DE102022201002A1

DE102022201002A1 - Projektionsobjektiv, Projektionsbelichtungsanlage und Projektionsbelichtungsverfahren

Info

Publication number: DE102022201002A1
Application number: DE102022201002.7A
Authority: DE
Inventors: Alexander Epple
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-01-31
Filing date: 2022-01-31
Publication date: 2023-08-03
Also published as: TW202334759A; WO2023144100A1

Abstract

Ein dioptrisches Projektionsobjektiv zur Abbildung eines in einer Objektebene (OS) des Projektionsobjektivs angeordneten Musters in eine Bildebene (IS) des Projektionsobjektivs mittels elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge im Ultraviolettbereich bei mehr als 280 nm umfasst eine Vielzahl von Linsen, die entlang einer optischen Achse (AX) zwischen der Objektebene (OS) und der Bildebene (IS) angeordnet und derart ausgebildet sind, dass ein in der Objektebene angeordnetes Muster mittels der Linsen in die Bildebene abbildbar ist, wobei zwischen der Objektebene und der Bildebene eine zur Anbringung einer Aperturblende (AS) geeignete Blendenebene (BE) liegt, in welcher ein Hauptstrahl der Abbildung die optische Achse (AX) schneidet. Das Projektionsobjektiv ist als Großfeldobjektiv mit einem Objektfeldradius von mindestens 52 mm ausgelegt und weist einen zu der Blendenebene (BE) spiegelsymmetrischen Aufbau mit einem Abbildungsmaßstab von 1:1 auf.

