DE102013008814A1

DE102013008814A1 - Großformatige katadioptrische Einheitsvergrößerungsoptiken für die Mikrolithographie

Info

Publication number: DE102013008814A1
Application number: DE102013008814A
Authority: DE
Inventors: David G. Stites
Original assignee: Ultratech Inc
Current assignee: Ultratech Inc
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2013-12-05
Also published as: US20130321935A1; JP5806257B2; JP2013250556A; TW201348739A; KR20130135115A; US8830590B2; TWI484220B

Abstract

Eine Wynn-Dyson-Einheitsvergrößerungs-Optik für die Mikrolithographie weist ein Bildfeld auf, das ausgelegt bzw. dimensioniert ist, um zwischen vier und sechs Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips mit Abmessungen von 26 mm × 36 mm unterzubringen. Die Optik weist eine positive Linsengruppe auf, die aus entweder drei oder vier refraktiven Linsenelementen besteht, wobei eines der Linsenelemente am nächsten zum Spiegel liegt, und mit einer Prisma-seitig vorliegenden konkaven asphärischen Fläche. Schutzfenster befinden sich jeweils zwischen Objekt- und Bildebene und den entsprechenden Prismenflächen. Die Optik ist korrigiert für mindestens das LED-i-Linien-Wellenlängenspektrum oder ähnlichen LED-erzeugten Wellenlängen.

