DE102009045217B3

DE102009045217B3 - Katadioptrisches Projektionsobjektiv

Info

Publication number: DE102009045217B3
Application number: DE102009045217A
Authority: DE
Inventors: Alexander Dr. Epple; Toralf Dr. Gruner; Ralf Dr. Müller
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-04-07
Anticipated expiration: 2029-10-01
Also published as: TWI391705B; JP4921580B2; TW201142349A; KR20110035964A; US20110075121A1; KR101083942B1; CN102033299B; US8300211B2; JP2011076094A; CN102033299A

Abstract

Katadioptrisches Projektionsobjektiv (1) für die Mikrolithographie zur Abbildung eines Objektfeldes (3) in einer Objektebene (5) auf ein Bildfeld (7) in einer Bildebene (9) mit einem ersten Teilobjektiv (11) zum Abbilden des Objektfeldes auf ein erstes reelles Zwischenbild (13), mit einem zweiten Teilobjektiv (15) zum Abbilden des ersten Zwischenbildes auf ein zweites reelles Zwischenbild (17), und mit einem dritten Teilobjektiv (19) zum Abbilden des zweiten Zwischenbildes auf das Bildfeld (7). Das zweite Teilobjektiv (15) weist genau einen Konkavspiegel (21) und mindestens eine Linse (23) auf. Der minimale Abstand zwischen einem optisch genutzten Bereich des Konkavspiegels (21) und einem optisch genutzten Bereich einer dem Konkavspiegel zugewandten Fläche (25) einer zum Konkavspiegel benachbarten Linse (23) ist größer als 10 mm.

Description

Die Erfindung betrifft ein katadioptrisches Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie zur Abbildung eines Objektfeldes in einer Objektebene auf ein Bildfeld in einer Bildebene mit drei Teilobjektiven, eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem Beleuchtungssystem zur Bereitstellung von mindestens einem Beleuchtungsmodus und einem katadioptrischen Projektionsobjektiv zur Abbildung eines Objektfeldes in einer Objektebene auf ein Bildfeld in einer Bildebene mit drei Teilobjektiven sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem Beleuchtungssystem zur Bereitstellung von mindestens einem Beleuchtungsmodus und einem katadioptrischen Projektionsobjektiv zur Abbildung eines Objektfeldes in einer Objektebene auf ein Bildfeld in einer Bildebene mit drei Teilobjektiven.
Mit dem ersten Teilobjektiv des katadioptrischen Projektionsobjektivs wird das Objektfeld auf ein erstes reelles Zwischenbild, mit dem zweiten Teilobjektiv das erste Zwischenbild auf ein zweites reelles Zwischenbild und mit dem dritten Teilobjektiv das zweite Zwischenbild schließlich auf das Bildfeld in der Bildebene abgebildet. Das zweite Teilobjektiv ist ein katadioptrisches Objektiv mit genau einem Konkavspiegel und mindestens einer Linse. Außerdem weist das katadioptrische Projektionsobjektiv zwei Faltspiegel auf, wobei der erste Faltspiegel das von der Objektebene kommende Projektionslicht in Richtung des Konkavspiegels des zweiten Teilobjektivs und der zweite Faltspiegel das vom Konkavspiegel des zweiten Teilobjektivs kommendes Projektionslicht in Richtung der Bildebene ablenkt. Das Projektionsobjektiv weist genau zwei reelle Zwischenbilder auf.
Derartige katadioptrische Projektionsobjektive sind beispielsweise aus US 2009/0059358 A1 bekannt.
Das Projektionsobjektiv weist in der Bildebene eine numerische Apertur größer als 1,0 auf.
Derartige katadioptrische Projektionsobjektive sind beispielsweise aus US 2009/0034061 A1 und aus US2005/0248856 A1 bekannt.
Da das zweite Teilobjektiv genau einen Konkavspiegel aufweist, werden die Linsen des zweiten Teilobjektivs vom Projektionslicht zweimal durchtreten. Und zwar zum ersten Mal auf dem Hinweg vom ersten Faltspiegel zum Konkavspiegel und zum zweiten Mal nach der Reflektion des Projektionslichtes am Konkavspiegel auf dem Rückweg vom Konkavspiegel zum zweiten Faltspiegel. Durch den doppelten Durchtritt kann sich die lokale Strahlungsbelastung dieser Linsen im Vergleich zum einfachen Durchtritt verdoppeln, wenn gleiche Bereiche dieser Linsen sowohl auf dem Hinweg als auch auf dem Rückweg von Projektionslicht bestrahlt werden.
Die Strahlungsbelastung ist dabei umso höher, je höher die eingestrahlte Lichtleistung der Lichtquelle und je kleiner die Ausdehnung des Projektionslichtbüschels ist. Die Erhöhung der Leistung der Lichtquelle und die Reduzierung der Ausdehnung des Projektionslichtbüschels in pupillennahen Bereichen des Projektionsobjektives sind aktuelle Anforderungen an eine Projektionsbelichtungsanlage. So geht mit der Erhöhung der Lichtleistung der Lichtquelle eine Steigerung des Durchsatzes einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage einher. Zur Steigerung der Auflösung wird die Eintrittspupille des Projektionsobjektivs nur in im Vergleich zur Ausdehnung der Eintrittspupille kleinen Pupillenbereichen, den sogenannten Beleuchtungs-Polen beleuchtet. Die Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichtes in der Eintrittspupille charakterisiert dabei einen Beleuchtungsmodus. Ein Beleuchtungs-Pol stellt einen zusammenhängenden Bereiche innerhalb der Intensitätsverteilung der Eintrittspupille dar, in dem die Intensität nicht unter 10% einer maximalen Intensität absinkt. Diese Beleuchtungs-Pole liegen zudem meist am Rand der Eintrittspupille. Die Eintrittspupille ist dabei eine fiktive oder reelle Öffnung, welche die in das Projektionsobjektiv einfallenden Strahlbüschel begrenzt. Sie wird konstruiert, indem die Aperturblende des Projektionsobjektivs durch die brechenden oder reflektierenden Flächen von Linsen oder Spiegeln, die sich in Lichtrichtung vor der Aperturblende befinden, abgebildet wird. Die Eintrittspupille stellt somit das objektseitige Bild der Aperturblende des Projektionsobjektivs dar. Wenn innerhalb des Objektfeldes des Projektionsobjektives eine strukturtragende Maske angeordnet ist, an der das Beleuchtungslicht gebeugt wird, entstehen in den nachfolgenden Pupillenebenen Projektionslicht-Verteilungen, welche durch die nullte Beugungsordnung und höhere Beugungsordnungen, bei Strukturbreiten nahe der Auflösungsgrenze des Projektionsobjektives ausschließlich der ersten Beugungsordnung charakterisiert sind. Dabei entspricht die Projektionslicht-Verteilung für die nullte Beugungsordnung der Beleuchtungsverteilung in der Eintrittspupille. Die Beleuchtungs-Pole, wie sie in der Eintrittspupille des Projektionsobjektives gegeben sind, zeigen sich damit auch in den nachfolgenden Pupillenebenen des Projektionsobjektives. Eine zur Eintrittspupille konjugierte Pupillenebene befindet sich auf dem Konkavspiegel oder zumindest in der Nähe des Konkavspiegels des zweiten Teilobjektivs. Die Ausleuchtung mit Beleuchtungs-Polen, wie sie durch das Beleuchtungssystem in der Eintrittspupille des Projektionsobjektivs erzeugt wird, liegt damit auch auf dem Konkavspiegel und auf den in der Nähe des Konkavspiegels angeordneten Linsen des zweiten Teilobjektivs vor. Die Steigerung der Auflösung führt folglich zu einer Erhöhung der lokalen Strahlungsbelastung der in der Nähe des Konkavspiegels angeordneten Linsen.
Durch Reduzierung der Wellenlänge des Projektionslichtes wird ebenfalls die Auflösung gesteigert. Deshalb werden in Projektionsbelichtungsanlagen Laser-Lichtquellen mit Wellenlängen im tiefen UV-Wellenlängenbereich, also beispielsweise bei 248 nm, bei 193 nm oder bei 157 nm eingesetzt. In diesem Wellenlängenbereich zeigen typische Linsenmaterialien, wie beispielsweise Quarz oder Kalzium-Fluorid, Schädigungen aufgrund der Bestrahlung. So kann es bei Quarz zur Materialverdichtung („Compaction”), Materialverdünnung („Rarefaction”), dadurch induzierte Spannungen und wiederum hierdurch verursachte Spannungsdoppelbrechung kommen. Ebenfalls ist der Effekt einer polarisationsinduzierten Doppelbrechung bekannt, bei dem die Materialveränderung vom Polarisationszustand des Projektionslichts abhängt. Außerdem kann die Bestrahlung zu einem Transmissionsverlust durch Ausbildung von Farbzentren führen. Die genannten Effekte hängen teilweise nichtlinear von der Bestrahlungsstärke ab, so dass eine Verdopplung der Strahlungsbelastung zu einer deutlich höheren Schädigung führen kann, wie dies bei linear von der Bestrahlungsstärke abhängigen Effekten der Fall wäre.
Der doppelte Durchtritt der zum Konkavspiegel benachbarten Linsen, die Erhöhung der Lichtleistung der Lichtquelle zur Steigerung des Durchsatzes, die Beleuchtung der Eintrittspupille und damit der zum Konkavspiegel benachbarten Linsen mit Beleuchtungs-Polen geringer Ausdehnung, die Verwendung von tiefem UV-Licht und der Einsatz von Linsenmaterialien, welche aufgrund der Strahlungsbelastung geschädigt werden können, führen dazu, dass bei dieser Klasse von Projektionsobjektiven die zum Konkavspiegel benachbart angeordneten Linsen des zweiten Teilobjektivs besonders gefährdet sind, durch den Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage geschädigt zu werden.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein katadioptrisches Projektionsobjektiv, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem Beleuchtungssystem und einem katadioptrischen Projektionsobjektiv sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem Beleuchtungssystem und einem katadioptrischen Projektionsobjektiv anzugeben, welche trotz dieser Randbedingungen die lithographische Herstellung von Halbleiterbauelementen mit gleichbleibender Qualität ermöglichen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein katadioptrisches Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie zur Abbildung eines Objektfeldes in einer Objektebene auf ein Bildfeld in einer Bildebene

– mit einem ersten Teilobjektiv zum Abbilden des Objektfeldes auf ein erstes reelles Zwischenbild,
– mit einem zweiten Teilobjektiv zum Abbilden des ersten Zwischenbildes auf ein zweites reelles Zwischenbild, und
– mit einem dritten Teilobjektiv zum Abbilden des zweiten Zwischenbildes auf das Bildfeld,

