DE60026623T2 - Katadioptrisches optisches System und Belichtungsvorrichtung mit einem solchem System - Google Patents

Katadioptrisches optisches System und Belichtungsvorrichtung mit einem solchem System Download PDF

Info

Publication number
DE60026623T2
DE60026623T2 DE60026623T DE60026623T DE60026623T2 DE 60026623 T2 DE60026623 T2 DE 60026623T2 DE 60026623 T DE60026623 T DE 60026623T DE 60026623 T DE60026623 T DE 60026623T DE 60026623 T2 DE60026623 T2 DE 60026623T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical system
catadioptric optical
catadioptric
mirrors
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60026623T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60026623D1 (de
Inventor
Yutaka Chiyoda-ku Suenaga
Tomohiro Chiyoda-ku Miyashita
Kotaro Chiyoda-ku Yamaguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Publication of DE60026623D1 publication Critical patent/DE60026623D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60026623T2 publication Critical patent/DE60026623T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems
    • G02B17/0804Catadioptric systems using two curved mirrors
    • G02B17/0812Catadioptric systems using two curved mirrors off-axis or unobscured systems in which all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08Catadioptric systems
    • G02B17/0892Catadioptric systems specially adapted for the UV
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70225Optical aspects of catadioptric systems, i.e. comprising reflective and refractive elements
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70275Multiple projection paths, e.g. array of projection systems, microlens projection systems or tandem projection systems
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Erfindungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein katadioptrisches optisches System und eine mit dem katadioptrischen optischen System ausgestattete Projektionsbelichtungsvorrichtung, die sich für den Einsatz bei der Herstellung in einem fotolithografischen Prozess eignet, z. B. bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements oder einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein katadioptrisches optisches System, das sich für eine Abtast-Projektionsbelichtungsvorrichtung eignet.
  • Stand der Technik
  • In einem fotolithografischen Prozess zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und dergleichen wird eine Projektionsbelichtungsvorrichtung verwendet, mit der ein auf einer Fotomaske oder einer Zwischenschablone (nachfolgend gemeinsam als eine „Zwischenschablone" bezeichnet) ausgebildetes Strukturbild mit Hilfe eines optischen Projektionssystems auf einen mit einem Fotoresist oder dergleichen beschichteten Wafer, auf eine mit einem Fotoresist oder dergleichen beschichtete Glasplatte usw. projiziert und dort belichtet wird. Mit der Verbesserung der Integration der Halbleiterbauelemente und dergleichen ist auch der Bedarf an einem optischen Projektionssystem mit höherer Auflösung, das bei der Projektionsbelichtungsvorrichtung zum Einsatz kommt, entstanden. Um einen derartigen Bedarf zu decken, war es notwendig, die Wellenlänge des Beleuchtungslichtes zu verkürzen und die numerische Apertur (nachstehend als „NA" bezeichnet) des optischen Projektionssystems zu vergrößern. Insbesondere wird derzeit, im Hinblick auf die Belichtungswellenlänge, substituierendes g-Linien- (λ = 436 nm), i-Linien- (λ = 356 nm) und außerdem KrF-Excimer-Laserlicht (λ = 248 nm) verwendet. Künftig wird wahrscheinlich ArF-Excimer-Laserlicht (λ = 193 nm) sowie F2-Laserlicht (λ = 157 nm) verwendet.
  • Je kürzer aber die Wellenlänge des Beleuchtungslichtes wird, desto weniger Arten von Glasmaterialien können praktisch infolge der Lichtabsorption zum Einsatz kommen. Wenn das optische Projektionssystem ausschließlich durch ein Brechungssystem gebildet wird, d. h. nur durch optische Elemente, die keinen reflektierenden Spiegel mit Brechungsvermögen enthalten (einen konkaven oder konvexen Spiegel), kann deshalb eine chromatische Aberration nicht korrigiert werden. Außerdem sollten aufgrund der extrem hohen Anforderungen an die optische Leistung des optischen Projektionssystems verschiedene Arten von Aberrationen vorzugsweise auf ein Niveau korrigiert werden, auf dem fast keine Aberration mehr vorhanden ist. Zum Korrigieren verschiedener Aberrationen auf eine gewünschte optische Leistung eines optischen Brechungs-Projektionssystems, das aus Linsenelementen besteht (siehe z. B. die ungeprüfte japanische Patentschrift Hei Nr. 5-173065) sind 18 oder mehr Linsenelemente erforderlich, und es ist schwierig, eine Lichtabsorption zu unterdrücken und einen Anstieg der Herstellungskosten zu vermeiden. Darüber hinaus kann bei Verwendung von extremem ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge von 200 nm oder weniger die optische Leistung z. B. durch die Lichtabsorption im Glasmaterial und auf einem Antireflexionsfilm auf der Linsenoberfläche beeinträchtigt werden.
  • Obgleich die Oszillationsbandbreite von Laserlichtquellen mit einer Oszillationswellenlänge von 200 nm oder weniger bereits erheblich eingegrenzt wurde, hat des Weiteren die Bandbreite immer noch eine bestimmte Wellenlängenbreite. Folglich muss zum Projizieren und Belichten einer Struktur mit gutem Kontrast die Korrektur der chromatischen Aberration in der Größenordnung von pm (Pikometern) liegen. Bei dem optischen System, das in der oben erwähnten ungeprüften japanischen Patentschrift Hei Nr. 5-173065 offen gelegt ist, handelt es sich um ein Brechungs-Linsensystem, das aus einer einzigen Art Glasmaterial besteht, und seine chromatische Aberration ist zu groß, als dass es mit einer Lichtquelle verwendet werden könnte, die eine Wellenlängenbreite aufweist.
  • Andererseits ruft ein optisches Reflexionssystem unter Ausnutzung der Brechkraft eines konkaven Spiegels und dergleichen keine chromatische Aberration hervor und erzeugt im Hinblick auf die Petzval-Summe einen Anteil mit entgegengesetztem Vorzeichen bei einem Linsenelement. Im Ergebnis dessen kann ein so genanntes katadioptrisches optisches System (nachstehend als „katadioptrisches optisches System" bezeichnet), welches ein katadioptrisches optisches System und ein dioptrisches optisches System miteinander kombiniert, die chromatische Aberration sowie verschiedene andere Aberrationen auf ein Niveau korrigieren, bei dem fast keine Aberration vorliegt, ohne dabei die Anzahl von Linsen zu erhöhen. Folglich handelt es sich bei einem katadioptrischen optischen System um ein optisches System mit wenigstens einem Linsenelement und wenigstens einem reflektierenden Spiegel mit Brechkraft.
  • Wenn jedoch ein konkaver Spiegel auf der optischen Achse eines optischen Projektionssystems einer Projektionsbelichtungsvorrichtung eingebaut ist, wird von der Zwischenschablone auf den konkaven Spiegel fallendes Licht zur Zwischenschablone hin reflektiert. Im Hinblick auf dieses Problem sind zahlreiche Verfahren zum Trennen des optischen Weges von Licht, das auf einen konkaven Spiegel auftrifft, von dem optischen Weg von Licht, das von dem konkaven Spiegel reflektiert wird, sowie zum Lenken des reflektierten Lichtes von dem konkaven Spiegel in die Richtung des Wafers vorgeschlagen worden, d. h. verschiedene Verfahren zur Umsetzung eines optischen Projektionssystems mit Hilfe eines katadioptrischen optischen Systems.
  • Wenn demgegenüber ein Strahlenteiler verwendet wird, wie dies in dem optischen System der Fall ist, das in der ungeprüften japanischen Patentschrift Hei Nr. 5-281469 offenbart ist, ist es schwierig, großformatiges Glasmaterial zur Herstellung des optischen Systems zu befestigen. Darüber hinaus wird im Falle des optischen Systems, das in der ungeprüften japanischen Patentschrift Hei Nr. 5-51718 offen gelegt ist, ein Klappspiegel für den optischen Weg (Klappspiegel) oder ein Strahlenteiler benötigt, und zur Herstellung des optischen Systems werden mehrere Objektivtuben benötigt, was zu Problemen wie beispielsweise Schwierigkeiten bei der Herstellung oder Justierung optischer Elemente führt. Ein Lichtstrahl trifft schrägt auf einen planen reflektierenden Spiegel (Klappspiegel) auf, um die Richtung des optischen Weges in einem katadioptrischen optischen System nach Bedarf zu ändern. Dementsprechend ist eine extrem hohe Oberflächengenauigkeit des Spiegels erforderlich, was somit zu der Schwierigkeit bei der Herstellung des Spiegels führt. Darüber hinaus ist der Spiegel sehr vibrationsempfindlich.