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft ein dioptrisches Projektionsobjektiv zur Abbildung eines in einer Objektebene des Projektionsobjektivs angeordneten Musters in eine Bildebene des Projektionsobjektivs mittels elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge im Ultraviolettbereich bei mehr als 280 nm, eine mit dem Projektionsobjektiv ausgestattete Projektionsbelichtungsanlage sowie ein Projektionsbelichtungsverfahren, welches mit Hilfe des Projektionsobjektivs durchgeführt werden kann.
Zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen, wie z.B. Masken für die Photolithographie, werden heutzutage überwiegend mikrolithographische Projektionsbelichtungsverfahren eingesetzt. Dabei werden Masken (Retikel) oder andere Mustererzeugungseinrichtungen verwendet, die das Muster einer abzubildenden Struktur tragen oder bilden, z.B. ein Linienmuster einer Schicht (Layer) eines Halbleiterbauelementes. Das Muster wird in einer Projektionsbelichtungsanlage zwischen einem Beleuchtungssystem und einem Projektionsobjektiv im Bereich der Objektebene des Projektionsobjektivs positioniert und mit einer vom Beleuchtungssystem bereit gestellten Beleuchtungsstrahlung beleuchtet. Die durch das Muster veränderte Strahlung läuft als Projektionsstrahlung durch das Projektionsobjektiv, welches das Muster auf das zu belichtende Substrat abbildet. Die Oberfläche des Substrats ist in der zur Objektebene optisch konjugierten Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnet. Das Substrat ist in der Regel mit einer strahlungsempfindlichen Schicht (Resist, Photolack) beschichtet.
Typischerweise teilen sich die Anforderungen der Hersteller von Halbleiterbauelementen in die Belichtung von kritischen und unkritischen Strukturen auf. Kritische, d.h. feine, Strukturen werden zurzeit überwiegend mit dioptrischen oder katadioptrischen Immersionssystemen erzeugt, die mit Arbeitswellenlängen im tiefen Ultraviolettbereich (DUV) arbeiten, insbesondere bei etwa 193nm. Feinste Strukturen werden inzwischen mit EUV-Systemen belichtet. Dies sind ausschließlich mit reflektiven Komponenten aufgebaute Projektionsbelichtungsanlagen, mit Arbeitswellenlängen im extremen Ultraviolettbereich (EUV) zwischen ca. 5 nm und 20 nm arbeiten, z.B. bei ca. 13,4 nm arbeiten.
Unkritische, d.h. gröbere, Strukturen können mit einfacheren und damit kostengünstigeren Systemen, belichtet werden.
Für die Erzeugung mittelkritischer oder unkritischer Schichten mit typischen Strukturgrößen von deutlich mehr als 150 nm wird herkömmlich mit Projektionsbelichtungsanlagen gearbeitet, die für Arbeitswellenlängen von mehr als 280 nm ausgelegt sind. In diesem Wellenlängenbereich werden meist dioptrische (refraktive) Projektionsobjektive verwendet, deren Herstellung aufgrund ihrer Rotationssymmetrie um die optische Achse gut beherrschbar ist.
Besonders häufig sind für diese Anwendungsfälle Projektionsbelichtungsanlagen für eine Arbeitswellenlänge von 365,5 nm ± 2 nm (so genannte i-Linien-Systeme) im Einsatz. Sie nutzen die i-Linie einer Quecksilberdampflampe, wobei deren natürliche volle Bandbreite mit Hilfe eines Filters oder auf andere Weise auf eine schmalere genutzte Bandbreite Δλ, z.B. von etwa 4 nm oder 5 nm, eingeschränkt wird. Bei der Projektion wird Ultraviolettlicht eines relativ breiten Wellenlängenbandes genutzt, so dass das Projektionsobjektiv in eine relativ starke Korrektur von Farbfehlern (chromatischen Aberrationen) leisten muss, um auch mit einem breitbandigen Projektionslicht bei der angestrebten Auflösung eine fehlerarme Abbildung zu gewährleisten.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Projektionsobjektive so auszulegen, dass sie sehr breitbandig für alle drei Quecksilberlinien korrigiert sind (z.B. WO 2007/131161 ). Werden alle Hg-Linien genutzt, steht für die Abbildung mehr Licht zur Verfügung, wodurch Belichtungszeiten im Vergleich zu konventionellen i-Linien-Systemen verkürzt werden können und dadurch der Durcshsatz (Anzahl belichteter Komponenten pro Zeiteinheit) erhöht werden kann.
AUFGABE UND LÖSUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Projektionsobjektiv, eine Projektionsbelichtungsanlage sowie ein Projektionsbelichtungsverfahren bereitzustellen, die mit UV-Strahlung bei Arbeitswellenlängen von mehr als 280 nm arbeiten und hohe Durchsatzleistungen ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein dioptrisches Projektionsobjektiv mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin werden eine Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen von Anspruch 15 sowie ein Projektionsbelichtungsverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 18 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Gemäß einer Formulierung der beanspruchten Erfindung wird ein dioptrisches Projektionsobjektiv bereitgestellt, das dafür ausgebildet ist, mithilfe elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge im Ultraviolettbereich bei mehr als 280 nm ein in der Objektebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Muster in die Bildebene des Projektionsobjektivs abzubilden. Alle mit Brechkraft ausgestatteten optischen Elemente sind Linsen, also refraktive optische Elemente. Die Linsen sind entlang einer optischen Achse zwischen der Objektebene und der Bildebene angeordnet und in ihrer Gesamtheit dazu ausgebildet, diese Abbildung zu bewirken. Zwischen der Objektebene und der Bildebene liegt eine zur Anbringung einer Aperturblende geeignete Blendenebene, in welcher ein Hauptstrahl (chief ray) der Abbildung die optische Achse schneidet.
Gemäß der beanspruchten Erfindung ist das Projektionsobjektiv als Großfeldobjektiv mit einer Objektfeldhöhe von mindestens 52 mm ausgelegt und hat einen zu der Blendenebene spiegelsymmetrischen Aufbau und einen Abbildungsmaßstab von 1:1. Dies entspricht einem Abbildungsmaßstab |β| = 1.
Der Begriff „Großfeldobjektive“ bezeichnet in dieser Anmeldung ein Projektionsobjektiv, das aufgrund der Größe seines nutzbaren Objektfeldes so ausgelegt ist, dass mindestens die volle Breite eines kompletten 6''-Retikels (derzeitige Standardgröße) mit einem einzigen Belichtungsschritt belichtet werden kann. Die nutzbare Größe des Objektfeldes wird hier durch die Objektfeldhöhe OBH quantifiziert. Diese entspricht dem Objektfeldradius, also dem Radius desjenigen Minimalkreises, der diejenigen Objektfeldpunkte einschließt, für die die optische Korrektur die Spezifikation erfüllt, also ausreichend gut ist. Dieser Kreis muss so groß sein, dass das für die Abbildung tatsächlich genutzte effektive Objektfeld umschlossen wird.
Vorzugsweise soll das Projektionsobjektiv als Stepper-Objektiv genutzt werden können. Unter einem Stepper-Objektiv wird hier ein optisches Abbildungssystem verstanden, welches in der Lage ist, ein 6"-Retikel mit einem Objektfeld von 104*132mm² (entsprechend einer halben Diagonale von 84 mm) mit einer einzigen Belichtung ohne Scannen vollständig auf einen Wafer abzubilden. Das Projektionsobjektiv muss dazu so korrigiert sein, dass die optischen Aberrationen in einem Objektfeld mit einem Objektfeldradius von 84 mm korrigiert sind.
Gemäß einer Weiterbildung weist das Projektionsobjektiv einen Objektfeldradius OBH von 84 mm oder mehr auf. Aufgrund des 1:1-Abbildungsmaßstabs können damit in einem Step-and-Repeat-Prozess 16 (sechzehn) „dies“ gleichzeitig belichtet werden. Das ist förderlich für einen hohen Durchsatz des Prozesses. Allerdings wird durch den erhöhten Objektfeldradius die Korrektur von Aberrationen erschwert.
Eine Alternative zum Stepper bildet ein Scanner-System. Hier wird zu jedem Zeitpunkt nur ein Teil des Objektfeldes durch das Projektionsobjektiv abgebildet. Es ist daher zur Durchführung eines einzigen Belichtungsschritts eine Scanbewegung erforderlich, in der nebeneinanderliegende Abschnitte des Retikels sukzessive auf das Substrat übertragen werden. Um das komplette Muster des 6"-Retikels in einem einzigen Belichtungsschritt mit Scannen zu übertragen, sollte das effektive Objektfeld eine Breite von 104 mm haben. Dies ist mit einem Objektfeldradius von mindestens 52 mm erreichbar und erleichtert die Korrektur der Aberrationen erheblich. Ein Objektfeldradius von 55 mm würde zu einer (in Scanrichtung gemessenen) Schlitzhöhe von maximal rund 35 mm führen. Bevorzugt sollte die Schlitzhöhe jedoch 56 mm betragen, hierzu ist ein Objektfeldradius von 59 mm notwendig. Mit einer solchen Schlitzgröße erhält man u.a. ausreichende Lichtintensität am Wafer.
Zunächst gibt der Begriff „Stepper-System“ nur an, wie groß das zur Abbildung kommende Objektfeld ist. Weiterhin entscheidet der Abbildungsmaßstab β des Systems darüber, wie groß dann das belichtete Bildfeld ist. Hier sind die typischen Größen durch die Größe eines einzelnen „die“ (engl.) mit 26*33mm² gegeben. Beträgt der (verkleinernde) Abbildungsmaßstab 4:1, so kann ein Stepper mit einem 6'' Retikel mit einer Belichtung genau einen einzelnen „die“ vollständig ausbelichten. Aufgrund des 1:1-Abbildungsmaßstabs können in einem einzigen Belichtungsschritt folglich 16 (sechzehn) „dies“ gleichzeitig belichtet werden.
Dadurch kann der Durchsatz im Vergleich zu herkömmlichen Systemen gesteigert werden.
Wesentliche Herausforderungen der Designaufgabe werden dabei vor allem durch drei Größen charakterisiert, nämlich (i) die Feldgröße, d.h. der Feldradius, innerhalb dessen die Aberrationen korrigiert sein sollen, (ii) die entsprechende numerische Apertur, die bei 1:1-Systemen auf Objektseite und Bildseite identisch ist, sowie (iii) das zu erzielende Aberrationsniveau.
Die ersten beiden Punkte werden oft zum sogenannten geometrischen Lichtleitwert LLW (auch als Etendue bezeichnet) zusammengefasst. Der geometrische Lichtleitwert LLW kann definiert werden als das Produkt aus der (dimensionslosen) objektseitigen numerischen Apertur NAO und der Objektfeldgröße parametrisiert durch die Objektfeldhöhe OBH (in Millimeter), also $LLW = | OBH * NAO |$
Wird die zu korrigierende Feldgröße verändert, etwa von einem Scannerfeld auf ein Stepperfeld vergrößert, so sollte die numerische Apertur entsprechend angepasst (d.h. verkleinert) werden, um mit derselben Anzahl von Korrekturmitteln zum Erfolg zu kommen.
Vorzugsweise ist das Projektionsobjektiv so ausgelegt, dass eine (objektseitige und bildseitige) numerische Apertur NA kleiner als 0,3 ist, insbesondere NA= 0,25 oder weniger beträgt. Die numerische Apertur kann z.B. zwischen 0,1 und 0,2 liegen, insbesondere bei 0,18. Aufgrund der sehr moderaten NA ist die Rayleigh-Einheit RU=λ/NA², die ein Maß für die Tiefenschärfe gibt, sehr groß, so dass das verbleibende sekundäre Spektrum in der Regel vernachlässigbar ist. Dies erleichtert somit die Korrektur von Aberrationen.
Im Rahmen der Erfindung können axial sehr kompakte Projektionsobjektive realisiert werden. Gemäß einer Weiterbildung weist das Projektionsobjektiv eine zwischen der Objektebene und der Bildebene gemessene Baulänge TT („total tracklength“), einen Objektfeldradius OBH und eine objektseitige numerische Apertur NAO auf und es gilt die Bedingung (OBH * NAO) / TT > 0.01.
Die Baulänge liegt vorzugsweise in der Größenordnung von einem Meter, z.B. im Bereich von 800 mm bis 1200 mm, insbesondere bei 1000 mm.
Im Vergleich zum Stand der Technik können Projektionsobjektive der hier vorgestellten Art sehr große geometrische Lichtleitwerte erreichen. Gemäß einer Weiterbildung weist das Projektionsobjektiv einen geometrischen Lichtleitwert LLW = OBH * NAO von mindestens 10 mm auf, wobei der geometrische Lichtleitwert vorzugsweise 15 mm oder mehr beträgt. Der Lichtleitwert kann als ein Maß für die Leistungsfähigkeit eines Abbildungssystems angesehen werden. Je größer der Lichtleitwert ist, desto „mehr“ kann das System, z.B. ein größeres Feld abbilden (wenn OBH groß wird), oder feinere Strukturen abbilden (wenn größere NA genutzt wird)
Allen Ausführungsbeispielen ist gemein, dass sie rein dioptrische Designs sind. Es werden somit ausschließlich Linsen benötigt. Dadurch wird u.a. die Fertigung erleichtert. Auf die Verwendung von Spiegeln, wie sie z.B. aus katadioptrischen Öffner-Systemen (siehe z.B. US 3,748,015 , US 4,293,188 oder US 2004/0001191 A1 ) bekannt sind, wird bewusst verzichtet, obwohl sich dadurch die Korrektur von Aberrationen, z.B. der Feldkrümmung oder der chromatischen Längsaberration, erleichtern ließe.
Projektionsobjektive gemäß der beanspruchten Erfindung weisen eine konsequente Spiegelsymmetrie zur Blendenebene auf. Die Blendenebene ist auf dem halben Weg zwischen Objektfeld (Retikel) und Bildfeld (Wafer) angeordnet. Das bedeutet, dass jede im ersten Objektivteil vor der Blende (zwischen Objektebene und Blendenebene) auftretende Linse eine identisch gestaltete, spiegelsymmetrisch angeordnete Entsprechung im zweiten Objektivteil nach der Blende hat.
Der symmetrische Aufbau bietet Vorteile u.a. bei der Korrektur von Aberrationen. Die chromatische Queraberration ist, ebenso wie die Aberrationen Verzeichnung und Koma sowie deren chromatischen Variationen, intrinsisch über die Symmetrie des Aufbaus korrigiert. Dafür werden somit keine gesonderten Korrekturmittel benötigt.
Vorzugsweise wird ausschließlich UV-Strahlung der Hg-i-Linie genutzt. Das ist ein wesentlicher Unterschied gegenüber herkömmlichen Systemen, die sehr breitbandig für alle drei Quecksilberlinien korrigiert sind. Werden alle Hg-Linien genutzt, steht zwar für die Abbildung mehr Licht zur Verfügung, die Korrektur von Aberrationen über größere Objektfeldradien erscheint aber schwierig.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind zur Verwendung mit einer Lichtwellenlänge von ca. 365,5 nm und/oder mit einer Bandbreite von wenigen nm (maximal 5 nm) vorgesehen bzw. ausgelegt. Daher genügt eine Korrektur des primären Spektrums längs (chromatische Längsaberration).
Bei breitbandig betriebenen dioptrischen Projektionsobjektiven werden zur Farbkorrektur (d.h. zur Korrektur chromatischer Aberrationen unterschiedliche Linsenmaterialien mit ausreichend unterschiedlichen Dispersionseigenschaften verwendet, die innerhalb des Projektionsobjektivs in Bereichen unterschiedlicher Strahlhöhenverhältnisse verteilt werden. Zu den in typischen i-Linien-Projektionsobjektiven verwendeten transparenten Materialien gehören insbesondere synthetisches Quarzglas (fused silica, SiO₂) sowie die unter den Bezeichnungen FK5, LF5 und LLF1 vertriebenen Spezialgläser der Firma SCHOTT, Mainz, Deutschland. Bei diesen optischen Gläsern sind das synthetische Quarzglas und das Glas FK5 typische Vertreter für Gläser mit relativ kleiner Dispersion (Krongläser), während die Gläser LF5 und LLF1 typische Vertreter für Gläser mit relativ großer Dispersion (Flintgläser) sind. Andere Hersteller verwenden für ihre Glassorten andere Bezeichnungen.
Dementsprechend werden in dieser Anmeldung Linsen aus einem Kronglas als „Kronlinsen“ und Linsen aus einem Flintglas auch als „Flintlinsen“ bezeichnet.
Die chromatische Längsaberration kann z.B. durch die Verwendung einer Kombination aus mindestens einer Kronlinse positiver Brechkraft und mindestens einer Flintlinse negativer Brechkraft korrigiert werden. Dieses Linsenpaar sollte in einem Bereich des optischen Abbildungssystems angeordnet sein, in welchem der Randstrahl der Abbildung eine möglichst große Strahlhöhe (Randstrahlhöhe) besitzt. Dies ist in der Regel in einem Blendenbereich in der Nähe der Systemblende der Fall.
Durch die Symmetrie der Aufbauten sind Ausführungsbeispiele dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen auf jeder Seite der Blendenebene wenigstens eine Flintlinse aus einem ersten Material mit relativ niedriger Abbe-Zahl und mehrere Kronlinse aus einem zweiten Material mit relativ zu dem ersten Material höherer Abbe-Zahl umfassen. Für die Korrektur der chromatischen Aberrationen ist wenigstens eine Flintlinse notwendig und muss im Design verwendet werden. Wird als Flint-Material kein Material mit anomaler Teildispersion verwendet, so stellt sich ein automatisch sekundäres Spektrum längs ein. Dies ist z.B. bei den zur Verfügung stehenden Materialien wie LF5 oder LLF1 oder vergleichbaren Gläsern der Fall.
Der Erfinder hat erkannt, dass Flintmaterial einige unvorteilhafte Eigenschaften aufweist. Beispielsweise zeigen Flintgläser typischerweise verringerte Transmission des Nutzlichtes, was gleichbedeutend mit erhöhter Absorption ist. Dies kann zu unerwünschten Nebeneffekten wie Lens Heating und/oder Kompaktierung des Materials (compaction) führen. Ferner weisen die heute im Wellenlängenbereich bei mehr als 280 nm (z.B. um 365nm) transparenten Flintmaterialien allesamt einen bedeutenden Anteil an Blei und weiteren Schwermetallen auf, so dass eine Verwendung dieser Gläser nur mit einer Sondergenehmigung erlaubt ist. Äquivalente bleifreie Alternativgläser sind derzeit praktisch nicht verfügbar. Daher wird es als vorteilhaft angesehen, Projektionsobjektive mit einem im Vergleich zum Stand der Technik reduzierten Einsatz von Flintlinsen zu entwickeln.
Bei manchen Ausführungsbeispielen wird der Einsatz von Flintlinsen gezielt reduziert, vorzugsweise so, dass auf jeder Seite der Blendenebene höchstens zwei Flintlinsen, angeordnet sind. Bei manchen Ausführungsformen kann der Einsatz von Flintlinsen so stark reduziert werden, dass in jedem der Objektivteile nur eine einzige Flintlinse, insbesondere eine Flintlinse mit negativer Brechkraft, verwendet wird.
Manche Ausführungsbeispiele sind dadurch gekennzeichnet, dass in einem Blendenbereich um die Blendenebene, in welchem für ein Strahlhöhenverhältnis CRH / MRH zwischen einer Hauptstrahlhöhe CRH und einer Randstrahlhöhe MRH der Abbildung die Bedingung |CRH / MRH| < 1 gilt, auf jeder Seite der Blendenebene wenigstens eine Kronlinse mit positiver Brechkraft sowie mindestens eine und höchstens zwei Flintlinsen mit negativer Brechkraft angeordnet sind. Vorzugsweise ist auf jeder Seite der Blendenebene im Blendenbereich nur eine einzige Flintlinse mit negativer Brechkraft vorgesehen.
Weitere Details zu Möglichketen der Korrektur von Aberrationen, insbesondere der chromatischen Längsaberration (CHL) werden im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen erläutert.
Figurenliste
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Dabei zeigen:

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 zeigt einen schematischen meridionalen Linsenschnitt eines Projektionsobjektivs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
3 bis 6 zeigen schematische meridionale Linsenschnitte eines Projektionsobjektivs gemäß einem zweiten, dritten, vierten und fünften Ausführungsbeispiel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In 1 ist ein Beispiel einer Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage WST gezeigt, die bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen einsetzbar ist und zur Erzielung von Auflösungen bis zu Bruchteilen von Mikrometern mit Licht bzw. elektromagnetischer Strahlung aus dem Ultraviolettbereich (UV) arbeitet. Als primäre Strahlungsquelle bzw. Lichtquelle LS dient eine Quecksilberdampflampe. Diese emittiert ein breites Spektrum mit Emissionslinien relativ starker Intensität |in Wellenlängenbereichen mit Schwerpunktwellenlängen bei ca. 436 nm (sichtbares Licht, blau, g-Linie), ca. 405 nm (sichtbares Licht, violett, h-Linie) und ca. 365,5 nm (nahes Ultraviolett, UV-A, i-Linie). Dieser Teil des Spektrums ist in dem schematischen I(λ)-Diagramm gezeigt.
Die Projektionsbelichtungsanlage ist ein i-Linien-System, das nur das Licht der i-Linie nutzt, also UV-Licht um eine zentrale Arbeitswellenlänge von ca. 365,5 nm. Die natürliche volle Bandbreite der i-Linie wird mit Hilfe eines Filters oder auf andere Weise auf eine schmalere genutzte Bandbreite Δλ, z.B. von etwa 5 nm, eingeschränkt.
Ein der Lichtquelle LS nachgeschaltetes Beleuchtungssystem ILL erzeugt in seiner Austrittsfläche ES ein großes, scharf begrenztes und im Wesentlichen homogen ausgeleuchtetes Beleuchtungsfeld, das an die Telezentrie-Erfordernisse des im Lichtweg dahinter angeordneten Projektionsobjektivs PO angepasst ist. Das Beleuchtungssystem ILL hat Einrichtungen zur Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungsmodi (Beleuchtungs-Settings) und kann beispielsweise zwischen konventioneller on-axis-Beleuchtung mit unterschiedlichem Kohärenzgrad σ und außeraxialer Beleuchtung (off-axis illumination) umgeschaltet werden.
Diejenigen optischen Komponenten, die das Licht der Lichtquelle LS empfangen und aus dem Licht Beleuchtungsstrahlung formen, die auf das Retikel M gerichtet ist, gehören zum Beleuchtungssystem ILL der Projektionsbelichtungsanlage.
Hinter dem Beleuchtungssystem ist eine Einrichtung RS zum Halten und Manipulieren der Maske M (Retikel) so angeordnet, dass das am Retikel angeordnete Muster in der Objektebene OS des Projektionsobjektives PO liegt, welche mit der Austrittsebene ES des Beleuchtungssystems zusammenfällt und hier auch als Retikelebene OS bezeichnet wird.
Hinter der Retikelebene OS folgt das Projektionsobjektiv PO, also ein Abbildungssystem, das ein Bild des an der Maske M angeordneten Musters in einem definierten Abbildungsmaßstab β, auf ein mit einer Fotoresistschicht bzw. Fotolackschicht belegtes Substrat W abbildet, dessen lichtempfindliche Substratoberfläche SS im Bereich der Bildebene IS des Projektionsobjektivs PO liegt.
Das zu belichtende Substrat, bei dem es sich im Beispielsfall um einen Halbleiterwafer W handelt, wird durch eine Einrichtung WS gehalten, die auch als „Waferstage“ bezeichnet wird.
Das vom Beleuchtungssystem ILL erzeugte Beleuchtungsfeld definiert das bei der Projektionsbelichtung genutzte effektive Objektfeld OF. Dieses ist im Beispielsfall rechteckförmig, hat eine parallel zur y-Richtung gemessene Höhe A* und eine senkrecht dazu (in x-Richtung) gemessene Breite B* < A*. Das Aspektverhältnis AR = B*/A* liegt bei ca. 104/132. Das effektive Objektfeld liegt zentriert zur optischen Achse (on-axis Feld). Mit einem System dieser Feldgröße kann ein typisches 6'' Retikel in einem einzigen Belichtungsschritt zur Abbildung gebracht werden.
Das zum effektiven Objektfeld optisch konjugierte effektive Bildfeld in der Bildfläche IS hat die gleiche Form und das gleiche Aspektverhältnis zwischen Höhe B und Breite A wie das effektive Objektfeld. Bei dem dargestellten 1:1-System (Abbildungsmaßstab |β|= 1) hat das Bildfeld die Größe des effektiven Objektfeldes.
Zu den Feldgrößen Folgendes. Wenn die Feldgröße des Bildfeldes 26 × 33 mm beträgt, kann ein kompletter „Die“ in einem einzigen Belichtungsschritt ohne Scannen belichtet werden. Der Begriff „Die“ bezeichnet in der Halbleiter- und Mikrosystemtechnik ein einzelnes ungehäustes Stück eines Halbleiter-Wafers. Dementsprechend kann die Projektionsbelichtungsanlage für einen Step-and-Repeat-Prozess als Wafer-Stepper ausgelegt sein. Auf Einrichtungen zur Durchführung von Scan-Operationen für die Belichtung eines Dies kann verzichtet werden. Eine Projektionsbelichtungsanlage kann auch für einen Step-and-Scan-Prozess als Wafer-Scanner ausgelegt sein. Dann sind Einrichtungen zur Durchführung von Scan-Operationen für die Belichtung eines Dies vorzusehen.
Der zur optischen Achse OA zentrierte Kreis, der das effektive Objektfeld OF umschließt und dessen Ecken tangiert, gibt in dem rotationssymmetrischen System die Größe des Objektfeldes an, innerhalb dessen die optische Korrektur an allen Feldpunkten der Spezifikation entsprechen muss. Das trifft dann auch für alle Feldpunkte im effektiven Objektfeld zu. Die Korrektur von Aberrationen wird aufwändiger, je größer dieses Objektfeld sein muss. Die Größe des Kreises wird hier durch den Objektfeldradius (bzw. halber Objektfelddurchmesser) OBH parametrisiert, der gleichzeitig der maximalen Feldhöhe eines Objektfeldpunkts entspricht.
Das Ausführungsbeispiel ist ein Stepper-System mit einer 1:1-Abbildung, wodurch 16 Dies gleichzeitig belichtet werden können.
Zum besseren Verständnis wichtiger Aspekte der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele werden zunächst einige Erläuterungen zu chromatischen Aberrationen und ihrer Korrektur in dioptrischen (refraktiven) optischen Systemen präsentiert, um die in dieser Anmeldung verwendeten Begriffe und deren Bedeutung zu veranschaulichen.
Chromatische Aberrationen sind Abbildungsfehler optischer Systeme, die dadurch entstehen, dass der Brechungsindex n transparenter optischer Materialien als Funktion der Wellenlänge λ variiert. Diese Abhängigkeit dn/dλ wird als Dispersion des optischen Materials bezeichnet. Im Allgemeinen ist der Brechungsindex optischer Materialien für kürzere Wellenlängen größer als für längere Wellenlängen.
Chromatische Aberrationen können in unterschiedliche Kategorien unterteilt werden. Eine erste Kategorie chromatischer Aberrationen berücksichtigt den Umstand, dass für jede Wellenlänge im paraxialen Bereich (auf der optischen Achse) ein eigenes Bild erzeugt wird und dass diese Bilder hinsichtlich ihrer Position entlang der optischen Achse, ihrer Form und/oder ihrer Größe variieren können. Zu den chromatischen Aberrationen der ersten Kategorie gehört die chromatische Längsaberration CHL (axial chromatic aberration, axial colour, AX) und der Farbvergrößerungsfehler bzw. die chromatische Vergrößerungsdifferenz CHV (chromatic difference of magnification, lateral colour LAT).
Die chromatische Längsaberration ist die longitudinale Aberration der paraxialen Fokusposition mit der Wellenlänge. Wenn die Brechzahl für kürzere Wellenlängen größer ist als für längere Wellenlängen, werden die kürzeren Wellenlängen an jeder optischen Fläche stärker gebrochen, so dass beispielsweise bei einer einfachen Positivlinse die Strahlen der relativ kürzeren Wellenlänge in einer Fokusposition zusammengebracht werden, die der Linse näher liegt als der Fokus der relativ längeren Wellenlänge. Der paraxiale Abstand entlang der optischen Achse der Linse zwischen den beiden Fokuspunkten ist die chromatische Längsaberration. Wenn die Strahlen mit kürzerer Wellenlänge näher am Abbildungssystem fokussiert werden als die Strahlen längerer Wellenlänge, wird die chromatische Längsaberration üblicherweise als „unterkorrigiert“ oder „negativ“ bezeichnet.
Wenn ein Abbildungssystem für unterschiedliche Wellenlängen Bilder mit unterschiedlichen Größen bildet oder das Bild eines außeraxialen Punktes zu einem Farbsaum formt, liegt ein Farbvergrößerungsfehler bzw. eine chromatische Vergrößerungsdifferenz (CHV) vor. Die chromatische Vergrößerungsdifferenz kann durch den lateralen Abstand zwischen den paraxialen Bildhöhen der unterschiedlichen Wellenlängen quantifiziert werden.
Die Dispersion, d.h. chromatische Variation des Brechungsindex, der verwendeten Optikmaterialien kann auch Variationen monochromatischer Aberrationen verursachen, die in einer zweiten Kategorie chromatischer Aberrationen zusammengefasst werden können. Dazu gehören beispielsweise die chromatische Variation der sphärischen Aberration, die chromatische Variation der Bildfeldkrümmung etc.
Für eine weitere Charakterisierung möglicher Aberrationen sei die Abbildung mit Licht einer breitbandigen Strahlungsquelle betrachtet, die Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen um eine zentrale Wellenlänge λ aussendet, wobei die Strahlungsverteilung durch eine spektrale Bandbreite Δλ (Halbwertsbreite, full-width at half maximum) charakterisierbar sei. Typischerweise nimmt das Ausmaß chromatischer Aberrationen zu, je größer die spektrale Bandbreite Δλ ist. Chromatische Aberrationen können mit Hilfe der Fokuspositionen für die unterschiedlichen Wellenlängen entlang der optischen Achse für drei Wellenlängen innerhalb der spektralen Bandbreite charakterisiert werden. Die drei Wellenlängenkomponenten haben die Wellenlängen λ₁, λ₂ und λ₃, wobei λ₁ < λ₂ < λ₃.
Die Größe der chromatischen Längsaberration CHL entspricht dann der maximalen Länge des Fokusbereichs entlang der optischen Achse, in welchem die unterschiedlichen Wellenlängen fokussiert werden. Typischerweise wird eine der Wellenlängen näher am Abbildungssystem fokussiert werden als die anderen Wellenlängen. Der Abstand zwischen der nächstliegenden und der am weitesten entfernten Fokusposition der Wellenlängen entspricht der Größe der chromatischen Längsaberration des Abbildungssystems für die breitbandige Lichtquelle. Die Fokusposition der zentralen Wellenlänge λ entlang der optischen Achse kann als die Bildebene innerhalb des Fokusbereichs angesehen werden.
