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Optisches Spiegelsystem
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Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Spiegelsystem bzw. Reflexionssystem
und insbesondere auf ein optisches Spiegelsystem, das einen Konkav- und einen Konve::spiegel
aufweist, die koaxial und einander gegenüberliegend angeordnet sind.
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Als optische Spiegelsysteme dieser Art sind typischerweise ein optisches
System, bei dem die Bedingung 2rfR erfüllt ist, wobei r den Krümmungsradius des
Konvex- bzw. Zerstreuungsspiegels und R den Krümmungsradius des Konkav- bzw. Sammelspiegels
darsteilt, und die Krümmungsmittelpunkte der beiden Spiegel koinzident sind (US-PS
3 748 015),sowie ein optisches System bekannt, bei dem die Bedingung 2r = R verfüllt
ist und die Krümmungsmittelpunkte der beiden Spiegel nicht koinzident sind (US-PS
4 097 125). Diese optischen Spiegelsysteme haben eine gute Bildfläche
in
einer ringförmigen Form; deshalb ist es durch synchrones Schlitzabtasten der Objektebene
und der Bildebene möglich, zweidimensional ein gutes Objektbild auf der Bildebene
zu biiden; somit sind sie ais optisches Projektionssystem eines Halbleiter-Druckgerätes
verwendet worden.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung bei einem
solchen optischen Spiegel system und die Verbesserung liegt darin, daß die Schärfentiefe
größer wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung ein optisches Spiegelsystem mit einer
großen Schärfentiefe zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein optisches Spiegeisystem
mit einem Aufbau gelöst, bei dem das Verhältnis R/h 6,0 bis 6,8 ist, wobei R die
Krümmung des KonkavspiegeLs und h die Objekthöhe ist.
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Die Erfindung wird nachfo1gend anhand von Ausführungsbeispieien unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein optisches
Spiegelsystem, Fig. 2 die Beziehung zwischen der Größe R/h des optischen Spiegelsystems
und der GröBe des Astigmatismus, Fig. 3 die Grenzen von Pq'h und der effektiven
Blendenzahi des optischen Spiegelsystems und Fig. 4 und 5 die Beziehung -schen R/h
undder Schärfentiefe.
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Ein Ausführungsbeispiei der Erfindung wird nachfoigend unter Bezugnahme
auf die Zeichnung erläutert.
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Die folgende Beschreibung soll exemplarisch in Verbindung mit einem
Ausführungsbeispiei erfolgen, bei dem das optische Spiegelsystem, dessen Krümmungsradius
des Konkavspiegels gleich dem doppeiten des Radius des Konvexpiegels ist und bei
dem die Krümmungsmittelpunkte der beiden Spiegel nicht zusammenfallen, in einem
Halbleiterdruckgerät angewendet wird in Fig. 1 ist mit 1 ein Konvexspiegei und mit
2 ein Konkavspiegel bezeichnet, der gegenüber dem Konvexspiegel 1 angeordnet ist.
Die beiden Spiegel bilden zusammen ein optisches Spiegelsystem. Mit 3 ist die optische
Achse bezeichnet. Ein Lichtstrahl von einem Objektpunkt 0, der um eine Höhe h von
der optischen Achse 3 beabstandet ist, wird von dem Konkavspiegel 2 und anschließend
von dem Konvexspiegel 1 reflektiert, sforaufhin er erneut von dem Konkavspiegei
reflektiert wird und ein Bild 1 gleicher Größe an einer Stelle iidet, die ebenfalis
um die Höhe h auf der gegenäberliegenden Seite der optischen Achse 3 von dieser
beibstandet ist. Ein bogenförmiger Schlitz S ist vorgesehen , um den Objektpunkt
O mit der Höhe h und den Biidpunkt mit der Höhe h zu bestimmen. Eine Maske und ein
Wafer sind in einer Ebene senkrecht zu der optischen Achse 3 angeordnet und gehen
durch die Punkte 0 und 1; die Maske und das Wafer werden synchron in entgegengesetzten
Richtungen in bezug au- die optische Achse derart bogenförmig schlitzabgetastet,
aaß das Bild der Maske auf das Wafer projiziert wLy:d O
Bei einem
optischen Linsensystem wird, wenn die effektive Biendenzahl Fe (FE=O,5/N.A.) kleiner
gemacht wird, das Auflösungsvermögen einfach esser. Bei einem optischen Spiegelsystem
sind jedoch die Umstände anders. Bei einem optischen Spiegelsystem wird die Beiichtung
auf der gesamten Oberfläche des Wafers mit der Maske durchgeführt und das Wafer
synchron schiitzabgetastet; deshalb wird am Schluß die Druckqualität nach dem Abtasten
als die integraie Abbildungsqualität in dem Schlitz erhalten Die Größe des Astigmatismus
in dem Schlitz ist auf das Verhältnis des Krümmungsradius R des Sonkavspiegels zu
der Objekthöhe h bezogen; diese Beziehung ist in Fig. 2 gezeigt. Fig. 2 zeigt die
Größe des Astigmatismus in der Schlitzbreite mit h = 95 mm und einer Schlitzbreite
von 1 mm. Dies bedeutet, daß die Größe des Astigmatismus verringert wird, wenn das
Verhältnis R/h größer gemacht wird. Wenn andererseits Fe kleiner gemacht wird, wird
die Abbildungsqualität an der besten Abbildungsposition unter stationären Bedingungen
wie bei einem optischen Linsensystem verbessert. Folglich führt eine Brhöhung von
R/h und eine Verringerung von Fe zu einer verbesserten Abbildungsqualitat. Jedoch
ist die Verringerung von Fe begrenzt und, wenn das Verhältnis R/h bestimmt ist,
wird die Grenze von Fe ebenfalls bestimmt. Diese Beziehung ist in Fig. 3 gezeigt.