  • Wenn ein Trennverfahren für den optischen Weg zum Einsatz kommt, wie es in dem US-Patent Nr. 5,717,518 offenbart ist, können die optischen Elemente, die ein optisches System bilden, alle auf einer einzigen optischen Achse angeordnet werden. Dadurch kann das optische System mit hoher Genauigkeit hergestellt werden, wobei ein Justierverfahren für optische Elemente zum Einsatz kommt, das herkömmlicherweise bei der Herstellung eines optischen Projektionssystems verwendet wird. Allerdings ist bei dem System ein zentraler Lichtabschirmabschnitt erforderlich, um den sich entlang der optischen Achse ausbreitenden Lichtstrahl abzuschirmen, woraus sich eine Kontrastverschlechterung einer Struktur mit bestimmter Frequenz ergibt.
  • Da es schwierig ist, einen Antireflexionsfilm mit ausreichender optischer Leistung im extremen ultravioletten Wellenlängenbereich zu erzeugen, muss darüber hinaus auch die Anzahl optischer Elemente, die ein optisches System bilden, so weit wie möglich verringert werden.
  • Wie aus dem oben Dargelegten zu erkennen ist, ist es bevorzugt, dass zum Belichten einer Struktur mit einer Linienbreite von 0,18 μm oder weniger ein optisches System bereitgestellt wird, welches ein gutes chromatisches Aberrationskorrekturvermögen selbst dann aufweist, wenn eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 200 nm oder weniger zum Einsatz kommt, z. B. ein ArF- oder F2-Laser, wenn keine zentrale Lichtabschirmung zur Anwendung kommt, eine große numerische Apertur von 0,6 NA oder mehr gewährleistet und die Anzahl von brechenden und reflektierenden Komponenten soweit wie möglich reduziert wird. US-5,694,241 offenbart ein optisches Projektionssystem mit zwei Reflexionsflächen, die schräg auf einer optischen Achse angeordnet sind, um die optische Achse zu beugen.
  • US-5,734,496 betrifft ein Linsensystem, das einen primären Spiegel mit einer sphärischen Reflexionsfläche und einen sekundären Spiegel mit einer sphärischen Reflexionsfläche aufweist, der so angeordnet ist, dass er Licht von dem primären Spiegel empfängt.
  • US-4,241,390 offenbart ein Beleuchtungssystem, in dem ein Bild von einer bogenförmigen Lampe auf einer Leuchtfeldblende gebildet wird und ein Bild der Leuchtfeldblende auf einer Maske gebildet wird.
  • DE 19639586 offenbart ein optisches Projektionssystem, das mit zwei konkaven Spiegeln versehen ist, die Aperturen auf der optischen Achse aufweisen.
  • EP 0 779 528 offenbart ein optisches Projektionssystem, das mit mehreren Reflexionsflächen versehen ist.
  • EP 1 079 253 (Stand der Technik gemäß Art. 54(3) EPC) offenbart ein optisches Projektionssystem mit mehreren Linsen, die entlang eines monoaxialen und geraden optischen Systems angeordnet sind, und einem konkaven Spiegel, der entlang derselben optischen Achse angeordnet ist. Die optische Achse wird durch einen anderen Spiegel so gebeugt, dass zwei optische Achsen zwischen einer Zwischenschablone und einem Spiegel und zwischen diesem Spiegel und dem anderen. Spiegel vorhanden sind.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegenden Erfindung entstand angesichts der obigen Probleme, und die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines katadioptrischen optischen Systems, bei dem die chromatische Aberration im extremen ultravioletten Wellenlängenbereich, insbesondere sogar im Wellenlängenbereich von 200 nm oder weniger, gut korrigiert wird und bei dem eine NA (0,6 oder mehr), die für eine hohe Auflösung benötigt wird, gewährleistet ist, und wobei die Anzahl der brechenden und reflektierenden Komponenten so weit wie möglich verringert wird; sowie einer Projektionsbelichtungsvorrichtung, die mit dem optischen System ausgestattet ist.
  • Um die oben angesprochenen Probleme zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein katadioptrisches optisches System gemäß Anspruch 1 bereit.
  • Dass die Austrittsöffnung im Wesentlichen kreisförmig ist, bedeutet, dass sich kein abschirmendes Objekt in der Nähe der Mitte der optischen Achse befindet.
  • Des Weiteren ist in der vorliegenden Erfindung vorzugsweise die folgende Bedingung erfüllt: 0,04 < |fM1|/L < 0,4wobei fM1 eine Brennweite der konkaven reflektierenden Fläche der ersten oder der zweiten reflektierenden Fläche ist und L ein Abstand entlang der optischen Achse von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche ist.
  • Darüber hinaus wird bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise die folgende Bedingung erfüllt: 0,6 < |βM1| < 20wobei βM1 eine Vergrößerung der konkaven reflektierenden Fläche der ersten oder der zweiten reflektierenden Fläche darstellt.
  • Des Weiteren wird bei der vorliegen Erfindung vorzugsweise die folgende Bedingung erfüllt: 0,3 < |β1| < 1,8wobei β1 eine Vergrößerung des ersten optischen Abbildungssystems ist.
  • Des Weiteren stellt die vorliegende Erfindung eine Projektionsbelichtungsvorrichtung bereit, die Folgendes umfasst:
    ein optisches Beleuchtungssystem zum Beleuchten einer Maske, auf der eine vorgegebene Struktur ausgebildet ist; und ein katadioptrisches optisches System gemäß der Erfindung zum Projizieren der vorgegebenen Struktur der Maske, die auf der der ersten Fläche angeordnet ist, auf ein lichtempfindliches Substrat, das auf der zweiten Fläche angeordnet ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Ansicht, die schematisch die Konfiguration einer Projektionsbelichtungsvorrichtung veranschaulicht, die mit einem katadioptrischen optischen Projektionssystem versehen ist, auf das die vorliegende Erfindung angewandt wird.
  • 2 ist eine Ansicht, die eine Linsenkonfiguration eines katadioptrischen optischen Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
  • 3 ist eine Ansicht, die Queraberrationen des katadioptrischen optischen Systems gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 4 ist eine Ansicht, die eine Linsenkonfiguration eines katadioptrischen optischen Systems gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
  • 5 ist eine Ansicht, die Queraberrationen des katadioptrischen optischen Systems gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
  • 6 ist eine Ansicht, die eine Linsenkonfiguration eines katadioptrischen optischen Systems gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
  • 7 ist eine Ansicht, die Queraberrationen des katadioptrischen optischen Systems gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend wird das katadioptrische optische System gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Bei dem System handelt es sich um ein katadioptrisches optisches System, das mit einem ersten katadioptrischen optischen Abbildungssystem G1 zum Erzeugen eines Zwischenbildes I1 auf einer ersten Fläche 3 und mit einem zweiten optischen Brechungs-Abbildungssystem G2 zum telezentrischen Erzeugen des fertigen Bildes der ersten Fläche 3 auf einer zweiten Fläche 9 (Waferoberfläche, d. h. die endgültige Bildebene) auf der Basis von Licht von dem Zwischenbild ausgestattet ist. Das erste optische System G1 weist eine Linsengruppe auf, die Folgendes enthält: wenigstens ein positives Linsenelement, eine erste reflektierende Fläche M1, die Licht reflektiert, welches durch die Linsengruppe hindurch tritt und im Wesentlichen kollimiert wird, und eine zweite reflektierende Fläche M2, mit der Licht, das von der ersten reflektierenden Fläche M1 reflektiert wurde, zu dem zweiten optischen Abbildungssystem G2 gerichtet wird, wobei wenigstens eine der ersten und der zweiten reflektierenden Fläche eine konkave reflektierende Fläche ist. Des Weiteren verfügt das zweite optische Abbildungssystem G2 über eine Aperturblende AS; alle optischen Elemente des katadioptrischen optischen Systems sind auf einer einzigen linearen optischen Achse AX angeordnet; die erste Fläche 3 und die zweite Fläche 9 sind ebene Flächen, die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen; und Austrittsöffnung des katadioptrischen optischen Systems ist im Wesentlichen kreisförmig. Bei der vorliegenden Erfindung wird ein geeignet aufgebautes katadioptrisches optisches System erreicht, indem der effektiven projizierten Fläche eine ringförmige Form verliehen wird und indem eine gegenseitige Beeinträchtigung von optischen Elementen durch geeignete Positionierung der ersten und der zweiten reflektierenden Fläche M1 und M2 verhindert wird.
