DE102015221984A1

DE102015221984A1 - Abbildende Optik zur Abbildung eines Objektfeldes in ein Bildfeld sowie Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen abbildenden Optik

Info

Publication number: DE102015221984A1
Application number: DE102015221984.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander Wolf; Hans-Jürgen Rostalski
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2017-05-11
Also published as: WO2017080937A1; US10330903B2; US20180252904A1; JP6886476B2; CN108292032A; JP2018534639A; CN108292032B

Abstract

Eine abbildende Optik (7) für die Projektionslithographie hat eine Mehrzahl von Spiegeln (M1 bis 8) zur Führung von Abbildungslicht (3) von einem Objektfeld (4) in ein Bildfeld (8). Das Objektfeld (4) ist aufgespannt von zwei Objektfeldkoordinaten (x, y). Längs einer ersten, größeren Objektfelddimension und längs einer zweiten, kleineren Objektfelddimension. Die abbildende Optik (7) hat mindestens zwei GI-Spiegel (M2, M3, M5, M6) und mindestens einen NI-Spiegel (M4), der zwischen zwei GI-Spiegeln (M3, M5) im Abbildungslicht-Strahlengang angeordnet ist. Eine genutzte Reflexionsfläche des NI-Spiegels (M4) hat ein Aspektverhältnis (x/y) zwischen einer Flächendimension längs einer ersten Reflexionsflächenkoordinate (x) und einer Flächendimension längs einer zweiten Reflexionskoordinate (y) parallel zur zweiten Objektfelddimension, das kleiner ist als 4,5. Es resultiert eine abbildende Optik, deren Herstellungskosten reduziert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine abbildende Optik beziehungsweise Projektionsoptik zur Abbildung eines Objektfeldes in ein Bildfeld. Ferner betrifft die Erfindung ein optisches System mit einer derartigen Projektionsoptik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauteils mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mit diesem Verfahren hergestelltes mikro- beziehungsweise nanostrukturiertes Bauelement.
Projektionsoptiken der eingangs genannten Art sind bekannt aus der JP 2002-048977 A , der US 5,891,806 , die eine Projektionsbelichtungsanlage vom ”Proximity-Type” beschreibt, aus der DE 10 2015 209 827 A1 und aus der WO 2008/141 686 A1 sowie aus der WO 2015/014 753 A1 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine abbildende Optik der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass deren Herstellungskosten reduziert sind.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine abbildende Optik mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen.
Die abbildende Optik ist zum Einsatz in der Projektionslithographie, insbesondere zum Einsatz in der EUV-Projektionslithographie ausgelegt.
Die zweite Objektfelddimension kann parallel zu einer Scanrichtung einer Projektionsbelichtungsanlage verlaufen, in der die abbildende Optik zum Einsatz kommt. Die erste Reflexionsflächenkoordinate des NI-Spiegels verläuft in der Regel nicht parallel zur ersten kartesischen Objektfeldkoordinate.
Das Aspektverhältnis der genutzten Reflexionsfläche des NI-Spiegels kann 4,4 betragen. Dieses Aspektverhältnis kann kleiner sein und kann 4,3 betragen. Dieses Aspektverhältnis kann kleiner sein und 4,2 oder 4,1 betragen. Dieses Aspektverhältnis kann kleiner sein als 4, kann kleiner sein als 3,8, kann kleiner sein als 3,5 und kann 3,4 betragen. Dieses Aspektverhältnis kann kleiner sein als 3,4, kann kleiner sein als 3,3, kann kleiner sein als 3,2 und kann 3,1 betragen.
Eine abbildende Optik nach Anspruch 2 hat sich als besonders geeignet herausgestellt.
Eine Ausführung nach Anspruch 3 kann für die drei GI-Spiegel mit dem Aspektverhältnis größer als 1 sicherstellen, dass dort eine Reflexionsflächendimension in einer Faltebene des GI-Spiegels nicht zu groß wird. In dieser Faltebene liegt regelmäßig die zweite Objektfelddimension.
Eine Ausführung nach Anspruch 4 führt zu vorteilhaft kompakten GI-Spiegeldimensionen. Die Bedingung für den größten Durchmesser der genutzten Reflexionsfläche kann für jeden GI-Spiegel der abbildenden Optik gelten. Der größte Durchmesser kann 397,5 mm betragen. Der größte Durchmesser kann kleiner sein als 380 mm, kann kleiner sein als 370 mm und kann 368,1 mm betragen.
Eine Ausführung nach Anspruch 5 führt zu einer vorteilhaft kompakten Spiegeldimensionierung. Insbesondere der letzte Spiegel im Abbildungslicht-Strahlengang, der eine bildseitige numerische Apertur vorgibt, ist vorteilhaft kompakt. Der größte Durchmesser kann 840,2 mm betragen, kann kleiner sein als 800 mm und kann 797,2 mm betragen.
Eine Ausführung nach Anspruch 6 ist insgesamt in Richtung der parallel zur zweiten Bildfeldkoordinate verlaufenden Dimension vorteilhaft kompakt. Diese Kantenlänge parallel zur zweiten Objektfeldkoordinate kann kleiner sein als 1800 mm und kann 1766 mm betragen.
Bildfelddimensionen der abbildenden Optik können größer sein als 1 mm × 10 mm und können z. B. 1 mm × 26 mm oder 1,2 mm × 26 mm betragen.
Eine bildseitige numerische Apertur nach Anspruch 7 führt zu einer hohen Strukturauflösung der abbildenden Optik. Die bildseitige numerische Apertur kann 0,55 oder 0,6 betragen und kann noch größer sein.
Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 8, entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die abbildende Optik bereits erläutert wurden.
Bei der Lichtquelle kann es sich um eine EUV-Lichtquelle handeln. Auch eine DUV-Lichtquelle, also beispielsweise eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 193 nm, kann alternativ zum Einsatz kommen.
Die Vorteile einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 9, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 10 und eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauteils nach Anspruch 11 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die abbildende Optik und das optische System bereits erläutert wurden. Hergestellt kann mit der Projektionsbelichtungsanlage insbesondere ein Halbleiter-Bauteil, beispielsweise ein Speicherchip.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie;
2 in einem Meridionalschnitt eine Ausführung einer abbildenden Optik, die als Projektionsobjektiv in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1 einsetzbar ist, wobei ein Abbildungsstrahlengang für Hauptstrahlen und für einen oberen und einen unteren Komastrahl zweier ausgewählter Feldpunkte dargestellt ist;
3 eine Ansicht der abbildenden Optik nach 2, gesehen aus Blickrichtung III in 2;
4 Aufsichten auf Randkonturen optisch genutzter Flächen der Spiegel der abbildenden Optik nach den 2 und 3;
5 in einer zu 2 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer abbildenden Optik, einsetzbar als Projektionsobjektiv in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1;
6 eine Ansicht der abbildenden Optik nach 5, gesehen aus Blickrichtung VI in 5;
7 Aufsichten auf Randkonturen optisch genutzter Flächen der Spiegel der abbildenden Optik nach den 5 und 6;
