448532e-32
C8	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00
C9	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00

FLÄCHE	22	25	26	28	30
K	0	0	0	0	0
C1	–1.944882e-07	1.445656e-07	–1.680774e-08	1.127949e-07	–5.347080e-08
C2	2.622860e-12	–3.776930e-12	3.228954e-12	–4.983714e-12	1.992205e-12
C3	–1.812424e-15	–1.139670e-15	–4.904594e-16	2.155869e-16	–9.552199e-17
C4	1.881868e-19	5.525789e-20	3.883213e-20	–1.532779e-20	5.849687e-21
C5	–2.760630e-23	3.586398e-24	–1.866741e-24	8.329295e-25	–3.054218e-25
C6	2.049773e-27	–3.766179e-28	4.169989e-29	–2.109701e-29	1.247066e-29
C7	–6.546062e-32	1.052338e-32	–1.279835e-34	1.929183e-34	–2.474201e-34
C8	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00
C9	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00

FLÄCHE	33	37	39
K	0	0	0
C1	3.546842e-08	6.619757e-08	–6.857514e-08
C2	–3.358877e-13	–7.737942e-13	1.346681e-11
C3	8.731949e-18	1.932513e-16	–1.933265e-15
C4	–1.378061e-21	–1.103338e-20	2.459696e-19
C5	8.501618e-26	8.686077e-25	–2.235297e-23
C6	–2.294926e-30	–3.592986e-29	1.333180e-27
C7	2.466370e-35	1.145733e-33	–3.456712e-32
C8	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00
C9	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00

Tabelle 2

FLAECHE	RADIEN	Asphäre	DICKEN	GLAESER	Brechzahl bei λ = 193.368 nm	DURCHMESSER
0	0.000000		29.999023		1.00000000	63.700
1	0.000000		0.637467		1.00000000	74.473
2	184.724536	AS	37.466966	CAF2	1.50104068	81.734
3	1059.925551		36.557026		1.00000000	82.680
4	107.441512	AS	63.887936	CAF2	1.50104068	90.047
5	–481.873502	AS	36.839978		1.00000000	86.550
6	280.903387		27.162702	CAF2	1.50104068	61.513
7	–171.456063	AS	45.528634		1.00000000	56.352
8	0.000000		10.056565	CAF2	1.50104068	58.805
9	0.000000		40.844394		1.00000000	61.605
10	–119.954188		17.081123	CAF2	1.50104068	69.735
11	–99.212392	AS	49.961807		1.00000000	74.531
12	–260.973568		40.541776	CAF2	1.50104068	98.119
13	–129.249816	AS	37.489440		1.00000000	101.794
14	0.000000		221.972504		1.00000000	104.085
15	–189.312838	AS	–221.972504	Spiegel	1.00000000	160.095
16	181.992083	AS	221.972504	Spiegel	1.00000000	137.948
17	0.000000		102.840638		1.00000000	103.523
18	332.242754		20.071981	CAF2	1.50104068	99.688
19	205.198082	AS	70.321216		1.00000000	97.062
20	1745.513850	AS	19.959335	SIO2	1.56038308	96.081
21	175.641698		6.627795		1.00000000	91.274
22	115.692503	AS	10.051535	SIO2	1.56038308	92.566
23	169.217127		33.025271		1.00000000	92.641
24	–3709.544960		10.051322	SIO2	1.56038308	94.740
25	431.565153	AS	22.754101		1.00000000	103.927
26	432.700244	AS	16.614078	SIO2	1.56038308	126.203
27	636.789957		16.837667		1.00000000	129.066
28	–1100.884646	AS	52.910967	SIO2	1.56038308	139.287
29	–346.441793		1.039445		1.00000000	142.439
30	–2302.635808	AS	31.507124	SIO2	1.56038308	144.617
31	–291.457015		2.212099		1.00000000	146.765
32	199.499110		87.976820	SIO2	1.56038308	151.227
33	–506.610731	AS	16.980851		1.00000000	148.105
34	0.000000		–0.362185		1.00000000	132.416
35	0.000000		32.013771		1.00000000	132.591
36	316.330262		29.093774	SIO2	1.56038308	111.579
37	–582.311247	AS	0.923074		1.00000000	108.068
38	118.422468		44.266484	SIO2	1.56038308	89.246
39	500.220468	AS	0.922554		1.00000000	82.555
40	95.337924		61.640849	Spinell	1.92033299	62.520
41	0.000000		3.100000	Reinstwasser	1.43667693	24.560