  • Darüber hinaus wird bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise die folgende Bedingung erfüllt: 0,04 < |fM1|/L < 0,4 (1)wobei fM1 eine Brennweite der konkaven reflektierenden Fläche der ersten oder der zweiten reflektierenden Fläche ist und L ein Abstand entlang der optischen Achse AX von der ersten Fläche 3 zur zweiten Fläche 9 ist. Die Bedingung (1) definiert einen angemessenen Brechkraftbereich der konkaven reflektierenden Fläche. Bei dem optischen System der vorliegenden Erfindung wird die positive Petzval-Summe, die von Brechungslinsen erzeugt wird, um die negative Petzval-Summe korrigiert, die durch den konkaven Spiegel entsteht. Wenn die Brechkraft über dem oberen Grenzwert der Bedingung (1) liegt, kann die positive Petzval-Summe, die von Brechungslinsen erzeugt wird, nicht ausreichend korrigiert werden, und die Ebenheit des Bildes verschlechtert sich. Wenn demgegenüber die Brechkraft unter dem unteren Grenzwert der Bedingung (1) liegt, wird die Petzval-Summe zu stark korrigiert, und die Ebenheit des Bildes verschlechtert sich genauso.
  • Darüber hinaus wird bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise die folgende Bedingung erfüllt: 0,6 < |βM1| < 20 (2)wobei βM1 eine Vergrößerung der konkaven reflektierenden Fläche der ersten oder zweiten reflektierenden Fläche darstellt. Die Bedingung (2) definiert einen angemessenen Vergrößerungsbereich des konkaven reflektierenden Spiegels. Wenn die Vergrößerung über dem oberen Grenzwert der Bedingung (2) oder unter dem unteren Grenzwert der Bedingung (2) liegt, wird die Symmetrie des ersten Abbildungssystems G1 stark beeinträchtigt, es entsteht ein großer Asymmetriefehler, und die Bildqualität verschlechtert sich.
  • Des Weiteren wird bei der vorliegen Erfindung vorzugsweise die folgende Bedingung erfüllt: 0,3 < |β1| < 1,8 (3)wobei β1 eine Vergrößerung des ersten optischen Abbildungssystems G1 ist. Die Bedingung (3) definiert einen angemessenen Vergrößerungsbereich des ersten optischen Abbildungssystems G1. Wenn die Vergrößerung über dem oberen Grenzwert der Bedingung (3) oder unter dem unteren Grenzwert der Bedingung (3) liegt, bricht das Brechkraftgleichgewicht zusammen, wodurch eine Verzerrungs-Aberration (Verzerrung) und ein Asymmetriefehler entstehen und die Bilddarstellungsleistung abnimmt.
  • Bei der vorliegenden Erfindung ist es des Weiteren günstig, wenn das erste optische Abbildungssystem G1 einen Lichtstrahl aufweist, der eine Ebene P1, die senkrecht zur optischen Achse AX verläuft, wenigstens dreimal kreuzt. Licht von der ersten Fläche 3 tritt nach dem Brechen durch die erste Linsengruppe L1 durch die Ebene P1 (zum ersten Mal) hindurch zur reflektierenden Fläche M1 und tritt erneut durch die Ebene P1 hindurch (das zweite Mal), nachdem es von der Fläche reflektiert wurde, und gelangt zur reflektierenden Fläche M2. Nachdem das Licht von der reflektierenden Fläche M2 reflektiert wurde, tritt es erneut durch die Ebene P1 (das dritte Mal) und bildet das Zwischenbild I1. Indem die effektive projizierte Fläche ringförmig gestaltet wurde, können darüber hinaus das Licht und die optischen Elemente, wie beispielsweise die reflektierenden Flächen M1 und M2, so positioniert werden, dass es zu keiner physischen Interferenz zwischen ihnen kommt.
  • Wie bereits erwähnt, ist das katadioptrische optische System der vorliegenden Erfindung auf der Seite der zweiten Fläche 9 (Waferoberflächenseite) telezentrisch, aber es ist bevorzugt, dass das optische System auch auf der Seite der ersten Fläche 3 (Zwischenschablonenoberfläche) telezentrisch ist.
  • Nachstehend werden anhand der beigefügten Zeichnungen erfindungsgemäße Ausführungsformen beschrieben. 1 ist eine Zeichnung, die schematisch den Gesamtaufbau einer Projektionsbelichtungsvorrichtung zeigt, die mit einem optischen Projektionssystem gemäß einer beliebigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Systeme versehen ist. Es ist zu beachten, dass in 1 eine Z-Achse parallel zur optischen Achse AX des optischen Projektionssystems 8 eingestellt ist, welches das optische Projektionsbelichtungssystem bildet, eine X-Achse parallel zur Ebene der Zeichnung von 1 eingestellt ist und eine Y-Achse senkrecht zur Zeichnungsebene eingestellt ist, wobei die X- und die Y-Achse in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse AX verlaufen. Zudem befindet sich eine Zwischenschablone 3 als Originalprojektionsplatte, auf der ein vorgegebenes Schaltungsbild ausgebildet wird, auf der Objektebene des optischen Projektionssystems 8, und auf der Bildebene des optischen Projektionssystems 8 befindet sich ein Wafer 9 als Substrat, das mit einem Fotoresist beschichtet ist.
  • Von der Lichtquelle 1 emittiertes Licht beleuchtet durch das optische Beleuchtungssystem 2 gleichmäßig die Zwischenschablone, auf der die vorgegebene Struktur ausgebildet wird. Auf dem optischen Weg von der Lichtquelle 1 zu dem optischen Beleuchtungssystem 2 sind je nach Bedarf ein oder mehrere Klappspiegel zum Ändern der Richtung des optischen Weges angeordnet.
  • Es ist des Weiteren zu beachten, dass das optische Beleuchtungssystem 2 optische Systeme umfasst, wie beispielsweise einen optischen Integrator, der z. B. aus einer Fliegenaugenlinse oder aus einem internen Reflexionsintegrator besteht, um eine ebene Lichtquelle zu bilden, die eine vorgegebene Größe und Form hat; eine variable Bildfeldblende (Zwischenschablonenblende) zum Festlegen der Größe und Form einer Beleuchtungsfläche auf der Zwischenschablone 3; und ein opti sches Beleuchtungssystem mit Bildfeldblende zum Projizieren des Bildes dieser Bildfeldblende auf die Zwischenschablone. Es ist des Weiteren zu beachten, dass als optisches System von der Lichtquelle 1 zur Bildfeldblende das in dem US-Patent Nr. 5,345,292 offen gelegte optische Beleuchtungssystem zum Einsatz kommen kann.
  • Die Zwischenschablone 3 wird mit Hilfe des Zwischenschablonenhalters 4 parallel zur XY-Ebene auf der Zwischenschablonenstufe 5 gehalten. Auf der Zwischenschablone 3 ist eine Struktur ausgebildet, die übertragen werden soll, und die gesamte Fläche der Struktur wird mit Licht aus dem optischen Beleuchtungssystem 2 beleuchtet. Die Zwischenschablonenstufe 5 ist so konfiguriert, dass sie mit Hilfe eines nicht abgebildeten Antriebssystems zweidimensional entlang einer Zwischenschablonenebene (d. h. der XY-Ebene) bewegt werden kann, und dass die Koordinatenposition der Stufe mittels des Interferometers 7 unter Verwendung des Zwischenschablonenbewegungsspiegels 6 gemessen und positionsgesteuert wird.