Description

PRIORITÄTSANSPRUCH
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität gemäß 35 U.S.C. § 119(e) der US-Provisional Anmeldung, Seriennr. 61/653 020, eingereicht am 30. Mai 2012, die hier durch Bezugnahme einbezogen wird.
GEBIET
Die Offenbarung bezieht sich auf Optiken für die Mikrolithographie, und insbesondere auf eine katadioptrische Einheitvergrößerungs-Optik für die Mikrolithographie, die ein großes Feld für die Unterbringung von Vielfach- bzw. multiplen Dies bzw. Grundmustern bzw. Rohchips aufweisen.
HINTERGRUND – STAND DER TECHNIK
Photolithographiegerätschaften werden verwendet, um bei der Fabrikation von integrierten Schaltkreisen (ICs) kleine Merkmale auf Halbleiter(z. B. Silicium)-Wafer zu drucken. Photolithographiegerätschaften werden ebenfalls für nachgeschaltete Verfahren eingesetzt, die beispielsweise das Bilden von Muster umfassen, um Schichtverbindungen bzw. Zusammenschaltungen zu definieren. Schichtverbindungen bzw. Zusammenschaltungen liefern elektrischen Strom, um den IC zu betreiben. Die Photolithographiegerätschaften bzw. -geräte werden ebenfalls in den nachgeschalteten Verfahren eingesetzt, um Metallpfade des Hochgeschwindigkeitskommunikationsbusses zu gestalten, die verwendet werden, um die Steuerungslogik und Dateneingabe/-ausgabe (Input/Output, I/O) des ICs zu übermitteln.
In etwa in den letzten zwei Jahrzehnten ist die Größe der Siliciumwafer, die für die Herstellung eingesetzt werden, von (200 mm) 8'' auf (300 mm) 12'' gewachsen, wobei nunmehr (450 mm) 16'' in Betracht gezogen werden. Die IC-Herstellungskosten beziehen sich auf zwei Schlüsselfaktoren: Ausbeute und Durchsatz (d. h. Wafer/Stunde). Wenn man annimmt, dass sich die Ausbeute ohne weiteres an 100% annähert, werden die IC-Kosten weitgehend durch den Durchsatz des Herstellungsverfahrens definiert.
Ein Weg, um den Durchsatz zu erhöhen, ist die Die- bzw. Grundmuster- bzw. Rohchipgröße auf dem Wafer zu erhöhen. Ein anderer Weg ist, die Anzahl der Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips zu erhöhen, die mit einem Mal abgebildet werden können. Um beides durchzuführen, muss das Photolithographiegerät Vielfach- bzw. multiple Die- bzw. Grundmuster- bzw. Rohchipformate für große Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips unterstützen, so dass die „Stepping”-Zeit (oder Scanzeit) pro Wafer reduziert wird. Dies wird einfacher in gröberen bzw. rohen Abschlussschichten bzw. Backend-Schichten erreicht, die mit Einheitsvergrößerungs(1X)-Photolithographiewerkzeugen bearbeitet werden können.
Benötigt wird ein robustes, aber einfaches 1X-optisches Projektionssystem für ein Photolithographiegerät, das bei der (den) LED-i-Linien-Wellenlänge(n) arbeitet und das eine Feldgröße aufweist, die in der Lage ist, vier bis sechs Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips zu handhaben.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Aspekt der Offenbarung ist eine mikrolithographische Optik zum Abbilden einer Photomaske (Retikel) über ein Bildfeld in einer Bildebene, die eine Vielzahl von Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips in einer Objektebene definiert. Die mikrolithographische Optik umfasst entlang einer optischen Achse: einen konkaven Spiegel mit einer asphärischen konkaven Fläche; eine positive Linsengruppe, beabstandet von der konkaven Fläche des konkaven Spiegels; erste und zweite Total-Reflexions-Prismen (total-internal-reflection prisms, TIR-Prismen), angeordnet angrenzend an die positive Linsengruppe, entgegengesetzt zum konkaven Spiegel und auf jeweiligen Seiten der optischen Achse, wobei das erste Prisma eine erste Fläche aufweist, angrenzend an die Objektebene, und das zweite Prisma eine zweite Fläche aufweist, angrenzend an die Bildebene; wobei die positive Linsengruppe aus entweder drei oder vier Linsenelementen mit Luftspalt besteht, wobei eines der Linsenelemente ein am nächsten zum Spiegel liegendes Linsenelement darstellt, mit einer positiven Meniskusform und eine Prisma-seitig konkave asphärische Fläche, und wobei das Bildfeld ausgelegt bzw. dimensioniert ist, um vier bis sechs Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips zu umfassen, wobei jedes Die bzw. jedes Grundmuster bzw. jeder Rohchip eine nominale Größe von 26 mm × 34 mm aufweist, wobei die Optik im Wesentlichen eine Einheitsvergrößerung bzw. 1:1-Abbildung bei einer numerischen Blende von nominal 0,32 aufweist, und wobei die Optik ein Strehl-Verhältnis von > 0,95 über das Bildfeld für mindestens eine i-Linien-Wellenlänge von Licht aufweist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist eine mikrolithographische Optik für die Abbildung über einen Bildbereich in einer Bildebene einer Photomaske, die eine Vielzahl von Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips in einer Objektebene definiert. Die mikrolithographische Optik umfasst entlang der optischen Achse: Einen konkaven Spiegel mit einer asphärischen konkaven Fläche; eine positive Linsengruppe, beabstandet von der konkaven Fläche des konkaven Spiegels und bestehend aus drei beabstandeten Linsenelementen, umfassend ein am nächsten zum Spiegel liegendes Linsenelement mit einer positiven Meniskusform, und umfassend eine Prisma-seitig liegende konkave asphärische Fläche; erste und zweite Totalreflexions(TIR)-Prismen, angeordnet angrenzend an die positiven Linsengruppe, entgegengesetzt zum konkaven Spiegel und auf den jeweiligen Seiten der optischen Achse, wobei das erste Prisma eine erste Fläche aufweist, angrenzend an die Objektebene, und das zweite Prisma eine zweite Fläche aufweist, angrenzend an die Bildebene, und wobei der Bildbereich ausgelegt bzw. dimensioniert ist, um sechs Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips aufzuweisen, wobei jedes Die bzw. jedes Grundmuster bzw. jeder Rohchip eine nominale Größe von 26 mm × 34 mm aufweist, wobei die Optik im Wesentlichen eine Einheitsvergrößerung bei einer numerischen Blende von nominal 0,32 aufweist, und wobei die Optik ein Strehl-Verhältnis von > 0,95 über den Bildbereich für entweder ein LED-i-Linien-Wellenlängen-Spektrum oder für g-Linien-, h-Linien- und i-Linien-Licht aufweist.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist eine mikrolithographische Optik zum Abbilden über einen Bildbereich in einer Bildebene einer Photomaske, die eine Vielzahl von Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips in einer Objektebene definiert. Die mikrolithographische Optik umfasst entlang einer optischen Achse: einen konkaven Spiegel mit einer asphärischen konkaven Fläche; erste und zweite Total-Reflexions(total-internal-reflection, TIR)-Prismen, angeordnet auf jeweiligen Seiten der optischen Achse, wobei das erste Prisma eine erste Fläche aufweist, angrenzend an die Objektebene, und das zweite Prisma eine zweite Fläche aufweist, angrenzend an die Bildebene; eine positive Linsengruppe, beabstandet von der konkaven Fläche des konkaven Spiegels und zwischen den Prismen und dem konkaven Spiegel, wobei die positive Linsengruppe aus vier beabstandeten Linsenelementen besteht, umfassend ein am nächsten zum Spiegel liegendes bzw. mirror-wises Linsenelement, das eine positive Meniskusform aufweist, sowie eine Prisma-seitig liegende bzw. prism-wise konkave asphärische Fläche und ein am nächsten zum Prisma liegendes bzw. prism-wises Linsenelement, das eine Prisma-seitig liegende bzw. prism-wise konkave Fläche aufweist, die sich angrenzend an die Prismen befindet, und wobei der Bildbereich ausgelegt bzw. dimensioniert ist, um vier Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips zu umfassen, wobei jedes Die bzw. jedes Grundmuster bzw. jeder Rohchip eine nominale Größe von 26 mm × 34 mm aufweist, wobei die Optik im wesentlichen eine Einheitsvergrößerung bei einer numerischen Blende von nominal 0,32 aufweist, und wobei die Optik ein Strehl-Verhältnis von > 0,95 über das Bildfeld für entweder ein LED-i-Linien-Wellenlängenspektrum oder für g-Linien-, h-Linien- und i-Linien-Licht aufweist.
Beispielhafte Ausführungsformen des hier offenbarten optischen Systems umfassen die nachfolgenden Gestaltungsmerkmale:
Die Einheitsvergrößerung bei einer NA von etwa 0,32 und ein spektraler Bereich, umfassend ”g-, h- und i”-Spektrallinien (436, 405 und 365 mm) des ”aktinischen Quecksilber-Lichtbogens”, mit Bandbreiten, die mit einer spektralen Bandbreite in Zusammenhang stehen, wenn mit einer Nur-i-Linien-Belichtung mit der UV-LED-i-Linie (365 mm) belichtet wird, von etwa 2 bis 3X derjenigen des Hg-Lichtbogens, und der Fähigkeit, die ”g, h, i-Linien” zum selben Zeitpunkt (d. h. unter Verwendung eines GHI-Spektrums) abzubilden (d. h. zu belichten).
Eine Feldgröße, die vier bis sechs Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips einer nominalen ”Die-Größe bzw. Grundmustergröße bzw. Rohchip-Größe” von 26 × 36 mm aufnehmen kann. Die Die- bzw. Grundmuster- bzw. Rohchip-Orientierung kann derartig sein, dass diese am besten zum optischen Format mit dem kompaktesten oder am besten arbeitenden optischen System passt.
Bei einigen Ausführungsformen tritt eine Verzerrung bzw. Distorsion von < 50 nm auf, während bei anderen Ausführungsformen eine Verzerrung bzw. Verformung bzw. Distorsion von < 10 nm auftritt.
Telezentrische Strahlenbündel sind in der Objektebene erforderlich (d. h. bei der Photomaske oder dem Retikel) und in der Bildebene (d. h. bei dem Wafer). Dies wurde ohne Einschränkung bei der normalen Optimierung der Ausführungsform mit vier Dies bzw. Grundmustern bzw. Rohchips erreicht. Die Ausführungsform mit sechs Dies bzw. Grundmustern bzw. Rohchips ist im Wesentlichen telezentrisch, d. h. umfasst eine derartig kleine Menge an Nicht-Telezentrizität, so dass diese im Hinblick auf eine Änderung der Bildgröße mit einer Änderung des Fokus als vernachlässigbar angesehen wird.
Ein Vorteil der kleinen Menge von Nicht-Telezentrizität ist, dass ein Verschieben des Fokus bei der Objekt- und Bildebene in gleicher Höhe in die gleiche Richtung zusammen mit der optischen Achse möglicht ist, so dass die Vergrößerung des Systems nur geringfügig verändert wird. Dies ist vorteilhaft, weil Musterüberlagerungsfehler hierdurch minimiert werden können. Im Falle eines perfekten telezentrischen optischen Systems ist es nicht möglich, die Vergrößerung durch Einstellung der Optiken hierin zu verändern, ohne den Fokus und/oder die Bildqualität zu verschlechtern.
Eine beispielhafte Größe an Veränderung der Vergrößerung aufgrund der Nicht-Telezentrizität des Systems liegt bei bis zu etwa 5 parts per million (ppm).
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine Darstellung bzw. Plot der Prismadicke TH_p (mm) gegen den Brechungsindex n für NA-Werte von 0,24, 0,32, 0,40 und 0,50, und veranschaulicht, wie die Prismadicke mit steigendem NA zunimmt;
1B ist eine Darstellung des minimalen Prisma-Ablenkungs- bzw. Faltwinkels θ_FM (Grad) gegen den Brechungsindex n bei der i-Linien-Wellenlänge für einen Bereich der NAs von 0,3 bis 0,55 und für einen Bereich der i-Linie optischer Gläser;
2A ist eine Darstellung einer ersten beispielhaften Ausführungsform eines modifizierten katadioptrischen optischen 1X-Wynn-Dyson-Systems gemäß der Offenbarung;
2B ist eine Nahansicht der Prismen und des ersten Linsenelements einer ersten beispielhaften Ausführungsform und zeigt die Schutzfenster zwischen den jeweiligen Prismen und den Bild- und Objektebenen und veranschaulicht ebenfalls den Faltwinkel θ_F;
2C ist eine vergrößerte Seitenansicht ähnlich zu derjenigen von 2B und zeigt zwei Prismen und die Linsenelemente mit Luftspalt für die erste beispielhafte Ausführungsform, zusammen mit den Strahlenbündeln, die in der Bild- und Objektebene konvergieren, wo sich jeweils der Wafer und das Retikel befinden;
3A ist eine vergrößerte Nahansicht eines beispielhaften Prismas, das die Bildebene, den Bildbereich und vier Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips zeigt, die sich im Bildbereich in der Bildebene für die erste beispielhafte Ausführungsform befinden;
3B ist eine vergrößerte Ansicht der beiden Prismen und des ersten Linsenelements und zeigt die Größe der vier Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips des Bild- und Objektbereichs für die erste beispielhafte Ausführungsform;
3C ist ähnlich zu 3A und zeigt Strahlenbündel, die bei den Ecken der vier Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips im Bildfeld für die erste beispielhafte Ausführungsform konvergieren;
3D zeigt die vier Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips mit dem Bild- oder Objektfeld und zeigt die konvergierenden (oder divergierenden) Abschnitte der Strahlenbündel im Zusammenhang mit den Ecken der vier Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips für die erste beispielhafte Ausführungsform;
4 ist eine Darstellung der Gitter-Deformation bzw. -Verzerrung bzw. -Distorsion für die erste beispielhafte Ausführungsform;
5A ist eine Darstellung der Feldkrümmung/des Astigmatismus für tangentiale Strahlen T und sagittale Strahlen S für verschiedene Wellenlängen (355 nm bis 375 nm in 5-nm-Inkrementen bzw. Schritten) für die erste beispielhafte Ausführungsform;
5B ist eine Darstellung der Verzerrung bzw. Deformation bzw. Distorsion (mm) als Funktion der Feldhöhe (maximal 79 mm) für die erste beispielhafte Ausführungsform;
6A ist eine Darstellung des polychromatischen MTF für die erste beispielhafte Ausführungsform;
6B ist eine Darstellung der Größe des polychromatischen RMS-Flecks bzw. -Spots (μm) gegen die Wellenlänge λ (nm) und die Feldposition für die erste beispielhafte Ausführungsform;
7A ist die polychromatische LED-i-Linien-Fourierverteilungsfunktion und zeigt eine Halbwertsbreite (fullwidth half-max, FWHM) von 0,55 μm für die erste beispielhafte Ausführungsform;
7B ist das Fokussierungs-Strehl-Verhältnis (through-focus Strehl ratio) gegen die Feldposition bei der i-Linien-Wellenlänge (365 nm) für die erste beispielhafte Ausführungsform.
8A und 8B sind ähnlich zu 5A und 5B und zeigen die Feldkrümmung und Verzerrung bzw. Deformation für die GHI-Spektralbande für die erste beispielhafte Ausführungsform;