Tabelle 2a ASPHAERISCHEKONSTANTEN

FLÄCHE	2	4	5	7	11
K	0	0	0	0	0
C1	4.673676e-08	–1.297774e-07	–3.045488e-08	2.138179e-07	5.035102e-08
C2	–7.545993e-12	–3.266049e-12	–8.427387e-12	3.341938e-11	4.961426e-12
C3	6.922132e-16	–1.032512e-15	1.081085e-15	–5.601853e-15	5.890129e-16
C4	–9.340836e-20	1.527526e-20	–2.706257e-19	2.154444e-18	2.379890e-20
C5	1.169957e-23	2.373619e-24	6.369864e-23	–1.287550e-21	1.252764e-23
C6	–1.095558e-27	–6.394142e-28	–6.835719e-27	3.760943e-25	–8.901239e-28
C7	3.913750e-32	7.681505e-32	3.265250e-31	–3.949024e-29	1.231534e-31
C8	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00
C9	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00

FLÄCHE	13	15	16	19	20
K	0	–1.90513	–1.34151	0	0
C1	–5.272355e-09	–2.413908e-08	2.061980e-08	–1.234948e-07	8.228049e-08
C2	–3.318359e-14	1.707459e-13	9.209295e-14	1.036366e-12	–1.677480e-11
C3	–1.001396e-17	–3.913231e-18	1.539383e-18	–8.123738e-17	1.615813e-15
C4	1.042430e-21	5.177395e-23	3.624924e-23	3.749859e-20	–2.166156e-19
C5	–1.920428e-25	–5.267016e-28	–5.805986e-28	1.088138e-24	4.415094e-23
C6	1.327665e-29	–3.437665e-33	2.631504e-32	–3.578804e-28	–3.459770e-27
C7	–4.758408e-34	8.291812e-38	–8.218802e-38	2.160390e-32	9.018994e-32
C8	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00
C9	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00

FLÄCHE	22	25	26	28	30
K	0	0	0	0	0
C1	–1.955757e-07	1.481725e-07	8.677097e-09	1.021171e-07	–4.975130e-08
C2	4.289073e-12	–4.248001e-12	3.719829e-12	–5.034954e-12	1.746999e-12
C3	–2.126405e-15	–1.152267e-15	–5.671765e-16	2.652898e-16	–1.081242e-16
C4	2.819461e-19	4.947664e-20	3.274080e-20	–1.761789e-20	6.796608e-21
C5	–4.201962e-23	5.300649e-24	–8.325142e-25	8.439571e-25	–3.235421e-25
C6	3.286042e-27	–5.156427e-28	–4.947799e-30	–1.961743e-29	1.299432e-29
C7	–1.167828e-31	1.396780e-32	5.398420e-34	1.665304e-34	-2.588333e-34
C8	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00
C9	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00

FLÄCHE	33	37	39
K	0	0	0
C1	3.220559e-08	6.218900e-08	–5.682486e-08
C2	–3.058766e-13	–3.194677e-13	1.231053e-11
C3	-2.598585e-18	1.553377e-16	–1.616039e-15
C4	2.401004e-22	–9.453141e-21	1.990820e-19
C5	–1.561918e-27	9.070858e-25	–1.740819e-23
C6	–1.460031e-31	–4.343020e-29	1.033651e-27
C7	3.306415e-36	1.445760e-33	–2.468190e-32
C8	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00
C9	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00