  • Das Licht von der Struktur, die auf der Zwischenschablone 3 ausgebildet ist, erzeugt über das optische Projektionssystem 8 ein Masken-Strukturbild auf dem Wafer, bei dem es sich um ein lichtempfindliches Substrat handelt. Das optische Projektionssystem 8 weist in der Nähe seiner Pupille eine variable Aperturblende AS (siehe 2) auf und ist im Wesentlichen sowohl auf der Seite der Zwischenschablone 3 als auch auf der Seite des Wafers 9 telezentrisch.
  • Der Wafer 9 wird von einem Waferhalter 10 auf einer Waferstufe 11 parallel zur XY-Ebene gehalten. Somit wird auf einer Belichtungsfläche, die im Wesentlichen der beleuchteten Fläche auf der Zwischenschablone 3 entspricht, das Strukturbild erzeugt.
  • Die Waferstufe 11 ist so konfiguriert, dass sie mit Hilfe eines nicht abgebildeten Antriebssystems zweidimensional entlang einer Waferebene (d. h. der XY-Ebene) bewegt werden kann und dass die Koordinatenposition der Stufe mittels des Interferometers 13 unter Verwendung des Waferbewegungsspiegels 12 gemessen wird, wodurch die Waferstufe positionsgesteuert wird.
  • Wie oben beschrieben, sind der Bildfeldbereich auf der Maske 3 (Beleuchtungsfläche) und die Projektionsfläche (Belichtungsfläche) auf dem Wafer 9, die beide von dem optischen Projektionssystem 8 definiert werden, rechteckige Flächen mit einer kurzen Seite entlang der X-Achse. Das Ausrichten der Maske 3 und des Wafers 9 erfolgt so mit Hilfe des Antriebssystems und der Interferometer (7, 13), und der Wafer 9 wird durch Verwendung eines nicht abgebildeten Autofokus-/Autonivelliersystems auf der Bildfläche des optischen Projektionssystems positioniert. Des Weiteren wird durch das synchrone Bewegen (Abtasten) der Maskenstufe 5 und der Waferstufe 11 und dementsprechend der Maske 3 und des Wafers 9 entlang der Richtung der kurzen Seite der rechteckigen Belichtungs- und Beleuchtungsflächen, d. h. entlang der X-Richtung, die Maskenstruktur durch Abtasten auf eine Fläche auf dem Wafers 9 aufgebracht, deren Breite gleich der Länge der langen Seite der Belichtungsfläche ist und deren Länge genauso groß ist wie die Abtastlänge (Bewegungslänge) des Wafers 9.
  • Es ist zu beachten, dass auf dem gesamten optischen Weg zwischen der Lichtquelle 1 und dem Wafer 9 eine inerte Gasatmosphäre vorliegt, z. B. Stickstoff- oder Heliumgas, in das hinein das Belichtungslicht nur wenig absorbiert wird.
  • (Erste Ausführungsform)
  • 2 ist eine Zeichnung, die eine Linsenkonfiguration eines katadioptrischen optischen Systems gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht. Das System ist ein katadioptrisches optisches System, das ein erstes katadioptrisches optisches Abbildungssystem G1 zum Erzeugen eines Zwischenbildes I1 einer Zwischenschablone (erste Fläche) 3 und ein zweites optisches Brechungs-Abbildungssystem G2 zum telezentrischen Erzeugen des fertigen Bildes der Zwischenschablonenoberfläche 3 auf einem Wafer (zweite Fläche) 9 auf der Grundlage des Lichts von dem Zwischenbild I1 umfasst.
  • Das erste optische Abbildungssystem G1 hat eine Linsengruppe L1 mit wenigstens einem positiven Linsenelement, einer ersten reflektierenden Fläche M1, die Licht reflektiert, welches durch die Linsengruppe L1 hindurch getreten ist, und einer zweiten reflektierenden Fläche M2, mit der von der ersten reflektierenden Fläche M1 reflektiertes Licht zu dem zweiten optischen Abbildungssystem G2 gelenkt wird, wobei wenigstens eine der ersten und der zweiten reflektierenden Fläche eine konkave reflektierende Fläche ist und das zweite optische Abbildungssystem G2 eine Aperturblende AS aufweist. Des Weiteren befinden sich alle optischen Elemente des katadioptrischen optischen Systems auf einer einzigen linearen optischen Achse AX; die Zwischenschablonenoberfläche 3 und die Waferoberfläche 9 sind ebene Flächen, die im Wesentlichen parallel zueinander sind; und eine Austrittsöffnung des katadioptrischen optischen Systems ist im Wesentlichen kreisförmig.
  • In Tabelle 1 sind Werte von Parametern des optischen Projektionssystems gemäß der ersten Ausführungsform aufgelistet. In Tabelle 1 geben Zahlen in der äußerst linken Spalte die Reihenfolge von Linsenoberflächen von der Zwischenschablone 3 (erste Objektebene) aus an, r ist der Krümmungsradius der Linsenoberfläche, d ist der Abstand der Linsenoberfläche zu der nächsten Linsenoberfläche, β ist die Gesamtvergrößerung des katadioptrischen optischen Systems, NA ist die numerische Apertur auf der Waferseite (die Seite der zweiten Fläche), und λ ist die Standardwellenlänge. Es ist zu beachten, dass die Brechungsindices des Glases, das in der ersten Ausführungsform verwendet wird, identisch mit denen aus der zweiten Ausführungsform ist.
  • Des Weiteren steht ASP bei den Linsendaten für eine asphärische Fläche. Bei jeder Ausführungsform kann eine asphärische Fläche durch die folgende mathematische Formel ausgedrückt werden: Z = (Y2/r)/[1 + {1 – (1 + x)·y2/r2}½] + A·y4 + B·y6 + C·y8 + D·y10 + E·y12 + F·y14 wobei y die Höhe in der Richtung senkrecht zur optischen Achse ist, Z der Verschiebungsbetrag (Durchbiegungsbetrag) von der Tangentialebene am Scheitel der asphärischen Fläche zu einer Position der asphärischen Fläche auf einer Höhe y, die entlang der Richtung der optischen Achse gemessen wird, ist, r der Krümmungsradius am Scheitel ist, κ ein konischer Koeffizient ist und A~F asphärische Koeffizienten der n-ten Ordnung sind. Es ist zu beachten, dass bei allen Parameterwerten der nachfolgenden Ausführungsformen ähnliche Bezugssymbole wie jene aus der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden. Als ein Beispiel der Maßeinheit für den Krümmungsradius r und den Linsenoberflächenabstand d in den Parameterwerten aus sämtlichen Ausführungsformen kann mm verwendet werden. [Tabelle 1]
    Figure 00150001
    Figure 00160001
    Figure 00170001
    (Brechungsindex des Glasmaterials)
    Figure 00170002
  • (Bedingungsentsprechungswert)
    • |fM1| = 181,1246/1350 = 0,13417 (1)
    • |βM1| = |–1,21007| = 1,21007 (2)
    • |β1| = |–1,1454| = 1,1454 (3)
  • 3 zeigt Queraberrationen (Asymmetriefehler) des katadioptrischen optischen Systems gemäß der Ausführungsform in meridionaler (tangentialer) und sagittaler Richtung. In jedem Diagramm gibt Y die Bildhöhe an, eine durchgezogene Linie gibt die Standardwellenlänge an (λ = 193,3 nm), die gepunktete Linie gibt λ = 193,3 nm + 0,48 pm an, und eine Linie mit abwechselnd langen und kurzen Strichen gibt λ = 193,3 nm – 0,48 pm an (das gleiche gilt für die zweite Ausführungsform). Es ist zu beachten, dass bei all den verschiedenen Aberrationsdiagrammen der nachfolgenden Ausführungsformen ähnliche Bezugssymbole wie jene der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden. Wie aus den Aberrationsdiagrammen deutlich hervorgeht, werden die Aberrationen trotz der beidseitigen Telezentrizität auf der gesamten Belichtungsfläche in dem katadioptrischen optischen System der vorliegenden Ausführungsform gut ausgewogen korrigiert, während gleichzeitig eine Verschlechterung der Abbildungsleistung infolge der Lichtabsorption durch die verwendeten Glasmaterialien verhindert wird.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • 4 ist eine Zeichnung, die eine Linsenkonfiguration eines katadioptrischen optischen Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Das System ist ein katadioptrisches optisches System, das ein erstes katadioptrisches optisches Abbildungssystem G1 zum Erzeugen eines Zwischenbildes I1 einer Zwischenschablone (erste Fläche) 3 und ein zweites optisches Brechungs-Abbildungssystem G2 zum telezentrischen Erzeugen des fertigen Bildes der Zwischenschablonenoberfläche 3 auf einem Wafer (zweite Fläche) 9 auf der Grundlage des Lichts von dem Zwischenbild I1 umfasst.