9A ist ähnlich zu 6A und ist der polychromatische MTF für Wellenlängen im Bereich von 355 nm bis 450 nm für die erste beispielhafte Ausführungsform;
9B ist ähnlich zu 6B und zeigt den Radius des polychromatischen RMS-Flecks bzw. -Spots (μm) gegen die Wellenlänge (μm) und die Feldposition für Hg-Lichtbogen-Wellenlängen (gestrichelte Linie) und LED-Wellenlängen (gestrichelte-gepunktete Linie) für die erste beispielhafte Ausführungsform;
10A ist ähnlich zu 7A und ist die Linien-Fourierverteilungs-Funktion und zeigt eine FWHM von etwa 6 μm für die erste beispielhafte Ausführungsform;
10B ist ähnlich zu 7B und ist eine Darstellung des Strehl-Verhältnisses bei Fokussierung bei der h-Linie von 405 nm, mit dem Ziel von 0,95 oder größer, durch den Tiefenschärfenbereich für die erste beispielhafte Ausführungsform;
11A ist eine Darstellung einer zweiten beispielhaften Ausführungsform des modifizierten katadioptrischen optischen 1X-Wynn-Dyson-Systems gemäß der Offenbarung;
11B ist ähnlich zu 2C und zeigt die Prismen PA und PB, die drei Linsenelemente L1 bis L3 mit Luftspalt, das Retikel 110 in der Objektebene OP und den Wafer 100 in der Bildebene IP;
12 ist eine schematische Darstellung, die auftreffende Strahlenbündel bei den jeweiligen Ecken der sechs Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips bei entweder dem Bildfeld (image field, IF) oder dem Objektfeld (object field, OF) für die zweite beispielhafte Ausführungsform zeigt;
13 ist ähnlich zu 4 und zeigt eine Darstellung der Gitterverzerrung bzw. -Deformation) für die zweite beispielhafte Ausführungsform;
14A ist der polychromatische MTF, aufgetragen für Wellenlängen im Bereich von 355 nm bis 375 nm für die zweite beispielhafte Ausführungsform;
14B ist der Radius des polychromatischen RMS-Flecks bzw. -Spots (μm) gegen die Wellenlänge (μm) und die Feldposition für die LED-Wellenlänge (gestrichelt-gepunktete Linie) für die zweite beispielhafte Ausführungsform; und
15 ist die polychromatische LED-i-Linien-Fourierverteilungs-Funktion und zeigt eine FWHM-Linienbreite von 0,48 μm für die zweite beispielhafte Ausführungsform.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Offenbarung bezieht sich auf Optiken für die Mikrolithographie und insbesondere auf eine katadioptrische Einheitsvergrößerungs-Optik für die Mikrolithographie, die ein großes Feld zum Unterbringen von multiplen Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips aufweist.
Die Ansprüche, wie nachfolgend dargelegt, sind in diese detaillierte Beschreibung einbezogen und stellen einen Teil dieser dar.
Die Begriffe ”Photomaske” und ”Retikel” werden hier synonym verwendet.
Der Begriff ”Die bzw. Grundmuster bzw. Rohchip”, wie im Stand der Technik der Halbleiterherstellung verwendet, bezieht sich auf einen Teil eines Halbleiterwafers, auf dem ein funktionaler integrierter Schaltkreis hergestellt wird. Der Begriff ”Die bzw. Grundmuster bzw. Rohchip”, wie hier verwendet, bezieht sich ebenfalls auf einen Abschnitt des Retikels, der Muster enthält, die verwendet werden, um Bilder auf dem Wafer zum Zwecke des Bildens des Dies bzw. Grundmusters bzw. Rohchips hierauf zu bilden. Somit, zur Vereinfachung der Veranschaulichung und Diskussion, und weil die hier offenbarten optischen Systeme eine nominale Einheitsvergrößerung aufweisen, kann sich der Begriff ”Die bzw. Grundmuster bzw. Rohchip” entweder auf die Retikel-Die- bzw. Grundmuster- bzw. Rohchip-Muster oder die Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips, wie gebildet auf dem Wafer, beziehen. Ein beispielhaftes Retikel kann vier bis sechs Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips aufweisen, wie nachfolgend erläutert, so dass vier bis sechs Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips auf dem Wafer abgebildet werden können, d. h. Bild- und Objektfeld des optischen Systems sind ausgelegt bzw. dimensioniert, um vier oder sechs Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips in verschiedenen Ausführungsformen aufzunehmen. Dies ist was mit einem ”vier Die- bzw. Grundmuster- bzw. Rohchipformat” oder einem ”sechs Die- bzw. Grundmuster- bzw. Rohchipformat” gemeint ist. In einem Beispiel weist jedes Die bzw. jedes Grundmuster bzw. jeder Rohchip eine nominale Größe von 26 mm × 36 mm auf.
Der Begriff ”Spiegel-seitig liegend” bzw. „mirror-wise” bedeutet ”dem Spiegel gegenüberliegend bzw. zugewandt” und der Begriff ”Prisma-seitig liegend” bzw. „prism-wise” bedeutet ”dem Prisma gegenüberliegend bzw. zugewandt”. Somit weist eine Linse, die eine Prisma-seitig liegende konkave Fläche aufweist, eine konkave Fläche auf, die den Prismen gegenüberliegt.
Die nachfolgenden technischen Veröffentlichungen und Patentdokumente sind hier durch Bezugnahme mit einbezogen:
J. Dyson, "Unit Magnification Optical System without Seidel Aberrations", Journal of the Optical Society of America, Juli 1959.
Zhang Yudong et al., "A new familiy of 1:1 catadioptric broadband deep UV high NA lithography lenses", SPIE 1463 (1991): 688–694.
R. M. H. New et al., "Analytic optimization of Dyson optics", Optical Society of America 31 "Applied Optics", Nr. 10: 1444–1449.
Zhang et al., "Some Developments for a Unit Magnification Optical System", veröffentlicht durch die Optical Society of America, Applied Optics 34, Nr. 7, 1. März 1995.
US-Patent Nrn. 1 401 345 ; 1 783 998 ; 2 742 817 ; 7 148 593 und 7 573 655 .
Betrachtungen zum optischen Design
Beispielhafte 1X-photolithographische Gerätschaften umfassen katadioptrische Systeme, die bei Quecksilber-Lichtbogen-Wellenlängen (g-Linie = 436 nm; h-Linie = 405 nm und i-Linie = 365 nm) abbilden, um Merkmale mit kritischen Dimensionen von 0,75 μm bis 2 μm auf Siliciumwafern herzustellen. Jüngst haben die zur Verfügung stehenden UV-Licht-emittierenden Dioden (LEDs) den Übergang von Quecksilber-Lichtbogenlampen zu verlässlicheren Festkörperquellen, wie LEDs, für die i-Linien-Wellenlängen-Abbildung ermöglicht. Ein beispielhaftes LED-i-Linien-Spektrum ist etwa 9 nm breit (FWHM), reicht von etwa 357 nm bis 374 nm und hat einen Peak bei 365 nm. Das geringfügig breitere LED-i-Linien-Spektrum erfordert zusätzliche Achromatisierungsanforderungen für die resultierende Bildqualität und benötigt komplexere optische Designs, insbesondere bei den großen Multi-Die-Formatgrößen bzw. Vielfach-Rohchip-Formatgrößen, die für höhere Waferdurchsatzraten erforderlich sind.
Das hier offenbarte optische System basiert auf dem Wynn-Dyson-Design, das einen primären konkaven Spiegel aufweist, der auf einer optischen Achse zentriert ist und Seperations-Faltprismen (separation fold prisms) auf jeder Seite der optischen Achse aufweist. Die Separations-Faltprismen werden verwendet, um die Objekt- und Bildebenen zu trennen, die ansonsten auf der optischen Achse überlappen würden.
Das optische Design eines optischen Wynn-Dyson-Systems im mittleren UV-aktinischen Spektralbereich (365 nm bis 435 nm) ist auf grob ein dutzend hoch transparente optische Gläser plus ein amorphes transparentes keramisches Material und ein transparentes Kristallmaterial, wie nachfolgend in Tabelle 1 angegeben, begrenzt. Tabelle 1 gibt beispielhafte optische und thermische Eigenschaften von sechzehn ausgewählten Materialien für die aktinische spektrale Bande an.
Tabelle 1
Materialien sind weltweit von einer begrenzten Anzahl von Herstellern verfügbar: Ohara Glass/JP für i-Linien-Glastypen; Heraeus/DE und Corning/US für amorphes, transparentes keramisches Quarzglas verschiedener Typen und Qualitäten und Corning/US und Helma/DE für kubisches Einkristall-Calciumfluorid (CaF₂). Die Herstellung jedes Materials wird durch Kombinationen von Schmelze, chemischer Dampfabscheidung oder Flammenhydrolyse oder einem geeigneten Kristall-Wachstumsverfahren erreicht. Nur Materialien mit der höchsten Brechungsindex-Homogenität (internal-refractive-index homogeneity) (~1 ppm) sind geeignet, wieder aufgrund ihrer optischen Dicke, die für Systeme diesen Typs ziemlich groß wird.
In Tabelle 1 sind jene Materialien mit der höchsten optischen Transmission (> 0,99/25 mm) in Fettdruck in den ersten vier Spalten gezeigt, und dieses sind für dicke Linsenelemente am geeignetsten, insbesondere jene, in einem katadioptrischen Ringfeld-System, wo die effektive Dicke mit 2X multipliziert wird, aufgrund der doppelten Passage der Strahlen zwischen Objekt (zu und vom primären Spiegel) und Bild beim Wafer. Die Spalte der Beschriftung ”nnnvvv” bezieht sich auf den MIL-Code, der die ersten drei Dezimalen des Brechungsindex für die Helium-d-Linie (587,6 nm) und die Abbe-Zahl Vd, die die relative Spektraldispersion jeden Materials im sichtbaren Spektrum angibt, kombiniert. Die Dispersion nimmt bei kürzeren Wellenlängen, insbesondere im UV, zu und macht die Achromatisierung trotz des engeren Spektralbandes von 365 nm bis 435 nm komplizierter, verglichen mit einer sichtbaren Bande von 450 nm bis 650 nm. Der Wert ”τ, i(25 mm)” gibt die interne Transmission für eine Dicke von 25 mm und der Wert ”n, i” gibt den Brechungsindex für die Quecksilber-i-Linie (365 nm) an.
Die thermischen Eigenschaften sollten vom Standpunkt der Temperaturstabilität bei der Verwendung ausgehend genauso wie während der Herstellung ebenfalls berücksichtigt werden, wenn die Materialien ausgewählt werden. Die Werte in Fettdruck geben Materialien mit interessanten Abweichungen vom durchschnittlichen CTE und dn/dT (Temperaturvariation des Brechungsindex) an, insbesondere solche mit ”Null” CTE (Quarzglas) und Null bis negativen dn/dT-Werten.
Dicke optische Komponenten sind gegenüber kleinen Temperaturgradienten sehr empfindlich, die Änderungen in der Flächengeometrie und dem Brechungsindex (Indexgradienten) erzeugen. Obwohl Quarzglas als Material mit einer geringen Ausdehnung angesehen wird, weist es den höchsten dn/dT-Wert von sechzehn ausgewählten Materialien auf. CaF₂ weist einen ähnlich hohen aber negativen dn/dT auf und einen extrem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE), wodurch dieses außerordentlich anfällig für Bruch wird, wenn es plötzlichen Temperaturänderungen (insbesondere Kühlen) während der Herstellung oder Verwendung ausgesetzt wird.
1A ist eine Darstellung der Prismendicke TH_P (mm) gegen den Brechungsindex n für verschiedene Werte des optischen Systems NA, nämlich NA = 0,24, 0,32, 0,40 und 0,50, für ein 52 mm-hohes Prisma und ein Zwei-Die-Systemformat.
Die Materialauswahl für die Separations-Faltprismen berücksichtigt das optische Verhalten für jede interne Reflexionsfläche des Prismas, das fünf bis sechs Mal empfindlicher gegenüber Oberflächenfehlern ist als dessen refraktive Flächen. Der Wellenfrontfehler (wavefront error, WFE) im Zusammenhang mit einer internen reflektierten Wellenfront bei senkrechtem Auftreffen ist gegeben durch: WFE, rfl = 2·n·e, während er für senkrecht auftreffende Refraktion bei einer Fläche angegeben wird durch: WFE, rfr = (n – 1)·e, wobei e der Oberflächenfehler (in Wellen) und n der Brechungsindex bei dieser Wellenlänge ist.
Die relative Empfindlichkeit von einem zum anderen beträgt: σ = 2·n/(n – 1), mit σ = 6,54X für einen niedrigen Index von 1,44 und σ = 5,3X für einen höheren Wert von n = 1,61.
Ein weiterer Faktor, der die Materialauswahl beeinflusst, ist, ob der Brechungsindex hoch genug ist, damit alle Strahlen einer Total-Innen-Reflexion (TIR) von einer reflektierenden Fläche des Primas unterliegen, ohne die Verwendung einer Reflexionsbeschichtung. Wenn der Einfallswinkel unterhalb des kritischen Winkels liegt, findet keine TIR statt. Eine Reflexionsbeschichtung wird dann benötigt, um zu verhindern, dass die Strahlen durch die reflektierende Fläche gebrochen werden, und ein Vignettieren eines Teils des Bildes auftritt.
Der kritische Winkel φ_c oberhalb dem TIR sichergestellt ist, wird angegeben durch: φ_c ≥ asin(1/n), wobei φ relativ zur Oberflächenormalen gemessen wird.
1B ist eine Darstellung des minimalen TIR-Faltwinkels θ_FM (invertierte Skala) für i-Linien-Materialien (2B, nachfolgend eingeführt, zeigt, wie der Faltwinkel θ_F gemessen wird). Der minimale Faltwinkel θ_FM, der TIR unterstützt, wird angegeben durch: θ_FM = 2·[asin(1/n) + asin(NA/n) + K], wobei n der Brechungsindex bei der längsten Wellenlänge, die unterstützt werden soll, ist, NA ist die Blende des Systems und K ist die Zusatztoleranz zum Festlegen des Design-Spielraums für die Abweichungen von der Telezentrizität und anderen Toleranzen. 1B ist eine Darstellung des minimalen TIR-Faltwinkels θ_FM (Grad) gegen den Brechungsindex n (bei der i-Linien-Wellenlänge) für eine Anzahl von optischen i-Linien-Materialien für NAs im Bereich von 0,30 bis 0,55, wie in der Legende der Darstellung bzw. des Plots angegeben.
Je größer der Faltwinkel θ_F, je dicker wird das Prisma, was auch auftritt, wenn der Wert des Brechungsindex verringert wird. Die Prismaform wird nichtoptimal, da extreme NA-Strahlen intern nicht länger parallel gehalten werden können, relativ zur Eintrittsfläche des Prismas. Dies vergrößert die Prismahöhe und die Prismadicke, was nachteilig für das gesamte optische Design sein kann.
Der optimale Prisma-Faltwinkel θ_F wird bezeichnet als θ_FO und ist derart, dass der untere gebrochene Strahl gegen die NA parallel zur gefalteten Eintrittsfläche des Prismas ist. Der Auflösungsbereich kann im Hinblick auf den minimalen Faltwinkel θ_FM und den optimalen Faltwinkel θ_FO definiert werden: (θ_FO – θ_FM) = 2·{[45° + (1/2)·asin(NA')] – φc} (in Grad), wobei NA' die Blende des Objekts (Strahlen) darstellt, das im Prisma gebrochen wird – z. B. asin(1/n) – und n ist der Brechungsindex. Der optimale kritische Winkel φ_CO weist einen begrenzten Bereich des Auflösungsbereichs auf – z. B. Werte > φ_C für NA >> 0,24 – und Brechungsindexwerte oberhalb 1,54. Dickere und weniger kompakte Prismen sind erforderlich, um die TIR für geringere Brechungsindices oder höhere NAs zu unterstützen, und schließlich versagen höhere NAs insgesamt und erfordern die Hinzufügung einer Reflexionsbeschichtung auf der Prismafläche.

