DE60008834T2

DE60008834T2 - Katadioptrisches Objektiv mit zwei Zwischenbildern

Info

Publication number: DE60008834T2
Application number: DE60008834T
Authority: DE
Inventors: Alois Herkommer; Gerd FÜRTER; Karl-Heinz Schuster; Rudolf Von Bünau; David R. Fairfield Shafer; Wilhelm Ulrich
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2020-10-20
Also published as: EP1098215A1; USRE41350E1; TW559674B; DE60008834D1; EP1098215B1; KR100724784B1; US6600608B1; KR20010051043A; JP2001166210A; JP4667580B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Objektiv, das ein Teilobjektiv mit zwei gegenüberliegenden konkaven Spiegeln mit Zentralbohrungen umfaßt.
Derartiges ist aus DE 196 39 586 (US laufende Nr. 09/263,788) an Schuster bekannt.
Katadioptrische Objektive mit einem Zwischenbild und einem brechenden Teilobjektiv sind aus US 5,488,229 an Elliott und Shafer und aus der obenerwähnten DE 196 39 586 als Mikrolithographie-Projektionssysteme mit Achsensymmetrie und zentraler Abschattung bekannt.
Elliott und Shafer zeigen das Zwischenbild in der Nähe der Zentralöffnung einer der Spiegel, und Linsen sind im Lichtweg zwischen den Mangin-Spiegeln bildenden Spiegeln angeordnet. Alle ihre optischen Oberflächen sind sphärisch.
Schuster zeigt, daß nur die Spiegel asphärisch sind, und vermeidet große Linsen im Strahlweg zwischen ihnen.
Aus US 4,701,035 an Hirose ist ein Mikrolithographie-Projektionsbelichtungssystem mit einem katadioptrischen Objektiv bekannt, das zwei Zwischenbilder umfaßt. Das dort in 12 gezeigte Objektiv umfaßt zwei katoptrische Teilobjektive und ein katadioptrisches Teilobjektiv. Alle Objektive sind außeraxiale, nicht achsensymmetrische, rein sphärische Systeme.
Aus US 5,004,331 an Haseltine et al. ist ein katadioptrischen Projektor zum Projizieren eines Bilds auf eine Kuppel (eines Flugsimulators) bekannt. Das System umfaßt eine externe Eintrittspupille als Mittel zum Empfangen von im wesentlichen kollimiertem Licht, ein brechendes Teilsystem aus rotationssymmetrischen koaxialen Linsen, die ein Pupillenbild bilden, das bei der Zentralöffnung eines asphärischen konkaven Spiegels angeordnet ist, der zusammen mit einem weiteren konkaven Spiegel ein reflektierendes Pupillenrelaissystem bildet. Beide Spiegel sind bezüglich der optischen Achse des brechenden Teilsystems geneigt. Das ganze System liefert auf einer sphärischen Kuppel ein Bild mit einem großen Blickfeld. Durch Kombinieren verschiedener Gläser erhält man eine Farbkorrektur über das ganze sichtbare Spektrum.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung neuer Designalternativen für Objektive, die ein Teilobjektiv mit zwei gegenüberliegenden konkaven Spiegeln mit Zentralbohrungen umfassen, die hochauflösende Objektive mit reduzierten Linsendurchmessern und hoher Leistung gestatten. Diese Designs sollen vorteilhafterweise im VUV-Spektralbereich für Mikroskopie und Mikrolithographie verwendet werden. Da eine zentrale Abschattung prinzipiell bei der Abbildung entartende Effekte aufweist, ist die Reduzierung der Abschattung durch die Zentralöffnung der Spiegel dieses Designs wichtig.
Die Lösung für dieses Problem erhält man durch das Objektiv nach Anspruch 1.
Bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Formen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche 2 bis 32.
Die Ansprüche 2 und 3 liefern eine bevorzugte Möglichkeit zum Reduzieren der Abschattung, indem die Zwischenbilder in der Nähe der Spiegel angeordnet werden. Die Ansprüche 7 und 8 liefern quantitative Begrenzungen der Zentralöffnungen.