Die Variation der paraxialen Fokusposition mit der Wellenlänge wird normalerweise in eine Potenzreihe entwickelt. Der lineare Anteil wird dabei als „primäres Spektrum“, der quadratische mit „sekundäres Spektrum“ bezeichnet, darüber hinaus kann man noch ein „tertiäres Spektrum“ über den kubischen Anteil definieren.
Durch die Kombination von sammelnden und zerstreuenden Linsen, die aus unterschiedlichen optischen Materialien mit unterschiedlicher Dispersion bestehen, ist es möglich, das primäre Spektrum zu korrigieren. Genauer gesagt ist es möglich, die chromatische Längsaberration so zu korrigieren, dass die paraxialen Fokusebenen für zwei unterschiedliche Wellenlängen, z.B. die minimale λ₁ und die maximale λ₃ Wellenlänge des Spektralbereichs, auf der optischen Achse zusammenfallen. Derartige optische Abbildungssysteme werden in dieser Anmeldung auch als „achromatisiert“ bzw. „Achromat“ bezeichnet.
Für andere Wellenlängen, die von der Korrektur nicht erfasst sind, verbleibt in der Regel ein Rest an chromatischer Längsaberration. Bei diesem Rest chromatischer Längsaberration handelt es sich zumeist um das „sekundäre Spektrum“.
In manchen Fällen kann auch das sekundäre Spektrum durch geeignete Wahl von optischen Materialien, Linsendimensionen, Abständen und Brechkräften etc. korrigiert werden. Das sekundäre Spektrum kann ggf. so weit korrigiert werden, dass die Fokusposition aller drei Wellenlängen λ₁, λ₂ und λ₃, aus dem betrachteten Wellenlängenbereich an der gleichen axialen Position liegen, es verbleibt wiederum das „Tertiäre Spektrum“. Ein optisches System, bei dem auch das sekundäre Spektrum korrigiert ist, wird in dieser Anmeldung auch als „apochromatisch korrigiert“ bzw. als „Aprochromat“ bezeichnet.
In anderen Worten: bei einem achromatischen Abbildungssystem wird die chromatische Längsaberration für zwei mit Abstand zueinander liegenden Wellenlängen sehr gering (ggf. bis auf den Wert Null). Bei einem aprochromatischen optischen Abbildungssystem wird die chromatische Längsaberration bei drei mit spektralem Abstand zueinander liegenden Wellenlängen sehr gering (ggf. bis auf den Wert Null).
In dioptrischen Projektionsobjektiven, die mit spektral breitbandigen Lichtquellen arbeiten sollen, werden zur Korrektur chromatischer Aberrationen unterschiedliche Linsenmaterialien mit möglichst großen Unterschieden ihrer Abbe-Zahlen verwendet. Die Abbe-Zahl v ermöglicht eine Charakterisierung der Dispersionseigenschaften eines Materials in einem interessierenden Wellenlängenbereich. Die Abbe-Zahl eines Materials kann beispielsweise mit folgender Formel berechnet werden: $v = (n_{2} - 1) / (n_{1} - n_{3}),$
wobei n₁, n₂ und n₃ die Brechungsindizes des Materials bei den Wellenlängen λ₁, λ₂ und λ₃ sind und λ₁ < λ₂ < λ₃ gilt. Im Allgemeinen stehen niedrige Abbe-Zahlen für Materialien mit relativ starker Dispersion und hohe Abbe-Zahlen für Materialien mit relativ schwacher Dispersion. Daher wird die Abbe-Zahl gelegentlich auch als „reziproke relative Dispersion“ bezeichnet.
In dieser Anmeldung soll die Abbezahl v_Hg auf den Bereich des ultravioletten Spektralbereichs bezogen werden. Hierzu verwendet man die Brechzahlen n₁, n₂, n₃ der Quecksilber-Spektrallinien bei 365.0 (i-Linie für n₁), 404.7 (h-Linie für n₂) und 435.8nm (g-Linie für n₃). Die Abbezahlen für die verwendeten Gläser sind Tabelle 10 aufgeführt.
Linsenmaterialien für Arbeitswellenlängen bei Emissionslinien einer Quecksilberdampflampe können abhängig von ihrem Brechungsindex und ihrer Abbe-Zahl in drei unterschiedliche Gruppen eingeteilt werden. Eine erste Gruppe, schließt diejenigen Materialien ein, deren Abbe-Zahl sich im Bereich von 40 bis 70 befinden. Die Abbe-Zahl ist hier berechnet für die Wellenlängen λ₁ = 365.01 nm, λ₂ = 404.65 nm und λ₃ = 435.84 nm, die den Wellenlängen der i-, h- und g- Emissionslinien einer Quecksilberdampflampe entsprechen. Die Materialien der ersten Gruppe haben bei der Quecksilber-i-Linie typische Brechungsindizes im Bereich von 1.46 bis 1.56. Zu den Materialien der ersten Gruppe gehören u.a. synthetisches Quarzglas (SiO₂) und verschiedene Borsilikatgläser, wie z.B. BK7 Glas oder die Gläser K5, K7 oder FK5.
Eine zweite Gruppe umfasst Materialien mit Abbe-Zahlen größer als 70. Einige Materialien in der zweiten Gruppe, wie z.B. kristallines Kalziumfluorid (Flussspat oder CaF₂), haben einen Brechungsindex von weniger als 1.46.
Eine dritte Gruppe umfasst Materialien mit Abbe-Zahlen von weniger als 40. Diese Materialien haben Brechungsindizes von mehr als ungefähr 1.56. Zu den Materialien der dritten Gruppe gehören u.a. typische Flintgläser, wie z.B. LLF-6 Glas, LLF-1 Glas oder LF-5 Glas.
Zur Reduzierung chromatischer Aberrationen mit refraktiven Mitteln sollte ein optisches System Linsen aus mindestens zwei Materialien mit unterschiedlicher Dispersion bzw. unterschiedlicher Abbe-Zahl aufweisen. Es sollten also erste optische Elemente aus einem ersten Material mit relativ niedriger Abbe-Zahl und zweite optische Elemente aus einem zweiten Material mit relativ zu dem ersten Material höherer Abbe-Zahl kombiniert werden.
Materialien der zweiten Gruppe werden in der Regel als relative Kronmaterialien genutzt. Materialien der dritten Gruppe werden in der Regel als relative Flintmaterialien genutzt. Materialien der ersten Gruppe können in Kombination mit einem Material der dritten Gruppe als relatives Kronmaterial und in Kombination mit einem Material der zweiten Gruppe als relatives Flintmaterial fungieren. Synthetisches Quarzglas (SiO₂) fungiert z.B. in Kombination mit einem Material der dritten Gruppe (beispielsweise LF5, LLF1, LLF6) als relatives Kronmaterial. Wird dagegen synthetisches Quarzglas mit einem Material der zweiten Gruppe B kombiniert, beispielsweise CaF₂, so fungiert synthetisches Quarzglas als relatives Flintmaterial.
Im Rahmen dieser Anmeldung werden erste Materialien mit relativ niedriger Abbe-Zahl auch als „relatives Flintmaterial“ und zweite Materialien mit relativ höherer Abbe-Zahl auch als „relatives Kronmaterial“ bezeichnet. Zur Vereinfachung werden in dieser Anmeldung in einem konkreteren Ausführungsbeispiel Linsen aus einem relativen Kronmaterial auch kurz als „Kronlinsen“ und Linsen aus einem relativen Flintmaterial auch kurz als „Flintlinsen“ bezeichnet. In der Regel werden Materialien aus der ersten und der dritten Materialgruppe verwendet.
Bei der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen von Projektionsobjektiven bezeichnet der Begriff „optische Achse“ eine gerade Linie durch die Krümmungsmittelpunkte der gekrümmten Linsenflächen. Das Objekt ist in den Beispielen eine Maske (Retikel) mit dem Muster einer integrierten Schaltung, es kann sich auch um ein anderes Muster, beispielsweise eines Gitters, handeln. Das Bild wird in den Beispielen auf einen mit einer Photoresistschicht versehenen Wafer projiziert, der als Substrat dient. Es sind auch andere Substrate, beispielsweise Elemente für Flüssigkeitskristallanzeigen oder Substrate für optische Gitter möglich.
Manche Besonderheiten können anhand der Verläufe und der Verhältnisse zwischen Hauptstrahlen und Randstrahlen der Abbildung veranschaulicht werden. Als Hauptstrahl CR („chief ray“) wird hier ein Strahl bezeichnet, der von einem Randpunkt des Objektfeldes startet und die optische Achse im Bereich einer Pupillenebene, d.h. im Bereich einer zur Anbringung einer Aperturblende AS geeigneten Blendenebene BE schneidet. Ein Randstrahl MR („marginal ray“) im Sinne der vorliegenden Anmeldung führt von der Mitte des Objektfeldes zum Rand der Aperturblende. Der senkrechte Abstand dieser Strahlen zur optischen Achse ergibt die entsprechende Strahlhöhe. Soweit in dieser Anmeldung auf eine „Randstrahlhöhe“ (marginal ray height, MRH) oder eine „Hauptstrahlhöhe“ (chief ray height CRH) Bezug genommen wird, so sind hiermit die paraxiale Randstrahlhöhe und die paraxiale Hauptstrahlhöhe gemeint.
Der Begriff „Blendenbereich“ BB bezeichnet einen Bereich um die Blendenebene BE (also vor und hinter der Blendenebene), in welchem das Strahlhöhenverhältnis |CRH/MRH|zwischen der Hauptstrahlhöhe CRH und der Randstrahlhöhe MRH der Abbildung kleiner als eins ist. Im Blendenbereich treten somit relativ große Randstrahlhöhen auf.
In den Zeichnungsfiguren sind Kronlinsen, insbesondere Quarzglaslinsen oder Linsen aus FK5, als offene Linsen und Flintlinsen, insbesondere Linsen aus LF5 oder LLF1, als schraffierte Linsen dargestellt. Asphärische Flächen sind durch kurze Asphärenstriche markiert.
Die Spezifikationen der in den Zeichnungsfiguren gezeigten Projektionsobjektive sind in den am Ende der Beschreibung zusammengestellten Tabellen angegeben, deren Nummerierung jeweils der Nummerierung der entsprechenden Zeichnungsfigur entspricht.
In den Tabellen 2 bis 6 ist die Spezifikation des jeweiligen Designs in tabellarischer Form zusammengefasst. Dabei gibt Spalte „SURF“ die Nummer einer brechenden oder auf andere Weise ausgezeichneten Fläche, Spalte „RADIUS“ den Radius r der Fläche (in mm), Spalte „THICKNESS“ den als Dicke bezeichneten Abstand d der Fläche zur nachfolgenden Fläche (in mm) und Spalte „MATERIAL“ das Material der optischen Komponenten an. Spalten „INDEX1“, INDEX2" und „INDEX3“ geben den Brechungsindex des Materials bei den Wellenlängen 365,5 nm (INDEX1), 364,5 nm (INDEX2) und 366,5 nm (INDEX3) an. In Spalte „SEMIDIAM“ sind die nutzbaren, freien Radien bzw. die halben freien optischen Durchmesser der Linsen (in mm) bzw. der optischen Elemente angegeben. Der Radius r=0 (in der Spalte „RADIUS“) entspricht einer Planfläche. Einige optische Flächen sind asphärisch. Tabellen mit Zusatz „A“ geben die entsprechenden Asphärendaten an, wobei sich die asphärischen Flächen nach der folgenden Vorschrift berechnen: $p (h) = \frac{ϱ h^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + K) {(ϱ h)}^{2}}} + C_{1} h^{4} + C_{2} h^{6} + C_{3} h^{8} + \dots$
Dabei gibt der Kehrwert $\frac{1}{r} = ϱ$
des Radius die Flächenkrümmung und h den Abstand eines Flächenpunktes von der optischen Achse (d.h. die Strahlhöhe) an. Somit gibt p(h) die Pfeilhöhe, d.h. den Abstand des Flächenpunktes vom Flächenscheitel in z-Richtung (Richtung der optischen Achse). Die Koeffizienten K, C1, C2, ... sind in den Tabellen mit Zusatz „A“ wiedergegeben.
