WO2004107048A2 - Mikrolithographische projektionsbelichtungsanlage - Google Patents

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WO2004107048A2
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projection exposure
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projection
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Definitions

  • the invention relates to microlithographic projection exposure systems such as are used for the production of microstructured components.
  • the invention relates in particular to projection exposure systems with a projection lens designed for immersion operation.
  • Integrated electrical circuits and other microstructured components are usually produced by applying a plurality of structured layers to a suitable substrate, which can be a silicon wafer, for example.
  • a suitable substrate which can be a silicon wafer, for example.
  • To structure the layers they are first covered with a photoresist that is sensitive to light in a specific wavelength range, for example light in the deep ultraviolet spectral range (DUV, deep ultraviolet).
  • the coated afer is then exposed in a projection exposure system.
  • a pattern of diffractive structures, which is located on a mask, is imaged onto the photoresist with the aid of a projection lens. Since the image scale is generally smaller than 1 projection lenses of this type are often also referred to as reduction lenses.
  • the wafer is subjected to an etching process, as a result of which the layer is structured according to the pattern on the mask.
  • the remaining photoresist is then removed from the remaining parts of the layer. This process is repeated until all layers have been applied to the wafer.
  • One of the main goals in the development of the projection exposure systems used in the manufacture is to be able to lithographically define structures with increasingly smaller dimensions on the wafer. Small structures lead to high integration densities, which generally has a favorable effect on the performance of the microstructured components produced with the aid of such systems.
  • the size of the definable structures primarily depends on the resolution of the projection lens used. Since the resolution of the projection lenses is inversely proportional to the wavelength of the projection light, one approach to increasing the resolution is to use projection light with ever shorter wavelengths.
  • the shortest wavelengths currently used are in the deep ultraviolet spectral range (DUV, deep ul traviolet) and are 193 nm or occasionally even 157 nm.
  • Another approach to increasing the resolution is based on the idea of introducing an immersion liquid with a high refractive index into an immersion space that remains between a last lens of the projection lens on the image side and the photoresist or another light-sensitive layer to be exposed.
  • Projection lenses that are designed for immersion operation and are therefore also referred to as immersion lenses can achieve numerical apertures of more than 1, for example 1.3 or 1.4.
  • immersion not only enables high numerical apertures and thereby increased resolution, but also has a favorable effect on the depth of field. The greater the depth of field, the less stringent are the requirements for an exact positioning of the wafer in the image plane of the projection lens.
  • immersion in a broader sense, one also speaks of immersion if the light-sensitive layer is covered by an immersion liquid without the last optical element of the projection objective on the image side necessarily being immersed in the immersion liquid.
  • a projection exposure system is known from US Pat. No. 4,346,164, which has a container which is open at the top for receiving the wafer and whose upper edge lies higher than the lower boundary surface of the last image-side lens of the projection objective.
  • Inlets and outlets for an immersion liquid open into the container and are connected to a pump, a temperature control device and a filter for cleaning the immersion liquid.
  • the immersion liquid is circulated in a liquid circuit, whereby a gap remains which remains between the lower interface of the last image-side lens of the projection lens and the wafer.
  • a projection exposure system is known from WO 99/49504, in which a small amount of immersion liquid is held in the intermediate space that remains between the last lens on the image side of the projection objective and the wafer. Even if the wafer moves away under the projection lens during a movement, the immersion liquid remains below the last lens on the image side. This is made possible by several inlets and outlets that are distributed closely around this area. The immersion liquid continuously emerges from the inlets and is sucked off again at the outlets. This prevents the immersion liquid from being carried along by the moving wafer.
  • the object of the invention is therefore to provide a projection exposure system designed for an immersion operation which, with a simple construction, enables reliable and low-maintenance operation.
  • a projection exposure system with an illumination device for generating projection light and a projection objective with which a reticle which can be arranged in an object plane of the projection objective can be imaged on a light-sensitive layer which can be arranged in an image plane of the projection objective.
  • the projection objective is also designed for an immersion operation in which a last lens on the image side of the projection objective is immersed in an immersion liquid.
  • a closure element which is permeable to the projection light is provided and can be arranged between the last lens on the image side and the light-sensitive layer in such a way that it immerses at least with its image-side boundary surface in the immersion liquid.
  • a terminating element in the space between the last lens of the projection objective on the image side and the light-sensitive layer has the advantage, among other things, that components emerging from the light-sensitive layer or other contaminants arising there possibly still accumulate to a negligible extent on the last lens on the image side can because the Final element, in particular the side facing the light-sensitive layer, which acts as a protective shield for the last lens on the image side.
  • the Final element in particular the side facing the light-sensitive layer, which acts as a protective shield for the last lens on the image side.
  • the closure element is attached to the projection lens from the outside and can be removed and assembled without dismantling the projection lens, the effort required for this remains comparatively low.
  • an intermediate space remains between the last lens of the projection objective on the image side and the closure element, which can be at least partially filled with immersion liquid.
  • the closure element is therefore immersed in immersion liquid on both sides, so that there is only a slight refraction of light at the object-side interface of the closure element.
  • the requirements for the adjustment and manufacturing accuracy of the closure element are correspondingly low.
  • even a closing element with a plane-parallel shape is very sensitive to manufacturing errors, e.g. Deviations from the target thickness, the parallelism of the interfaces and fitting errors.
  • the gap is not completely, but only partially filled with immersion liquid, there remains see the immersion liquid and the last lens on the image side a gas-filled area.
  • the projection lens is to be convertible between dry operation and immersion operation with as little effort as possible.
  • the fewer gaps between solid optical elements such as lenses or end elements are filled with immersion liquid, the less a changeover to immersion operation has on the adjustment of the projection lens. From this point of view, it may even be advantageous not to let the projection objective be immersed in the immersion liquid, but rather to leave a gas-filled area between the closure element and the immersion liquid.
  • the projection objective for introducing immersion liquid into the space between the last lens on the image side and the closure element has a first immersion device, which is used by a second immersion device for introducing immersion liquid into the
  • the closure element has the same refractive index as the last lens on the image side of the projection lens and is optically coupled to this lens with its object-side interface in such a way that projection light passing through the projection lens is not broken between the last lens on the image side and the closure element.
  • the absence of any refraction between the last lens and the closure element leads to an even lower adjustment effort when replacing the closure element. This can be realized, for example, in that the last lens on the image side, the closure element and also the immersion liquid located between them have the same refractive index.
  • Refraction of the projection light between the last lens on the image side and the closure element is also prevented if the closure element is blasted onto the last lens on the image side and both elements have the same refractive index.
  • a cracking may also make sense with different refractive indices, since in this way the last lens on the image side is directly protected from contamination by the closing element that is sprayed onto it. It is particularly easy to snap the closure element onto the last lens on the image side if the two interfaces facing each other are flat. Adjustment is then superfluous because the position of the closure element along the optical axis and the orientation in the plane perpendicular to it are given by the plane interfaces.
  • a first space remains between the last lens of the projection lens on the image side and the closure element, which can be filled with a first immersion liquid.
  • a second intermediate space remains between the closure element and the light-sensitive layer and can be filled with a second immersion liquid.
  • the first intermediate space can thus be separated from the second intermediate space in a fluid-sealing manner.
  • the first immersion liquid and the second immersion liquid do not necessarily have to be different.
  • the use of different immersion liquids has the advantage, among other things, that the immersion liquids can be optimally adapted to the specific conditions in the two spaces.
  • the first immersion liquid which is in contact with the last lens of the projection lens on the image side, can have, for example, a very small surface tension which would no longer be acceptable for the second immersion liquid coming into contact with the light-sensitive layer.
  • the first immersion liquid does not necessarily have to be as easy to clean as the second immersion liquid, since it cannot be contaminated by the light-sensitive layer.
  • the two immersion liquids can also be adapted from the chemical point of view Responsiveness. Since, for example, quartz glass and calcium fluoride crystals interact differently with adjacent liquids, the immersion liquids can be selected so that they chemically react as little as possible with the adjacent optical surfaces.
  • the end element is preferably arranged to be movable.
  • the movability enables the shear forces acting on the immersion liquid, caused by the relative movement between the fixed projection lens and the light-sensitive one
  • the closing element is moved synchronously with the light-sensitive layer during a scanning process of the projection exposure system, then uniform force distributions in the immersion liquids can be achieved over the entire scanning process. This favors the formation of laminar liquid flows, which counteracts the formation of bubbles. This applies in particular if the closure element is moved in a plane parallel to the light-sensitive layer.
  • the closing element and the light-sensitive layer have the same travel speeds and travel speeds during a projection. have directions. There is then no longer any relative movement between the closure element and the light-sensitive layer.
  • the second immersion liquid then rests in the second intermediate space in spite of the common movement of the light-sensitive layer and the closure element. It can therefore also have a higher viscosity than the first immersion liquid.
  • the closing element can be provided with a border which prevents the first immersion liquid from flowing away undesirably during the scanning operation. Therefore are also for the first immersion liquid, no additional measures, such as an inflow with gases, are required to prevent the immersion liquid from flowing off. As a result, bubbles cannot form in the first immersion liquid, or not to any appreciable extent.
  • the edge can be formed directly on the closure element. However, it is preferred if the edge is part of a trough which is open towards the last lens of the projection objective and in the bottom of which the closure element is arranged.
  • the tub itself can then be made of an opaque material, e.g. a metal or a crystal. Crystals such as Crystalline silicon has the advantage of being very dimensionally stable. Because of their low specific weight, their stiffness and their low chemical reactivity, ceramics, e.g. based on them, are also well suited as material for the bath.
  • the closing element e.g. can consist of quartz glass, then only forms a kind of window at the bottom of the tub through which the projection light can pass.
  • the closure element can also be tiltable about a tilt axis parallel to the image plane.
  • the tiltability represents an additional degree of freedom with which movements of the first and second immersion liquids can be influenced. If, for example during a positioning movement in an exposure pause, the closure element is tilted so that the greatest distance between the closure element and the light-sensitive layer is in the front in the direction of movement, a kind of wedge-shaped gap is created between the closure element and the light-sensitive layer.
  • the second immersion liquid is carried in this gap during a positioning movement of the wafer over the photosensitive layer.
  • the tilting can take place in such a way that the shortest distance between the closure element and the light-sensitive layer is so small that the second immersion liquid cannot pass through this gap due to cohesive forces. This makes it possible in a very simple manner to displace the second immersion liquid over the surface of the wafer even over greater distances and at higher speeds.
  • the distance between the light-sensitive layer and the closure element can then be reduced, for example, to such an extent that the immersion liquid remains in the second intermediate space solely by cohesive forces.
  • a holding device known per se can also be provided, which preferably contacts the second immersion liquid without contact stops in the second space.
  • the holding means may for example comprise at least one gas nozzle for this purpose, the 'outlet opening can be directed to the second immersion liquid.
  • At least the first intermediate space is arranged in a closable container.
  • the container can be, for example, a type of housing which is penetrated by the projection objective and which covers the entire support structure for the wafer.
  • the projection illumination system comprises a feed device for feeding a vapor phase of the first immersion liquid in the container. Even if the first immersion liquid differs from the second immersion liquid, it is generally not necessary to counteract evaporation of the second immersion liquid, since the interface with a surrounding gas is very small due to the sealing element.
  • a minimal cooling of the first immersion liquid is achieved when the vapor pressure of the vapor phase of the first immersion liquid in the container can be adjusted so that it is at least approximately equal to the saturated steam. pressure of the vapor phase of the first immersion liquid at the temperature prevailing in the container.
  • Another possibility of preventing temperature fluctuations within the first immersion liquid as a result of local evaporation is to cover the first intermediate space at least partially by a cover.
  • the cover reduces the interface to a surrounding gas, where evaporation can lead to cooling.
  • the cover can, for example, be designed such that only a small space filled with a gas remains between the cover and the first immersion liquid. Evaporation sets the saturation vapor pressure there relatively quickly.
  • the gas in the intermediate space can also be a special protective gas, the density of which is greater than the density of one. surrounding gas.
  • the protective gas is held in the intermediate space by gravity.
  • the inert gas should also be such as to create loading that its solubility in the second immersion liquid as small as possible, preferably less than 10 "4 percent by volume, is. An undesirable reduction of transmittance or refractive index changes in the second immersion liquid on gone into solution shielding gas can be counteracted in this way. It is even more favorable if the first immersion liquid immediately adjoins the cover, so that an interface with a surrounding gas or the protective gas mentioned above only remains where the cover is interrupted.
  • the trough has an edge which slides sealingly along the underside of the cover during a movement of the closure element.
  • the edge prevents the first immersion liquid from flowing off to the side.
  • it forms a seal that acts towards the cover.
  • a liquid film consisting of the first immersion liquid and acting as a lubricating seal always remains between an upwardly facing edge surface of the edge and the cover. So that this liquid film does not tear off during a movement of the tub, a can appear in the upward-facing edge surface of the edge Liquid reservoir can be let in, from which immersion liquid can flow.
  • the immersion liquid in the liquid reservoir is preferably under pressure, so that the liquid film does not tear off even when the relative movement between the trough and the cover generates a negative pressure in the edge region of the edge.
  • the pressure in the liquid reservoir can be generated, for example, by supplying first immersion liquid to the liquid reservoir under pressure from outside the tub.
  • an overflow channel can be arranged on at least one outside of the edge, which catches and discharges the overflowing first immersion liquid.
  • the closure element has at least approximately the same refractive index as the first and the second immersion liquid. In this way it is ensured that slight misalignments of the closure element have hardly any effect on the optical properties thereof.
  • the refractive index of the closure element preferably differs from the refractive index of the adjacent immersion liquids by no more than 1% and preferably no more than 0.5%. This can be achieved, for example, by the fact that the adjacent immersion liquids are water and the closing element consists of LiF.
  • Refractive power is understood here to mean the property of an optical element not to have a focusing or defocusing effect.
  • An example of such an optical element is a plane-parallel plate made of a homogeneous material. Such a plate has an effect on the position of the image plane of the projection lens and on the correction of the spherical aberration and must therefore be taken into account when designing it. If there is a refractive index difference at the interfaces, however, such a plate only displaces rays hitting at an angle in parallel, the
  • a power element without a refractive power is advantageous because in this way the requirements for its adjustment are further reduced and the adjustment effort after cleaning or replacement of the power element is further reduced.
  • Quartz glass for example, can be used as the material for the closure element. Since quartz glass and other conventional optical materials are no longer sufficiently transparent in the case of very short-wave projection light in the deep ultraviolet spectral range, in particular at a wavelength of 157 nm, the use is a substitute of calcium fluoride, barium fluoride or strontium fluoride crystals or also of mixed crystals such as calcium barium fluoride. These materials can also be used for the closure element. However, these cubic crystals have an intrinsic birefringence, which lead to a deterioration in the imaging properties of the projection lens, unless appropriate countermeasures are taken.
  • the terminating element preferably comprises at least two partial elements made from one of the listed crystals, the thicknesses of which are selected and the crystal lattices are oriented to one another such that the influence of intrinsic birefringence on the projection light passing through is at least approximately compensated for.
  • the sub-elements can be joined together, for example, without a joint, or can be spaced apart in the direction of the optical axis. In the latter case, no space remaining between the sub-elements, which is preferably completely enclosed, should also be filled with a liquid which is permeable to the projection light.
  • the surfaces adjoining the space between the sub-elements do not necessarily have to be flat, but can also have a curvature. If the surface of the object-side sub-element facing the interspace is concave and / or the surface of the image-side sub-element facing the interspace is convex, then it is also possible for rays that the closure element is large Push through the opening angles and achieve a good compensation of the intrinsic birefringence.
  • An intermediate space in which the adjoining surfaces are curved and run parallel to one another so that the extent of the intermediate space along the optical axis is at least approximately constant has the advantage that ...
  • At least one surface of the closure element penetrated by projection light is reworked for the correction of wavefront errors by local material removal.
  • This method known per se, to compensate for wavefront deformations by slight material removal on the order of a few nanometers, can be used particularly effectively with the terminating element, since it is located in the immediate vicinity of the image plane.
  • the quotient of the refractive indices of the closure element and the immersion liquid is lower than in drying systems without immersion liquid, so that correspondingly more material has to be removed in order to achieve the same effect as with drying systems.
  • the end element is a plane-parallel plate, the post-processing of one or both surfaces is particularly simple.
  • a protective layer which is impermeable to immersion liquid is applied to at least one surface of the closure element which can come into contact with immersion liquid. layer applied.