Eine weitere vorteilhafte Form ist in Anspruch 4 angegeben, die die Spiegel eindeutig in ein katoptrisches Teilobjektiv gruppiert, das mit einem oder mehreren rein brechenden Teilobjektiven zusammen wirkt. In diesem Fall ist vorgesehen, daß das katoptrische Teilobjektiv die Last der Reduzierung der Petzval-Summe oder der Feldabflachung trägt. Dadurch wird das brechende Teilobjektiv von der Notwendigkeit für Strahlenkontraktionen und -aufweitungen durch negative und positive Linsengruppen entlastet, wie das bei Mikrolithographie-Projektionsbelichtungslinsen seit langem der Fall ist, siehe z.B. Glatzel E., ZEISS-Information 26 (1981), S. 8–13, US 5,260,832 oder US 5,903,400 . Folglich wird das brechende Teilobjektiv vereinfacht und die Linsendurchmesser werden reduziert. Insbesondere für den vorgeschlagenen Einsatz im VUV-Spektralgebiet erhält man dadurch eine große Entlastung hinsichtlich der Materialienversorgung bezüglich geeigneter Kristalle oder Quarzgläser.
Die Ansprüche 5 und 6 zeigen eine Alternative zu Anspruch 4, wobei Linsen zwischen den Spiegeln eingeführt werden. Als negative Linsen wirken diese mit den Spiegeln zusammen und man erhält eine Farbkorrektur mit einem einzigen Material, wodurch die Notwendigkeit zur Einengung des Bandes der Laserlichtquelle oder zur Verwendung eines achromatisierenden Materialpaars im VUV reduziert wird.
Nach Anspruch 9 ist es besonders vorteilhaft, wenn die Hauptstrahlhöhe bei jeder der Spiegelbohrungen etwa den gleichen Wert, aber entgegengesetztes Vorzeichen aufweist. Diese Maßnahme gestattet eine minimale zentrale Abschattung.
Wenngleich es auch im Stand der Technik recht üblich ist, daß Spiegel asphärisch sind, wird in Anspruch 10 spezifisch festgestellt, daß asphärische Linsenoberflächen sich bei diesem Design als vorteilhaft herausstellen. Alle Vorteile und Einschränkungen, wie sie jüngst für brechende Projektionsbelichtungsobjektive festgestellt wurden, siehe z.B. Patentanmeldung DE 199 72 209 von Schuster und darin angeführte Literaturstellen, gelten auch für die Verwendung von aspärischen Oberflächen bei diesen Designs der vorliegenden Erfindung.
Zwei brechende und ein katadioptrisches Teilobjektiv sind Gegenstand des abhängigen Anspruchs 16. Die in Anspruch 13 angegebene Reihenfolge, bei der das spiegelenthaltende Teilobjektiv von zwei brechenden Teilobjektiven eingerahmt ist, wird bevorzugt, da es gestattet, daß beide durch das spiegelenthaltende Teilobjektiv verbundene Zwischenbild-„Ebenen" gekrümmt sind, um die spezifischen Korrekturfähigkeiten dieses Teilobjektivs am besten auszunutzen.
Anspruch 27 stellt fest, daß auch beugende Oberflächen, wie dies gelegentlich auch für Projektionsbelichtungsobjektive vorgeschlagen wird, sich mit der vorliegenden Erfindung eignen, genau wie bei brechenden Designs.
Die Axialsymmetrie ist zusammen mit zwei Zwischenbildern der Gegenstand des abhängigen Anspruchs 28. Ein derartiger achsensymmetrischer Aufbau des Objektivs weist unter anderem Vorteile bei der mechanischen Steifigkeit und bei der Kompatibilität mit etablierten, auf brechende Objektive angepaßte Stepper-Scanner-Architekturen auf.
Andere vorteilhafte Arten und Eigenschaften der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 17 bis 28. Nach den Ansprüchen 29 und 30 sind derartige Objektive bevorzugt Teil eines Mikroskops oder eines Mikrolithographie-Projektionsbelichtungssystems. Auch Anspruch 31 stellt die vorteilhafte Verwendung eines derartigen Objektivs zur Mikrolithographie-Projektionsbelichtung fest. Anspruch 32 stellt eine vorteilhafte Möglichkeit fest, nach der die Mikrolithographie ein Objektiv gemäß vorausgehenden Ansprüchen verwendet.
Die Erfindung wird auf der Grundlage der in den Zeichnungen gezeigten Beispiele ausführlicher beschrieben.