In Tabelle 7 sind wichtige Designparameter der Ausführungsbeispiele, wie numerische Apertur NA, Objektfeldradius OBH und Abbildungsmaßstab übersichtlich zusammengestellt.
Bei der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen werden für gleiche oder entsprechende Merkmale in allen Figuren dieselben Bezugszeichen verwendet. Linsen werden in ihrer Reihenfolge von der Objektebene zur Bildebene durchnummeriert, so dass z.B. die Linse L1 die unmittelbar auf die Objektebene folgende erste Linse ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden nicht alle Linsen mit Bezugszeichen versehen.
2 zeigt einen schematischen meridionalen Linsenschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines dioptrischen Projektionsobjektivs 200 mit ausgewählten Strahlbündeln zur Verdeutlichung des Abbildungsstrahlengangs bzw. Projektionsstrahlengangs der im Betrieb durch das Projektionsobjektiv verlaufenden Projektionsstrahlung.
Das Projektionsobjektiv ist als 1:1 Abbildungssystem dafür vorgesehen, ein in seiner Objektebene OS angeordnetes Muster einer Maske ohne Änderung der Größe, nämlich im Maßstab -1:1 (Abbildungsmaßstab ist -1), auf seine parallel zur Objektebene ausgerichtete Bildebene IS direkt, d.h. ohne Erzeugung eines Zwischenbildes, abzubilden.
Zwischen der Objektebene und der Bildebene liegt die einzige Pupillenebene PUP des Abbildungssystems dort, wo der Hauptstrahl CR der optischen Abbildung die optische Achse OA schneidet. Im Bereich der Pupillenebene ist die Aperturblende AS des Systems angebracht. Die zur Anbringung der Aperturblende geeignete Position bzw. Ebene wird hier daher auch als Blendenebene BE bezeichnet.
Um die Blendenebene herum erstreckt sich ein Blendenbereich BB, in welchem für ein Strahlhöhenverhältnis zwischen der Hauptstrahlhöhe CRH und der Randstrahlhöhe MRH der Abbildung die Bedingung |CRH / MRH|< 1 gilt. Die Randstrahlhöhe ist hier also größer als die Hauptstrahlhöhe. Der optische Aufbau kann wie folgt charakterisiert werden.
Im objektseitigen ersten Objektivteil OP1 folgt unmittelbar auf die Objektebene OS eine vordere Linsengruppe NV mit negativer Brechkraft („Negativgruppe“), die durch eine objektseitig konkave Meniskuslinse L1 mit negativer Brechkraft bereitgestellt wird.
Danach folgt unmittelbar eine erste Linsengruppe LG1 mit positiver Brechkraft und insgesamt drei Linsen L2 bis L4. Die erste Linsengruppe sammelt die von der vorderen Negativgruppe kommenden Strahlen und bildet dadurch einen Bauch im Projektionsstrahlengang.
Unmittelbar auf die erste Linsengruppe LG1 folgt eine zweite Linsengruppe LG2 mit negativer Brechkraft. Diese zweite Linsengruppe umfasst die fünf Linsen L5 bis L9 und erzeugt im Projektionsstrahlengang eine Taille um ein lokales Minimum der Randstrahlhöhe zwischen der Objektebene OS und der Blendenebene BE.
Unmittelbar auf die zweite Linsengruppe LG2 folgt eine dritte Linsengruppe LG3 mit positiver Brechkraft und insgesamt drei Linsen L10 bis L12. Die Linsen der dritten Linsengruppe sind zwischen der zweiten Linsengruppe LG2 und der zur Anbringung einer Aperturblende AS geeigneten Blendenebene angeordnet.
Aufgrund der Spiegelsymmetrie zur Blendenebene ergibt sich jenseits der Blendenebene BE im bildseitigen zweiten Objektivteil OP2 eine gespiegelte Brechkraftfolge. Jede Linse Lx des ersten Objektivteils OP1 zwischen Objektebene OS und Blendenebene BP hat eine gespiegelt identische Entsprechung Lx' im zweiten Objektivteil OP1 zwischen Blendenebene und Bildebene IS.
Beispielsweise sind auf jeder Seite der Blendenebene unmittelbar neben dieser drei Positivlinsen angeordnet. Nach klassischer Lehre wäre es vorteilhafter, neben der Blendenebene eine Flint-Negativlinse anzubringen, da dort die Randstrahlhöhe größer ist und die Flintlinse dadurch besser auf die chromatische Längsaberration wirken würde. Derzeit wird davon ausgegangen, dass es jedoch für die Erzielung eines guten Korrekturzustands in einem großen Objektfeld günstiger ist, wenn unmittelbar neben der Blendenebene mindestens zwei, ggf. auch drei Positivlinden angeordnet sind.
Das Projektionsobjektiv ist durch die Brechkraftfolge N-P-N-P-P-N-P-N gekennzeichnet, wobei „P“ für eine Linsengruppe mit positiver Brechkraft und „N“ für eine Linsengruppe mit negativer Brechkraft steht. Es gibt auf jeder Seite der Blendenebene nur eine einzige ausgeprägte Taille im Bereich der negativen dritten Linsengruppe LG3.
Das erste Ausführungsbeispiel weist ein Stepperfeld mit OBH = 84 mm bei einer bildseitigen numerischen Apertur NA = 0,18 auf, der Abbildungsmaßstab ist -1. Der Lichtleitwert beträgt LLW = 15,12.
Dieses Ausführungsbeispiel weist eine Vielzahl (2×12) von relativ brechkraftschwachen Linsen auf. Die Mehrzahl der Linsen (L1, L2, L5-8, L10-12) sind aus Quarzglas gefertigt. Die chromatische Längsaberration wird durch die zerstreuende Flintlinse (L9, Material LF5) korrigiert.
Die beiden Flintlinsen L2 und L3 im vorderen Teil haben positive Brechkraft und sind zwar für die Korrektur der chromatischen Längsaberration kontraproduktiv, jedoch ist dies aufgrund der deutlich kleineren Randstrahlhöhe der Linsen gegenüber der L9 vernachlässigbar: der Beitrag einer Linse zur Korrektur der chromatischen Längsaberration ist proportional zum Quadrat der Randstrahlhöhe. Der Grund für die Verwendung von Flintmaterial an dieser Stelle ist eher in den folgenden zwei Eigenschaften zu sehen. (i) Die Flintlinsen haben eine höhere Brechzahl. Dies hilft der Korrektur der monochromatischen Aberrationen wie sphärische Aberration und Astigmatismus. (ii) Die Flintlinsen tragen zur gesamten Flintbrechkraft des Systems bei und korrigieren somit die chromatische Variation der Petzvalsumme.
Man kann zeigen, dass die chromatische Variation der Petzvalsumme dann verschwindet, wenn die Summe über die Einzelbrechkräfte der verschiedenen Materialien verschwindet. Daher ist zur Korrektur der chromatischen Variation der Petzvalsumme neben der für die Korrektur der chromatischen Längsaberration notwendigen mindestens einen Negativlinse aus Flintmaterial noch mindestens eine Flintlinse positiver Brechkraft notwendig.
Das Design weist eine ausgeprägte Taillenstruktur auf. So ermöglicht die negative Brechkraft der L1 die Ausbildung eines deutlichen Bauches aus Positivlinsen L2, L3, L4. Dem schließt sich eine lange Taille mit überwiegend negativer Brechkraft (L5, L7, L9) sowie einzelnen schwach positiven Linsen (L6, L8) an. Die Strahlbündel werden sodann durch die Linsen L10, L11, L12 sanft kollimiert durch die zentral liegende Aperturblende geführt. Die Kollimation der Bündel ist notwendige Voraussetzung für die Fokussierung der Bildebene, die aus der Symmetrie des Aufbaus folgt.
Die Korrektur der Aberrationen wird zudem noch durch die Verwendung von 2×4 asphärischen Flächen unterstützt. Die Asphären liegen ausschließlich auf Quarzlinsen.
Das gesamte Design weist eine Baulänge TT (axialer Abstand zwischen Objektebene und Bildebene) von 1000mm auf, so dass die Bedingung (OBH · NAO) / TT > 0.01 eingehalten ist. Es weicht sowohl objekt- als auch bildseitig nur geringfügig von der Telezentrie ab.
Bei den folgenden Ausführungsbeispielen werden aus Gründen der Übersichtlichkeit für korrespondierende oder ähnliche Merkmale dieselben Bezugszeichen verwendet, ohne dies nochmals gesondert zu erwähnen. Das zweite bis fünfte Ausführungsbeispiel weist jeweils ein Stepperfeld mit OBH = 84 mm bei einer bildseitigen numerischen Apertur NA = 0,18 auf, der Abbildungsmaßstab ist -1, die Baulänge beträgt jeweils 1000 mm.
Das zweite Ausführungsbeispiel (Projektionsobjektiv 300 in 3) ist im Blendenbereich BB sehr ähnlich wie das erste Ausführungsbeispiel aufgebaut. Ein Unterschied besteht darin, dass in jedem Objektivteil eine Doppelasphäre angeordnet ist, nämlich die feldnächste Linse L1 bzw. L1', die jeweils als Negativ-Meniskuslinse gestaltet ist, deren konkave Seite zur nächstliegenden Feldebene weist. Dies trägt dazu bei, dass die Anzahl der Linsen um eine Linse auf nur noch 11 Linsen pro Objektivteil reduziert werden konnte. Ebenso wurde die Anzahl der Flintlinsen auf zwei Flintlinsen pro Objektivteil reduziert. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel gibt es innerhalb des Blendenbereichs BB in jedem Objektivteil nur eine einzige als Bikonkavlinse ausgebildete Flintlinse L8 bzw. L8'. Zusätzlich ist, wie im ersten Ausführungsbeispiel, im feldnäheren Bereich noch eine positive Flintlinse L3 bzw. L3' angeordnet.
Das dritte Ausführungsbeispiel (Projektionsobjektiv 400 in 4) zeichnet sich im Vergleich zum zweiten Ausführungsbeispiel dadurch aus, dass die dortige Positivlinse aus Flintmaterial (L3) durch eine Linse aus Quarzglas ersetzt wurde. Das Ausführungsbeispiel hat somit pro Objektivteil nur noch eine einzige Flintlinse, nämlich L8 bzw. L8'. Dadurch kann die chromatische Variation der Petzvalsumme prinzipbedingt nicht mehr vollständig korrigiert sein. Dies erscheint jedoch aufgrund der relativ moderaten numerischen Apertur (NA = 0,18) und der damit einhergehen recht großen Tiefenschärfe im Hinblick auf die Abbildungsleistung relativ unkritisch zu sein.
Das Projektionsobjektiv 500 in 5 (viertes Ausführungsbeispiel) ist ein weiteres Beispiel für einen minimalen Einsatz von Flintlinsen, indem pro Objektivteil nur eine Flintlinse vorgesehen ist. Darüber hinaus wurde ausgehend von den vorherigen Ausführungsbeispielen erreicht, die Anzahl der verwendeten Linsen weiter zu reduzieren. Ein wesentlicher Beitrag hierzu wird durch die Verwendung von zusätzlichen Asphären erreicht. Dabei sind alle nicht aus Flintglas bestehenden Linsen als asphärische Linsen mit einer einzigen asphärischen Linsenfläche gestaltet. Somit ist die Anzahl der Asphäre von 2x4 (im dritten Ausführungsbeispiel) auf 2x6 angestiegen, dadurch konnte die Anzahl der Linsen auf 2x8 reduziert werden.
Das fünfte Ausführungsbeispiel (Projektionsobjektiv 600 in 6) veranschaulicht, dass durch den Einsatz einer feldnahen Doppelasphäre pro Objektivteil (Linse L1 bzw. L1') die Anzahl der Linsen nochmals reduziert werden können, jetzt auf jeweils sieben Linsen pro Objektivteil.