Ohara-Glas-Typen, die die optimalen kritischen Winkel φ_CO bei 0,24 NA erfüllen, sind beschränkt auf zwölf Gläser in der nachfolgenden Tabelle 2. Eine noch kleinere Anzahl (unterstrichen) erfüllt den optimalen kritischen Winkel φ_CO bei 0,32 NA und keines erfüllt diesen für NAs > 0,37. Tabelle 2

GLAS	N
BSL7Y	1,535739
PBL6Y	1,559593
PBL1Y	1,579306
BAL15Y	1,580115
PBL26Y	1,602169
PBL25Y	1,619284
PBL35Y	1,61937
BAL35Y	1,612606
BSM51Y	1,627426
PBM18Y	1,636558
PBM8Y	1,636037
PBM2Y	1,66635

Vorangehend wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Verwendung von Quarzglas oder CaF₂ (die Materialien mit der höchsten Transmission) nicht notwendigerweise die beste Wahl für die Prismen darstellen, insbesondere, wenn TIR eine Voraussetzung darstellt. Prismen mit geringem Brechungsindex erfordern größere Faltwinkel, und ihre Formen weichen von der optimalen Form ab, wodurch größere Dicken entstehen, als Materialien mit höherem Brechungsindex erfordern. Das Prismenmaterial kann das Erreichen des optimalen Gesamtdesigns in Verbindung mit allen anderen Kombinationen von Materialien und Linsen und Spiegelkombinationen, Flächenformen etc. verhindern.
Wenn eine nominale Prismageometrie, basierend auf einem bevorzugten Material, festgelegt wurde, wird dann deren Dicke zusammen mit den verbleibenden Linsen-Design-Parametern (Radien, Dicken, Luftspalten und asphärischen Termen) optimiert. Die Prismadicke weist eine signifikante Wirkung auf die sphärische Aberration und die Petzval-Summe, genauso wie auf andere Seidel-Aberrationen auf. Demgemäß ist es zulässig, relativ zur nominalen Geometrie einzustellen, um das Linsendesign für verschiedene Kombinationen von Materialtypen vollständig zu optimieren.
Das Optimierungsverfahren ist schrittweise und ermöglicht die Substitution sämtlicher geeigneter Glas-Typen, basierend auf sorgfältiger Auswahl der geeignetsten Eigenschaften, in erster Linie der spektralen Transmission. Andere Faktoren, wie Kosten (im Hinblick auf Quarzglas oder CaF₂), thermische und Herstellungsbetrachtungen sollten in ähnlicher Weise berücksichtigt werden.
Die vorangehende Formelsammlung kann in die Linsen-Design-Optimierungsleistungsfunktion von Standard-Optikdesign-Software einbezogen werden, um es der Optikdesign-Software zu ermöglichen, an die verschiedenen Beschränkungen im optischen Design dynamisch gebunden zu sein und auf diese zu reagieren. Dies ermöglicht es der Design-Software global nach den besten Kombinationen von Materialien zu suchen, basierend auf einem Array von Optimierungsparametern, die das Design über einfache minimierende Bildkriterien hinausführen, wie eine Diffraktions-Punktverteilungsfunktion (diffraction Point Spread Function, PSF) oder das Strehl-Verhältnis. Andere Faktoren, wie Verformung bzw. Verzerrung bzw. Distorsion und Telezentrizität müssen überwacht und beschränkt werden, wenn notwendig. Die Polarisationseffekte in der TIR werden durch Aufbringen einer Phasen-erhaltenden Beschichtung auf der reflektierenden Fläche des Prismas berücksichtigt, wenn die Phasen-Verschiebungsvariation für nicht-polarisiertes Licht (LED oder Lichtbogenlampe) groß genug ist, um die Bildqualität zu verschlechtern.
Die Anwendung der obigen Betrachtungen wird verwendet zur Darstellung von zwei beispielhaften Ausführungsformen für ein optisches 1X-Wynn-Dyson-System, beide bei einer NA von 0,32: Eines für ein Vier-Die- bzw. -Grundmuster- bzw. -Rohchipformat bei LED-i-Linien- und GHI-simultanen (GHI-s) Spektren, und ein anderes für ein Sechs-Die- bzw. -Grundmuster- bzw. -Rohchipformat optimiert, nur für die LED-i-Linien.
Erste beispielhafte Ausführungsform
2A ist eine Darstellung einer ersten beispielhaften Ausführungsform eines modifizierten katadioptrischen 1X-Wynn-Dyson-Systems (”System”) 10 gemäß der Offenbarung. Das System 10 umfasst einen primären konkaven Spiegel M1, zentriert auf einer optischen Achse A1. Der Spiegel M1 weist eine Spiegelfläche MS auf. Ein Blendenstop bzw. eine Aperturblende AS ist bei der Spiegelfläche MS angeordnet. Das System 10 umfasst vier refraktive Linsenelemente L1 bis L4, angeordnet entlang der Achse A1 auf der konkaven Seite des Spiegels M1 und axial beabstandet von der Spiegelfläche MS. Das System 10 umfasst Separations-Faltprismen (”Prismen”) PA und PB, die sich jeweils angrenzend an die Linsen L1, aber auf entgegengesetzten Seiten der optischen Achse A1 befinden. Die Prismen PA und PB weisen jeweils TIR-Flächen TA und TB auf, die dazu dienen, das System 10 zu falten, so dass eine Bildebene IP und eine Objektebene OP nicht auf der Achse A1 überlappen.
2B ist eine Nahansicht der Prismen PA und PB und der jeweiligen Objekt- und Bildebenen OP und IP. Das Prisma PA umfasst eine planare Fläche PA1, angrenzend an eine Linsenfläche LS1 des Linsenelements L1. Das Prisma PA umfasst ebenfalls eine planare Fläche PA2 am nächsten zur Objektebene OP. In ähnlicher Weise umfasst das Prisma PB eine planare Fläche PB1, angrenzend an die Linsenfläche LS1 des Linsenelements L1. Das Prisma PB umfasst ebenfalls eine planare Fläche PB2 am nächsten zur Bildebene IP.
In einem Beispiel umfasst das System 10 ein dünnes (z. B. nominal 1 mm dickes) Schutzfenster WA, angeordnet zwischen der Prismenfläche PA2 und der Objektebene OP, sowie ein dünnes Schutzfenster WB, angeordnet zwischen der Prismenfläche PB2 und der Bildebene IP. Ein beispielhaftes Material für die Fenster WA und WB ist Quarzglas.
Das beispielhafte System 10 weist ein Vier-Die- bzw. -Grundmuster- bzw. -Roh-Chipformat bei einer LED-i-Linien-Wellenlänge oder GHI-s-Spektralbanden auf, sowie eine NA = 0,32. Das Vier-Die- bzw. -Grundmuster- bzw. -Rohchipformat bedeutet, dass das Objektfeld und Bildfeld vier Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips, die nominale Abmessungen von 26 mm × 36 mm aufweisen, abdecken können. Die Feldgröße (bei der Bildebene IP oder Objektebene OP) beträgt 66 mm × 52 mm und weist 73% Transmission auf. Die konkave Fläche des Linsenelements L4 ist eine asphärische Fläche. In ähnlicher Weise ist die Spiegelfläche MS eine asphärische Fläche. Es ist hier festzuhalten, dass die Objekt- und Bildfelder dieselbe Größe haben, da das System 10 ein 1X-Vergrößerungssystem darstellt.
Das System 10 weist einen Arbeitsabstand (working distance) WD von 5 mm, eine fokale Distanz FD von 5 mm, einen Faltwinkel θ_F von 103,5, eine ungefaltete Länge (Objektebene OP zur primären Spiegelvertex) von 1.212,5 mm, einen Blendenstop bzw. eine Aperturblende AS mit einer freien Blende bzw. freien Apertur von 596,2 mm und einem primären Spiegeldurchmesser von 620 mm mit einer Dicke von 150 mm auf. Die Prismen PA und PB weisen eine Pfadlänge von 105 mm auf. Die zwei asphärischen Flächen sind die Linsenfläche LS4 der Linse L4 und die Spiegelfläche MS des primären Spiegels M1 und sie sind asphärische Flächen 12. Ordnung, wie angegeben in der asphärischen Gleichung für die Durchbiegung, wie nachfolgend dargelegt.

Die nachfolgende Tabelle 3 stellt eine beispielhafte Linsen-Design-Beschreibung für das erste beispielhafte System 10 dar. Die Abmessungen sind in Millimeter. Tabelle 3

S#	Anmerkung	Radius	Dicke	Glas	Halber Durchmesser
1	0,32 NA Objektebene (OP)		0,000		86,006
2	Objekt-Arbeitsabstand		5,000		93,506
3	Schutzfenster (WA)		1,000	Quarzglas	95,295
4	Luftspalt		1,000		95,529
5	Prismen-Eintrittsfläche (PA2)		105,000	PBL1Y	95,887
6	TIR-Fläche (TA)		0,000	Spiegel	143,761
7	Prismen-Austrittsfläche/Luftspalt		–2,580		118,842
8	EL#1 B1CX (Linse L1)	4946,059	–43,113	S-FPL51Y	125,000
9	Luftspalt	212,390	–0,455		125,000
10	EL#2 NMNSC (Linse L2)	211,329	–22,453	PBL1Y	125,000
11	Luftspalt	706,726	–9,706		135,000
12	EL#3 PMNSC (Linse L3)	2333,382	–45,977	S-FPL51Y	148,000
13	Luftspalt	1145,335	–95,049		148,000
14	EL#4 PMNSC ASPH (Linse L4)	829,033	–41,202	PBL1Y	172,000
15	Luftspalt	454,819	–839,951		177,500
16	0,32 NA Blendenstop/AperturblendeAS	-	-	-	298,107
17	Primärer Spiegel ASPH	1214,617	839,951	Spiegel	310,000
18	Rücklauf-Bildpfad	-	-	-	-
19	EL#4 Rücklauf (Linse 14)	454,819	41,202	PBL1Y	177,500
20	Luftspalt	829,033	95,049		172,000
21	EL#3 Rücklauf (Linse L3)	1145,335	45,977	S-FPL51Y	148,000
22	Luftspalt	2333,382	9,706		148,000
23	EL#2 Rücklauf (Linse L2)	706,726	22,453	PBL1Y	135,000
24	Luftspalt	211,329	0,455		125,000
25	EL#1 Rucklauf (Linse L1)	212,390	43,113	S-FPL51Y	125,000
26	Luftspalt	4946,059	2,580		125,000
27	Prismen-Eintrittsfläche		0,000	PBL1Y	118,842
28	TIR-Fläche (TB)		–105,000	Spiegel	143,762
30	Prismen-Austrittsfläche/Luftspalt		–1,000		95,887
31	Schutzfenster (WB)		–1,000	Quarzglas	95,529
32	Bild-rückwärtiger Fokusabstand		–5,000		95,295
33	Bildebene, Wafer (IM)		0,000		86,006