8 bis 16 in zu den 5 bis 7 jeweils ähnlichen Darstellungen weitere Ausführungen einer abbildenden Optik, einsetzbar als Projektionsobjektiv in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1.
Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie hat eine Lichtquelle 2 für Beleuchtungslicht beziehungsweise Abbildungslicht 3. Bei der Lichtquelle 2 handelt es sich um eine EUV-Lichtquelle, die Licht in einem Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 5 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 5 nm und 15 nm, erzeugt. Bei der Lichtquelle 2 kann es sich um eine plasmabasierte Lichtquelle (lasererzeugtes Plasma (laser-produced plasma, LPP), gasentladungserzeugtes Plasma (gas-discharge produced plasma, GDP)) oder auch um eine synchrotronbasierte Lichtquelle, zum Beispiel einen Freie-Elektronen-Laser (FEL) handeln. Bei der Lichtquelle 2 kann es sich insbesondere um eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 13,5 nm oder um eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 6,9 nm handeln. Auch andere EUV-Wellenlängen sind möglich. Generell sind sogar beliebige Wellenlängen, zum Beispiel sichtbare Wellenlängen oder auch andere Wellenlängen, die in der Mikrolithographie Verwendung finden können (zum Beispiel DUV, tiefes Ultraviolett) und für die geeigneten Laserlichtquellen und/oder LED-Lichtquellen zur Verfügung stehen (beispielsweise 365 nm, 248 nm, 193 nm, 157 nm, 129 nm, 109 nm), für das in der Projektionsbelichtungsanlage 1 geführte Beleuchtungslicht 3 möglich. Ein Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 ist in der 1 äußerst schematisch dargestellt.
Zur Führung des Beleuchtungslichts 3 von der Lichtquelle 2 hin zu einem Objektfeld 4 in einer Objektebene 5 dient eine Beleuchtungsoptik 6. Mit einer Projektionsoptik beziehungsweise abbildenden Optik 7 wird das Objektfeld 4 in ein Bildfeld 8 in einer Bildebene 9 mit einem vorgegebenen Verkleinerungsmaßstab abgebildet.
Zur Erleichterung der Beschreibung der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie der verschiedenen Ausführungen der Projektionsoptik 7 ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In der 1 verläuft die x-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Richtung verläuft nach links und die z-Richtung nach oben.
Das Objektfeld 4 und das Bildfeld 8 sind bei der Projektionsoptik 7 gebogen beziehungsweise gekrümmt und insbesondere teilringförmig ausgeführt. Ein absoluter Krümmungsradius des Bildfeldes 8 beträgt 81 mm. Alternativ ist es möglich, das Objektfeld 4 und das Bildfeld 8 rechteckförmig auszuführen. Das Objektfeld 4 und das Bildfeld 8 haben ein xy-Aspektverhältnis größer als 1. Das Objektfeld 4 hat also eine längere Objektfelddimension in der x-Richtung und eine kürzere Objektfelddimension in der y-Richtung. Diese Objektfelddimensionen verlaufen längs der Feldkoordinaten x und y.
Das Objektfeld 4 ist dementsprechend aufgespannt von der ersten kartesischen Objektfeldkoordinate x längs der ersten, größeren (längeren) Objektfelddimension und der zweiten kartesischen Objektfeldkoordinate y längs der zweiten, kleineren (kürzeren) Objektfelddimension. Die dritte kartesische Koordinate z, die senkrecht auf diesen beiden Objektfeldkoordinaten x und y steht, wird nachfolgend auch als Normalkoordinate bezeichnet.
Die erste Objektfeldkoordinate x und die Normalkoordinate z spannen eine erste Abbildungslicht-Ebene xz auf, die nachfolgend auch als Sagittalebene bezeichnet ist. Die Aufspann-Koordinaten x und z der ersten Abbildungslicht-Ebene xz enthalten die größere Objektfelddimension x.
Die zweite Objektfeldkoordinate y und die Normalkoordinate z spannen eine zweite Abbildungslicht-Ebene yz auf, die nachfolgend auch als Meridionalebene bezeichnet ist.
Für die Projektionsoptik 7 kann eines der in den 2 ff. dargestellten Ausführungsbeispiele eingesetzt werden. Die Projektionsoptik 7 nach 2 verkleinert in der ersten Abbildungslicht-Ebene xz um einen Faktor 4 und in der zweiten Abbildungslicht-Ebene yz um einen Faktor 8.
Bei der Projektionsoptik 7 handelt es sich um eine anamorphotische Projektionsoptik. Auch andere Verkleinerungsmaßstäbe in den beiden Abbildungslicht-Ebene xz, yz sind möglich, zum Beispiel 3x, 5x, 6x, 7x oder auch Verkleinerungsmaßstäbe, die größer sind als 8x. Alternativ kann die Projektionsoptik 7 auch in den beiden Abbildungslicht-Ebenen xz, yz den jeweils gleichen Verkleinerungsmaßstab aufweisen, beispielsweise eine Verkleinerung um einen Faktor 8. Auch andere Verkleinerungsmaßstäbe sind dann möglich, zum Beispiel 4x, 5x oder auch Verkleinerungsmaßstäbe, die größer sind als 8x. Der jeweilige Verkleinerungsmaßstab kann eine Bildumkehr herbeiführen oder nicht, was nachfolgend auch durch eine entsprechende Vorzeichenangabe des Verkleinerungsmaßstabes verdeutlicht ist.
Die Bildebene 9 ist bei der Projektionsoptik 7 in der Ausführung nach 2 parallel zur Objektebene 5 angeordnet. Abgebildet wird hierbei ein mit dem Objektfeld 4 zusammenfallender Ausschnitt einer Reflexionsmaske 10, die auch als Retikel bezeichnet wird. Das Retikel 10 wird von einem Retikelhalter 10a getragen. Der Retikelhalter 10a wird von einem Retikelverlagerungsantrieb 10b verlagert.
Die Abbildung durch die Projektionsoptik 7 erfolgt auf die Oberfläche eines Substrats 11 in Form eines Wafers, der von einem Substrathalter 12 getragen wird. Der Substrathalter 12 wird von einem Wafer- beziehungsweise Substratverlagerungsantrieb 12a verlagert.
In der 1 ist schematisch zwischen dem Retikel 10 und der Projektionsoptik 7 ein in diese einlaufendes Strahlenbündel 13 des Beleuchtungslichts 3 und zwischen der Projektionsoptik 7 und dem Substrat 11 ein aus der Projektionsoptik 7 auslaufendes Strahlenbündel 14 des Beleuchtungslichts 3 dargestellt. Eine bildfeldseitige numerische Apertur (NA) der Projektionsoptik 7 ist in der 1 nicht maßstäblich wiedergegeben.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist vom Scannertyp. Sowohl das Retikel 10 als auch das Substrat 11 werden beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 in der y-Richtung gescannt. Auch ein Steppertyp der Projektionsbelichtungsanlage 1, bei dem zwischen einzelnen Belichtungen des Substrats 11 eine schrittweise Verlagerung des Retikels 10 und des Substrats 11 in der y-Richtung erfolgt, ist möglich. Diese Verlagerungen erfolgen synchronisiert zueinander durch entsprechende Ansteuerung der Verlagerungsantriebe 10b und 12a.