1 zeigt den Linsenschnitt eines Beispiels eines Objektivs mit der Reihe nach einem brechenden, einem katadioptrischen, einem zweiten brechenden Teilobjektiv, Reduktionsverhältnis 1:6
2 zeigt ein weiteres Beispiel für ein derartiges Objektiv mit einem Reduktionsverhältnis 1:5
3 zeigt eine schematische erläuternde Linsenanordnung eines Objektivs mit einem rein katoptrischen Teilobjektiv mit Achsensymmetrie, das keinen Teil der Erfindung bildet
4 zeigt ein weiteres Beispiel der Erfindung mit der Reihe nach einem brechenden, einem katoptrischen, einem zweiten brechenden Teilobjektiv.
5 zeigt schematisch ein Mikroskop mit einem Objektiv gemäß der Erfindung.
Das Beispiel von 1 ist ein 6:1-Reduktionsobjektiv für eine Scanner-Projektionsbelichtungsvorrichtung in der Mikrolithographie mit einem Bildfelddurchmesser von 18,4 mm, einer bildseitigen NA = 0,75, die im Objektraum und im Bildraum telezentrisch ist.
Alle Linsen sind aus Fluorit CaF₂ f hergestellt, und das System ist zur Beleuchtung durch den F₂-Excimerlaser bei 157 mm ausgelegt.
Gewiß sind Modifikationen für andere Wellenlängen mit anderen Materialien möglich, z.B. 193 nm und Quarzglas.
Das erste Teilobjektiv S1 ist ein brechendes und weist ein Reduktionsverhältnis von –1/4,27 auf.
Es zeigt zwei verschiedene Linsengruppen LG1 aus vier relativ großen Linsen mit einem Durchmesser von etwa 130 mm und nach der Blendenebene eine zweite Linsengruppe LG2 mit erheblich reduziertem Durchmesser von etwa 80 mm und weniger. Hierbei ist die einzige asphärische Linsenoberfläche auf Oberfläche 9 unmittelbar hinter der Blendenebene vorgesehen. Nach dem ersten Zwischenbild IMI1 ist das zweite Teilobjektiv S2 katoptrisch mit zwei gegenüberliegenden konkaven asphärischen Spiegeln M1, M2 mit Zentralöffnungen und zwei zwischen ihnen angeordneten negativen Meniskuslinsen 25, 26 und 27, 28. Durch sie laufen die Lichtstrahlen dreimal hindurch. Sein Vergrößerungsverhältnis beträgt –1/0,99.
Ein derartiges Vergrößerungsverhältnis in der Nähe von Eins gestattet einen sehr symmetrischen Aufbau und eine optimale Korrektur von Verzeichnungen.
Diese Anordnung eignet sich insbesondere zur chromatischen Korrektur und auch zur Korrektur der Feldkrümmung. Deshalb wird auch mit nur einem Linsenmaterial CaF₂ von diesem Objektiv eine relativ große Laserbandbreite von +–1,2 pm eines ungeschmälerten F2-Lasers akzeptiert.
Hinter dem zweiten Zwischenbild IMI2 ist das dritte Teilobjektiv S3 wieder brechend.
Es nimmt den divergierenden Lichtstrahl mit einem stark gebogenenen Meniskus 29, 30 auf. Eine positive Luftlinse – d.h. ein Luftraum in Form einer Positivlinse – zwischen den Linsenoberflächen 40 und 41 ist charakteristisch.
Mit seinem Reduktionsverhältnis von –1/1,42 wird das Gesamtreduktionsverhältnis des Systems erreicht.
Aus den ausführlichen Daten in Tabelle 1 geht hervor, daß das Objektiv aus relativ wenigen Elementen mit begrenzten Durchmessern besteht, was hinsichtlich der praktischen Durchführbarkeit hilft, da CaF₂ sehr teuer ist und nur in begrenztem Umfang zur Verfügung steht. Auch ist der Lichtweg in CaF2 begrenzt, wodurch das Problem der signifikanten Absorption bei 157 mm reduziert wird.
Die durch den vollständig koaxialen Aufbau des katadioptrischen zweiten Teilobjektivs S2 bedingte zentrale Abschattung ist ein gewisser Mangel, der als solcher im Prinzip die Modulationsübertragungsfunktion eines Objektivs verschlechtert.