Die Prismen PA und PB weisen eine gleichschenklige Geometrie mit Scheitelpunktwinkeln von 51,75°, 76,5° und 51,75° auf, einer Höhe von 85,1274 mm, TIR-Flächen TA, TB von 133,70398 mm, Eintritts-/Austrittsflächen P1 und P2 von 52,7019 mm, einen Faltwinkel θ_F = 103,5° und eine Bildebenenneigung um X: + 0,60 μm über eine Bildhöhe von 52 mm. Die Fokussierung ist dieselbe wie die Tiefenschärfe und beträgt 3 μm.
Die asphärischen Flächen LS4 und MS sind wie folgt unter Verwendung der Durchbiegung Z definiert, wobei c = 1/R, R ist der Basisradius der Krümmung, ρ ist der polare Radius um die Z-Achse, r ist eine radiale Koordinate, k ist die konische Konstante und α_i ist der i-te asphärische Koeffizient. Die Durchbiegung Z ist die Verschiebung in Richtung der optischen Achse A1, gemessen von der polaren Tangentenebene. Z = c²/((1 + SQRT(1 – (1 + k)c²/r²))) + α₁r² + α₂r⁴ + α₃r⁶ + α₄r⁸ + α₅r¹⁰ + α₆r¹²

Die nachfolgende Tabelle 3 stellt die asphärischen Daten für die zwei asphärischen Flächen LS4 und MS dar. Tabelle 3 – Asphärische Daten

Fläche	k	α₂	α₃	α₄	α₅	α₆
14 (LS4)	0	5,6040E–10	1,3502E–15	–1,5854E–20	7,4217E–25	–7,8041E–30
17 (MS)	0	–8,5462E–13	1,1996E–18	–2,9985E–23	2,6641E–28	–9,0952E–34

2C ist eine vergrößerte Seitenansicht, ähnlich zu derjenigen von 2B, und zeigt die Prismen PA und PB und Linsenelemente L1 bis L4. Die Strahlenbündel RB sind gezeigt, die bei der Bild- und Objektebene IP und OP konvergieren. Die Linsenelemente L1 bis L4 sind durch einen Luftspalt getrennt. Die Linsenfläche LS1 des Linsenelements L1 ist angrenzend zu den Prismenflächen PA1 und PB1. Die Linsenfläche LS1 ist geringfügig konkav und in einem Beispiel weist sie einen Krümmungsradius auf, der für die optimale optische Leistungsfähigkeit des Systems 10 ausgewählt ist. Die Linsen L1 und L4 sind am unteren Ende abgeschnitten (durchgezogene Linie, bezeichnet als TR), so dass ein 300 mm-Wafer 100 in der Bildebene IP verwendet werden kann. Ein Retikel (Photomaske) 110 ist in der Objektebene OP angeordnet. Ein beispielhaftes Retikel 110 ist 0,25'' (6 mm) dick. Der Fokusabstand (focal distance) FD von 5 mm liefert einen 3 mm-Spielraum, um ein Pellikel (nicht gezeigt) auf dem Retikel 110 aufzunehmen. Fenster WA und WB werden verwendet, um die Systemoptiken vor Beschädigungen durch flüchtige organische Verbindungen und Ausgasungen zu schützen.
3A ist eine vergrößerte Nahansicht eines beispielhaften Prismas PB, das die Bildebene IP und die vier Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips D1 bis D4 zeigt, die sich in einem Bildfeld (image field) IF befinden, das in der Bildebene gebildet wird. 3B ist eine vergrößerte Nahansicht ähnlich zu 3A, die beide Prismen PA und PB und die angrenzende Linse L1 mit der Linsenfläche LS1 zeigt. Die Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips D1 bis D4 sind relativ zu beiden Prismen PA und PB gezeigt, da ein Die bzw. Grundmuster bzw. Rohchip auf dem Retikel 110 (nicht gezeigt) dieselbe Größe wie das auf dem Wafer 100 (nicht gezeigt) abgebildete Die bzw. Grundmuster bzw. Rohchip aufweist.
3C ist ähnlich zu 3A und umfasst Strahlenbündel RB, die in der Bildebene IP über dem Bildfeld IF fokussiert sind. 3D zeigt die vier Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips D1 bis D4 im Bildfeld IF der Bildebene IP (oder in einem Objektfeld OF der Objektebene OP) und zeigt ebenfalls den Brennpunkt von neun Strahlenbündeln RB an den Ecken der vier Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips. Die vier Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips D1 bis D4 sind gezeigt, dass sie sich entweder im Bildfeld IF oder dem Objektfeld OF befinden. Es ist festzuhalten, dass der Begriff ”Die bzw. Grundmuster bzw. Rohchip” verwendet wird, um ein Die-Muster bzw. Grundmuster bzw. Rohchipmuster auf dem Retikel 110 oder Wafer 100 aus Gründen der Veranschaulichung und Diskussion anzugeben.
4 ist eine Darstellung bzw. Plot der Gitterverzerrung bzw. -deformation- bzw. distorsion (grid distortion) GD, wobei ”X” die Hauptstrahlposition relativ zu einem perfekten Gitter bezeichnet. Die Gitterverformung bzw. -deformation GD in 4 ist 340.000X vergrößert. Die kleinen Rechtecke in der Darstellung haben tatsächliche Abmessungen von 10 nm (horizontal) zu 7,6 nm (vertikal).
5A ist eine Darstellung bzw. Plot der Feldkrümmung/des Astigmatismus für tangentiale Strahlen T und sagittale Strahlen S. Das Maximalfeld beträgt 79 mm. Die Kurven stellen die verschiedenen Wellenlängen von 355 nm bis 375 nm in 5 nm-Inkrementen dar. 5B ist eine Darstellung bzw. Plot der Verzerrung bzw. Deformation bzw. Distorsion (in mm) als einer Funktion der Feldhöhe (maximal 79 mm). In 5B überlappen die Kurven für die verschiedenen Wellenlängen.
6A ist eine Darstellung des polychromatischen MTF (Modul der optischen Übertragungsfunktion oder |OTF|) gegen die Ortsfrequenz ν (Zyklen/mm) für Wellenlängen von 355 nm bis 375 nm und verschiedene Feldpositionen. Die Nähe der Kurven für die verschiedenen Wellenlängen gibt an, dass der MTF für die verschiedenen Wellenlängen und verschiedenen Feldpositionen hoch ist. Die Darstellung zeigt, dass das Beispiel von System 10 hinsichtlich der Brechung beschränkt ist, mit einer Grenzfrequenz von 1.800 Zyklen/mm.
6B ist eine Darstellung der Größe des polychromatischen RMS-Flecks bzw. -Spots SS (μm) gegen die Wellenlänge λ (nm) und Feldpositionen F1 bis F9, wie nachfolgend in Tabelle 4 festgehalten. Die Feldgröße beträgt 79 mm. Tabelle 4 – Feldpositionen F1–F9

FELD X (mm) Y (mm)