2 und 3 zeigen das optische Design einer ersten Ausführung der Projektionsoptik 7. Die 2 zeigt die Projektionsoptik 7 in einem Meridionalschnitt, also den Strahlengang des Abbildungslichts 3 in der yz-Ebene. Die Meridionalebene yz wird auch als zweite Abbildungslicht-Ebene bezeichnet. Die 3 zeigt den Abbildungsstrahlengang der Projektionsoptik 7 in der Sagittalebene xz. Eine erste Abbildungslicht-Ebene xz_HR ist diejenige Ebene, die am jeweiligen Ort des Strahlengangs des Abbildungslichts 3 aufgespannt ist von der ersten kartesischen Objektfeldkoordinate x und einer momentanen Abbildungslicht-Hauptpropagationsrichtung z_HR. Die Abbildungslicht-Hauptpropagationsrichtung z_HR ist die Strahlrichtung eines Hauptstrahls 16 eines zentralen Feldpunktes. Bei jeder Spiegelreflexion an den Spiegeln M1 bis M8 ändert sich diese Abbildungslicht-Hauptpropagationsrichtung z_HR in der Regel. Diese Änderung kann beschrieben werden als eine Verkippung der momentanen Abbildungslicht-Hauptpropagationsrichtung z_HR um die erste kartesische Objektfeldkoordinate x um einen Kippwinkel, der gleich dem Umlenkwinkel dieses Hauptstrahls 16 des zentralen Feldpunktes am jeweils betrachteten Spiegel M1 bis M8 ist. Nachfolgend wird die erste Abbildungslicht-Ebene xz_HR vereinfachend auch als erste Abbildungslicht-Ebene xz bezeichnet.
Die zweite Abbildungslicht-Ebene yz enthält ebenfalls die Abbildungslicht-Hauptpropagationsrichtung z_HR und steht senkrecht auf der ersten Abbildungslicht-Ebene xz_HR.
Da die Projektionsoptik 7 ausschließlich in der Meridionalebene yz gefaltet ist, fällt die zweite Abbildungslicht-Ebene yz mit der Meridionalebene zusammen.
Dargestellt ist in der 2 der Strahlengang jeweils dreier Einzelstrahlen 15, die von fünf in der 2 zueinander in der y-Richtung beabstandeten Objektfeldpunkten ausgehen. Dargestellt sind Hauptstrahlen 16, also Einzelstrahlen 15, die durch das Zentrum einer Pupille in einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 verlaufen, sowie jeweils ein oberer und ein unterer Komastrahl dieser beiden Objektfeldpunkte. Ausgehend vom Objektfeld 4 schließen die Hauptstrahlen 16 mit einer Normalen auf die Objektebene 5 einen Winkel CRAO von 5,4° ein.
Die Objektebene 5 liegt parallel zur Bildebene 9.
Die Projektionsoptik 7 hat eine bildseitige numerische Apertur von 0,55.
Die Projektionsoptik 7 nach 2 hat insgesamt acht Spiegel, die in der Reihenfolge des Strahlengangs der Einzelstrahlen 15, ausgehend vom Objektfeld 4, mit M1 bis M8 durchnummeriert sind.
Dargestellt sind in der 2 bis 4 Ausschnitte der berechneten Reflexionsflächen der Spiegel M1 bis M8. Genutzt wird ein Teilbereich dieser berechneten Reflexionsflächen. Lediglich dieser tatsächlich genutzte Bereich der Reflexionsflächen ist zuzüglich eines Überstandes bei den realen Spiegeln M1 bis M8 tatsächlich vorhanden. Diese Nutz-Reflexionsflächen werden in bekannter Weise von Spiegelkörpern getragen.
Bei der Projektionsoptik 7 nach 2 sind die Spiegel M1, M4, M7 und M8 als Spiegel für normalen Einfall ausgeführt, also als Spiegel, auf die das Abbildungslicht 3 mit einem Einfallswinkel trifft, der kleiner ist als 45°. Insgesamt hat die Projektionsoptik 7 nach 2 also vier Spiegel M1, M4, M7 und M8 für normalen Einfall. Diese Spiegel für normalen Einfall werden auch als NI(Normal Incidence)-Spiegel bezeichnet.
Die Spiegel M2, M3, M5 und M6 sind Spiegel für streifenden Einfall des Beleuchtungslichts 3, also Spiegel, auf die das Beleuchtungslicht 3 mit Einfallswinkeln auftritt, die größer sind als 60°. Ein typischer Einfallswinkel der Einzelstrahlen 15 des Abbildungslichts 3 auf den Spiegeln M2, M3 sowie M5, M6 für streifenden Einfall liegt im Bereich von 80°. Insgesamt hat die Projektionsoptik 7 nach 2 genau vier Spiegel M2, M3, M5 und M6 für streifenden Einfall. Diese Spiegel für streifenden Einfall werden auch als GI(Grazing Incidence)-Spiegel bezeichnet.
Die Spiegel M2 und M3 bilden ein direkt im Strahlengang des Abbildungslichts 3 hintereinander angeordnetes Spiegel-Paar. Auch die Spiegel M5 und M6 bilden ein im Strahlengang des Abbildungslichts 3 direkt hintereinander angeordnetes Spiegel-Paar.
Die Spiegel-Paare M2, M3 einerseits und M5, M6 andererseits reflektieren das Abbildungslicht 3 so, dass sich die Ausfallswinkel der Einzelstrahlen 15 auf den jeweiligen Spiegeln M2, M3 beziehungsweise M5, M6 dieser beiden Spiegel-Paare addieren. Der jeweils zweite Spiegel M3 und M6 des jeweiligen Spiegel-Paares M2, M3 und M5, M6 verstärkt also eine umlenkende Wirkung, die der jeweils erste Spiegel M2, M5 auf den jeweiligen Einzelstrahl 15 ausübt. Diese Anordnung der Spiegel der Spiegel-Paare M2, M3 beziehungsweise M5, M6 entspricht derjenigen, die in der DE 10 2009 045 096 A1 für eine Beleuchtungsoptik beschrieben ist.
Die Spiegel M2, M3, M5 und M6 für streifenden Einfall haben jeweils sehr große absolute Radiuswerte, weichen von einer ebenen Fläche also vergleichsweise gering ab. Diese Spiegel M2, M3, M5 und M6 für streifenden Einfall haben eine vergleichsweise geringe Brechkraft, also eine geringere bündelformende Wirkung, wie ein insgesamt konkaver oder konvexer Spiegel. Die Spiegel M2, M3, M5 und M6 tragen zur spezifischen und insbesondere zur lokalen Abbildungsfehlerkorrektur bei.
Zur Charakterisierung einer umlenkenden Wirkung der Spiegel der Projektionsoptik 7 wird nachfolgend anhand der jeweils dargestellten Meridionalschnitte eine Umlenkrichtung definiert. Gesehen in der jeweils einfallenden Strahlrichtung im Meridionalschnitt beispielsweise nach 2 wird eine umlenkende Wirkung des jeweiligen Spiegels im Uhrzeigersinn, also eine Ablenkung nach rechts, mit dem Kürzel „R” gekennzeichnet. Der Spiegel M2 der Projektionsoptik 7 hat beispielsweise eine solche umlenkende Wirkung „R”. Eine umlenkende Wirkung eines Spiegels entgegen dem Uhrzeigersinn, also nach links, gesehen aus der jeweils auf diesen Spiegel einfallenden Strahlrichtung, wird mit dem Kürzel „L” gekennzeichnet. Die Spiegel M1 und M5 der Projektionsoptik 7 sind Beispiele für die umlenkende Wirkung „L”. Eine schwach oder überhaupt nicht umlenkende Wirkung eines Spiegels mit einem Faltwinkel f, für den gilt: –1° < f < 1°, wird mit dem Kürzel „0” gekennzeichnet. Der Spiegel M7 der Projektionsoptik 7 ist ein Beispiel für die umlenkende Wirkung „0”. Ingesamt hat die Projektionsoptik 7 für die Spiegel M1 bis M8 folgende Abfolge umlenkender Wirkungen: LRRRLL0R.
Grundsätzlich können alle beschriebenen Ausführungsbeispiele der Projektionsoptiken um eine Ebene, die parallel zur xz-Ebene verläuft, gespiegelt werden, ohne dass sich hierbei grundlegende Abbildungseigenschaften ändern. Allerdings ändert sich dann natürlich die Abfolge der umlenkenden Wirkungen, die beispielsweise bei einer Projektionsoptik, die durch entsprechende Spiegelung aus der Projektionsoptik 7 hervorgeht, folgende Reihenfolge hat: RLLLRR0L.
Eine Wahl der Umlenkwirkung, also eine Wahl einer Richtung des jeweils einfallenden Strahls beispielsweise auf den Spiegel M4 und eine Wahl einer Ablenkrichtung der Spiegelpaare M2, M3 sowie M5, M6 wird jeweils so gewählt, dass ein für die Projektionsoptik 7 zur Verfügung stehender Bauraum effizient genutzt wird.
