WO2002052303A2 - Projektionsobjektiv - Google Patents
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Definitions
- the fourth lens group LG4 through which a second waist is formed, consists of the lenses L15-L18.
- the lens L15 is bent towards the object.
- the lens L19, the lens group LG5 adjoining it, has lens surfaces which are bent and approximately parallel to the image.
- the difference in the radii is less than 3% based on the smaller radius. In particular, the absolute radius difference is less than 4mm.
- the refractive power of this lens L19 is, with f ⁇ > 4000, very low.
- This lens arrangement 19 shown in FIG. 4 can be subdivided into six lens groups LG1-LG6.
- the first lens group begins with a negative lens Ll, followed by the four positive lenses L2 - L5. This first lens group has positive refractive power.
- the second lens group begins with a meniscus lens L6 of negative refractive power, which is curved toward the object. This negative lens is followed by two further negative lenses L 7 and L 8.
- the following lens L9 is a meniscus lens with positive refractive power, which has a convex lens surface on the object side and is therefore curved toward the lens.
- the last lens of the second lens group is a meniscus lens of negative refractive power which is curved toward the image and is aspherized on the convex lens surface arranged on the image side. This second lens group has negative refractive power.
Abstract
Projektionsbelichtungsanlage sowie Projektionsobjektiv mit einer Linsenanordnung, die mindestens eine Linsegruupe (LG2) negativer Brechkraft aufweist, wobei diese Linsengruppe mindestens 4 Linsen negativer Brechfraft umfasst uns wobei in dieser Linsengruppe (LG2) nach der dritten Linse (L8) negativer Brechkraft eine Linse (L9) positiver Brechkraft angeordnet ist.
Description
Beschreibung:
Proi ektionsobi ektiv
Die Erfindung betrifft ein Projektionsobjektiv nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 199 42 281.8, Figur 8-10 ist ein Projektionsobjektive bekannt, deren erste Linsengruppe mit negativer Brechkraft aus 4 Negativlinsen besteht. Ebenfalls sind aus der EP 712 019 A2, US 5,969,803, US 5,986,824 und DE 198 18 444 AI Projektionsobjektive mit einer ersten Linsengruppe negativer Brechkraft bekannt, die aus mindestens vier Negativlinsen bestehen.
Aus der US 5,990,926 ist ein Projektionsobjektiv bekannt, daß eine Linsengruppe negativer Brechkraft aufweist, welche aus drei Negativlinsen besteht. Aus den Schriften US 6,084,723, EP 721 150 A2, US 6,088,171 und DE 198 18 444 AI sind Projektionsobjektive bekannt, die eine Linsengruppe negativer Brechkraft aufweisen, durch die eine erste Taille gebildet wird, und die aus vier Negativlinsen besteht, wobei nach der ersten Negativlinse eine Linse positiver Brechkraft angeordnet ist.
Aus der DE 199 42 281, Figur 2-4 ist eine Linsengruppe negativer Brechkraft bekannt, die aus vier Negativlinsen besteht, wobei nach der zweiten Negativlinse eine Positivlinse angeordnet ist. Als Positivlmse ist ein zum Bild durchgebogene Meniskenlinse vorgesehen.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde eine Linsengruppe negativer Brechkraft zu entwickeln, die sich vorteilhaft auf die Abbildungseigenschaften eines Projektionsobjektives auswirkt.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im Patentanspruch 1 gegebenen Merkmale gelöst.
Weiterhin lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde die Abbildungseigenschaften eines Projektionsobjektives, insbesondere für eine Beleuchtungswellenlänge von 193 nm, bei geringen Kalziumfluorideinsatz zu verbessern.
Durch die Maßnahme eine Linsengruppe negativer Brechkraft derart auszubilden, daß diese Linsengruppe negativer Brechkraft aus vier Linsen negativer Brechkraft besteht, wobei nach der dritten Linse negativer Brechkraft eine Linse positiver Brechkraft angeordnet ist, konnte die Abbildungseigenschaften des Objektives verbessert werden. Diese Konfiguration mit der Linse positiver Brechkraft wirkt sich insbesondere vorteilhaft aus den Astigmatismus und die Komakorrektur aus.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt als Positivlinse eine Meniskenlinse vorzusehen. Dies erlaubt es zusätzlich den Rinnenfehler günstig zu beeinflussen.
Weiterhin hat es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, daß die Linse positiver Brechkraft objektseitig mit einer konvexen Linsenoberfläche versehen ist.
Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in weiteren Unteransprüchen beschrieben.
Anhand einiger folgender Ausftihrungsbeispiele wird die Erfindung näher beschrieben.
Es zeigt
Figur 1: Projektionsbelichtungsanlage;
Figur 2: Lithographieobjektiv, insbesondere f r 193 nm;
Figur 3 Lithographieobjektiv, insbesondere für die Wellenlänge 193 nm;
Figur 4: Lithographieobjektiv, insbesondere für eine
Beleuchtungswellenlänge von 351 nm und Figur 5: Lithographieobjektiv, insbesondere für eine
Beleuchtungswellenlänge von 351 nm.
Anhand von Figur 1 wird zunächst der prinzipielle Aufbau einer Projektionsbelichtungsanlage beschrieben. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 weist eine Beleuchtungseinrichtung 3 und ein Projektionsobjektiv 5 auf. Das Projektionsobjektiv umfaßt eine Linsenanordnung 19 mit einer Aperturblende AP, wobei durch die Linsenanordnung 19 eine optische Achse 7 definiert wird. Zwischen Beleuchtungseinrichtung 3 und Projektionsobjektiv 5 ist eine Maske 9 angeordnet, die mittels eines Maskenhalters 11 im Strahlengang gehalten wird. Solche in der Mikrolithographie verwendeten Masken 9 weisen eine Mikrometer- bis Nanometerstruktur auf. Diese Struktur der Maske wird mittels des Projektionsobjektives 5 bis zu einem Faktor von zehn, insbesondere um den Faktor vier, verkleinert auf eine Bildebene 13 abgebildet wird. In der Bildebene 13 wird ein durch einen Substrathalter 17 positioniertes Substrat bzw. ein Wafer 15 gehalten. Die noch auflösbaren minimalen Strukturen hängen von der Wellenlänge λ des für die Beleuchtung verwendeten Lichtes sowie von der bildseitigen Apertur des Projektionsobjektives 5 ab, wobei die maximal erreichbare Auflösung der Projektionsbelichtungsanlage 1 mit abnehmender Wellenlänge der Beleuchtungseinrichtung 3 und mit zunehmender Apertur des Projektionsobjektives 5 steigt.