Unter dem optisch genutzten Bereich einer Spiegel- oder Linsenfläche wird derjenige, Bereich verstanden, in dem die Durchstoßpunkte aller Lichtstrahlen liegen, die auf Grund der Ausdehnung des Objektfeldes und bei einer maximal geöffneten Aperturblende möglich sind. Die physikalische Ausdehnung einer Linse oder eines Spiegels ist dagegen in der Regel auf Grund von Fertigungstoleranzen und der Notwendigkeit einer mechanischen Aufnahme der Linse oder des Spiegels größer als der optisch genutzte Bereich. Der Abstand wird zwischen einem Punkt auf der Spiegelfläche des Konkavspiegels innerhalb des optisch genutzten Bereichs des Konkavspiegels und einem Punkt auf der dem Konkavspiegel zugewandten Fläche der zum Konkavspiegel benachbarten Linse innerhalb des optisch genutzten Bereichs dieser Fläche bestimmt. Der minimale Abstand ergibt sich dabei als Minimum aller möglichen Abstandswerte.
Während bei einem geringen Abstand zwischen der Spiegelfläche des Konkavspiegels und der benachbarten Linsenfläche die Strahlen eines ausgedehnten Lichtbüschels die Linsenfläche auf dem Hinweg und auf dem Rückweg in Bereichen durchtreten, die sich in der Regel überlappen, kann dies vermieden werden, wenn der Abstand zwischen der Spiegelfläche des Konkavspiegels und der benachbarten Linsenfläche erhöht wird. Die zum Konkavspiegel benachbart angeordnete Linse wird dann zwar immer noch zweimal durchtreten, aber nun auf räumlich getrennten Wegen. Dadurch wird die Strahlungsbelastung in keinem Bereich verdoppelt.
Die räumliche Trennung eines Lichtbüschels auf dem Hinweg zum Konkavspiegel und auf dem Rückweg vom Konkavspiegel hat ihre Ursache darin, dass diese Klasse von Projektionsobjektiven ein außeraxial angeordnetes Objektfeld aufweist. Das heißt, dass der Schnittpunkt der optischen Achse mit der Objektebene außerhalb des Objektfeldes liegt. Damit sind auch das erste Zwischenbild und das zweite Zwischenbild außeraxial angeordnet, und zwar auf gegenüberliegenden Seiten der optischen Achse. Das erste Zwischenbild und das zweite Zwischenbild sind folglich räumlich voneinander getrennt. Dagegen ist die Ausleuchtung in einer Pupillenebene und damit auf dem in der Nähe der Pupillenebene angeordneten Konkavspiegel des zweiten Teilobjektivs feldunabhängig, also unabhängig von der Form und Lage des Objektfeldes. Während folglich Strahlenbüschel auf dem Hinweg und auf dem Rückweg im Bereich der außeraxial angeordneten Zwischenbildebenen räumlich getrennt verlaufen, kommt es im Bereich des Konkavspiegels zu einem Überlapp der Strahlenbüschel auf dem Hinweg und auf dem Rückweg und damit zu einer Verdopplung der Strahlungsbelastung.
Ob Stahlen, welche von einem Beleuchtungs-Pol in der Eintrittspupille des Projektionsobjektivs ausgehen, die dem Konkavspiegel zugewandte Linsenfläche auf dem Hinweg und auf dem Rückweg in räumlich getrennten Bereichen durchtreten, hängt von der Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in der Eintrittspupille in der sogenannten y-Richtung ab. Die y-Richtung verläuft dabei parallel zu einer Geraden, welche senkrecht zur jeweiligen optischen Achse des Projektionsobjektives steht und innerhalb einer Symmetrieebene des Projektionsobjektivs liegt. Die Symmetrieebene wird durch die drei optischen Achsen der drei Teilobjektive aufgespannt. Die optische Achse eines Teilobjektivs stellt dabei eine durchgehende gerade Linie dar, bezüglich der die optischen Flächen der optischen Elemente des Teilobjektivs eine rotationssymmetrische mathematische Flächenbeschreibung aufweisen, wenn auch die Begrenzungen der optischen Elemente nicht unbedingt rotationssymmetrisch zu dieser optischen Achse ausgeführt sein müssen. Der Übergang von der ersten optischen Achse zur zweiten optischen Achse erfolgt durch den ersten Faltspiegel. Der Übergang von der zweiten optischen Achse zur dritten optischen Achse erfolgt durch den zweiten Faltspiegel. Die y-Richtung ändert damit an jedem Faltspiegel entsprechend der Richtungsänderung der optischen Achse ihre Richtung. Entsprechend dieser Faltgeometrie ist das Objektfeld zwar symmetrisch zur Symmetrieebene, aber bezüglich der optischen Achse des ersten Teilobjektivs in y-Richtung dezentriert angeordnet. Damit sind auch das erste Zwischenbild und das zweite Zwischenbild bezüglich der optischen Achse in y-Richtung dezentriert angeordnet. Folglich kommt auch die Trennung der Strahlenbüschel auf der zum Konkavspiegel benachbarten Linsenfläche auf dem Hinweg und auf dem Rückweg nur dann zustande, wenn die Strahlenbüschel eine vom Abstand der Linsenfläche zum Konkavspiegel abhängige Ausdehnung in y-Richtung nicht überschreiten. Diese Ausdehnung hängt wiederum unmittelbar von der Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung in der Eintrittspupille ab.
Ist der minimale Abstand zwischen dem optisch genutzten Bereich des Konkavspiegels und dem optisch genutzten Bereichs einer dem Konkavspiegel zugewandten Fläche einer zum Konkavspiegel benachbarten Linse größer als 10 mm, so verläuft beispielsweise ein Projektionslichtbüschel mit einer Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung von 1% des Pupillenradius der Eintrittspupille auf dem Hin- und Rückweg in räumlich getrennten Bereichen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Abstand größer als 20 mm. Dann verläuft beispielsweise ein Projektionslichtbüschel mit einer Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung in der Eintrittspupille des Projektionsobjektivs von 2% des Pupillenradius der Eintrittspupille auf dem Hin- und Rückweg in räumlich getrennten Bereichen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Abstand größer als 30 mm. Dann verläuft beispielsweise ein Projektionslichtbüschel mit einer Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung in der Eintrittspupille des Projektionsobjektivs von 4% des Pupillenradius der Eintrittspupille auf dem Hin- und Rückweg in räumlich getrennten Bereichen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Abstand größer als 40 mm. Dann verläuft beispielsweise ein Projektionslichtbüschel mit einer Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung in der Eintrittspupille des Projektionsobjektivs von 5% des Pupillenradius der Eintrittspupille auf dem Hin- und Rückweg in räumlich getrennten Bereichen.
In der Regel weist bei dieser Klasse von Projektionsobjektiven der Konkavspiegel zur besseren Korrektur der Bildfeldkrümmung eine stärkere Durchbiegung im Vergleich zur benachbarten Linsenfläche auf. Dies führt dazu, dass der Abstand zwischen dem Konkavspiegel und der benachbarten Linsenfläche am Rand des Konkavspiegels am geringsten ist. Die räumliche Trennung eines Lichtbüschels auf dem Hinweg und auf dem Rückweg ist deshalb auf der benachbarten Linsenfläche dann besonders schwierig, wenn das Lichtbüschel auf den Rand des Konkavspiegels zielt, also von einem Beleuchtungs-Pol am Rand der Eintrittspupille herrührt. Um nun die Strahlungsbelastung auf der dem Konkavspiegel zugewandten Linsenfläche der zum Konkavspiegel benachbarten Linse zu reduzieren, wird der Abstand zwischen dem Konkavspiegel und der zum Konkavspiegel benachbarten Linse so groß gewählt, dass alle Strahlen, welche von einem Beleuchtungs-Pol in der Eintrittspupille ausgehen und die Objektebene in einem zentralen Objektpunkt innerhalb des Objektfeldes schneiden, die dem Konkavspiegel zugewandte Fläche der Linse auf dem Lichtweg zum Konkavspiegel hin und auf dem Lichtweg vom Konkavspiegel weg in räumlich getrennten Bereichen durchtreten, wobei der Beleuchtungs-Pol am Rand der Eintrittspupille angeordnet ist und wobei die Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung größer als 2% des Pupillenradius der Eintrittspupille beträgt. Ein Beleuchtungs-Pol ist dann am Rand der Eintrittspupille angeordnet, wenn der Beleuchtungs-Pol in einem maximalen Abstand von 5% des Pupillenradius der Eintrittspupille vom Rand der Eintrittspupille eine Intensität von mindestens 10% bezogen auf die maximale Intensität des Beleuchtungs-Pols aufweist. Die Ausdehnung eines Beleuchtungs-Pols in y-Richtung wird bestimmt, indem entlang der y-Richtung ein Schnitt durch das Intensitätsprofil des Beleuchtungs-Pols gezogen und der Abstand der beiden 10%-Punkte ermittelt wird, an denen das Intensitätsprofil ausgehend von einem maximalen Intensitätswert auf einen Wert von 10% bezogen auf den Maximalwert abgefallen ist. Die Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung stellt dabei für diesen Beleuchtungs-Pol den maximal möglichen Wert für den Abstand der 10%-Punkte dar. Unter dem zentralen Objektpunkt versteht man einen Objektpunkt, welcher auf der Schnittgeraden zwischen der Objektebene und der Symmetrieebene liegt und in y-Richtung zum oberen und unteren Objektfeldrand den gleichen Abstand aufweist.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist bei ansonsten gleichen Randbedingungen die Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung größer als 5% des Pupillenradius der Eintrittspupille, wobei immer noch alle Strahlen die dem Konkavspiegel zugewandte Fläche der Linse auf dem Hinweg und auf dem Rückweg in räumlich getrennten Bereichen durchtreten.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist bei ansonsten gleichen Randbedingungen die Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung größer als 8% des Pupillenradius der Eintrittspupille, wobei immer noch alle Strahlen die dem Konkavspiegel zugewandte Fläche der Linse auf dem Hin- und Rückweg in räumlich getrennten Bereichen durchtreten.
Der Konkavspiegel des zweiten Teilobjektivs leistet einen wesentlichen Beitrag zur Korrektur der Bildfeldkrümmung. Dieser Beitrag ist dabei umso größer, je starker die Krümmung des Konkavspiegels ist. Die Krümmung des Konkavspiegels kann weiter erhöht werden, wenn in Lichtrichtung vor dem Konkavspiegel eine Linse mit negativer optischer Brechkraft, eine sogenannte Negativ-Linse, angeordnet wird, die auf das Lichtbüschel eine zerstreuende Wirkung ausübt. Um den Durchmesser des Konkavspiegels so klein wie möglich zu halten, weist die Negativ-Linse in der Regel zum Konkavspiegel nur einen geringen Abstand auf. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn die numerische Apertur in der Bildebene größer als 1,0 ist. Und zwar deshalb, weil einerseits der Durchmesser des Konkavspiegels mit der numerischen Apertur des Projektionsobjektives auf Grund seiner Anordnung in der Nähe einer Pupillenebene wächst, andererseits die Krümmung des Konkavspiegels lediglich durch die Korrektur der Bildfeldkrümmung gegeben ist. Somit wächst gleichzeitig mit dem Durchmesser die Öffnung des Konkavspiegels, also das Verhältnis von halbem Spiegeldurchmesser zu Scheitelradius an und kann für eine numerische Apertur größer als 1.0 zu Spiegelgeometrien in der Nähe von Halbkugeln führen. Um einen endlichen Randabstand zwischen Negativ-Linse und Konkavspiegel zu garantieren, muss der Abstand der Flächenscheitel zwischen Negativ-Linse und Konkavspiegel erhöht werden. Im Extremfall eines Konkavspiegels in Form einer Halbkugel würde die Negativ-Linse in der Nähe des Krümmungsmittelpunktes zu liegen kommen. Da der Konkavspiegel im wesentlichen eine 1:1-Abbildung erzeugt, wäre folglich die Negativ-Linse in der Nähe der beiden Zwischenbilder angeordnet. In diesem Fall kann der Abstand zwischen dem Konkavspiegel und der Negativ-Linse nicht weiter erhöht werden. Bei einer numerischen Apertur kleiner als 1.0 entspannt sich dagegen die Situation deutlich. Bei gleicher Korrektur der Bildfeldkrümmung besitzt der Spiegel eine deutlich kleinere Öffnung, wodurch ein größerer Randabstand zwischen Konkavspiegel und Negativ-Linse einfacher zu erreichen ist. Wird nun bei einer numerischen Apertur größer als 1.0 der Abstand zwischen dem Konkavspiegel und der benachbarten Negativ-Linse erhöht, ohne gleichzeitig den Beitrag des Konkavspiegels zur Korrektur der Bildfeldkrümmung zu reduzieren, so wächst der Spiegeldurchmesser an, nimmt der Konkavspiegel die Form einer Halbkugel an und die Negativlinse kommt in der Nähe der Zwischenbilder zu liegen. Ein Konkavspiegel mit großem Durchmesser und der Form einer Halbkugel ist aus fertigungstechnischer Sicht ungünstig. Zur Korrektur der Bildfeldkrümmung und aus fertigungstechnischen Gründen ist folglich für eine numerische Apertur in der Bildebene größer als 1,0 ein geringer Abstand von Konkavspiegel und benachbarter Linse günstig. Dem steht die Forderung entgegen, den Abstand von Konkavspiegel und benachbarter Linse zur Reduzierung der Strahlungsbelastung durch Trennung des Projektionslichtbüschels zu erhöhen. Der Abstand zwischen Konkavspiegel und benachbarter Linse wird deshalb nur soweit erhöht, wie dies einerseits zur Reduzierung der Strahlungsbelastung der zum Konkavspiegel benachbarten Linse erforderlich ist, andererseits die Korrektur der Bildfeldkrümmung, gegebenenfalls mit zusätzlichen Beiträgen zur Korrektur der Bildfeldkrümmung von anderen optischen Elementen des Projektionsobjektives weiterhin gewährleistet.
Das Projektionsobjektiv weist drei Teilobjektive mit genau zwei reellen Zwischenbildern auf. Innerhalb der drei Teilobjektive gibt es keine weiteren Zwischenabbildungen. In einer Ausführungsform der Erfindung ist nur das zweite Teilobjektiv als katadioptrisches Teilobjektiv mit genau einem Konkavspiegel ausgeführt, während das erste Teilobjektiv und das dritte Teilobjektiv rein refraktiv ausgeführt sind, also keine abbildenden Spiegel aufweisen. Der Konkavspiegel des zweiten Teilobjektivs leistet folglich den wesentlichen Beitrag zur Korrektur der Bildfeldkrümmung.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Abstand zwischen dem Flächenscheitel des Konkavspiegels und dem Flächenscheitel der zum Konkavspiegel benachbarten Linse kleiner als der Scheitelradius des Konkavspiegels. Der Scheitelradius des Konkavspiegels gibt dabei den Radius am Flächenscheitel des Konkavspiegels an. Andernfalls würde sich zwischen dem Konkavspiegel und der zum Konkavspiegel benachbarten Linse ein weiteres reelles Zwischenbild ausbilden. Der Flächenscheitel stellt dabei den Schnittpunkt einer Fläche mit der optischen Achse dar. Somit wird der Abstand zwischen den Flächenscheiteln entlang der optischen Achse gemessen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Abstand zwischen dem Flächenscheitel des Konkavspiegels und dem Flächenscheitel der zum Konkavspiegel benachbarten Linse kleiner als 70% des Scheitelradius des Konkavspiegels.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Faltspiegel als separate Spiegel ausgeführt.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die beiden Faltspiegel als verspiegelte Seitenflächen eines monolithischen Körpers, beispielsweise eines Prismas mit einem Dreieck als Grundfläche realisiert.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Konkavspiegel des zweiten Teilobjektivs einen Scheitelradius von kleiner als 200 mm auf. Ein Konkavspiegel trägt zur Petzval-Summe mit einem negativen Beitrag von 2/r bei, wobei r der Scheitelradius des Konkavspiegels ist. Die Petzval-Summe ist ein Maß für die Bildfeldkrümmung. Bei korrigierter Bildfeldkrümmung verschwindet die Petzval-Summe. Da Linsen mit positiver Brechkraft die Petzval-Summe erhöhen, Konkavspiegel die Petzval-Summe erniedrigen, ist ein Konkavspiegel mit einem Scheitelradius von kleiner als 200 mm auf Grund seines großen negativen Beitrags günstig zur Korrektur der Bildfeldkrümmung. Und zwar insbesondere dann, wenn das Projektionsobjektiv eine numerische Apertur in der Bildebene von größer als 1,0 aufweist, da dann Linsen mit großer positiver Brechkraft zum Einsatz kommen.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Konkavspiegel des zweiten Teilobjektivs einen Durchmesser des optisch genutzten Bereichs von kleiner als 260 mm auf. Dadurch wird erreicht, dass sich der Konkavspiegel mit vernünftigem Aufwand herstellen und qualifizieren lässt.
In einer Ausführungsform der Erfindung besteht die zum Konkavspiegel benachbarte Linse aus Quarz. Quarz zeigt bei hoher Strahlungsbelastung die bereits genannten Schädigungen. Diese können vermieden werden, wenn darauf geachtet wird, dass bei einer Linse aus Quarz der Abstand zwischen Konkavspiegel und dieser Linse soweit erhöht wird, dass bei Beleuchtungs-Polen mit geringer Ausdehnung in y-Richtung die auf Hin- und Rückweg bestrahlten Bereiche räumlich voneinander getrennt sind.
In einer Ausführungsform der Erfindung bestehen alle Linsen des Projektionsobjektives aus Quarz.
In einer Ausführungsform der Erfindung bestehen bis auf die in Lichtrichtung vor der Bildebene angeordnete Linse alle Linsen des Projektionsobjektives aus Quarz. Die in Lichtrichtung vor der Bildebene angeordnete Linse besteht in einer Ausführungsform der Erfindung aus einem Material, welches im Vergleich zu Quarz eine höhere Brechzahl aufweist, insbesondere höher als 1,8. Die in Lichtrichtung vor der Bildebene angeordnete Linse besteht in einer Ausführungsform der Erfindung aus Spinell. Durch den Einsatz hochbrechender Materialien kann die numerische Apertur in der Bildebene auf Werte größer als 1,4 erhöht werden.
Durch die Reduzierung der Strahlungsbelastung der doppelt durchtretenen Linsen des zweiten Teilobjektives ist es möglich, eine Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, welche es erlaubt, die Eintrittspupille des Projektionsobjektivs mit mindestens einem Beleuchtungs-Pol zu beleuchten, dessen maximale Ausdehnung in y-Richtung kleiner als 8% des Pupillenradius der Eintrittspupille des Projektionsobjektivs beträgt. Die Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie besteht dabei aus einem Beleuchtungssystem, welches mindestens einen Beleuchtungsmodus bereitstellt, und aus einem katadioptrischen Projektionsobjektiv zur Abbildung eines Objektfeldes in einer Objektebene auf ein Bildfeld in einer Bildebene