Es wird jedoch sogar bei üblichen brechenden Projektionsbelichtungsobjektiven eine kleine, aber deutliche zentrale Abschattung eingeführt, um Strahlwege von Ausrichtungssystemen usw. zu berücksichtigen.
Bei dem Design werden Bemühungen unternommen, um die zentrale Abschattung klein zu halten, sogar mit Spiegeldurchmessern von praktischer Größe.
Es hat sich herausgestellt, daß der Durchmesser der Löcher in den Spiegeln minimiert wird, wenn die Hauptstrahlhöhe bei den beiden Löchern den gleichen Wert, aber entgegengesetztes Vorzeichen aufweist.
Weiterhin sind die Spiegellöcher bei den beiden Zwischenbildern IMI1 und IMI2 angeordnet, wo die Strahldurchmesser ein Minimum aufweisen. Außerdem weist das erste Teilobjektiv S1 eine erhebliche Bildreduzierung auf, um dieses Loch absolut klein zu halten, so daß auch der Gesamtspiegeldurchmesser auf einen praktischen kompakten Wert begrenzt ist.
Die Spiegellöcher sind so bemessen, daß sie einen um 2,0 mm größeren Durchmesser als der nächstgelegene Strahl an der Kante des Felds aufweisen.
Es wird empfohlen, daß bei der Pupillenebene (Blendenebene) des ersten Teilobjektivs S2 – unmittelbar vor der Linsenoberfläche 9 – eine Abschattungsmaske eingesetzt wird. Diese sollte eine Größe von 20,25% Durchmesser aufweisen – gleich 4,1% der Fläche. Dann weist die Flächenabschattung an der Kante des Felds den gleichen Wert wie bei der Mitte auf , und die MTF-Kurven sind über das Feld hinweg vollständig gleichförmig.
Die Wellenfrontkorrektur dieses Beispiels ist besser als 0,011 Wellen quadratischer Mittelwert über das Feld von 17 × 7 mm² und weniger als 0,009 Wellen quadratischer Mittelwert über das Feld von 17 × 6 mm². Die Verzeichnung beträgt 2,4 ppm und die mittlere Verschiebung beträgt 10 nm.
Die Farbkorrektur erreicht CHL = 34 nm/pm für Längsfarbe, so daß eine Bandbreite von +– 1,2 pm eines ungeschmälerten F2-Lasers akzeptiert werden kann.
Das Beispiel von 2 und Tabelle 2 weist ein vergrößertes Bildfeld von 22 × 9 mm² sowie eine signifikant vergrößerte NA = 0,75 auf, während das Reduktionsverhältnis auf 5:1 geändert ist. Das System ist insgesamt zu dem ersten Beispiel ähnlich, jedoch mit einigen signifikanten Abweichungen.
Die Blendenebene des ersten brechenden Teilobjektivs S1 ist von zwei Menisken 209, 210 und 211, 212 eingeschlossen, die zur Blendenebene hin konkav sind. Hierbei wird eine abschattende Scheibe OD zum Zweck der feldunabhängigen Abschattung wie oben beschrieben eingesetzt.
Zwei Linsenoberflächen 209 und 217 sind asphärisch, die erste befindet sich bei der Blendenebene, um Winkelabweichungen zu beeinflussen, und die zweite befindet sich mehr im Feldgebiet.
Das Abbildungsverhältnis des ersten Teilobjektivs S1 beträgt –1/4,67. Deshalb kann das katadioptrische Teilobjektiv so klein sein.
Das zweite Teilobjektiv S2 ist wieder katadioptrisch mit zwei asphärischen Spiegeln M21, M22 und zwei negativen Meniskuslinsen 223, 224 und 225, 226. Ihr Abstand ist nunmehr stark reduziert, aber die Winkel sind im Strahlweg vergrößert. Dies gestattet sehr begrenzte Durchmesser von nur 230 mm bei dem gegebenen großen Feld und bei der großen NA. Das Reduktionsverhältnis beträgt –1//0,97. Auch bei dieser Ausführungsform ist die zentrale Abschattung 20% Durchmesser konstant über das ganze Feld.