  • a protective layer is particularly advantageous when fluoride crystals are used as the material for the closure element, since these have a relatively high solubility in water. The application of such a layer prevents the material from being attacked when water or a water-containing substance is used as the immersion liquid.
  • the application of such a protective layer is advantageous not only in connection with a closure element, but quite generally with all optical elements made of cubic fluoride crystals, in particular with calcium fluoride crystals, which can come into contact with the immersion liquid.
  • the compactness of a material is understood here to mean the ratio of the specific density of the material to a reference density at which the material is completely free from voids.
  • Figure 1 shows a meridional section through a projection exposure system according to a first embodiment of the invention in a greatly simplified, not to scale schematic representation
  • FIG. 2 shows an enlarged detail from the image-side end of a projection objective, which is part of the projection exposure system shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a projection exposure system according to a second exemplary embodiment of the invention in a representation corresponding to FIG. 2, in which the closure element is blasted onto the last lens on the image side;
  • FIG. 4 shows a projection exposure system with an additional horizontal partition wall according to a third exemplary embodiment of the invention in a partial representation corresponding to FIG. 1;
  • FIG. 5 shows a projection exposure system with a method terminating element according to a fourth exemplary embodiment of the invention in a partial representation corresponding to FIG. 1;
  • FIG. 6 shows an enlarged detail from the image-side end of the projection objective, which is part of the projection exposure system shown in FIG. 5, in a first displacement position of the carrier and the closure element;
  • FIG. 7 shows the image-side end of the projection objective from FIG. 6 in a second travel position of the carrier and the closure element
  • FIG. 8 shows the image-side end of the projection objective from FIG. 6 with the end element tilted
  • FIG. 9 shows an enlarged detail from the image-side end of a projection objective according to a fifth exemplary embodiment of the invention, in which an additional cover covers the first intermediate space;
  • FIG. 10 shows a further enlarged detail D from FIG. 9, in which the transition between the cover and an edge of a trough which holds the first immersion liquid is shown;
  • FIG. 11 shows the image-side end of a projection objective according to a sixth exemplary embodiment of the invention, in which the image-side surface of the last optical element on the image side is curved;
  • FIG. 12 shows the image-side end of a projection objective according to a seventh exemplary embodiment of the invention, in which a gas-filled intermediate space remains between the image-side last optical element and the immersion liquid;
  • FIG. 13 shows the image-side end of a projection objective in accordance with an eighth exemplary embodiment of the invention, in which the closure element is divided into two sub-elements along a curved surface;
  • FIG. 14 shows the image-side end of a projection objective in accordance with a ninth exemplary embodiment of the invention with a curved end element which is completely absorbed in immersion liquid;
  • FIG. 15 shows the image-side end of a projection objective according to a tenth exemplary embodiment of the invention, in which a gas-filled intermediate space remains between the closing element and the immersion liquid;
  • FIG. 16 shows the image-side end of a projection objective according to an eleventh exemplary embodiment of the invention, in which only the space between the last optical element on the image side and the end element is filled with immersion liquid.
  • FIG. 1 shows a meridional section through a microlithographic projection exposure system, designated overall by 10, according to a first exemplary embodiment of the invention in a highly simplified schematic illustration.
  • the projection exposure system 10 has an illumination device 12 for generating projection light 13, which among other things. a light source 14, an illumination optics indicated by 16 and an aperture 18 comprises.
  • the projection light has a wavelength of 157 nm.
  • the projection exposure system 10 also includes a projection objective 20, which contains a large number of lenses, of which only a few are shown by way of example in FIG. 1 for the sake of clarity and are labeled L1 to L5. Due to the shorter wavelength of the projection light 13, the lenses L1 to L5 are made of calcium fluoride crystals, which are still sufficiently transparent even at these wavelengths.
  • the projection lens 20 is used to focus on an object plane 22 of the To project projection lens 20 arranged reticle 24 reduced to a light-sensitive layer 26, which is arranged in an image plane 28 of the projection lens 20 and is applied to a carrier 30.
  • the carrier 30 is fastened to the bottom of a trough-like, upwardly open container 32, which can be moved parallel to the image plane 28 in a manner not shown with the aid of a displacement device.
  • the container 32 is filled with an immersion liquid 34 to such an extent that the projection objective 20 dips into the immersion liquid 34 with its last lens L5 on the image side during the operation of the projection exposure system 10.
  • this lens L5 is a high-aperture and comparatively thick lens, but the term “lens” is also intended to encompass a plane-parallel plate.
  • the container 32 Via a feed line 36 and a discharge line 38, the container 32 is connected to a processing unit 40, in which a circulation pump, a filter for cleaning immersion liquid 34 and a temperature control device are contained in a manner known per se and therefore not shown in detail.
  • the processing unit 40, the feed line 36, the discharge line 38 and the container 32 together form an immersion device, designated 42, in which the immersion liquid 34 circulates and is cleaned and kept at a constant temperature.
  • the immersion device 42 serves, in a manner known per se, to Solving power and / or to increase the depth of focus of the projection lens 20.
  • An exchange element 44 is arranged in a space 43 remaining between the last lens L5 on the image side and the light-sensitive layer 26, the details of which are explained below with reference to FIG.
  • FIG. 2 shows the front face 45 of the projection lens 20 in an enlarged detail from FIG. 1.
  • the end element 44 has the shape of a plane-parallel plate with e.g. has a circular or rectangular base area and is detachably and adjustably attached to the image-side end face 45 of the projection lens 20 by means of two fastening elements indicated by 46 and 48.
  • a fastening element 46 there is a fastening element 46
  • Screw connection 52 indicated. Fine drives are provided for adjustment, which are indicated in FIG. 2 by micrometer screws 54, 55, 56 and 57.
  • the closure element 44 comprises two interconnected plate-shaped partial elements 44a and 44b, which have the same dimensions and lie on one another without a joint. Because of the short wavelength of the projection light 13, the two sub-elements 44a and 44b are also each made of calcium fluoride crystals. The crystal lattices of the two sub-elements 44a, 44b are oriented in such a way that overall a rotationally symmetrical intrinsic double Distribution of the refraction for the closure element 44 results. As an alternative to this, the terminating element 44 can also comprise more than two partial elements with different crystal orientations. With a total of four plane-parallel sub-elements, it is possible, for example, to compensate the delay caused by intrinsic birefringence to a large extent for any direction of incidence. Examples of the crystal orientations mentioned here can be found, for example, in WO 02/093209 A2, WO 02/099450 A2 and US 2003/0011896 AI, the disclosure content of which is hereby fully made the subject of the present application.
  • the immersion liquid 34 rinses the exchange element 44 from all sides and is located in particular in the two gap-shaped spaces 64 and 66, which are between the closure element 44 on the one hand and the light-sensitive layer 36 or the last lens L5 on the image side on the other hand, remain.
  • the closure element 44 prevents impurities contained in the immersion liquid 34 from unimpeded onto the plane image-side interface 68 of the last lens L5 of the projection lens 30 can reach.
  • Such a contact is not perfect excluded, since the two gap-shaped spaces 64 and 66 are not completely separated from one another, but a liquid exchange between the gap-shaped spaces 64 and 66 is at least considerably more difficult due to the closing element 44 lying between them.
  • Contaminated immersion liquid 34 therefore practically does not rise to the last lens L5, but is predominantly fed to the processing unit 40 via the discharge line 38 and cleaned there.
  • An exchange of the end element 44, on the other hand, which is exposed to a greater extent to the impurities emanating from the light-sensitive layer 26, is comparatively simple.
  • the adjustment element 44 which is easy to adjust and therefore easy to clean or replace, is also installed. Due to the design as a plane-parallel plate, the closure element 44 has no refractive power and therefore has only a comparatively minor effect on the imaging properties. This also applies in particular because the closure element 44 floats in the immersion liquid 34, so that with a suitable choice the immersion liquid sets only a very slight or even vanishing refractive effect at the interfaces exposed to the projection light 13.
  • a protective layer is preferably applied at least on the optically active surfaces, which protects the sensitive crystals from the immersion liquid.
  • the plane is therefore on the image side
  • Boundary surface 68 of the lens L5 and protective layers 74, 76 and 78 of this type are applied to the upper side 70 and the lower side 72 of the closure element 44.
  • the choice of materials for the protective layers 74, 76 and 78 primarily depends on the immersion liquid used, which in turn is selected taking into account the light wavelength of the projection light used. At light wavelengths of 193 nm, for example, water can be considered as an immersion liquid, which quickly attacks crystalline calcium fluoride because of its relatively high water solubility.
  • the protective layers 74, 76, 78 preferably consist of SiO 2 or LaF 3 , since these materials are not water-soluble.
  • certain oils have a higher transparency than water and are therefore more suitable as an immersion liquid.
  • the materials for the protective layers 74, 76, 78 are then, for example, the materials MgF 2 and LaF 3 which are also highly transparent at this wavelength.
  • the protective layers 74, 76, 78 made of the materials mentioned can be applied to the interfaces of the relevant optical elements by vacuum evaporation.
  • FIG. 3 shows, in a representation based on FIG. 2, a second exemplary embodiment of a microlithographic projection exposure system, the same reference numbers as in FIG. 2 being used for identical parts and reference numbers increased by 200 for corresponding parts.
  • the terminating element 244 is not separated from the last lens L205 on the image side via an intermediate space 66, but is directly pressed onto it. If the lens L205 and the closure element 244 are made of a material with the same refractive index, the projection light 13 passes through the interface between the closure element 244 and the last lens L205 without being broken in the process.
  • the attachment by wringing has the advantage that no fastening elements 46, 48 are required.
  • the closure element 244 practically does not have to be adjusted after an exchange, since the two plane-facing interfaces 270 and 268 of the closure element 244 or the lens L205 automatically ensure the correct arrangement when they are started.
  • the image-side surface 272 of the terminating element 244 is reworked at some points 79a, 79b by material removal of a few nanometers, shown in a greatly exaggerated manner in FIG. 3, in such a way that wavefront errors caused by the projection objective 220 are corrected. Since such post-processing methods are known per se, a more detailed explanation is not given.
  • FIG. 4 shows, in a representation based on FIG. 1, a third exemplary embodiment of a projection exposure system, the same reference numbers as in FIG. 1 being used for identical parts and reference numbers increased by 300 for corresponding parts.
  • the projection exposure system shown in FIG. 4 differs from that shown in FIG. 1 in that it comprises not only one but two mutually independent immersion devices 342a and 342b.
  • the container 332 is horizontally divided here by a partition 80 into two partial containers 332a and 332b in such a way that the gap-shaped space 366 between the closure element 44 and the last lens L5 on the image side are completely in the partial container 332a and the gap-shaped space 364 between the closure element 44 and of the photosensitive layer 26 is completely arranged in the partial container 332b.
  • the end element 44 is embedded with play in a suitably shaped cutout 82 in the partition 80 between the partial containers 332a and 332b.
  • the separation of the immersion liquids 334a and 334b in separate immersion devices 342a and 342b prevents contaminated immersion liquid from the partial container 332b from reaching the gap-shaped intermediate space 366 between the closure element 44 and the lens L5 and thus contaminating the latter.
  • FIGS. 5 and 6 schematically show a section of the image-side end of a projection lens or an enlarged detailed illustration thereof.
  • the same parts as in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals and corresponding parts by 400 reference numerals.
  • a terminating element 444 parallel to the image plane 28 is provided.
  • the end element 444 is also designed as a plane-parallel plate, which, however, is considerably larger than in the exemplary embodiments described above.
  • the end element 444 has a rectangular basic shape and is embedded in a base 486 of a trough 488.
  • the trough 488 which can be made, for example, of metal, a ceramic or a crystal, serves to hold a first immersion liquid 434a, which in the exemplary embodiment shown is deionized water.
  • An edge 490 of the tub 488 is so high that, with a corresponding filling level of the first immersion liquid 434a, an edge between the last th lens L5 and the closure element 444 remaining first gap 492 is completely filled with the first immersion liquid 434a.
  • a flatter second intermediate space 494 remains between the closure element 444 and the light-sensitive layer 26 and is filled with a second immersion liquid 434b.
  • the second immersion liquid 434b is likewise deionized water.
  • the second space 494 is so flat that the second immersion liquid 434b is prevented from flowing out of the side of the second space 494 solely by cohesive forces. The smaller the distance between the end element 444 and the light-sensitive layer 26, the better the cohesive forces hold the second immersion liquid 434b in the second intermediate space 494.
  • a material can be selected for the closure element 444 whose refractive index is as close as possible to the refractive index of the surrounding immersion liquids 434a, 434b.
  • LiF for example, is suitable as the material for the closure element 444, which is still highly transparent at least at a wavelength of 193 nm. The difference in refractive indices is then only 0.0066. If the projection light has a particularly short wavelength, for example 157 nm, then the first immersion liquid 434 can also consist of a fluorinated hydrocarbon, which has a higher transmission than water at these wavelengths.
  • the somewhat lower transmission is not too disadvantageous insofar as the height of the second intermediate space 494 will generally be very small.
  • water has the advantage that it attacks the photosensitive layer 26 less strongly than is the case, for example, with fluorinated hydrocarbons.
  • the projection exposure system is designed for scanning operation. This means that the reticle 24 is moved in the object plane 22 during the projection. Synchronously with this, the carrier 30 with the light-sensitive layer 26 applied thereon is moved parallel to the image plane 28.
  • the imaging scale of the projection objective 420 determines the ratio of the travel speeds and the travel directions of the reticle 24 and the carrier 30.
  • the carrier 30 is clamped on a movable table 33 via clamping elements 31a, 31b which can be seen in FIG. 5 and which is usually referred to as a wafer stage.
  • the table 33 can be moved in a manner known per se with high precision using actuators parallel to the image plane 28.
  • the actuators are in the Figure 5 is shown in simplified form and designated 35a and 35b.
  • Manipulators 497a, 497b are fastened on the table 33, so that these movement movements of the table 33 also follow.
  • the manipulators 497a, 497b are connected to the tub 488 via actuating arms 498a, 498b.
  • the manipulators 497a, 497b are designed such that they move the trough 488 parallel to the image plane 28 and relative to the table 33, perpendicular to it, i.e. move parallel to an axis OA and can also tilt to the image plane 28. In the illustrated embodiment, in particular tilting about two horizontal axes are possible, which run perpendicular to the directions of movement of the table 33 and perpendicular to the optical axis OA.
  • the projection exposure system shown in FIGS. 5 and 6 functions as follows:
  • the actuators 35a, 35b move the table 33 together with the manipulators 497a, 497b in the direction of the arrow 496b (see FIG. 6).
  • the manipulators 497a, 497b do not perform any was sufficient so that the trough 488 with the end element 444 embedded therein moves synchronously and with the same travel speed and direction with the table 33 and thus also with the light-sensitive layer 26. In FIG. 6, this is indicated by an arrow 496a, which has the same direction and length as the arrow 496b.
  • the trough 488 thus moves together with the light-sensitive layer 26 under the projection lens 420 during the scanning process.
  • FIG. 7 shows in a detail corresponding to FIG. 6 the relative position of the tub 488 and the light-sensitive layer 26 on the one hand and the projection objective 420 on the other hand at the end of the scanning process. Since the trough 488 moves synchronously, in parallel and at the same travel speed as the light-sensitive layer 26 during the scanning process, no gravitational forces act on the second immersion liquid 434b in the second intermediate space 494. The second immersion liquid 434b therefore also remains in the second intermediate space 494 during the movement of the carrier 30. A flow against the second immersion liquid 434b with gases emerging from the outlet nozzles 499a, 499b can therefore be reduced or even superfluous.
  • the tub 488 can be the same during such positioning movements be moved synchronously and at the same speed, as described above in connection with the scanning processes.
  • the tub 488 has smaller dimensions parallel to the image plane 28 than the photosensitive layer 26 applied to the carrier 30.
  • the smaller the tub 488 the smaller the interface of the first immersion liquid 434a to a surrounding gas. Accordingly, less heat of evaporation is removed from the first immersion liquid 434a. This in turn has a favorable effect on a homogeneous temperature and thus refractive index distribution within the first immersion liquid 434a. From this point of view, it would be ideal if the tub 488 was only slightly larger than the area exposed on the photosensitive layer 26 as a whole during a scanning process.
  • a smaller trough 488 means that the trough 488 cannot at least completely follow this movement.
  • the entire pan 488 can be additionally tilted with the aid of the manipulators.
  • FIG. 8 shows the image-side end of the projection objective 420 in a representation based on FIGS. 6 and 7, the trough 488 having been tilted by 2 °.
  • the tilt axis which is designated TA in FIG. 8, runs perpendicularly both to the optical axis OA and to the direction of movement 496b of the carrier 30.
  • the tilting of the trough 488 about the axis TA provides the second intermediate space 494, which during a scanning process has a constant height, the shape of a wedge prism.
  • the end of the tub 488 lying in the direction of movement 496b is just so far away from the light-sensitive layer 26 in the tilted position of the tub 488 that damage to it is avoided.
  • the now stronger cohesive forces prevent the second immersion liquid 434b from escaping from the second intermediate space 494 even at higher positioning speeds, while the carrier 30 moves in the direction of arrow 496b under the fixed or at most slowly moving tub 488.
  • a tilting axis can alternatively be selected, which by the end of the trough 488 lying in the direction of movement 496b extends.
  • the projection exposure system has a container 90 which seals the space surrounding the immersion liquids 434a, 434b tightly from the outside.
  • Water vapor which is generated by an evaporator 94, can be introduced into the space surrounded by the container 90 via an inlet 92. The water vapor is introduced until at least approximately the saturation vapor pressure applicable at the present temperature is reached within the space enclosed by the container 90. In this way it is prevented that the immersion liquids consisting of water gradually evaporate, which would lead to a cooling of the liquid at the interfaces with the surrounding atmosphere. It goes without saying that when changing to other immersion liquids, other liquids must also be evaporated in the evaporator 94.
  • FIGS. 9 and 10 schematically shows a section of the image-side end of a projection object. jective or an enlarged detail view D thereof.
  • the same parts as in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and parts which correspond to those in the fourth exemplary embodiment have reference numerals increased by 100.
  • an additional cover plate 500 is provided which almost completely covers the trough 588.
  • the cover plate 500 which need not be transparent, has an opening 502 through which the image-side end of the projection objective 520 is immersed in the first immersion liquid 534a.
  • the edge 590 of the tub 588 slides along the underside of the cover plate 500 during a movement of the tub 588 indicated by an arrow 596a.
  • the space between the cover plate 500 and the tub 588 " is completely filled with the first immersion liquid 534a.
  • the opening 502 is dimensioned such that a circumferential gap 504 remains in the area around the image-side end of the projection objective 520 can set a liquid level.
  • FIG. 10 shows an enlarged detail D from the region of the edge 590.
  • the edge 590 of the tub 588 has a circumferential keyway 506 and a peripheral groove on its edge surface pointing upwards is also provided circumferential rectangular groove of larger cross section, which forms a reservoir 508 for the immersion liquid 534a.
  • the reservoir 508 and the keyway 506, which is connected to the reservoir 508 via a channel 510, are always filled with the first immersion liquid 534a, so that a thin film of liquid forms on the upwardly facing edge surface of the rim 590. This acts as a lubrication and thus enables the pan 588 to slide along the underside of the cover plate 500 with little friction and vibration.
  • the first immersion liquid 534a in the reservoir 508 and the keyway 506 is under a slight positive pressure. This is generated by constantly supplying the reservoir 508 with a first immersion liquid 534a via a feed line 512 under pressure. Excess first immersion liquid 534a can simultaneously flow off via a drain 514. If the contact pressure generated by the weight of the cover plate 500 is not sufficient as counter pressure, the cover plate 500 can additionally, e.g. with the help of springs.
  • a protective gas 519 can be filled into the overflow channel 518, which is heavier than air and can, for example, have the property of only having a very low solubility for the first immersion liquid 534a. This prevents molecules from a gas surrounding the entire arrangement from dissolving which undesirably impair the optical properties of the first immersion liquid 534a.
  • Shielding gas 519 in the overflow trough 518 is continuously renewed in order to counteract a gradual mixing with the surrounding gas.
  • the seal in the area of the edge 590 is important in that the support 30 of the light-sensitive layer 26 is often not only moved in a plane parallel to the image plane 28, but can also be tilted slightly about a horizontal axis in order to reduce imaging errors. If the cover plate 500 is then not to be tilted as well, the seal towards the edge 590 must be designed in such a way that it ensures sufficient tightness with respect to the cover plate 500 even when the tray 588 is tilted slightly.
  • the cover plate 500 and the rim 590 are materials or coatings for these parts for the cover plate 500 and the rim 590 to be selected which minimizes or even completely prevents contamination of the first immersion liquid 534a as a result of abrasion during startup.
  • materials or coatings for these parts for the cover plate 500 and the rim 590 can be considered as coatings.
  • the cover plate 500 has the advantage, on the one hand, that the occurrence of waves in the tub 588 is prevented.
  • the cover plate 500 limits the interface of the first immersion liquid 534a to a surrounding atmosphere to the narrow circumferential gap 504 which remains between the image-side end of the projection objective 520 and the cover plate 500. In this way, very little heat is removed from the first immersion liquid 534a due to evaporation. This in turn reduces the temperature and thus the refractive index gradient within the first immersion liquid 534a, which is formed when the projection light 13 heats up.
  • the problem of evaporation does not exist to any significant extent with the second immersion liquid 534b, because there the interface between the second immersion liquid 534b and a surrounding atmosphere is very small anyway.
  • a relatively small amount of the second immersion liquid 534b is preferably first applied to the photosensitive layer 26. Then the bottom of the tub 588 is placed on one side or in parallel and the second immersion liquid 534b expressed without bubbles. The distance between the trough 588 and the light-sensitive layer 26 can later be set precisely using the manipulators 497a, 497b.
  • the cover plate 500 is then placed over the tub 588.
  • this can be filled in, for example, via the circumferential gap 504 that remains between the projection objective 520 and the cover plate 500.
  • the edge 590 of the tub 588 is provided with an inlet and an outlet via which the first immersion liquid 534a can be filled into the tub 588 and removed therefrom.
  • the first immersion liquid 534a can also be continuously circulated in a circuit during the operation of the projection exposure system, as was explained in connection with the first three exemplary embodiments.
  • FIGS. 9 and 10 can also be accommodated in a container 90, as is shown in FIG. 5 for the fourth exemplary embodiment. In this way, the evaporation of the immersion liquids is further reduced.
  • FIGS. 11 to 16 each show the image-side end of projection objectives in accordance with further exemplary embodiments of the invention in schematic representations based on FIG. Doing so for same parts in FIG. 2 the same reference numerals and reference numerals increased for corresponding parts by 600, 700, 800, 900, 1000 and 1100 respectively.
  • the image-side boundary surface 668 of the last lens L605 on the image side is not curved, but is aspherically concave. It has been shown that an aspherically curved surface in the immediate vicinity of the image plane 28 is particularly well suited for the correction of higher-order aberrations, particularly in the case of immersion objectives. The prerequisite for this, however, is that the refractive indices of the last lens L605 and the immersion liquid 34 differ sufficiently from one another.
  • the closing element 644 also comprises two partial elements 644a, 644b in the projection lens 620, which are made of calcium fluoride crystals or similar cubic crystalline crystals with suitably chosen crystal orientations.
  • the last lens L605 on the image side consists of quartz glass in the exemplary embodiment shown.
  • the last lens L605 on the image side can also consist of a cubic crystalline material.
  • the crystal orientations of the crystals that make up the last lens L605 on the image side and the sub-elements 644a, 644b can then also be aligned in such a way that a very extensive correction of the intrinsic birefringence is achieved.
  • the first intermediate space 792 remaining between the last lens L705 on the image side and the closure element 744 is not completely but only partially filled with immersion liquid 34.
  • This variant is particularly advantageous in the case of projection lenses which are provided both for dry operation and for immersion operation.
  • the optical conditions should change at as few interfaces as possible. For this reason, in the projection objective 720, the image-side surface 768 of the last lens L705 on the image side continues to adjoin a surrounding gas and not, for example, an immersion liquid 34.
  • the projection lens 720 also ensures that the closure element 744 of both
  • the overall plane-parallel termination element 844 likewise comprises two sub-elements 844a, 844b, which preferably consist of cubic crystalline materials with different crystal orientations.
  • the interface between the two sub-elements 844a, 844b in the projection objective 820 is not flat, but curved.
  • the two tel elements 844a, 844b are not directly pressed against one another, but are arranged at a distance from one another, so that a narrow gap 899 remains between the partial elements 844a, 844b, which is filled with a surrounding gas in the projection objective 820.
  • the division of the terminating element 844 into two partial elements 844a, 844b along a curved separating surface has the advantage that the partial element 844b on the image side is likewise relatively insensitive to manufacturing and positional tolerances.
  • the image-side surface is immersed in immersion liquid 34, so that the refractive index quotient is small there.
  • the convex curvature of light rays that pass through the closure element 844 at large angles to the optical axis only relatively small entry angles occur on the object-soap surface of the sub-element 844b, so that manufacturing and position tolerances can have less effect there.
  • the projection lens 920 shown in FIG. 14 differs from the projection lens 820 only in that the immersion liquid 34 reaches right up to the last lens L905 on the image side. Therefore, unlike the projection lens 820 shown in FIG. 13, both the gap 999 remaining between the two sub-elements 944a, 944b and the first intermediate space 992 between the last lens L905 on the image side and the closure element 944 are filled with immersion liquid 34. In this variant, the position and manufacturing tolerances of the closure element 944 have an even less effect on the imaging properties of the projection objective.
  • the projection objective 920 can also exchange optical elements due to contamination on the sub-element on the image side Limit 944b.
  • the immersion liquid 34 which reaches the last lens L905 on the image side, requires further modifications if one wishes to switch from a dry operation to an immersion operation.
  • FIG. 15 shows an image-side end of a projection objective 1020 according to a tenth exemplary embodiment of the invention.
  • the terminating element 1044 does not dip into the immersion liquid 34.
  • This arrangement is also particularly advantageous in the case of projection lenses which are intended to be suitable both for dry operation and for immersion operation.
  • the arrangement shown in FIG. 15 requires particularly few modifications when changing between the operating modes.
  • the optical conditions at the two interfaces of the termination element 1044 are largely identical. This is advantageous because, in particular, imaging errors that are generated by positional tolerances, for example tilting, on the object-side interface act through opposing de imaging errors on the image-side interface can be compensated quite well.
  • the projection lens 1120 shown in FIG. 16 differs from the projection lens 1020 shown in FIG. 15 in that the first space 1192 between the last lens L1105 on the image side and the closure element 1144 is not filled with a surrounding gas, but with a liquid 1134 is.
  • the image-side surface of the terminating element 1144 is therefore comparatively insensitive to manufacturing tolerances, in particular fitting errors, of the terminating element 1144.
  • the second space 1194 between the closure element 1144 and the light-sensitive layer 26 can either be partially filled with immersion liquid 34, as is the case with the projection lens 1020 shown in FIG. 15. 16, the photosensitive layer 26 is not covered by immersion liquid.

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Abstract

Eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage enthält eine Beleuchtungseinrichtung (12) zur Erzeugung von Projektionslicht (13) und ein Projektionsobjektiv (20; 220; 320; 420; 520; 620; 720; 820; 920; 1020; 1120), mit dem ein in einer Objektebene (22) des Projektionsobjektivs anordenbares Retikel (24) auf eine in einer Bildebene (28) des Projektionsobjektivs anordenbare lichtempfindliche Schicht (26) abbildbar ist. Das Projektionsobjektiv ist für einen Immersionsbetrieb ausgelegt, bei dem eine bildseitig letzte Linse (L5; L205; L605; L705; L805; L905; L1005; L1105) des Projektionsobjektivs in eine Immersionsflüssigkeit (34; 334a; 434a; 534a) eintaucht. Ein für das Projektionslicht (13) durchlässiges Abschlusselement (44; 244; 444; 544; 644; 744; 844; 944; 1044; 1144) ist zwischen der bildseitig letzten Linse und der lichtempfindlichen Schicht derart befestigt.

Description

MIKROLITHOGRAPHISCHE PROJEKTIONSBELICHTUNGSANLAGE
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft mikrolithographische Projekti- onsbelichtungsanlagen, wie sie zur Herstellung mikrostruk- turierter Bauteile verwendet werden. Die Erfindung betrifft insbesondere Projektionsbelichtungsanlagen mit einem für einen Immersionsbetrieb ausgelegten Projektionsobjektiv.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Integrierte elektrische Schaltkreise und andere mikrostruk- turierte Bauelemente werden üblicherweise hergestellt, indem auf ein geeignetes Substrat, bei dem es sich beispielsweise um einen Silizium- afer handeln kann, mehrere strukturierte Schichten aufgebracht werden. Zur Strukturierung der Schichten werden diese zunächst mit einem Photolack be- deckt, der für Licht eines bestimmten Wellenlängenbereiches, z.B. Licht im tiefen ultravioletten Spektralbereich (DUV, deep ultraviolet) , empfindlich ist. Anschließend wird der so beschichtete afer in einer Projektionsbelichtungsanlage belichtet. Dabei wird ein Muster aus beugenden Strukturen, das sich auf einer Maske befindet, auf den Photolack mit Hilfe eines Projektionsobjektivs abgebildet. Da der Abbildungsmaßstab dabei im allgemeinen kleiner als 1 ist, werden derartige Projektionsobjektive häufig auch als Reduktionsobjektive bezeichnet.
Nach dem Entwickeln des Photolacks wird der Wafer einem Ätzprozeß unterzogen, wodurch die Schicht entsprechend dem Muster auf der Maske strukturiert wird. Der noch verbliebene Photolack wird dann von den verbleibenden Teilen der Schicht entfernt. Dieser Prozeß wird so oft wiederholt, bis alle Schichten auf dem Wafer aufgebracht sind.
Eines der wesentlichen Ziele bei der Entwicklung der bei der Herstellung eingesetzten Projektionsbelichtungsanlagen besteht darin, Strukturen mit zunehmend kleineren Abmessungen auf dem Wafer lithographisch definieren zu können. Kleine Strukturen führen zu hohen Integrationsdichten, was sich im allgemeinen günstig auf die Leistungsfähigkeit der mit Hilfe derartiger Anlagen hergestellten mikrostrukturierten Bauelemente auswirkt.
Die Größe der definierbaren Strukturen hängt vor allem von dem Auflösungsvermögen des verwendeten Projektionsobjektivs ab. Da das Auflösungsvermögen der Projektionsobjektive um- gekehrt proportional zu der Wellenlänge des Projektionslichts ist, besteht ein Ansatz zur Erhöhung des Auflösungsvermögens darin, Projektionslicht mit immer kürzeren Wellenlängen einzusetzen. Die kürzesten zur Zeit verwendeten Wellenlängen liegen im tiefen ultravioletten Spektral- bereich (DUV, deep ul traviolet) und betragen 193 nm oder gelegentlich sogar 157 nm. Ein anderer Ansatz zur Erhöhung des Auflösungsvermögens geht von der Überlegung aus, in einen Immersionsraum, der zwischen einer bildseitig letzten Linse des Projektionsobjektivs und dem Photolack oder einer anderen zu belichten- den lichtempfindlichen Schicht verbleibt, eine Immersionsflüssigkeit mit hoher Brechzahl einzubringen. Projektionsobjektive, die für den Immersionsbetrieb ausgelegt sind und deswegen auch als Immersionsobjektive bezeichnet werden, können numerische Aperturen von mehr als 1, z.B. 1.3 oder 1.4, erreichen. Die Immersion ermöglicht jedoch nicht nur hohe numerische Aperturen und dadurch ein vergrößertes Auflösungsvermögen, sondern wirkt sich auch günstig auf die Schärfentiefe aus. Je größer die Schärfentiefe ist, desto weniger hoch sind die Anforderungen an eine exakte Positio- nierung des Wafers in der Bildebene des Projektionsobjektivs. Im weiteren Sinne spricht man auch dann von Immersion, wenn die lichtempfindliche Schicht von einer Immersionsflüssigkeit bedeckt ist, ohne daß notwendigerweise das bildseitig letzte optische Element des Projektionsobjektivs in die Immersionsflüssigkeit eintaucht.
Die Durchführung eines Immersionsbetriebs erfordert allerdings einen erheblichen baulichen und prozeßtechnischen Zusatzaufwand. So muß beispielsweise sichergestellt sein, daß die optischen Eigenschaften der Immersionsflüssigkeit zu- mindest innerhalb des dem Projektionslicht ausgesetzten Volumens räumlich homogen und zeitlich konstant sind, und zwar selbst dann, wenn sich der Wafer mit dem darauf aufgebrachten Photolack relativ zu dem Projektionsobjektiv be- wegt. Die hiermit zusammenhängenden technologischen Schwierigkeiten sind zur Zeit noch nicht befriedigend gelöst.
Aus der US 4 346 164 ist eine Projektionsbelichtungsanlage bekannt, die zur Aufnahme des Wafers einen oben offenen Be- hälter aufweist, dessen oberer Rand höher liegt als die untere Grenzfläche der letzten bildseitigen Linse des Projektionsobjektivs. In den Behälter münden Zu- und Ableitungen für eine Immersionsflüssigkeit, die mit einer Pumpe, einer Temperiereinrichtung sowie einem Filter zur Reinigung der Immersionsflüssigkeit verbunden sind. Während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage wird die Immersionsflüssigkeit in einem Flüssigkeitskreislauf umgewälzt, wobei ein Zwischenraum ausgefüllt bleibt, der zwischen der unteren Grenzfläche der letzten bildseitigen Linse des Projektions- Objektivs und des Wafers verbleibt.
Trotz der Reinigung der Immersionsflüssigkeit mit Hilfe des in dem Flüssigkeitskreislauf angeordneten Filters können Verunreinigungen der bildseitig letzten Linse des Projektionsobjektivs allerdings nicht zuverlässig vermieden werden. Diese Verunreinigungen gehen vor allem von dem Photolack aus, der in unmittelbaren Kontakt mit der Immersionsflüssigkeit steht. Die in die Immersionsflüssigkeit übergehenden Stoffe können das Linsenmaterial derart angreifen, daß diese Linse durch eine neue Linse ersetzt oder zumindest außerhalb des Projektionsobjektivs einer gründlichen Reinigung unterzogen werden muß. In beiden Fällen sind ein Ausbau der letzten Linse und ein Einbau einer neuen oder ge- reinigten Linse mit vollständiger Neujustierung erforderlich. Da es sich bei der bildseitig letzten Linse im allgemeinen um eine hochaperturige dicke Linse handelt, ist deren Justierung mit einem erheblichen Aufwand verbunden. Da während des Austauschs der Linse die Projektionsbelichtungsanlage nicht betrieben werden kann, führt dies aufgrund von Produktionsausfällen zu erheblichen Folgekosten.
Aus der WO 99/49504 ist eine Projektionsbelichtungsanlage bekannt, bei dem eine kleine Menge an Immersionsflüssigkeit in dem Zwischenraum gehalten wird, der zwischen der bildseitlich letzten Linse des Projektionsobjektivs und dem Wafer verbleibt. Auch wenn sich der Wafer bei einer Verfahrbewegung unter dem Projektionsobjektiv hinwegbewegt, bleibt die Immersionsflüssigkeit unterhalb der bildseitig letzten Linse. Dies wird durch mehrere Zu- und Ableitungen ermöglicht, die dicht um diesen Bereich herum verteilt sind. Die Immersionsflüssigkeit tritt dabei kontinuierlich aus den Zuläufen aus und wird an den Abläufen wieder abgesaugt. Dadurch wird verhindert, daß die Immersionsflüssigkeit von dem sich bewegenden Wafer mitgeführt wird.
Durch die kontinuierliche Zu- und Abfuhr von Immersionsflüssigkeit kommt es allerdings in erheblichem Umfang zur Bildung von Gasblasen. Diese können, sofern sie in den von Projektionslicht durchsetzten Bereich der Immersionsflüs- sigkeit eindringen, die Abbildung stören und dadurch Ausschuß verursachen. Gleiches gilt auch für solche Projektionsbelichtungsanlagen, bei denen die Immersionsflüssigkeit mit Hilfe von Gasströmungen unterhalb der bildseitig letzten Linse gehalten wird, während sich der Wafer unter dem Projektionsobjektiv hinwegbewegt. Je schneller dabei die Scangeschwindigkeit ist, mit der der Wafer an dem Projektionsobjektiv vorbeigeführt wird, desto stärker ist im allgemeinen die Blasenbildung, da dann die Immersionsflüssigkeit stärker angeströmt werden muß, damit sie nicht von dem sich bewegenden Wafer mitgerissen wird.
Bei einer Projektionsbelichtungsanlage, die aus der US 5 610 683 bekannt ist, wird das Problem der Blasenbildung dadurch gelöst, daß der Wafer in eine abgeschlossene Kassette eingesetzt wird, die mit Immersionsflüssigkeit ge- füllt ist. Eine planparallele transparente Abdeckplatte stellt dabei das bildseitig letzte optische Element des Projektionsobjektivs dar, das die Bewegungen des Wafers mitvollzieht. Es kann dadurch nicht zu Verwirbelungen aufgrund von Scherkräften kommen, die durch Relativbewegungen zwischen der bildseitig letzten Linse und dem Wafer entstehen. Allerdings ist der Aufwand relativ groß, jeden Wafer in eine Kassette einzusetzen und diese dann mit einer Immersionsflüssigkeit mit genau definierten Eigenschaften zu füllen. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist es deswegen, eine für einen Immersionsbetrieb ausgelegte Projektionsbelichtungsanlage anzugeben, die bei einfachem Aufbau einen zuverlässigen und wartungsarmen Betrieb ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung von Projektionslicht und einem Projektionsobjektiv, mit dem ein in einer Objektebene des Projektionsobjektivs anorden- bares Retikel auf eine in einer Bildebene des Projektionsobjektivs anordenbare lichtempfindliche Schicht abbildbar ist. Das Projektionsobjektiv ist außerdem für einen Immersionsbetrieb ausgelegt, bei dem eine bildseitig letzte Linse des Projektionsobjektivs in eine Immersionsflüssigkeit eintaucht. Erfindungsgemäß ist ein für das Projektionslicht durchlässiges Abschlußelement vorgesehen, das zwischen der bildseitig letzten Linse und der lichtempfindlichen Schicht derart anordenbar ist, daß es zumindest mit seiner bildseitigen Grenzfläche in die Immersionsflüssigkeit eintaucht.
Das Vorsehen eines Abschlußelements in dem Zwischenraum zwischen der bildseitig letzten Linse des Projektionsobjektivs und der lichtempfindlichen Schicht hat u.a. den Vorteil, daß aus der lichtempfindlichen Schicht austretende Bestandteile oder sonstige dort entstehende Verunreinigun- gen sich allenfalls noch zu einem vernachlässigbaren Teil an der bildseitig letzten Linse anlagern können, da das Ab- Schlußelement, und zwar insbesondere dessen der lichtempfindlichen Schicht zugewandte Seite, wie ein Schutzschild für die bildseitig letzte Linse wirkt. Auf diese Weise muß nicht die letzte bildseitige Linse des Projektionsobjek- tivs, sondern nur noch das Abschlußelement gelegentlich entfernt und nach Reinigung oder Austausch wieder montiert werden. Insbesondere wenn das Abschlußelement von außen an dem Projektionsobjektiv befestigt ist und ohne Demontage des Projektionsobjektivs entfernt und montiert werden kann, bleibt der hierfür erforderliche Aufwand vergleichsweise gering.
Besonders bevorzugt ist es, wenn zwischen der bildseitig letzten Linse des Projektionsobjektivs und dem Abschlußelement ein Zwischenraum verbleibt, der zumindest teilweise mit Immersionsflüssigkeit auffüllbar ist. Das Abschlußelement taucht somit bei dieser Weiterbildung beidseitig in Immersionsflüssigkeit ein, so daß es auch an der objektsei- tigen Grenzfläche des Abschlußelements nur zu einer geringen Lichtbrechung kommt. Dementsprechend gering sind die Anforderungen an die Justierung und Fertigungsgenauigkeit des Abschlußelements. Besonders bei großen numerischen Aperturen reagiert nämlich selbst ein Abschlußelement mit planparalleler Form sehr empfindlich auf Fertigungsfehler, z.B. Abweichungen von der Solldicke, der Parallelität der Grenzflächen und Paßfehler.
Ist der Zwischenraum nicht vollständig, sondern nur teilweise mit Immersionsflüssigkeit gefüllt, so verbleibt zwi- sehen der Immersionsflüssigkeit und der bildseitig letzten Linse ein gasgefüllter Bereich. Dies kann beispielsweise dann vorteilhaft sein, wenn das Projektionsobjektiv mit möglichst wenig Aufwand zwischen einem Trockenbetrieb und einem Immersionsbetrieb umbaubar sein soll. Je weniger Zwischenräume zwischen festen optischen Elementen wie Linsen oder Abschlußelementen mit Immersionsflüssigkeit gefüllt sind, desto weniger wirkt sich im allgemeinen eine Umstellung auf den Immersionsbetrieb auf die Abstimmung des Pro- jektionsobjektivs aus. Unter diesem Gesichtspunkt kann es sogar vorteilhaft sein, das Projektionsobjektiv nicht in die Immersionsflüssigkeit eintauchen zu lassen, sondern zwischen dem Abschlußelement und der Immersionsflüssigkeit einen gasgefüllten Bereich zu belassen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausgestaltung weist das Projektionsobjektiv zum Einbringen von Immersionsflüssigkeit in den Zwischenraum zwischen der bildseitig letzten Linse und dem Abschlußelement eine erste Immersionseinrichtung auf, die von einer zweiten Immersionsein- richtung zum Einbringen von Immersionsflüssigkeit in den
Zwischenraum zwischen dem letzten optischen Element und der lichtempfindlichen Schicht unabhängig ist, so daß kein Austausch von Immersionsflüssigkeit zwischen den Zwischenräumen möglich ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß von der lichtempfindlichen Schicht ausgehende Verunreinigungen nicht über die Immersionsflüssigkeit zu der bildseitig letzten Linse des Projektionsobjektivs gelangen können. Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung hat das Abschlußelement den gleichen Brechungsindex wie die bildseitig letzte Linse des Projektionsobjektivs und ist mit seiner objektseitigen Grenzfläche so optisch an diese Linse angekoppelt, daß durch das Projektionsobjektiv hindurchtretendes Projektionslicht zwischen der bildseitig letzten Linse und dem Abschlußelement nicht gebrochen wird. Das Fehlen jeglicher Brechung zwischen der letzten Linse und dem Abschlußelement führt zu einem noch geringeren Justie- rungsaufwand beim Austausch des Abschlußelements. Realisiert werden kann dies beispielsweise dadurch, daß die bildseitig letzte Linse, das Abschlußelement und auch die sich dazwischen befindende Immersionsflüssigkeit den gleichen Brechungsindex haben.
Eine Brechung des Projektionslichts zwischen der bildseitig letzten Linse und dem Abschlußelement -wird auch dann unterbunden, wenn das Abschlußelement an die bildseitig letzte Linse angesprengt ist und beide Elemente den gleichen Brechungsindex haben. Ein Ansprengen ist aber auch bei unter- schiedlichen Brechungsindizes ggf. sinnvoll, da auf diese Weise die bildseitig letzte Linse unmittelbar durch das daran angesprengte Abschlußelement vor Verunreinigungen geschützt ist. Besonders einfach läßt sich das Abschlußelement an die bildseitig letzte Linse ansprengen, wenn die beiden einander zugewandten Grenzflächen plan sind. Eine Justierung ist dann überflüssig, da die Lage des Abschlußelements entlang der optischen Achse sowie die Orientierung in der Ebene senkrecht dazu durch die planen Grenzflächen vorgegeben sind.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung verbleibt zwischen der bildseitig letzten Linse des Projektionsobjek- tivs und dem Abschlußelement ein erster Zwischenraum, der mit einer ersten Immersionsflüssigkeit auffüllbar ist. Zwischen dem Abschlußelement und der lichtempfindlichen Schicht verbleibt ein zweiter Zwischenraum, der mit einer zweiten Immersionsflüssigkeit befüllbar ist. Der erste Zwi- schenraum ist bei dieser Ausgestaltung somit fluidisch dichtend von dem zweiten Zwischenraum abtrennbar.
Die erste Immersionsflüssigkeit und die zweite Immersionsflüssigkeit müssen nicht notwendigerweise verschieden sein. Die Verwendung unterschiedlicher Immersionsflüssigkeiten hat aber u.a. den Vorteil, daß die Immersionsflüssigkeiten optimal an die spezifischen Gegebenheiten in den beiden Zwischenräumen angepaßt werden können. Die erste Immersionsflüssigkeit, die mit der bildseitig letzten Linse des Projektionsobjektivs in Kontakt steht, kann z.B. eine sehr kleine Oberflächenspannung haben, die für die zweite, mit der lichtempfindlichen Schicht in Berührung kommende Immersionsflüssigkeit nicht mehr akzeptabel wäre. Die erste Immersionsflüssigkeit muß sich auch nicht unbedingt so leicht reinigen lassen wie die zweite Immersionsflüssigkeit, da sie nicht durch die lichtempfindliche Schicht verunreinigt werden kann. Eine Anpassung der beiden Immersionsflüssigkeiten kann ferner unter dem Gesichtspunkt der chemischen Reaktionsfähigkeit erfolgen. Da beispielsweise Quarzglas und Kalziumfluorid-Kristalle unterschiedlich mit angrenzenden Flüssigkeiten wechselwirken, können die Immersionsflüssigkeiten so ausgewählt werden, daß sie mit den angrenzen- den optischen Flächen chemisch möglichst wenig reagieren.
Das Abschlußelement ist bei dieser Ausgestaltung vorzugsweise verfahrbar angeordnet. Die Verfahrbarkeit ermöglicht es, die auf die Immersionsflüssigkeit einwirkenden Scherkräfte, die durch die Relativbewegung zwischen dem festste- henden Projektionsobjektiv und der lichtempfindlichen
Schicht entstehen, zwischen der ersten Immersionsflüssigkeit und der zweiten Immersionsflüssigkeit in einem praktisch beliebigen Verhältnis zu verteilen.
Wird das Abschlußelement während eines Scanvorgangs der Projektionsbelichtungsanlage synchron zu der lichtempfindlichen Schicht verfahren, so lassen sich über den gesamten Scanvorgang hinweg gleichbleibende Kräfteverteilungen in den Immersionsflüssigkeiten erzielen. Dies begünstigt die Ausbildung laminarer Flüssigkeitsströmungen, was der Bla- senbildung entgegenwirkt. Dies gilt insbesondere, wenn das Abschlußelement in einer zu der lichtempfindlichen Schicht parallelen Ebene verfahren wird.
Im Hinblick auf minimale Bewegungen der zweiten Immersionsflüssigkeit ist es besonders bevorzugt, wenn das Abschluß- element und die lichtempfindliche Schicht während einer Projektion gleiche Verfahrgeschwindigkeiten und Verfahr- richtungen haben. Zwischen dem Abschlußelement und der lichtempfindlichen Schicht gibt es dann keine Relativbewegung mehr. Die zweite Immersionsflüssigkeit ruht dann trotz der gemeinsamen Verfahrbewegung der lichtempfindlichen Schicht und des Abschlußelements bewegungsfrei in dem zweiten Zwischenraum. Sie kann deswegen auch eine höhere Viskosität als die erste Immersionsflüssigkeit haben.
Sofern noch Strömungen innerhalb der zweiten Immersionsflüssigkeit auftreten, so gehen diese auf Trägheitkräfte zurück, die beim Beschleunigen und Abbremsen während eines Scanvorgangs in Erscheinung treten. Wenn diese Trägheitskräfte klein genug sind, kann auf zusätzliche Maßnahmen verzichtet werden, die ansonsten erforderlich sind, um die Immersionsflüssigkeit in den Zwischenraum zwischen der bildseitig letzten Linse und der lichtempfindlichen Schicht zu halten. Da diese Maßnahmen im allgemeinen eine Blasenbildung fördern, erlaubt es diese Ausgestaltung der Erfindung, Blasen im Bereich der zweiten Immersionsflüssigkeit sehr weitgehend zu vermeiden.
Im Bereich der ersten Immersionsflüssigkeit kommt es zwar bei einem Scanvorgang zu einer Relativbewegung zwischen dem Projektionsobjektiv und dem Abschlußelement und dadurch auch zu Scherkräften, die auf die erste Immersionsflüssigkeit einwirken. Das Abschlußelement kann aber, anders als der Wafer, mit einer Berandung versehen sein, die ein unerwünschtes Abfließen der ersten Immersionsflüssigkeit während des Scanbetriebs verhindert. Daher sind auch für die erste Immersionsflüssigkeit keine zusätzlichen Maßnahmen wie etwa ein Anströmen mit Gasen erforderlich, um ein Abfließen der Immersionsflüssigkeit zu verhindern. Folglich können auch in der ersten Immersionsflüssigkeit Blasen nicht oder nicht in nennenswertem Umfang entstehen.
Der Rand kann unmittelbar an dem Abschlußelement ausgebildet sein. Bevorzugt ist es allerdings, wenn der Rand Teil einer zur bildseitig letzten Linse des Projektionsobjektivs hin offenen Wanne ist, in dessen Boden das Abschlußelement angeordnet ist. Die Wanne selbst kann dann aus einem lichtundurchlässigen Material, z.B. einem Metall oder einem Kristall bestehen. Kristalle wie z.B. kristallines Silizium haben den Vorteil, sehr formbeständig zu sein. Wegen ihres geringen spezifischen Gewichts, ihrer Steifigkeit und ihrer geringen chemischen Reaktionsfähigkeit sind auch Keramiken, z.B auf der Basis von Sie, als Material für die Wanne gut geeignet. Das Abschlußelement, das z.B. aus Quarzglas bestehen kann, bildet dann lediglich eine Art Fenster am Boden der Wanne, durch welches das Projektionslicht hindurch- treten kann.
Zusätzlich zu einer translatorischen Verfahrbarkeit kann das Abschlußelement auch um eine zur Bildebene parallele Kippachse verkippbar sein. Die Kippbarkeit stellt einen zusätzlichen Freiheitsgrad dar, mit dem Bewegungen der ersten und der zweiten Immersionsflüssigkeit beeinflußt werden können. Wird das Abschlußelement beispielsweise während einer Positionierbewegung in einer Belichtungspause so verkippt, daß der größte Abstand zwischen dem Abschlußelement und der lichtempfindlichen Schicht in Bewegungsrichtung vorne liegt, so entsteht eine Art keilförmiger Spalt zwischen dem Abschlußelement und der lichtempfindlichen Schicht. In diesem Spalt wird die zweite Immersionsflüssigkeit bei einer Positionierbewegung des Wafers über die lichtempfindliche Schicht hinweg mitgeführt. Die Verkippung kann dabei so er- folgen, daß der kürzeste Abstand zwischen dem Abschlußelement und der lichtempfindlichen Schicht so klein ist, daß die zweite Immersionsflüssigkeit diesen Spalt infolge von Kohäsionskräften nicht durchtreten kann. Dadurch ist es auf sehr einfache Art und Weise möglich, die zweite Immersions- flüssigkeit auch über größere Entfernungen und mit größeren Geschwindigkeiten hinweg über die Oberfläche des Wafers hinweg zu verlagern.
Wenn auf dem Abschlußelement eine Berandung vorgesehen ist, so ist diese so zu dimensionieren, daß die zweite Immersi- onsflüssigkeit bei einer Verkippung des Abschlußelements trotzdem noch durch die Berandung an einem Abfließen gehindert wird. Damit entfällt auch bei Positionierbewegungen des Wafers, die im allgemeinen mit größeren Geschwindigkeiten als die Verfahrbewegungen während einer Belichtung durchgeführt werden, die Notwendigkeit, mit Hilfe von An- strömungen mit Gasen oder ähnlichen Maßnahmen eine Immersionsflüssigkeit mitzuführen. Somit kann es selbst bei Posi- tionierbewegungen nicht zu einer nennenswerten Blasenbildung kommen .
Alternativ oder auch zusätzlich zu einer Verkippbarkeit des Abschlußelements kann vorgesehen sein, das Abschlußelement senkrecht zur Bildebene zu verfahren. Der Abstand zwischen der lichtempfindlichen Schicht und dem Abschlußelement kann dann beispielsweise so weit verringert werden, daß die Immersionsflüssigkeit allein durch Kohäsionskräfte in dem zweiten Zwischenraum verbleibt.
Falls die zweite Immersionsflüssigkeit nicht lediglich durch die Kohäsionskräfte oder einem Verkippen des Abschlußelements bei einer Bewegung des Wafers relativ zum Projektionsobjektiv in der Nähe der bildseitig letzten Linse gehalten werden kann, so kann zusätzlich eine an sich bekannte Halteeinrichtung vorgesehen sein, die vorzugsweise berührungslos die zweite Immersionsflüssigkeit in dem zweiten Zwischenraum hält. Die Halteeinrichtung kann zu diesem Zweck beispielsweise mindestens eine Gasdüse umfassen, deren' Austrittsöffnung auf die zweite Immersionsflüssigkeit gerichtet werden kann.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest der erste Zwischenraum in einem verschließbaren Behälter angeordnet. Bei dem Behälter kann es sich beispielsweise um eine Art Gehäuse handeln, welches von dem Projektionsobjektiv durchsetzt wird und die gesamte Tragstruktur für den Wafer überdeckt. Durch Verdampfen der Im- mersionsflüssigkeit stellt sich nach einiger Zeit ein Sättigungsdampfdruck innerhalb des Behälters ein, der verhindert, daß mehr Immersionsflüssigkeit verdampft, als gleichzeitig wieder kondensiert. Auf diese Weise kann es dort, wo die Immersionsflüssigkeit mit einem umgebenden Gas in Berührung kommt, nicht zur Entstehung von Verdunstungskälte führen. Derartige Wärmesenken bewirken eine inhomogene Temperaturverteilung und damit auch eine inhomogene Brechungsindexverteilung der Immersionsflüssigkeit, wodurch die Ab- bildungseigenschaften verschlechtert werden.
Im allgemeinen dauert es allerdings sehr lange, bis sich in dem Behälter lediglich durch Verdunstung an der relativ kleinen Oberfläche der Sättigungsdampfdruck eingestellt hat. Daher ist es weiter bevorzugt, wenn die Projektionsbe- lichtungsanlage eine Zuführeinrichtung zum Zuführen einer Dampfphase der ersten Immersionsflüssigkeit in dem Behälter umfaßt. Selbst wenn sich die erste Immersionsflüssigkeit von der zweiten Immersionsflüssigkeit unterscheidet, so ist es im allgemeinen nicht erforderlich, auch einer Verdun- stung der zweiten Immersionsflüssigkeit entgegenzuwirken, da infolge des Abschlußelements die Grenzfläche zu einem umgebenden Gas sehr klein ist.
Eine minimale Abkühlung der ersten Immersionsflüssigkeit wird dann erreicht, wenn der Dampfdruck der Dampfphase der ersten Immersionsflüssigkeit in dem Behälter so einstellbar ist, daß er zumindest annähernd gleich dem Sättigungsdampf- druck der Dampfphase der ersten Immersionsflüssigkeit bei der in dem Behälter herrschenden Temperatur ist.
Eine andere Möglichkeit, Temperaturschwankungen innerhalb der ersten Immersionsflüssigkeit infolge lokaler Verdun- stung zu unterbinden, besteht darin, den ersten Zwischenraum nach oben hin zumindest teilweise durch eine Abdeckung abzudecken. Die Abdeckung verkleinert die Grenzfläche zu einem umgebenden Gas, an der es durch Verdunstung zu einer Abkühlung kommen kann. Die Abdeckung kann dabei zum Bei- spiel so ausgeführt sein, daß zwischen der Abdeckung und der ersten Immersionsflüssigkeit nur ein kleiner, mit einem Gas gefüllter Zwischenraum verbleibt. Dort stellt sich durch Verdunsten relativ rasch der Sättigungsdampfdruck ein.
Bei dem Gas in dem Zwischenraum kann es sich aber auch um ein spezielles Schutzgas handeln, dessen Dichte größer ist als die Dichte eines . umgebenden Gases. Infolge der größeren Dichte wird das Schutzgas durch die Schwerkraft in dem Zwischenraum gehalten. Das Schutzgas sollte ferner derart be- schaffen sein, daß dessen Löslichkeit in der zweiten Immersionsflüssigkeit möglichst klein, und zwar vorzugsweise kleiner als 10"4 Volumenprozent, ist. Einer unerwünschten Verringerung des Transmissionsvermögens oder Brechzahlveränderungen innerhalb der zweiten Immersionsflüssigkeit, die auf in Lösung gegangenes Schutzgas zurückgehen, kann auf diese Weise entgegengewirkt werden. Günstiger ist es noch, wenn die erste Immersionsflüssigkeit unmittelbar an die Abdeckung angrenzt, so daß eine Grenzfläche zu einem umgebenden Gas oder dem vorstehend erwähnten Schutzgas nur dort verbleibt, wo die Abdeckung unter- brochen ist.
Dies kann beispielsweise im Bereich einer Aussparung der Fall sein, die im Bereich der bildseitig letzten Linse vorgesehen ist. Die Abdeckung berührt dann das Projektionsobjektiv nicht; gleichzeitig kann über den umlaufenden Spalt zwischen der Linse und der Abdeckung ein Niveauausgleich stattfinden, so daß das Volumen zwischen dem Abschlußelement und der Abdeckung stets vollständig mit der ersten Immersionsflüssigkeit gefüllt ist.
Besonders günstig ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Wanne einen Rand hat, der während einer Verfahrbewegung des Abschlußelements dichtend an der Unterseite der Abdeckung entlang gleitet. Der Rand verhindern einerseits ein seitliches Abfließen der ersten Immersionsflüssigkeit. Gleichzeitig bildet er mit seiner nach oben weisenden Randfläche ei- ne zu der Abdeckung hin wirkende Dichtung.
Vorzugsweise verbleibt zwischen einer nach oben weisenden Randfläche des Randes und der Abdeckung stets ein aus der ersten Immersionsflüssigkeit bestehender und als Schmierdichtung wirkender Flüssigkeitsfilm. Damit dieser Flüssig- keitsfilm während einer Bewegung der Wanne nicht abreißt, kann in der nach oben weisenden Randfläche des Randes ein Flüssigkeitsreservoir eingelassen sein, aus dem Immersionsflüssigkeit nachfließen kann. Vorzugsweise steht die Im er- sionsflüssigkeit in dem Flüssigkeitsreservoir unter Druck, so daß der Flüssigkeitsfilm auch dann nicht abreißt, wenn die Relativbewegung zwischen der Wanne und der Abdeckung im Randbereich des Randes einen Unterdruck erzeugt. Der Druck in dem Flüssigkeitsreservoir kann z.B. erzeugt werden, indem dem Flüssigkeitsreservoir erste Immersionsflüssigkeit von außerhalb der Wanne unter Druck zuführbar ist.
Um geringe Mengen der ersten Immersionsflüssigkeit aufzufangen, die den schmalen Spalt zwischen dem Rand der Wanne und der Abdeckung durchtreten und eine Schmierwirkung entfalten, kann an mindestens einer Außenseite des Randes eine Überlaufrinne angeordnet sein, die die überlaufende erste Immersionsflüssigkeit auffängt und abführt.
Bevorzugt ist es bei allen vorstehend erwähnten Ausgestaltungen außerdem, wenn das Abschlußelement zumindest annähernd den gleichen Brechungsindex wie die erste und die zweite Immersionsflüssigkeit hat. Auf diese Weise ist si- chergestellt, daß sich geringe Dejustagen des Abschlußelements kaum auf die optischen Eigenschaften derselben auswirken. Vorzugsweise unterscheidet sich deswegen der Brechungsindex des Abschlußelements von dem Brechungsindizes der angrenzenden Immersionsflüssigkeiten um nicht mehr als 1% und vorzugsweise um nicht mehr als 0,5%. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die angrenzenden Immersionsflüssigkeiten Wasser sind und das Abschlußelement aus LiF besteht.
Besonders günstig ist es, wenn das Abschlußelement brech- kraftlos ist. Unter brechkraftlos wird hier die Eigenschaft eines optischen Elements verstanden, keine fokussierende oder defokussierende Wirkung zu haben. Ein Beispiel für ein solches optisches Element ist eine plan-parallele Platte aus einem homogenen Material. Eine solche Platte wirkt sich zwar auf die Lage der Bildebene des Projektionsobjektivs und auf die Korrektur der sphärischen Aberration aus und muß insofern bei dessen Auslegung berücksichtigt werden. Sofern an den Grenzflächen eine Brechungsindexdifferenz besteht, versetzt jedoch eine solche Platte unter einem Win- kel auftreffende Strahlen lediglich parallel, wobei die
Größe des Versatzes vom Einfallswinkel abhängt. Ein brech- kraftloses Abschlußelement ist deswegen vorteilhaft, weil auf diese Weise die Anforderungen an dessen Justierung weiter gesenkt werden und somit der Justieraufwand nach einer Reinigung oder einem Austausch des Abschlußelements nochmals verringert wird.
Als Material für das Abschlußelement kommt beispielsweise Quarzglas in Betracht. Da bei sehr kurzwelligem Projektionslicht im tiefen ultravioletten Spektralbereich, und zwar insbesondere bei einer Wellenlänge von 157 nm, Quarzglas und andere herkömmliche optische Materialien nicht mehr ausreichend transparent sind, ist als Ersatz die Verwendung von Kalziumfluorid-, Bariumfluorid- oder Strontiumfluorid- Kristallen oder auch von Mischkristallen wie etwa Kalzium- Barium-Fluorid vorgeschlagen worden. Diese Materialien kommen auch für das Abschlußelement in Betracht. Allerdings weisen diese kubischen Kristalle eine intrinsische Doppelbrechung auf, die zu einer Verschlechterung der Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs führen, sofern keine entsprechenden Gegenmaßnahmen ergriffen werden.
Vorzugsweise umfaßt deswegen das Abschlußelement mindestens zwei Teilelemente aus einem der angeführten Kristalle, deren Dicken so gewählt und deren Kristallgitter so zueinander orientiert sind, daß der Einfluß intrinsischer Doppelbrechung auf hindurchtretendes Projektionslicht zumindest annähernd kompensiert wird.
Die Teilelemente können dabei z.B. fugenlos aneinandergefügt oder auch in Richtung der optischen Achse voneinander beabstandet sein. Im letztgenannten Fall kein ein zwischen den Teilelementen verbleibender, vorzugsweise rundum abgeschlossener Zwischenraum ebenfalls mit einer Flüssig- keit gefüllt sein, die für das Projektionslicht durchlässig ist. Die an den Zwischenraum zwischen den Teilelementen angrenzenden Flächen müssen nicht unbedingt plan sein, sondern können auch eine Krümmung aufweisen. Wenn die zu dem Zwischenraum weisende Fläche des objektseitigen Teilele- ments konkav und/oder die zu dem Zwischenraum weisende Fläche des bildseitigen Teilelements konvex ist, so läßt sich auch für Strahlen, die das Abschlußelement unter großen Öffnungswinkeln durchtreten, eine gute Kompensation der in- trinsischen Doppelbrechung erzielen. Ein Zwischenraum, bei dem die daran angrenzenden Flächen gekrümmt sind und parallel zueinander verlaufen, so daß die Ausdehnung des Zwi- schenraums entlang der optischen Achse zumindest annähernd konstant ist, hat außerdem den Vorteil, daß ...
Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine von Projektionslicht durchtretene Fläche des Abschlußelements zur Korrektur von Wellenfrontfeh- lern durch lokalen Materialabtrag nachbearbeitet. Dieses an sich bekannte Verfahren, durch geringfügigen Materialabtrag in der Größenordnung von wenigen Nanometern Wellenfrontde- formationen auszugleichen, ist bei dem Abschlußelement besonders wirkungsvoll einsetzbar, da sich dieses in unmit- telbarer Nähe zur Bildebene befindet. Hierbei ist zu beachten, daß der Quotient der Brechzahlen des Abschlußelements und der Immersionsflüssigkeit kleiner ist als in Trockensystemen ohne Immersionsflüssigkeit, so daß entsprechend mehr Material abgetragen werden muß, um die gleiche Wirkung wie bei Trockensystemen zu erzielen. Insbesondere dann, wenn es sich bei dem Abschlußelement um eine planparallele Platte handelt, gestaltet sich die Nachbearbeitung einer oder beider Flächen besonders einfach.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin- düng ist auf wenigstens eine Oberfläche des Abschlußelements, die mit Immersionsflüssigkeit in Berührung gelangen kann, eine für Immersionsflüssigkeit undurchlässige Schutz- schicht aufgebracht. Eine solche Schutzschicht ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn als Material für das Abschlußelement Fluorid-Kristalle verwendet werden, da diese eine relativ hohe Wasserlöslichkeit aufweisen. Durch das Aufbringen einer derartigen Schicht läßt sich verhindern, daß das Material angegriffen wird, wenn Wasser oder eine wasserhaltige Substanz als Immersionsflüssigkeit verwendet wird. Das Anbringen einer solchen Schutzschicht ist nicht nur in Verbindung mit einem Abschlußelement, sondern ganz allgemein bei allen optischen Elementen aus kubischen Fluo- rid-Kristallen, insbesondere bei Kalziumfluorid-Kristallen, vorteilhaft, die mit der Immersionsflüssigkeit in Berührung kommen können .
Bei der Anbringung einer Schutzschicht ist darauf zu ach- ten, daß diese die zu schützende Fläche vollständig abdeckt. Selbst kleinste Öffnungen in der Schutzschicht können zu einem Durchtritt von Immersionsflüssigkeit und zur Ausbildung von Hinterschichtkorrosion führen. Unter diesem Gesichtspunkt ist eine ionengestützte Abscheidung einer Schutzschicht mit höchster Kompaktheit (vorzugsweise größer als 98%) vorteilhaft, da dadurch ein lokales Ablösen der Schutzschicht im Verlaufe des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage weitgehend verhindert wird. Unter der Kompaktheit eines Materials wird hier bei einem gegebenen Kri- stallisationsgrad das Verhältnis der spezifischen Dichte des Materials zu einer Referenzdichte verstanden, bei der das Material vollkommen frei von Hohlräumen ist. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHUNGEN
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Darin zeigen:
Figur 1 einen Meridionalschnitt durch eine Projektionsbelichtungsanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in stark vereinfachter, nicht maßstäblicher schematischer Darstellung;
Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem bildseiti- gen Ende eines Projektionsobjektivs, das Bestandteil der in der Figur 1 gezeigten Projektionsbelichtungsanlage ist;
Figur 3 eine Projektionsbelichtungsanlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in ei- ner der Figur 2 entsprechenden Darstellung, bei der das Abschlußelement an die bildseitig letzte Linse angesprengt ist;
Figur 4 eine Projektionsbelichtungsanlage mit einer zusätzlichen horizontalen Trennwand gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer ausschnittsweisen, der Figur 1 entsprechenden Darstellung; Figur 5 eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem verfahren Abschlußelement gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer ausschnittsweisen, der Figur 1 entsprechenden Darstellung;
Figur 6 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem bildseitigen Ende des Projektionsobjektivs, das Bestandteil der in der Figur 5 gezeigten Projektionsbelichtungsanlage ist, in einer ersten Verfahrstellung des Trägers und des Abschlußelements;
Figur 7 das bildseitige Ende des Projektionsobjektivs aus der Figur 6 in einer zweiten Verfahrstellung des Trägers und des Abschlußelements;
Figur 8 das bildseitige Ende des Projektionsobjektivs aus der Figur 6 mit verkipptem Abschlußelement;
Figur 9 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem bildseitigen Ende eines Projektionsobjektivs gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine zusätzliche Abdeckung den ersten Zwischenraum überdeckt;
Figur 10 einen weiter vergrößerten Ausschnitt D aus der Figur 9, in dem der Übergang zwischen der Abdek- kung und einem Rand einer die erste Immersionsflüssigkeit aufnehmenden Wanne gezeigt ist; Figur 11 das bildseitige Ende eines Projektionsobjektivs gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die bildseitige Fläche des bildseitig letzten optischen Elements gekrümmt ist;
Figur 12 das bildseitige Ende eines Projektionsobjektivs gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zwischen dem bildseitig letzten optischen Element und der Immersionsflüssigkeit ein gasgefüllter Zwischenraum verbleibt;
Figur 13 das bildseitige Ende eines Projektionsobjektivs gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Abschlußelement entlang einer gekrümmten Fläche in zwei Teilelemente aufgeteilt ist;
Figur 14 das bildseitige Ende eines Projektionsobjektivs gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit gekrümmt aufgeteiltem Abschlußelement, das vollständig in Immersionsflüssigkeit aufgenommen ist;
Figur 15 das bildseitige Ende eines Projektionsobjektivs gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem zwischen dem Abschlußelement und der Immersionsflüssigkeit ein gasgefüllter Zwischenraum verbleibt; Figur 16 das bildseitige Ende eines Projektionsobjektivs gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem nur der Zwischenraum zwischen dem bildseitig letzten optischen Element und dem Ab- schlußelement mit Immersionsflüssigkeit gefüllt ist.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die Figur 1 zeigt einen Meridionalschnitt durch eine insgesamt mit 10 bezeichnete mikrolithographische Projektionsbe- lichtungsanlage gemäße einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in stark vereinfachter schematischer Darstellung. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 weist eine Beleuchtungseinrichtung 12 zur Erzeugung von Projektionslicht 13 auf, die u.a. eine Lichtquelle 14, eine mit 16 angedeutete Beleuchtungsoptik und eine Blende 18 umfaßt. Das Projektionslicht hat in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Wellenlänge von 157 nm.
Zur Projektionsbelichtungsanlage 10 gehört ferner ein Projektionsobjektiv 20, das eine Vielzahl von Linsen enthält, von denen der Übersichtlichkeit halber in der Figur 1 lediglich einige beispielhaft dargestellt und mit Ll bis L5 bezeichnet sind. Aufgrund der kürzen Wellenlänge des Projektionslichts 13 sind die Linsen Ll bis L5 aus Kalzium- fluorid-Kristallen gefertigt, die auch bei diesen Wellen- längen noch ausreichend transparent sind. Das Projektionsobjektiv 20 dient dazu, ein in einer Objektebene 22 des Projektionsobjektivs 20 angeordnetes Retikel 24 verkleinert auf eine lichtempfindliche Schicht 26 abzubilden, die in einer Bildebene 28 des Projektionsobjektivs 20 angeordnet und auf einem Träger 30 aufgebracht ist.
Der Träger 30 ist am Boden eines wannenartigen, nach oben offenen Behälters 32 befestigt, der in nicht näher dargestellter Weise mit Hilfe einer Verfahreinrichtung parallel zu der Bildebene 28 verfahrbar ist. Der Behälter 32 ist mit einer Immersionsflüssigkeit 34 so weit aufgefüllt, daß das Projektionsobjektiv 20 während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage 10 mit seiner bildseitig letzten Linse L5 in die Immersionsflüssigkeit 34 eintaucht. Bei dieser Linse L5 handelt es sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel um eine hochaperturige und vergleichsweise dicke Linse, von dem Begriff "Linse" soll hier aber auch eine planparallele Platte umfaßt sein.
Über eine Zuleitung 36 und eine Ableitung 38 ist der Behälter 32 mit einer Aufbereitungseinheit 40 verbunden, in der eine Umwälzpumpe, ein Filter zur Reinigung von Immersions- flüssigkeit 34 sowie eine Temperiereinrichtung in an sich bekannter und deswegen nicht näher dargestellter Weise enthalten sind. Die Aufbereitungseinheit 40, die Zuleitung 36, die Ableitung 38 sowie der Behälter 32 bilden insgesamt eine mit 42 bezeichnete Immersionseinrichtung, in der die Im- mersionsflüssigkeit 34 zirkuliert und dabei gereinigt und auf konstanter Temperatur gehalten wird. Die Immersionseinrichtung 42 dient in an sich bekannter Weise dazu, das Auf- lösungsvermögen und/oder die Tiefenschärfe des Projektionsobjektivs 20 zu erhöhen.
In einem zwischen der bildseitig letzten Linse L5 und der lichtempfindlichen Schicht 26 verbleibenden Zwischenraum 43 ist ein Austauschelement 44 angeordnet, dessen Einzelheiten im folgenden anhand der Figur 2 erläutert werden.
Die Figur 2 zeigt die bildseitige Stirnseite 45 des Projektionsobjektivs 20 in einem vergrößerten Ausschnitt aus der Figur 1. In der vergrößerten Darstellung ist erkennbar, daß das Abschlußelement 44 die Form einer planparallelen Platte mit z.B. kreisrunder oder rechteckiger Grundfläche hat und über zwei mit 46 und 48 angedeutete Befestigungselemente an der bildseitigen Stirnseite 45 des Projektionsobjektivs 20 lösbar und justierbar angebracht ist. Zur Veranschaulichung der Lösbarkeit ist bei dem Befestigungselement 46 eine
Schraubverbindung 52 angedeutet. Zur Justierung sind Feintriebe vorgesehen, die in Figur 2 durch Mikrometerschrauben 54, 55, 56 und 57 angedeutet sind.
Das Abschlußelement 44 umfaßt zwei miteinander verbundene plattenförmige Teilelemente 44a und 44b, die die gleichen Abmessungen haben und fugenlos aufeinander aufliegen. Aufgrund der kurzen Wellenlänge des Projektionslichts 13 sind auch die beiden Teilelemente 44a und 44b jeweils aus Kalzi- umfluorid-Kristallen gefertigt. Die Kristallgitter der bei- den Teilelemente 44a, 44b sind dabei so orientiert, daß sich insgesamt eine rotationssymmetrische intrinsische Dop- pelbrechungsverteilung für das Abschlußelement 44 ergibt. Alternativ hierzu kann das Abschlußelement 44 auch mehr als zwei Teilelemente mit unterschiedlichen Kristallorientierungen umfassen. Bei insgesamt vier planparallelen Teilele- menten ist es z.B. möglich, die durch intrinsische Doppelbrechung verursachte Verzögerung sehr weitgehend für beliebige Einfallsrichtungen zu kompensieren. Beispiele für die hier angesprochenen Kristallorientierungen sind z.B. der WO 02/093209 A2, der WO 02/099450 A2 sowie der US 2003/0011896 AI entnehmbar, deren Offenbarungsgehalt hiermit vollumfänglich zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Bei dem in der Figur 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel umspült die Immersionsflüssigkeit 34 das Austauschelement 44 von allen Seiten und befindet sich insbesondere in den beiden spaltförmigen Zwischenräumen 64 und 66, die zwischen dem Abschlußelement 44 einerseits und der lichtempfindlichen Schicht 36 bzw. der bildseitig letzten Linse L5 andererseits verbleiben.
Kommt es während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage 10 zum Austritt von Substanzen aus der lichtempfindlichen Schicht 36 oder zu einer mechanischen Ablösung kleinerer Teile davon, so verhindert das Abschlußelement 44, daß in der Immersionsflüssigkeit 34 enthaltene Verunreinigungen ungehindert auf die plane bildseitige Grenzfläche 68 der letzten Linse L5 des Projektionsobjektivs 30 gelangen können. Zwar ist ein solcher Kontakt auch nicht vollkommen ausgeschlossen, da die beiden spaltförmigen Zwischenräume 64 und 66 nicht vollständig voneinander getrennt sind, doch ist ein Flüssigkeitsaustausch zwischen den spaltförmigen Zwischenräumen 64 und 66 durch das dazwischen liegende Ab- Schlußelements 44 zumindest erheblich erschwert. Verunreinigte Immersionsflüssigkeit 34 steigt deswegen praktisch nicht zur letzten Linse L5 auf, sondern wird überwiegend über die Ableitung 38 der Aufbereitungseinheit 40 zugeführt und dort gereinigt.
Aufgrund der Schutzwirkung des Abschlußelements 44 ist es kaum noch erforderlich, die letzte Linse L5 wegen Kontamination durch verunreinigte Immersionsflüssigkeit 34 aufzu- tauschen und im Zusammenhang damit aufwendig zu justieren.
Ein Austausch des Abschlußelements 44 hingegen, das in weit höherem Maße den von der lichtempfindlichen Schicht 26 ausgehenden Verunreinigungen ausgesetzt ist, gestaltet sich vergleichsweise einfach. Hierzu sind nämlich lediglich die Befestigungselemente 46 und 48 mit Hilfe der Schraubverbindungen 52 von dem Gehäuse des Projektionsobjektivs 20 zu lösen. Justagearm und deswegen einfach ist auch der sich an eine Reinigung oder einen Austausch anschließende Einbau des Abschlußelements 44. Aufgrund der Ausbildung als planparallele Platte ist das Abschlußelement 44 brechkraftlos und hat deswegen nur vergleichsweise geringe Auswirkungen auf die Abbildungseigenschaften. Dies gilt insbesondere auch deswegen, weil das Abschlußelement 44 in der Immersionsflüssigkeit 34 schwimmt, so daß sich bei geeigneter Wahl der Immersionsflüssigkeit nur eine sehr geringe oder sogar verschwindende Brechungswirkung an den dem Projektionslicht 13 ausgesetzten Grenzflächen einstellt.
Bei allen optischen Elementen, die aus Fluorid-Kristallen gefertigt sind und mit Immersionsflüssigkeit in Berührung kommen können, ist vorzugsweise zumindest auf den optisch wirksamen Flächen eine Schutzschicht aufgebracht, die die empfindlichen Kristalle vor der Immersionsflüssigkeit schützt. Bei dem in Figur 2 dargestellten ersten Ausfüh- rungsbeispiel sind deswegen auf die plane bildseitige
Grenzfläche 68 der Linse L5 sowie auf die Oberseite 70 und die Unterseite 72 des Abschlußelements 44 derartige Schutzschichten 74, 76 bzw. 78 aufgebracht.
Die Wahl der Materialien für die Schutzschichten 74, 76 und 78 hängt vor allem von der eingesetzten Immersionsflüssigkeit ab, die ihrerseits unter Berücksichtigung der Lichtwellenlänge des verwendeten Projektionslichts gewählt wird. Bei Lichtwellenlängen von 193 nm kommt z.B. Wasser als Immersionsflüssigkeit in Betracht, das kristallines Kalzium- fluorid wegen dessen relativ hoher Wasserlöslichkeit rasch angreift. In diesem Fall bestehen die Schutzschichten 74, 76, 78 vorzugsweise aus Si02 oder LaF3, da diese Materialien nicht wasserlöslich sind.
Bei einer Lichtwellenlänge von 157 nm, wie sie in dem vor- stehend geschilderten Ausführungsbeispiel verwendet wird, haben bestimmte Öle eine höhere Transparenz als Wasser und sind deswegen als Immersionsflüssigkeit besser geeignet. Als Materialien für die Schutzschichten 74, 76, 78 kommen dann z.B. die bei dieser Wellenlänge ebenfalls hochtransparenten Materialien MgF2 und LaF3 in Betracht.
Die Schutzschichten 74, 76, 78 aus den genannten Materialien können durch Aufdampfen im Vakuum auf die Grenzflächen der betreffenden optischen Elemente aufgebracht werden.
Die Figur 3 zeigt in einer an die Figur 2 angelehnten Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel einer mikrolitho- graphischen Projektionsbelichtungsanlage, wobei für gleiche Teile die gleichen Bezugsziffern wie in der Figur 2 und für einander entsprechende Teile um 200 erhöhte Bezugsziffern verwendet werden. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Abschlußelement 244 nicht über einen Zwischenraum 66 von der bildseitig letzten Linse L205 getrennt, sondern unmittelbar an diese angesprengt. Sofern die Linse L205 und das Abschlußelement 244 aus einem Material mit dem gleichen Brechungsindex gefertigt sind, durchtritt das Projektionslicht 13 die Grenzfläche zwischen dem Abschlußelement 244 und der letzten Linse L205, ohne dabei gebrochen zu werden. Die Befestigung durch Ansprengen hat den Vorteil, daß keine Befestigungselemente 46, 48 erforderlich sind. Außerdem muß das Abschlußelement 244 nach einem Austausch praktisch nicht justiert werden, da die beiden planen einander zuge- wandten Grenzflächen 270 und 268 des Abschlußelements 244 bzw. der Linse L205 beim Ansprengen von allein die richtige Anordnung gewährleisten. Die bildseitige Fläche 272 des Abschlußelements 244 ist an einigen Stellen 79a, 79b durch - in der Figur 3 stark übertrieben dargestellten - Materialabtrag von einigen Nanome- tern derart nachbearbeitet, daß durch das Projektionsobjek- tiv 220 verursachte Wellenfrontfehler korrigiert werden. Da derartige Methoden der Nachbearbeitung an sich bekannt sind, wird auf eine eingehendere Erläuterung verzichtet.
Die Figur 4 zeigt in einer an die Figur 1 angelehnten Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel einer Projektions- belichtungsanlage, wobei für gleiche Teile die gleichen Bezugsziffern wie in der Figur 1 und für einander entsprechende Teile um 300 erhöhte Bezugsziffern verwendet werden. Die in der Figur 4 gezeigte Projektionsbelichtungsanlage unterscheidet sich von der in Figur 1 gezeigten dadurch, daß diese nicht nur eine, sondern zwei voneinander unabhängige Immersionseinrichtungen 342a und 342b umfaßt. Der Behälter 332 ist hier horizontal so durch eine Trennwand 80 in zwei Teilbehälter 332a und 332b unterteilt, daß der spaltförmige Zwischenraum 366 zwischen dem Abschlußelement 44 -und der bildseitig letzten Linse L5 vollständig in dem Teilbehälter 332a und der spaltförmige Zwischenraum 364 zwischen dem Abschlußelement 44 und der lichtempfindlichen Schicht 26 vollständig in dem Teilbehälter 332b angeordnet ist. Das Abschlußelement 44 ist mit Spiel in einem geeignet geformten Ausschnitt 82 in der Trennwand 80 zwischen den Teilbehältern 332a und 332b eingelassen. Durch die Trennung der Immersionsflüssigkeiten 334a und 334b in getrennten Immersionseinrichtungen 342a und 342b wird verhindert, daß verunreinigte Immersionsflüssigkeit aus dem Teilbehälter 332b in den spaltförmigen Zwischenraum 366 zwischen dem Abschlußelement 44 und der Linse L5 gelangen und letztere auf diese Weise kontaminieren kann.
Im folgenden wird ein viertes Ausführungsbeispiel anhand der Figuren 5 und 6 beschrieben, die schematisch einen Ausschnitt aus dem bildseitigen Ende eines Projektionsobjek- tivs bzw. eine vergrößerte Detaildarstellung hiervon zeigen. Gleiche Teile wie in den Figuren 1 bis 4 sind dabei mit gleichen Bezugsziffern und einander entsprechende Teile mit um 400 erhöhten Bezugsziffern bezeichnet.
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel ist ein zur Bildebene 28 paralleles Abschlußelement 444 vorgesehen. Das Abschlußelement 444 ist ebenfalls als planparallele Platte ausgeführt, die jedoch erheblich größer ist als bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen. Das Abschlußelement 444 hat bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine rechteckige Grundform und ist in einen Boden 486 einer Wanne 488 eingelassen. Die Wanne 488, die z.B. aus Metall, einer Keramik oder einem Kristall gefertigt sein kann, dient der Aufnahme einer ersten Immersionsflüssigkeit 434a, bei der es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um deioni- siertes Wasser handelt. Ein Rand 490 der Wanne 488 ist dabei so hoch, daß bei entsprechender Füllhöhe der ersten Immersionsflüssigkeit 434a ein zwischen der bildseitig letz- ten Linse L5 und dem Abschlußelement 444 verbleibender erster Zwischenraum 492 vollständig mit der ersten Immersionsflüssigkeit 434a ausgefüllt ist.
Zwischen dem Abschlußelement 444 und der lichtempfindlichen Schicht 26 verbleibt ein flacherer zweiter Zwischenraum 494, der mit einer zweiten Immersionsflüssigkeit 434b gefüllt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der zweiten Immersionsflüssigkeit 434b ebenfalls um deionisiertes Wasser. Der zweite Zwischenraum 494 ist dabei so flach, daß die zweite Immersionsflüssigkeit 434b allein durch Kohäsionskräfte an einem seitlichen Abfließen aus dem zweiten Zwischenraum 494 gehindert wird. Je kleiner dabei der Abstand zwischen dem Abschlußelement 444 und der lichtempfindlichen Schicht 26 ist, desto besser halten die Kohäsionskräfte die zweite Immersionsflüssigkeit 434b in dem zweiten Zwischenraum 494.
Um die Anforderungen an die Parallelität des Abschlußelements 444 zur Bildebene 28 zu verringern, kann für das Abschlußelement 444 ein Material gewählt werden, dessen Bre- chungsindex möglichst gleich dem Brechungsindex der umgebenden Immersionsflüssigkeiten 434a, 434b ist. Bei der Verwendung von Wasser als Immersionsflüssigkeit ist beispielsweise LiF als Material für das Abschlußelement 444 geeignet, das zumindest bei einer Wellenlänge von 193 nm noch hochtransparent ist. Die Differenz der Brechzahlen beträgt dann lediglich 0,0066. Falls das Projektionslicht eine besonders kurze Wellenlänge, z.B. 157 nm hat, so kann die erste Immersionsflüssigkeit 434 auch aus einem fluorierten Kohlenwasserstoff bestehen, der bei diesen Wellenlängen eine höhere Transmissi- on als Wasser hat. Für die zweite Immersionsflüssigkeit 434b ist die etwas geringere Transmission insofern nicht allzu nachteilig, als die Höhe des zweiten Zwischenraums 494 im allgemeinen sehr gering sein wird. Außerdem hat Wasser den Vorteil, daß es die lichtempfindliche Schicht 26 weniger stark angreift, als dies etwa bei fluorierten Kohlenwasserstoffen der Fall ist.
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel ist die Projektionsbelichtungsanlage für einen Scanbetrieb ausgelegt. Dies bedeutet, daß das Retikel 24 während der Projektion in der Objektebene 22 verfahren wird. Synchron hierzu wird auch der Träger 30 mit der darauf aufgebrachten lichtempfindlichen Schicht 26 parallel zur Bildebene 28 verfahren. Der Abbildungsmaßstab des Projektionsobjektivs 420 bestimmt dabei das Verhältnis der Verfahrgeschwindigkeiten und die Verfahrrichtungen des Retikels 24 und des Trägers 30.
Zu diesem Zweck ist der Träger 30 über in der Figur 5 erkennbare Spannelemente 31a, 31b auf einem verfahrbaren Tisch 33 eingespannt, der üblicherweise als Waferstage bezeichnet wird. Der Tisch 33 kann in an sich bekannter Weise hochgenau mit Hilfe von Stellantrieben parallel zur Bildebene 28 verfahren werden. Die Stellantriebe sind in der Figur 5 vereinfacht dargestellt und mit 35a und 35b bezeichnet .
Auf dem Tisch 33 sind Manipulatoren 497a, 497b befestigt, so daß diese Verfahrbewegungen des Tischs 33 mitvollziehen. Die Manipulatoren 497a, 497b sind über Stellarme 498a, 498b mit der Wanne 488 verbunden. Die Manipulatoren 497a, 497b sind dabei so ausgeführt, daß sie die Wanne 488 parallel zur Bildebene 28 und relativ zum Tisch 33 bewegen, senkrecht hierzu, d.h. parallel zu einer Achse OA, verfahren und auch zur Bildebene 28 verkippen können. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind insbesondere Verkippungen um zwei horizontalen Achsen möglich, die senkrecht zu Bewegungsrichtungen des Tischs 33 und senkrecht zu der optischen Achse OA verlaufen.
Ferner sind in der Figur 5 optionale Gasaustrittsdüsen
499a, 499b erkennbar, mit denen sich ein Gasstrom auf einen umlaufenden Spalt richten läßt, der zwischen dem Rand 490 der Wanne 488 und der lichtempfindlichen Schicht 26 gebildet wird.
Die in den Figuren 5 und 6 gezeigte Projektionsbelichtungsanlage funktioniert wie folgt:
Während eines Scanvorgangs wird mit Hilfe der Stellantriebe 35a, 35b der Tisch 33 zusammen mit den Manipulatoren 497a, 497b in Richtung des Pfeils 496b (siehe Figur 6) verfahren. Die Manipulatoren 497a, 497b führen dabei keine Stellbewe- gungen aus, so daß sich die Wanne 488 mit dem darin eingelassenen Abschlußelement 444 synchron und mit gleicher Ver- fahrgeschwindigkeit und -richtung mit dem Tisch 33 und somit auch mit der lichtempfindlichen Schicht 26 mitbewegt. In der Figur 6 ist dies durch einen Pfeil 496a angedeutet, der gleiche Richtung und Länge wie der Pfeil 496b hat. Die Wanne 488 bewegt sich somit während des Scanvorgangs zusammen mit der lichtempfindlichen Schicht 26 unter dem Projektionsobjektiv 420 hinweg.
Die Figur 7 zeigt in einem der Figur 6 entsprechenden Ausschnitt die Relativposition der Wanne 488 und der lichtempfindlicher Schicht 26 einerseits und dem Projektionsobjektiv 420 andererseits am Ende des Scanvorgangs. Da sich die Wanne 488 synchron, parallel und mit gleicher Verfahrge- schwindigkeit wie die lichtempfindliche Schicht 26 während des Scanvorgangs bewegt, wirken auf die zweite Immersionsflüssigkeit 434b in dem zweiten Zwischenraum 494 keine Schwerkräfte. Die zweite Immersionsflüssigkeit 434b verbleibt deswegen auch während der Verfahrbewegungen des Trä- gers 30 in dem zweiten Zwischenraum 494. Eine Anströmung der zweiten Immersionsflüssigkeit 434b mit aus den Austrittsdüsen 499a, 499b austretenden Gasen kann deswegen verringert oder sogar überflüssig werden. Damit entfällt aber auch ganz oder teilweise eine der wesentlichen Ursa- chen für die Entstehung von Blasen in der zweiten Immersionsflüssigkeit 434b. Da die erste Immersionsflüssigkeit 434a allein aufgrund der Schwerkraft in der Wanne 488 bleibt, ist auch hier kein Anströmen mit Gasen erforderlich, um ein Entweichen der Immersionsflüssigkeit während des Scanvorgangs zu verhindern. Blasen können auch nicht in nennenswertem Umfang durch die Durchmischung entstehen, welche das feststehende Projektionsobjektiv 420 in der sich vorbeibewegenden ersten Immersionsflüssigkeit 434a hervorruft. Eine solche Durchmischung ist durchaus erwünscht, da auf diese Weise der Entstehung größerer Temperaturgradienten entgegengewirkt wird.
Insgesamt läßt sich auf diese Weise somit ein erheblich verringerter Ausschuß erzielen, da weder in der ersten Immersionsflüssigkeit 434a noch in der zweiten Immersionsflüssigkeit 434b Blasen in nennenswertem Umfang infolge der Verfahrbewegungen während eines Scanvorganges .entstehen können.
Zwischen aufeinanderfolgenden Belichtungsvorgängen ist es häufig erforderlich, den Träger 30 mit der darauf aufgebrachten lichtempfindlichen Schicht 26 neu bezüglich des Projektionsobjektivs 420 zu positionieren. Die Verfahrge- schwindigkeiten sind bei diesen Positionierbewegungen im allgemeinen deutlich höher als bei den Bewegungen während der Belichtung.
Falls die Wanne 488 genauso groß wie die auf dem Träger 30 aufgebrachte lichtempfindlichen Schicht 26 ist, so kann die Wanne 488 während derartiger Positionierbewegungen genauso synchron und mit gleicher Geschwindigkeit verfahren werden, wie dies vorstehend im Zusammenhang mit den Scanvorgängen beschrieben worden ist. Im allgemeinen wird es jedoch aus unterschiedlichen Gründen zweckmäßig sein, wenn die Wanne 488 parallel zur Bildebene 28 kleinere Abmessungen hat als die auf dem Träger 30 aufgebrachte lichtempfindliche Schicht 26. Je kleiner beispielsweise die Wanne 488 ist, desto geringer ist auch die Grenzfläche der ersten Immersionsflüssigkeit 434a zu einem umgebenden Gas. Dem entspre- chend wird der ersten Immersionsflüssigkeit 434a auch weniger Verdunstungswärme entzogen. Dies wiederum wirkt sich günstig auf eine homogene Temperatur- und damit Brechungsindexverteilung innerhalb der ersten Immersionsflüssigkeit 434a aus. Unter diesem Gesichtspunkt wäre es ideal, wenn die Wanne 488 nur geringfügig größer ist als der während eines Scanvorgangs insgesamt auf der lichtempfindlichen Schicht 26 belichtete Bereich.
Für größere Positionierbewegungen bedeutet eine kleinere Wanne 488 allerdings, daß die Wanne 488 diese Bewegung zu- mindest nicht vollständig mitvollziehen kann. In diesem
Fall ist eine Relativbewegung zwischen der lichtempfindlichen Schicht 26 und dem Abschlußelement 444 unvermeidlich. Diese Relativbewegung wird durch die Manipulatoren 497a, 497b erzeugt, die auf dem Tisch 33 befestigt sind.
Um auch während einer schnelleren Positionierbewegung des Trägers 30 eine Blasenbildung in der zweiten Immersionsflüssigkeit 434b zu verhindern, kann bei dem in den Figuren 5 bis 7 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel die gesamte Wanne 488 mit Hilfe der Manipulatoren zusätzlich verkippt werden.
In der Figur 8 ist in einer an die Figuren 6 und 7 ange- lehnten Darstellung das bildseitige Ende des Projektionsobjektivs 420 gezeigt, wobei die Wanne 488 um 2° verkippt worden ist. Die Kippachse, die in der Figur 8 mit TA bezeichnet ist, verläuft dabei senkrecht sowohl zur optischen Achse OA als auch zur Bewegungsrichtung 496b des Trägers 30. Durch die Verkippung der Wanne 488 um die Achse TA erhält der zweite Zwischenraum 494, der während eines Scanvorgangs eine konstante Höhe hat, die Form eines Keilprismas. Das in der Bewegungsrichtung 496b hinten liegende Ende der Wanne 488 ist in der verkippten Stellung der Wanne 488 gerade noch so weit von der lichtempfindlichen Schicht 26 entfernt, daß Beschädigungen daran vermieden werden. Die nun stärker wirkenden Kohäsionskräfte verhindern auch bei höheren Positioniergeschwindigkeiten, daß die zweite Immersionsflüssigkeit 434b aus dem zweiten Zwischenraum 494 aus- tritt, während sich der Träger 30 in Richtung des Pfeils 496b unter der feststehenden oder sich allenfalls langsam bewegenden Wanne 488 hinwegbewegt.
Falls während der Scanvorgänge der Abstand zwischen der lichtempfindlichen Schicht 26 und dem Abschlußelement 444 so klein ist, daß eine Verkippung um die Kippachse TA Beschädigungen der Schicht 26 nach sich ziehen könnte, so kann alternativ eine Kippachse gewählt werden, die durch das in der Bewegungsrichtung 496b hinten liegende Ende der Wanne 488 verläuft. Für die Manipulatoren 497a, 497b bedeutet dies, daß der Manipulator 497b die in Bewegungsrichtung vorn liegende Seite der Wanne 488 um die erforderliche Strecke anhebt.
Um bei dem in den Figuren 5 bis 8 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel unerwünschte Wärmeverluste der ersten Immersionsflüssigkeit 434a und der zweiten Immersionsflüssigkeit 434b zu verhindern, weist die Projektionsbelichtungsanlage einen Behälter 90 auf, der den die Immersionsflüssigkeiten 434a, 434b umgebenden Raum dicht nach außen abschließt. Über einen Einlaß 92 kann in den von dem Behälter 90 umgebenden Raum Wasserdampf eingeleitet werden, der von einem Verdampfer 94 erzeugt wird. Der Wasserdampf wird dabei so lange eingeleitet, bis zumindest annähernd der bei der vorliegenden Temperatur geltende Sättigungsdampfdruck innerhalb des von dem Behälter 90 umschlossenen Raums erreicht wird. Auf diese Weise wird verhindert, daß die hier jeweils aus Wasser bestehenden Immersionsflüssigkeiten nach und nach verdunsten, was zu einer Abkühlung der Flüssigkeit an den Grenzflächen zur umgebenden Atmosphäre führen würde. Es versteht sich, daß bei einem Wechsel zu anderen Immersionsflüssigkeiten entsprechend auch andere Flüssigkeiten in dem Verdampfer 94 verdampft werden müssen.
Im folgenden wird ein fünftes Ausführungsbeispiel anhand der Figuren 9 und 10 beschrieben, die schematisch einen Ausschnitt aus dem bildseitigen Ende eines Projektionsob- jektivs bzw. eine vergrößerte Detaildarstellung D hiervon zeigen. Gleiche Teile wie in den Figuren 1 bis 4 sind dabei mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, Teile, die Entsprechungen in dem vierten Ausführungsbeispiel haben, tragen um 100 erhöhte Bezugsziffern.
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel ist im Unterschied zu dem in den Figuren 5 bis 8 gezeigten dritten Ausführungs- beispiel eine zusätzliche Abdeckplatte 500 vorgesehen, welche die Wanne 588 nach oben hin fast vollständig abdeckt. Die Abdeckplatte 500, die nicht transparent sein muß, weist eine Öffnung 502 auf, durch die hindurch das bildseitige Ende des Projektionsobjektivs 520 in die erste Immersionsflüssigkeit 534a eintaucht. Der Rand 590 der Wanne 588 gleitet bei einer mit einem Pfeil 596a angedeuteten Ver- fahrbewegung der Wanne 588 an der Unterseite der Abdeckplatte 500 entlang.