Die Spiegel M1 bis M8 tragen eine die Reflektivität der Spiegel M1 bis M8 für das Abbildungslicht 3 optimierende Beschichtung. Hierbei kann es sich um eine Ruthenium-Beschichtung, um eine Molybdän-Beschichtung oder um eine Molybdän-Beschichtung mit einer obersten Schicht aus Ruthenium handeln. Bei den Spiegeln M2, M3, M5 und M6 für streifenden Einfall kann eine Beschichtung mit beispielsweise einer Lage aus Molybdän oder Ruthenium zum Einsatz kommen. Diese hoch reflektierenden Schichten insbesondere der Spiegel M1, M4, M7 und M8 für normalen Einfall können als Mehrlagen-Schichten ausgeführt sein, wobei aufeinanderfolgende Schichten aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein können. Auch alternierende Materialschichten können zum Einsatz kommen. Eine typische Mehrlagenschicht kann fünfzig Bilagen aus jeweils einer Schicht Molybdän und einer Schicht Silizium aufweisen.
Zur Berechnung einer Gesamt-Reflektivität der Projektionsoptik 7 wird eine Systemtransmission wie folgt berechnet: Eine Spiegel-Reflektivität wird in Abhängigkeit vom Einfallswinkel eines Führungsstrahls, also eines Hauptstrahls eines zentralen Objektfeldpunktes, an jeder Spiegelfläche bestimmt und multiplikativ zur Systemtransmission zusammengefasst.
Details zur Reflektivitätsberechnung sind erläutert in der WO 2015/014 753 A1 .
Weitere Informationen zur Reflexion an einem GI-Spiegel (Spiegel für streifenden Einfall) finden sich in der WO 2012/126 867 A . Weitere Informationen zur Reflektivität von NI-Spiegeln (Normal Incidence Spiegeln) finden sich in der DE 101 55 711 A .
Eine Gesamt-Reflektivität beziehungsweise System- oder Gesamttransmission der Projektionsoptik 7, die sich als Produkt der Reflektivitäten aller Spiegel M1 bis M8 der Projektionsoptik 7 ergibt, beträgt etwa R = 8%.
Der Spiegel M8, also der im Abbildungsstrahlengang letzte Spiegel vor dem Bildfeld 8, hat eine Durchtrittsöffnung 17 zum Durchtritt des Abbildungslichts 3, das vom drittletzten Spiegel M6 hin zum vorletzten Spiegel M7 reflektiert wird. Der Spiegel M8 wird um die Durchtrittsöffnung 17 herum reflektiv genutzt. Alle anderen Spiegel M1 bis M7 haben keine Durchtrittsöffnung und werden in einem lückenlos zusammenhängenden Bereich reflektiv genutzt.
In der ersten Abbildungslicht-Ebene xz hat die Projektionsoptik 7 genau ein Erstebenen-Zwischenbild 18 im Abbildungslicht-Strahlengang zwischen den Spiegeln M6 und M7. Dieses Erstebenen-Zwischenbild 18 liegt im Bereich der Durchtrittsöffnung 17. Ein Abstand zwischen der Durchtrittsöffnung 17 und dem Bildfeld 8 ist mehr als viermal so groß als ein Abstand zwischen der Durchtrittsöffnung 17 und dem Erstebenen-Zwischenbild 18.
In der zur ersten Abbildungslicht-Ebene xz senkrechten zweiten Abbildungslicht-Ebene yz (vergleiche 2) verläuft das Abbildungslicht 3 durch genau zwei Zweitebenen-Zwischenbilder 19 und 20. Das erste dieser beiden Zweitebenen-Zwischenbilder 19 liegt im Abbildungslicht-Strahlengang zwischen den Spiegeln M2 und M3. Das andere der beiden Zweitebenen-Zwischenbilder 20 liegt im Abbildungsstrahlengang zwischen den Spiegeln M5 und M6.
Die Anzahl der Erstebenen-Zwischenbilder, bei der Projektionsoptik 7 also genau ein Erstebenen-Zwischenbild, und die Anzahl der Zweitebenen-Zwischenbilder, bei der Projektionsoptik 7 also genau zwei Zweitebenen-Zwischenbilder, sind bei der Projektionsoptik 7 voneinander verschieden. Diese Anzahl der Zwischenbilder unterscheidet sich bei der Projektionsoptik 7 um genau eins.
Die zweite Abbildungslicht-Ebene yz, in der die größere Anzahl an Zwischenbildern, nämlich die beiden Zweitebenen-Zwischenbilder 19 und 20, vorliegt, fällt mit der Faltebene yz der GI-Spiegel M2, M3 sowie M5, M6 zusammen. Die Zweitebenen-Zwischenbilder stehen in der Regel nicht senkrecht auf dem Hauptstrahl 16 des zentralen Feldpunktes, der die Abbildungslicht-Hauptpropagationsrichtung z_HR definiert. Ein Zwischenbild-Kippwinkel, also eine Abweichung von dieser senkrechten Anordnung, ist grundsätzlich beliebig und kann zwischen 0° und +/–89° liegen.
Im Bereich der Zwischenbilder 18, 19, 20 können Hilfseinrichtungen 18a, 19a, 20a angeordnet sein. Bei diesen Hilfseinrichtungen 18a bis 20a kann es sich um Feldblenden zur zumindest abschnittsweisen Definition einer Berandung des Abbildungslichtbündels handeln. Auch eine Feldintensitäts-Vorgabeeinrichtung nach Art eines UNICOM, insbesondere mit in x-Richtung gestaffelten Fingerblenden, kann in einer der Zwischenbildebenen der Zwischenbilder 18 bis 20 angeordnet sein.
Die Spiegel M1 bis M8 sind als nicht durch eine rotationssymmetrische Funktion beschreibbare Freiformflächen ausgeführt. Es sind auch andere Ausführungen der Projektionsoptik 7 möglich, bei denen mindestens einer der Spiegel M1 bis M8 als rotationssymmetrische Asphäre ausgeführt ist. Auch alle Spiegel M1 bis M8 können als derartige Asphären ausgeführt sein.
Eine Freiformfläche kann durch folgende Freiformflächengleichung (Gleichung 1) beschrieben werden:
Für die Parameter dieser Gleichung (1) gilt:
Z ist die Pfeilhöhe der Freiformfläche am Punkt x, y, wobei x² + y² = r². r ist hierbei der Abstand zur Referenzachse der Freiformflächengleichung
(x = 0; y = 0).
In der Freiformflächengleichung (1) bezeichnen C₁, C₂, C₃... die Koeffizienten der Freiformflächen-Reihenentwicklung in den Potenzen von x und y.
Im Falle einer konischen Grundfläche ist c_x, c_y eine Konstante, die der Scheitelpunktkrümmung einer entsprechenden Asphäre entspricht. Es gilt also c_x = 1/R_x und c_y = 1/R_y. k_x und k_y entsprechen jeweils einer konischen Konstante einer entsprechenden Asphäre. Die Gleichung (1) beschreibt also eine bikonische Freiformfläche.
Eine alternativ mögliche Freiformfläche kann aus einer rotationssymmetrischen Referenzfläche erzeugt werden. Derartige Freiformflächen für Reflexionsflächen der Spiegel von Projektionsoptiken von Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie sind bekannt aus der
US 2007-0058269 A1 .
Alternativ können Freiformflächen auch mit Hilfe zweidimensionaler Spline-Oberflächen beschrieben werden. Beispiele hierfür sind Bezier-Kurven oder nicht-uniforme rationale Basis-Splines (non-uniform rational basis splines, NURBS). Zweidimensionale Spline-Oberflächen können beispielsweise durch ein Netz von Punkten in einer xy-Ebene und zugehörige z-Werte oder durch diese Punkte und ihnen zugehörige Steigungen beschrieben werden. Abhängig vom jeweiligen Typ der Spline-Oberfläche wird die vollständige Oberfläche durch Interpolation zwischen den Netzpunkten unter Verwendung zum Beispiel von Polynomen oder Funktionen, die bestimmte Eigenschaften hinsichtlich ihrer Kontinuität und Differenzierbarkeit haben, gewonnen. Beispiele hierfür sind analytische Funktionen.
4 zeigt Randkonturen der auf den Spiegeln M1 bis M8 der Projektionsoptik 7 jeweils mit dem Abbildungslicht 3 beaufschlagten Reflexionsflächen, also die sogenannten Footprints der Spiegel M1 bis M8. Dargestellt sind diese Randkonturen jeweils in einem x/y-Diagramm, welches den lokalen x- und y-Koordinaten des jeweiligen Spiegels M1 bis M8 entspricht. Die Darstellungen sind maßstäblich in Millimetern. Bei der Darstellung des Spiegels M8 ist zudem die Durchtrittsöffnung 17 dargestellt.

Die nachfolgende Tabelle fasst die Parameter ”maximaler Einfallswinkel”, ”Reflexionsflächenerstreckung in x-Richtung”, ”Reflexionsflächenerstreckung in y-Richtung” und ”maximaler Spiegeldurchmesser” für die Spiegel M1 bis M8 zusammen:

	M1	M2	M3	M4	M5	M6	M7	M8
maximaler Einfallswinkel [0]	16.8	82.6	79.3	14.4	83.3	83.6	20.0	8.6
Reflexionsflächenerstreckung in x-Richtung [mm]	490.6	369.9	397.5	529.7	347.2	128.4	307.9	796.0
Reflexionsflächenerstreckung in y-Richtung [mm]	248.5	298.7	269.3	157.5	258.6	279.3	177.6	778.5
maximaler Spiegeldurchmesser [mm]	490.6	371.0	397.5	529.7	358.1	283.6	307.9	797.2

Aufgrund der Zweitebenen-Zwischenbilder 19 und 20 im Bereich der GI-Spiegel M2, M3, M5 und M6 haben auch diese GI-Spiegel keine extreme Erstreckung in der y-Richtung. Ein y/x-Aspektverhältnis entsprechender Flächendimension der Reflexionsflächen dieser GI-Spiegel M2, M3, M5 und M6 ist nur für den Spiegel M6 größer als 1 und beträgt dort etwa 2,2. Keiner der GI-Spiegel hat ein y/x-Aspektverhältnis, das größer ist als 2,2. Am stärksten weicht bei den Spiegeln M1 bis M8 der Projektionsoptik 7 das y/x-Aspektverhältnis beim Spiegeln M4 vom Wert 1 ab und beträgt dort etwa 1:3,4. Bei allen anderen Spiegeln liegt das y/x-Aspektverhältnis im Bereich zwischen 2,25:1 und 1:2,25.
Den größten maximalen Spiegeldurchmesser hat der die bildseitige numerische Apertur vorgebende Spiegeln M8 mit einem Durchmesser von 797.2 mm. Keiner der anderen Spiegeln M1 bis M7 hat einen maximalen Durchmesser, der größer ist als 70% des maximalen Spiegeldurchmessers des Spiegels M8. Sieben der acht Spiegel haben einen maximalen Durchmesser, der kleiner ist als 530 mm. Sechs der acht Spiegel haben einen maximalen Durchmesser, der kleiner ist als 400 mm. Insbesondere haben alle vier GI-Spiegel M2, M3, M5 und M6 der Projektionsoptik 7 einen maximalen Durchmesser, der kleiner ist als 400 mm.
Eine pupillendefinierende Aperturblende AS ist bei der Projektionsoptik 7 im Abbildungslicht-Strahlengang zwischen den Spiegeln M1 und M2 angeordnet. Im Bereich der Aperturblende AS ist das gesamte Abbildungslicht-Strahlenbündel über seinen gesamten Umfang zugänglich.
Die optischen Designdaten der Reflexionsflächen der Spiegel M1 bis M8 der Projektionsoptik 7 können den nachfolgenden Tabellen entnommen werden. Diese optischen Designdaten gehen jeweils von der Bildebene 9 aus, beschreiben die jeweilige Projektionsoptik also in umgekehrter Laufrichtung des Abbildungslichts 3 zwischen der Bildebene 9 und der Objektebene 5.
Die erste dieser Tabellen gibt einen Überblick über die Designdaten der Projektionsoptik 7 und fasst zusammen die numerische Apertur NA, die gerechnete Designwellenlänge für das Abbildungslicht, die Verkleinerungsfaktoren βx und βy in den beiden Abbildungslicht-Ebenen xz und yz, die Größen des Bildfeldes in x- und y-Richtung, eine Bildfeldkrümmung, einen Bildfehlerwert rms sowie einen Blendenort. Diese Krümmung ist definiert als der inverse Krümmungsradius des Feldes. Der Bildfehlerwert ist angegeben in mλ (ml), also abhängig von der Designwellenlänge. Es handelt sich hierbei um den rms-Wert des Wellenfrontfehlers.
Die zweite dieser Tabellen gibt zu den optischen Oberflächen der optischen Komponenten Scheitelpunktsradien (Radius_x = R_x, Radius_y = R_y) und Brechkraftwerte (Power_x, Power_y) an. Negative Radienwerte bedeuten zum einfallenden Beleuchtungslicht 3 hin konkave Kurven im Schnitt der jeweiligen Oberfläche mit der betrachteten Ebene (xz, yz), die von einer Flächennormalen im Scheitelpunkt mit der jeweiligen Krümmungsrichtung (x, y) aufgespannt wird. Die beiden Radien Radius_x, Radiux_y können explizit verschiedene Vorzeichen haben.
Die Scheitelpunkte an jeder optischen Fläche sind definiert als Auftreffpunkte eines Führungsstrahls, der von einer Objektfeldmitte entlang einer Symmetrieebene x = 0, also der Zeichenebene der 2 (Meridionalebene) hin zum Bildfeld 8 geht.
Die Brechkräfte Power_x (P_x), Power_y (P_y) an den Scheitelpunkten sind definiert als:
AOI bezeichnet hierbei einen Einfallswinkel des Führungsstrahls zur Oberflächennormalen.
Die dritte Tabelle gibt für die Spiegel M1 bis M8 in mm die konischen Konstanten k_x und k_y, den Scheitelpunktradius R_x (= Radius_x) und die Freiformflächen-Koeffizienten C_n an. Koeffizienten C_n, die nicht tabelliert sind, haben jeweils den Wert 0.
In der vierten Tabelle ist noch der Betrag angegeben, längs dem der jeweilige Spiegel, ausgehend von einer Bezugsfläche in der y-Richtung dezentriert (DCY), in der z-Richtung verschoben (DCZ) und verkippt (TLA, TLC) wurde. Dies entspricht einer Parallelverschiebung und einer Verkippung beim Freiformflächen-Designverfahren. Verschoben wird dabei in y- und in z-Richtung in mm und verkippt um die x-Achse und um die z-Achse. Der Verdrehwinkel ist dabei in Grad angegeben. Es wird zunächst dezentriert, dann verkippt. Die Bezugsfläche bei der Dezentrierung ist jeweils die erste Fläche der angegebenen optischen Designdaten. Auch für das Objektfeld 4 ist eine Dezentrierung in y- und in z-Richtung angegeben. Neben den den einzelnen Spiegeln zugeordneten Flächen sind in der vierten Tabelle auch die Bildebene als erste Fläche, die Objektebene als letzte Fläche sowie ggf. eine Blendenfläche (mit der Bezeichnung „Blende”) tabelliert.
Die fünfte Tabelle gibt noch die Transmissionsdaten der Spiegel M8 bis M1 an, nämlich deren Reflektivität für den Einfallswinkel eines zentral auf den jeweiligen Spiegel treffenden Beleuchtungslichtstrahls. Die Gesamttransmission wird als Anteilsfaktor angegeben, der von einer einfallenden Intensität nach Reflexion an allen Spiegeln der Projektionsoptik verbleibt.
Die sechste Tabelle gibt eine Berandung der Blende AS als Polygonzug in lokalen Koordinaten xyz an. Die Blende AS wird noch wie oben beschrieben dezentriert und verkippt.
Tabelle 1 zu Fig. 2
Tabelle 2 zu Fig. 2

Tabelle 3a zu Fig. 2

Tabelle 3b zu Fig. 2

Tabelle 3c zu Fig. 2
Tabelle 4a zu Fig. 2
Tabelle 4b zu Fig. 2

Tabelle 5 zu Fig. 2
Tabelle 6 zu Fig. 2
Eine Gesamt-Reflektivität der Projektionsoptik 7 beträgt etwa 8%.
Die Referenzachsen der Spiegel sind in der Regel gegenüber einer Normalen auf die Bildebene 9 verkippt, wie die tabellierten Verkippungswerte deutlich machen.
Das Bildfeld 8 hat eine x-Erstreckung von zwei mal 13 mm und eine y-Erstreckung von 1 mm. Die Projektionsoptik 7 ist optimiert für eine Betriebswellenlänge des Beleuchtungslichts 3 von 13,5 nm.
Eine Berandung einer Blendenfläche der Blende (vgl. auch die Tabelle 6 zur 2) ergibt sich durch Durchstoßpunkte an der Blendenfläche aller Strahlen des Beleuchtungslichts 3, die bildseitig am Feldmittelpunkt mit einer vollen bildseitigen telezentrischen Apertur in Richtung der Blendenfläche propagieren. Bei der Ausführung der Blende als Aperturblende handelt es sich bei der Berandung um eine innere Berandung.
Die Blende AS kann in einer Ebene liegen oder auch dreidimensional ausgeführt sein. Die Ausdehnung der Blende AS kann in Scanrichtung (y) kleiner sein als in cross-Scanrichtung (x).
Eine Baulänge der Projektionsoptik 7 in der z-Richtung, also ein Abstand zwischen der Objektebene 5 und der Bildebene 9, beträgt etwa 2160 mm.
Eine Pupillenobskuration beträgt bei der Projektionsoptik 7 18% der gesamten Apertur der Eintrittspupille. Weniger als 18% der numerischen Apertur sind aufgrund der Durchtrittsöffnung 17 also obskuriert. Die Konstruktion der Obskurationsberandung erfolgt analog der vorstehend im Zusammenhang mit der Blende 18 erläuterten Konstruktion der Blendenberandung. Bei der Ausführung als Obskurationsblende handelt es sich bei der Berandung um eine äußere Berandung der Blende. In einer Systempupille der Projektionsoptik 7 ist eine aufgrund der Obskuration nicht beleuchtbare Fläche kleiner als 0,182 der Fläche der gesamten Systempupille. Die nicht beleuchtete Fläche innerhalb der Systempupille kann in der x-Richtung eine andere Ausdehnung haben als in der y-Richtung. Die nicht beleuchtete Fläche in der Systempupille kann rund, elliptisch, quadratisch oder rechteckig sein. Diese nicht beleuchtbare Fläche in der Systempupille kann zudem in Bezug auf ein Zentrum der Systempupille in der x-Richtung und/oder in der y-Richtung dezentriert sein.
Ein y-Abstand d_OIS zwischen einem zentralen Objektfeldpunkt und einem zentralen Bildfeldpunkt beträgt etwa 1290 mm. Ein Arbeitsabstand zwischen dem Spiegel M7 und der Bildebene 9 beträgt 80 mm.
Die Spiegel der Projektionsoptik 7 können in einem Quader mit den xyz-Kantenlängen 796 mm × 2033 mm × 1577 mm untergebracht werden.
Die Projektionsoptik 7 ist bildseitig näherungsweise telezentrisch.
Ein mittlerer Wellenfrontfehler rms beträgt 6,38 mλ.
Anhand der 5 bis 7 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 21 erläutert, die anstelle der Projektionsoptik 7 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 nach 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die vorstehend im Zusammenhang mit den 1 bis 4 bereits erläutert wurden, tragen gegebenenfalls die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Spiegel M1 bis M8 sind wiederum als Freiformflächen-Spiegel ausgeführt, für die die vorstehend angegebene Freiformflächengleichung (1) gilt.

Die nachfolgende Tabelle zeigt wiederum die Spiegelparameter der Spiegel M1 bis M8 der Projektionsoptik 21.

	M1	M2	M3	M4	M5	M6	M7	M8
maximaler Einfallswinkel [0]	18.0	82.7	79.2	15.4	82.7	83.2	19.6	8.4
Reflexionsflächenerstreckung in x-Richtung [mm]	500.0	387.8	412.1	495.9	320.5	123.3	377.8	909.0
Reflexionsflächenerstreckung in y-Richtung [mm]	254.2	303.5	217.8	121.7	221.3	254.2	191.6	884.0
maximaler Spiegeldurchmesser [mm]	500.1	390.0	412.2	496.1	326.3	258.1	378.0	909.4

Drei der vier GI-Spiegel M2, M3, M5 und M6 haben ein y/x-Aspektverhältnis seiner Reflexionsfläche, das kleiner ist als 1. Der GI-Spiegel M6 hat ein y/x-Aspektverhältnis seiner Reflexionsfläche, das kleiner ist als 2,1. Der Spiegel M4 hat ein y/x-Aspektverhältnis von etwa 1:4,1.
Den größten maximalen Spiegeldurchmesser hat auch hier der Spiegel M8 mit 909,4 mm. Der nächstgrößere Spiegel M1 hat einen maximalen Spiegeldurchmesser von 500,1 mm. Alle anderen Spiegel M2 bis M7 haben einen maximalen Spiegeldurchmesser, der kleiner ist als 500 mm. Vier der acht Spiegel haben einen Spiegeldurchmesser, der kleiner ist als 400 mm.
Die optischen Designdaten der Projektionsoptik 21 können den nachfolgenden Tabellen entnommen werden, die in ihrem Aufbau den Tabellen zur Projektionsoptik 7 nach 2 entsprechen.
Tabelle 1 zu Fig. 5
Tabelle 2 zu Fig. 5

Tabelle 3a zu Fig. 5

Tabelle 3b zu Fig. 5

Tabelle 3c zu Fig. 5
Tabelle 4a zu Fig. 5
Tabelle 4b zu Fig. 5
Tabelle 5 zu Fig. 5
Tabelle 6 zu Fig. 5
Eine Gesamt-Reflektivität der Projektionsoptik 21 beträgt etwa 8%.
Die Projektionsoptik 21 hat ein Bildfeld 8 mit einer x-Dimension von 2 × 13 mm und einer y-Dimension von 1,2 mm. Das Bildfeld liegt gekrümmt mit einem absoluten Krümmungsradius von 81 mm vor. Die Projektionsoptik 21 hat eine bildseitige numerische Apertur von 0,55. In der ersten Abbildungslicht-Ebene xz hat die Projektionsoptik 21 einen Verkleinerungsfaktor β_x von 4,00. In der zweiten Abbildungslicht-Ebene yz hat die Projektionsoptik 21 einen Verkleinerungsfaktor β_y von 8,00. Ein objektseitiger Hauptstrahlwinkel beträgt 5,4°. Eine Pupillenobskuration beträgt 15%. Ein Objekt-Bild-Versatz d_OIS beträgt etwa 1120 mm. Die Spiegel der Projektionsoptik 21 können in einem Quader mit xyz-Kantenlängen von 909 mm × 1766 mm × 1584 mm untergebracht werden.
Das Retikel 10 und damit die Objektebene 5 sind um einen Winkel T von –0,1° um die x-Achse verkippt. Dieser Kippwinkel T ist in der 5 angedeutet.
Ein Arbeitsabstand zwischen dem wafernächsten Spiegel M7 und der Bildebene 9 beträgt etwa 80 mm. Ein mittlerer Wellenfrontfehler rms beträgt 7,32 mλ.
7 zeigt wiederum die Randkonturen der Reflexionsflächen der Spiegel M1 bis M8 der Projektionsoptik 21.
Anhand der 8 bis 10 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 22 erläutert, die anstelle der Projektionsoptik 7 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 nach 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die vorstehend im Zusammenhang mit den 1 bis 7 bereits erläutert wurden, tragen gegebenenfalls die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Für die Spiegel M1 bis M8 gilt wiederum die vorstehend angegebene Freiformflächengleichung (1).

Die nachfolgende Tabelle zeigt wiederum die Spiegelparameter der Spiegel M1 bis M8 der Projektionsoptik 22.

	M1	M2	M3	M4	M5	M6	M7	M8
maximaler Einfallswinkel [0]	19.4	83.2	78.9	14.6	83.4	81.3	20.4	8.4
Reflexionsflächenerstreckung in x-Richtung [mm]	500.6	415.3	464.4	608.0	438.7	157.9	331.3	839.6
Reflexionsflächenerstreckung in y-Richtung [mm]	258.0	319.6	315.9	139.9	276.0	289.4	175.9	821.2
maximaler Spiegeldurchmesser [mm]	500.7	416.9	464.4	608.1	440.2	293.8	331.3	840.2

Den größten Spiegeldurchmesser hat hier wiederum der letzte Spiegel im Abbildungsstrahlengang M8 mit 840,2 mm. Den nächstgrößeren maximalen Spiegeldurchmesser hat der Spiegel M4 mit 608,1 mm. Den nächstgrößeren maximalen Spiegeldurchmesser hat der der Spiegel M1 mit 500,7 mm. Die Spiegeldurchmesser der weiteren Spiegel M2, M3 sowie M5 bis M7 sind jeweils kleiner als 500 mm.
Der NI-Spiegel M4 hat ein x/y-Aspektverhältnis von etwa 4,3:1. Das x/y-Aspektverhältnis von drei der vier GI-Spiegel, nämlich der Spiegel M2, M3 und M5, ist jeweils größer als 1.
10 zeigt wiederum die Randkonturen der Reflexionsflächen der Spiegel M1 bis M8 der Projektionsoptik 22.
Die optischen Designdaten der Projektionsoptik 22 können den nachfolgenden Tabellen entnommen werden, die in ihrem Aufbau den Tabellen zur Projektionsoptik 7 nach 2 entsprechen.

Tabelle 1 zu Fig. 8
Tabelle 2 zu Fig. 8

Tabelle 3a zu Fig. 8

Tabelle 3b zu Fig. 8

Tabelle 3c zu Fig. 8
Tabelle 4a zu Fig. 8
Tabelle 4b zu Fig. 8

Tabelle 5 zu Fig. 8
Tabelle 6 zu Fig. 8
Eine Gesamt-Reflektivität der Projektionsoptik 22 beträgt etwa 8%.
Die Projektionsoptik 22 hat ein Bildfeld 8 mit einer x-Dimension von 2 × 13 mm und einer y-Dimension von 1,2 mm. Das Bildfeld liegt gekrümmt mit einem absoluten Krümmungsradius von 81 mm vor. Die Projektionsoptik 22 hat eine numerische Apertur von 0,55. Ein Verkleinerungsfaktor beträgt in der ersten Abbildungslicht-Ebene xz 4,0 (β_x) und in der zweiten Abbildungslicht-Ebene yz –8,0 (ß_y). Ein Hauptstrahlwinkel CRA zu einer Normalen auf dem Objektfeld 4 beträgt 5,4°. Eine maximale Pupillenobskuration beträgt 16%. Ein Objekt-Bildversatz d_OIS beträgt etwa 1380 mm. Die Spiegel der Projektionsoptik 22 können in einem Quader mit xyz-Kantenlängen 840 mm × 2160 mm × 1598 mm untergebracht werden.
Die Objektebene 5 und die Bildebene 9 verlaufen mit einem Winkel von 0,3° zueinander.
Ein Arbeitsabstand zwischen dem wafernächsten Spiegel M5 und der Bildebene 9 beträgt 81 mm. Ein mittlerer Wellenfrontfehler rms beträgt 6,32 mλ.
Anhand der 11 bis 13 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 23 erläutert, die anstelle der Projektionsoptik 7 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 nach 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die vorstehend im Zusammenhang mit den 1 bis 10 bereits erläutert wurden, tragen gegebenenfalls die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Spiegel M1 bis M8 sind wiederum als Freiformflächen ausgestaltet, für die die oben angegebene Freiformflächengleichung (1) gilt.

Die nachfolgende Tabelle zeigt wiederum die Spiegelparameter der Spiegel M1 bis M8 der Projektionsoptik 23.

	M1	M2	M3	M4	M5	M6	M7	M8
maximaler Einfallswinkel [0]	16.8	83.8	79.4	13.7	82.6	83.7	23.2	7.8
Reflexionsflächenerstreckung in x-Richtung [mm]	537.0	463.6	511.9	707.8	437.8	222.7	382.8	1060.2
Reflexionsflächenerstreckung in y-Richtung [mm]	272.8	340.3	266.9	160.1	223.6	233.2	201.1	1038.2
maximaler Spiegeldurchmesser [mm]	537.1	463.9	512.0	707.8	438.1	252.4	382.9	1060.6

Drei der vier GI-Spiegel haben ein x/y-Aspektverhältnis, das größer ist als 1. Der NI-Spiegel M4 hat ein x/y-Aspektverhältnis von etwa 4,4.
Den größten Spiegeldurchmesser hat wiederum der Spiegel im Abbildungslicht-Strahlengang letzte Spiegel M8 mit 1060 mm. Den nächstgrößeren Spiegeldurchmesser hat der Spiegel M4 mit einem maximalen Spiegeldurchmesser von 707,8 mm. Die anderen Spiegel M1 bis M3 sowie M5 bis M7 haben jeweils einen maximalen Spiegeldurchmesser, der kleiner ist als 550 mm. Vier der acht Spiegel haben einen maximalen Spiegeldurchmesser, der kleiner ist als 500 mm.
13 zeigt wiederum die Randkonturen der Reflexionsflächen der Spiegel M1 bis M8.
Die optischen Designdaten der Projektionsoptik 23 können den nachfolgenden Tabellen entnommen werden, die in ihrem Aufbau den Tabellen zur Projektionsoptik 7 nach 2 entsprechen.

Tabelle 1 zu Fig. 11
Tabelle 2 zu Fig. 11

Tabelle 3a zu Fig. 11

Tabelle 3b zu Fig. 11

Tabelle 3c zu Fig. 11
Tabelle 4a zu Fig. 11
Tabelle 4b zu Fig. 11

Tabelle 5 zu Fig. 11
Tabelle 6 zu Fig. 11
Die Projektionsoptik 23 hat eine Gesamttransmission von etwa 8%.
Die Projektionsoptik 23 hat ein Bildfeld 8 mit einer x-Dimension von 2 mal 13 mm und einer y-Dimension von 1,0 mm. Das Bildfeld liegt gekrümmt mit einem absoluten Krümmungsradius von 81 mm vor. Die Projektionsoptik 23 hat eine bildseitige numerische Apertur von 0,60.
In der ersten Abbildungslicht-Ebene xz ist der Verkleinerungsfaktor β_x 4,00. In der zweiten Abbildungslicht-Ebene yz ist der Verkleinerungsfaktor β_y –8,00. Ein objektfeldseitiger Hauptstrahlwinkel beträgt 5,4°. Eine maximale Pupillenobskuration beträgt 11%. Die Projektionsoptik 23 hat eine Gesamttransmission von etwa 6,8%.
Ein Objekt-Bildversatz d_OIS beträgt etwa 1340 mm. Die Spiegel der Projektionsoptik 23 können in einem Quader mit xyz-Kantenlängen 1060 mm × 2025 mm × 1634 mm untergebracht werden.
Bei der Projektionsoptik 23 verlaufen die Objektebene 5 und die Bildebene 9 unter einem Winkel von 0,4° zueinander. Ein Arbeitsabstand zwischen dem wafernächsten Spiegel M7 und der Bildebene 9 beträgt 77 mm. Ein mittlerer Wellenfrontfehler rms beträgt etwa 7,69 mλ.
Anhand der 14 bis 16 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 24 erläutert, die anstelle der Projektionsoptik 7 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 nach 1 zum Einsatz kommen kann.
Komponenten und Funktionen, die vorstehend im Zusammenhang mit den 1 bis 13 bereits erläutert wurden, tragen gegebenenfalls die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
Die Spiegel M1 bis M8 sind wiederum als Freiformflächen-Spiegel ausgeführt, für die die vorstehend angegebene Freiformflächengleichung (1) gilt.
Die nachfolgende Tabelle zeigt wiederum die Spiegelparameter der Spiegel M1 bis M8 der Projektionsoptik 24.
Der Spiegel M4 hat ein x/y-Aspektverhältnis von etwa 3,1.
Den größten Spiegeldurchmesser hat der letzte Spiegel M8 von etwa 872,3 mm. Keiner der anderen Spiegeln M1 bis M7 hat einen größeren Durchmesser als 580 mm. Fünf der sieben Spiegel haben einen kleineren maximalen Durchmesser als 350 mm. Keiner der GI-Spiegel hat einen maximalen Spiegeldurchmesser, der größer ist als 370 mm.
16 zeigt die Randkonturen der Reflexionsflächen der Spiegeln M1 bis M8.
Die optischen Designdaten der Projektionsoptik 24 können den nachfolgenden Tabellen entnommen werden, die in ihrem Aufbau den Tabellen zur Projektionsoptik 7 nach 2 entsprechen.

Tabelle 1 zu Fig. 14

Tabelle 2 zu Fig. 14

Tabelle 3a zu Fig. 14

Tabelle 3b zu Fig. 14

Tabelle 3c zu Fig. 14

Tabelle 4a zu Fig. 14
Tabelle 4b zu Fig. 14
Tabelle 5 zu Fig. 14

Tabelle 6 zu Fig. 14
Die Projektionsoptik 24 hat eine Bildfeldgröße in der x-Richtung von zweimal 13,0 mm und in der y-Richtung von 1,2 mm.
Eine bildseitige numerische Apertur beträgt bei der Projektionsoptik 24 0,55. Ein Verkleinerungsfaktor beträgt in der ersten Abbildungslicht-Ebene xz 4,00 (β_x) und in der zweiten Abbildungslicht-Ebene yz –8,00 (ß_y). Ein objektseitiger Hauptstrahlwinkel CRA beträgt 4,9°. Eine Pupillenobskuration beträgt maximal 17%.
Die Projektionsoptik 24 hat eine Gesamttransmission von etwa 8%.
Ein Objekt-Bildversatz d_OIS beträgt bei der Projektionsoptik 24 etwa 1310 mm. Die Spiegel der Projektionsoptik 24 können in einem Quader mit den xyz-Kantenlängen 872 mm × 2229 mm × 1678 mm untergebracht werden.
Bei der Projektionsoptik 24 ist die Objektebene 5 um die x-Achse relativ zur Bildebene 9 um 0,2° verkippt.
Ein Arbeitsabstand zwischen dem wafernächsten Spiegeln M7 und der Bildebene 9 beträgt 80 mm. Ein mittlerer Wellenfrontfehler rms beträgt etwa 7,7 mλ.
Einige Daten vorstehend beschriebener Projektionsoptiken sind in den nachfolgenden Tabellen I und II nochmals zusammengefasst. Die jeweils erste Spalte dient zur Zuordnung der Daten zum jeweiligen Ausführungsbeispiel.
In der nachfolgenden Tabelle I sind die optischen Parameter numerische Apertur (NA), Bildfeldausdehnung in x-Richtung (Fieldsize X), Bildfeldausdehnung in y-Richtung (Fieldsize Y), Bildfeldkrümmung (Field Curvature) und Gesamt-Reflektivität beziehungsweise Systemtransmission (Transmission) zusammengefasst.
In der nachfolgenden Tabelle II sind die Parameter „Abfolge des Spiegeltyps” (Mirror Type Order), „Abfolge der Spiegel-Umlenkwirkung” (Mirror Rotation Order), „Brechkraftabfolge in der xz-Ebene” (x Power Order) sowie „Brechkraftabfolge in der yz-Ebene” (y Power Order) angegeben. Diese Abfolgen beginnen jeweils mit dem letzten Spiegel im Strahlengang, folgen also der umgekehrten Strahlrichtung. Die Abfolge „L0RRLLLR” bezieht sich auf die Umlenkwirkung in der Reihenfolge M8 bis M1, beispielsweise bei der Ausführung nach 2.
Tabelle I

Tabelle II
Beim Spiegeltyp bezieht sich die Angabe „N” auf einen normal incidence(NI)-Spiegel und die Bezeichnung „G” auf einen grazing incidence(GI)-Spiegel. Bei den Brechkraftabfolgen steht „+” für eine konkave und „–” für eine konvexe Spiegelfläche. Beim Vergleich der Brechkraftabfolgen in x und y ist zu sehen, dass beispielsweise die Ausführungen nach den 2 und 11 identische Brechkraft-Abfolgen haben. Die Ausführungen nach den 2, 5, 11 und 14 haben in x identische Brechkraft-Abfolgen. Die Ausführungen nach den 2, 8 und 11 haben in y identische Brechkraftabfolgen. Die Ausführungen nach den 5 und 14 haben in y identische Brechkraftabfolgen. Die Brechkraft-Abfolge der Ausführung nach 8 in x unterscheidet sich von derjenigen aller anderen Ausführungen. Spiegel mit unterschiedlichen Vorzeichen der Brechkraft in x und y stellen Sattelflächen beziehungsweise torische Flächen dar. Soweit in einem der Ausführungsbeispiele GI-Spiegel auftreten, treten diese jeweils zumindest paarweise auf, wie der Spiegeltyp-Abfolge in der Tabelle II zu entnehmen ist.
Zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauteils wird die Projektionsbelichtungsanlage 1 folgendermaßen eingesetzt: Zunächst werden die Reflexionsmaske 10 beziehungsweise das Retikel und das Substrat beziehungsweise der Wafer 11 bereitgestellt. Anschließend wird eine Struktur auf dem Retikel 10 auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers 11 mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Durch Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht wird dann eine Mikro- oder Nanostruktur auf dem Wafer 11 und somit das mikrostrukturierte Bauteil erzeugt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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US 2007-0058269 A1 [0072]

Claims

Abbildende Optik (7; 21; 22; 23; 24) für die Projektionslithographie – mit einer Mehrzahl von Spiegeln (M1 bis M8) zur Führung von Abbildungslicht (3) von einem Objektfeld (4) in einer Objektebene (5) in ein Bildfeld (8) in einer Bildebene (9) längs eines Abbildungslicht-Strahlengangs, – wobei das Objektfeld (4) aufgespannt ist von – einer ersten kartesischen Objektfeldkoordinate (x) längs einer ersten, größeren Objektfelddimension und – einer zweiten kartesischen Objektfeldkoordinate (y) längs einer zweiten Objektfelddimension, die kleiner ist als die erste Objektfelddimension, – wobei die abbildende Optik (7; 21; 22; 23; 24) mindestens zwei GI-Spiegel (M2, M3, M5, M6) aufweist, – wobei die abbildende Optik (7; 21; 22; 23; 24) mindestens einen NI-Spiegel (M4) aufweist, der zwischen zwei GI-Spiegeln (M3, M5) im Abbildungslicht-Strahlengang angeordnet ist, – wobei eine genutzte Reflexionsfläche des NI-Spiegels (M4) ein Aspektverhältnis (x/y) zwischen – einer Flächendimension längs einer ersten Reflexionsflächenkoordinate (x) und einer Flächendimension längs einer zweiten Reflexionsflächenkoordinate (y) parallel zur zweiten Objektfelddimension aufweist, – das kleiner ist als 4,5.
Abbildende Optik nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens vier GI-Spiegel (M2, M3, M6, M7).
Abbildende Optik nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens drei GI-Spiegel (M2, M3, M5), – wobei eine genutzte Reflexionsfläche dieser drei GI-Spiegel (M2, M3, M5) ein Aspektverhältnis (x/y) zwischen – einer Flächendimension längs einer ersten Reflexionsflächenkoordinate (x) und – einer Flächendimension längs einer zweiten Reflexionsflächenkoordinate (y) parallel zur zweiten Objektfelddimension aufweist, – das größer ist als 1.
Abbildende Optik (7; 24) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein größter Durchmesser einer genutzten Reflexionsfläche der GI-Spiegel der abbildenden Optik (7) kleiner ist als 400 mm.
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein größter Durchmesser einer genutzten Reflexionsfläche jedes Spiegels (M1 bis M8) der abbildenden Optik (22) kleiner ist als 850 mm.
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genutzten Reflexionsflächen der Spiegel der abbildenden Optik (21) in einem Quader untergebracht werden können, dessen Kantenlänge in Richtung einer Bildfeldkoordinate (y), die parallel zur zweiten kartesischen Objektfeldkoordinate verläuft, kleiner ist als 2000 mm.
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine bildseitige numerisch Apertur von mindestens 0,5.
Optisches System – mit einer abbildenden Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 7, – mit einer Beleuchtungsoptik (6) zur Beleuchtung des Objektfeldes (4) mit Beleuchtungslicht (3) einer Lichtquelle (2).
Projektionsbelichtungsanlage mit einem optischen System nach Anspruch 8 und mit einer Lichtquelle (2) zur Erzeugung des Beleuchtungslichts (3).
Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen eines Retikels (10) und eines Wafers (11), – Projizieren einer Struktur auf dem Retikel (10) auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers (11) mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 9, – Erzeugen einer Mikro- beziehungsweise Nanostruktur auf dem Wafer (11).
Strukturiertes Bauteil, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 10.