F1 0 –27

F2 0 –53

F3 0 –79

F4 –34 –27

F5 –34 –53

F6 –34 –79

F7 34 –27

F8 34 –53

F9 34 –79
Die gestrichelte Linie stellt das Hg-Lichtbogenspektrum dar, während die gestrichelt-gepunktete Linie das LED-i-Linien-Spektrum darstellt. Die Beugungs-Grenzlinie wird als DL (diffraction-limit line) bezeichnet und der Beugungsgrenzradius beträgt 0,65 μm. Bei 365 nm beträgt der Design-RMS-Radius etwa 1/3 der Beugungsgrenze.
7A ist die polychromatische LED-i-Linien-Linen-Fourierverteilungsfunktion, aufgetragen als relative Strahlungsstärke I_R gegen × (μm) und zeigt eine Halbwertsbreite (full-width half-max) (FWHM) von 0,55 μm.
7B ist eine Darstellung des Strehl-Verhältnisses SR gegen den Fokus F (μm) für verschiedene Feldpositionen bei der i-Linien-Wellenlänge (365 nm). Das Designziel ist ein Strehl von 0,95 oder größer über die Tiefenschärfe.
Die 8A und 8B sind ähnlich zu den 5A und 5B und zeigen die Feldkrümmung und Verzerrung bzw. Deformation bzw. Distorsion für die GHI-s-Spektralbande.
9A ist ähnlich zu 6A und stellt den polychromatischen MTF für Wellenlängen im Bereich von 355 nm bis 450 nm und für die Ortsfrequenzen von 0 bis 1.800 Zyklen/mm dar.
9B ist ähnlich zu 6B und zeigt den Radius des polychromatischen RMS-Flecks bzw. -Spots SS (μm) gegen die Wellenlänge λ (nm) für verschiedene Feldpositionen für die Hg-Lichtbogenwellenlängen (gestrichelte Linie) und die LED-Wellenlängen (gestrichelt-gepunktete Linie). Der Beugungsgrenzradius beträgt 0,7 μm und bei 405 nm beträgt der Design-RMS-Radius etwa ½ der Beugungsgrenze.
10A ist ähnlich zu 7A und stellt die Linien-Fourierverteilungsfunktion dar und zeigt eine FWHM von etwa 6 μm.
10B ist ähnlich zu 7B und ist eine Darstellung des Strehl-Verhältnisses durch einen Fokus bei der h-Linie von 405 nm, mit dem Ziel von 0,95 oder größer über den Tiefenschärfenbereich.
Charakteristika und Vorteile der ersten Ausführungsform
Die erste beispielhafte Ausführungsform des Systems 10 weist eine Anzahl von Charakteristika und Vorteilen auf, die nachfolgend zusammengefasst sind.
Die mittlere NA von 0,32 liefert Linienbreiten und Fleck- bzw. Spotgrößen von weniger als 0,75 μm bei der i-Linien-Wellenlänge und Linienbreiten und Fleck- bzw. Spotgrößen von weniger als 2 μm bei einer breitbandigen GHI-s-Belichtung.
Die Formatgröße der Vier-Dies bzw. -Grundmuster- bzw. -Rohchips von 68 mm × 52 mm erhöht die Wafer/Stunde-Expositionsrate bis zu 4X durch Belichten von Vier Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips pro Belichtungsschritt, verglichen mit nur einem einzelnen Die bzw. Grundmuster bzw. Rohchip.
Das Design basiert auf der Unterstützung der TIR in den Feld-Separationsprismen PA und PB während der Maximierung der spektralen Transmission auf ihre langen optischen Pfaden.
Die Tiefenschärfe erlaubt eine Restbiegung bzw. Restwölbung des Wafers von ~3 μm bei durch Vakuum abgeflachten bzw. gehaltenen Wafern 100.
Das System 10 unterstützt das LED-i-Linien-Spektrum, welches das doppelte der Bandbreite des Hg-Lichtbogenspektrums darstellt.
Das System 10 unterstützt die GHI-s-Exposition mit einer Hg-Lichtbogenquelle oder Multi-Wellenlängen-LED-Quellen.
Das beispielhafte Design verwendet i-Linien-Gläser höchster Qualität für maximale Transmission und Brechungsindex-Homogenität.
Das System 10 vermeidet das kostspieligere Quarzglas, wenn optische i-Linien-Glastypen den zusätzlichen Vorteil eines höheren Brechungsindex, ausreichender Innentransmission und überragendes dn/dT-Verhalten liefern (z. B. geringere Empfindlichkeit gegenüber Temperaturgradienten).
Die asphärischen Flächen sind auf zwei konkave optische Flächen LS4 und MS begrenzt, um die Abweichung von einer Sphäre mit der besten Anpassung (best-fit-sphere) zu minimieren, um das Testen bei der Herstellung zu erleichtern, das das Verbiegen bzw. Verkrümmen von Optiken (Linsen und Spiegel) aufgrund des gravitationellen Eigengewichts in ihrem ”Verwendungszustand” berücksichtigt.
Der Luftspalt der refraktiven Linsenelemente L1 bis L4 vermeidet die Verwendung von optischen Klebern, die gegenüber einer Beschädigung durch UV anfällig sind, wodurch eine längere Systemhaltbarkeit möglich wird.
Ein beispielhaftes System 10 weist eine Neigung der Fokusebene auf, die optimiert ist, um jede Restneigungskomponente der Petzval-Krümmung für die Feldabweichung (off-axis field) zu kompensieren, und emuliert bzw. ahmt die tatsächliche Systemausrichtungsprozedur nach.
Die vernachlässigbare optische Verzerrung bzw. Deformation bzw. Distorsion (z. B. < 10 nm) stellt eine maximale Überlagerungsgenauigkeit für eine Multi-Die- bzw. -Grundmuster- bzw. -Rohchip-Exposition sicher.
Die Verwendung von Schutzfenstern (die ersetzbar sind) verhindert eine Beschädigung der Optiken durch flüchtige organische Verbindungen und Ausgasungen im Zusammenhang mit dem Photolithographieverfahren, z. B. aus verschiedenen Photoresisten etc., wodurch eine lange Betriebsdauer gefördert wird, und der Bedarf für häufiges Reinigung oder Ersetzen von optischen Komponenten vermieden wird, und ermöglicht ein ”Abdichten” des optischen Systems, um die zuvor erwähnte Kontamination der Optiken zu verhindern.
Der große Arbeits- und Fokusabstand (5 mm) liefert ausreichenden physikalischen Spielraum zwischen dem angrenzenden Schutzfenster und entweder dem Wafer oder Retikelpellikel. Dies bewahrt vor einer Beeinträchtigung der Exposition und Erzeugung von Verfahrensdefekten durch kleine Defekte, verursacht durch Partikel.
Zweite beispielhafte Ausführungsform
11A ähnelt 2A und veranschaulicht eine zweite beispielhafte Ausführungsform des Systems 10, das drei refraktive Linsenelemente L1, L2 und L3 mit Luftspalt umfasst. Das System 10 ist ausgestaltet, um ein Sechs-Die- bzw. -Grundmuster- bzw. -Rohchipformat bei den LED-i-Linien- oder GHI-s-Spektralbanden bereitzustellen. Die Feldgröße beträgt 102 mm × 52 mm und weist eine Transmission von 75% bei der i-Linien-Wellenlänge auf. Der Arbeitsabstand WD = 6 mm. Das System 10 umfasst die zuvor erwähnten Fenster WA und WB, die in einem Beispiel 1 mm dick und aus Quarzglas hergestellt sind. Der Faltwinkel θ_F beträgt 103 Grad. Die ungefaltete Länge beträgt 1.417,5 mm. Der Blendenstopp bzw. die Aperturblende AS weist eine freie Apertur von 749,8 mm auf und ein primärer Spiegel M1 weist eine freie Apertur von 780 mm auf und ist 175 mm dick. Die Prismen-Pfadlänge beträgt 107 mm. Die Linse L3 weist eine konkave Fläche LS3 auf, die asphärisch ist. Die Spiegelfläche MS ist ebenfalls asphärisch. Die NA = 0,32. Der rückwärtige Fokusabstand (back focus distance) FD ist im wesentlichen derselbe wie der Arbeitsabstand WD aufgrund der Systemsymmetrie.

Tabelle 5 stellt ein Beispiel einer Linsen-Designbeschreibung für das zweite beispielhafte System 10 dar. Die Abmessungen sind in Millimeter. Tabelle 5

S#	Kommentar	R	Dicke	Glas	Halber Durchmesser
1	0,32 NA Objektebene (OPP)		0,0000		96,566
2	Objekt-Arbeitsabstand (WD)		6,0000		104,066
3	Schutzfenster (WA)		1,0000	Quarzglas	106,343
4	Luftspalt		1,5000		106,591
5	Prismen-Eintrittsfläche		107,0000	PBL35Y	107,160
6	TIR-Fläche (TA)		0,0000	SPIEGEL	151,237
7	Prismen-Austrittsfläche-Luftspalt		–3,7640		129,472
8	EL#1 PLCX (L1)	348,0068	–68,0765	Quarzglas	145,000
9	Luftspalt	251,5685	225,7860		145,000
10	EL#2 NMNSC (L2)	309,5053	–63,5867	PBL35Y	175,000
11	Luftspalt	1124,9733	–63,4603		200,000
12	EL#3 PMNSC asphär. (L3S)	934,5878	–54,0829	PBL6Y	230,000
13	Luftspalt	1417,0000	823,2103		230,000
14	0,32 NA Blendenstopp (AS)	-	-	-	374,913
15	Primärspiegel asphär.	1417,0807	832,2103	SPIEGEL	390,000
16	Rücklauf-Pfad	-	-	-	-
17	EL#3 Rücklauf (L3)	1124,9733	54,0829	PBL6Y	230,000
18	Asphär. Luftspalt	309,5053	63,4603		230,000
19	EL#2 Rücklauf (L2)	251,5685	63,5867	PBL35Y	200,000
20	Luftspalt	348,00068	225,7860		175,000
21	EL#1 Rücklauf (L1)		68,0765	Quarzglas	145,000
22	Luftspalt		3,7640		145,000
23	Prismen-Eintrittsfläche		0,0000	PBL35Y	129,476
24	TIR-Fläche (TB)		–107,000	SPIEGEL	150,085
25	Prismen-Austrittsfläche-Luftspalt		–1,5000		103,790
26	Schutzfenster (WB)		–1,0000	Quarzglas	103,220
28	Bild-rückwärtiger Fokusabstand		–6,0008		102,973
29	Bildebene (IP)		0,0000		93,197

Die Prismen A und B sind gleichschenklig und weisen die nachfolgenden Designparameter auf: Scheitelpunktwinkel: 51,5°, 77° und 51,5°, eine Höhe von 87,3504 mm; eine Länge von 170,0 mm; und eine TIR-Basisbreite von 136,7224 mm. Die fokale Ebenenneigung beträgt etwa X: ±0,40 μm über eine Objekt- & Bildhöhe von 68 mm. Die Tiefenschärfe = 2,5 μm.

Die asphärischen Flächen werden unter Verwendung der Durchbiegungsgleichung, die oben dargestellt ist, beschrieben, aber mit zusätzlichen Termen von α₇ρ¹⁴ und α₈ρ¹⁶. Die asphärischen Daten sind nachfolgend in Tabelle 6 dargelegt.

Tabelle 6
S#	K	α₂	α₃	α₄	α₅	α₆	α₇	α₈
12 (LS3)	0	6,9262E–11	5,2170E–17	–2,4905E–21	1,4863E–25	–5,2515E–30	9,0087E–35	–5,7562E–40
15 (MS)	0	–3,7538E–13	–2,9662E–18	5,5504E–23	–6,2595E–28	3,8523E–33	–1,1861E–38	1,3622E–44