Es wurden beispielhaft symmetrische 1:1 Lithographiesysteme für die Quecksilber i-line (365,5 nm) vorgestellt, die als Stepper zu verwenden sind, d.h. mit einer einzigen Belichtung kann ohne Scannen ein vollständiges 6'' Retikel abgebildet werden. Es können aber auch scannende Systeme zum Einsatz kommen, deren Objektfelder kleiner als 104×132mm² sind, z.B. nur 104×28mm². Tabelle 2

SURF	RADIUS	THICKNESS	MATERIAL	INDEX1	INDEX2	INDEX3	SEMIDIAM.
0	0,000	55,489
1	-200,653	6,999	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	90,2
2	-1010,698	13,566					97,5
3	981,347	46,056	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	108,5
4	-211,180	1,000					109,8
5	723,111	31,131	LLF1	1, 579164	1,579477	1,578854	110,0
6	-390,169	10,634					109,6
7	226,903	24,328	LF5	1,619068	1,619457	1,618683	96,5
8	1049,072	18,797					94,1
9	147113,888	7,000	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	86,3
10	129,093	65,380					75,7
11	-295,363	12,745	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	70,0
12	-149,865	31,821					69,7
13	-148,623	6,999	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	62,4
14	211,535	29,110					62,5
15	-670,286	15,987	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	65,5
16	-225,414	19,748					66,2
17	-98,051	6,999	LF5	1,619068	1,619457	1,618683	66,1
18	1454,493	6,703					77,1
19	-4835,846	31,764	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	79,6
20	-146,129	1,000					82,3
21	-1139,947	25,367	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	88,4
22	-196,150	1,000					89,9
23	1706,555	27,385	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	91,4
24	-243,157	2,999					91,6
25	0,000	2,999					88,2
26	243,157	27,385	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	91,6
27	-1706,555	1,000					91,4
28	196,150	25,367	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	89,9
29	1139,947	1,000					88,4
30	146,129	31,764	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	82,3
31	4835,846	6,703					79,6
32	-1454,493	6,999	LF5	1,619068	1,619457	1,618683	77,1
33	98,051	19,748					66,1
34	225,414	15,987	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	66,2
35	670,286	29,110					65,5
36	-211,535	6,999	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	62,5
37	148,623	31,821					62,4
38	149,865	12,745	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	69,7
39	295,363	65,380					70,0
40	-129,093	7,000	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	75,7
41	-147113,888	18,797					86,3
42	-1049,072	24,328	LF5	1,619068	1,619457	1,618683	94,1
43	-226,903	10,634					96,5
44	390,169	31,131	LLF1	1,579164	1,579477	1,578854	109,6
45	-723,111	1,000					110,0
46	211,180	46,056	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	109,8
47	-981,347	13,566					108,5
48	1010,698	6,999	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	97,5
49	200,653	55,489					90,2
50	0,000	0,000					84,0

Tabelle 2A

SRF	1	3	12	15	35
K	0	0	0	0	0
C1	1,556817E -07	-7,751526E -08	1,152818E -07	1,106397E -07	-1,106397E -07
C2	-3,056346E -11	2,390564E -11	1,738212E -12	2,636125E -12	-2,636125E -12
C3	1,297670E -15	-2,332133E -15	3881138E -16	2560794E -17	-2560794E -17
C4	8,491171E 20	1,084662E -19	-6,298423E -20	5,839551E -21	-5,839551E -21
C5	-1,895677E -23	-2,295160E -24	1,244399E -23	-2,068605E -24	2,068605E -24
C6	1,221464E -27	1,168621E -29	-1,244426E -27	2,626725E -28	-2,626725E -28
SRF	38	47	49
K	0	0	0
C1	-1,152818E -07	7,751526E -08	-1,556817E -07
C2	-1,738212E -12	-2,390564E -11	3,056346E -11
C3	-3,881138E -16	2,332133E -15	-1,297670E -15
C4	6,298423E -20	-1,084662E -19	-8,491171E -20
C5	-1,244399E -23	2,295160E -24	1,895677E -23
C6	1,244426E -27	-1,168621E -29	-1,221464E -27

Tabelle 3

SURF	RADIUS	THICKNESS	MATERIAL	INDEX1	INDEX2	INDEX3	SEMIDIAM.
0	0,000	56,960
1	-152,507	19,482	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	90,6
2	-299,336	1,000					98,5
3	330,750	46,756	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	106,2
4	-266,521	36,322					106,6
5	205,579	26,444	LF5	1,619068	1,619457	1,618683	95,1
6	1122,671	67,004					93,1
7	-486,776	6,997	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	69,0
8	227,711	11,969					64,5
9	1387,683	18,089	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	63,7
10	-170,878	15,194					62,8
11	-105,571	6,999	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	60,9
12	188,530	33,004					62,0
13	-682,872	20,113	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	66,9
14	-178,054	28,329					67,8
15	-97,114	6,998	LF5	1,619068	1,619457	1,618683	67,7
16	4591, 627	6,761					79,5
17	-1604,813	31,793	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	82,0
18	-148,650	0,993					84,9
19	-963,024	27,129	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	91,5
20	-188,861	0,998					93,0
21	2122,290	27,687	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	94,9
22	-252,641	2,991					95,1
23	0,000	2,991					91,8
24	252,641	27,687	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	95,1
25	-2122,290	0,998					94,9
26	188,861	27,129	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	93,0
27	963,024	0,993					91,5
28	148,650	31,793	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	84,9
29	1604,813	6,761					82,0
30	-4591,627	6,998	LF5	1,619068	1,619457	1,618683	79, 5
31	97,114	28,329					67,7
32	178,054	20,113	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	67,8
33	682,872	33,004					66,9
34	-188,530	6,999	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	62,0
35	105, 571	15,194					60,9
36	170,878	18,089	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	62,8
37	-1387,683	11,969					63,7
38	-227,711	6,997	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	64,5
39	486,776	67,004					69,0
40	-1122,671	26,444	LF5	1,619068	1,619457	1,618683	93,1
41	-205,579	36,322					95,1
42	266,521	46,756	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	106,6
43	-330,750	1,000					106,2
44	299,336	19,482	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	98,5
45	152,507	56,960					90,6
46	0,000	0,000					84,0

Tabelle 3A

SRF	1	2	10	13	33
K	0	0	0	0	0
C1	3,879678E -07	2,680864E -07	1,554667E -07	1,332664E -07	-1,332664E -07
C2	-3,856109E -11	-3,432170E -11	6,188552E -14	1,528943E -12	-1,528943E -12
C3	-9,892283E -16	5,170746E -16	5,909591E -16	-2,362353E -16	2,362353E--16
C4	5,011228E -19	1,752725E -19	-3,913635E -19	4,583681E -20	-4,583681E -20
C5	-5,478951E -23	-1,610997E -23	8, 348405E -23	-8,184644E -24	8,184644E -24
C6	2,692253E -27	5,340503E -28	-1,142445E--26	6,330550E--28	-6,330550E -28
SRF	36	44	45
K	0	0	0
C1	-1,554667E -07	- 2, 680864E -07	-3,879678E -07
C2	-6,188552E -14	3,432170E -11	3,856109E -11
C3	-5,909591E -16	-5,170746E -16	9,892283E -16
C4	3,913635E -19	-1,752725E -19	-5,011228E -19
C5	-8,348405E -23	1,610997E -23	5,478951E -23
C6	1,142445E -26	-5,340503E -28	-2,692253E -27

Tabelle 4

SURF	RADIUS	THICKNESS	MATERIAL	INDEX1	INDEX2	INDEX3	SEMIDIAM.
0	0,000	57,800
1	-139,359	23,493	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	90,6
2	-317,928	0,999					100,4
3	324,384	47,144	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	108,2
4	-284,373	29,328					108,6
5	152,215	47,512	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	97,6
6	-898,785	38,018					95,3
7	-224,903	6,999	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	77,2
8	211,078	19,405					70,2
9	363,178	20,330	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	68,1
10	-234,067	24,784					67,0
11	-135,545	6,997	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	61,6
12	170,803	38,010					60,7
13	-1050,726	13,849	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	64,7
14	-305, 455	22,876					65,2
15	-95,190	6,998	LF5	1,619068	1, 619457	1,618683	65,3
16	-10858,385	6,731					76,4
17	-1032,176	31,098	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	78,8
18	-136,299	1,014					81,6
19	-1050,186	26,605	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	88,1
20	-184,274	1,048					89,5
21	1483,193	25,695	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	90,8
22	-264,183	3,281					90,9
23	0,000	3,281					87,8
24	264,183	25,695	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	90,9
25	-1483,193	1,048					90,8
26	184,274	26,605	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	89,5
27	1050,186	1,014					88,1
28	136,299	31,098	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	81,6
29	1032,176	6,731					78,8
30	10858,385	6,998	LF5	1,619068	1,619457	1,618683	76,4
31	95,190	22,876					65,3
32	305,455	13,849	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	65,2
33	1050,726	38,010					64,7
34	-170,803	6,997	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	60,7
35	135,545	24,784					61,6
36	234,067	20,330	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	67,0
37	-363,178	19,405					68,1
38	-211,078	6,999	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	70,2
39	224,903	38,018					77,2
40	898,785	47,512	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	95,3
41	-152,215	29,328					97,6
42	284,373	47,144	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	108,6
43	-324,384	0,999					108,2
44	317,928	23,493	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	100,4
45	139,359	57,800					90,6
46	0,000	0,000					84,0

Tabelle 4A

SRF	1	2	10	13	33
K	0	0	0	0	0
C1	4,502414E -07	2,926858E -07	1,351396E -07	9,457687E -08	-9,457687E -08
C2	-4,134066E -11	-3,546123E -11	4,038608E -12	2,360083E -12	-2,360083E -12
C3	-1,009207E -15	4,957139E -16	-2,487710E -16	-1,110830E -16	1,110830E -16
C4	5,203906E -19	1,734823E -19	1,551639E -20	9,206137E -21	-9,206137E -21
C5	-5,751903E -23	-1,529489E -23	-1,405004E -23	-1,990656E -24	1,990656E -24
C6	2,870459E -27	4,714738E -28	3,258394E -29	2,678650E -28	-2,678650E -28
SRF	36	44	45
K	0	0	0
C1	-1,351396E -07	-2,926858E -07	-4,502414E -07
C2	-4,038608E -12	3,546123E -11	4,134066E -11
C3	2,487710E -16	-4,957139E -16	1,009207E -15
C4	-1,551639E -20	-1,734823E -19	-5,203906E -19
C5	1,405004E -23	1,529489E -23	5,751903E -23
C6	-3,258394E -29	-4,714738E -28	-2,870459E -27

Tabelle 5

SURF	RADIUS	THICKNESS	MATERIAL	INDEX1	INDEX2	INDEX3	SEMIDIAM.
0	0,000	66, 365
1	-199,533	15,802	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	90,4
2	-126,741	1,533					93,5
3	848,271	36,096	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	103,3
4	-367, 658	19,010					103,9
5	407,500	21,070	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	91,3
6	4053,676	85,043					89,6
7	-187,800	18,098	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	62,9
8	123,553	64,319					60,6
9	356,148	11,492	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	73,3
10	463,241	39,181					73,5
11	-108,121	7,128	LF5	1,619068	1,619457	1,618683	74,0
12	1824,505	1,404					89,3
13	1376,122	44,363	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	92,8
14	-157,381	4,552					95,6
15	443,299	56,019	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	107,9
16	-163,323	0,498					108,7
17	0,000	0,498					104,2
18	163,323	56,019	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	108,7
19	-443,299	4,552					107,9
20	157,381	44,363	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	95,6
21	-1376,122	1,404					92,8
22	-1824,505	7,128	LF5	1,619068	1,619457	1,618683	89,3
23	108,121	39,181					74,0
24	-463,241	11,492	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	73,5
25	-356,148	64,319					73,3
26	-123,553	18,098	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	60,6
27	187,800	85,043					62,9
28	-4053,676	21,070	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	89,6
29	-407,500	19,010					91,3
30	367,658	36,096	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	103,9
31	-848,271	1,533					103,3
32	126,741	15,802	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	93,5
33	199,533	66,365					90,4
34	0,000	0,000					84,0

Tabelle 5A

SRF	1	4	6	7	9
K	0	0	0	0	0
C1	-3,865767E -08	1,477249E -07	-2,970278E -07	-4,029114E -07	1,507906E -07
C2	-1,676923E -11	-3,793500E -11	4,747555E -11	4,815137E -11	-1,584248E -11
C3	-1,780786E -16	1,545914E -15	-4,137536E -15	2,983414E -15	8,832833E -16
C4	1,791800E -19	9,815092E -20	3,652948E -19	-1,759165E -18	5,232436E -20
C5	-2,730495E -23	- 1,120480E -23	-2,909069E -23	2,561074E -22	-9,661947E -24
C6	1,396583E -27	2,974752E -28	1,237502E -27	-1,281065E -26	7,970738E -28
SRF	13	16	18	21	25
K	0	0	0	0	0
C1	2,119515E -08	3,831308E -08	-3,831308E -08	-2,119515E -08	-1,507906E -07
C2	-3,529856E -13	1,194220E -12	-1,194220E -12	3,529856E -13	1,584248E -11
C3	3,632528E -16	3,596652E -17	-3,596652E -17	-3,632528E -16	-8,832833E -16
C4	-4,860291E -20	1,645053E -21	-1,645053E -21	4,860291E -20	-5,232436E -20
C5	2,514316E -24	-7,774899E -26	7,774899E -26	-2,514316E -24	9,661947E -24
C6	-4,975080E -29	2,819935E -30	-2,819935E -30	4,975080E -29	-7,970738E -28
SRF	27	28	30	33
K	0	0	0	0
C1	4,029114E -07	2,970278E -07	-1,477249E -07	3,865767E -08
C2	-4,815137E -11	-4,747555E -11	3,793500E -11	1,676923E -11
C3	-2,983414E -15	4,137536E -15	-1,545914E -15	1,780786E -16
C4	1,759165E -18	-3,652948E -19	-9,815092E 20	-1,791800E -19
C5	-2,561074E -22	2,909069E -23	1,120480E -23	2,730495E -23
C6	1,281065E -26	-1,237502E -27	-2,974752E -28	-1,396583E -27