  • Das erste optische Abbildungssystem G1 hat eine Linsengruppe L1 mit wenigstens einem positiven Linsenelement, einer ersten reflektierenden Fläche M1, die Licht reflektiert, welches durch die Linsengruppe L1 hindurch getreten ist, und einer zweiten reflektierenden Fläche M2, mit der von der ersten reflektierenden Fläche M1 reflektiertes Licht zu dem zweiten optischen Abbildungssystem G2 gelenkt wird, wobei wenigstens eine der ersten und der zweiten reflektierenden Fläche eine konkave reflektierende Fläche ist und das zweite optische Abbildungssystem G2 eine Aperturblende AS aufweist. Des Weiteren befinden sich alle optischen Elemente des katadioptrischen optischen Systems auf einer einzigen linearen optischen Achse AX; die Zwischenschablonenoberfläche 3 und die Waferoberfläche 9 sind ebene Flächen, die im Wesentlichen parallel zueinander sind; und eine Austrittsöffnung des katadioptrischen optischen Systems ist im Wesentlichen kreisförmig.
  • In Tabelle 2 sind Werte von Parametern des optischen Projektionssystems gemäß der zweiten Ausführungsform aufgelistet. Es ist zu beachten, dass die Bezugssymbole in Tabelle 2 ähnlich definiert sind wie in 1 und dass die asphärische Fläche ASP durch die oben beschriebene mathematische Formel ausgedrückt werden kann. [Tabelle 2]
    Figure 00190001
    Figure 00200001
    Figure 00210001
  • (Bedingungsentsprechungswert)
    • |fM1| = –241,3248/1339,26 = 0,18019 (1)
    • |βM1| = –12,51 = 12,51 (2)
    • |β1| = –0,6135 = 0,6135 (3)
  • 5 zeigt Queraberrationsdiagramme des katadioptrischen optischen Systems gemäß der zweiten Ausführungsform. Wie aus den Aberrationsdiagrammen ebenfalls deutlich wird, werden die Aberrationen auf der gesamten Belichtungsfläche gut ausgewogen korrigiert.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • 6 ist eine Zeichnung, die eine Linsenkonfiguration eines katadioptrischen optischen Systems gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht. Das System ist ein katadioptrisches optisches System, das ein erstes katadioptrisches optisches Abbildungssystem G1 zum Erzeugen eines Zwischenbildes I1 einer Zwischenschablone (erste Fläche) 3 und ein zweites optisches Brechungs-Abbildungssystem G2 zum telezentrischen Erzeugen des fertigen Bildes der Zwischenschablonenoberfläche 3 auf einem Wafer (zweite Fläche) 9 auf der Grundlage des Lichts von dem Zwischenbild I1 umfasst.
  • Das erste optische Abbildungssystem G1 hat eine Linsengruppe L1 mit wenigstens einem positiven Linsenelement, einer ersten reflektierenden Fläche M1, die Licht reflektiert, welches durch die Linsengruppe L1 hindurch getreten ist, und einer zweiten reflektierenden Fläche M2, mit der von der ersten reflektierenden Fläche M1 reflektiertes Licht zu dem zweiten optischen Abbildungssystem G2 gelenkt wird, wobei wenigstens eine der ersten und der zweiten reflektierenden Fläche eine konkave reflektierende Fläche ist und das zweite optische Abbildungssystem G2 eine Aperturblende AS aufweist. Des Weiteren befinden sich alle optischen Elemente des katadioptrischen optischen Systems auf einer einzigen linearen optischen Achse AX; die Zwischenschablonenoberfläche 3 und die Waferoberfläche 9 sind ebene Flächen, die im Wesentlichen parallel zueinander sind; und eine Austrittsöffnung des katadioptrischen optischen Systems ist im Wesentlichen kreisförmig.
  • In Tabelle 3 sind Werte von Parametern des optischen Projektionssystems gemäß der dritten Ausführungsform aufgelistet. Es ist zu beachten, dass die Bezugssymbole in Tabelle 3 ähnlich definiert sind wie in 1 und dass die asphärische Oberfläche ASP durch die oben beschriebene mathematische Formel ausgedrückt werden kann. [Tabelle 3]
    Figure 00220001
    Figure 00230001
    Figure 00240001
    Figure 00250001
    Figure 00260001
    (Brechungsindex des Glasmaterials)
    Figure 00260002
  • (Bedingungsentsprechungswert)
    • |fM1| = 82,6749/1350 = 0,06124 (1)
    • |βM1| = |–0,96128| = 0,96128 (2)
    • |β1| = |–1,4453| = 1,4453 (3)
  • 6 zeigt Queraberrationsdiagramme des katadioptrischen optischen Systems gemäß der dritten Ausführungsform. In jedem Diagramm gibt Y die Bildhöhe an; eine durchgezogene Linie gibt die Standardwellenlänge an (λ = 157,6 nm); die gepunktete Linie gibt λ = 157,6 nm + 1,29 pm an; und eine Linie mit abwechselnd langen und kurzen Strichen gibt λ = 157,6 nm – 1,29 pm an. Wie aus den Aberrationsdiagrammen ebenfalls deutlich wird, werden die Aberrationen auf der gesamten Belichtungsfläche gut ausgewogen korrigiert.
  • Die oben erwähnten Ausführungsformen werden bei einer Abtast-Projektionsbelichtungsvorrichtung angewandt, die das Schritt-Abtast-Verfahren (Abtastverfahren) nutzt, wobei eine Maske und ein Wafer synchron in einem Geschwindigkeitsverhältnis abgetastet werden, das der Belichtungsvergrößerung β entspricht, während jeder abgebildete Bereich auf einem Wafer unter Verwendung einer Belichtungsfläche in Form eines Kreisbogens belichtet wird (eine Form, die teilweise aus einem Ring herausgeschnitten wurde). Wenn jedoch das Belichtungsfeld z. B. die Größe eine Quadrats von 5 × 5 mm aufweist, können die oben erwähnten Ausführungsformen auch auf eine Schritt- Wiederholungs-Projektionsbelichtungsvorrichtung (Einzelbildtyp) angewandt werden, bei der nach der Übertragung des Maskenstrukturbildes auf eine belichtete Fläche eines Wafers bei einer einmaligen Belichtung ein Prozess wiederholt wird, bei dem das Maskenstrukturbild durch das wiederholte zweidimensionale Bewegen des Wafers auf einen nächsten belichteten Bereich belichtet wird. Es ist anzumerken, dass, weil bei dem Schritt-Abtast-Verfahren eine gute Abbildungsleistung lediglich in einem schlitzartigen Belichtungsbereich benötigt wird (eine Form, die sich in einer vorgegebenen Richtung erstreckt, z. B. ein langes Rechteck, ein Trapezoid, ein langes Hexagon, ein Kreisbogen usw.), ein größerer belichteter Bereich auf einem Wafer belichtet werden kann, ohne dass das optische Projektionssystem eine erhebliche Größe aufweist.
  • Bei den oben erwähnten Ausführungsformen wird die Erfindung bei einer Projektionsbelichtungsvorrichtung für die Herstellung von Halbleiterbauelementen eingesetzt. Neben den Projektionsbelichtungsvorrichtungen für die Herstellung von Halbleiterbauelementen kann die Erfindung aber z. B. auch bei einer Belichtungsvorrichtung Anwendung finden, die eine Anzeigestruktur auf eine Glasplatte überträgt, die zur Herstellung von Anzeigevorrichtungen, wie z. B. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen, verwendet wird, sowie bei einer Belichtungsvorrichtung, die eine Anzeigestruktur auf einen Keramikwafer überträgt, der zur Herstellung von Dünnfilm-Magnetköpfen verwendet wird, und bei einer Belichtungsvorrichtung zur Herstellung von Bildaufnahmeeinrichtungen (CCD usw.). Darüber hinaus kann die Erfindung bei einer Belichtungsvorrichtung zum Einsatz kommen, die ein Schaltungsbild auf ein Glassubstrat oder einen Siliciumwafer überträgt, das bzw. der zur Herstellung einer Zwischenschablone oder einer Maske verwendet wird.