Das Beleuchtungssystem ist dabei derart ausgestaltet, dass es in einem der möglichen Beleuchtungsmodi die Eintrittspupille des Projektionsobjektivs mit mindestens einem Beleuchtungs-Pol beleuchtet, dessen maximale Pol-Ausdehnung in y-Richtung kleiner als 8% des Pupillenradius der Eintrittspupille beträgt.
Zur Bereitstellung des mindestens einen Beleuchtungsmodus weist das Beleuchtungssystem beispielsweise geeignete diffraktive optische Elemente oder eine zweidimensionale Anordnung von verkippbaren Spiegeln auf. Diese manipulieren das Beleuchtungslicht derart, dass in der Austrittspupille des Beleuchtungssystems, beziehungsweise in der Eintrittspupille des auf das Beleuchtungssystem folgenden Projektionsobjektivs der gewünschte Beleuchtungsmodus bereitgestellt wird. Dieser weist beispielsweise mindestens einen Beleuchtungs-Pol mit einer maximalen Ausdehnung in y-Richtung kleiner als 8% des Pupillenradius der Eintrittspupille auf.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Beleuchtungssystem derart ausgestaltet, dass der mindestens eine Beleuchtungs-Pol die Mitte der Eintrittspupille beleuchtet. Die Mitte der Eintrittspupille ist dabei durch den Schnittpunkt der optischen Achse des ersten Teilobjektivs mit der Eintrittspupillenebene gegeben. Der Beleuchtungsmodus, bei dem die Eintrittspupille lediglich in der Mitte mit einem einzigen Beleuchungs-Pol mit geringer Ausdehnung beleuchtet wird, erzeugt eine sogenannte kohärente Beleuchtung, die insbesondere bei der Verwendung von Phasen schiebenden Masken eingesetzt wird.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Beleuchtungssystem derart ausgestaltet, dass alle Beleuchtungs-Pole am Rand der Eintrittspupille angeordnet sind. Beleuchtungsmodi, bei denen die Beleuchtungs-Pole außerhalb der Mitte der Eintrittspupille angeordnet sind, werden je nach Anzahl der Beleuchtungs-Pole als Dipol-, Quadrupol- oder Multipol-Beleuchtung bezeichnet. Kommt das Bild einer innerhalb des Objektfeldes angeordneten Struktur durch Interferenz der nullten Beugungsordnung mit der ersten Beugungsordnung zustande, so ist die Auflösungsgrenze dann erreicht, wenn sich nullte und erste Beugungsordnung auf gegenüberliegenden Seiten der Objektivpupille am Rand der Objektivpupille befinden. Dies setzt voraus, dass die Eintrittspupille des Projektionsobjektivs mit mindestens einem Beleuchtungs-Pol beleuchtet wird, der am Rand der Eintrittspupille angeordnet ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Eintrittspupille mit paarweisen, bezüglich der Mitte der Eintrittspupille gegenüberliegenden Beleuchtungs-Polen beleuchtet. Da nullte und erste Beugungsordnung innerhalb des Projektionsobjektives unterschiedliche Intensitäten aufweisen, ergeben sich durch die Beleuchtung der Strukturen mit paarweisen, bezüglich der Mitte der Eintrittspupille gegenüberliegenden Beleuchtungs-Polen als effektiver Lichtquelle symmetrische Belichtungsverhältnisse in der Bildebene des Projektionsobjektives.
Ob die doppelt durchtretenen Linsen des zweiten Teilobjektivs aufgrund der Strahlungsbelastung geschädigt werden, hängt von der maximalen Flächenleistungsdichte ab, welche auf den Linsenflächen auftrifft. Von den doppelt durchtretenen Linsen des zweiten Teilobjektivs weist die dem Konkavspiegel zugewandte Fläche der zum Konkavspiegel benachbarten Linse die höchste Belastung auf, da diese Fläche am nächsten zu einer Pupillenebene angeordnet ist. Die auftretende maximale Flächenleistungsdichte hängt dabei vom Beleuchtungsmodus ab, welchen das Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage bereitstellt. Wird ein spezieller Beleuchtungsmodus dadurch eingestellt, dass das Licht in der Eintrittspupille des Projektionsobjektivs lediglich umverteilt wird, so bleibt die Gesamtleistung, mit der eine Linsenfläche im nachfolgenden Projektionsobjektiv beleuchtet wird, nahezu unabhängig vom Beleuchtungsmodus. Dagegen nimmt die Flächenleistungsdichte im einzelnen Beleuchtungs-Pol mit kleiner werdender Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols zu. Das Beleuchtungssystem ist deshalb derart ausgestaltet, dass für alle Beleuchtungsmodi auf der dem Konkavspiegel zugewandten Fläche der zum Konkavspiegel benachbarten Linse die maximale Flächenleistungsdichte kleiner als 0,6 W/cm² ist, während die Gesamtleistung des Beleuchtungslichts in der Objektebene größer als 1,5 W ist. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass die maximale Flächenleistungsdichte auf dieser Linsenfläche aufgrund des vorgegebenen Beleuchtungsmodus bekannt ist und der Beleuchtungsmodus nur dann eingestellt werden kann, wenn die maximale Flächenleistungsdichte geringer als ein vorgegebener Schwellwert ist. Die Flächenleistungsdichte kann dabei zuvor beispielsweise durch geeignete Simulationsrechnungen auf Grund der Ausleuchtung der Eintrittspupille ermittelt werden. Die Ergebnisse der Simulationsrechnungen können beispielsweise in einem Zentralrechner der Projektionsbelichtungsanlage in einer Form hinterlegt sein, die es dem Steuerungsprogramm der Projektionsbelichtungsanlage erlaubt, für einen gewünschten Beleuchtungsmodus zu bestimmen, ob er eingestellt werden darf oder nicht.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem Beleuchtungssystem zur Bereitstellung von mindestens einem Beleuchtungsmodus, und mit einem katadioptrischen Projektionsobjektiv zur Abbildung eines Objektfeldes in einer Objektebene auf ein Bildfeld in einer Bildebene

Bei dem Verfahren beleuchtet das Beleuchtungssystem je nach Beleuchtungsmodus die Eintrittspupille des Projektionsobjektivs mit einer unterschiedlichen Anzahl von Beleuchtungs-Polen und mit Beleuchtungs-Polen unterschiedlicher Form. Dabei ist in einem Beleuchtungsmodus die maximale Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung kleiner als oder gleich 8% des Pupillenradius der Eintrittspupille.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einem Beleuchtungssystem zur Bereitstellung von mindestens einem Beleuchtungsmodus, und mit einem katadioptrischen Projektionsobjektiv zur Abbildung eines Objektfeldes in einer Objektebene auf ein Bildfeld in einer Bildebene