Tabelle 3

FLAECHE	RADIEN	Asphäre	DICKEN	GLAESER	Brechzahl bei λ = 193.368 nm	34 DURCHMESSER
0	0.000000		29.999023		1.00000000	63.700
1	0.000000		–0.008275		1.00000000	74.473
2	205.143527	AS	27.081525	CAF2	1.50104068	80.707
3	408.634154		40.780942		1.00000000	81.854
4	120.404697	AS	65.230776	CAF2	1.50104068	95.076
5	–335.165132	AS	59.251084		1.00000000	93.409
6	178.222892		39.864415	CAF2	1.50104068	66.488
7	–177.553443	AS	36.264430		1.00000000	60.018
8	0.000000		10.410862	CAF2	1.50104068	57.779
9	0.000000		38.940337		1.00000000	59.896
10	–92.348486		9.998695	CAF2	1.50104068	64.018
11	–96.941125	AS	59.104223		1.00000000	69.011
12	–280.137391		42.254518	CAF2	1.50104068	95.993
13	–124.676595	AS	37.487516		1.00000000	99.554
14	0.000000		229.601982		1.00000000	99.916
15	–199.587579	AS	–229.601982	REFL	1.00000000	160.084
16	181.690831	AS	229.601982	REFL	1.00000000	129.339
17	0.000000		88.988803		1.00000000	100.865
18	334.272553		19.916461	CAF2	1.50104068	100.353
19	198.104921	AS	66.810204		1.00000000	98.024
20	1173.669061	AS	9.993646	CAF2	1.50104068	97.973
21	161.555819		3.008467		1.00000000	95.057
22	111.845543	AS	12.512900	CAF2	1.50104068	96.622
23	170.075790		35.530635		1.00000000	96.668
24	–5636.349052		10.011401	CAF2	1.50104068	98.740
25	392.441091	AS	32.178991		1.00000000	108.161
26	445.094934	AS	31.655275	CAF2	1.50104068	137.283
27	32894.444137		1.476775		1.00000000	140.407
28	–823.708446	AS	63.322071	CAF2	1.50104068	146.258
29	–273.658385		0.899335		1.00000000	148.278
30	–2460.753472	AS	25.752375	CAF2	1.50104068	148.266
31	–272.170744		1.009295		1.00000000	150.057
32	185.615062		79.542194	CAF2	1.50104068	147.147
33	–25007.020810	AS	16.997594		1.00000000	143.649
34	0.000000		–0.362185		1.00000000	134.729
35	0.000000		25.719350		1.00000000	134.907
36	395.738136		31.009247	CAF2	1.50104068	116.927
37	–357.279038	AS	0.893478		1.00000000	113.533
38	121.846488		48.062501	CAF2	1.50104068	92.735
39	892.968196	AS	0.871980		1.00000000	86.784
40	93.213533		64.837164	Spinell	1.92033299	63.805
41	0.000000		3.100000	Reinstwasser	1.43667693	24.559

Tabelle 3a ASPHAERISCHE KONSTANTEN

FLÄCHE	2	4	5	7	11
K	0	0	0	0	0
C1	5.584676e-08	–1.435498e-07	–3.406300e-08	1.697553e-07	5.416802e-08
C2	–7.320863e-12	–2.730653e-12	–2.362874e-12	1.090076e-11	7.946806e-12
C3	3.321959e-16	–4.844647e-16	4.748531e-16	3.248784e-15	9.043612e-16
C4	2.700423e-20	2.854449e-20	–9.718160e-20	–3.001804e-18	1.374819e-19
C5	–1.112934e-23	–9.437666e-25	1.717697e-23	8.982903e-22	2.552687e-24
C6	1.092731e-27	2.208600e-28	–1.451696e-27	–1.300447e-25	2.047111e-27
C7	–4.024956e-32	–1.396001e-33	6.401729e-32	6.870235e-30	3.548627e-32
C8	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00
C9	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00

FLÄCHE	13	15	16	19	20
K	0	–1.90513	–1.34151	0	0
C1	–3.389174e-09	–2.175125e-08	2.010114e-08	–1.088501e-07	4.974574e-08
C2	–7.298000e-14	1.194493e-13	7.904376e-14	–3.105791e-14	–9.611441e-12
C3	2.612136e-18	–2.919767e-18	2.015440e-18	–1.470292e-16	4.030847e-16
C4	–2.667458e-22	5.406990e-23	–2.764227e-23	3.342248e-20	–1.118144e-19
C5	4.787375e-26	–1.432187e-27	3.379246e-27	1.076272e-24	3.357578e-23
C6	–2.396610e-30	2.495871e-32	–1.076627e-31	–2.648004e-28	–2.618078e-27
C7	1.161489e-34	–2.193325e-37	1.820084e-36	1.437569e-32	6.285000e-32
C8	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00
C9	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00

FLÄCHE	22	25	26	28	30
K	0	0	0	0	0
C1	–1.771127e-07	1.177958e-07	–1.891880e-08	1.125052e-07	–6.340901e-08
C2	2.189407e-14	–1.732344e-12	5.366770e-12	–5.437180e-12	1.196465e-12
C3	–1.192571e-15	–9.860697e-16	–4.110261e-16	2.051761e-16	–8.422679e-17
C4	1.788777e-19	3.210931e-20	1.083353e-20	–9.055057e-21	4.530524e-21
C5	–3.054270e-23	5.320492e-24	1.706175e-25	4.037411e-25	–1.917881e-25
C6	2.620531e-27	–4.607656e-28	–1.880410e-29	–1.011697e-29	8.482131e-30
C7	–1.045872e-31	1.150241e-32	3.659895e-34	9.868342e-35	–1.666748e-34
C8	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00
C9	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00