Verschiedene Ausführungsformen von Linsenanordnungen 19 sind in den Figuren 2 und 5 gezeigt.
Figur 2 zeigt ein Linsenanordnung 19, die für eine Beleuchtungswellenlänge von 193 nm und einer bildseitigen Apertur von 0,75 ausgelegt ist. Bei dieser Linsenanordnung ist der Abstand zwischen der Projektebene 0 und Bildebene 0' 1000 mm. Das dargestellte Projektionsobjektiv umfaßt 31 Linsen L1-L31, die in sechs Linsengruppen LG1-LG6 unterteilt werden können.
Eine erste Linsengruppe LG1 weist positive Brechkraft auf und besteht aus den Linsen L1-L5. Die sich daran anschließende Linsengruppe LG2 weist insgesamt negative Brechkraft; auf. Bei der ersten Linse dieser Linsengruppe L6 handelt es sich um eine dicke Meniskenlinse, deren Mittendicke im Bereich der optischen Achse mindestens 15 % des maximalen Linsendurchmessers beträgt. Diese Linse wirkt sich insbesondere vorteilhaft auf die Ebnung der Bildschale in tangentialer und sagitaler Richtung aus.
Auf diese Linse L6 verfolgen zwei weitere Linsen negativer Brechkraft. In diesem Ausfuhrungsbeispiel sind für diese Linsen L7 und L8 zwei bikonave Linsen vorgesehen. Die sich daran anschließende Linse L9 weist positive Brechkraft auf. Diese Linse L9 ist eine zum Bild hin durchgebogene Meniskenlinse mit bildseitigem konkavem Krümmungsradius. Mittels dieser Linse bewirkt einen vorteilhaften Effekt bezüglich Astigmatismus, Koma und Rinnenfehler.
erreichen. Die darauffolgende Linse L10 weist negative Brechkraft auf und ist eine zum Bild hin durchgebogene Meniskenlinse. Diese Linse L10 ist bildseitig mit einer Asphäre versehen. Durch diese Asphäre können insbesondere Bildfehler im Bereich zwischen Bildfeldzone und Bildfeldrand korrigiert werden. Diese Korrektur bewirkt insbesondere eine Erhöhung der Bildqualität in sagitaler Richtung. Durch diese zweite Linsengruppe LG2 die negative Brechkraft aufweist wird eine Taille gebildet.
Die sich anschließende dritte Linsengruppe LG3 weist positive Brechkraft auf und besteht aus den Linsen Ll 1 bis L14. Auf diese dritte Linsengruppe LG3 folgt eine vierte Linsengruppe LG4, die negative Brechkraft aufweist und durch die eine zweite Taille gebildet wird. Diese vierte Linsengruppe LG4 umfaßt die Linsen L15-L18, wobei es sich bei der Linse L15 um eine zum Bild hin durchgebogene Meniskenlinse mit bildseitig konkaver Flächenkrümmung handelt handelt.
Die fünfte Linsengruppe LG5 umfaßt die Linsen L19-L27 und weist insgesamt positive Brechkraft auf. Zwischen der positiven Linse L21 und L22 ist eine Blende angeordnet. Der maximale Durchmesser dieser Linsengruppe bzw. des Projektionsobjektives beträgt ca. 240mm. Die sechste Linsengruppe LG6 weist ebenfalls positive Brechkraft auf und umfaßt die Linsen L28-L31, wobei die Linse L31 eine planparallele Platte ist. Die strahlungsmäßig stark belastete Linse L30 besteht zur Verringerung von Compaction aus Kalziumfluorid. Für die übrigen Linsen ist als Linsenmaterial Quarzglas vorgesehen. Die Verwendung von Quarzglas als Linsenmaterial hat den Vorteil, daß dieses Material im Vergleich zum Kalziumfluorid zum einen am Markt verfügbar ist und im Vergleich zu Fluoridkristallen ,wie z.B. Kalziumfluorid und Bariumfluorid, um hier nur einige zu nennen, ein preiswerteres Material ist.
Bei einem Bildfeld von 28,04 mm beträgt der Farblängsfehler für die Bandbreite von 0,25 pm , also ± 0,125 pm maximal ± 57,5nm. Der Farbquerfehler erreicht für Δλ ± 0,125pm keinen größeren Wert als ± 1,2 nm. Der RMS-Wert ist ein etabliertes Maß, z.B. im CODE N etabliert, wie stark jeweils die Wellenfront von der Wellenfront einer idealen Kugelwelle abweicht. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel ist der RMS-Wert bei allen Bildpunkten kleiner als 7,0 mλ. Die numerische Apertur dieses Projektionsobjektives beträgt 0J5.
Die genauen Linsendaten sind Tabelle 1 zu entnehmen.