11B ist ähnlich zu 2C und zeigt die Prismen PA und PB, die drei Linsenelemente L1 bis L3 mit Luftspalt, Retikel 110 in der Objektebene OP und den Wafer 100 in der Bildebene IP. Die Linsenfläche LS1 der Linse L1, die angrenzend an die Prismen PA und PB vorliegt, ist flach. Dieses spezielle Beispiel-Design würde von einer Krümmung der Linsenfläche LS1 nicht profitieren. Die Linsen L1 bis L3 sind, wie oben erläutert, abgeschnitten, um einen Spielraum für einen 300 mm-Wafer 100 zu ermöglichen. Das Retikel 110 in der Objektebene OP ist 0,25 mm dick. Der fokale Abstand FD von 6 mm liefert einen 4 mm-Spielraum vom Retikelpellikel (nicht gezeigt).
12 ist eine schematische Darstellung, die auftreffende Strahlenbündel RB bei jeweiligen Ecken der Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips D1 bis D6 bei entweder dem Bildfeld IF oder dem Objektfeld OF zeigt. Die große rechtwinklige Kontur ist die Prismen-Eintritts-/Austrittsfläche PA2 oder PB2 in der Objekt- oder Bildebene OP oder IP. Das kleinere Rechteck ist entweder Fenster WA oder Fenster WB.
13 ist ähnlich zu 4 und zeigt die Gitterverzerrung bzw. -deformation GD mit den ”X”-Markierungen, die die Hauptstrahlabweichung vom idealen Gitter bezeichnen. Wie in 4 sind die Verzerrungs- bzw. Deformationsfehler 510.000X vergrößert, so dass sie einfacher gesehen werden können. Die Vierecke in der Darstellung sind 10 nm (horizontal) zu 5,1 nm (vertikal).
14A ist ähnlich zu 9A und stellt den polychromatischen MTF für Wellenlängen im Bereich von 355 nm bis 375 nm für verschiedene Feldpositionen dar. Das System 10 dieses zweiten Beispiels ist beugungsbegrenzt mit einer Grenzfrequenz von 1.800 Zyklen/mm. Wieder zeigt die Gruppierung der verschiedenen MTF-Kurven eine gute Korrektur über den Wellenlängenbereich und über das Bildfeld IF.
14B ist ähnlich zu 9B und stellt die Größe des polychromatischen RMS-Flecks bzw. -Spots SS (Fleck- bzw. Spotradius) (μm) gegen die Wellenlänge λ (nm) für verschiedene Feldpositionen für die LED-Wellenlänge (gestrichelt-gepunktete Linie) dar. Der Beugungsgrenzradius beträgt 0,62 μm. Bei 365 nm beträgt der Designradius etwa 1/3 der Beugungsgrenze.
15 ist ähnlich zu 10A und stellt die polychromatische LED-i-Linien-Linien-Fourierverteilungsfunktion dar. Die Darstellung zeigt eine FWHM-Linienbreite von 0,48 μm.
Charakteristika und Vorteile der zweiten Ausführungsform
Die zweite beispielhafte Ausführungsform des Systems 10 weist eine Anzahl von Charakteristika und Vorteilen auf, die nachfolgend zusammengefasst sind.
Die mittlere NA von 0,32 liefert Linienbreiten und Fleck- bzw. Spotgrößen von weniger als 0,5 μm bei der i-Linien-Wellenlänge.
Das vereinfachte Design erfordert nur drei Linsenelemente L1 bis L3 zusätzlich zu den Feld-Separationsprismen PA, PB und dem primären Spiegel M1.
Die Formatgröße mit sechs Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips von 102 mm × 52 mm erhöht die Wafer/Stunde-Expositionsrate bis zu 6X durch Exponieren von sechs Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips pro Expositionsschritt verglichen mit nur einem einzelnen Die bzw. Grundmuster bzw. Rohchip.
Das Design unterstützt die TIR in den Feld-Separationsprismen während die spektrale Transmission ihrer langen optischen Pfade maximiert wird.
Die Tiefenschärfe erlaubt eine Restbiegung des Wafers von ~3 μm bei durch Vakuum abgeflachten bzw. gehaltenen Wafern 100.
Das System 10 kann über das LED-i-Linien-Spektrum arbeiten, das etwa das doppelte der Bandbreite des Hg-Lichtbogen-i-Linien-Spektrums aufweist.
Das beispielhafte System 10 verwendet eine Mischung der i-Linien-Gläser höchster Qualität für maximale Transmission und Brechungsindex-Homogenität.
Das System 10 erfordert nur ein einzelnes Linsenelement aus Quarzglas; die verbliebenen zwei Linsenelemente verwenden optische i-Linien-Glastypen, wie z. B. optische i-Liniengläser von Ohara mit reduzierter dn/dT-Empfindlichkeit, wobei eine Achromatisierung einer breiteren LED-i-Linien-Spektralbande bereitgestellt wird, verglichen mit derjenigen einer Hg-Lichtbogenlampe.
Die zwei asphärischen Flächen LS3 und MS sind auf konkave optische Flächen begrenzt, um die Abweichung von der best-angepassten Sphäre (best-fit-sphere) zu minimieren, um ein Testen bei der Herstellung zu vereinfachen, das das Verbiegen der Optiken (Linsen und Spiegel) in ihrem ”Verwendungszustand” unter dem gravitationellen Eigengewicht berücksichtigt.
Die Verwendung von drei Linsenelementen mit Luftspalt vermeidet die Verwendung von Klebern, die gegenüber einer Beschädigung durch UV empfindlich sind.
Die Fokusebeneneigung kompensiert die restliche Neigungskomponente der Petzval-Krümmung der Feldabweichung und emuliert bzw. ahmt die tatsächliche Systemausrichtungsprozedur nach.
Die vernachlässigbare optische Verzerrung bzw. Deformation (z. B. < 10 nm) stellt eine maximale Überlagerungsgenauigkeit für eine Multi-Die- bzw. -Grundmuster- bzw. -Rohchip-Exposition sicher.
Die Verwendung von Schutzfenstern WA, WB (die ersetzbar sind) verhindert eine Beschädigung der Optik durch flüchtige organische Verbindungen und Ausgasungen in Zusammenhang mit dem Photolithographieverfahren, z. B. von verschiedenen Photoresisten etc., wodurch eine lange Betriebsdauer unterstützt wird, und verhindert das Erfordernis häufigen Reinigens oder das Ersetzen optischer Komponenten und erlaubt ein ”Abdichten” des optischen Systems, um die zuvor erwähnte Kontamination der Optiken zu verhindern.
Das Design liefert ausreichend physikalischen Spielraum zwischen dem angrenzenden Schutzfenster und entweder dem Wafer 100 oder dem Retikelpellikel. Dies verhindert, dass kleine Defekte, verursacht durch Partikel, die Belichtung beeinträchtigen und Verfahrensdefekte kreieren.
Eine kleine Abweichung von ansonsten perfekter Telezentrizität wird verwendet, um eine konjugierte Fokusverschiebung zu ermöglichen, um die Vergrößerung mit +/–10 μm einzustellen, damit das Multi-Die-format zur Wafergeometrie passt, um Überlagerungsfehler zu minimieren. Die Vergrößerung im Stand der Technik, die telezentrische Einheitsvergrößerung, die katadioptrischen Strahlen können nicht variiert werden.
Es ist für den Fachmann im Stand der Technik offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Somit ist beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung die Modifikationen und Variationen dieser Offenbarung abdeckt, vorausgesetzt, sie liegen im Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente.
Die Erfindung umfasst Aspekte, die in den nachfolgenden Sätzen offenbart sind, die Teil der Beschreibung darstellen, aber keine Ansprüche sind:
Sätze

1. Mikrolithographische Optik zum Abbilden über ein Bildfeld in einer Bildebene einer Photomaske, die eine Vielzahl von Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips in einer Objektebene definiert, umfassend entlang einer optischen Achse: einen konkaven Spiegel mit einer asphärischen konkaven Fläche; eine positive Linsengruppe, beabstandet von der konkaven Fläche des konkaven Spiegels; erste und zweite Totalreflexions(TIR)prismen, angeordnet angrenzend an die positive Linsengruppe, entgegengesetzt dem konkaven Spiegel und auf jeweiligen Seiten der optischen Achse, wobei das erste Prisma eine erste Fläche aufweist, angrenzend an die Objektebene, und das zweite Prisma eine zweite Fläche aufweist, angrenzend an die Bildebene; wobei die positive Linsengruppe aus entweder drei oder vier Linsenelementen mit Luftspalt besteht, wobei eines der Linsenelemente ein am nächsten zum Spiegel liegendes Linsenelement darstellt, mit einer positiven Meniskusform, und eine Prisma-seitig vorliegende konkave asphärische Fläche umfasst, und wobei das Bildfeld ausgelegt bzw. dimensioniert ist, um vier bis sechs Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips aufzuweisen, wobei jedes Die bzw. Grundmuster bzw. jeder Rohchip eine nominale Größe von 26 mm × 34 mm aufweist, die Optik im Wesentlichen eine Einheitsvergrößerung bei einer numerischen Blende von nominal 0,32 aufweist, und wobei die Optik ein Strehl-Verhältnis von > 0,95 über das Bildfeld für mindestens eine i-Linien-Wellenlänge des Lichts aufweist.
2. Mikrolithographische Optik nach Satz 1, weiterhin umfassend eine Auflösung von etwa 1 μm bei einer Wellenlänge von 365 nm.
3. Mikrolithographische Optik nach Satz 1, weiterhin umfassend eine Auflösung von etwa 2 μm für Licht mit g-Linien-, h-Linien- und i-Linien-Wellenlängen.
4. Mikrolithographische Optik nach Satz 1, weiterhin umfassend ein Ausmaß an Verzerrung bzw. Deformation bzw. Distorsion, die weniger als 100 nm über das Bildfeld beträgt.
5. Mikrolithographische Optik nach Satz 1, weiterhin umfassend ein Ausmaß an Verzerrung bzw. Deformation bzw. Distorsion, die weniger als 50 nm über das Bildfeld beträgt.
6. Mikrolithographische Optik nach Satz 1, weiterhin umfassend ein Ausmaß an Verzerrung bzw. Deformation bzw. Distorsion, die weniger als 10 nm über das Bildfeld beträgt.
7. Mikrolithographische Optik nach Satz 1, weiterhin umfassend eine Tiefenschärfe von etwa 3 μm oder größer über das Bildfeld.
8. Mikrolithographische Optik nach Satz 1, wobei die mikrolithographische Optik Licht über ein LED-i-Linien-Spektrum abbildet.
9. Mikrolithographische Optik nach Satz 1, weiterhin umfassend: ein erstes Schutzfenster, angeordnet zwischen der Objektebene und der ersten TIR-Prismafläche; und ein zweites Schutzfenster, angeordnet zwischen der Bildebene und der zweiten TIR-Prismafläche.
10. Mikrolithographische Optik nach Satz 9, wobei die Schutzfenster jeweils aus Quarzglas hergestellt sind und eine Dicke von etwa 1 mm aufweisen.
11. Mikrolithographische Optik nach Satz 1, wobei die Optik ein Ausmaß an Nicht-Telezentrizität aufweist, die es erlaubt, die Einheitsvergrößerung auf bis zu etwa 5 parts per million (ppm) einzustellen.
12. Mikrolithographische Optik nach Satz 1, wobei eines der Linsenelemente entweder eine konkave Fläche oder eine planare Fläche umfasst, die sich unmittelbar an das erste und zweite Prisma anschließt.
13. Mikrolithographische Optik nach Satz 1, wobei die Bildfeldgröße nominal 68 mm × 52 mm beträgt und vier Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips unterbringt.
14. Mikrolithographische Optik nach Satz 1, wobei die Bildfeldgröße nominal 102 mm × 52 mm beträgt und sechs Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips unterbringt.
15. Mikrolithographische Optik zum Abbilden über ein Bildfeld in einer Bildebene einer Photomaske, die eine Vielzahl von Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips in einer Objektebene definiert, umfassend entlang einer optischen Achse: einen konkaven Spiegel mit einer asphärischen konkaven Fläche; eine positive Linsengruppe, beabstandet von der konkaven Fläche des konkaven Spiegels und bestehend aus drei beabstandeten Linsenelementen, umfassend ein am nächsten zum Spiegel liegendes Linsenelement mit einer positiven Meniskusform, und umfassend eine Prisma-seitig vorliegende konkave asphärische Fläche; erste und zweite Totalreflexions(TIR)prismen, angeordnet angrenzend an die positive Linsengruppe, entgegengesetzt zum konkaven Spiegel und auf jeweiligen Seiten der optischen Achse, wobei das erste Prisma eine erste Fläche aufweist, angrenzend an die Objektebene, und das zweite Prisma eine zweite Fläche aufweist, angrenzend an die Bildebene; und wobei das Bildfeld ausgelegt bzw. dimensioniert ist, um sechs Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips aufzuweisen, wobei jedes Die bzw. Grundmuster bzw. jeder Rohchip eine nominale Größe von 26 mm × 34 mm aufweist, die Optik im Wesentlichen eine Einheitsvergrößerung bei einer numerischen Blende von nominal 0,32 aufweist, und wobei die Optik ein Strehl-Verhältnis von > 0,95 über das Bildfeld für entweder ein LED-i-Linien-Wellenlängenspektrum oder für g-Linien-, h-Linien- und i-Linienlicht aufweist.
16. Mikrolithographische Optik nach Satz 15, wobei die Optik ein Ausmaß an Nicht-Telezentrizität aufweist, die es ermöglicht, die Einheitsvergrößerung auf bis zu etwa 5 Parts per million einzustellen.
17. Mikrolithographische Optik nach Satz 15, wobei die Bildfeldgröße nominal 102 mm × 52 mm beträgt.
18. Mikrolithographische Optik zum Abbilden über ein Bildfeld in einer Bildebene einer Photomaske, die eine Vielzahl von Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips in einer Objektebene definiert, umfassend entlang einer optischen Achse: einen konkaven Spiegel mit einer asphärischen konkaven Fläche; erste und zweite Totalreflexions(TIR)prismen, angeordnet auf jeweiligen Seiten der optischen Achse, wobei das erste Prisma eine erste Fläche aufweist, angrenzend an die Objektebene, und das zweite Prisma eine zweite Fläche aufweist, angrenzend an die Bildebene; eine positive Linsengruppe, beabstandet von der konkaven Fläche des konkaven Spiegels und zwischen den Prismen und dem konkaven Spiegel, wobei die positive Linsengruppe aus vier beabstandeten Linsenelementen besteht, umfassend ein am nächsten zum Spiegel liegendes Linsenelement, das eine positive Meniskusform aufweist, und eine Prisma-seitig vorliegende konkave asphärische Fläche und ein am nächsten zu den Prismen angeordnetes Linsenelement, das eine Prismen-seitig vorliegende konkave Fläche aufweist, die sich angrenzend an die Prismen befindet, und wobei das Bildfeld ausgelegt bzw. dimensioniert ist, um vier Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips zu umfassen, wobei jedes Die bzw. Grundmuster bzw. jeder Rohchip eine nominale Größe von 26 mm × 34 mm aufweist, die Optik im Wesentlichen eine Einheitsvergrößerung bei einer numerischen Blende von nominal 0,32 aufweist, und wobei die Optik ein Strehl-Verhältnis von > 0,95 über das Bildfeld für entweder ein LED-i-Linien-Wellenlängenspektrum oder für g-Linien-, h-Linien- und i-Linienlicht aufweist.
19. Mikrolithographische Mikrolithographische Optik nach Satz 18, wobei die Bildfeldgröße nominal 68 mm × 52 mm beträgt.
20. Mikrolithographische Optik nach Satz 18, weiterhin umfassend einen Ausmaß an Verzerrung bzw. Deformation bzw. Distorsion, der weniger als 10 nm über das Bildfeld beträgt.