  • Des Weiteren kann die vorliegende Erfindung gemäß (A) oder (B) konfiguriert sein, wie folgt:
    • (A) Ein katadioptrisches optisches System, bei dem alle Brechungselemente, aus denen das katadioptrische optische System besteht, aus einer einzigen Art von Glasmaterial oder aus mehreren Glasmaterialien, einschließlich Fluorit, hergestellt sind.
    • (B) Eine Projektionsbelichtungsvorrichtung, umfassend: ein optisches Beleuchtungssystem zum Beleuchten einer Maske, auf der eine vorgegebene Struktur ausgebildet ist; und ein katadioptrisches optisches System zum Projizieren der vorgegebenen Struktur der Maske, die auf der ersten Fläche angeordnet ist, auf ein lichtempfindliches Substrat, das auf der zweiten Fläche angeordnet ist; wobei das optische Beleuchtungssystem Licht mit einer Wellenlänge von 250 nm oder weniger aussendet.
  • Wie oben beschrieben worden ist, kann die vorliegende Erfindung ein katadioptrisches optisches System bereitstellen, bei dem die chromatische Aberration im extrem ultravioletten Wellenlängenbereich, speziell sogar im Wellenlängenbereich von 200 nm oder weniger, gut korrigiert wird, ein für eine hohe Auflösung erforderlicher NA-Wert (0,6 oder mehr) gewährleistet wird und die Anzahl brechender und reflektierender Komponenten so weit wie möglich verringert ist. Darüber hinaus kann das Belichtungslicht effektiv eingesetzt werden, da die Lichtabsorption gering ist, was auf die geringe Anzahl reflektierender Elemente und dergleichen zurückzuführen ist. Zudem hat die mit dem oben erwähnten katadioptrischen optischen System ausgestattete erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsvorrichtung den Vorteil, dass feine Maskenstrukturen exakt übertragen werden können.

Claims (27)

  1. Katadioptrisches optisches System zum Herstellen eines Zwischenbildes (I1) einer ersten Oberfläche (3) innerhalb des katadioptrischen optischen Systems und zum Herstellen eines endgültigen Bildes der ersten Oberfläche auf einer zweiten Oberfläche (9), umfassend: eine optische Achse (AX); eine Öffnungsblende (AS), die auf der optischen Achse (AX) in einem optischen Pfad zwischen dem Zwischenbild (I1) und der zweiten Oberfläche (9) angeordnet ist; mehrere Spiegel (M1, M2), die auf der optischen Achse (AX) angeordnet sind; und mehrere Linsenelemente (L11-L14, G2), die auf der optischen Achse (AX) angeordnet sind; wobei wenigstens zwei Spiegel (M1, M2) der mehreren Spiegel in einem optischen Pfad zwischen der ersten Oberfläche (3) und dem Zwischenbild (I1) angeordnet sind; wobei wenigstens ein Linsenelement der mehreren Linsenelemente in einem optischen Pfad zwischen der Öffnungsblende und der zweiten Oberfläche (9) angeordnet ist; wobei die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche parallel zueinander angeordnet sind; und eine Austrittspupille des katadioptrischen optischen Systems kein mittiges Lichtabschirmungselement aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass alle optischen Elemente des katadioptrischen optischen Systems auf der einzelnen optischen Achse (AX) angeordnet sind, die eine gerade Linie ist.
  2. Katadioptrisches optisches System nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Linsenelement (L11-L13) der mehreren Linsenelemente (L11-L14, G2) in einem optischen Pfad zwischen der ersten Oberfläche (3) und den wenigstens zwei Spiegeln (M1, M2) angeordnet ist.
  3. Katadioptrisches optisches System nach Anspruch 2, wobei das Linsenelement, das in dem optischen Pfad zwischen der ersten Oberfläche und den wenigstens zwei Spiegeln angeordnet ist, eine positive Brechkraft hat.
  4. Katadioptrisches optisches System nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die wenigstens zwei Spiegel (M1, M2) wenigstens einen konkaven Spiegel enthalten.
  5. Katadioptrisches optisches System nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das System dergestalt konfiguriert ist, dass das endgültige Bild der ersten Oberfläche (3) an einer außerhalb der Achse befindlichen Position auf der zweiten Oberfläche (9) angeordnet ist.
  6. Katadioptrisches optisches System nach einem der Ansprüche 1-5, wobei wenigstens ein Linsenelement der mehreren Linsenelemente (L11-L14) in einem optischen Pfad zwischen den wenigstens zwei Spiegeln (M1, M2) angeordnet ist.
  7. Katadioptrisches optisches System nach einem der Ansprüche 1-6, wobei alle Spiegel (M1, M2) des katadioptrischen optischen Systems in einem optischen Pfad zwischen der ersten Oberfläche (3) und der Öffnungsblende (AS) angeordnet sind.
  8. Katadioptrisches optisches System nach Anspruch 7, wobei alle Spiegel des katadioptrischen optischen Systems in einem optischen Pfad zwischen der ersten Oberfläche (3) und dem Zwischenbild (I1) angeordnet sind.
  9. Katadioptrisches optisches System nach einem der Ansprüche 1-8, wobei Licht einen Raum zwischen den wenigstens zwei Spiegeln (M1, M2) wenigstens dreimal schneidet.
  10. Katadioptrisches optisches System nach Anspruch 9, wobei das Licht, das den Raum dreimal schneidet, keine Abdunkelung erfährt.
  11. Katadioptrisches optisches System nach Anspruch 9 oder 10, wobei das katadioptrische optische System ein objektseitiges telezentrisches optisches System ist.
  12. Katadioptrisches optisches System nach einem der Ansprüche 1-11, wobei das katadioptrische optische System ein bi-telezentrisches optisches System ist.
  13. Katadioptrisches optisches System nach einem der Ansprüche 1-12, wobei die Anzahl der mehreren Spiegel eine gerade Zahl ist.
  14. Katadioptrisches optisches System nach einem der Ansprüche 1-13, wobei das katadioptrische optische System keine planaren Spiegel zur Knickung des Strahlenganges aufweist.
  15. Katadioptrisches optisches System nach einem der Ansprüche 1-14, wobei wenigstens ein Linsenelement der mehreren Linsenelemente nahe dem Zwischenbild angeordnet ist.
  16. Katadioptrisches optisches System nach einem der Ansprüche 1-15, wobei die mehreren Linsenelemente (L11-L14) ein Linsenelement aus Ca F2 umfassen.
  17. Katadioptrisches optisches System nach Anspruch 16, wobei das Linsenelement aus Ca F2 in einem optischen Pfad zwischen der Öffnungsblende und der zweiten Oberfläche angeordnet ist.
  18. Katadioptrisches optisches System nach einem der Ansprüche 1-16, wobei alle der mehreren Linsenelemente (L11-L14) aus dem gleichen Material bestehen.
  19. Katadioptrisches optisches System nach einem der Ansprüche 1-18, das des Weiteren wenigstens eine asphärische Oberfläche umfasst.
  20. Katadioptrisches optisches System nach Anspruch 19, wobei die wenigstens eine asphärische Oberfläche eine asphärische Linsenoberfläche umfasst.
  21. Katadioptrisches optisches System nach Anspruch 19, wobei die wenigstens eine asphärische Oberfläche eine asphärische reflektierende Oberfläche umfasst.
  22. Projektionsbelichtungsvorrichtung, umfassend: ein optisches Beleuchtungssystem (2) zum Beleuchten einer Maske (3), auf der ein vorgegebenes Muster ausgebildet wird; und ein katadioptrisches optisches System nach einem der Ansprüche 1-21 zum Projizieren eines Bildes des vorgegebenen Musters auf ein Substrat (9).