Bei dem Verfahren stellt das Beleuchtungssystem einen Beleuchtungsmodus nur dann bereit, wenn auf der dem Konkavspiegel zugewandten Fläche der zum Konkavspiegel benachbarten Linse die maximale Flächenleistungsdichte kleiner als 0,6 W/cm² ist, während die Gesamtleistung des Beleuchtungslichts in der Objektebene größer als 1,5 W ist.
Nachfolgend werden Einzelheiten der Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
1 einen Linsenschnitt eines katadioptrischen Projektionsobjektivs;
2 einen Ausschnitt aus dem Linsenschnitt des Projektionsobjektivs von 1 für einen ersten Beleuchtungsmodus;
3 einen Ausschnitt aus dem Linsenschnitt des Projektionsobjektivs von 1 für einen zweiten Beleuchtungsmodus;
4 eine schematische Darstellung einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage.
5 die Ausleuchtung der Eintrittspupille mit zwei Beleuchtungs-Polen;
6 die maximale Flächenleistungsdichte auf der zum Konkavspiegel benachbarten Linsenfläche in Abhängigkeit der Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung des Beleuchtungs-Pols für das Projektionsobjektiv von 1;
7 einen Linsenschnitt eines katadioptrischen Projektionsobjektivs;
8 einen Linsenschnitt eines katadioptrischen Projektionsobjektivs nach dem Stand der Technik;
9 einen Ausschnitt aus dem Linsenschnitt des Projektionsobjektivs von 8 für einen ersten Beleuchtungsmodus; und
10 einen Ausschnitt aus dem Linsenschnitt des Projektionsobjektivs von 8 für einen zweiten Beleuchtungsmodus.
1 zeigt einen Linsenschnitt eines katadioptrischen Projektionsobjektivs 1. Die optischen Daten für das Projektionsobjektiv 1 sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Als Linsenmaterialien kommt in allen Linsen bis auf die der Bildebene benachbarte Linse Quarz (SiO2) mit einer Brechzahl von n = 1,5603261 bei einer Wellenlänge von 193,306 nm und in der zur Bildebene benachbarten Linse Spinell (MgAl₂O₄) mit einer Brechzahl von n = 1,91 bei einer Wellenlänge von 193,306 nm zum Einsatz. Die asphärischen Flächen lassen sich durch die folgende Pfeilhöhen-Formel beschreiben:
Dabei stellt p den axialen Abstand in [mm] der asphärischen Fläche von einer senkrecht zur optischen Achse stehenden Ebene durch den Scheitel der asphärischen Fläche beim radialen Abstand h in [mm], R den Scheitelradius in [mm], K die konische Konstante und C_k die einzelnen asphärischen Konstanten der Ordnung k in
dar.
Das Projektionsobjektiv 1 bildet das Objektfeld 3 in der Objektebene 5 auf das Bildfeld 7 in der Bildebene 9 ab. Es besteht aus einem ersten Teilobjektiv 11, welches das Objektfeld 3 auf das erste reelle Zwischenbild 13 abbildet, aus dem zweiten Teilobjektiv 15, welches das erste Zwischenbild 13 auf das zweite reelle Zwischenbild 17 abbildet und aus dem dritten Teilobjektiv 19, welches das zweite Zwischenbild 17 auf das Bildfeld 7 abbildet. Das zweite Teilobjektiv 15 ist als katadioptrisches Objektiv mit dem Konkavspiegel 21 und drei Linsen ausgeführt. Dabei ist die Linse 23 benachbart zum Konkavspiegel angeordnet. Die Linsenfläche 25 der Linse 23 ist dem Konkavspiegel 21 zugewandt. Im Bereich des ersten Zwischenbildes 13 ist der Faltspiegel 27 angeordnet, welcher das von der Objektebene 5 kommende Projektionslicht in Richtung des Konkavspiegels 21 ablenkt. Im Bereich des zweiten Zwischenbildes 17 ist der Faltspiegel 29 angeordnet, welcher das vom Konkavspiegel 21 kommende Projektionslicht in Richtung der Bildebene 9 ablenkt.
Das erste Teilobjektiv 11 weist eine erste optische Achse 33, das zweite Teilobjektiv 15 eine zweite optische Achse 35 und das dritte Teilobjektiv 19 eine dritte optische Achse 37 auf. Die optischen Achsen 33, 35 und 37 spannen eine Symmetrieebene auf, die mit der Zeichenebene zusammenfallt. In jedem Teilobjektiv 11, 15 und 19 ist eine y-Richtung dadurch definiert, dass sie parallel zu einer Geraden verläuft, die innerhalb der Symmetrieebene liegt und senkrecht zur jeweiligen optischen Achse 33, 35 und 27 steht.
Für zwei Objektpunkte bei y = –10 mm und y = –32 mm innerhalb des Objektfeldes 3 sind jeweils der Hauptstrahl und die beiden Randstrahlen eingezeichnet. Die Hauptstrahlen schneiden die optische Achse 37 im Bereich der Aperturblende 31 und verlaufen in der Bildebene 9 telezentrisch, also parallel zur optischen Achse 37. Die Randstrahlen verlaufen in der Symmetrieebene und werden durch den Rand der Aperturblende 31 definiert.
Das erste Teilobjektiv 11 wird von den Flächen mit den Flächennummern 1 bis 20, das zweite Teilobjektiv 15 von den Flächen mit den Flächennummern 22 bis 34 und das dritte Teilobjektiv 19 von den Flächen mit den Flächennummern 36 bis 60 gebildet. Die Faltspiegel 27 und 29 mit den Flächennummern 21 und 35 werden keinem der drei Teilobjektive 11, 15 und 19 zugeordnet, da die Faltspiegel 27 und 29 als Planspiegel auf die Abbildung keinen Einfluss haben, sondern lediglich das Projektionslicht umlenken. Auch wenn die Faltspiegel 27 und 29 grundsätzlich als Planspiegel ausgeführt sind, können Sie Korrekturflächen aufweisen. Die Faltspiegel 27 und 29 lassen sich als separate Spiegel ausführen oder werden durch die verspiegelten Seitenflächen eines monolithischen Körpers, beispielsweise eines Prismas mit einem Dreieck als Grundfläche gebildet.
Das Projektionsobjektiv 1 hat in der Bildebene 9 eine numerische Apertur von NA = 1,55. Die Arbeitswellenlänge beträgt 193,306 nm. Die Ausdehnung des rechteckigen Bildfeldes 7 beträgt 26,0 mm × 5,5 mm. Das Bildfeld 7 weist zur optischen Achse 33 einen minimalen Abstand von 2,51 mm auf. Das Projektionsobjektiv 1 weist einen Betrag des Abbildungsmaßstabes von 0,25 auf. Es handelt sich dabei um ein Immersions-Projektionsobjektiv, bei dem sich während des Betriebs Dekalin (Decahydronaphthalin) als Immersionsflüssigkeit zwischen der letzten Linsenfläche und dem zu belichtenden Objekt befindet, welches eine Brechzahl von 1,65 bei einer Wellenlänge von 193,306 nm aufweist.
Der minimale Abstand zwischen dem optisch genutzten Bereich des Konkavspiegels 21 und dem optisch genutzten Bereichs der Linsenfläche 25 der zum Konkavspiegel 21 benachbart angeordneten Linse 23 beträgt 44,6 mm. Der optisch genutzte Bereich des Konkavspiegels 21 hat einen Durchmesser von 250,6 mm, der optisch genutzte Bereich der Linsenfläche 25 einen Durchmesser von 199,8 mm. Da der Konkavspiegel 21 eine stärkere Krümmung als die Linsenfläche 25 aufweist, tritt der minimale Abstand in der Symmetrieebene zwischen den Rändern der optisch genutzten Bereiche des Konkavspiegels 21 und der Linsenfläche 25 auf.
Der Abstand zwischen dem Flächenscheitel des Konkavspiegels 21 und dem Flächenscheitel der zum Konkavspiegel benachbarten Linse 23 beträgt 72,9 mm. Der Scheitelradius des Konkavspiegels 21 beträgt 175,7 mm. Damit ist der Scheitel-Abstand kleiner als der Scheitelradius, insbesondere kleiner als 70% des Scheitelradius.
Der Konkavspiegel 21 weist einen Scheitelradius von 175,7 mm und einen Durchmesser des optisch genutzten Bereichs von 250,6 mm auf. Der Beitrag des Konkavspiegels 21 zur Petzval-Summe beträgt folglich 2/175,68 mm^–1 = 0,011 mm^–1.
Die zum Konkavspiegel benachbarte Linse 23 besteht aus Quarz, welches bei hoher Strahlungsbelastung Effekte wie beispielsweise Materialverdichtung, Materialverdünnung sowie polarisationsinduzierte Doppelbrechung zeigt.
2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Linsenschnitt von 1, jedoch mit anderen als den in 1 dargestellten Lichtstrahlen. Dargestellt ist der Konkavspiegel 21 und die zum Konkavspiegel benachbart angeordnete Linse 23. Außerdem sind zwei Aperturstrahlen 39 und 41 dargestellt, die ein von einem kreisförmigen Beleuchtungs-Pol in der Eintrittspupille des Projektionsobjektives ausgehendes Strahlbüschel in der Symmetrieebene begrenzen und die Objektebene 5 in einem zentralen Feldpunkt bei (x, y) = (0 mm, –20,89 mm) schneiden. Der Beleuchtungs-Pol ist in der Mitte der Eintrittspupille angeordnet und weist in y-Richtung eine Ausdehnung von 9,6% des Pupillenradius der Eintrittspupille auf. Die beiden Aperturstrahlen 39 und 41 weisen die in Tabelle 2 angegebenen Strahlkoordinaten auf.

Aperturstrahl x_f [mm] y_f [mm] x_p y_p

39 0 –20,89 0 +0,048

41 0 –20,89 0 –0,048

Tabelle 2
x_f und y_f geben dabei den Schnittpunkt des Aperturstrahls mit der Objektebene 5, x_p und y_p die relativen Pupillenkoordinaten des Aperturstrahls in der Eintrittspupille des Projektionsobjektivs 1 an. Die relativen Pupillenkoordinaten sind dabei auf den Pupillenradius der Eintrittspupille bezogen, welcher durch die numerische Apertur NA = 1,55 des Projektionsobjektives 1 definiert ist. Bei (x_p, y_p) = (0, 0) würde der Aperturstrahl mit dem Hauptstrahl zusammenfallen. Bei (x_p, y_p) = (0, 1) würde der Aperturstrahl zum Randstrahl. Er würde durch den Rand der Aperturblende 31 gehen und damit in der Bildebene 9 einen Winkel bezüglich des Hauptstrahls aufweisen, welcher der numerischen Apertur des Projektionsobjektivs 1 entspricht. Das durch die beiden Aperturstrahlen 39 und 41 begrenzte Strahlbüschel verläuft auf dem Hin- und Rückweg zum Konkavspiegel 21 in den Linsen des zweiten Teilobjektivs 15 vollständig voneinander getrennt. So durchtritt das Strahlbüschel die Linsenfläche 25 auf dem Hinweg im Bereich 43, während es die Linsenfläche 25 auf dem Rückweg im Bereich 45 durchtritt, welcher mit dem Bereich 43 nicht überlappt. Mangels Überlagerung der Strahlbüschel auf dem Hin- und Rückweg tritt keine Verdoppelung der Strahlungsbelastung in den doppelt durchtretenen Linsen des zweiten Teilobjektivs 15 auf. Der Abstand zwischen dem Konkavspiegel 21 und der Linse 23 ist damit so groß gewählt, dass alle Strahlen, welche von einem Beleuchtungs-Pol in der Mitte der Eintrittspupille mit einer Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung kleiner als 9,6% des Pupillenradius der Eintrittspupille ausgehen und die Objektebene 5 in einem zentralen Objektpunkt innerhalb des Objektfeldes 3 schneiden, die Fläche 25 auf dem Hin- und Rückweg in räumlich getrennten Bereichen 43 und 45 durchtreten. Damit durchtreten auch alle Strahlen, welche von einem Beleuchtungs-Pol in der Mitte der Eintrittspupille mit einer Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung kleiner als 8,0% des Pupillenradius der Eintrittspupille ausgehen und die Objektebene 5 in einem zentralen Objektpunkt innerhalb des Objektfeldes 3 schneiden, die Fläche 25 auf dem Hin- und Rückweg in räumlich getrennten Bereichen.
3 zeigt den gleichen Ausschnitt aus dem Linsenschnitt von 1 wie in 2, jedoch nun mit vier Aperturstrahlen 47, 49, 51 und 53, die zwei von zwei Beleuchtungs-Polen in der Eintrittspupille des Projektionsobjektives ausgehende Strahlbüschel in der Symmetrieebene begrenzen und die Objektebene 5 in einem zentralen Feldpunkt bei (x, y) = (0 mm, –20,89 mm) schneiden. Die beiden Beleuchtungspole sind punktsymmetrisch zur Mitte der Eintrittspupille am Rand der Eintrittspupille angeordnet und weisen eine Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung von 8% des Pupillenradius der Eintrittspupille auf. Die vier Aperturstrahlen 47, 49, 51 und 53 weisen die in Tabelle 3 angegebenen Strahlkoordinaten auf.