FLÄCHE	33	37	39
K	0	0	0
C1	5.748384e-09	7.270806e-08	–5.958479e-08
C2	1.881226e-13	–7.848782e-13	1.310827e-11
C3	–2.385317e-17	1.958097e-16	–1.460350e-15
C4	6.666673e-22	–1.180333e-20	1.527426e-19
C5	1.756173e-26	8.821060e-25	–1.039165e-23
C6	–1.128817e-30	–3.827492e-29	4.126781e-28
C7	1.569755e-35	1.034868e-33	–2.425007e-33
C8	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00
C9	0.000000e+00	0.000000e+00	0.000000e+00

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2007/031544 A1 [0007]
- US 2006/0012885 A1 [0008]
- WO 2007/031544 [0008]
- US 2006/0256447 A1 [0009]
- WO 2006/013734 [0014]
- US 2005/0190435 A1 [0041]

Claims

Katadioptrisches Projektionsobjektiv für die Immersionslithographie mit einer Vielzahl optischer Elemente, die entlang einer einzigen, geraden optischen Achse(OA) angeordnet sind, um ein in der Objektebene (OS) des Projektionsobjektivs angeordnetes Muster einer Maske durch eine zwischen einer Austrittsfläche des Projektionsobjektivs und der Bildebene (IS) angeordneten Schicht einer Immersionsflüssigkeit (IM) mit Ultraviolettlicht aus einem Wellenlängenbereich 150 nm < λ < 260 nm bei einem bildseitigen numerischen Apertur 1 < NA ≤ 1.4 abzubilden, wobei die optischen Elemente einen refraktiven ersten Objektivteil (OPI) zur Abbildung des Musters in ein erstes reelles Zwischenbild (IMI1), einen katadioptrischen oder katoptrischen zweiten Objektivteil (OP2) zur Abbildung des ersten Zwischenbildes in ein zweites Zwischenbild (IMI2) und einen refraktiven dritten Objektivteil zur Abbildung des zweiten Zwischenbildes in die Bildebene bilden und der dritte Objektivteil eine Immersionslinsengruppe (ILG) umfasst, die eine innerhalb des Projektionsobjektivs an ein Gas oder Vakuum grenzende konvexe Eintrittsfläche und eine an die Immersionsflüssigkeit grenzende Austrittsfläche hat, wobei die Immersionslinsengruppe mindestens in einem an die Austrittsfläche angrenzenden Bereich aus einem optischen Hochindexmaterial mit einem Brechungsindex n_HIND > 1.9 besteht.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 1, wobei das optische Hochindexmaterial Magnesium-Aluminium-Oxid (MgAlO₄) ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Immersionslinsengruppe eine monolithische Plankonvexlinse ist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei das Projektionsobjektiv auf die Verwendung von Wasser als Immersionsflüssigkeit abgestimmt ist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei der dritte Objektivteil eine Linse größten Durchmessers hat, deren Durchmesser D_MAX < 315 mm beträgt.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, bei dem die Bedingung W = nHIND/(nMED – nIL) > 12.5erfüllt ist, wobei n_MED die mittlere Brechzahl der nicht aus Hochindexmaterial bestehenden transparenten optischen Elemente und n_IL die Brechzahl der Immersionsflüssigkeit ist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, bei dem der zweite Objektivteil genau zwei jeweils optisch entfernt von einer Pupillenfläche angeordnete Konkavspiegel (CM1, CM2) hat.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei NA ≥ 1.2 ist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei NA ≤ 1.35 ist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Eintrittsfläche der Immersionslinsengruppe einen Krümmungsradius R_IN von mehr als 70 mm hat.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei der erste refraktive Objektivteil mindestens eine Linse aus Kalziumflourid aufweist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 7, wobei alle Linsen des ersten refraktiven Objektivteils aus Kalziumflourid bestehen.
Projektionsbelichtungsverfahren zur Belichtung eines im Bereich einer Bildebene eines Projektionsobjektivs angeordneten, strahlungsempfindlichen Substrats mit mindestens einem Bild eines im Bereich einer Objektebene des Projektionsobjektivs angeordneten Musters einer Maske, bei dem die Maske mit Ultraviolettlicht aus einem Wellenlängenbereich 150 nm < λ < 260 nm beleuchtet wird und ein verkleinertes Abbild des Musters mittels eines Projektionsobjektivs gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche auf das Substrat abgebildet wird, wobei bei der Abbildung eine zwischen einer Austrittsfläche des Projektionsobjektivs und der Bildebene angeordnete Schicht einer Immersionsflüssigkeit durchstrahlt wird, die im Wesentlichen aus Wasser besteht.
Projektionsbelichtungsverfahren nach Anspruch 13, wobei Reinstwasser als Immersionsflüssigkeit verwendet wird.