Tabelle 1
FL RADIEN DICKEN GLAESER HMAX 193.304nm 193.804nm
1 UNENDL 14.6448 L710 62.030 .999982 .999982
2 -166.55059 7.0000 SIO2 62.490 1.560289 1.559505
3 506.05751 7.6109 HE 68.747 .999712 .999712
4 2154.09731 17.8345 SIO2 71.001 1.560289 1.559505
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6 1300.07069 17.5997 SIO2 76.997 1.560289 1.559505
7 -300.86909 .7000 HE 77.840 .999712 .999712
8 485.10529 18.6566 SIO2 79.774 1.560289 1.559505
9 -465.03408 .7000 HE 79.824 .999712 .999712
10 269.93230 21.2497 SIO2 78.221 1.560289 1.559505
11 -759.19722 .7000 HE 77.300 .999712 .999712
12 210.59503 26.0777 SIO2 71.714 1.560289 1.559505
13 100.59316 23.6901 HE 60.361 .999712 .999712
14 -1723.36549 6.3000 SIO2 60.021 1.560289 . 1.559505
15 134.93156 23.1342 HE 58.507 .999712 .999712
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17 207.65329 3.7881 HE 63.355 .999712 .999712
18 248.43656 10.0000 SIO2 64.814 1.560289 1.559505
19 289.02332 27.2836 HE 66.785 .999712 .999712
20 -149.66622 8.0000 SIO2 68.386 1.560289 1.559505
21 -343.08973 A 12.2670 HE 76.791 .999712 .999712
22 -261.71401 14.0893 SIO2 82.489 1.560289 1.559505
23 -158.93251 .7056 HE 84.325 .999712 .999712
24 2089.67024 36.8436 SIO2 99.088 1.560289 1.559505
25 -197.66453 .7000 HE 101.087 .999712 .999712
26 656.07716 36.9267 SIO2 106.566 1.560289 1.559505
27 -310.68503 15.0566 HE 106.873 .999712 .999712
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UNENDL 7.0480 HE 116.031 .999712 .999712 BLENDE .0000 116.031
862.15240 33.9785 SIO2 119.182 1.560289 1.559505
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UNENDL 12.0000 L710 27.867 .999982 .999982
UNENDL 14.020* 1.0 1.0
* DIESE HOEHE WIRKT NICHT ALS BEGRENZUNG 10 ist Luft bei 950mbar
ASPHAERISCHE KONSTANTEN DER FLACHE 21
K= 0,10137327 * 10+' Ci = 0,40139591 * 10" C2 = 0,11813452 * 10 -12 C3= 0,45259406 * 10"16 ^ C4 - = -2"«95^946«96* *ι 1^0"/u C5 = 0.11174027 * 10 ■23 C6 = -0,62923814 * 10"28
Durch vorsehen der Linsen Ll 1 aus Kalziumfluorid und geringfügigen Modifikationen des Linsen der Linsenanordnung 19 kann eine Verringerung des Farbquerfehlers um 30 % erreicht werden. Bei einem Bildfeld von 28,04mm beträgt der Farbquerfehler bei dieser Ausführungsvariante für λ ± 0,125 pm maximal ±0,82 nm und der Farblängsfehler beträgt maximal ± 57,5nm. Die Linsendaten der modifizierten Variante mit zwei Kalziumfluoridlinsen sind Tabelle 2 zu entnehmen.
Tabelle 2
193.304nm ml301a Brechzahlen
FL RADIEN DICKEN GLAESER HMAX 193.304nm 193.804nm
1 UNENDL 14.5311 L710 62.030 .999982 .999982
2 -168.01710 7.0000 SIO2 62.491 1.560289 1.559505
3 494.67225 7.8655 HE 68.711 .999712 .999712
4 2470.60478 17.5906 SIO2 70.967 1.560289 1.559505
5 -238.16599 .7000 HE 72.602 .999712 .999712
6 1299.55339 17.5821 SIO2 77.012 1.560289 1.559505
7 -301.66419 .7000 HE 77.869 .999712 .999712
8 481.31484 18.6248 SIO2 79.887 1.560289 1.559505
9 -473.57399 .7000 HE 79.949 .999712 .999712
10 266.88043 21.7634 SIO2 78.439 1.560289 1.559505
11 -708.35185 .7000 HE 77.528 .999712 .999712
12 214.11073 26.1927 SIO2 71.854 1.560289 1.559505
13 100.96743 23.5803 HE 60.436 .999712 .999712
14 -1862.02312 6.3000 SIO2 60.094 1.560289 1.559505
15 134.04061 23.1274 HE 58.551 .999712 .999712
16 -258.86710 6.3000 SIO2 59.015 1.560289 1.559505
17 209.11797 4.1357 HE 63.332 .999712 .999712
18 260.76414 10.0000 SIO2 64.773 1.560289 1.559505
19 306.31791 26.7167 HE 66.774 .999712 .999712
20 -150.53952 8.0000 SIO2 68.362 1.560289 1.559505
21 -343.08973 A 12.2234 HE 76.639 .999712 .999712
-255.62602 14.5522 CAF2 82.065 1.501436 1.500946
-155.60089 .7135 HE 84.050 .999712 .999712
2570.44473 36.4559 SIO2 99.015 1.560289 1.559505
-197.34110 .7000 HE 101.069 .999712 .999712
658.21211 37.5330 SIO2 106.976 1.560289 1.559505
-304.78835 12.5228 HE 107.346 .999712 .999712
165.31624 40.9031 SIO2 97.479 1.560289 1.559505
-4380.57486 4.7796 HE 94.694 .999712 .999712
229.18415 15.0000 SIO2 81.886 1.560289 1.559505
127.94022 29.9427 HE 70.764 .999712 .999712
-406.54392 6.3000 SIO2 69.593 1.560289 1.559505
319.24233 21.1149 HE 65.789 .999712 .999712
-194.65176 6.3000 SIO2 65.210 1.560289 1.559505
181.88877 36.3561 HE 65.538 .999712 .999712
-117.18877 6.3000 SIO2 66.424 1.560289 1.559505
1557.90278 19.4997 HE 77.908 .999712 .999712
-219.93598 13.5189 SIO2 79.860 1.560289 1.559505
-188.67644 .7000 HE 84.977 .999712 .999712
-1338.43234 33.3397 SIO2 96.879 1.560289 1.559505
-203.66807 .7000 HE 101.108 .999712 .999712
940.74664 37.9766 SIO2 113.017 1.560289 1.559505
-328.34415 .0000 HE 114.751 .999712 .999712
UNENDL 7.0063 HE 115.860 .999712 .999712
BLENDE .0000 115.860
852.93737 33.9995 SIO2 119.015 1.560289 1.559505
-429.06783 .7000 HE 119.681 .999712 .999712
293.26753 39.6485 SIO2 117.910 1.560289 1.559505
-1122.40839 25.1587 HE 116.310 .999712 .999712
-250.45086 12.0000 SIO2 115.174 1.560289 1.559505
-2403.16353 15.7564 HE 114.736 .999712 .999712
-418.77311 35.6541 SIO2 114.623 1.560289 1.559505
-229.51380 .7000 HE 116.090 .999712 .999712
157.59158 29.5131 SIO2 100.117 1.560289 1.559505
411.55925 .7000 HE 97.819 .999712 .999712
135.23398 26.6934 SIO2 86.824 1.560289 1.559505
312.28548 12.0796 HE 82.801 .999712 .999712
1974.55831 12.0000 SIO2 80.455 1.560289 1.559505
304.24095 .7000 HE 70.960 .999712 .999712
135.28036 33.4905 SIO2 64.839 1.560289 1.559505
56.37313 1.2983 HE 42.062 .999712 .999712
53.46309 33.2706 CAF2 41.247 1.501436 1.500946
351.07410 3.0893 HE 31.472 .999712 .999712
UNENDL 3.0000 SIO2 29.536 1.560289 1.559505
UNENDL 12.0000 L710 27.875 .999982 .999982
UNENDL 14.020* 1.0 1.0
* DIESE HOEHE WIRKT NICHT ALS BEGRENZUNG
L710 ist Luft bei 950mbar
ASPHAERISCHE KONSTANTEN FLÄCHE 21 :
K = -0,10137327 * 10+2 Ci = 0,40139591 * 10"07 C2 = 0,11813452 * 10"12 C3 = 0,45259406 * 10"16 C4 = -0,29594696 * 10"20' C5 = 0,11174027 * 10'23 C6 = -0,62923814 * 10"28
Die in Figur 3 dargestellt Linsenanordnung 19 weist 31 Linsen L1-L31 auf, die in sechs Linsengruppen LG1-LG6 unterteilbar sind. Der Abstand zwischen Objektebene 0 und Bildebene 0' beträgt 1000 mm.
Die erste Linsengruppe weist positive Brechkraft auf und besteht aus den Linsen L1-L5. Die erste Linse Ll ist eine bikonkave Linse und weist negative Brechkraft auf. Die darauf folgende Linsen L2-L5 sind bikonvexe Linsen, die positive Brechkraft aufweisen.
Die zweite Linsengruppe LG2 besteht aus den Linsen L6-L10, wobei die Linsen L6 bis L8 negative Brechkraft aufweisen. Die Linse L9 weist positive Brechkraft auf. Diese Linse L9 ist wiederum eine Meniskenlinse mit bildseitig konkaver Krümmungsfläche. Die Linse L10 weist negative Brechkraft auf und ist bildseitig mit einer asphärischen Linsenoberfläche versehen. Mittels dieser Linsenoberfläche lassen sich insbesondere Bildfehler höherer Ordnung korrigieren.
Die sich daran anschließende Linsengruppe LG3 weist positive Brechkraft auf. Durch diese Linsengruppe mit den Linsen Ll 1-L14 wird ein Bauch gebildet. Die Linse L14 ist bildseitig mit einer planen Oberfläche versehen. Die Anordnung der Linsengruppe LG3 weist die Besonderheit auf, daß beidseitig zwischen den an die Linsengruppe LG3 angrenzenden Linsengruppen, LG2 und LG4, ungewohnt große Luftabstände vorgesehen sind. Bei diesem doppelt telezentrischen Objektiv mit hoher numerischer Apertur von 0,75 bei geringem Einsatz von Asphären und einer Baulänge von 00'= 1000mm konnte durch die spezielle Anordnung der dritten Linsengruppe die Ableitung der Wellenfront über alle Bildhöhen verringert werden. Die Summe der beiden Lufträume vor und nach der LG3 ist deutlich größer als die Summe der Glasdicken der
nachfolgenden Linsengruppe LG 4. Dies wirkt sich insbesondere vorteilhaft auf die Queraberrationen aus.
Die vierte Linsengruppe LG4, durch die eine zweite Taille gebildet wird, besteht aus den Linsen L15-L18. Die Linse L15 ist zum Objekt hin durchgebogen. Die Linse L19, der sich daran anschließenden Linsengruppe LG5, weist zum Bild hin durchgebogene und annähernd parallel verlaufende Linsenoberflächen auf. Die Differenz der Radien ist kleiner als 3% bezogen auf den kleineren Radius. Insbesondere ist die Absolute Radiendifferenz kleiner als 4mm. Die Brechkraft dieser Linse L19 ist, mit fι > 4000, sehr gering.
Die Linsengruppe LG5 umfaßt die weiteren Linsen L20-L27, wobei zwischen der Linse L21-L22 eine Blende angeordnet ist. Die letzte Linsengruppe LG6 wird durch die Linsen L28-L31 gebildet, wobei L31 eine Planparallelplatte ist.
Diese in Fig. 3 gezeigte Linsenanordnung 19 ist für die Wellenlänge 193 nm ausgelegt. Die Bandbreite der Lichtquelle beträgt 0,25 pm. Mittels dieser Linsenanordnung 19 ist ein Feld von 10,5 x 26 mm belichtbar. Die numerische Apertur dieser Linsenanordnung beträgt bildseitig 0,75. Der RMS-Wert als Abweichung von der idealen Kugelwelle ist monochromatisch kleiner als 5mλ bezogen 193nm. Der Farbquerfehler ist für Δλ ± 0,125 pm kleiner als ±1,4 nm und der Farblängsfehler ist kleiner als ± 58J5nm im gesamten Bildfeld.
Die genauen Linsendaten sind Tabelle 3 zu entnehmen.
Tabelle 3
Ml 650p
BRECHZAHL 1/2 FREIER
FLA £CHE RADIEN DICKEN GLAESER 193.304nm DURCHMESSER
0 0.000000000 45.969574340 L710 0.99998200 56.080 1 -163.893583594 7.000000000 SIO2 1.56028895 62.298 2 543.276868900 6.914746504 HE 0.99971200 68.527 3 4925.150504439 17.003634307 SIO2 1.56028895 70.200
-237.663812578 0.700000000 HE 0.99971200 71.892
1399.349047982 18.279497082 SIO2 1.56028895 76.260
-282.822296960 0.700000001 HE 0.99971200 77.210
485.041831962 19.095677657 SIO2 1.56028895 79.259
-448.790019973 0.700000000 HE 0.99971200 79.327
261.052873524 21.940801476 SIO2 1.56028895 77.716
-776.403478410 0.700000000 HE 0.99971200 76.687
210.308913355 25.735549153 SIO2 1.56028895 71.175
99.341848189 22.473973608 HE 0.99971200 59.883
0.000000000 8.009409065 SIO2 1.56028895 59.565
130.189257019 24.765647204 HE 0.99971200 57.743
-236.044200760 7.570027862 SIO2 1.56028895 58.334
225.745307153 1.721089583 HE 0.99971200 62.796
249.257978944 10.000000000 SIO2 1.56028895 63.335
290.876194298 26.689502502 HE 0.99971200 65.179
-157.850195148 8.000000000 SIO2 1.56028895 67.322
-343.089730000A 21.241706809 HE 0.99971200 74.633
-300.686931187 19.035466008 SIO2 1.56028895 85.971
-166.339801171 1.155814165 HE 0.99971200 88.981
1242.960741027 39.709671515 SIO2 1.56028895 103.381
-217.561562194 0.700000000 HE 0.99971200 105.365
873.041438293 28.701760134 SIO2 1.56028895 108.135
-394.309651697 0.700000002 HE 0.99971200 108.176
168.490233663 42.038473874 SIO2 1.56028895 100.522
0.000000000 13.298461584 HE 0.99971200 97.459
198.769354524 7.491654073 SIO2 1.56028895 79.508
127.110375082 32.181225955 HE 0.99971200 72.267
-412.500785204 6.000000000 SIO2 1.56028895 70.633
396.017439811 16.248991558 HE 0.99971200 67.019
-267.221433894 6.000000000 SIO2 1.56028895 66.551
168.512314408 36.354622161 HE 0.99971200 65.389
-122.758597736 6.049883829 SIO2 1.56028895 66.079
766.523644100 27.033401060 HE 0.99971200 75.781
-159.522000000 16.394944690 SIO2 1.56028895 77.809
-155.641000000 0.700000000 HE 0.99971200 84.996
0.000000000 27.995555874 SIO2 1.56028895 101.051
-266.016738680 0.890470375 HE 0.99971200 103.561
0.000000000 30.098513441 SIO2 1.56028895 110.668
-290.836485170 7.000000010 HE 0.99971200 112.215
0.000000000 0.431524267 HE 0.99971200 115.718
1323.425726038 33.775984345 SIO2 1.56028895 119.885
-354.247417821 0.700000000 HE 0.99971200 120.693
253.851238303 43.981502597 SIO2 1.56028895 119.436
-1091.287744312 24.113176044 HE 0.99971200 117.882
-256.378455601 10.108953957 SIO2 1.56028895 116.975
510547.419151742 13.749960972 HE 0.99971200 115.781
50 -549.718956763 46.950737825 SIO2 1.56028895 115.712
51 -237.550046531 0.733009323 HE 0.99971200 117.030
52 152.354106326 27.736146606 SIO2 1.56028895 98.476
53 340.293718782 0.709804301 HE 0.99971200 95.981
54 131.460836161 25.026141744 SIO2 1.56028895 85.578
55 293.107264484 10.404798830 HE 0.99971200 82.205
56 1251.239137872 12.817811407 SIO2 1.56028895 81.001
57 260.342262866 1.378798137 HE 0.99971200 70.436
58 130.810580199 34.683194416 SIO2 1.56028895 64.390
59 55.085948639 0.700000000 HE 0.99971200 41.181
60 52.721068002 33.140446950 CAF2 1.50143563 40.631
61 357.005545933 2.868260812 HE 0.99971200 30.936
62 0.000000000 3.000000000 SIO2 1.56028895 29.212
63 0.000000000 12.000000000 L710 0.99998200 27.572
64 0.000000000 0.000000000 1.00000000 14.020
L710 ist Luft bei 950mbar
ASPHAERISCHE KONSTANTEN
FLAECHE NR. 20
K 10.1373
CI 4.01395910e-008
C2 1.18134520e-013
C3 4.52594060e-017
C4 -2.95946970e-021
C5 1.11740260e-024
C6 -6.29238120e-029
C7 0.00000000e+000
C8 0.00000000e+000
C9 0.00000000e+000
ANTEIL ZERNTKE DER ASPHAERISCHEN FLAECHE NR. 21
ZER9 = 227.260 μm
ZER16 = 6.79061 μm
ZER25 = 1.17273 μm
ZER36 = 0.100691 μm
ZER49 = -0.00116301 μm
Bezogen auf einen halben freien Durchmesser von 74.633 mm
Diejn Figur 4 dargestellte Linsenanordnung 19 eines Lithographieobjektiv ist für die Belichtungswellenlänge von 351nm ausgelegt. Die Lichtquelle sollte maximal eine Bandbreite "von 3,25 pm aufweisen. Die numerische Apertur beträgt 0J5. Diese Linsenanordnung 19 weist eine Baulänge von Objektebene 0 zu Bildebene O'von 1000mm auf.
Diese in Fig. 4 gezeigte Linsenanordnung 19 ist in sechs Linsengruppen LG1-LG6 unterteilbar. Die erste Linsengruppe beginnt mit einer Negativlinse Ll auf die vier Positivlinsen L2 - L5 folgen. Diese erste Linsengruppe weist positive Brechkraft auf. Die zweite Linsengruppe beginnt mit einer Meniskenlinse L6 negativer Brechkraft, die zum Objekt hin gewölbt ist. Auf diese Negativlinse folgen zwei weitere Negativlinsen L 7 und L 8. Die darauffolgende Linse L9 ist eine Meniskenlinse positiver Brechkraft, die objektseitig eine konvexe Linsenoberfläche aufweist und somit zum Objektiv hin gewölbt ist. Als letzte Linse der zweiten Linsengruppe ist eine zum Bild hin gewölbte Meniskenlinse negativer Brechkraft vorgesehen, die auf der bildseitig angeordneten konvexen Linsenoberfläche asphärisiert ist. Diese zweite Linsengruppe weist negative Brechkraft auf.
Die dritte Linsengruppe wird durch die folgenden fünf Linsen Ll 1 - L15 gebildet. In der Mitte der dritten Linsengruppe sind zwei dicke Positivlinsen angeordnet, deren zueinander weisenden Oberflächen stark gekrümmt sind. Zwischen diesen beiden dicken Positivlinsen ist eine sehr dünne Positivlinse L13 angeordnet, die fast keine Brechkraft aufweist. Diese Linse ist von geringerer Bedeutung, so daß auf diese Linse bei Bedarf unter geringen Modifikationen des Objektivaufbaues verzichtet werden kann. Diese dritte Linsengruppe weist positive Brechkraft auf.
Die vierte Linsengruppe wird durch drei Negativlinsen L16 - L18 gebildet.
Die fünfte Linsengruppe wird durch die Linsen L19 - L27 gebildet. Nach den ersten drei Positivlinsen L19 - L21 ist die Blende angeordnet. Nach der Blende sind zwei dicke Positivlinsen angeordnet, bei denen die zueinander gewandten Oberflächen eine starke Krümmung aufweisen. Diese Anordnung der Linsen L22 und L23 wirkt sich vorteilhaft auf die sphärische Aberration aus. Es wird durch diese Anordnung der Linsen L22 und L23 eine dem
Prinzip der "Linse bester Form" Rechnung getragen, d.h. in einem Strahlengang annähernd paralleler Strahlen stehen stark gekrümmte Flächen. Gleichzeitig werden gezielte Beiträge zur Unterkorrektur der schiefen sphärische Aberration bereitgestellt, die in Verbindung mit den beiden nachgestellten Menisken L24 und L25, die auf die schiefe sphärische Aberration überkorrigierend wirken, eine hervorragende Gesamtkorrektur ermöglichen. Die Brennweiten dieser Linsen sind fι2 = 465,405 mm und f34 = 448,462 mm.
Die sechste Linsengruppe weist als erste Linse eine Negativlinse L28 auf, auf die zwei dicke Linsen folgen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß alle Linsen aus dem Material mit einer Brechzahl von 1,506 bei 351nm , z.B dem Material FK5 von Schott, bestehen.
Zur Reduzierung von Compaction kann vorgesehen, sein als Linsenmaterial für die letzten beiden Linsen dieser Linsengruppe Quarzglas zu verwenden.
Die exakten Linsendaten sind der Tabelle 4 zu entnehmen. Mit dieser Linsenanordnung ist ein Bidlfeld von 8 x 26 mm mit einer bildseitigen Apertur von 0J5 belichtbar . Bei diesem Objektiv ist eine Bandbreite von etwa 3,25pm zulässig. Der RMS-Wert als Abweichung von der idealen Kugelwelle ist monochromatisch kleiner als 6 mλ. Der Farbquerfehler ist für Δλ± 1,625 pm kleiner als ± 0,1 nm und der Farblängsfehler ist kleiner im gesamten Bildfeld als ±104nm. Damit können Strukturbreiten von 180nm erzeugt werden.
Die asphärische Flächen werden in allen Ausführungsbeispielen durch die Gleichung : Die asphärischen Flächen werden durch die Gleichung:
δ • h » h
P(h) + C, h4 + + Cn h 2n + 2 δ = l/R
\ + ^\ -(\ + K) *δ *b » h » h
beschrieben, wobei P die Pfeilhöhe als Funktion des Radius h (Höhe zur optischen Achse 7) mit den in den Tabellen angegebenen asphärischen Konstanten C\ bis Cn ist. R ist der in den Tabellen angegebene Scheitelradius.
L 15 102.07790 10.0000 FK5 77.455 1.505235
100.38160 40.1873 L710 73.370 .999982
L 16 -504.79995 6.0000 FK5 71.843 1.506235
130.61081 34.6867 L710 64.992 .999982
L 17 -153.51955 6.0000 FK5 64.734 1.506235
284.44035 34.2788 L710 67.573 .999982
L 18 -114.12583 8.2925 FK5 68.531 1.506235
731.33965 20.4412 L710 84.132 .999982
L 19 -291.19603 24.2439 FK5 86.387 1.506235
-173.68634 .7000 L710 93.185 .999982
L 20 -10453.06716 28.2387 FK5 111.655 1.506235
-304.21017 .7000 L710 114.315 .999982
L 21 -2954.65846 30.7877 FK5 122.647 1.506235
-312.03660 7.0000 L710 124.667 .999982
BLENDE UNENDL .0000 131.182 .999982
L 22 1325.30512 52.2352 FK5 133.384 1.506235
-282.76663 .7000 L710 135.295 .999982
L 23 276.96510 52.6385 FK5 134.809 1.506235
-1179.05517 25.2703 L710 132.935 .999982
L 24 -311.05526 10.0000 FK5 131.670 1.506235
-587.25843 10.5026 L710 130.474 .999982
L 25 -374.19522 15.0000 FK5 130.116 1.506235
-293.45628 .7000 L710 130.127 .999982
L 26 198.19004 29.6167 FK5 111.971 1.506235
535.50347 .7000 L710 109.450 .999982
L 27 132.82366 34.0368 FK5 94.581 1.506235
361.69797 12.8838 L710 90.620 .999982
L 28 7006.77771 9.7505 FK5 88.792 1.506235
349.77435 1.0142 L710 79.218 .999982
L 29 174.38688 38.8434 FK5 73.443 1.506235
55.37159 4.9107 L710 45.042 .999982
L 30 55.08813 42.8799 FK5 43.842 1.506235
807.41351 1.9795 L710 30.725 .999982
UNENDL 3.0000 FK5 29.123 1.506235
UNENDL 12.0000 27.388 .999982
L710 ist Luft bei 950mbar
ASPHAERISCHE KONSTANTEN der bildseitigen Linsenoberfläche der Linse L10:
K = -0,10137327 x 102 C, = 0,40139591 x 10"7
C2 = 0,011813452 x 10"12
C3 = 0,45259406 x 10"16
C4 = 0,29594697 x 10"20
C5 = 0,11174026 x lO-23
C6 = -0,62923812 x 10"28
In Figur 5 ist eine Linsenanordnung 19 mit einer bildseitigen Apertur von 0,7, die in sechs Linsengruppen unterteilbar ist und nur aus sphärischen Linsen besteht, gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel weist im Gegensatz zu Figur 4 eine äußerst lang ausgeprägte erste Linsengruppe auf, die die Linsen Ll - L5 umfaßt. Dieser langgestreckte Bauch wird maßgeblich durch die dicken Positivlinsen L4 und L5 gebildet. Durch diesen ersten langgestreckten Bauch wird nur mit sphärischen Linsen eine geringe Verzeichnung erreicht, wobei eine durch die Form dieses ersten Bauches begründete schlechtere Eingangstelezentrie, die durch das Beleuchtungssystem ausgeglichen werden kann, hingenommen wird. Diese erste Linsengruppe weist positive Brechkraft auf.
Die zweite Linsengruppe L2 umfaßt vier Negativlinsen, wobei wiederum zwischen der dritten Negativlinse L8 und vierten Negativlinse L10 eine positive Meniskenlinse L9, die zum Objekt hin gekrümmt ist, angeordnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist keine asphärische Linsenoberfläche vorgesehen. Durch diese Konfiguration der ersten Linsengruppe LG2 mit negativer Brechkraft lassen sich insbesondere Astigmatismus, Koma und Rinnenfehler korrigieren.
Die dritte Linsengruppe umfaßt die Linsen Ll 1 - L15 und weist positive Brechkraft auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel die Linsen L12 und L14 weniger stark ausgeprägt. Diese dritte Linsengruppe hat insbesondere eine positive Wirkung auf die Abbildungsqualität in den Quadranten.
Die vierte Linsengruppe LG4 wird trotz der hohen Öffnung von 0J0 nur durch drei Negativlinsen gebildet und weist somit negative Brechkraft auf.
Die sich anschließende fünfte Linsengruppe LG5, die positive Brechkraft aufweist, beginnt mit den drei Positivlinsen L19 - L21, hinter denen eine Blende angeordnet ist. Hinter der Blende sind wiederum zwei dicke Positivlinsen L22 und L23 angeordnet, die mit zueinander stark gekrümmten Linsenoberflächen ausgebildet sind. Die Brennweiten betragen f] = 481,6 und f3 = 431,429. Die sich daran anschließenden Linsen L24 und L25 sind für die Korrektur der schiefen sphärischen Abberation in sagitaler und tangentialer Richtung vorgesehen.
Die sechste Linsengruppe LG6 umfaßt die Linsen L28 - L31 und weist positive Brechkraft auf. Dieses Objektiv weist eine numerische Apertur von OJ bei einer Wellenlänge von λ = 351,14 nm auf. Die Länge von Bildebene 0 zu Objektivebene 0' beträgt 1000 mm, wobei ein Bildfeld von 8 x 26 mm beleuchtet wird. Alle Linsen sind aus Kronglas, z.B. FK 5 der Firma SCHOTT, hergestellt. Das Objektiv benötigt bei einem diagonalen Bildfelddurchmesser von 27,20 mm für die Abbildung von 210 nm breiten Strukturen Laserlicht mit einer Halbwertsbreite von ca. 4,3 pm. Für ein Δλ von ± 2,15 pm beträgt der Farblängsfehler ±140 nm, der Farbquerfehler maximal 2,4 nm. Die genauen Linsendaten sind der Tabelle 5 zu entnehmen.
Tabelle 5
M1439a
LINSE RADIEN DICKEN GLAESER Vz LinsenBrechzahl durchmesser bei 351 nm
0
UNENDL 37.4632 L710 60.122 .999982
Ll -765.87757 6.1000 FK5 60.667 1.506235
189.10818 15.0560 L710 63.489 .999982
L2 -1924.23712 14.8631 FK5 64.889 1.506235
-210.10849 .7000 L710 66.477 .999982
L3 -1771.07074 12.9447 FK5 69.458 1.506235
-265.44452 .7944 L710 70.441 .999982
L4 4429.34036 57.0511 FK5 72.296 1.506235
-157.99293 10.8676 L710 76.220 .999982
L5 1697.66973 44.3818 FK5 72.396 1.506235
-160.27202 3.1174 L710 69.891 .999982
L6 -270.20389 6.1000 FK5 64.496 1.506235
145.59587 23.8094 L710 59.327 .999982
L7 -216.22267 6.1000 FK5 59.111 1.506235
264.18566 22.2709 L710 60.114 .999982
L8 -154.67894 6.1000 FK5 60.693 1.506235
682.06879 .7398 L710 66.605 .999982
L9 613.14630 9.9262 FK5 67.195 1.506235
5830.30332 11.7064 L710 68.965 .999982
L10 -302.46010 6.1037 FK5 70.262 1.506235
-1240.99707 11.3919 L710 74.655 .999982
Ll l -304.61263 14.0742 FK5 76.744 1.506235
-173.33791 .7386 L710 78.915 .999982
L12 -18363.19083 29.3863 FK5 86.930 1.506235
-186.22288 .7000 L710 88.783 .999982
L13 1172.01143 16.5023 FK5 92.295 1.506235
-590.45415 .7000 L710 92.625 .999982
L14 157.32134 37.1074 FK5 92.978 1.506235
6181.16889 .7000 L710 91.301 .999982
L15 146.43371 14.3174 FK5 82.500 1.506235
202.92507 50.3624 L710 80.095 .999982
L16 -572.56205 6.1000 FK5 66.246 1.506235
121.14512 30.5565 L710 59.998 .999982
L17 -157.40409 6.1000 ' FK5 59.747 1.506235
256.95256 32.8427 L710 61.781 .999982
L18 -98.80342 7.8212 FK5 62.557 1.506235
641.39965 18.1478 L710 77.492 .999982
L19 -308.76412 25.1716 FK5 80.101 1.506235
-160.15183 .7198 L710 86.681 .999982
L20 -1043.39436 24.1973 FK5 100.363 1.506235
-240.97724 .7732 L710 102.908 .999982
L21 1125.18771 28.8421 FK5 114.949 1.506235
-430.47634 5.0000 L710 116.447 .999982
UNENDL 2.0000 L710 120.343 .999982
BLENDE .0000 120.343
L22 -3902.89359 42.5513 FK5 120.388 1.506235
-230.34901 .7000 L710 122.380 .999982
L23 245.03767 46.6321 FK5 123.915 1.506235
; -1881.85244 29.1602 L710 122.327 .999982
L24 -267.61242 10.0000 FK5 121.023 1.506235
-375.94475 6.6966 L710 120.815 .999982
L25 -319.48578 12.2841 FK5 120.185 1.506235
-264.83170 .7000 L710 120.270 .999982
L26 212.78046 21.2016 FK5 105.054 1.506235
451.72928 .7000 L710 103.107 .999982
L27 124.48521 34.0506 FK5 90.946 1.506235
347.71817 14.6164 L710 87.431 .999982
L28 -10967.28804 15.6165 FK5 84.762 1.506235
347.69074 .7000 L710 73.470 .999982
L29 175.92874 41.2004 FK5 69.063 1.506235
53.54834 4.2189 L710 42.333 .999982
L30 53.63724 40.1656 FK5 41.450 1.506235
1252.66340 3.3571 L710 30.075 .999982
L31 UNENDL 3.0000 FK5 27.101 1.506235
UNENDL 12.0000 L710 25.514 .999982
UNENDL 13.603* 1.0
L710 ist Luft bei 950 mbar.
Claims
1. Projektionsobjektive mit einer Linsenanordnung, die mindestens eine Linsengruppe (LG2) negativer Brechkraft aufweist, wobei diese Linsengruppe mindestens 4 Linsen negativer Brechkraft umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß bei dieser Linsengruppe (LG2) nach der dritten Linse (L8) negativer Brechkraft eine Linse (L9) positiver Brechkraft angeordnet ist.
2. Projektionsobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Linsengruppe negativer Brechkraft (LG2) angeordnete Linse (L9) positiver Brechkraft eine Meniskenlinse ist.
3. Projektionsobjektive nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Linsengruppe negativer Brechkraft (LG2) angeordnete Linse (L9) positiver Brechkraft objektseitig eine konvexe Linsenoberfläche aufweist.
4. Projektionsobjektiv nach einem der vorangegangen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Projektionsobjektiv mindestens eine zweite Linsengruppe negativer Brechkraft (LG4) umfaßt.
5. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Linsengruppe (LG2) negativer Brechkraft (LG2)die Linse (L9) positiver Brechkraft angeordnet ist.
6. Doppelt telezentrisches Projektionsobjektiv mit einer bildseitigen numerischen Apertur von mindestens OJ und mit einer Linsengruppe, in der eine Blende angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vor der Blende auf der dem Reticle zugewandten Seite angeordneten Linsen ausschließlich positive Brechkraft besitzen, wobei die erste Linse (L19) dieser Linsen positiver Brechkraft eine positive Brennweite zwischen dem 4-25 fachen Wert des Objekt - Bildabstandes besitzt.
7. Doppelt telezentrisches Projektionsobjektiv nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linse (L19) dieser Linsen positiver Brechkraft eine Radiendifferenz aufweist, die kleiner als 4% des Objekt- Bildabstandes 00 'ist.
8. Doppelt telezentrisches Projektionsobjektiv umfassend eine erste Linsengruppe positiver Brechkraft , eine zweite Linsengruppe negativer Brechkraft , eine dritte Linsengruppe positiver Brechkraft und einer vierten Linsengruppe negativer Brechkraft, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zweiten (LG2) und der dritten Linsengruppen (LG3) und der dritten (LG3) und der vierten Linsengruppe (LG4) jeweils ein Luftraum vorgesehen ist, wobei die Summe dieser Lufträume die Summe der Linsendicken der vierten Linsengruppe (LG4) um mindestens 30% übersteigt.
9. Doppelt telezentrisches Objektiv nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftzwischenraum zwischen der dritten (LG3) und der vierten Linsengruppe (LG4) eine Ersteckung in axialer Richtung aufweist, die einen Wert von mindestens 50% von der Summe der Glasdicken der Linsengruppe (LG4) erreicht.
10. Doppelt telezentrischen Objektiv nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Luftzwischenraum zwischen der dritten (LG3) und der vierten Linsengruppe (LG4) eine Erstreckung in axialer Richtung aufweist, die einen Wert von mindestens 60% der Erstreckung des Luftzwischenraumes zwischen der zweiten (LG2) und dritten Linsengruppe (LG3) erreicht.
11. Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie, dadurch gekennzeichnet, daß diese Projektionsbelichtungsanlage ein Projektionsobjektiv (5) mit einer Linsenanordnung (19) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 enthält.
12. Verfahren zur Herstellung mikrostrukturierter Bauteile, bei dem ein mit einer lichtempfindlichen Schicht versehenes Substrat mittels einer Maske (9) und einer Projektionsbelichtungsanlage (1) mit einer Linsenanordnung (19) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 durch ultraviolettes Laserlicht belichtet wird und gegebenenfalls nach entwickeln der lichtempfindlichen Schicht entsprechend einem auf der Maske enthalten Muster strukturiert wird.
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