Für dieses Beispiel sind eine hohe NA von 0,7 bei den Zwischenbildern, um die kleinen Löcher in den Spiegeln M21, M22 zu gestatten, und eine relativ starke Brechleistung der Linsen 223, 224 und 225, 226 dazwischen, damit man die erforderliche Farbkorrektur erhält, spezifisch.
Die Spiegel M21, M22 sind asphärisch, wobei die maximalen Abweichungen von der Kugel auf 150 Mikrometer begrenzt sind, was gute Produktion und gutes Testen gestattet.
Ebenfalls könnten asphärische Oberflächen auf den Linsen zwischen den Spiegeln die Bildqualität erhöhen. Gegebenenfalls würde eine dritte negative Linse hier die Farbkorrektur weiter optimieren.
Das dritte Teilobjektiv S3 zeigt, daß die charakteristische erste Meniskuslinse 227, 228 noch stärker gebogen ist als in 1. Dies unterstützt die Komakorrektur. Auch die zweite Linse 229, 230 ist ein Meniskus, der auf der Seite des Zwischenbilds IMI konkav ist, wie die beiden Endlinsen 249, 250 und 251, 252 Menisken sind, die zur Bildebene Im konkav sind, was zwecks Aplanatismus und Korrektur der sphärischen Aberration bevorzugt wird.
Die zwischen den Linsenoberflächen 238 und 239 angeordnete positive Luftlinse korrigiert den Hauptteil der sphärischen Aberration. Für diesen Effekt ist sie bevorzugt mehr im Pupillengebiet des Objektivs als in einem Feldgebiet angeordnet. Durch ihre Anordnung vor der Pupillenebene kann sie jedoch auch die schräge sphärische Aberration in Tangential- und Sagittalrichtung beeinflussen.
Die Linse 245, 246 unterstützt als ein zur Pupillenebene konkaver Meniskus zusammen mit dem vor ihr erzeugten Luftraum die Effekte des obenerwähnten Luftraums.
Das Abbildungsverhältnis dieses dritten Teilobjektivs S23 beträgt –1/1,11, fast Eins. Diese Anordnung ist jedoch überhaupt nicht symmetrisch zur Pupillenebene, so daß das stark verzeichnete Zwischenbild IMI in ein hochkorrigiertes Bild bei der Bildebene Im transformiert werden kann.
Jedes Teilobjektiv weist seinen Teil der Last auf: S21 führt die Reduktion durch, S22 führt die Farb- und Petzval-Korrektur durch und S23 nimmt die Feinabstimmung von Abbildungsfehlern vor.
Die zweite Ausführungsform ist nicht auf die beste Fehlerkorrektur feinabgestimmt, liefert aber die Grundlagen der Durchführbarkeit eines derartigen Designs.
Die asphärischen Oberflächen beider Beispiele der Tabellen 1 und 2 werden beschrieben durch z = AS2 × h4 + AS3 × h6 + AS4 × h8 + AS5 × h10 + AS6 × h12 + AS7 × h10 wobei z = axiale Abweichung von der Kugel und h = radiale Höhe von der optischen Achse.
Das erläuternde Beispiel von 3 weist ein rein katoptrisches Teilobjektiv S31 und ein rein brechendes Teilobjektiv S32 zwischen Objekt Ob und Bild Im mit nur einem Zwischenbild IMI auf. Das Beispiel von 3 liegt deshalb nicht innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche, es hilft aber, die allgemeinen Eigenschaften eines Objektivs zu erläutern, das zwei Zwischenbilder und ein rein katoptrisches Teilobjektiv zwischen den beiden Zwischenbildern umfaßt. Das rein katoptrische Teilobjektiv vermeidet die großen negativen Linsen der katadioptrischen Teilobjektive der obenerwähnten Beispiele. Die Spiegel M1, M2 werden nun ausschließlich zur Petzval-Korrektur verwendet – Korrektur der Feldkrümmung.
Die chromatischen Eigenschaften des Objektivs werden durch das brechende Teilobjektiv S32 definiert. Die Verwendung verschiedener Linsenmaterialien gestattet eine Achromatisierung. Für DW/VW-Exzimerlasersysteme sind Kombinationen aus Fluoriden, nämlich Calciumfluorid (Flußspat, Fluorit), Bariumfluorid, Strontiumfluorid, NaF, Lif usw. und/oder Quarzglas, auch in spezifisch dotierten Versionen, adäquat. Zur Mikrolithographie bei 157 nm können deshalb Positivlinsen L1, L3 aus Calciumfluorid und eine negativen Linse L2 aus Bariumfluorid oder NaF hergestellt werden, als Beispiel.