Tabelle 6

SURF	RADIUS	THICKNESS	MATERIAL	INDEX1	INDEX2	INDEX3	SEMIDIAM.
0	0,000	75,810
1	-245,191	20,980	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	94,1
2	-139,596	27,771					96,1
3	171,276	42,632	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	97,1
4	8532,088	87,623					95,7
5	-196,785	6,999	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	64,6
6	144,025	71,168					62,4
7	276,899	11,318	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	72,3
8	358,279	41,122					72,2
9	-102,925	6,998	LF5	1,619068	1,619457	1,618683	72,4
10	1685,182	4,768					87,2
11	4395,516	47,601	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	92,3
12	-168,929	0,998					97,1
13	423,713	53,723	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	108,2
14	-161,935	0,498					108,7
15	0,000	0,498					104,3
16	161,935	53,723	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	108,7
17	-423,713	0,998					108,2
18	168,929	47,601	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	97,1
19	-4395,516	4,768					92,3
20	-1685,182	6,998	LF5	1,619068	1,619457	1,618683	87,2
21	102,925	41,122					72,4
22	-358,279	11,318	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	72,2
23	-276,899	71,168					72,3
24	-144,025	6,999	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	62,4
25	196,785	87,623					64,6
26	-8532,088	42,632	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	95,7
27	-171,276	27,771					97,1
28	139,596	20,980	SILUV	1,474477	1,474623	1,474332	96,1
29	245,191	75,810					94,1
30	0,000	0,000					84,0

Tabelle 6A

SRF	1	2	4	5	7
K	0	0	0	0	0
C1	2,678285E -07	3,168599E -07	-1,933666E -07	-3,602011E -07	1,249264E -07
C2	-4,180387E -11	-3,046929E -11	3,098033E -11	4,075956E -11	-1,419538E -11
C3	-3,200353E -15	-4,385053E -15	-4,010763E -15	-1,397169E -15	8,232973E -16
C4	7,607847E -19	9,452445E -19	3,681612E -19	1,006822E -19	3,296397E -20
C5	-3,738705E -23	-6,704496E -23	-1,951021E -23	-4,108267E -23	-1,351250E -23
C6	6,471811E -28	1,926133E -27	4,511682E -28	3,968684E -27	1,789603E -27
SRF	11	14	16	19	23
K	0	0	0	0	0
C1	4,486274E -08	4,340755E -08	-4,340755E -08	-4,486274E -08	-1,249264E -07
C2	-1,534573E -12	1,330151E -12	-1,330151E -12	1,534573E -12	1,419538E -11
C3	4,347996E -16	3,621365E -17	-3,621365E -17	-4,347996E -16	-8,232973E -16
C4	-4,481159E -20	1,688777E -21	-1,688777E -21	4,481159E -20	-3,296397E -20
C5	1,473479E -24	-8,437869E -26	8,437869E -26	-1,473479E -24	1,351250E -23
C6	-3,605964E -30	2,740874E -30	-2,740874E -30	3,605964E -30	-1,789603E -27
SRF	25	26	28	29
K	0	0	0	0
C1	3,602011E -07	1,933666E -07	-3,168599E -07	-2,678285E -07
C2	-4,075956E -11	-3,098033E -11	3,046929E -11	4,180387E -11
C3	1,397169E -15	4,010763E -15	4,385053E -15	3,200353E -15
C4	-1,006822E -19	-3,681612E -19	-9,452445E -19	-7,607847E -19
C5	4,108267E -23	1,951021E. -23	6,704496E -23	3,738705E -23
C6	-3,968684E -27	-4,511682E -28	-1,926133E -27	-6,471811E -28

Tabelle 7

Design ▼	2 ▼	3 ▼	4 ▼	5 ▼	6 ▼
NA	0,18	0,18	0,18	0,18	0,18
OBH	84	84	84	84	84
Maßstab	-1	-1	-1	-1	-1
LLW	15,12	15,12	15,12	15,12	15,12

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

WO 2007/131161 [0007]
US 3748015 [0025]
US 4293188 [0025]
US 2004/0001191 A1 [0025]

Claims

Dioptrisches Projektionsobjektiv (PO) zur Abbildung eines in einer Objektebene (OS) des Projektionsobjektivs angeordneten Musters in eine Bildebene (IS) des Projektionsobjektivs mittels elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge im Ultraviolettbereich bei mehr als 280 nm, umfassend: eine Vielzahl von Linsen, die entlang einer optischen Achse (AX) zwischen der Objektebene (OS) und der Bildebene (IS) angeordnet und derart ausgebildet sind, dass ein in der Objektebene angeordnetes Muster (PAT) mittels der Linsen in die Bildebene abbildbar ist, wobei zwischen der Objektebene und der Bildebene eine zur Anbringung einer Aperturblende (AS) geeignete Blendenebene (BE) liegt, in welcher ein Hauptstrahl der Abbildung die optische Achse (AX) schneidet; dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv als Großfeldobjektiv mit einem Objektfeldradius OBH von mindestens 52 mm ausgelegt ist und einen zu der Blendenebene (BE) spiegelsymmetrischen Aufbau mit einem Abbildungsmaßstab von 1:1 aufweist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Objektfeldradius OBH mindestens 84 mm beträgt.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine objektseitige und bildseitige numerische Apertur kleiner als 0,3 ist, wobei die numerische Apertur vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,2 liegt.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv eine Objektfeldradius OBH, eine objektseitige numerische Apertur NAO und einen geometrischen Lichtleitwert LLW = OBH · NAO von mindestens 10 mm aufweist, wobei der geometrische Lichtleitwert vorzugsweise 15 mm oder mehr beträgt.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv eine zwischen der Objektebene (OS) und der Bildebene (IS) gemessene Baulänge TT, einen Objektfeldradius OBH und eine objektseitige numerische Apertur NAO aufweist und dass die Bedingung (OBH · NAO) / TT > 0.01 gilt.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen wenigstens eine Flintlinse aus einem ersten Material mit relativ niedriger Abbe-Zahl und wenigstens eine Kronlinse aus einem zweiten Material mit relativ zu dem ersten Material höherer Abbe-Zahl umfassen, wobei vorzugsweise auf jeder Seite der Blendenebene höchstens zwei Flintlinsen angeordnet sind, wobei insbesondere auf jeder Seite der Blendenebene (BE) nur eine einzige Flintlinse angeordnet ist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzige Flintlinse (L6, L8) negative Brechkraft aufweist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzige Flintlinse (L6, L8) mit negativer Brechkraft im Blendenbereich (BB) angeordnet ist, insbesondere in einem Bereich, in welchem das Strahlhöhenverhältnis |CRH/MRH| < 0.5 beträgt und/oder dass die einzige Flintlinse eine bikonkave Linse ist
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv auf jeder Seite der Blendenebene (BE) wenigstens eine Flintlinse (L21, L1) mit positiver Brechkraft aufweist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flintlinse (L21, L1) mit positiver Brechkraft in optischer Nähe einer Feldebene in einem Bereich angeordnet ist, in welchem das Strahlhöhenverhältnis der Abbildung die Bedingung CRH / MRH >0,7 gilt.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Seite der Blendenebene (BE) unmittelbar neben der Blendenebene (BE) mindestens zwei Positivlinsen angeordnet sind.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Seite der Blendenebene (BE) wenigstens eine der Linsen eine Asphäre mit wenigstens einer rotationssymmetrisch asphärischen Linsenfläche ist,
Projektionsobjektiv nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Asphären als eine Doppelasphäre gestaltet ist, worin eine Eintrittsfläche und eine Austrittsfläche als rotationssymmetrische asphärische Linsenfläche gestaltet ist, wobei vorzugsweise die der Objektebene (OS) und der Bildebene (IS) nächste Linse eine Doppelasphäre ist.
Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv für UV-Strahlung der i-Linie einer Quecksilberdampflampe (LS) und/oder für UV-Strahlung mit einer Bandbreite von maximal 5 nm ausgelegt ist.
Projektionsbelichtungsanlage (WST) zur Belichtung eines im Bereich einer Bildebene (IS) eines Projektionsobjektivs (PO) angeordneten strahlungsempfindlichen Substrats mit mindestens einem Bild eines im Bereich einer Objektebene (OS) des Projektionsobjektivs angeordneten Musters mit: einer Lichtquelle (LS) zur Abgabe elektromagnetischer Strahlung einer Arbeitswellenlänge im Ultraviolettbereich bei mehr als 280 nm, einem Beleuchtungssystem (ILL) zum Empfang des Lichtes der Lichtquelle und zur Formung von auf das Muster gerichteter Beleuchtungsstrahlung; und einem Projektionsobjektiv (PO) zur Abbildung der Struktur des Musters auf ein lichtempfindliches Substrat (W); wobei das Projektionsobjektiv (PO) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbelichtungsanlage (WST) als Wafer-Stepper für einen Step-and-Repeat-Prozess ausgelegt ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle eine Quecksilberdampflampe (LS) zur Abgabe elektromagnetischer Strahlung der i-Linie der Quecksilberdampflampe (LS) ist und/oder dass die Strahlung eine Bandbreite von maximal 5 nm aufweist.
Projektionsbelichtungsverfahren zur Belichtung eines strahlungsempfindlichen Substrates mit mindestens einem Bild eines Musters einer Maske mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Musters zwischen einem Beleuchtungssystem und einem Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage derart, dass das Muster im Bereich der Objektebene des Projektionsobjektivs angeordnet ist; Halten des Substrats derart, dass eine strahlungsempfindliche Oberfläche des Substrats im Bereich einer zur Objektebene optisch konjugierten Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnet ist; Beleuchten eines Beleuchtungsbereichs der Maske mit einer von dem Beleuchtungssystem bereitgestellten Beleuchtungsstrahlung einer Arbeitswellenlänge im Ultraviolettbereich bei mehr als 280 nm; Projizieren eines in dem Beleuchtungsbereich liegenden Teils des Musters auf ein Bildfeld am Substrat mit Hilfe des Projektionsobjektivs, wobei alle zur Bilderzeugung im Bildfeld beitragenden Strahlen der Projektionsstrahlung einen Projektionsstrahlengang bilden, worin ein Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 14 verwendet wird.
Projektionsbelichtungsverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat in einen Step-and-Repeat-Prozess ohne Scannen belichtet wird und/oder dass Beleuchtungsstrahlung der i-Linie einer Quecksilberdampflampe und/oder Beleuchtungsstrahlung mit einer Bandbreite von weniger als 5 nm verwendet wird.