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

US 1401345 [0049]
US 1783998 [0049]
US 2742817 [0049]
US 7148593 [0049]
US 7573655 [0049]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

J. Dyson, ”Unit Magnification Optical System without Seidel Aberrations”, Journal of the Optical Society of America, Juli 1959 [0049]
Zhang Yudong et al., ”A new familiy of 1:1 catadioptric broadband deep UV high NA lithography lenses”, SPIE 1463 (1991): 688–694 [0049]
R. M. H. New et al., ”Analytic optimization of Dyson optics”, Optical Society of America 31 ”Applied Optics”, Nr. 10: 1444–1449 [0049]
Zhang et al., ”Some Developments for a Unit Magnification Optical System”, veröffentlicht durch die Optical Society of America, Applied Optics 34, Nr. 7, 1. März 1995 [0049]

Claims

Mikrolithographische Optik zum Abbilden über ein Bildfeld in einer Bildebene einer Photomaske, die eine Vielzahl von Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips in einer Objektebene definiert, umfassend entlang einer optischen Achse: einen konkaven Spiegel mit einer asphärischen konkaven Fläche; eine positive Linsengruppe, beabstandet von der konkaven Fläche des konkaven Spiegels; erste und zweite Totalreflexions(TIR)prismen, angeordnet angrenzend an die positive Linsengruppe, entgegengesetzt dem konkaven Spiegel und auf jeweiligen Seiten der optischen Achse, wobei das erste Prisma eine erste Fläche aufweist, angrenzend an die Objektebene, und das zweite Prisma eine zweite Fläche aufweist, angrenzend an die Bildebene; wobei die positive Linsengruppe aus entweder drei oder vier Linsenelementen mit Luftspalt besteht, wobei eines der Linsenelemente ein am nächsten zum Spiegel liegendes Linsenelement darstellt, mit einer positiven Meniskusform, und eine Prisma-seitig vorliegende konkave asphärische Fläche umfasst, und wobei das Bildfeld ausgelegt bzw. dimensioniert ist, um vier bis sechs Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips aufzuweisen, wobei jedes Die bzw. Grundmuster bzw. jeder Rohchip eine nominale Größe von 26 mm × 34 mm aufweist, die Optik im Wesentlichen eine Einheitsvergrößerung bei einer numerischen Blende von nominal 0,32 aufweist, und wobei die Optik ein Strehl-Verhältnis von > 0,95 über das Bildfeld für mindestens eine i-Linien-Wellenlänge des Lichts aufweist.
Mikrolithographische Optik nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Auflösung von etwa 1 μm bei einer Wellenlänge von 365 nm.
Mikrolithographische Optik nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend eine Auflösung von etwa 2 μm für Licht mit g-Linien-, h-Linien- und i-Linien-Wellenlängen.
Mikrolithographische Optik nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend ein Ausmaß an Verzerrung bzw. Deformation bzw. Distorsion, die weniger als 100 nm über das Bildfeld beträgt.
Mikrolithographische Optik nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend ein Ausmaß an Verzerrung bzw. Deformation bzw. Distorsion, die weniger als 50 nm über das Bildfeld beträgt.
Mikrolithographische Optik nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend ein Ausmaß an Verzerrung bzw. Deformation bzw. Distorsion, die weniger als 10 nm über das Bildfeld beträgt.
Mikrolithographische Optik nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, weiterhin umfassend eine Tiefenschärfe von etwa 3 μm oder größer über das Bildfeld.
Mikrolithographische Optik nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei die mikrolithographische Optik Licht über ein LED-i-Linien-Spektrum abbildet.
Mikrolithographische Optik nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, weiterhin umfassend: ein erstes Schutzfenster, angeordnet zwischen der Objektebene und der ersten TIR-Prismafläche; und ein zweites Schutzfenster, angeordnet zwischen der Bildebene und der zweiten TIR-Prismafläche.
Mikrolithographische Optik nach Anspruch 9, wobei die Schutzfenster jeweils aus Quarzglas hergestellt sind und eine Dicke von etwa 1 mm aufweisen.
Mikrolithographische Optik nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10, wobei die Optik ein Ausmaß an Nicht-Telezentrizität aufweist, die es erlaubt, die Einheitsvergrößerung auf bis zu etwa 5 parts per million einzustellen.
Mikrolithographische Optik nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11, wobei eines der Linsenelemente entweder eine konkave Fläche oder eine planare Fläche umfasst, die sich unmittelbar an das erste und zweite Prisma anschließt.
Mikrolithographische Optik nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 12, wobei die Bildfeldgröße nominal 68 mm × 52 mm beträgt und vier Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips unterbringt.
Mikrolithographische Optik nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 13, wobei die Bildfeldgröße nominal 102 mm × 52 mm beträgt und sechs Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips unterbringt.
Mikrolithographische Optik zum Abbilden über ein Bildfeld in einer Bildebene einer Photomaske, die eine Vielzahl von Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips in einer Objektebene definiert, umfassend entlang einer optischen Achse: einen konkaven Spiegel mit einer asphärischen konkaven Fläche; eine positive Linsengruppe, beabstandet von der konkaven Fläche des konkaven Spiegels und bestehend aus drei beabstandeten Linsenelementen, umfassend ein am nächsten zum Spiegel liegendes Linsenelement mit einer positiven Meniskusform, und umfassend eine Prisma-seitig vorliegende konkave asphärische Fläche; erste und zweite Totalreflexions(TIR)prismen, angeordnet angrenzend an die positive Linsengruppe, entgegengesetzt zum konkaven Spiegel und auf jeweiligen Seiten der optischen Achse, wobei das erste Prisma eine erste Fläche aufweist, angrenzend an die Objektebene, und das zweite Prisma eine zweite Fläche aufweist, angrenzend an die Bildebene; und wobei das Bildfeld ausgelegt bzw. dimensioniert ist, um sechs Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips aufzuweisen, wobei jedes Die bzw. Grundmuster bzw. jeder Rohchip eine nominale Größe von 26 mm × 34 mm aufweist, die Optik im Wesentlichen eine Einheitsvergrößerung bei einer numerischen Blende von nominal 0,32 aufweist, und wobei die Optik ein Strehl-Verhältnis von > 0,95 über das Bildfeld für entweder ein LED-i-Linien-Wellenlängenspektrum oder für g-Linien-, h-Linien- und i-Linienlicht aufweist.
Mikrolithographische Optik nach Anspruch 15, wobei die Optik ein Ausmaß an Nicht-Telezentrizität aufweist, die es ermöglicht, die Einheitsvergrößerung auf bis zu etwa 5 parts per million einzustellen.
Mikrolithographische Optik nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Bildfeldgröße nominal 102 mm × 52 mm beträgt.
Mikrolithographische Optik zum Abbilden über ein Bildfeld in einer Bildebene einer Photomaske, die eine Vielzahl von Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips in einer Objektebene definiert, umfassend entlang einer optischen Achse: einen konkaven Spiegel mit einer asphärischen konkaven Fläche; erste und zweite Totalreflexions(TIR)prismen, angeordnet auf jeweiligen Seiten der optischen Achse, wobei das erste Prisma eine erste Fläche aufweist, angrenzend an die Objektebene, und das zweite Prisma eine zweite Fläche aufweist, angrenzend an die Bildebene; eine positive Linsengruppe, beabstandet von der konkaven Fläche des konkaven Spiegels und zwischen den Prismen und dem konkaven Spiegel, wobei die positive Linsengruppe aus vier beabstandeten Linsenelementen besteht, umfassend ein am nächsten zum Spiegel liegendes Linsenelement, das eine positive Meniskusform aufweist, und eine Prisma-seitig vorliegende konkave asphärische Fläche und ein am nächsten zu den Prismen angeordnetes Linsenelement, das eine Prismen-seitig vorliegende konkave Fläche aufweist, die sich angrenzend an die Prismen befindet, und wobei das Bildfeld ausgelegt bzw. dimensioniert ist, um vier Dies bzw. Grundmuster bzw. Rohchips zu umfassen, wobei jedes Die bzw. Grundmuster bzw. jeder Rohchip eine nominale Größe von 26 mm × 34 mm aufweist, die Optik im Wesentlichen eine Einheitsvergrößerung bei einer numerischen Blende von nominal 0,32 aufweist, und wobei die Optik ein Strehl-Verhältnis von > 0,95 über das Bildfeld für entweder ein LED-i-Linien-Wellenlängenspektrum oder für g-Linien-, h-Linien- und i-Linienlicht aufweist.
Mikrolithographische Optik nach Anspruch 18, wobei die Bildfeldgröße nominal 68 mm × 52 mm beträgt.
Mikrolithographische Optik nach Anspruch 18 oder 19, weiterhin umfassend ein Ausmaß an Verzerrung bzw. Deformation bzw. Distorsion, die weniger als 10 nm über das Bildfeld beträgt.