Aperturstrahl x_f [mm] y_f [mm] x_p y_p

47 0 –20,89 0 +1,00

49 0 –20,89 0 +0,92

51 0 –20,89 0 –0,92

53 0 –20,89 0 –1,00

Tabelle 3
Die durch die Aperturstrahlen 47 und 49, beziehungsweise 51 und 53 begrenzten Strahlbüschel verlaufen auf dem Hin- und Rückweg zum Konkavspiegel 21 in den Linsen des zweiten Teilobjektivs 15 vollständig getrennt voneinander. So durchtreten die Strahlbüschel die Linsenfläche 25 auf dem Hinweg in den Bereichen 55 und 59, während sie die Linsenfläche 25 auf dem Rückweg in den Bereichen 57 und 61 durchtreten, welche nicht mit den Bereichen 55 und 59 überlappen. Mangels Überlagerung der Strahlbüschel auf dem Hin- und Rückweg tritt keine Verdoppelung der Strahlungsbelastung in den doppelt durchtretenen Linsen des zweiten Teilobjektivs 15 auf. Der Abstand zwischen dem Konkavspiegel 21 und der Linse 23 ist damit so groß gewählt, dass alle Strahlen, welche von zwei punktsymmetrisch zur Mitte der Eintrittspupille am Rand der Eintrittspupille angeordneten Beleuchtungs-Polen mit einer Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung kleiner als 8% des Pupillenradius der Eintrittspupille ausgehen und die Objektebene 5 in einem zentralen Objektpunkt innerhalb des Objektfeldes 3 schneiden, die Fläche 25 auf dem Hin- und Rückweg in räumlich getrennten Bereichen 55 und 57, beziehungsweise 59 und 61 durchtreten.
4 zeigt schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage 401 für die Mikrolithographie, die der Produktion von Halbleiterbauelementen oder anderer feinstrukturierter Komponenten dient. Die Projektionsbelchtungsanlage 401 besitzt einen Excimer-Laser 403 als Lichtquelle mit einer Arbeitswellenlänge von 193 nm, wenngleich auch andere Excimerlaser beispielsweise mit Arbeitswellenlängen von 157 nm oder 248 nm, möglich sind. Ein nachgelagertes Beleuchtungssystem 405 erzeugt ein scharf berandetes, homogen beleuchtetes Beleuchtungsfeld, das gleichzeitig bezüglich seiner Winkelverteilung an die Anforderungen des nachgelagerten Projektionsobjektivs 413 angepasst ist.
Das Beleuchtungssystem 405 weist Vorrichtungen zur Bereitstellung von mindestens einem Beleuchtungsmodus auf und kann dadurch in der Austrittspupille des Beleuchtungssystems 405, beziehungsweise in der Eintrittspupille des nachgelagerten Projektionsobjektivs 413 beispielsweise eine sogenannte konventionelle Beleuchtung mit einem variablen Pupillen-Füllfaktor σ, eine annulare, eine Dipol-, eine Quadrupol- oder eine Multipol-Beleuchtung erzeugen. Bei der konventionellen Beleuchtung wird die Eintrittspupille des Projektionsobjektives durch einen zentriert zur Mitte der Eintrittspupille angeordneten, im Idealfall kreisrunden Beleuchtungs-Pol beleuchtet, dessen Radius relativ zum Pupillenradius der Eintrittspupille als Pupillen-Füllfaktor σ angegeben wird. Die Beleuchtungs-Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung entspricht dann dem doppelten Pupillen-Füllfaktor σ. Bei der annularen Beleuchtung wird die Eintrittspupille des Projektionsobjektives durch einen zentriert zur Mitte der Eintrittspupille angeordneten Beleuchtungs-Ring beleuchtet. Bei der Dipol-Beleuchtung wird die Eintrittspupille durch zwei punktsymmetrisch zur Mitte der Eintrittspupille angeordnete Beleuchtungs-Pole beleuchtet. Bei der Quadrupol-Beleuchtung wird die Eintrittspupille durch vier Beleuchtungs-Pole beleuchtet, welche paarweise punktsymmetrisch zur Mitte der Eintrittspupille angeordnet sind. Bei der Multipol-Beleuchtung wird die Eintrittspupille durch eine gerade Anzahl von Beleuchtungs-Polen beleuchtet, welche paarweise punktsymmetrisch zur Mitte der Eintrittspupille angeordnet sind.
Vorrichtungen zur Bereitstellung von mindestens einem Beleuchtungsmodus sind beispielsweise aus US 2007/0165202 A1 oder WO 2009/080231 A1 bekannt. In US 2007/0165202 A1 oder WO 2009/080231 A1 wird eine zweidimensionale Anordnung von einzeln ansteuerbaren Spiegeln eingesetzt, um in der Eintrittspupille des nachgelagerten Projektionsobjektivs eine variable Beleuchtung bereitzustellen. Indem das Beleuchtungslicht der Lichtquelle durch die zweidimensionale Anordnung von kippbaren Spiegeln lediglich umverteilt wird, weist jeder Beleuchtungsmodus näherungsweise die gleiche Gesamtleistung auf. Wird folglich die Ausdehnung eines Beleuchtungs-Pols reduziert, steigt entsprechend die Flächenleistungsdichte innerhalb des Beleuchtungs-Pols an.
Alternativ kann der Beleuchtungsmodus auch durch Austausch von diffraktiven optischen Elementen im Beleuchtungssystem eingestellt werden. Die diffraktiven Elemente erzeugen Winkelverteilungen, welche sich durch eine Fourier-Linsenanordnung in Beleuchtungsverteilungen in der Eintrittspupille des nachgelagerten Projektionsobjektivs transformieren lassen. Derartige Vorrichtungen zur Einstellung von mindestens einem Beleuchtungsmodus sind beispielsweise aus US 7,551,261 B2 bekannt. Indem das Beleuchtungslicht der Lichtquelle durch den Tausch des diffraktiven optischen Elements lediglich umverteilt wird, weist jeder Beleuchtungsmodus näherungsweise die gleiche Gesamtleistung auf. Damit steigt ähnlich wie bei der Verwendung von schaltbaren Spiegel-Anordnungen die Flächenleistungsdichte innerhalb eines Beleuchtungs-Pols an, wenn die Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols reduziert wird.
In Lichtrichtung nach dem Beleuchtungssystem 405 ist eine Vorrichtung 409 zum Halten und Manipulieren eines Retikels 407 angeordnet. Das Retikel 407, auch als Maske bezeichnet, weist die abzubildende Struktur auf. Mit der Vorrichtung 409 kann das Retikel 407 zu Scan-Zwecken in der Objektebene 411 in einer Scan-Richtung bewegt werden.
Bei dem Projektionsobjektiv 413 handelt es sich um ein katadioptrisches Projektionsobjektiv, wie es beispielsweise in 1 dargestellt ist. Das katadioptrische Projektionsobjektiv 413 bildet den vom Beleuchtungssystem 405 beleuchteten Teil des Retikels 407 verkleinert auf den Wafer 415 ab. Der Wafer 415 weist eine lichtempfindliche Schicht auf, die bei Bestrahlung mit dem Projektionslicht belichtet wird.
Der Wafer 415 wird durch eine Vorrichtung 419 gehalten, die eine mit der Scan-Bewegung des Retikels synchronisierte parallele Bewegung des Wafers 415 erlaubt. Die Vorrichtung 419 weist auch Manipulatoren auf, die den Wafer 415 optimal in der Bildebene 417 des Projektionsobjektivs 413 positionieren. Die Vorrichtung 419 ist für den Immersions-Einsatz des Projektionsobjektivs ausgelegt. Sie besitzt eine Halteeinrichtung 421 mit einer flachen Vertiefung oder Ausnehmung zum Halten des Wafers 415. Die Halteeinrichtung 421 weist einen Umfangsrand 423 auf, um das Abfließen des Immersionsmediums 425 zu verhindern. In einer alternativen Ausführungsform weist die Halteeinrichtung keinen Umfangsrand auf. In diesem Fall wird nur der optisch genutzte Bereich zwischen letztem optischem Element des Projektionsobjektivs und dem Wafer mit der Immersionsflüssigkeit lediglich benetzt. Dies ermöglicht den regelmäßigen Austausch der Immersionsflüssigkeit.
Die Projektionsbelichtungsanlage wird von einer Zentralcomputereinheit 427 gesteuert.
Zur Herstellung von Halbleiterkomponenten und anderen feinstrukturierten Komponenten mit der Projektionsbelichtungsanlage 401 wird folglich ein Retikel 407 mit einem vorbestimmten Muster in der Objektebene 411 des katadioptrischen Projektionsobjektivs 413 bereitgestellt, ein Wafer 415 mit einer lichtempfindlichen Schicht in der Bildebene des katadioptrischen Projektionsobjektivs 413 bereitgestellt, das Retikels 407 mit dem Beleuchtungssystem 405 beleuchtet und schließlich der beleuchtete Bereich des Retikels 407 mit dem katadioptrischen Projektionsobjektiv 413 auf den Wafer 415 abgebildet. Dabei wird abhängig von dem abzubildenden Muster ein Beleuchtungsmodus ausgewählt und durch das Beleuchtungssystem 405 bereitgestellt. Beispielsweise wird ein Muster, das im wesentlichen aus parallelen Linien besteht mit einem Beleuchtungsmodus beleuchtet, bei dem die Eintrittspupille des Projektionsobjektivs 413 mit einer Dipol-Beleuchtung beleuchtet wird. Verlaufen die Linien in der Objektebene 411 parallel zur x-Richtung, so sind die beiden Beleuchtungs-Pole auf der y-Achse der Eintrittspupille anzuordnen. Wird als Retikel eine reine Phasenmaske verwendet, so wird die Phasenmaske mit einem Beleuchtungsmodus beleuchtet, bei dem die Eintrittspupille des Projektionsobjektivs 413 mit einer kohärenten Beleuchtung beleuchtet wird.
5 zeigt für einen Beleuchtungsmodus die Dipol-Beleuchtung der Eintrittspupille des Projektionsobjektivs 1 mit zwei Beleuchtungs-Polen 563 und 565. Die Beleuchtungspole sind punktsymmetrisch zur Mitte 567 der Eintrittspupille am Rand der Eintrittspupille angeordnet. Die Eintrittspupille ist mit einem auf 1,0 normierten Pupillenradius 569 dargestellt. Die Beleuchtungs-Pole 563 und 565 weisen ein stufenförmiges Intensitätsprofil auf, so dass die Intensität innerhalb der Beleuchtungs-Pole 100% der maximalen Intensität und außerhalb der Beleuchtungs-Pole 0% beträgt. Damit liegen auch die 10%-Punkte auf der Berandungslinie der Beleuchtungs-Pole, so dass die Ausdehnung in y-Richtung den maximalen Abstand zwischen den Berandungslinien in y-Richtung angibt. Die Beleuchtungs-Pole 563 und 565 haben jeweils die Form eines Kreisringsegments. Das Segment schließt einen Winkel von 30° ein und hat eine Ausdehnung in y-Richtung von 8,5% des Pupillenradius der Eintrittspupille. Die Gesamtleistung der beiden Beleuchtungs-Pole 563 und 565 beträgt 1,5 W.
Das Beleuchtungssystem 405 ist in der Lage, je nach Beleuchtungsmodus die Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung zu variieren. Damit der Durchsatz der Projektionsbelichtungsanlage 401 unabhängig vom Beleuchtungs-Modus ist, erfolgt die Änderung des Beleuchtungsmodus nahezu verlustfrei. Die über das gesamte Beleuchtungsfeld integrierte Gesamtleistung bleibt bei Änderung des Beleuchtungsmodus folglich nahezu konstant. Dies führt dann jedoch dazu, dass bei kleiner werdender Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung die Flächenleistungsdichte entsprechend ansteigt. 6 zeigt für die Linsenfläche 25 der 1 den Verlauf 671 der maximalen Flächenleistungsdichte in Abhängigkeit der Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung für eine Dipol-Beleuchtung, wie sie in 5 für eine Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung von 8,5% des Pupillenradius der Eintrittspupille dargestellt ist. Das Beleuchtungsfeld in der Objektebene 5 ist rechteckig und weist die Eckpunkte (x = –52 mm, y = –9,89 mm), (x = +52 mm, y = –9,89 mm), (x = –52 mm, y = –31,89 mm) und (x = –52 mm, y = –31,89 mm) auf. Das Intensitätsprofil in der Objektebene 5 ist in x-Richtung konstant und weist in y-Richtung bezogen auf die maximale Intensität zwischen y = –9,89 mm und y = –20,89 mm einen linearen Anstieg von 0% auf 100% und zwischen y = –20,89 mm und y = –31,89 mm einen linearen Abfall von 100% auf 0% auf. In y-Richtung ist das Intensitätsprofil folglich dreiecksförmig. Die über das gesamte Beleuchtungsfeld integrierte Gesamtleistung beträgt 1,5 W. Zwischen der Objektebene 5 und der Linsenfläche 25 beträgt der Intensitätsverlust auf Grund von Absorptionsverlusten im Material und Reflektionsverlusten an den Linsenoberflächen sowie den Spiegeloberflächen der Planspiegel ca. 20%, so dass die über die gesamte Linsenfläche 25 integrierte Gesamtleistung 1,2 W beträgt. Die Dipol-Beleuchtungen für die einzelnen Datenpunkte der Kurve 671 unterscheiden sich lediglich in der Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung. Ansonsten sind der Segment-Winkel von 30° und die Tatsache, dass die Beleuchtungs-Pole am Rand der Eintrittspupille angeordnet sind, unverändert. Der Verlauf 671 der maximalen Flächenleistungsdichte zeigt bei einer Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung von 7,5% des Pupillenradius der Eintrittspupille einen signifikanten Abfall. Dieser hat seine Ursache darin, dass sich die Strahlbüschel auf dem Hin- und Rückweg für Pol-Ausdehnungen in y-Richtung kleiner als 7,5% des Pupillenradius der Eintrittspupille beginnen zu trennen. Der als durchgezogene Linie mit Dreiecken dargestellte Verlauf 673 zeigt die maximale Flächenleistungsdichte auf dem Hinweg, der als gestrichelte Linie dargestellte Verlauf 675 zeigt die maximale Flächenleistungsdichte auf dem Rückweg der zu den beiden Beleuchtungs-Polen gehörenden Strahlbüschel. Die beiden Verläufe liegen praktisch aufeinander. Die Kurve 677 gibt die Summe dieser beiden Verläufe wieder. Wenn sich die Strahlbüschel auf dem Hin- und Rückweg überlagern, addieren sich auch die maximalen Flächenleistungsdichten, wie dies der Verlauf 671 bis zu einer Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung von 7,5% des Pupillenradius der Eintrittspupille zeigt. Für Pol-Ausdehnungen in y-Richtung kleiner als 5,5% des Pupillenradius der Eintrittspupille sind die Strahlbüschel auf Hin- und Rückweg vollständig getrennt, so dass der Verlauf 671 mit den Verlauf 673, beziehungsweise 675 zusammenfällt. Der fließende Übergang zwischen einer Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung von 7,5% und 5,5% des Pupillenradius der Eintrittspupille hat seine Ursache in dem ausgedehnten Beleuchtungsfeld, wodurch sich die Strahlbüschel auf dem Hin- und Rückweg nur allmählich trennen. Dies erklärt auch, warum sich gemäß 3 für einen zentralen Feldpunkt die Strahlbüschel auf dem Hin- und Rückweg bereits bei einer Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung von 8% des Pupillenradius der Eintrittspupille trennen, während bei einer ausgedehnten Feldbeleuchtung die Trennung erst bei einer Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung von 7,5% des Pupillenradius der Eintrittspupille sichtbar wird.
Der Verlauf 671 der Flächenleistungsdichte zeigt, wie durch Erhöhung des Abstandes zwischen dem Konkavspiegel 21 und der zum Konkavspiegel benachbarten Linse 23 die Flächenleistungsdichte auf der Linsenfläche 25 für Pupillenbeleuchtungen mit Pol-Ausdehnungen in y-Richtung kleiner als oder gleich 8% des Pupillenradius der Eintrittspupille reduziert werden kann. Dadurch ist es möglich, die Pol-Ausdehnungen in y-Richtung weiter zu reduzieren, ohne dass die maximale Flächenleistungsdichte weiter ansteigt und es zu Schädigungen der Linse 23 kommt. Erst dadurch wird es möglich, derartige Beleuchtungsmodi mit dem Beleuchtungssystem bereitzustellen, ohne befürchten zu müssen, dass das Projektionsobjektiv Strahlungsschäden erleidet.
Bei einer Gesamtleistung des Beleuchtungslichtes in der Retikelebene von 1,5 W bleibt die maximale Flächenleistungsdichte auf der Linsenfläche 23 für alle Pol-Ausdehnungen in y-Richtung bis zu einem minimalen Wert von 2,1% kleiner als 0,6 W/cm². Für noch kleinere Pol-Ausdehnungen in y-Richtung übersteigt die Flächenleistungsdichte den Wert von 0,6 W/cm² aufgrund der Tatsache, dass sich die Gesamtleistung auf immer kleineren Beleuchtungs-Polen konzentriert.
7 zeigt einen Linsenschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines katadioptrischen Projektionsobjektivs 701. Die den Elementen von 1 entsprechenden Elemente in 7 haben die gleichen Bezugszeichen wie in 1 vermehrt um die Zahl 700. Für eine Beschreibung dieser Elemente wird auf die Beschreibung zur 1 verwiesen. Die optischen Daten für das Projektionsobjektiv 701 sind in Tabelle 4 zusammengestellt. Als Linsenmaterialien kommt in allen Linsen Quarz (SiO2) zum Einsatz.
Das erste Teilobjektiv 711 wird von den Flächen mit den Flächennummern 1 bis 22, das zweite Teilobjektiv 715 von den Flächen mit den Flächennummern 24 bis 32 und das dritte Teilobjektiv 719 von den Flächen mit den Flächennummern 34 bis 64 gebildet.
Das Projektionsobjektiv 701 hat in der Bildebene 709 eine numerische Apertur von NA = 1,2. Die Arbeitswellenlänge beträgt 193,306 nm. Die Ausdehnung des rechteckigen Bildfeldes 707 beträgt 22,0 mm × 5,0 mm. Das Bildfeld 707 weist zur optischen Achse 733 einen minimalen Abstand von 4,2 mm auf. Das Projektionsobjektiv 701 weist einen Betrag des Abbildungsmaßstabes von 0,25 auf. Es handelt sich dabei um ein Immersions-Projektionsobjektiv, bei dem sich während des Betriebs Reinstwasser als Immersionsflüssigkeit zwischen der letzten Linsenfläche und dem zu belichtenden Objekt befindet.
Der minimale Abstand zwischen dem optisch genutzten Bereich des Konkavspiegels 721 und dem optisch genutzten Bereichs der Linsenfläche 725 der dem Konkavspiegel 721 benachbart angeordneten Linse 723 beträgt 44,8 mm. Der optisch genutzte Bereich des Konkavspiegels 721 hat dabei einen Durchmesser von 252,0 mm, der optisch genutzte Bereich der Linsenfläche 725 einen Durchmesser von 198,2 mm. Da der Konkavspiegel 721 eine stärkere Krümmung wie die Linsenfläche 725 aufweist, tritt der minimale Abstand in der Symmetrieebene zwischen den Rändern der optisch genutzten Bereiche des Konkavspiegels 721 und der Linsenfläche 725 auf.
Der Abstand zwischen dem Flächenscheitel des Konkavspiegels 721 und dem Flächenscheitel der zum Konkavspiegel benachbarten Linse 723 beträgt 60,8 mm. Der Scheitelradius des Konkavspiegels 721 beträgt 179,4 mm. Damit ist der Scheitel-Abstand kleiner als der Scheitelradius, insbesondere kleiner als 70% des Scheitelradius.
Der Konkavspiegel 721 weist einen Scheitelradius von 179,4 mm und einen Durchmesser des optisch genutzten Bereichs von 252 mm auf. Der Beitrag des Konkavspiegels 721 zur Petzval-Summe beträgt folglich 2/179,4 mm^–1 = 0,011 mm^–1.
Die zum Konkavspiegel benachbarte Linse 723 besteht aus Quarz.
Auf Grund des Abstandes zwischen dem Konkavspiegel 721 und der Linse 723 durchtreten alle Strahlen, welche von einem Beleuchtungs-Pol in der Mitte der Eintrittspupille mit einer Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung kleiner als 15,6% des Pupillenradius der Eintrittspupille ausgehen und die Objektebene 705 in einem zentralen Objektpunkt bei (x = 0 mm; y = –26,8 mm) innerhalb des Objektfeldes 703 schneiden, die Fläche 725 auf dem Hin- und Rückweg in räumlich getrennten Bereichen.
Gehen die Strahlen von zwei punktsymmetrisch zur Mitte der Eintrittspupille am Rand der Eintrittspupille angeordneten Beleuchtungs-Polen mit einer Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung kleiner als 10% des Pupillenradius der Eintrittspupille aus und schneiden sie die Objektebene 705 in dem zentralen Objektpunkt innerhalb des Objektfeldes 703, so durchtreten diese Strahlen die Fläche 725 auf dem Hin- und Rückweg ebenfalls in räumlich getrennten Bereichen.
8 zeigt zum Vergleich einen Linsenschnitt eines aus dem Stand der Technik bekannten katadioptrischen Projektionsobjektivs 801. Das optische Design des Projektionsobjektivs 801 ist der Patentanmeldung US 2005/0248856 A1 von Omura et al., veröffentlicht am 10. November 2005, entnommen und entspricht dort 19. Die optischen Daten des Designs sind in Tabelle 9 und 10 der US 2005/0248856 A1 angegeben. Zur näheren Beschreibung des optischen Designs des Projektionsobjektivs 1 wird deshalb auf die US 2005/0248856 A1 verwiesen.
Die den Elementen von 1 entsprechenden Elemente in 8 haben die gleichen Bezugszeichen wie in 1 vermehrt um die Zahl 800. Für eine Beschreibung dieser Elemente wird auf die Beschreibung zur 1 verwiesen.
Das Projektionsobjektiv 801 hat in der Bildebene 809 eine numerische Apertur von NA = 1,25. Die Arbeitswellenlänge beträgt 193,306 nm. Die Ausdehnung des rechteckigen Bildfeldes 807 beträgt 26,0 mm × 4,0 mm. Das Bildfeld 807 weist zur optischen Achse 833 einen minimalen Abstand von 3,5 mm auf. Das Projektionsobjektiv 801 weist einen Betrag des Abbildungsmaßstabes von 0,25 auf.
Der minimale Abstand zwischen dem optisch genutzten Bereich des Konkavspiegels 821 und dem optisch genutzten Bereichs der Linsenfläche 825 der dem Konkavspiegel 821 benachbart angeordneten Linse 823 beträgt lediglich 3,5 mm.
Der Abstand zwischen dem Flächenscheitel des Konkavspiegels 821 und dem Flächenscheitel der dem Konkavspiegel 821 benachbarten Linse 823 beträgt lediglich 26,2 mm.
Die zum Konkavspiegel benachbarte Linse 823 besteht aus Quarz, welches bei hoher Strahlungsbelastung Effekte wie beispielsweise Materialverdichtung, Materialverdünnung sowie polarisationsinduzierte Doppelbrechung zeigt.
9 zeigt einen Ausschnitt aus dem Linsenschnitt von 8, jedoch mit anderen als den in 8 dargestellten Lichtstrahlen. Dargestellt ist der Konkavspiegel 821 und die zum Konkavspiegel benachbart angeordnete Linse 823. Außerdem sind zwei Aperturstrahlen 839 und 841 dargestellt, die ein von einem kreisförmigen Beleuchtungs-Pol in der Eintrittspupille des Projektionsobjektives ausgehendes Strahlbüschel in der Symmetrieebene begrenzen und die Objektebene 805 in einem zentralen Feldpunkt bei (x, y) = (0 mm, –22 mm) schneiden. Der Beleuchtungs-Pol ist in der Mitte der Eintrittspupille angeordnet und weist in y-Richtung eine Ausdehnung von 2% des Pupillenradius der Eintrittspupille auf. Die beiden Aperturstrahlen 839 und 841 weisen die in Tabelle 5 angegebenen Strahlkoordinaten auf.

Aperturstrahl x_f [mm] y_f [mm] x_p y_p

839 0 –22,0 0 +0,01

841 0 –22,0 0 –0,01

Tabelle 5
Das durch die beiden Aperturstrahlen 839 und 841 begrenzte Strahlbüschel verläuft auf dem Hin- und Rückweg zum Konkavspiegel 821 in den Linsen des zweiten Teilobjektivs 815 folglich erst dann vollständig voneinander getrennt, wenn bei einer konventionellen Beleuchtung die Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung kleiner als 2% des Pupillenradius der Eintrittspupille ist. Ist dagegen die Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung größer als 2% des Pupillenradius der Eintrittspupille überlagern sich die Strahlbüschel auf dem Hin- und Rückweg. Dies führt zu einer doppelt so hohen maximalen Flächenleistungsdichte auf der Linsenfläche 825.
10 zeigt den gleichen Ausschnitt aus dem Linsenschnitt von 1 wie in 9, jedoch nun mit vier Aperturstrahlen 847, 849, 851 und 853, die zwei von zwei Beleuchtungs-Polen in der Eintrittspupille des Projektionsobjektives ausgehende Strahlbüschel in der Symmetrieebene begrenzen und die Objektebene 805 in einem zentralen Feldpunkt bei (x, y) = (0 mm, –22 mm) schneiden. Die beiden Beleuchtungspole sind punktsymmetrisch zur Mitte der Eintrittspupille am Rand der Eintrittspupille angeordnet und weisen eine Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung von lediglich 0,3% des Pupillenradius der Eintrittspupille auf. Die vier Aperturstrahlen 847, 849, 851 und 853 weisen die in Tabelle 6 angegebenen Strahlkoordinaten auf.

Aperturstrahl x_f [mm] y_f [mm] x_p y_p

847 0 –22,0 0 +1,00

849 0 –22,0 0 +0,997

851 0 –22,0 0 –0,997

853 0 –22,0 0 –1,00

Tabelle 6
Auf Grund der sehr geringen Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung können die Aperturstrahlen 847 und 849, beziehungsweise 851 und 853, welche die beiden Strahlbüschel begrenzen, in 10 nicht aufgelöst werden, sondern scheinen aufeinander zu liegen. Die durch die Aperturstrahlen 847 und 849, beziehungsweise 851 und 853 begrenzten Strahlbüschel verlaufen auf dem Hin- und Rückweg zum Konkavspiegel 821 in den Linsen des zweiten Teilobjektivs 815 folglich erst dann vollständig voneinander getrennt, wenn bei einer Dipol-Beleuchtung die Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung kleiner als 0,3% des Pupillenradius der Eintrittspupille ist. Darm durchtreten die Strahlbüschel die Linsenfläche 825 auf dem Hinweg in den Bereichen 855 und 859, während sie die Linsenfläche 825 auf dem Rückweg in den Bereichen 857 und 861 durchtreten, welche nicht mit den Bereichen 855 und 859 überlappen. Ist dagegen die Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung größer als 0,3% des Pupillenradius der Eintrittspupille überlagern sich die Strahlbüschel auf dem Hin- und Rückweg. Dies führt somit zu einer doppelt so hohen maximalen Flächenleistungsdichte auf der Linsenfläche 825. Vergleicht man das aus dem Stand der Technik bekannte Projektionsobjektiv der 8 mit dem Projektionsobjektiv der 1 oder mit dem Projektionsobjektiv der 7, so ist bei dem Projektionsobjektiv der 8 die maximale Flächenleistungsdichte auf der zum Konkavspiegel benachbarten Linsenfläche bei Beleuchtungs-Polen mit Ausdehnungen in y-Richtung zwischen 8% und 0,3% des Pupillenradius der Eintrittspupille näherungsweise doppelt so hoch als bei dem Projektionsobjektiv der 1 oder bei dem Projektionsobjektiv der 7.

Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, beispielsweise durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist. Tabelle 1

NA	1,55
Objekthöhe	61 mm
Wellenlänge	193,306 nm

Flächennummer	Radius [mm]	Dicke [mm]	Material	Brechungsindex	halber Durchmesser [mm]
0	0,000000	47,794875			61,0
1	–244,962765	51,161778	SiO2	1,560482	75,3
2	–195,226530	0,999781			93,2
3	–1090,564223	34,115847	SiO2	1,560482	100,7
4	–211,851225	0,999543			103,8
5	163,003445	58,162383	SiO2	1,560482	110,8
6	–447,364142	53,977198			109,6
7	188,040171	33,629189	SiO2	1,560482	81,3
8	–583,614550	0,999395			77,5
9	116,746254	29,965717	SiO2	1,560482	58,7
10	134,199320	14,164242			45,2
11	–414,063602	9,998310	SiO2	1,560482	46,6
12	150,685005	18,505058			52,4
13	–606,864540	20,302632	SiO2	1,560482	58,4
14	–224,332242	26,838910			67,3
15	–201,233743	52,080218	SiO2	1,560482	82,9
16	–150,742592	8,061535			103,0
17	–277,075262	40,156492	SiO2	1,560482	116,7
18	–157,460101	0,999588			121,4
19	–1971,050960	65,862812	SiO2	1,560482	133,4
20	–177,372827	70,998986			137,6
21	0,000000	–137,474053	Spiegel		118,4
22	–183,715131	–70,364808	SiO2	1,560482	128,4
23	787,561065	–148,151675			125,9
24	180,919317	–12,500000	SiO2	1,560482	76,2
25	–226,313061	–63,958780			74,8
26	86,610886	–12,500000	SiO2	1,560482	75,8
27	453,097634	–72,930492			99,9
28	175,681861	72,930492	Spiegel		125,3
29	453,097634	12,500000	SiO2	1,560482	99,9
30	86,610886	63,958780			75,8
31	–226,313061	12,500000	SiO2	1,560482	74,8
32	180,919317	148,151675			76,2
33	787,561065	70,364808	SiO2	1,560482	125,9
34	–183,715131	137,474053			128,4
35	0,000000	–75,832953	Spiegel		115,9
36	–242,513705	–57,229611	SiO2	1,560482	129,7
37	1024,016254	–0,999702			128,5
38	–285,984456	–23,555220	SiO2	1,560482	120,4
39	–498,793715	–0,999696			117,0
40	–145,793494	–54,157428	SiO2	1,560482	105,6
41	–136,210768	–52,060963			84,1
42	161,089236	–9,998741	SiO2	1,560482	82,3
43	–115,544776	–52,787261			76,8
44	218,076165	–10,256130	SiO2	1,560482	80,6
45	949,344262	–6,545103			93,5
46	–309,807459	–44,296223	SiO2	1,560482	119,0
47	539,429063	–23,767591			126,2
48	400,682019	–57,425517	SiO2	1,560482	133,4
49	168,022626	–0,998167			139,7
50	–806,995577	–56,763158	SiO2	1,560482	159,4
51	372,983165	–10,271350			160,0
52	–374,196040	–52,460555	SiO2	1,560482	152,8
53	2429,402092	–37,953634			148,7
54	0,000000	36,954190			136,3
55	–178,265659	–70,669205	SiO2	1,560482	132,7
56	–6393,827291	–0,996916			126,9
57	–144,858312	–34,812975	SiO2	1,560482	97,5
58	–603,727850	–0,991203			91,7
59	–72,803116	–59,386695	Spinell	1,910000	60,8
60	0,000000	–3,000000	Dekalin	1,650000	23,6
61	0,000000	0,000000			15,25


	Asphärische	Konstanten

Flächennummer	1	5	11	14	15
K	0	0	0	0	0
	–2,576153E–08	–6,148397E–08	1,612394E–07	2056081E–07	5,584741E–08
C2	–7,296726E–12	–4,140256E–13	–5,129009E–11	–1,159309E–11	–8,405726E–12
C3	4,989306E–16	–4,800573E–17	1,777178E–14	4,188700E–16	2,456959E–16
C4	–7,271622E–20	2,247954E–21	–1,351910E–17	2,941375E–19	5,568750E–20
C5	6,671147E–24	–1,174203E–25	4,462554E–21	–5,371191E–23	–6,407521E–24
C6	–4,034114E–28	1,437728E–30	–6,004840E–25	3,483403E–27	4,901755E–28

Flächennummer	19	23	27	29	33
k	0	0	0	0	0
C1	–3,994058E–08	–1,529005E–08	6,672168E–08	6,672168E–08	–1,529005E–08
C2	7,372302E–13	–2,025809E–13	–3,653343E–12	–3,653343E–12	–2,025809E–13
C3	–9,861411E–18	9,344116E–18	3,385794E–16	3,385794E–16	9344116E–18
C4	2,967890E–23	–2,074209E–22	–2,208115E–20	–2,208115E–20	–2,074209E–22
C5	–2,728891E–27	4,433301E–27	9,174598E–25	9,174598E–25	4,433301E–27
C6	–9,464359E–33	–6,989520E–32	–9,467958E–30	–9,467958E–30	–6,989520E–32

Flächennummer	37	42	45	46	48
K	0	0	0	0	0
C1	–5,543989E–09	–9,245851E–08	–7,973847E–08	6,124459E–08	3,983624E–08
C2	3,078932E–13	6,623016E–12	–4,004034E–12	–3,034136E–12	–1,410413E–12
C3	–5,163818E–18	–1,321657E–15	–2,173907E–18	2,103620E–16	3,848139E–17
C4	–4,572213E–23	1,368364E–19	2,255617E–20	–8,737347E–21	–1,337320E–21
C5	1,166704E–27	–8,148141E–24	–1,082993E–25	2,562852E–25	–6,534806E–26
C6	1,129527E–32	2,185634E–28	2,178891E–29	–3,901187E–30	2,565663E–30

Flächennummer	51	53	56	58
K	0	0	0	0
C1	–1,686740E–08	1,604290E–08	1,232168E–09	2,109553E–08
C2	5,562570E–13	–2355117E–12	–1,170930E–12	–1‚248697E–11
C3	–8,279017E–18	1,072658E–16	2,088290E–16	1,154742E–15
C4	5,443120E–23	–3,706666E–21	–1,528390E–20	–9,813656E–20
C5	–1,071084E–26	9,541418E–26	5,023293E–25	4,997548E–24
C6	2,502642E–31	–1,090663E–30	–6,670574E–30	–1,298417E–28

	Dezentrierung	und Kipp
Flächennummer	Δx [mm]	Δy [mm]	Δz [mm]	alpha [°]	beta [°]
21	0	0	0	45	0
35	0	0	0	45	0

Tabelle 4

NA	1,2
Objekthöhe	57,27 mm
Wellenlänge	193,306 nm

Flächennummer	Radius [mm]	Dicke [mm]	Material	Brechungsindex	halber Durchmesser [mm]
0	0,000000	88,597820			57,3
1	0,000000	8,000000	SiO2	1,560326	85,2
2	0,000000	9,547207			86,8
3	995,775206	20,538688	SiO2	1,560326	91,1
4	–678,688990	1,076031			92,7
5	159,047562	44,618722	SiO2	1,560326	100,1
6	5717,606183	12,720163			98,3
7	193,315102	29,440470	SiO2	1,560326	89,1
8	–1636,321839	26,246551			85,5
9	84,326027	48,503457	SiO2	1,560326	61,0
10	85,284845	22,846193			39,6
11	–115,891347	34,476438	SiO2	1,560326	34,6
12	–110,632672	15,236178			48,1
13	–67,851993	12,773603	SiO2	1,560326	50,0
14	–156,081022	1,422005			63,9
15	–486,539890	47,655460	SiO2	1,560326	71,6
16	–145,998658	31,972353			84,8
17	–348,248310	43,797225	SiO2	1,560326	102,0
18	–140,291349	0,999740			106,7
19	232,808525	41,652492	SiO2	1,560326	110,3
20	–1542,698503	18,417426			108,8
21	248,424217	32,676558	SiO2	1,560326	96,9
22	–566,532409	60,999503			93,6
23	0,000000	–190,641563	Spiegel		61,4
24	86,482697	–14,999997	SiO2	1,560326	66,2
25	500,427293	–37,644688			78,0
26	100,486878	–15,000000	SiO2	1,560326	79,9
27	197,988955	–60,877659			99,1
28	179,367267	60,877659	Spiegel		126,0
29	197,988955	15,000000	SiO2	1,560326	99,1
30	100,486878	37,644688			79,9
31	500,427293	14,999997	SiO2	1,560326	78,0
32	86,482697	190,641563			66,2
33	0,000000	–63,986675	Spiegel		60,5
34	–285075,29129	–27,831528	SiO2	1,560326	85,6
35	228,534992	–0,999627			88,4
36	–322,030431	–31,846451	SiO2	1,560326	95,9
37	642,619859	–0,999779			96,3
38	–207,885606	–31,716906	SiO2	1,560326	95,7
39	–2693,256255	–0,999939			93,8
40	–171,837406	–50,491827	SiO2	1,560326	87,2
41	–234,721487	–18,197836			71,8
42	10184,081271	–9,999825	SiO2	1,560326	70,1
43	–92,193672	–42,463310			62,7
44	153,048676	–11,806076	SiO2	1,560326	63,3
45	–176,363258	–23,590830			73,3
46	–770,857365	–30,764713	SiO2	1,560326	84,5
47	250,870602	–85,618367			88,5
48	1296,256433	–40,113912	SiO2	1,560326	128,2
49	255,085284	–0,999489			131,1
50	–460,040637	–25,066872	SiO2	1,560326	139,3
51	–1351,396682	–05,542090			139,0
52	0,000000	44,543233			139,5
53	–244,654468	–40,273655	SiO2	1,560326	139,5
54	–2965,864891	–0,999880			137,9
55	–277,452613	–46,119897	SiO2	1,560326	137,3
56	–42170,053939	–1,000017			135,1
57	–221,850060	–41,254860	SiO2	1,560326	122,2
58	–1257,777164	–3,405755			117,6
59	–116,713650	–42,569391	SiO2	1,560326	89,3
60	–146,089044	–0,999670			72,9
61	–123,011741	–29,669599	SiO2	1,560326	68,5
62	–101,962824	–0,997392			47,9
63	–48,141542	–39,433379	SiO2	1,560326	39,1
64	0,000000	–1,000000	H2O	1,470000	15,7
65	0,000000	0,000000			14,32


	Asphärische	Konstanten

Flächennummer	8	17	22	24	32
K	0	0	0	0	0
C1	1,085222E–07	–3,585306E–08	6,531926E–08	–1,164073E–07	–1,164073E–07
C2	–7,098636E–12	3,029310E–12	–3,471057E–13	–9,598245E–12	–9,598245E–12
C3	7,595260E–16	–1,272440E–16	2,382959E–20	–5,673832E–16	–5,673832E–16
C4	–3,997508E–20	–2,465018E–21	3,074638E–22	1,793596E–19	–1,793596E–19
C5	1,134210E–24	2,767731E–25	6,582722E–26	2,056759E–23	2,056759E–23
C6	7,519017E–31	–5,892385E–30	–2,104968E–30	–5,789013E–27	–5,789013E–27

Flächennummer	41	43	45	48	54
K	0	0	0	0	0
C1	–5,989275E–08	8,773527E–08	–6,607455E–08	–3,134012E–09	–3,398024E–08
C2	1,559695E–12	–1,320072E–11	1,776221E–11	1,464979E–13	4,808498E–13
C3	–5,172657E–16	5,750593E–16	7,845170E–17	3,694193E–18	–1,458951E–17
C4	–3,007196E–20	1,742753E–19	–1,526660E–19	–2,115799E–22	2,971262E–22
C5	4,869722E–24	–3,002730E–23	1,149921E–23	–2,379158E–28	–7,167529E–27
C6	–7,884376E–28	9,360249E–27	–9,411838E–29	–7,540437E–33	7,100560E–32

Fläche	60	62
K	0	0
C1	1,728471E–07	–2,339359E–07
C2	–3,333111E–11	1,836163E–11
C3	3,451475E–15	–1,172949E–14
C4	–2,915216E–19	9,334924E–19
C5	1,258174E–23	–8,100903E–23
C6	7,024843E–29	–1,486466E–25

	Dezentrierung	und Kipp
Flächennummer	Δx [mm]	Δy [mm]	Δz [mm]	alpha [°]	beta [°]
23	0	0	0	45	0
33	0	0	0	45	0

Claims

Katadioptrisches Projektionsobjektiv (1, 701) für die Mikrolithographie zur Abbildung eines Objektfeldes (3, 703) in einer Objektebene (5, 705) auf ein Bildfeld (7, 707) in einer Bildebene (9, 709) – mit einem ersten Teilobjektiv (11, 711) zum Abbilden des Objektfeldes auf ein erstes reelles Zwischenbild (13, 713), – mit einem zweiten Teilobjektiv (15, 715) zum Abbilden des ersten Zwischenbildes auf ein zweites reelles Zwischenbild (17, 717), und – mit einem dritten Teilobjektiv (19, 719) zum Abbilden des zweiten Zwischenbildes auf das Bildfeld (7, 707), wobei das zweite Teilobjektiv (15, 715) genau einen Konkavspiegel (21, 721) und mindestens eine Linse (23, 723) aufweist, wobei das Projektionsobjektiv einen ersten Faltspiegel (27, 727) zum Ablenken der von der Objektebene kommenden Strahlung in der Richtung des Konkavspiegels und einen zweiten Faltspiegel (29, 729) zum Ablenken der von dem Konkavspiegel kommenden Strahlung in der Richtung der Bildebene aufweist, wobei das Projektionsobjektiv genau zwei reelle Zwischenbilder (13, 17; 713, 717) aufweist, und wobei das Projektionsobjektiv in der Bildebene (9, 709) eine numerische Apertur größer als 1,0 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Abstand zwischen einem optisch genutzten Bereich der Spiegelfläche des Konkavspiegels (21, 721) und einem optisch genutzten Bereichs einer dem Konkavspiegel zugewandten Fläche (25, 725) einer zum Konkavspiegel benachbarten Linse (23, 723) größer als 10 mm ist.
Katadioptrisches Projektionsobjektiv (1, 701) für die Mikrolithographie zur Abbildung eines Objektfeldes (3, 703) in einer Objektebene (5, 705) auf ein Bildfeld (7, 707) in einer Bildebene (9, 709) – mit einem ersten Teilobjektiv (11, 711) mit einer ersten optischen Achse (33, 733) zum Abbilden des Objektfeldes auf ein erstes reelles Zwischenbild (13, 713), – mit einem zweiten Teilobjektiv (15, 715) mit einer zweiten optischen Achse (35, 735) zum Abbilden des ersten Zwischenbildes auf ein zweites reelles Zwischenbild (17, 717), und – mit einem dritten Teilobjektiv (19, 719) mit einer dritten optischen Achse (37, 737) zum Abbilden des zweiten Zwischenbildes auf das Bildfeld (7, 707), wobei das zweite Teilobjektiv (15, 715) genau einen Konkavspiegel (21, 721) und mindestens eine Linse (23, 723) aufweist, wobei das Projektionsobjektiv einen ersten Faltspiegel (27, 727) zum Ablenken der von der Objektebene kommenden Strahlung in der Richtung des Konkavspiegels und einen zweiten Faltspiegel (29, 729) zum Ablenken der von dem Konkavspiegel kommenden Strahlung in der Richtung der Bildebene aufweist, wobei das Projektionsobjektiv genau zwei reelle Zwischenbilder (13, 17; 713, 717) aufweist, und wobei das Projektionsobjektiv in der Bildebene (9, 709) eine numerische Apertur größer als 1,0 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Konkavspiegel (21, 721) und einer zum Konkavspiegel benachbarten Linse (23, 723) so groß ist, dass alle Strahlen (47, 49, 51, 53), welche von einem Beleuchtungs-Pol (563, 565) in der Eintrittspupille ausgehen und die Objektebene in einem zentralen Objektpunkt innerhalb des Objektfeldes (3, 703) schneiden, die dem Konkavspiegel zugewandte Fläche der Linse auf dem Lichtweg zum Konkavspiegel hin und auf dem Lichtweg vom Konkavspiegel weg in räumlich getrennten Bereichen (55, 57, 59, 61) durchtreten, wobei der Beleuchtungs-Pol einen zusammenhängenden Bereiche innerhalb der Intensitätsverteilung der Eintrittspupille darstellt, in dem die Intensität nicht unter 10% einer maximalen Intensität absinkt, wobei der Beleuchtungs-Pol (563, 565) am Rand (569) der Eintrittspupille angeordnet ist, und wobei die Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols (563, 565) in y-Richtung größer als 2% des Pupillenradius der Eintrittspupille beträgt, wobei die y-Richtung parallel zu einer Geraden verläuft, welche senkrecht zur optischen Achse (33, 733) des ersten Teilobjektivs steht und innerhalb einer Symmetrieebene liegt, wobei die Symmetrieebene durch die erste optische Achse (33, 733), die zweite optische Achse (35; 735) und die dritte optische Achse (37, 737) aufgespannt wird.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 2, wobei die Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols (563, 565) in y-Richtung kleiner als oder gleich 8% des Pupillenradius der Eintrittspupille beträgt.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Abstand zwischen dem Flächenscheitel des Konkavspiegels (21, 721) und dem Flächenscheitel der zum Konkavspiegel benachbarten Linse (23, 723) kleiner als der Scheitelradius des Konkavspiegels ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Konkavspiegel (21, 721) einen Scheitelradius von kleiner als 200 mm aufweist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der optisch genutzte Bereich des Konkavspiegel (21, 721) einen Durchmesser von kleiner als 260 mm aufweist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zum Konkavspiegel benachbarte Linse (23, 723) aus Quarz besteht.
Projektionsbelichtungsanlage (401) für die Mikrolithographie mit einem Beleuchtungssystem (405) zur Bereitstellung von mindestens einem Beleuchtungsmodus, und mit einem katadioptrischen Projektionsobjektiv (413, 1, 701) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste Teilobjektiv (11, 711) eine erste optische Achse (33, 733), das zweite Teilobjektiv (15, 715) eine zweite optische Achse (35, 735) und das dritte Teilobjektiv (19, 719) eine dritte optische Achse (37, 737) aufweist, wobei das Beleuchtungssystem (405) derart ausgestaltet ist, dass es in einem Beleuchtungsmodus die Eintrittspupille des Projektionsobjektivs (413, 1, 701) mit mindestens einem Beleuchtungs-Pol (563, 565) beleuchtet, wobei der Beleuchtungs-Pol einen zusammenhängenden Bereiche innerhalb der Intensitätsverteilung der Eintrittspupille darstellt, in dem die Intensität nicht unter 10% einer maximalen Intensität absinkt, wobei für alle Beleuchtungs-Pole dieses Beleuchtungsmodus die maximale Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung kleiner als oder gleich 8% des Pupillenradius der Eintrittspupille ist, und wobei die y-Richtung parallel zu einer Geraden verläuft, welche senkrecht zur optischen Achse (33, 733) des ersten Teilobjektivs steht und innerhalb einer Symmetrieebene liegt, wobei die Symmetrieebene durch die erste optische Achse (33, 733), die zweite optische Achse (35; 735) und die dritte optische Achse (37, 737) aufgespannt wird.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 8, wobei das Beleuchtungssystem derart ausgestaltet ist, dass der mindestens eine Beleuchtungs-Pol die Mitte der Eintrittspupille beleuchtet.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 8, wobei das Beleuchtungssystem derart ausgestaltet ist, dass alle Beleuchtungs-Pole (563, 565) am Rand (569) der Eintrittspupille angeordnet sind.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 8 oder 10, wobei das Beleuchtungssystem derart ausgestaltet ist, dass es die Eintrittspupille mit paarweisen, bezüglich der Mitte (567) der Eintrittspupille gegenüber liegenden Beleuchtungs-Polen (563, 565) beleuchtet.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, das Beleuchtungssystem derart ausgestaltet ist, dass für alle Beleuchtungsmodi auf der dem Konkavspiegel zugewandten Fläche der zum Konkavspiegel benachbarten Linse die maximale Flächenleistungsdichte kleiner als 0,6 W/cm² ist, während die Gesamtleistung des Beleuchtungslichts in der Objektebene größer als 1,5 W ist.
Verfahren zum Betreiben einer Projektionsbelichtungsanlage (401) für die Mikrolithographie mit einem Beleuchtungssystem (405) zur Bereitstellung von mindestens einem Beleuchtungsmodus, und mit einem katadioptrischen Projektionsobjektiv (413, 1, 701) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste Teilobjektiv (11, 711) eine erste optische Achse (33, 733), das zweite Teilobjektiv (15, 715) eine zweite optische Achse (35, 735) und das dritte Teilobjektiv (19, 719) eine dritte optische Achse (37, 737) aufweist, wobei das Beleuchtungssystem (405) je nach Beleuchtungsmodus die Eintrittspupille des Projektionsobjektivs mit einer unterschiedlichen Anzahl von Beleuchtungs-Polen und mit Beleuchtungs-Polen unterschiedlicher Form beleuchtet, wobei ein Beleuchtungs-Pol einen zusammenhängenden Bereiche innerhalb der Intensitätsverteilung der Eintrittspupille darstellt, in dem die Intensität nicht unter 10% einer maximalen Intensität absinkt, und wobei das Beleuchtungssystem einen Beleuchtungsmodus bereitstellt, bei dem die maximale Ausdehnung des Beleuchtungs-Pols in y-Richtung kleiner als oder gleich 8% des Pupillenradius der Eintrittspupille ist, wobei die y-Richtung parallel zu einer Geraden verläuft, welche senkrecht zur optischen Achse (33, 733) des ersten Teilobjektivs steht und innerhalb einer Symmetrieebene liegt, wobei die Symmetrieebene durch die erste optische Achse (33, 733), die zweite optische Achse (35; 735) und die dritte optische Achse (37, 737) aufgespannt wird.
Verfahren zum Betreiben einer Projektionsbelichtungsanlage (401) für die Mikrolithographie mit einem Beleuchtungssystem (405) zur Bereitstellung von mindestens einem Beleuchtungsmodus, und mit einem katadioptrischen Projektionsobjektiv (413, 1, 701) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste Teilobjektiv (11, 711) eine erste optische Achse (33, 733), das zweite Teilobjektiv (15, 715) eine zweite optische Achse (35, 735) und das dritte Teilobjektiv (19, 719) eine dritte optische Achse (37, 737) aufweist, wobei das Beleuchtungssystem (405) je nach Beleuchtungsmodus die Eintrittspupille des Projektionsobjektivs mit einer unterschiedlichen Anzahl von Beleuchtungs-Polen und mit Beleuchtungs-Polen unterschiedlicher Form beleuchtet, wobei ein Beleuchtungs-Pol einen zusammenhängenden Bereiche innerhalb der Intensitätsverteilung der Eintrittspupille darstellt, in dem die Intensität nicht unter 10% einer maximalen Intensität absinkt, und wobei das Beleuchtungssystem einen Beleuchtungsmodus nur dann bereitstellt, wenn auf der dem Konkavspiegel zugewandten Fläche der zum Konkavspiegel benachbarten Linse die maximale Flächenleistungsdichte kleiner als 0,6 W/cm² ist, während die Gesamtleistung des Beleuchtungslichts in der Objektebene größer als 1,5 W ist.