Das brechende Teilobjektiv S32 weist natürlich in einem realistischen Mikrolithographie- oder Mikroskopobjektiv mehr Linsen auf, und die gezeigten Linsen L1 bis L3 sind nur schematische Darstellungen.
Da das brechende Teilobjektiv S32 dieses katadioptrischen Objektivs im Vergleich zu einem vollen brechenden System von der Last der Petzval-Korrektur befreit ist, kann es vereinfacht werden. Deshalb wird die Einschnürung- und -Bauch-Konfiguration mit zwei oder mehr Einschnürungen von brechenden Mikrolithographie-Reduktionsprojektionsobjektiven nach dem Stand der Technik deshalb nicht benötigt. Es bleibt nur eine Einschnürung mit einer kleineren Strahlreduzierung übrig. Das brechende Teilobjektiv S32 kann infolgedessen bei einem kleineren Durchmesser kürzer sein und weniger Linsen umfassen. Dadurch steigen die Transmission und der Kontrast, während die Kosten sinken. Dieser Effekt wird durch asphärische Linsenoberflächen weiter unterstützt.
Da das katoptrische Teilobjektiv S31 frei von Linsen ist, ist sein Durchmesser unkritisch: asphärische Präzisionsspiegel mit Durchmessern von über einem Meter sind in der Astronomie Stand der Technik, als Beispiel.
Offensichtlich kann die Anordnung aus katoptrischem und brechendem Teilobjektiv auch hinsichtlich der Reihenfolge geändert werden. Dann wird der Durchmesser des katoptrischen Teilsystems in Folge des Abbildungsverhältnisses des brechenden Teilobjektivs reduziert.
Aus Gründen der guten Zugänglichkeit des Objekts Ob und des Bilds Im und des größeren Designraums zur Korrektur ist es vorteilhaft, wenn dieses System auch auf ein erstes brechendes Teilobjektiv S42, ein katoptrisches Teilobjektiv S42 und ein zweites brechendes Teilobjektiv S43 mit Zwischenbildern IMI1 und IMI2 ausgedehnt wird, wie in dem Beispiel von 4 gezeigt.
Die Vorteile der ersten beiden Ausführungsformen mit minimaler Abschattung und des dritten Beispiels ohne große Linsen zwischen den Spiegeln M1, M2 können somit kombiniert werden.
Tabelle 3 gibt die Designdaten dieses Beispiels an. Dies ist ein 157 nm-Objektiv nur mit Kristallinsen, die meisten aus LiF und einige aus NaF, wodurch man ausgezeichnete chromatische Eigenschaften für einen nichteingeengten F₂-Laser mit einer Bandbreite von 1,5 pm erhält. Das Reduktionsverhältnis beträgt 1:5, die maximale Bildfeldhöhe beträgt 11,88 mm NA = 0,75. Der maximale Linsendurchmesser beträgt 190,5 mm, der maximale Spiegeldurchmesser 201 mm. Die Gesamtlänge Ob-Im beträgt 1,459 m.
Der Einsatz von Kristallinsen bei DUV- bis VUV-Mikrolithographie-Objektiven erfolgt hier in Anpassung der früheren Anmeldung DE 199 29 701.0 vom 29. Juni 1999 (99032 P) des Miterfinders Schuster und von ihr.
Infolgedessen werden negative NaF-Linsen plus ein positiver NaF-Meniskus 408, 409 in das erste Teilobjektiv 541, das die laterale chromatische Aberration reduziert, in ein Gesamt-LiF-Linsensystem eingesetzt.
Asphärische Oberflächen werden in dieses Design bei einer Reihe von Oberflächen eingesetzt, wo dies vorteilhaft ist. Folglich sind auch die Spiegel 440 und 441 asphärisch. Beim ersten, reduzierenden Teilobjektiv S41 umfaßt der zweite Bauch eine Asphäre, die zweite Einschnürung eine Asphäre und der dritte Bauch 2 Asphären. Beim dritten Teilobjektiv S43 umfaßt der erste Bauch eine Asphäre, während der zweite der beiden Bäuche 2 Asphären umfaßt.