  23. Projektionsbelichtungsvorrichtung nach Anspruch 22, die so betrieben werden kann, dass die Maske (3) und das Substrat (9) synchron mit einem Geschwindigkeitsverhältnis abgetastet werden, das gleich der Vergrößerung des katadioptrischen optischen Systems ist.
  24. Projektionsbelichtungsvorrichtung nach Anspruch 23, die des Weiteren einen schlitzartigen Belichtungsbereich umfasst.
  25. Projektionsbelichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 22-24, wobei das optische Beleuchtungssystem ein Beleuchtungslicht mit einer Wellenlänge von maximal 250 nm aussendet.
  26. Projektionsbelichtungsverfahren, umfassend folgende Schritte: Beleuchten einer Maske (3), auf der ein vorgegebenes Muster ausgebildet wird; und Projizieren eines Bildes des vorgegebenen Musters auf ein Substrat (9) unter Verwendung eines katadioptrischen optischen Systems nach einem der Ansprüche 1-21.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, das des Weiteren einen Schritt des synchronen Abtastens der Maske (3) und des Substrats (9) mit einem Geschwindigkeitsverhältnis, das gleich der Vergrößerung des katadioptrischen optischen Systems ist, umfasst.
DE60026623T 1999-07-13 2000-07-13 Katadioptrisches optisches System und Belichtungsvorrichtung mit einem solchem System Expired - Lifetime DE60026623T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19946799A JP4717974B2 (ja) 1999-07-13 1999-07-13 反射屈折光学系及び該光学系を備える投影露光装置
JP19946799 1999-07-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60026623D1 DE60026623D1 (de) 2006-05-04
DE60026623T2 true DE60026623T2 (de) 2007-01-04

Family

ID=16408298

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60001691T Expired - Lifetime DE60001691T2 (de) 1999-07-13 2000-07-13 Katadioptrisches optisches System und Projektionsbelichtungsvorrichtung mit einem solchen System
DE60026623T Expired - Lifetime DE60026623T2 (de) 1999-07-13 2000-07-13 Katadioptrisches optisches System und Belichtungsvorrichtung mit einem solchem System

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60001691T Expired - Lifetime DE60001691T2 (de) 1999-07-13 2000-07-13 Katadioptrisches optisches System und Projektionsbelichtungsvorrichtung mit einem solchen System

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7079314B1 (de)
EP (2) EP1318425B1 (de)
JP (1) JP4717974B2 (de)
DE (2) DE60001691T2 (de)

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100854052B1 (ko) * 1999-12-29 2008-08-26 칼 짜이스 에스엠테 아게 인접한 비구면 렌즈 표면을 구비한 투사 대물 렌즈
TW538256B (en) * 2000-01-14 2003-06-21 Zeiss Stiftung Microlithographic reduction projection catadioptric objective
JP2001228401A (ja) 2000-02-16 2001-08-24 Canon Inc 投影光学系、および該投影光学系による投影露光装置、デバイス製造方法
JP4245286B2 (ja) 2000-10-23 2009-03-25 株式会社ニコン 反射屈折光学系および該光学系を備えた露光装置
JP2002217095A (ja) 2000-11-14 2002-08-02 Canon Inc 露光装置、半導体デバイス製造方法、半導体製造工場及び露光装置の保守方法並びに位置検出装置
JP2004514943A (ja) 2000-11-28 2004-05-20 カール・ツアイス・エスエムテイ・アーゲー 157nmリソグラフィ用の反射屈折投影系
DE10127227A1 (de) * 2001-05-22 2002-12-05 Zeiss Carl Katadioptrisches Reduktionsobjektiv
US6912042B2 (en) 2002-03-28 2005-06-28 Carl Zeiss Smt Ag 6-mirror projection objective with few lenses
JP3977214B2 (ja) 2002-09-17 2007-09-19 キヤノン株式会社 露光装置
JP3984898B2 (ja) 2002-09-18 2007-10-03 キヤノン株式会社 露光装置
JP2004205188A (ja) * 2002-11-07 2004-07-22 Tokyo Elex Kk 廃棄物の処理方法及び処理装置
US7348575B2 (en) 2003-05-06 2008-03-25 Nikon Corporation Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method
KR20170119737A (ko) 2003-05-06 2017-10-27 가부시키가이샤 니콘 투영 광학계, 노광 장치 및 노광 방법
US8208198B2 (en) 2004-01-14 2012-06-26 Carl Zeiss Smt Gmbh Catadioptric projection objective
US7466489B2 (en) * 2003-12-15 2008-12-16 Susanne Beder Projection objective having a high aperture and a planar end surface
JP5102492B2 (ja) * 2003-12-19 2012-12-19 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー 結晶素子を有するマイクロリソグラフィー投影用対物レンズ
KR101288187B1 (ko) * 2004-01-14 2013-07-19 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 반사굴절식 투영 대물렌즈
US20080151365A1 (en) 2004-01-14 2008-06-26 Carl Zeiss Smt Ag Catadioptric projection objective
US7463422B2 (en) * 2004-01-14 2008-12-09 Carl Zeiss Smt Ag Projection exposure apparatus
US7712905B2 (en) 2004-04-08 2010-05-11 Carl Zeiss Smt Ag Imaging system with mirror group
KR20170129271A (ko) 2004-05-17 2017-11-24 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 중간이미지를 갖는 카타디옵트릭 투사 대물렌즈
EP1754110B1 (de) 2004-06-10 2008-07-30 Carl Zeiss SMT AG Projektionsobjektiv für eine mikrolithographische projektionsbelichtungsvorrichtung
EP1771771B1 (de) 2004-07-14 2009-12-30 Carl Zeiss SMT AG Katadioptrisches projektionsobjektiv
US7184124B2 (en) 2004-10-28 2007-02-27 Asml Holding N.V. Lithographic apparatus having an adjustable projection system and device manufacturing method
DE102005042005A1 (de) 2004-12-23 2006-07-06 Carl Zeiss Smt Ag Hochaperturiges Objektiv mit obskurierter Pupille
JP2006309220A (ja) 2005-04-29 2006-11-09 Carl Zeiss Smt Ag 投影対物レンズ
EP1746463A2 (de) 2005-07-01 2007-01-24 Carl Zeiss SMT AG Verfahren zum Korrigieren eines lithographischen Projektionsobjektivs und derartiges Projektionsobjektiv
TWI451125B (zh) 2005-09-13 2014-09-01 Zeiss Carl Smt Gmbh 顯微蝕刻投影光學系統、包含此一光學系統之顯微蝕刻工具、使用此一顯微蝕刻工具於顯微蝕刻生產微結構元件之方法、藉此一方法所生產之微結構元件以及於此一光學系統中設計一光學表面的方法
JP5068271B2 (ja) 2006-02-17 2012-11-07 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー マイクロリソグラフィ照明システム、及びこの種の照明システムを含む投影露光装置
DE102006014380A1 (de) 2006-03-27 2007-10-11 Carl Zeiss Smt Ag Projektionsobjektiv und Projektionsbelichtungsanlage mit negativer Schnittweite der Eintrittspupille
US7920338B2 (en) * 2006-03-28 2011-04-05 Carl Zeiss Smt Gmbh Reduction projection objective and projection exposure apparatus including the same
US7738188B2 (en) 2006-03-28 2010-06-15 Carl Zeiss Smt Ag Projection objective and projection exposure apparatus including the same
EP1852745A1 (de) * 2006-05-05 2007-11-07 Carl Zeiss SMT AG Projektionsobjektiv mit hoher NA
DE102006022958A1 (de) 2006-05-11 2007-11-22 Carl Zeiss Smt Ag Projektionsbelichtungsanlage, Projektionsbelichtungsverfahren und Verwendung eines Projektionsobjektivs
EP1890191A1 (de) 2006-08-14 2008-02-20 Carl Zeiss SMT AG Katadioptrisches Projektionsobjektiv mit einem Pupillenspiegel
US20090323739A1 (en) * 2006-12-22 2009-12-31 Uv Tech Systems Laser optical system
DE102007023411A1 (de) 2006-12-28 2008-07-03 Carl Zeiss Smt Ag Optisches Element, Beleuchtungsoptik für die Mikrolithographie mit mindestens einem derartigen optischen Element sowie Beleuchtungssystem mit einer derartigen Beleuchtungsoptik