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Fig. 4 zeigt die durch Berechnung erhaltene Beziehung zwischen R/h
und der Schärfentiefe, wenn die Beleuchtungswellenlänge 230 nm, die Linienbreite
1 tim und die Schlitzbreite 1 mm sind.
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Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen R/h und der Schäfentiefe, die
man erhält, wenn die Beieuchtungswellenlänge 405 nm, die Linienbreite 1,5 m und
die Schlitzbreite 1 mm ist. Auf beiden Oberflächen wird die Schärfentiefe ais die
Größe der erlaubten Schärfeabweichung bestimmt, die einen Bildkontrast von 60 %
aufrecht erhält. Der Bildkontrast unter Einberechnung des Astigmatismus wird mittels
einer Rechnung dadurch erhalten, daß die statische Bildkontrastverteiiung innerhalb
der Schlitzbreite von 1 mm über die Schlitzbreite 1 mm integriert wird.
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Aus den Fig. 4 und 5 erkennt man, daß ein optimales Verhältnis R/h
eistiert, durch das die Schärfentiefe am größen wird. Gewöhnlich werden zur Beleuchtung
ultraviolette Strahlen benutzt, seit jüngstem jedoch wird auch die Verwendung von
Strahlen im nahen Ultraviolettbereicht untersucht. Ultraviolettes Licht der Beleuchtungswellenlänge
von 220 bis 436 nm ist erendet worden; aus den Fig. 4 und 5 erkennt man, daß ein
Wert von 6,0 bis 6,8 für das Verhältnis R/h optimal ist, um über diesen Wellenlängenbereich
eine große Schärfentiefe zu erhalten.
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Folglich ist bei dem erfindungsgemäßen optischen Spiegelsystem der
Wert von R/h zwischen 6,0 und 6,8 gewählt.
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In der folgenden Tabelle sind die Daten eines Ausführungsbeispiels
zusammengestellt, bei dem das Verhältnis R/h den Wert 6,22 hat.
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Krümmungsradius des Konkavspiegels: R = 590*82 mm Krümmungsradius
des Konvexspiegels: r = 295,41 mm Scheiteiabstand zwischen Konkav-und Konvexspiegel:
d = 291n53 mm Objekthöhe: h = 95,00 mm Schlitzbreite: 1 mm Wellenlänge: 230 nm R/h:
6,22 Abstand zwischen den Krümmungsmitteipunkten des Konkav- und des Konvexspiegels
3,88 mm Vorstehend ist ein optisches Spiegelsystem mit einer großen Schärfentiefe
beschrieben worden. Dieses optische Spiegelsystem weist einen Konkavspiegel mit
einem relativ großen Krümmungsradius und einen Konvexspiegei mit einem relativ kleinem
Krümmungsradius auf; die beiden Spiegel sind koaxial und einander gegenüberliegend
angeordnet. Das Licht von einem Objektpunkt mit der Höhe h auf der einen Seite der
gemeinsamen Achse wird in einen punkt mit der Höhe h auf der anderen Seite abgebildet
Das Verhältnis R/h des Krümmungsradius R des tonkavspiegels des optischen. Spiegelsystems
zu der Dildhöhe wird zu einem Wert von 6,0 bis 6,8 gewählt.