Die asphärischen Oberflächen des Beispiels von Tabelle 3 werden beschrieben durch
Wobei P die Höhenabweichung als Funktion des Radius h (Strahlhöhe bezüglich der optischen Achse) mit den asphärischen Konstanten C₁ bis C₆ wie in Tabelle 3 angegeben ist. δ ist der Kehrwert des in der Tabelle angegebenen Radius.
Das Objektiv weist eine hohe Korrekturqualität auf, da der für zwei Linien mit einem Spektralabstand von 1 pm berechnete Wellenfrontfehler bei der maximalen Feldhöhe unter 8 Millilambda liegt und sich auf unter fünf Millilambda auf der optischen Achse reduziert.
Die zentrale Abschattung des Systems kann je nach Notwendigkeit ausgelegt werden, indem der Abstand und der Durchmesser der Spiegel 440, 441 des katoptrischen Teilobjektivs S42 vergrößert werden.
Ringsektorfeldabbildung ist bei vielen katoptrischen und katadioptrischen Projektionsbelichtungssystemen mit allgemein asymmetrischem Aufbau konventionell. Sie kann auch innerhalb der Erfindung realisiert werden. Dann brauchen die Spiegel nur eine außeraxiale Ringsektoröffnung für den Einlaß des Lichtstrahls, und infolgedessen weist die Pupille im Vergleich zu der ringförmigen zentralen Abschattung nur eine Zwei-Sektor-Abschattung mit weiter reduzierten Effekten auf.
5 zeigt schematisch ein Mikroskop mit einem Objektiv gemäß der Erfindung.
Da ein derartiges in erster Linie für ein DUV/VW-Untersuchungsmikroskop Sinn macht, ist eine direkte visuelle Beobachtung durch ein Okular nicht gezeigt, doch ist in der Bildebene des Objektivs eine Bilddetektor-CCD beliebiger entsprechender bekannter Art vorgesehen. Das Objektiv wird von zwei brechenden Teilobjektiven S51, S53 und das dazwischenliegende katoptrische oder katadioptrische Teilobjektiv S52 gebildet. Das Beispiel zeigt zwei koaxiale gegenüberliegende Spiegel M1, M2 und eine negative Linse L darin.
Das Design des Objektivs ist allgemein so, wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen gezeigt, aber mit Bild- und Objektebene vertauscht, um eine Vergrößerung zu erhalten, und mit einem größeren Abbildungsverhältnis und kleineren Feld.
Ein Beleuchtungssystem IL1 beleuchtet das Objetk Ob auf angemessene Weise.
Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3

Claims

Objektiv, das folgendes umfaßt: ein erstes Teilobjektiv (51), das ein erstes Zwischenbild erzeugt, ein zweites Teilobjektiv (52), das ein zweites Zwischenbild erzeugt, ein drittes Teilobjektiv (53), die in dieser Reihenfolge angeordnet sind, wobei das zweite Teilobjektiv zwei gegenüberliegende konkave Spiegel (M1, M2) mit Zentralbohrungen und einer optischen Achse aufweist, wobei die konkaven Spiegel bezüglich der optischen Achse achsensymmetrisch angeordnet sind, wobei ihre konkaven Oberflächen einander zugewandt sind, und wobei das erste Teilobjektiv (51) und/oder das dritte Teilobjektiv (53) rein brechend ist.
Objektiv nach Anspruch 1, wobei die Zwischenbilder in der Nähe der Spiegel angeordnet sind, um die Abschattung durch die Zentralbohrungen der Spiegel zu reduzieren.
Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder der konkaven Spiegel einen auf der optischen Achse liegenden Scheitel aufweist und wobei jedem der Zwischenbilder eine größte Bildhöhe und auf einer Oberfläche mit einem Durchtrittspunkt auf der optischen Achse gegeben ist und mindestens einer der Scheitel von mindestens einem der Durchtrittspunkte um einen Abstand entfernt ist, der kleiner ist als die größte Bildhöhe des Bilds mit dem Durchtrittspunkt.
Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das zweite Teilobjektiv rein katoptrisch ist.
Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens eine Linse in dem Strahlweg zwischen den beiden konkaven Spiegeln angeordnet ist.
Objektiv nach Anspruch 5, wobei die mindestens eine Linse eine negative Brechkraft aufweist.
Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jede der Zentralbohrungen einen Radius aufweist, wobei jeder der Radien nicht größer ist als das 1,5fache der größten Bildhöhe des benachbarten Zwischenbilds.
Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jede der Zentralbohrungen einen Radius aufweist und wobei jeder der Radien kleiner ist als 25% der größten Lichtstrahlhöhe an dem konkaven Spiegel.
Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Lichtstrahl bei jeder der Bohrungen eine Hauptstrahlhöhe aufweist, die bei den beiden Bohrungen den gleichen Wert, aber entgegengesetztes Vorzeichen aufweist.
Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei mindestens eine Linse der brechenden Teilobjektive eine asphärische Oberfläche aufweist.
Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei mindestens eines der brechenden Teilobjektive aus einer ersten positiven Linsengruppe, einer negativen Linsengruppe und einer zweiten positiven Linsengruppe besteht.
Objektiv nach Anspruch 11, wobei die negative Linsengruppe mindestens zwei negative Menisken umfaßt, deren konkave Oberflächen einander zugewandt sind.
Objektiv nach Anspruch 11 oder 12, wobei mindestens eine der ersten und zweiten positiven Linsengruppe mindestens vier Positivlinsen umfaßt.
Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei mindestens eines der brechenden Teilobjektive mindestens eine erste Linsengruppe und eine zweite Linsengruppe aufweist, von denen eine kleinere Linsendurchmesser aufweist.
Objektiv nach Anspruch 14, wobei mindestens eine asphärische Linsenoberfläche sich auf einer Linse der Linsengruppe mit den kleineren Linsendurchmessern befindet.
Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das erste Teilobjektiv und das dritte Teilobjektiv rein brechend sind.
Objektiv nach Anspruch 16, wobei das zweite Teilobjektiv ein Vergrößerungsverhältnis im Bereich zwischen –1/0,7 und –1/1,3 aufweist.
Objektiv nach Anspruch 17, wobei das erste Teilobjektiv ein Vergrößerungsverhältnis von –1/3 bis –1/8 aufweist.
Objektiv nach Anspruch 17 oder 18, wobei das dritte Teilobjektiv ein Vergrößerungsverhältnis von –1/0,8 bis –1/2 aufweist.
Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei alle enthaltenen Linsen aus dem gleichen Material bestehen, bevorzugt ein Fluoridkristall.
Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei Linsen aus mindestens zwei verschiedenen Fluoriden hergestellt sind.
Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei das Bildfeld ein außeraxialer Ringsektor ist.
Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei das erste Teilobjektiv eine Pupillenebene aufweist und eine Zentralabschattungseinrichtung in der Nähe der Pupillenebene angeordnet ist.
Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei das dritte Teilobjektiv mindestens eine positive konkave Luftlinse in der Nähe ihrer Pupillenebene aufweist, die nämlich in einem Abstand vom zweiten Zwischenbild von zwischen 25% und 75% der Länge dieses Teilobjektivs angeordnet ist.
Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei das bildseitige Teilobjektiv hinter dem zweiten Zwischenbild zwei erste Linsen, die auf der Seite des zweiten Zwischenbilds konkave Menisken sind, und mindestens zwei Linsen neben dem Bild, die auf der Seite des Bilds konkave Menisken sind, aufweist.
Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei das bildseitige Teilobjektiv eine Pupillenebene aufweist und mindestens eine Linse, die in einem Abstand von der Bildebene von zwischen 25% und 75% der Länge des dritten Teilobjektivs angeordnet ist, ein zur Pupillenebene konkaver Meniskus ist.
Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei mindestens eines der Teilobjektive ein beugendes optisches Element umfaßt.
Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 27, wobei das Objektiv achsensymmetrisch ist.
Mikroskop mit einem katadioptrischen Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 28.
Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsvorrichtung mit einem katadioptrischen Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 28.
Verwendung eines katadioptrischen Objektivs nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 28 zur Mikrolithographie-Projektionsbelichtung.
Verfahren zur Mikrolithographie-Strukturierung eines Substrats mit dem Schritt des Beleuchtens einer Maske mit VUV-Licht und Projizierens eines Bilds der Maske auf das Substrat durch ein katadioptrisches Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 28.