DE102007019570A1 (de) 2007-04-25 2008-10-30 Carl Zeiss Smt Ag Spiegelanordnung, Kontaktierungsanordnung und optisches System
US7760425B2 (en) 2007-09-05 2010-07-20 Carl Zeiss Smt Ag Chromatically corrected catadioptric objective and projection exposure apparatus including the same
US8345350B2 (en) 2008-06-20 2013-01-01 Carl Zeiss Smt Gmbh Chromatically corrected objective with specifically structured and arranged dioptric optical elements and projection exposure apparatus including the same
JP5360529B2 (ja) * 2008-07-01 2013-12-04 株式会社ニコン 投影光学系、露光装置、およびデバイス製造方法
JP2014194552A (ja) * 2014-04-28 2014-10-09 Nikon Corp 反射屈折型の投影光学系、露光装置、および露光方法
JP6358242B2 (ja) * 2015-11-30 2018-07-18 株式会社ニコン 露光装置、露光方法、デバイス製造方法およびパターン形成方法
JP6830469B2 (ja) 2017-11-20 2021-02-17 富士フイルム株式会社 結像光学系、投写型表示装置、および撮像装置
JP6525069B2 (ja) * 2018-01-09 2019-06-05 株式会社ニコン 露光装置、露光方法およびデバイス製造方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4293186A (en) 1977-02-11 1981-10-06 The Perkin-Elmer Corporation Restricted off-axis field optical system
US4241390A (en) 1978-02-06 1980-12-23 The Perkin-Elmer Corporation System for illuminating an annular field
US4812028A (en) 1984-07-23 1989-03-14 Nikon Corporation Reflection type reduction projection optical system
JPS61156737A (ja) 1984-12-27 1986-07-16 Canon Inc 回路の製造方法及び露光装置
GB9020902D0 (en) * 1990-09-26 1990-11-07 Optics & Vision Ltd Optical systems,telescopes and binoculars
US5734496A (en) 1991-06-03 1998-03-31 Her Majesty The Queen In Right Of New Zealand Lens system
JP3298131B2 (ja) 1991-10-24 2002-07-02 株式会社ニコン 縮小投影レンズ
US5212593A (en) 1992-02-06 1993-05-18 Svg Lithography Systems, Inc. Broad band optical reduction system using matched multiple refractive element materials
JP3278896B2 (ja) 1992-03-31 2002-04-30 キヤノン株式会社 照明装置及びそれを用いた投影露光装置
US5287218A (en) * 1992-04-07 1994-02-15 Hughes Aircraft Company Re-imaging optical system including refractive and diffractive optical elements
US5636066A (en) 1993-03-12 1997-06-03 Nikon Corporation Optical apparatus
US5515207A (en) 1993-11-03 1996-05-07 Nikon Precision Inc. Multiple mirror catadioptric optical system
DE4417489A1 (de) 1994-05-19 1995-11-23 Zeiss Carl Fa Höchstaperturiges katadioptrisches Reduktionsobjektiv für die Miktrolithographie
US5488229A (en) * 1994-10-04 1996-01-30 Excimer Laser Systems, Inc. Deep ultraviolet microlithography system
JPH08203812A (ja) 1995-01-30 1996-08-09 Nikon Corp 反射屈折縮小投影光学系及び露光装置
US5815310A (en) * 1995-12-12 1998-09-29 Svg Lithography Systems, Inc. High numerical aperture ring field optical reduction system
US5737137A (en) 1996-04-01 1998-04-07 The Regents Of The University Of California Critical illumination condenser for x-ray lithography
JPH1020197A (ja) * 1996-06-28 1998-01-23 Nikon Corp 反射屈折光学系及びその調整方法
US5717518A (en) 1996-07-22 1998-02-10 Kla Instruments Corporation Broad spectrum ultraviolet catadioptric imaging system
US5999310A (en) * 1996-07-22 1999-12-07 Shafer; David Ross Ultra-broadband UV microscope imaging system with wide range zoom capability
DE19639586A1 (de) 1996-09-26 1998-04-02 Zeiss Carl Fa Katadioptrisches Mikrolithographie-Reduktionsobjektiv
US6169627B1 (en) * 1996-09-26 2001-01-02 Carl-Zeiss-Stiftung Catadioptric microlithographic reduction objective
US5956192A (en) * 1997-09-18 1999-09-21 Svg Lithography Systems, Inc. Four mirror EUV projection optics
EP1079253A4 (de) 1998-04-07 2004-09-01 Nikon Corp Vorrichtung und verfahren zur projektionsbelichtung, und optisches system mit reflektion und brechung
US6600608B1 (en) 1999-11-05 2003-07-29 Carl-Zeiss-Stiftung Catadioptric objective comprising two intermediate images
TW538256B (en) 2000-01-14 2003-06-21 Zeiss Stiftung Microlithographic reduction projection catadioptric objective
JP2001228401A (ja) 2000-02-16 2001-08-24 Canon Inc 投影光学系、および該投影光学系による投影露光装置、デバイス製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1318425A2 (de) 2003-06-11
US7079314B1 (en) 2006-07-18
JP2001027727A (ja) 2001-01-30
EP1069448B1 (de) 2003-03-19
DE60001691D1 (de) 2003-04-24
JP4717974B2 (ja) 2011-07-06
DE60026623D1 (de) 2006-05-04
EP1318425B1 (de) 2006-03-08
EP1069448A1 (de) 2001-01-17
DE60001691T2 (de) 2004-02-12
EP1318425A3 (de) 2003-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60026623T2 (de) Katadioptrisches optisches System und Belichtungsvorrichtung mit einem solchem System
DE69837358T2 (de) Beleuchtungssystem und Belichtungsapparat
DE69923376T2 (de) Belichtungsprojektionsapparat mit einem optischen catadioptrischen Belichtungssystem
DE69531153T2 (de) Optisches Projektionssystem mit Belichtungsgerät
DE602005003665T2 (de) Katadioptrisches projektionsobjektiv mit zwischenbildern
EP1855160B1 (de) Projektionsbelichtungsanlage, Projektionsbelichtungsverfahren und Verwendung eines Projektionsobjektivs
EP1035445B1 (de) Mikrolithographie-Reduktionsobjektiveinrichtung sowie Projektionsbelichtungsanlage
EP1480082B1 (de) Ringfeld-4-Spiegelsysteme mit konvexem Primärspiegel für die EUV-Lithographie
DE60106966T2 (de) Beleuchtungssystem, insbesondere für Mikrolithographie
DE19902336A1 (de) Optisches Projektionssystem und dieses verwendende Belichtungsvorrichtung und Belichtungsverfahren
EP0783137B1 (de) REMA-Objektiv für Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen
DE10127227A1 (de) Katadioptrisches Reduktionsobjektiv
DE69806667T2 (de) Katadioptrisches optisches System
DE19546795A1 (de) Katadioptrisches System und ein dieses benützendes Belichtungsgerät
DE102010040811A1 (de) Abbildende Optik
DE10139177A1 (de) Objektiv mit Pupillenobskuration
DE102005042005A1 (de) Hochaperturiges Objektiv mit obskurierter Pupille
DE19833481A1 (de) Optisches Projektionssystem, dieses verwendende Belichtungsvorrichtung und Belichtungsverfahren
EP1102100A2 (de) Katadioptrisches Objektiv mit physikalischem Strahlteiler
DE102018207277A1 (de) Lithografiemaske, optisches System zur Übertragung von Original Strukturabschnitten der Lithografiemaske sowie Projektionsoptik zur Abbildung eines Objektfeldes, in dem mindestens ein Original-Strukturabschnitt einer Lithografiemaske anordenbar ist
DE112010003634T5 (de) Katadioptrisches System, Aberrationsmessvorrichtung, Verfahren zum Einstellen eines optischen Systems, Belichtungsvorrichtung und Vorrichtungsherstellungsverfahren
DE19726058A1 (de) Katadioptrisches System zur Photolithographie
DE10104177A1 (de) Katadioptrisches Reduktionsobjektiv
DE10113612A1 (de) Teilobjektiv in einem Beleuchtungssystem
EP1037115B1 (de) Mikrolithographie-Projektionsobjektiveinrichtung sowie Projektionsbelichtungsanlage

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition