WO2004092801A2 - Katadioptrisches reduktionsobjektiv mit polarisationsstrahlteiler - Google Patents

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WO2004092801A2
WO2004092801A2 PCT/EP2004/003576 EP2004003576W WO2004092801A2 WO 2004092801 A2 WO2004092801 A2 WO 2004092801A2 EP 2004003576 W EP2004003576 W EP 2004003576W WO 2004092801 A2 WO2004092801 A2 WO 2004092801A2
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beam splitter
lens
projection
layer
projection objective
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Aurelian Dodoc
Wilhelm Ulrich
Toralf Gruner
Joerg Schultz
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Carl Zeiss Smt Ag
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70225—Optical aspects of catadioptric systems, i.e. comprising reflective and refractive elements
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
    • G02B13/143—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation for use with ultraviolet radiation
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    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining

Definitions

  • the invention relates to a catadioptric reduction lens for imaging a pattern arranged in the object plane of the projection lens in the image plane of the projection lens.
  • Such projection lenses are used in projection exposure systems for the microlithographic production of semiconductor components and other finely structured components. They are used to project patterns of photomasks or graticules, which are also referred to as masks or reticles, onto an object coated with a light-sensitive layer, for example a semiconductor wafer, with the highest resolution on a reduced scale.
  • NA numerical aperture
  • EP 1 102 100 (corresponding to US Serial No. 09/71 1 256) describes various catadioptric reduction objectives with a physical beam splitter and an excellent correction state.
  • Systems of the type considered here have an optical axis, a catadioptric first objective part and a preferably dioptric second objective part.
  • the catadioptric objective part has a concave mirror and a physical beam splitter (beam splitter cube, BSC) with a polarization-selective beam splitter layer, which is also referred to below as polarization conductor layer. It is tilted with respect to the optical axis, is subjected to largely linearly polarized light and is used by the incoming light once in transmission and once in reflection.
  • BSC beam splitter cube
  • a parallel position of the object plane and image plane is achieved with the aid of a deflecting mirror arranged downstream of the beam splitter, which position is favorable for scanner operation.
  • a deflecting mirror arranged downstream of the beam splitter, which position is favorable for scanner operation.
  • Such constructions have the disadvantage that the optical axes for the object and the image are offset parallel to one another.
  • This lateral offset or axis offset which is also referred to as an object image shift (OIS)
  • OIS object image shift
  • brings difficulties when integrating such lenses into a microlithographic projection exposure system since for example the positions of the synchronously movable reticle and wafer stages as well as suitable measuring devices the lateral offset must be adjusted.
  • the difficulties with the integration increase with the size of the lateral salinization.
  • catadioptric projection objectives with two concave mirrors are also known, for example from EP 0 887 708 or JP 07-130606. These systems are designed for operation with unpolarized light and have two essentially identical objective parts, each with a concave mirror and forming separate light paths.
  • the beam splitter layer serves to impinge, unpolarized or circular split polarized light into a beam with p-polarization and a beam with s-polarization with respect to the plane of the beam splitter surface.
  • the invention has for its object to provide a catadioptric projection lens with polarization-selective beam splitter, which avoids the disadvantages of the prior art.
  • the projection objective is to be structurally simple to install in existing wafer steppers or wafer scanners. It should preferably also be possible to image substantially without annoying false light.
  • the invention provides a kaladioplric projection objective with the features of claim 1.
  • Advantageous further developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated by reference into the content of the description.
  • a catadioptric projection lens according to the invention for imaging a pattern arranged in the object plane of the projection lens into the image plane of the projection lens has an optical axis, a catadiopthic first lens part, which comprises a concave mirror and a physical beam splitter with at least one polarization-selective beam splitter layer, and a second, preferably dioptric lens part ,
  • a catadiopthic first lens part which comprises a concave mirror and a physical beam splitter with at least one polarization-selective beam splitter layer
  • a second, preferably dioptric lens part In one the concave mirror enclosing the light path, a back reflection mirror is arranged for the back reflection of the radiation coming from the beam splitter in the direction of the beam splitter.
  • the back reflection mirror is located in the light path through which the total radiation travels either in front of or behind the concave mirror and is subjected to essentially the same radiation energy as the concave mirror.
  • the back reflection mirror ensures that the beam splitter is used more than once in transmission and / or more than once in reflection.
  • Projection lenses are constructed in accordance with the invention in such a way that the radiation impinging on a beam splitter layer is either essentially s-polarized (electric field vector oscillates perpendicular to the plane of incidence of light) or essentially p-polarized (electrical field vector oscillates parallel to the plane of incidence). Accordingly, depending on its preferred polarization direction, the radiation is always completely reflected (with s-polarization) or essentially completely transmitted (with p-polarization).
  • the back reflection mirror can be a plane mirror with a flat mirror surface.
  • the mirror surface of the back reflection mirror can also have a slight or considerable curvature, which can be used for correction purposes, for example.
  • the rear reflection mirror can thus also be a concave mirror or a convex mirror.
  • the back reflection mirror is a back reflection concave mirror and in the vicinity of the back reflection concave mirror there is a diverging lens group, ie a lens group with negative refractive power, which can comprise one or more lenses.
  • a diverging lens group ie a lens group with negative refractive power
  • at least two or exactly two diverging lenses can be provided between the beam splitter and Rear reflection concave mirrors are arranged and can therefore be run through twice. In combination with the positive refractive power of the concave mirror, this can provide a reserve for the longitudinal color error (CHL).
  • CHL longitudinal color error
  • such a projection lens has two lens parts lying one behind the other in the light path and thus passing through one another, each with a lens group having a negative refractive power and a concave mirror. This makes it possible to distribute the components to provide a reserve for the longitudinal color error evenly or unevenly over two lens parts, so that the maximum marginal ray heights can be reduced in each of the lens parts. This enables a lens material-saving structure and can also help to reduce higher-order image errors.
  • the subsystem containing the concave mirror and / or the subsystem containing the back-reflection concave mirror can be constructed as an afocal system, so that when the radiation passes through the beam splitter, an almost parallel beam path can be present. This enables particularly efficient use of the beam splitter layer while minimizing leakage transmission or false light.
  • an object-side part of the optical axis and an image-side part of the optical axis run coaxially to one another.
  • the lateral offset (OIS) between the optical axes for object and image mentioned at the beginning can be avoided in this way.
  • Projection lenses of this type can be integrated without major difficulties into projection exposure systems which are designed to accommodate rotationally symmetrical, purely refractive projection lenses, since they are constructive Changes to the reticle and substrate tables and possibly to the measuring devices do not have to be made.
  • Projection lenses are generally possible in which the lateral distance (OIS) between the object-side part and the image-side part of the optical axis is significantly smaller than in conventional catadioptric projection lenses.
  • the lateral distance can be, for example, less than the maximum used diameter of the beam splitter, measured in the direction of the lateral offset, or less than 50% or 30% of this diameter.
  • the beam splitter has a single beam splitter layer, which acts on both sides with a corresponding polarization of the incident light.
  • the beam splitter layer can thus be formed as a layer reflecting on both sides.
  • a single beam splitter layer is subjected to p-polarization from both sides and is intended to be transmissive for this.
  • transmitting layers are provided on both sides. It has been found to be favorable if the 'constructed as Mehrfacl ⁇ interference Schichtsystern beam splitter layer has a layer structure of a lying within the symmetry plane of the beam splitter layer is substantially symmetrical with respect to. This mirror symmetry can relate to the material sequence of the successive layer and / or to its layer thickness.
  • polarization-selective beam splitter layers especially when they are operated with light from a larger angle of incidence range, do not completely separate s and p polarization, so that a small part of s polarized light is transmitted and / or small portion of p-polarized light is reflected.
  • This can be particularly the case with systems with little or no lateral displacement between the object-side and image-side em part of the optical axis cause false light to enter the image plane.
  • false light refers to light that does not run through the light path ideally specified by the design, but rather, for example, bypassing a concave mirror used for imaging, reaches the image plane directly through a beam splitter.
  • a field diaphragm can be arranged at a suitable point behind the beam splitter in the second objective part.
  • the field diaphragm can be arranged in the region of the intermediate image.
  • a field field offers a very effective possibility of avoiding false light.
  • it can be arranged in such a way that the diaphragm opening of the field diaphragm lies outside an extension of a beam bundle striking the beam splitter from the object plane. Radiation that comes directly from the object plane through the beam splitter is thus reliably superimposed and cannot make any false light contribution in the image plane.
  • a particular embodiment is characterized in that the beam splitter has a first beam splitter layer and at least one second beam splitter layer.
  • the multiple reflections in the beam splitter typical of projection lenses according to the invention can be distributed over a plurality of beam splitter layers.
  • the beam splitter has a first and a second beam splitter layer, which are arranged offset parallel to one another by a layer spacing.
  • the extent of the layer spacing can be used for a lateral offset between the object-side and image-side part of the optical part Set the axis to a suitable value.
  • this can be used in the above-mentioned manner to block out false light if the diaphragm opening is positioned outside the extension of the beam bundle coming from the object plane by suitable choice of the layer spacing.
  • FIG. 1 schematically shows a first embodiment of a projection objective according to the invention without an axis offset between the object-side and image-side part of the optical axis;
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a projection objective according to the invention with a beam splitter, the beam splitter layer of which is used twice in transmission and once in reflection;
  • FIG. 3 shows a third embodiment of a projection objective according to the invention with a beam splitter which has two beam splitter layers offset in parallel;
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of a projection objective according to the invention with a concave mirror Back reflection mirror and negative refractive power between the beam splitter and the back reflection mirror.
  • optical axis denotes a straight line or a sequence of straight line sections through the centers of curvature of the optical components.
  • the optical axis is folded using deflecting mirrors or reflective surfaces.
  • the position of a part of the optical axis on the object side is defined by the position of the optical components closest to the object plane.
  • the position of the image-side part of the optical axis is defined by the position of the optical components closest to the image plane.
  • the object is a mask (reticle) with the pattern of an integrated circuit, it can also be another pattern, for example a grid.
  • the image is formed on a wafer serving as a substrate and provided with a photoresist layer, but other substrates, for example elements for liquid crystal displays or substrates for optical gratings, are also possible.
  • FIG. 1 schematically shows the structure of a first embodiment of a catadioptric reduction lens 100 according to the invention. It serves to image a pattern of a reticle or the like arranged in the object plane 101 into the image plane 102 on a reduced scale, for example in a ratio of 4: 1.
  • the projection objective has a catadioptric first objective part 103 between the object and image plane and a purely dioptric second objective part 104 behind it.
  • the catadioptric objective part 103 comprises a concave mirror 105 and a physical beam splitter 106 with a polarization-selective beam splitter layer 107, which is also referred to as a polarization splitter layer and is tilted by 45 ° with respect to the optical axis.
  • a flat back reflection mirror 110 is assigned to the beam splitter 106, that is arranged on the side of the beam splitter opposite the concave mirror 103 in such a way that it reflects radiation back from the concave mirror 105 and transmitted through the beam splitter layer 107 in the direction of the beam splitter or the beam splitter layer.
  • a concave or convex curved mirror may be provided in place of the plane mirror 110 to aid in the optical correction of the system.
  • Positive refractive power is arranged between the object plane 101 and the beam splitter 106, which is symbolized, for example, by a positive lens 11 1. Embodiments which have negative refractive power in this area or are essentially free of refractive power are also possible.
  • the optical components between the object plane 101 and the beam splitter 106 define the position of the object-side part 1 12 of the optical axis about which the object field is centered.
  • a delay element 113 with the effect of a ⁇ / 4 plate, which can be designed, for example, as a free-standing plate or as a plate blasted onto the entry side of the beam splitter 106.
  • one or more lenses can be arranged between the beam splitter 106 and the concave mirror 105, for example one or more lenses with negative refractive power in the vicinity of the concave mirror.
  • This object part also contains a delay element 1 14 with the effect of a ⁇ / 4 plate, which is shown as an example as a plate-shaped element.
  • Another ⁇ / 4 delay element 115 is arranged between beam splitter 106 and back reflection mirror 110.
  • the dioptric lens part 104 between the beam splitter and the image plane 102 has a multiplicity of lenses, of which a positive lens 116 is shown by way of example.
  • the centers of curvature of the lenses of the dioptical lens part 104 determine the position of the image-side part 11 of the optical axis about which the image field is centered.
  • the object-side part 112 and the image-side part 117 of the optical axis run coaxially, so that object field and image field are centered on one another as in a rotationally symmetrical, purely refractive projection lens. This considerably simplifies the installation of such lenses in projection exposure systems.
  • the projection lens 100 is designed for operation with circularly polarized input light. After passing through the object plane in which the reticle is located, the circularly polarized light is converted by means of the retardation plate 11 into linearly polarized light which is s-polarized with respect to the beam splitter layer 107 and largely completely towards the concave mirror 105 is reflected. After passing through the ⁇ / 4 plate 114, the light strikes the concave mirror in a circularly polarized manner and is p-polarized with respect to the beam splitter layer 107 after reflection at this and repeated passage through the delay element 114. Because of the p-polarization, this light is predominantly transmitted by the Sirahl splitting layer 107.
  • the delay element 1 15 arranged between the beam splitter and the back reflection mirror 110 is again converted into circular polarization in order to be present after reflection on the plane mirror 110 and second passage through the ⁇ / 4 delay plate 115 with s polarization.
  • This light now strikes the back of the beam splitter layer 107 facing the image plane and is largely completely reflected by this direction of the image plane.
  • the axes of the beams are on the object side, i.e. before entering the beam splitter, and on the image side, i.e. after emerging from the opposite side of the beam splitter, coaxially with each other.
  • a further ⁇ / 4 delay device can be provided in the refractive objective part 104 between the beam splitter and the image plane, which converts the s-polarized light into circularly polarized light, with which the imaging is then essentially free of polarization. effects caused by structure directional differences in resolution can occur.
  • the single beam splitter surface 107 of the beam splitter 106 is thus used twice in reflection, with transmission through the beam splitter layer taking place between the first and the second reflection. Between the interactions of the light with the beam splitter layer, the polarization preferred direction of the light is rotated by 90 °.
  • the beam splitter layer 107 reflecting on both sides is an interference layer system with a multiplicity of layers of dielectric material, layers with high refractive index and low refractive index material being arranged alternately one above the other.
  • the reflection on both sides is promoted by the fact that the layer system is constructed essentially symmetrically with respect to a symmetry plane located in the middle of the layer system, so that the light coming from the object plane and the light from the rear reflection mirror 110 essentially see the same layer sequence.
  • the projection objective can be operated with high numerical apertures, typically more than 0.7 or 0.8.
  • the high apertures mean that light falls on the beam splitter layer from a large incidence angle range of, for example, 45 ° + (2 ° to 10 °). Under these conditions in particular, it is possible for a small part of the s-polarized light to be transmitted by the beam splitter layer. Since this light does not follow the light path provided by the optical design, in particular it misses the concave mirror 105, only a strongly defocused "image" of this light can form in the image plane 102. The majority of this false light can be blocked out, for example, by a diaphragm on an intermediate image that may be formed or elsewhere in the lens. The remaining Intensity close to the main beam of the image can be tolerated in the image, since it may represent only a low background.
  • False light in p-polarization can occur, for example, due to the residual reflectivity of the beam splitter layer 107 for p-polarized light, reflections on the reticle and transmission on the beam splitter layer 107. This false light can be intercepted by a suitable polarizer if necessary.
  • the projection objective 200 has a catadioptric objective part 203 and one beginning behind the beam splitter 206 between its object plane 201 and the image plane, not shown, which is aligned parallel to the object plane dioptric objective part 204, in which a flat deflecting mirror 220 is arranged directly behind the beam splitter 206 at 45 ° to the optical axis.
  • the catadioptric objective part comprises a concave mirror 205 serving as the main mirror, the beam splitter 206 and a rear reflection mirror 210 designed as a concave mirror, which is arranged on the side of the beam splitter 206 opposite the object plane 201.
  • the beam splitter layer 207 tilted at an angle of 45 ° to the object-side part 212 of the optical axis is aligned parallel to the deflecting mirror 220 such that its entrance side facing the object plane 201 faces away from the concave mirror 205.
  • the object-side part 212 and the image-side part 217 of the optical axis have an axis spacing 230 which essentially corresponds to the distance between the beam splitter surface 207 and the deflecting mirror 220 measured perpendicular to the optical axes 212, 217.
  • axis spacing 230 which essentially corresponds to the distance between the beam splitter surface 207 and the deflecting mirror 220 measured perpendicular to the optical axes 212, 217.
  • delay elements 213, 214, 215 are provided with the effect of ⁇ / 4 plates.
  • the projection objective 200 is designed for operation with circularly polarized light which passes through the reticle and is p-polarized with respect to the beam splitter layer 207 after passing through the ⁇ / 4 plate 213. If p-polarized light is provided by the lighting system, the delay device 213 can be omitted.
  • the p-polarized light is transmitted by the beam splitter layer 207 in the direction of the concave back reflection mirror 210, reflected back from this direction by the beam splitter surface and converted into s-polarized light by the ⁇ / 4 plates 215 operated in two passes, which light is emitted by the beam splitter layer 207 in the direction of the concave mirror 205 is reflected.
  • the p-polarized light After passing twice through the ⁇ / 4 plate 214 and reflecting on the concave mirror 205, the p-polarized light hits the beam splitter layer 207 again and is passed by this direction deflecting mirror 220, which deflects the light towards the image plane.
  • the beam splitter layer 207 is thus operated twice in transmission and in the interaction therebetween in reflection.
  • the imaging system 200 is strictly telecentric on the object side and on the image side.
  • the telecentricity in the object space is ensured by the positive catadioptric group with the concave back reflection mirror 210 immediately behind the beam splitter cube 206.
  • This group is located in the optical close range of the object plane, in which the marginal beam heights are smaller than the main beam height.
  • the positive refractive power of this catadioptric group can be dimensioned such that no positive refractive power is required between the object plane 201 and the beam splitter cube. Accordingly, the embodiment shown form in this objective area between the object plane 201 and the beam splitter 206, in addition to the delay element 213, only a plane-parallel entry plate 221.
  • the positive refractive power of the positive catadioptric group comprising the concave back reflection mirror 210 after the beam splitter cube can be dimensioned such that due to a sufficient chromatic over-correction in the intermediate image the main concave mirror 205 only a negative lens 222 is required.
  • the embodiment according to FIG. 2 manages without positive lenses in the area around the beam splitter and can be constructed in a material-saving and compact manner.
  • positive refractive power is arranged between the beam splitter and the back reflection mirror and / or between the beam splitter and the deflecting mirror 220.
  • the projection objective 300 has a catadioptric first objective part 303 between the object plane 301 and the image plane 302 and a dioptric second objective part 304 behind it.
  • the catadioptric objective part comprises a concave mirror 305 and a physical beam splitter 306, to which a flat back reflection mirror 310 is assigned on the side opposite the main mirror 305 ,
  • the beam splitter 306 has two beam splitter layers 307 and 307 ', which are each tilted by 45 ° with respect to the object-side part 312 or the image-side part 317 of the optical axis.
  • the layer distance 322 measured perpendicular to these parts of the optical axis determines the axis distance 323 between the parts 312 and 317 of the optical one Axis.
  • the center distance or lateral offset (OIS) 323 between the object field and the image field can thus be set as desired by suitable choice of the thickness of a plane-parallel, transparent plate to be arranged between the beam splitter layers 307, 307 '.
  • the projection objective 300 has between the object plane and the beam splitter a plane-parallel entrance plate 330 and a positive lens 331 curved towards the object plane. Between the beam splitter and the concave mirror 305 serving as the primary mirror, two negative meniscus lenses 332, 333 are arranged directly in front of the latter, which together with this make a significant contribution perform chromatic correction of the system. As in the other embodiments, negative lens power in the vicinity of the concave mirror 305 (or 105 or 205) is suitable to compensate for longitudinal color errors of the second lens part.
  • the catadioptric objective part is designed in such a way that an intermediate image 340 with an imaging scale between approximately 0.95 and approximately 1.05 is generated at a distance behind the exit side of the beam splitter.
  • a field diaphragm 334 is located in the vicinity of the intermediate image. Its diaphragm opening 335 can be arranged in relation to the beam bundle 336 which diverges from the object plane such that an extension of this beam bundle through the beam splitter outside the diaphragm opening cuts the plane of the field diaphragm. In this way, light which radiates directly through the beam splitter due to the incomplete effect of the beam splitter layers is completely masked out and cannot enter the image plane 303 as false light.
  • the proportion of false light entering the image plane can be reduced as much as desired by suitably adjusting the axis offset 323. If the center distance is chosen to be smaller, for example, so that an edge portion of the beam 336 is still in the aperture 335 can fall, this can result in a small amount of false light. With this construction, the center distance 323 can thus be set as a function of the proportion of false light tolerable in the image plane 303.
  • the projection objective and the upstream lighting system are coordinated with one another in such a way that the light falling from the object plane onto the first beam splitter layer 307 is s-polarized in relation to the latter and is thus reflected to the concave mirror 305.
  • a ⁇ / 4 delay element not shown, which is arranged between the beam splitter and concave mirror 305 and is operated in two passages, the light returning from the concave mirror is p-polarized with respect to the beam splitter layer 307 and thus transmitted from it in the direction of the second beam splitter layer 307 ' , This transmits the light further towards the plane mirror 310, in front of which there is a ⁇ / 4 delay element.
  • the light reflected by the mirror 310 and re-entering the beam splitter 306 is thus s-polarized and is reflected by the second beam splitter layer 307 'in the direction of the image plane 303.
  • the beam splitter is thus constructed in such a way that the light path within the beam splitter comprises two transmissions and two reflections on a beam splitter layer, with one reflection and one transmission taking place at each of the beam splitter layers 307, 307 '.
  • the interference multilayer systems for the beam splitter layers can have a suitable conventional structure due to this use.
  • the projection objective 400 has aligned between its object plane 401 and that parallel to the object plane.
  • tten image plane 402 a catadioptric objective part 403 and a dioptric objective part 404 starting behind the beam splitter 406, in which a plane deflection mirror 420 is arranged, which is inclined at 45 ° to the optical axis.
  • the catadioptric objective part 403 has an angled structure with two subsystems 440, 450 which are oriented at an angle of 90 ° to one another and which can have a different, similar or largely identical structure.
  • the first subsystem 440 arranged on the side of the beam splitter 406 opposite the object plane 401 comprises a concave mirror 405, a lens group 441 with a negative refractive power arranged in the vicinity of the concave mirror immediately in front of it, and a " delay device 442 with the one arranged between the beam splitter and this lens group Effect of a ⁇ / 4 plate
  • the second subsystem 450 which is oriented at right angles thereto, has a concave mirror 410 which serves as a back-reflection concave mirror, a lens group 451 with a negative refractive power which is arranged in the vicinity immediately in front of its mirror surface, and one which is arranged between this lens group and the beam splitter Delay device 452 with the effect of a ⁇ /
  • the projection objective maps the object plane 401 into the image plane 402, producing exactly one real intermediate image 431.
  • Positive refractive power is arranged between the object plane and the beam splitter as well as between the beam splitter and the intermediate image.
  • the projection objective 400 is designed for operation with linearly polarized light which is p-polarized with respect to the beam splitter surface 407. Should the lens be operated with circularly polarized light , a ⁇ / 4 plate or a device with a corresponding effect can be arranged between the object plane and the beam splitter in order to provide p-polarization on the beam splitter layer 407.
  • the p-polarized light is transmitted by the beam splitter layer 407 in the direction of the concave mirror 405 in the first subsystem 440, is reflected back by the latter in the direction of the beam splitter surface and is converted into s-polarized light by the ⁇ / 4 plate 442 operated in two passes
  • Beam splitter layer 407 is reflected in the direction of the back reflection concave mirror 410 of the second subsystem 450.
  • the light which is now p-polarized again hits the beam splitter layer 407 again and is transmitted by the latter in the direction of the deflection mirror 410, which deflects the light towards the image plane 402.
  • the beam splitter layer 407 is thus first operated in transmission from the side facing the object, then in reflection and then again in transmission from the side facing away from the object.
  • the concave mirrors 405, 410 of the subsystems 440, 450 lie one behind the other in the light path.
  • the two subsystems 440, 450 advantageously contribute to the correction of the longitudinal color error CHL of the overall system by creating a reserve for the longitudinal color error, which is compensated for by the subsequent components of the second, dioptric objective part 404.
  • the combination of a lens group with negative refractive power and a concave mirror with positive refractive power provides a considerable amount of the lead. It is known that the longitudinal color error is proportional to the product of the square of the marginal ray height and the refractive power of the negative group. Due to the two arms, each with a lens group of negative refractive power and a concave mirror, the longitudinal error correction can be applied to the two Arms are distributed.
  • the two subsystems 440, 450 are preferably constructed as afocal systems, so that there is an almost parallel beam path in the associated passage through the beam splitter cube.
  • This-. _ Facilitates the production of effective beam splitter layers with a good polarization-selective effect, since the beam splitter layer only has to be optimized for a relatively small incidence angle range of 45 °.
  • the second, normally purely refractive lens part can have a reducing effect, while the catadioptric lens part normally has a magnification close to 1, ie does not have a reducing effect or only slightly reduces or enlarges.
  • a diverging lens or lens group is preferably arranged, the lens power of which is essential to compensate for longitudinal color errors of the second Lens part contributes. At least two, in particular exactly two, diverging lenses are preferably arranged here.
  • the lens diameter of the at least one negative lens located in the vicinity of the concave mirror should be approximately the same or larger than the lens diameter of lenses in the area of the near-image diaphragm plane in the second lens part.
  • a physical diaphragm aperture diaphragm
  • the physical diaphragm can be in the vicinity of the concave mirror in the catadioptric part or in the region of the diaphragm plane conjugated to it in the refractive second objective part.
  • Synthetic quartz glass can be used as the lens material, especially at working wavelengths of 248 nm or 193 nm. At shorter wavelengths, in particular 157 nm or below, preference is given to using fluoride crystal material, in particular calcium fluoride (CaF 2 ), if appropriate also Barium fluoride or lithium fluoride. When using fluoride crystal materials, it should be noted that these materials show internal birefringence.
  • the beam splitter can be made from synthetic quartz glass at 248 nm, synthetic quartz glass or calcium fluoride can optionally be used at 193 nm, calcium fluoride is preferably used for wavelengths of 157 nm or less.

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Abstract

Ein katadioptrisches Projektionsobjektiv zur Abbildung eines in der Objektebene des Projektionsobjektivs angeordneten Musters in die Bildebene des Projektionsobjektivs hat eine optische Achse, eine katadioptrischen ersten Objektivteil (103) mit einem Konkavspiegel (105) und einem physikalischem Strahlteiler (106) mit mindestens einer polarisationsselektiven Strahlteilerschicht (107) sowie einen zweiten, vorzugsweise dioptrischen Objektivteil (103). In dem Lichtweg, der den Konkavspiegel (105) einschließt, ist ein Rückreflexionsspiegel (110) zur Rückreflexion von aus dem Strahlteiler kommenden Strahlung in Richtung des Strahlteilers angeordnet. Die hierdurch mögliche Mehrfachnutzung des Strahlteilers erlaubt neuartige Konstruktionen, insbesondere auch katadioptrische Projektionsobjektive mit koaxial zueinander angeordneten Objekt- und Bildfeld.

Description

Beschreibung
Katadioptrisches Reduktionsobjektiv mit Polarisationsstrahlteiler
Die Erfindung betrifft ein katadioptrisches Reduktionsobjektiv zur Abbildung eines in der Objektebene des Projektionsobjektivs angeordneten Musters in die Bildebene des Projektionsobjektivs.
Derartige Projektionsobjektive werden in Projektionsbelichtungsanlagen zur mikrolithographisc ren Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen verwendet. Sie dienen dazu, Muster von Fotomasken oder Strichplatten, die auch als Masken oder Retikel bezeichnet werden, auf einen mit einer lichtempfindlichen Schicht beschichteten Gegenstand, beispielsweise einen Halbleiterwafer, mit höchster Auflösung in verkleinerndem Maßstab zu projizieren.
Zur Erzeugung immer feinerer Strukturen wird versucht, einerseits die bildseitige numerische Apertur (NA) des Projektionsobjektivs zu vergrößern und andererseits immer kürzere Wellenlängen zu verwenden, vorzugsweise Ultraviolettlicht mit Wellenlängen von weniger als ca. 260 nm. Da in diesem Wellenlängenbereich nur noch wenige ausreichend transparente Materialien zur Herstellung von optischen Komponenten zur Verfügung stehen, deren Abbekonstanten zudem relativ nahe beieinander liegen, ist es schwierig, rein refraktive Systeme mit ausreichender Korrektur von Farbfehlern bereitzustellen. Daher werden für diesen Wellenlängenbereich vielfach katadioptrische Systeme verwendet, bei denen brechende und reflektierenden Komponenten, insbesondere also Linsen und abbildende Spiegel, kombiniert sind. Bei der Nutzung von abbildenden Spiegelflächen ist es vorteilhaft, Strahlteiler einzusetzen, wenn eine obskurationsfreie und vignettierungsfreie Abbildung erreicht werden soll. Systeme mit geometrischer Strahlteilung sind möglich, haben jedoch den Nachteil, dass es sich zwingend um außeraxiale Systeme handelt. Dagegen sind axiale Systeme (On-Axis- Systeme) realisierbar, wenn ein physikalischer Strahlteiler verwendet wird. Hier haben sich physikalische Strahlteiler mit einer polarisationsselektiven Strahlteilerschicht durchgesetzt, die sich unter anderem durch hohe erzielbare Gesamttransmission auszeichnen.
In der EP 1 102 100 (entsprechend US Serial No. 09/71 1 256) sind verschiedene katadioptrische Reduktionsobjektive mit physikalischem Strahlteiler und - hervorragendem Korrektionszustand beschrieben. Systteme der hier betrachteten Art haben eine optische Achse, einen katadioptrischen ersten Objektivleil und einen vorzugsweise dioptrischen zweiten Objektivteil. Der katadioptrische Objektivteil hat einen Konkavspiegel und einen physikalischen Strahlteiler (beam splitter cube, BSC) mit einer polarisationsselektiven Strahlteilerschicht, welche im folgenden auch als Polarisationsleilerschichl bezeichnet wird. Sie ist gegenüber der optischen Achse gekippt, wird mit weitgehend linear polarisiertem Licht beaufschlagt und vom eintretenden Licht einmal in Transmission und einmal in Reflexion genutzt. Hierbei wird entweder die von der Objektebene kommende Strahlung zunächst weitgehend vollständig in Richtung Konkavspiegel reflektiert und nach Drehung der Polarisationsrichtung im zweiten Durchtritt zum zweiten Objektivteil transmittiert oder es wird die von der Objektebene kommende Strahlung zunächst weitgehend vollständig zum Konkavspiegel transmittiert und die von diesen reflektierte Strahlung nach Drehung der Polarisationsrichtung von der Strahlteilerschicht Richtung zweitem Objektivteil reflektiert. Der in dieser Anmeldung zitierte Stand der Technik zeigt weitere Projektions- objektive mit physikalischem Strahlteiler und wird insoweit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
Bei vielen Ausführungsformen solcher Projektionsobjektive wird mit Hilfe eines dem Strahlteiler nachgeschalteten Umlenkspiegels eine Paralel- stellung von Objektebene und Bildebene erreicht, welche für einen Scannerbetrieb günstig ist. Derartige Konstruktionen haben jedoch den Nachteil, dass die optischen Achsen für Objekt und Bild gegeneinander parallel versetzt sind. Dieser Lateralversatz oder Achsversatz, der auch als Object-Image-Shift (OIS) bezeichnet wird, bringt Schwierigkeiten bei der Integration derartiger Objektive in eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit sich, da beispielsweise die Positionen der synchron beweglichen Retikel- und Wafer-Stages sowie geeignete Messvorrichtungen an den Lateralversatz anzupassen sind. Die Schwierigkeiten bei der Integration nehmen mit der Größe des Lateralversalzes zu.
Ein anderes, bei Systemen mit Polarisationsteilerschicht auftretendes Problem besteht darin, dass diese Schichten zumindest dann, wenn sie über einen größeren Inzidenzwinkelbereich betrieben werden, keine vollständige Separation zwischen s-Polarisation und p-Polarisation ermöglichen. Hierdurch kann "Falschlicht" entstehen, welches in störender Weise in die Bildebene gelangen und dort zur einer Verschlechterung des Kontrastes führen kann.
Neben den Systemen mit einem einzigen Konkavspiegel sind auch katadioptrische Projektionsobjektive mit zwei Konkavspiegeln bekannt, beispielsweise aus der EP 0 887 708 oder der JP 07-130606. Diese Systeme sind für den Betrieb mit unpolarisiertem Licht ausgelegt und haben zwei im wesentlichen baugleiche Objektivteile, die jeweils einen Konkavspiegel aufweisen und separate Lichtwege bilden. Die Strahlteilerschicht dient dazu, dass auftreffende, unpolarisierte oder zirkulär polarisierte Licht in einen Strahl mit p-Polarisation und einen Strahl mit s-Polarisation in Bezug auf die Ebene der Strahlteilerfläche aufzuteilen. Die verschieden polarisierten Strahlen fallen in zwei Lichtwegen zeitgleich auf die zugeordneten Konkavspiegel und werden nach Reflexion an diesen und Polarisationsdrehung an der Strahlteilerschicht wieder zu einem Strahl zusammengeführt, der den Strahlteiler in Richtung die Bildebene verlässt. Bei der EP 0 887 708 dient ein symmetrischer Aufbau dazu, die Wärmebelastung des Strahlteilers zu vergleichsmäßigen. Bei der JP 07-130 606 wird mit Hilfe der Strahlaufteilung eine Abbildung mit größerer Schärfentiefe angestrebt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein katadioptrisches Projektionsobjektiv mit polarisationsselektiven Strahlteiler bereitzustellen, welches die Nachteile des Standes der Technik- vermeidet. Insbesondere soll das Projektionsobjektiv konstruktiv einfach in bestehende Wafer-Stepper oder Wafer-Scanner einbaubar sein. Es soll vorzugsweise auch eine Abbildung im wesentlichen ohne störendes Falschlichl ermöglicht werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein kaladioplrische Projektionsobjektiv mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Ein erfindungsgemäßes katadioptrisches Projektionsobjektiv zur Abbildung eines in der Objektebene des Projektionsobjektivs angeordneten Musters in die Bildebene des Projektionsobjektivs hat eine optische Achse, einen katadiopthschen ersten Objektivteil, der einen Konkavspiegel und einen physikalischen Strahlteiler mit mindestens einer polarisationsselektiven Strahlteilerschicht umfasst, sowie einen zweiten, vorzugsweise dioptrischen Objektivteil. In einem den Konkavspiegel einschließenden Lichtweg ist ein Rückreflexionsspiegel zur Rückreflexion der von dem Strahlteiler kommenden Strahlung in Richtung des Strahlteilers angeordnet.
Der Rückreflexionsspiegel befindet sich in dem von der Gesamtstrahlung durchlaufenden Lichtweg entweder vor oder hinter dem Konkavspiegel und wird im wesentlichen mit der gleichen Strahlungsenergie beaufschlagt wie der Konkavspiegel. Der Rückreflexionsspiegel sorgt dafür, dass der Strahlteiler mehr als einmal in Transmission und/oder mehr als einmal in Reflexion genutzt wird. Dabei sind Projektionsobjektive gemäß der Erfindung derart konstruiert, dass die auf eine Strahlteilerschicht auftreffende Strahlung entweder im wesentlichen s-polarisiert (elektrischer Feldvektor schwingt senkrecht zur Einfallsebene des Lichts) oder im wesentlichen p-polarisiert (elektrischer Feldveklor schwingt parallel zur Einfallsebene) ist. Dementsprechend wird die Strahlung in Abhängigkeit von ihrer Polarisationsvorzugsrichtung jeweils weilgehend vollständig reflektiert (bei s-Polarisation) oder im wesentlichen vollständig transmittiert (bei p-Polarisation).
Der Rückreflexionsspiegel kann ein Planspiegel mit ebener Spiegelfläche sein. Die Spiegelfläche des Rückreflexionsspiegels kann auch eine geringfügige oder erhebliche Krümmung aufweisen, die beispielsweise zu Korrekturzwecken genutzt werden kann. Somit kann der Rückreflexionsspiegel auch ein Konkavspiegel oder ein konvexer Spiegel sein.
Bei einer Ausführungsform ist der Rückreflexionsspiegel ein Rückrefle- xions-Konkavspiegel und in der Nähe des Rückreflexions-Konkavspie- gels ist eine zerstreuende Linsengruppe, d.h. eine Linsengruppe mit negativer Brechkraft, angeordnet, die eine oder mehrere Linsen umfassen kann. Insbesondere können mindestens zwei oder genau zwei Zerstreuungslinsen vorgesehen sein, die zwischen Strahlteiler und Rückreflexions-Konkavspiegel angeordnet sind und somit zweimal durchlaufen werden. In Kombination mit der positiven Brechkraft des Konkavspiegels kann dadurch ein Vorhalt für den Farblängsfehler (CHL) bereitgestellt werden. Wenn auch in der Nähe des anderen Konkavspiegels eine solche zerstreuende Linsengruppe angeordnet ist, so hat ein solches Projektionsobjektiv zwei im Lichtweg hintereinander liegende und somit nacheinander durchlaufende Objektivteile mit jeweils einer Linsengruppe negativer Brechkraft und einem Konkavspiegel. Dadurch ist es möglich, die Komponenten zur Bereitstellung eines Vorhaltes für den Farblängsfehler auf zwei Objektivteile gleichmässig oder ungleichmässig zu verteilen, so dass in jedem der Objektivteile die maximalen Randstrahlhöhen reduziert werden können. Dies ermöglicht einen Linsenmaterial sparenden Aufbau und kann ausserdem dazu beitragen, Bildfehler höherer Ordnung zu reduzieren.
Das den Konkavspiegel enthallende Teilsystem und/oder das den Rückreflexions-Konkavspiegel enthaltene Teilsystem kann als afokales System aufgebaut sein, so dass beim zugehörigen Durchtritt der Strahlung durch den Strahlteiler ein nahezu paralleler Strahlengang vorliegen kann. Hierdurch ist eine besonders effiziente Nutzung der Strahlteilerschicht bei Minimierung von Lecktransmission bzw. Falschlicht möglich.
Die Mehrfachnutzung des Strahlteilers ermöglicht neuartige Konstruktionen von Projektionsobjektiven. Bei einer Ausführungsform verlaufen ein objektseitiger Teil der optischen Achse und ein bildseitiger Teil der optischen Achse koaxial zueinander. Der eingangs erwähnte Lateralversatz (OIS) zwischen den optischen Achsen für Objekt und Bild kann dadurch vermieden werden. Derartige Projektionsobjektive sind ohne größere Schwierigkeiten in Projektionsbelichtungsanlagen integrierbar, die konstruktiv für die Aufnahme von rotationssymmetrischen, rein refraktiven Projektionsobjektiven ausgestattet sind, da konstruktive Änderungen an den Retikel- und Substrattischen und gegebenenfalls an den Messvorrichtungen nicht vorgenommen werden müssen. Generell sind Projektionsobjektive möglich, bei denen der laterale Abstand (OIS) zwischen objektseitigem Teil und bildseitigem Teil der optischen Achse deutlich kleiner als bei herkömmlichen katadioptrischen Projektionsobjektiven ist. Der laterale Abstand kann beispielsweise weniger als der maximal genutzte Durchmesser des Strahlteilers, gemessen in Richtung des Lateralversatzes, oder weniger als 50% oder 30% dieses Durchmessers betragen.
Es sind Ausführungsformen möglich, bei denen der Strahlteiler eine einzige Strahlteilerschicht hat, die von beiden Seiten bei entsprechender Polarisation des auftreffenden Lichtes reflektierend wirkt. Die Strahlteilerschicht kann somit als beidseitig reflektierende Schicht ausgebildet sein. Es sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen eine einzige Strahlteilerschicht von beiden Seiten mit p-Polarisation beaufschlagt wird und für diese transmittierend sein soll. Hierfür sind beidseitig transmittierende Schichten vorgesehen. Es hat sich als günstig herausgestellt, wenn die' als Mehrfaclτ-Interferenz-Schichtsystern aufgebaute Strahlteilerschicht einen Schichtaufbau hat, der bezüglich einer innerhalb der Strahlteilerschicht liegenden Symmetrieebene im wesentlichen symmetrisch ist. Diese Spiegelsymmetrie kann sich auf die Materialfolge der aufeinanderfolgenden Schicht und/oder auf deren Schichtdicken beziehen.
Es ist bekannt, dass polarisationsselektive Strahlteilerschichten insbesondere dann, wenn sie mit Licht aus einem größeren Inzidenzwinkel- bereich betrieben werden, keine vollständige Trennung von s- und p-Polarisation bewirken, so dass ein kleiner Teil von s-polarisierten Licht durchgelassen und/oder ein kleiner Anteil von p-polarisiertem Licht reflektiert wird. Dies kann insbesondere bei Systemen mit geringem oder verschwindendem Lateralversatz zwischen objektseitigem und bildseiti- em Teil der optischen Achse dazu führen, dass Falschlicht in die Bildebene gelangt. Als Falschlicht wird hier solches Licht bezeichnet, welches nicht den vom Design idealerweise vorgegebenen Lichtweg durchläuft, sondern beispielsweise unter Umgehung eines der Abbildung dienenden Konkavspiegels direkt durch einen Strahlteiler in die Bildebene gelangt.
Zum Ausblocken von Falschlicht kann hinter dem Strahlteiler im zweiten Objektivteil eine Feldblende an geeigneter Stelle angeordnet sein. Bei Ausführungsformen, die zwischen Objektebene und Bildebene mindestens ein reelles Zwischenbild aufweisen, kann die Feldblende im Bereich des Zwischenbildes angeordnet sein. Bei Projektionsobjektiven mit einem Lateralversatz zwischen objektseitigem und bildseitigem Teil der optischen Achse bietet eine Feldbleirde eine sehr wirksame Möglichkeit der Vermeidung von Falschlicht. Sie kann insbesondere so angeordnet sein, dass die Blendenöffnung der Feldblende außerhalb einer Verlängerung eines von der Objektebene auf den Strahlteiler treffenden Strahlbündels liegt. Damit wird Strahlung, die von der Objektebene kommend direkt durch den Strahlteiler hindurchtritt, zuverlässig aufgeblendet und kann in der Bildebene keinen Falschlichtbeitrag leisten.
Eine besondere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Strahlteiler eine erste Strahlteilerschicht und mindestens eine zweite Strahlteilerschicht aufweist. Die für erfindungsgemäße Projektionsobjektive typischen Mehrfachreflexionen im Strahlteiler können in diesem Fall auf mehrere Strahlteilerschichten verteilt werden.
Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Strahlteiler eine erste und eine zweite Strahlteilerschicht aufweist, die um einen Schichtabstand parallel versetzt zueinander angeordnet sind. Das Ausmaß des Schichtabstandes kann dazu genutzt werden, einen Lateralversatz zwischen objektseitigem und bildseitigem Teil der optischen Achse auf einen geeigneten Wert einzustellen. In Verbindung mit einer hinter dem Strahlteiler angeordneten Feldblende kann dies in der oben erwähnten Weise zur Ausblockung von Falschlicht benutzt werden, wenn durch geeignete Wahl des Schichtabstandes die Blendenöffnung außerhalb der Verlängerung des von der Objektebene kommenden Strahlbündels positioniert wird.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Projektionsobjektivs ohne Achsversatz zwischen objektseitigem und bildseitigem Teil der optischen Achse;
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Projektionsobjektivs mit einem Strahlteiler, dessen Strahlteilerschicht zweimal in Transmission und einmal in Reflexion genutzt wird;
Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines er indungsgemäßen Projektionsobjektives mit einem Strahlteiler, der zwei parallel versetzte Strahlteilerschichten aufweist; und
Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Projektionsobjektivs mit einem als Konkavspiegel ausgebildeten Rückreflexionsspiegel und negativer Brechkraft zwischen dem Strahlteiler und dem Rückreflexionsspiegel.
Bei der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen bezeichnet der Begriff "optische Achse" eine gerade Linie oder eine Folge von geraden Linienabschnitten durch die Krümmungsmittelpunkte der optischen Komponenten. Die optische Achse wird durch Umlenkspiegel oder reflektierende Flächen gefaltet. Die Lage eines objektseitigen Teils der optischen Achse wird durch die Lage der der Objektebene nächsten optischen Komponenten definiert. Die Lage des bildseitigen Teils der optischen Achse wird durch die Lage der der Bildebene nächsten optischen Komponenten definiert. Das Objekt ist in den Beispielen eine Maske (Retikel) mit dem Muster einer integrierten Schaltung, es kann sich auch um ein anderes Muster, beispielsweise eines Gitters, handeln. Das Bild wird in den Beispielen auf einem als Substrat dienenden, mit einer Photoresistschicht versehenen Wafer gebildet, jedoch sind auch andere Substrate, beispielsweise Elemente für Flüssigkristallanzeigen oder Substrate für optische Gitter möglich.
In Fig. 1 ist schematisch der Aufbau einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen katadioptrischen Reduktionsobjektivs 100 gezeigt. Es dient dazu, ein in der Objektebene 101 angeordnetes Muster eines Retikels oder dergleichen in die Bildebene 102 in reduziertem Maßstab abzubilden, beispielsweise im Verhältnis 4:1. Das Projektionsobjektiv hat zwischen Objekt- und Bildebene einen katadioptrischen ersten Objektivteil 103 und dahinter einen rein dioptrischen zweiten Objektivteil 104.
Der katadioptrische Objektivteil 103 umfasst einen Konkavspiegel 105 und einen physikalische Strahlteiler 106 mit einer polarisationsselektiven Strahlteilerschicht 107, die auch als Polarisationsteilerschicht bezeichnet wird und gegenüber der optischen Achse um 45° gekippt ist. Dem Strahlteiler 106 ist ein ebener Rückreflexionsspiegel 1 10 zugeordnet, der auf der dem Konkavspiegel 103 gegenüberliegenden Seite des Strahlteilers so angeordnet ist, dass er Strahlung, welche vom Konkavspiegel 105 kommt und durch die Strahlteilerschicht 107 transmittiert wird, in Richtung des Strahlteilers bzw. der Strahlteilerschicht zurückreflektiert. Bei anderen Ausführungsformen kann anstelle des Planspiegels 110 ein konkav oder konvex gekrümmter Spiegel vorgesehen sein, um die optische Korrektur des Systems zu unterstützen.
Zwischen der Objektebene 101 und dem Strahlteiler 106 ist positive Brechkraft angeordnet, die beispielhaft durch eine Positivlinse 11 1 symbolisiert ist. Auch Ausführungsformen, die in diesem Bereich negative Brechkraft aufweisen oder im wesentlichen brechkraftfrei sind, sind möglich. Die optischen Komponenten zwischen Objektebene 101 und Strahlteiler 106 definieren die Lage des objektseitigen Teils 1 12 der optischen Achse, um den des Objektfeld zentriert ist. Unmittelbar vor dem Strahlteiler ist ein Verzögerungselement 113 mit der Wirkung einer λ/4-Platte angeordnet, die beispielsweise als freistehende Platte oder als eine an die Eintrittsseite des Strahlteilers 106 angesprengte Platte ausgebildet sein kann. Zwischen dem-Strahlteiler 106 und dem Konkavspiegel 105 können abweichend von der Darstellung eine oder mehrere Linsen angeordnet sein, beispielsweise eine oder mehrere Linsen mit negativer Brechkraft in der Nähe des Konkavspiegels. Dieser Objektteil enthält auch ein Verzögerungselement 1 14 mit der Wirkung einer λ/4-Platte, das beispielhaft als plattenförmiges Element dargestellt ist. Zwischen Strahlteiler 106 und Rückreflexionsspiegel 1 10 ist ein weiteres λ/4-Verzögerungselement 115 angeordnet. Der dioptrische Objektivteil 104 zwischen Strahlteiler und Bildebene 102 hat eine Vielzahl von Linsen, von denen beispielhaft eine Positivlinse 1 16 gezeigt ist. Die Krümmungsmittelpunkte der Linsen des diopthschen Objektivteils 104 legen die Lage des bildseitigen Teils 1 17 der optischen Achse fest, um den das Bildfeld zentriert ist. Der objektseitige Teil 1 12 und der bild- seitige Teil 117 der optischen Achse verlaufen koaxial, so dass Objekt- feld und Bildfeld wie bei einem rotationssymmetrischen, rein refraktiven Projektionsobjektiv zueinander zentriert sind. Dies erleichtert den Einbau solcher Objektive in Projektionsbelichtungsanlagen erheblich.
Das Projektionsobjektiv 100 ist für den Betrieb mit zirkulär polarisiertem Eingangslicht ausgebildet. Nach Durchtritt durch die Objektebene, in der sich das Retikel befindet, wird das zirkulär polarisierte Licht mittels der Verzögerungsplatte 1 13 in linear polarisiertes Licht umgewandelt, welches in Bezug auf die Strahlteilerschicht 107 s-polarisiert ist und von dieser weitgehend vollständig in Richtung zum Konkavspiegel 105 reflektiert wird. Das Licht trifft nach Durchtritt durch die λ/4-Platte 1 14 zirkularpolarisiert auf den Konkavspiegel und ist nach Reflexion an diesem und nochmaligem Durchtritt durch das Verzögerungselement 1 14 in Bezug auf die Strahlteilerschicht 107 p-polarisiert. Aufgrund der p-Polarisation wird dieses Licht von der Sirahlteilerschicht 107 überwiegend transmittiert. Es trifft auf das zwischen Strahlteiler und Rückreflexionsspiegel 1 10 angeordnete Verzögerungselement 1 15, wird erneut in zirkuläre Polarisation überführt, um nach Reflexion am Planspiegel 1 10 und zweitem Durchtritt durch die λ/4-Verzögerungs- platte 1 15 mit s-Polarisation vorzuliegen. Dieses Licht trifft nun auf die der Bildebene zugewandte Rückseite der Strahlteilerschicht 107 und wird von dieser Richtung Bildebene weitgehend vollständig reflektiert. Im Ergebnis liegen somit die Achsen der Strahlbündel auf der Objektseite, d.h. vor Eintritt in den Strahlteiler, und auf der Bildseite, d.h. nach Austritt aus der gegenüberliegenden Seite Strahlteilers, koaxial zueinander.
Im refraktiven Objektivteil 104 kann zwischen Strahlteiler und Bildebene noch eine weitere λ/4-Verzögerungseinrichtung vorgesehen sein, die das s-polarisierte Licht in zirkulär polarisiertes Licht umwandelt, mit welchem dann die Abbildung im wesentlichen frei von durch Polarisa- tionseffekte verursachte, strukturrichtungsabhängige Auflösungsunterschiede erfolgen kann.
Die einzige Strahlteilerfläche 107 des Strahlteilers 106 wird somit zweimal in Reflexion genutzt, wobei zwischen der ersten und der zweiten Reflexion eine Transmission durch die Strahlteilerschicht er olgt. Jeweils zwischen den Wechselwirkungen des Lichts mit der Strahlteilerschicht erfolgt eine Drehung der Polarisationsvorzugsrichtung des Lichtes um 90°.
Die beidseitig reflektierende Strahlteilerschicht 107 ist ein Interferenzschichtsystem mit einer Vielzahl von Schichten aus dielektrischem Material, wobei Schichten mit hochbrechendem und niedrigbrechendem Material abwechselnd übereinander- angeordnet sind. Die beidseitige Reflexion wird dadurch gefördert, dass das Schichtsystem in Bezug auf eine mittig im Schichtsystem liegende Symmetrieebene im wesentlichen symmetrisch aufgebaut ist, so dass das von der Objektebene und das vom Rückreflexionsspiegel 1 10 kommende Licht im wesentlichen die gleiche Schichtenfolge "sehen"
Das Projektionsobjekliv kann mit hohen numerischen Aperturen von typischer Weise mehr als 0,7 oder 0,8 betrieben werden. Die hohen Aperturen bedingen, dass Licht aus einem großen Inzidenzwinkel- bereich von beispielsweise 45° + (2° bis 10°) auf die Strahlteilerschicht fällt. Insbesondere unter diesen Bedingungen ist es möglich, dass ein kleiner Teil des s-polarisierten Lichtes von der Strahlteilerschicht transmittiert wird. Da dieses Licht nicht den vom optischen Design vorgesehen Lichtweg verfolgt, insbesondere den Konkavspiegel 105 verfehlt, kann sich von diesem Licht nur ein stark defokussiertes "Bild" in der Bildebene 102 ausbilden. Der Großteil dieses Falschlichts kann z.B. durch eine Blende an einem gegebenenfalls gebildeten Zwischenbild oder an anderer Stelle im Objektiv ausgeblockt werden. Die verblei- bende, nahe am Hauptstrahl der Abbildung liegende Intensität kann im Bild toleriert werden, da sie gegebenenfalls nur einen niedrigen Untergrund repräsentiert.
Falschlicht in p-Polarisation kann beispielsweise aufgrund der Rest- reflektivität der Strahlteilerschicht 107 für p-polarisiertes Licht, Reflexionen an Retikel und Transmission an der Strahlteilerschicht 107 auftreten. Dieses Falschlicht kann durch einen geeigneten Polarisator abgefangen werden, falls dies erforderlich sein sollte.
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Projektionsobjektivs gezeigt. Gleiche oder entsprechende Elemente tragen entsprechende Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform, jeweils erhöht um 100. Das Projektionsobjektiv 200 hat zwischen seiner Objektebene 201 und der nicht gezeigten Bildebene, die parallel zur Objektebene ausgerichtet ist, einen katadioptrischen Objektivteil 203 und einen hinter dem Strahlteiler 206 beginnenden dioptrischen Objektivteil 204, in welchem unmittelbar hinter dem Strahlteiler 206 ein ebener Umlenkspiegel 220 in 45° zur optischen , Achse angeordnet - ist. Der katadioptrische Objektivteil umfasst einen als Hauptspiegel dienenden Konkavspiegel 205, den Strahlteiler 206 und einen als Konkavspiegel ausgebildeten Rückreflexionsspiegel 210, der auf der der Objektebene 201 gegenüberliegenden Seite des Strahlteilers 206 angeordnet ist. Die in einem Winkel von 45° zum objektseitigen Teil 212 der optischen Achse gekippte Strahlteilerschicht 207 ist parallel zum Umlenkspiegel 220 derart ausgerichtet, dass ihre der Objektebene 201 zugewandte Eintrittsseite dem Konkavspiegel 205 abgewandt ist. Der objektseitige Teil 212 und der bildseitige Teil 217 der optischen Achse haben einen Achsabstand 230, der im wesentlichen mit dem senkrecht zu den optischen Achsen 212, 217 gemessenen Abstand zwischen Strahlteilerfläche 207 und Umlenkspiegel 220 übereinstimmt. Zwischen Objektebene und Strahlteiler, Strahlteiler und Konkavspiegel 205 sowie Strahlteiler und Rückreflexionsspiegel 210 sind jeweils Verzögerungselemente 213, 214, 215 mit der Wirkung von λ/4-Platten vorgesehen.
Das Projektionsobjektiv 200 ist für einen Betrieb mit zirkulär polarisiertem Licht ausgelegt, welches das Retikel durchsetzt und nach Durchtritt durch die λ/4-Platte 213 in Bezug auf die Strahlteilerschicht 207 p-polarisiert ist. Wird vom Beleuchtungssystem p-polarisiertes Licht bereitgestellt, so kann die Verzögerungseinrichtung 213 entfallen. Das p-polarisierte Licht wird von der Strahlteilerschicht 207 in Richtung des konkaven Rückreflexionsspiegels 210 durchgelassen, von diesem Richtung Strahlteilerfläche rückreflektiert und durch die im zweimaligen Durchtritt betriebene λ/4-Platten 215 in s-polarisiertes Licht umgewandelt, welches von der Strahlteilerschicht 207 Richtung Konkavspiegel 205 reflektiert wird. Nach zweimaligem Durchtritt durch die λ/4-Platte 214 und Reflexion am Konkavspiegel 205 trifft das nun wieder p-polarisierte Licht erneut auf die Strahlteilerschicht 207 und wird von dieser Richtung Umlenkspiegel 220 durchgelassen, welcher das Licht Richtung Bildebene umlenkt.
Bei dieser Ausführungsform wird die Strahlteilerschicht 207 somit zweimal in Transmission und bei der dazwischenliegenden Wechselwirkung in Reflexion betrieben.
Das Abbildungssystem 200 ist objektseitig und bildseitig streng tele- zentrisch. Die Telezenthe im Objektraum wird durch die positive katadioptrische Gruppe mit dem konkaven Rückreflexionsspiegel 210 unmittelbar hinter dem Strahlteilerwürfel 206 sichergestellt. Diese Gruppe befindet sich im optischen Nahbereich der Objektebene, in dem die Randstrahlhöhen kleiner sind als die Hauptstrahlhöhe. Die positive Brechkraft dieser katadioptrischen Gruppe kann so bemessen sein, dass zwischen der Objektebene 201 und dem Strahlteilerwürfel keine positive Brechkraft erforderlich ist. Entsprechend hat die gezeigte Ausfüh- rungsform in diesem Objektivbereich zwischen Objektebene 201 und dem Strahlteiler 206 zusätzlich zum Verzögerungselement 213 lediglich eine planparallele Eintrittsplatte 221. Die positive Brechkraft der den konkaven Rückreflexionsspiegel 210 umfassenden positiven katadioptrischen Gruppe nach dem Strahlteilerwürfel kann so bemessen sein, dass wegen einer genügenden chromatischen Überkorrektion im Zwischenbild vor dem Haupt-Konkavspiegel 205 nur eine Negativlinse 222 erforderlich ist.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 kommt ohne Positivlinsen im Bereich um den Strahlteiler aus und kann entsprechend materialsparend und kompakt aufgebaut sein. Es gibt auch Ausführungsformen, bei denen zwischen dem Strahlteiler und dem Rückreflexionsspiegel und/oder zwischen dem Strahlteiler und dem Umlenkspiegel 220 positive Brechkraft angeordnet ist.
Anhand von Fig. 3 wird eine dritte Ausführungsform erläutert. Elemente und Baugruppen dieser Ausführungsform tragen Bezugszeichen, die denen von-, entsprechenden- Elementen und Baugruppen der vorher erläuterten Ausführungsform, vermehrt um 100, entsprechen.
Das Projektionsobjektiv 300 hat zwischen Objektebene 301 und Bildebene 302 einen katadioptrischen erster Objektivteil 303 und dahinter einen dioptrischen zweiten Objektivteil 304. Der katadioptrische Objektivteil umfasst einen Konkavspiegel 305 und einen physikalischen Strahlteiler 306, dem auf der dem Hauptspiegel 305 gegenüberliegenden Seite ein ebener Rückreflexionsspiegel 310 zugeordnet ist. Der Strahlteiler 306 hat zwei Strahlteilerschichten 307 und 307', die jeweils um 45° gegenüber dem objektseitigen Teil 312 bzw. dem bildseitigen Teil 317 der optischen Achse gekippt sind. Der senkrecht zu diesen Teilen der optischen Achse gemessene Schichtabstand 322 bestimmt den Achsabstand 323 zwischen den Teilen 312 und 317 der optischen Achse. Somit kann der Achsabstand bzw. Lateralversatz (OIS) 323 zwischen Objektfeld und Bildfeld durch geeignete Wahl der Dicke einer zwischen den Strahlteilerschichten 307, 307' anzuordnenden, planparallelen, transparenten Platte beliebig eingestellt werden.
Das Projektionsobjektiv 300 hat zwischen Objektebene und Strahlteiler eine planparallele Eintrittsplatte 330 und eine zur Objektebene gekrümmte Positivlinse 331. Zwischen dem Strahlteiler und dem als Hauptspiegel dienenden Konkavspiegel 305 sind unmittelbar vor diesem zwei Negativ-Meniskuslinsen 332, 333 angeordnet, die zusammen mit diesem einen wesentlichen Beitrag zur chromatischen Korrektur des Systems leisten. Wie bei den anderen Ausführungsformen ist negative Linsenbrechkraft in der Nähe des Konkavspiegels 305 (bzw. 105 oder 205) geeignet, Farblängsfehler des zweiten Objektivteils zu kompensieren. Der katadioptrische Objektivteil ist so ausgelegt, dass mit Abstand hinter der Austrittsseite des Strahlteilers ein Zwischenbild 340 mit einem Abbildungsmaßstab zwischen ca. 0,95 und ca. 1 ,05 erzeugt wird. Dieses wird durch die Linsen des katadioptrischen Objektivteils 103 im verkleinerten Maßstab in die Bildebene 302 abgebildet. In der Näh -des Zwischenbildes sitzt eine Feldblende 334. Deren Blendenöffnung 335 kann in Bezug auf das von der Objektebene divergent ausgehende Strahlbündel 336 so angeordnet werden, dass eine Verlängerung dieses Strahlbündels durch den Strahlteiler hindurch außerhalb der Blendenöffnung die Ebene der Feldblende schneidet. Damit wird Licht, welches aufgrund unvollständiger Wirkung der Strahlteilerschichten direkt durch den Strahlteiler hindurch strahlt, vollständig ausgeblendet und kann nicht als Falschlicht in die Bildebene 303 gelangen.
Es ist ersichtlich, dass der in die Bildebene gelangende Anteil von Falschlicht durch geeignete Einstellung des Achsversatzes 323 beliebig weit reduziert werden kann. Wird der Achsabstand beispielsweise kleiner gewählt, so dass ein Randanteil des Strahlbündels 336 noch in die Blendenöffnung 335 fallen kann, kann hierdurch ein geringfügiger Falschlichtanteil entstehen. Der Achsabstand 323 kann bei dieser Konstruktion somit in Abhängigkeit von dem in der Bildebene 303 tolerierbaren Falschlichtanteil eingestellt werden.
Das Projektionsobjektiv und das nicht gezeigte, vorgeschaltete Beleuchtungssystem wird so aufeinander abgestimmt, dass das von der Objektebene auf die erste Strahlteilerschicht 307 fallende Licht in Bezug zu dieser s-polarisiert ist und somit zum Konkavspiegel 305 reflektiert wird. Durch ein nicht gezeigtes λ/4-Verzögerungselement, welches zwischen Strahlteiler und Konkavspiegel 305 angeordnet ist und im zweifachen Durchtritt betrieben wird, wird das vom Konkavspiegel zurückkommende Licht bezüglich der Strahlteilerschicht 307 p-polarisiert und somit von dieser in Richtung der zweiten Strahlteilerschicht 307' transmittiert. Diese transmittiert das Licht weiter Richtung Planspiegel 310, vor dem sich ein λ/4-Verzögerungselement befindet. Somit ist das vom Spiegel 310 reflektierte und wieder in den Strahlteiler 306 eintretende Licht s-polarisiert und wird von der zweiten Strahlteilerschicht 307' Richtung Bildebene 303 reflektiert.
Der Strahlteiler ist somit so aufgebaut, dass der Lichtweg innerhalb des Strahlteilers zwei Transmissionen und zwei Reflexionen an einer Strahlteilerschicht umfasst, wobei an jeder der Strahlteilerschicht 307, 307' jeweils eine Reflexion und eine Transmission stattfindet. Die Interferenz- Mehrschichtsysteme für die Strahlteilerschichten können aufgrund dieser Nutzung einen geeigneten konventionellen Aufbau haben.
In Fig. 4 ist eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäß Projektionsobjektivs gezeigt. Gleiche oder entsprechende Elemente tragen entsprechende Bezugszeichen wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2, jeweils erhöht um 200. Das Projektionsobjektiv 400 hat zwischen seiner Objektebene 401 und der parallel zur Objektebene ausgerich- teten Bildebene 402 einen katadioptrischen Objektivteil 403 und einen hinter dem Strahlteiler 406 beginnenden dioptrischen Objektivteil 404, in dem ein um 45° gegen die optische Achse geneigter, ebener Umlenkspiegel 420 angeordnet ist.
Der katadioptrische Objektivteil 403 hat einen gewinkelten Aufbau mit zwei in einem Winkel von 90° zueinander ausgerichteten Teilsystemen 440, 450, die einen unterschiedlichen, ähnlichen oder weitgehend identischen Aufbau haben können. Das auf der der Objektebene 401 gegenüber liegenden Seite des Strahlteilers 406 angeordnete erste Teilsystem 440 umfasst einen Konkavspiegel 405, eine in der Nähe des Konkavspiegels unmittelbar vor diesem angeordnete Linsengruppe 441 mit negativer Brechkraft und eine zwischen dem Strahlteiler und dieser Linsengruppe angeordnete " Verzögerungseinrichlung 442 mit der Wirkung einer λ/4-Platte. Das rechtwinklig dazu ausgerichtete zweite Teilsystem 450 hat einen Konkavspiegel 410, der als Rückreflexions- Konkavspiegel dient, eine in der Nähe unmittelbar vor dessen Spiegelfläche angeordnete Linsengruppe 451 mit negativer Brechkraft und eine zwischen dieser Linsengruppe und dem Strahlteiler angeordnete Verzögerungseinrichtung 452 mit der Wirkung einer λ/4-Platte. Die zerstreuenden Linsengruppen 441 , 451 können beispielsweise jeweils zwei Zerstreuungslinsen umfassen, die als Negativ-Meniskuslinsen gestaltet sein können.
Das Projektionsobjektiv bildet die Objektebene 401 unter Erzeugung genau eines reellen Zwischenbildes 431 in die Bildebene 402 ab. Zwischen Objektebene und Strahlteiler sowie zwischen Strahlteiler und Zwischenbild ist jeweils positive Brechkraft angeordnet.
Das Projektionsobjektiv 400 ist für einen Betrieb mit linear polarisiertem Licht ausgelegt, welches in Bezug auf die Strahlteilerfläche 407 p-polarisiert ist. Soll das Objektiv mit zirkulär polarisiertem Licht betrieben werden, so kann zwischen der Objektebene und dem Strahlteiler eine λ/4-Platte oder eine Einrichtung entsprechender Wirkung angeordnet sein, um an der Strahlteilerschicht 407 p-Polarisation bereitzustellen. Das p-polarisierte Licht wird von der Strahlteilerschicht 407 in Richtung des Konkavspiegels 405 im ersten Teilsystem 440 durchgelassen, von diesem in Richtung Strahlteilerfiäche rückreflektiert und durch die im zweimaligen Durchtritt betriebene λ/4-Platte 442 in s-polarisiertes Licht umgewandelt, welches von der Strahlteilerschicht 407 in Richtung des Rückreflexions-Konkavspiegels 410 des zweiten Teilsystems 450 reflektiert wird. Nach zweimaligem Durchtritt durch die λ/4-Platte 452 und Reflexion am Rückreflexions-Konkavspiegel 410 trifft das nun wieder p-polarisierte Licht erneut auf die Strahlteilerschicht 407 und wird von dieser in Richtung des Umlenkspiegels 410 durchgelassen, der das Licht Richtung Bildebene 402 umlenkt.
Bei dieser Ausführungsform wird die Strahlteilerschicht 407 somit zunächst von der objektzugewandten Seite in Transmission, danach in Reflexion und danach von der objektabgewandten Seite wieder in Transmission betrieben. Dabei liegen die Konkavspiegel 405, 410 der Teilsysteme 440, 450 im Lichtweg hintereinander.
Die beiden Teilsysteme 440, 450 tragen in vorteilhafter Weise zur Korrektur des Farblängsfehlers CHL des Gesamtsystems bei, indem sie einen Vorhalt für den Farblängsfehler schaffen, der durch die nachfolgenden Komponenten des zweiten, dioptrischen Objektivteils 404 kompensiert wird. Dabei stellt in jedem Teilsystem die Kombination eine Linsengruppe mit negativer Brechkraft mit einem Konkavspiegel positiver Brechkraft einen erheblichen Anteil des Vorhaltes bereit. Bekanntlich ist der Farblängsfehler proportional zum Produkt aus dem Quadrat der Randstrahlhöhe und der Brechkraft der Negativgruppe. Durch die zwei Arme mit jeweils einer Linsengruppe negativer Brechkraft und jeweils einem Konkavspiegel kann der Farblängsfehler-Vorhalt auf die beiden Arme verteilt werden. Dies ermöglicht es, die erforderliche Randstrahlhöhe um einen Faktor 2 oder die Brechkraft und den Faktor 2 zu reduzieren. Durch die Reduzierung der Randstrahlhöhe können in diesem Bereich Linsen mit geringeren Durchmessern verwendet werden. Optisches Material, welches für die hohen Anforderungen in einem Lithografie-Projektionsobjektiv geeignet sein muss, ist in der Regel für geringere Durchmesser einfacher und kostengünstiger bereitzustellen. Da bei den vorzugsweise vorgesehenen Wellenlängen von weniger als 200 nm Calciumfluorid als Linsenmaterial verwendet werden sollte, ist dies von großem Vorteil. Zusätzlich kommt es durch die Aufspaltung in zwei Teilsysteme 440, 450 mit negativer Brechkraft zu einer Reduzierung der Bildfehler höherer Ordnung, insbesondere der chromatischen Variation des Öffnungsfehlers.
Die beiden Teilsysteme 440, 450, welche jeweils eine zerstreuende Linsengruppe und einen Konkavspiegel umfassen, sind vorzugsweise als afokale Systeme aufgebaut, so dass im zugehörigen Durchgang durch den Strahlteilerwürfel jeweils ein nahezu paralleler Strahlengang vorliegt. Dies-. _ erleichtert die Herstellung ^von_ wirksamen Strahlteilerschichten mit guter polarisationsselektiver Wirkung, da die Strahlteilerschichl nur für einen relativ geringen Inzidenzwinkelbereich um 45° optimiert werden muss.
Bei einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung können die folgenden besonderen Merkmale einzeln oder in Kombination vorgesehen sein. Der zweite, normalerweise rein refraktive Objektivteil kann verkleinernd wirken, während der katadioptrische Objektivteil normalerweise eine Vergrößerung nahe 1 hat, d.h. nicht oder nur schwach verkleinernd oder vergrößernd wirkt. In der Nähe des Haupt- Konkavspiegels des katadioptrischen Teils ist vorzugsweise eine zerstreuende Linse oder Linsengruppe angeordnet, deren Linsenbrech- kraft wesentlich zur Kompensation von Farblängsfehlern des zweiten Objektivteils beiträgt. Vorzugsweise sind hier mindestens zwei, insbesondere genau zwei Zerstreuungslinsen angeordnet. Der Linsendurchmesser der mindestens einen, in der Nähe des Konkavspiegels liegenden Negativlinse sollte etwa gleich oder größer sein als die Linsendurchmesser von Linsen im Bereich der bildnahen Blendenebene im zweiten Objektivteil. In der Regel ist eine physikalische Blende (Aperturblende) zur Begrenzung und Einstellung der genutzten Apertur vorgesehen. Sie ist normalerweise verstellbar. Je nach Konstruktion kann die physikalische Blende in der Nähe des Konkavspiegels im katadioptrischen Teil oder im Bereich der dazu konjugierten Blendenebene im refraktiven zweiten Objektivteil liegen.
Es kann fertigungstechnisch günstig sein, alle Linsen oder zumindest 90% oder mehr der Linsen aus einem einzigen Material zu fertigen. Die Verwendung eines zweiten Materials für die chromatische Korrektur kann bei katadioptrischen Systemen ggf. vermieden werden. Als Linsenmaterial kann synthetisches Quarzglas benutzt werden, vor allem bei Arbeitswellenlängen von 248 nm oder 193 nm. Bei kürzeren Wellenlängen,- insbesondere 157 nm oder darunter, -wird -bevorzugt -Fiuoridkristall- matehal verwendet, insbesondere Kalziumfluorid (CaF2), ggf. auch Bariumfluorid oder Lithiumfluorid. Bei Verwendung von Fluoridkristall- materialen ist zu beachten, dass diese Materialien int nsische Doppelbrechung zeigen. Es kann günstig sein, Linsenmaterial mit mindestens zwei verschiedenen Kristallstrukturrichtungen bzw. kristallographischen Orientierungen einzusetzen, um die Doppelbrechung der Linsen mindestens teilweise zu kompensieren. Der Strahlteiler kann bei 248 nm aus synthetischem Quarzglas gefertigt werden, bei 193 nm kann wahlweise synthetisches Quarzglas oder Kalziumfluorid zum Einsatz kommen, für Wellenlängen von 157 nm oder darunter wird bevorzugt Kalziumfluorid verwendet.

Claims

Patentansprüche
1. Katadioptrisches Projektionsobjektiv zur Abbildung eines in der Objektebene des Projektionsobjektivs angeordneten Musters in die Bildebene des Projektionsobjektivs mit: einer optischen Achse; einem katadioptrischen ersten Objektivteil (103, 203, 303, 403); der einen Konkavspiegel (105, 205, 305, 405) und einen physikalischen Strahlteiler (106, 206, 306, 406) mit mindestens einer polarisationsselektiven Strahlteilerschicht (107, 107', 207, 307, 307', 407) umfasst, sowie einem zweiten Objektivteil (104, 204, 304, 404), wobei in einem den Konkavspiegel (105, 205, 305, 405) einschließenden Lichtweg ein Rückreflexionsspiegel (110, 210, 310, 410) zur Rückreflexion von aus dem Strahlteiler kommenden Strahlung in Richtung des Strahlteilers (106, 206, 306, 406) angeordnet ist.
2. Projektionsobjektiv nach Anspruch 1 , bei dem der Rückreflexionsspiegel ein Planspiegel (110, 310) ist.
3. Projektionsobjektiv nach Anspruch 1 , bei dem der Rückreflexionsspiegel ein gekrümmter Spiegel, insbesondere ein Konkavspiegel (210, 41 ) ist.
4. Projektionsobjektiv nach Anspruch 3, bei dem der Rückreflexionsspiegel ein Rückreflexions-Konkavspiegel (410) ist und bei dem zwischen dem Strahlteiler (406) und dem Rückreflexions-Konkavspiegel (410) eine Linsengruppe (451 ) mit negativer Brechkraft angeordnet ist.
5. Projektionsobjektiv nach Anspruch 4, bei dem ein den Rückrefle- xions-Konkavspiegel (410) und die Linsengruppe (451 ) negativer Brechkraft enthaltendes Teilsystem (450) als ein im wesentlichen afokales System ausgelegt ist.
6. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein objektseitiger Teil (1 12, 312) der optischen Achse und ein bildseitiger Teil (1 17, 317) der optischen Achse einen Achsabstand (323) aufweisen, der kleiner ist als der maximal genutzte Durchmesser des Strahlteilers, gemessen in Richtung des Achsabstandes.
7. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein --objektseitiger Teil (1 12) der optischen Achse und ein bildseitiger Teil (1 17) der optischen Achse koaxial verlaufen.
8. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Strahlteilerschicht (107) als beidseitig reflektierende Schicht ausgebildet ist.,
9. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Strahlteilerschicht (207, 407) als beidseitig transmittierende Schicht ausgebildet ist.
10. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Strahlteilerschicht (107, 207, 407) ein Mehrfach-Interfe- renz-Schichtsystem mit einem Schichtaufbau ist, der bezüglich einer innerhalb der Strahlteilerschicht liegenden Symmetrieebene im wesentlichen symmetrisch ist.
11. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem hinter dem Strahlteiler (306) im zweiten Objektivteil (304) eine Feldblende (334) angeordnet ist, wobei eine Blendenöffnung (335) der Feldblende außerhalb einer Verlängerung eines von der Objektebene (301 ) auf den Strahlteiler treffenden Strahlbündels (336) liegt.
12. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen der Objektebene und der Bildebene mindestens ein Zwischenbild (231 , 340, 431 ) erzeugt wird.
13. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Strahlteiler (306) eine erste Strahlteilerschicht (307) und mindestens eine zweite Strahlteilerschicht (307') aufweist.
14. Projektionsobjektiv nach Anspruch 13, bei dem die erste Strahlteilerschicht (307) und die zweite Strahlteilerschicht (307') um einen Schichtabstand (322) parallel versetzt zueinander angeordnet sind.
15. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Bereich zwischen Objektebene (201 ) und Strahiteiler (206) im wesentlichen brechkraftfrei ist.
16. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen Objektebene (201 ) und Strahlteiler (206) keine Positivlinse angeordnet ist.
17. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine im optischen Nahbereich der Objektebene (201 ) angeordnete positive Brechkraft im wesentlichen durch einen gekrümmten Rückreflexionsspiegel (210) bereitgestellt wird.
18. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine objektseitige Telezentrie im wesentlichen von einem in Reflexion wirksamen optischen Element (210) eingestellt wird.
19. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zweite Objektivteil (104, 204, 304, 404) rein refraktiv aufgebaut ist.
20. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zweite Objektivteil (104, 204, 304, 404) verkleinernd wirkt.
21. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in der Nähe des Konkavspiegels (205, 305, 405) eine zerstreuende Linsengruppe (222, 332, ^333, 441 ) angeordnet ist, insbesondere mit mindestens zwei Zerstreuungslinsen (332, 333).
22. Projektionsobjektiv nach Anspruch 21 , bei dem ein den Konkavspiegel und die zerstreuende Linsengruppe enthaltenes Teilsystem ^440) als im- wesentlichen afokales System ausgelegt ist.
23. Projektionsobjektiv nach Anspruch 21 oder 22, bei dem die mindestens eine Linse der zerstreuenden Linsengruppe einen Linsendurchmesser hat, der im wesentlichen gleich oder größer ist als Linsendurchmesser im Bereich einer bildfeldnahen Blendenebene des Projektionsobjektivs.
24. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Aperturblende, insbesondere mit verstellbarem Blendendurchmesser, in der Nähe des Konkavspiegels (105, 205, 305, 405) oder im zweiten Objektivteil angeordnet ist.
25. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens 90% aller transparenten optischen Komponenten, insbesondere aller Linsen, aus dem gleichen Material bestehen, wobei vorzugsweise alle transparenten optischen Komponenten, insbesondere alle Linsen, aus dem gleichen Material gefertigt sind.
26. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Material für transparente optische Komponenten, insbesondere für die Linsen, bei Arbeitswellenlängen von 248nm oder 193nm synthetisches Quarzglas (SιO2) und bei Arbeitswellenlängen von 157nm oder darunter ein Fluoridkristallmaterial, insbesondere Kalziumfluorid (CaF2), verwendet wird.
27. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Strahlteiler (106, 206, 306) bei 248nm Arbeitswellenlänge aus synthetischem Quarzglas, bei 193nm Arbeitswellenlänge aus synthetischem Quarzglas oder Kalziumfluorid und bei 157 nm Arbeitswellenlänge oder darunter aus Kalziumfluorid besteht.
28. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem für die Herstellung von transparenten optischen Komponenten ein Fluoridkristallmaterial mit intrinsischer Doppelbrechung verwendet wird, insbesondere Kalziumfluorid, wobei das Fluoridkristallmaterial zur Kompensation von Doppelbrechung mit mindestens zwei Kristallorientierungen relativ zur optischen Achse verwendet wird.
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