Der Raum zwischen der Abdeckplatte 500 und der Wanne 588 " ist vollständig mit der ersten Immersionsflüssigkeit 534a ausgefüllt. Zu diesem Zweck ist die Öffnung 502 so bemes- sen, daß um das bildseitige Ende des Projektionsobjektivs 520 herum ein umlaufender Spalt 504 verbleibt, in dem sich ein Flüssigkeitsspiegel einstellen kann.
Die Figur 10 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt D aus dem Bereich des Rands 590. In dem Ausschnitt D ist erkennbar, daß der Rand 590 der Wanne 588 an seiner nach oben weisenden Randfläche mit einer umlaufenden Keilnut 506 und einer ebenfalls umlaufenden Rechtecknut größeren Querschnitts versehen ist, die ein Reservoir 508 für die Immersionsflüssigkeit 534a bildet. Das Reservoir 508 und die Keilnut 506, die über einen Kanal 510 mit dem Reservoir 508 verbunden ist, sind stets mit der ersten Immersionsflüssigkeit 534a gefüllt, so daß sich an der nach oben weisenden Randfläche des Randes 590 ein dünner Flüssigkeitsfilm ausbildet. Dieser wirkt als Schmierung und ermöglicht so ein reibungsarmes und erschütterungsfreies Entlanggleiten der Wanne 588 an der Unterseite der Abdeckplatte 500.
Um sicherzustellen, daß der Flüssigkeitsfilm bei einer Bewegung der Wanne 588 unter der Abdeckplatte 500 hinweg nicht abreißt und dabei Gasblasen in die erste Immersionsflüssigkeit 534a eingetragen werden, steht die erste Immer- sionsflüssigkeit 534a in dem Reservoir 508 und der Keilnut 506 unter einem leichten Überdruck. Dieser wird erzeugt, indem dem Reservoir 508 über eine Zuleitung 512 ständig unter Druck erste Immersionsflüssigkeit 534a zugeführt wird. Über eine Ableitung 514 kann gleichzeitig überschüssige er- ste Immersionsflüssigkeit 534a abfließen. Falls als Gegendruck der durch das Eigengewicht der Abdeckplatte 500 erzeugte Anpreßdruck nicht ausreicht, so kann die Abdeckplatte 500 zusätzlich, z.B. mit Hilfe von Federn, belastet werden.
•■ Für den Fall, daß erste Immersionsflüssigkeit 534a durch einen etwas breiteren Spalt 516 an der Außenseite des Randes 590 austritt, ist eine umlaufende Überlaufrinne 518 vorgesehen, die austretende erste Immersionsflüssigkeit 534a auffängt und in nicht näher dargestellter Weise abführt. In die Überlaufrinne 518 kann ein Schutzgas 519 eingefüllt sein, das schwerer ist als Luft und z.B. die Eigen- schaff haben kann, für die erste Immersionsflüssigkeit 534a nur eine sehr geringe Löslichkeit zu haben. Dadurch wird verhindert, daß aus einem die gesamte Anordnung umgebenden Gas Moleküle in Lösung gehen, welche die optischen Eigenschaften der ersten Immersionsflüssigkeit 534a in uner- wünschter Weise beeinträchtigen. Vorzugsweise wird das
Schutzgas 519 in der Überlaufrinne 518 fortwährend erneuert, um einer allmählichen Durchmischung mit dem umgebenden Gas entgegenzuwirken.
Die Abdichtung im Bereich des Rands 590 ist insofern von Bedeutung, als der Träger 30 der lichtempfindlichen Schicht 26 häufig nicht nur in einer zur Bildebene 28 parallelen Ebene verfahren wird, sondern zur Verringerung von Abbildungsfehlern auch geringfügig um eine horizontale Achse verkippt werden kann. Falls dann die Abdeckplatte 500 nicht mit verkippt werden soll, muß die Abdichtung zum Rand 590 hin so ausgeführt sein, daß sie auch bei kleineren Verkippungen der Wanne 588 eine ausreichende Dichtigkeit zur Abdeckplatte 500 gewährleistet.
Falls der Fall auftreten kann, daß die Schmierung durch die erste Immersionsflüssigkeit 534a kurzzeitig nicht ausreicht, so empfiehlt es sich, für die Abdeckplatte 500 und den Rand 590 Materialien oder Beschichtungen dieser Teile zu wählen, welche eine Kontamination der ersten Immersionsflüssigkeit 534a infolge von Abrieb beim Anlauf minimiert oder sogar ganz vermeidet. Als Beschichtungen kommen hier beispielsweise Aluminiumoxid oder Diamant in Betracht.
Die Abdeckplatte 500 hat zum einen den Vorteil, daß das Auftreten von Wellen in der Wanne 588 verhindert wird. Zum anderen begrenzt die Abdeckplatte 500 die Grenzfläche der ersten Immersionsflüssigkeit 534a zu einer umgebenen Atmosphäre auf den schmalen umlaufenden Spalt 504, der zwischen dem bildseitigen Ende des Projektionsobjektivs 520 und der Abdeckplatte 500 verbleibt. Auf diese Weise wird der ersten Immersionsflüssigkeit 534a nur sehr wenig Wärme infolge von Verdunstung entzogen. Dies wiederum verringert den Temperatur- und damit den Brechungsindexgradienten innerhalb der ersten Immersionsflüssigkeit 534a, der sich bei einer Erwärmung durch das Projektionslicht 13 ausbildet. Bei der zweiten Immersionsflüssigkeit 534b besteht das Problem der Verdunstung insoweit nicht in nennenswertem Maße, weil dort die Grenzfläche zwischen der zweiten Immersionsflüssigkeit 534b und einer umgebenden Atmosphäre ohnehin sehr klein ist .
Um die Immersionsflüssigkeiten 534a, 534b in den ersten und den zweiten Zwischenraum 592 bzw. 594 einzubringen, wird vorzugsweise auf die lichtempfindliche Schicht 26 zunächst eine relativ geringe Menge der zweiten Immersionsflüssigkeit 534b aufgebracht. Anschließend wird die Wanne 588 mit ihrer Unterseite einseitig oder parallel aufgesetzt und die zweite Immersionsflüssigkeit 534b blasenfrei ausgedrückt. Der Abstand zwischen der Wanne 588 und der lichtempfindlichen Schicht 26 kann später mit Hilfe der Manipulatoren 497a, 497b präzise eingestellt werden.
Anschließend wird die Abdeckplatte 500 über die Wanne 588 gelegt. Um die Wanne 588 mit der ersten Immersionsflüssigkeit 534a zu befüllen, kann diese beispielsweise über den umlaufenden Spalt 504, der zwischen dem Projektionsobjektiv 520 und der Abdeckplatte 500 verbleibt, eingefüllt werden. Einfacher wird es jedoch sein, wenn der Rand 590 der Wanne 588 mit einem Zulauf und mit einem Ablauf versehen ist, über den die erste Immersionsflüssigkeit 534a in die Wanne 588 eingefüllt und daraus wieder entfernt werden kann. Die erste Immersionsflüssigkeit 534a kann während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage auch in einem Kreislauf fortwährend umgewälzt werden, wie dies im Zusammenhang mit den ersten drei Ausführungsbeispielen erläutert wurde.
Selbstverständlich kann die in den Figuren 9 und 10 gezeigte Anordnung ebenfalls in einem Behälter 90 untergebracht sein, wie dies zu dem vierten Ausführungsbeispiel in der Figur 5 gezeigt ist. Auf diese Weise wird die Verdampfung der Immersionsflüssigkeiten weiter verringert.
Die Figuren 11 bis 16 zeigen in an die Figur 2 angelehnten schematischen Darstellungen jeweils das bildseitige Ende von Projektionsobjektiven gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung. Dabei werden für gleiche Teile wie in der Figur 2 die gleichen Bezugsziffern und für einander entsprechende Teile um 600, 700, 800, 900, 1000 bzw. 1100 erhöhte Bezugsziffern verwendet.
Bei dem in der Figur 11 gezeigten sechsten Ausführungsbei- spiel ist die bildseitige Grenzfläche 668 der bildseitig letzten Linse L605 nicht plan, sondern asphärisch konkav gekrümmt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß gerade bei Immersionsobjektiven eine asphärisch gekrümmte Fläche in unmittelbarer Nähe der Bildebene 28 besonders gut zur Korrek- tur von Abbildungsfehlern höherer Ordnung geeignet ist. Voraussetzung hierfür ist allerdings, daß sich die Brechzahlen der bildseitig letzten Linse L605 und der Immersionsflüssigkeit 34 ausreichend voneinander unterscheiden.
Das Abschlußelement 644 umfaßt auch bei dem Projektionsob- jektiv 620 zwei Teilelemente 644a, 644b, die aus Kalzium- fluorid-Kristallen oder ähnlichen kubisch kristallinen Kristallen mit geeignet gewählten Kristallorientierungen gefertigt sind. Die bildseitig letzte Linse L605 besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Quarzglas. Alter- nativ hierzu kann die bildseitig letzte Linse L605 ebenfalls aus einem kubisch kristallinen Material bestehen. Die Kristallorientierungen der Kristalle, aus denen die bildseitig letzte Linse L605 und die Teilelemente 644a, 644b bestehen, können dann ebenfalls so ausgerichtet werden, daß eine sehr weitgehende Korrektur der intrinsischen Doppelbrechung erzielt wird. Wie man mit drei zueinander um die optische Achse verdrehten Kristallorientierungen eine ge- genseitige Doppelbrechungskompensation erzielen kann, ist in den oben bereits erwähnten Druckschriften WO 02/093 209 A2, WO 02/099 450 A2 und US 2003/0011896 AI ausführlich beschrieben.
Bei dem in der Figur 12 dargestellten siebten Ausführungs- beispiel ist der zwischen der bildseitig letzten Linse L705 und dem Abschlußelement 744 verbleibende erste Zwischenraum 792 nicht vollständig, sondern nur teilweise mit Immersionsflüssigkeit 34 gefüllt. Zwischen der bildseitig letzten Linse L705 und der Immersionsflüssigkeit 34 verbleibt deswegen ein spaltartiger, mit einem umgebenden Gas gefüllter Zwischenraum 793.
Diese Variante ist besonders vorteilhaft bei Projektionsobjektiven, die sowohl für einen Trockenbetrieb als auch für einen Immersionsbetrieb vorgesehen sind. Um bei einem Wechsel vom Trockenbetrieb in den Immersionsbetrieb und umgekehrt möglichst wenige Modifikationen an dem Projektionsobjektiv vornehmen zu müssen, sollten sich die optischen Verhältnisse an möglichst wenigen Grenzflächen ändern. Bei dem Projektionsobjektiv 720 grenzt aus diesem Grunde die bildseitige Fläche 768 der bildseitig letzten Linse L705 nach wie vor an ein umgebendes Gas und nicht etwa an Immersionsflüssigkeit 34 an.
Andererseits ist auch bei dem Projektionsobjektiv 720 gewährleistet, daß das Abschlußelement 744 von beiden
Seiten von der Immersionsflüssigkeit 34 umgeben ist. Lage- und Fertigungstoleranzen des Abschlußelementes 744 können Fertigungstoleranzen des Abschlußelementes 744 können sich wegen des geringeren Brechzahlquotienten an den Grenzflächen des Abschlußelements 744 somit nur geringfügig auf die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs 720 aus- wirken.
Bei dem in der Figur 13 gezeigten achten Ausführungsbeispiel umfaßt das insgesamt planparallele Abschlußelement 844 ebenfalls zwei Teilelemente 844a, 844b, die vorzugsweise aus kubisch kristallinen Materialien mit unterschiedli- chen Kristallorientierungen bestehen. Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Grenzfläche zwischen den beiden Teilelementen 844a, 844b bei dem Projektionsobjektiv 820 nicht plan, sondern gekrümmt. Ferner sind die beiden Telelemente 844a, 844b nicht unmittelbar aneinander angesprengt, sondern voneinander beabstandet angeordnet, so daß zwischen den Teilelementen 844a, 844b ein schmaler Spalt 899 verbleibt, der bei dem Projektionsobjektiv 820 mit einem umgebenden Gas gefüllt ist.
Bei dem Projektionsobjektiv 820 kommt nur das bildseitige Teilelement 844b mit der Immersionsflüssigkeit 34 in Berührung. Daher wird es im allgemeinen genügen, nur das Teilelement 844b bei Bedarf auszutauschen. Das objektseitige Teilelement 844a kann hingegen derart an oder in dem Pro- jektionsobjektiv 820 montiert sein, daß ein Austausch nur mit größerem Aufwand durchführbar ist. Somit stellt nur das Teilelement 844b ein Austauschelement im eigentlichen Wortsinne dar.
Die Aufteilung des Abschlußelements 844 in zwei Teilelemente 844a, 844b entlang einer gekrümmten Trennfläche hat den Vorteil, daß das bildseitige Teilelement 844b ebenfalls relativ unempfindlichen gegenüber Fertigungs- und Lagetoleranzen ist. Einerseits taucht nämlich die bildseitige Fläche in Immersionsflüssigkeit 34 ein, so daß der Brechzahlquotient dort klein ist. Andererseits treten an der objekt- seifigen Fläche des Teilelements 844b aufgrund deren konvexen Krümmung bei Lichtstrahlen, die unter großen Winkeln zur optischen Achse das Abschlußelement 844 durchtreten, nur relativ kleine Eintrittswinkel auf, so daß sich dort Fertigungs- und Lagetoleranzen geringer auswirken können.
Das in der Figur 14 gezeigte Projektionsobjektiv 920 gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Projektionsobjektiv 820 lediglich dadurch, daß die Immersionsflüssigkeit 34 bis unmittelbar an die bildseitig letzte Linse L905 heranreicht. Daher ist, anders als bei dem in der Figur 13 gezeigten Projektionsobjektiv 820, sowohl der zwischen den beiden Teilelementen 944a, 944b verbleibende Spalt 999 als auch der erste Zwischenraum 992 zwischen der bildseitig letzten Linse L905 und dem Abschlußelement 944 mit Immersionsflüssigkeit 34 aufgefüllt. Lage- und Fertigungstoleranzen des Abschlußelements 944 wirken sich bei dieser Variante noch weniger auf die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs aus. Da das objektseitige Teilelement 944a zwar der Immersionsflüssigkeit 34 ausgesetzt ist, durch die bildseitig letzte Linse L905 bzw. durch das bildseitige Teilelement 944b relativ gut geschützt ist, kann sich auch bei dem Projekti- onsobjektiv 920 ein Austausch von optischen Elementen wegen Kontamination auf das bildseitige Teilelement 944b beschränken. Allerdings erfordert die bis an die bildseitig letzte Linse L905 heranreichende Immersionsflüssigkeit 34 weitergehende Modifikationen, wenn man von einem Trockenbe- trieb auf einen Immersionsbetrieb umstellen möchte.
Die Figur 15 zeigt ein bildseitiges Ende eines Projektionsobjektivs 1020 gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Anders als bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen taucht das Abschlußelement 1044 nicht in die Immersionsflüssigkeit 34 ein. Die von Projektionslicht durchsetzten Flächen des Abschlußelements 1044 grenzen somit sowohl objektseitig als auch bildseitig an ein umgebendes Gas an. Auch diese Anordnung ist insbesondere bei solchen Projektionsobjektiven vorteilhaft, die sowohl für ei- nen Trockenbetrieb als auch für einen Immersionsbetrieb geeignet sein sollen. Die in der Figur 15 gezeigte Anordnung erfordert nämlich besonders wenige Modifikationen bei einer Umstellung zwischen den Betriebsarten. Andererseits sind die optischen Verhältnisse an den beiden Grenzflächen des Abschlußelements 1044 weitgehend identisch. Dies ist insofern vorteilhaft, weil insbesondere Abbildungsfehler, die durch Lagetoleranzen, z.B. Verkippungen, an der objektsei- tigen Grenzfläche erzeugt werden, durch gegenläufig wirken- de Abbildungsfehler auf der bildseitigen Grenzfläche recht gut kompensiert werden.
Das in der Figur 16 gezeigte Projektionsobjektiv 1120 unterscheidet sich von dem in der Figur 15 gezeigten Projek- tionsobjektiv 1020 dadurch, daß der erste Zwischenraum 1192 zwischen der bildseitig letzten Linse L1105 und dem Abschlußelement 1144 nicht mit einem umgebenden Gas, sondern mit einer Flüssigkeit 1134 ausgefüllt ist. Die bildseitige Fläche des Abschlußelements 1144 ist deswegen vergleichs- weise unempfindlich gegenüber Fertigungstoleranzen, und zwar insbesondere Paßfehlern, des Abschlußelements 1144.
Der zweite Zwischenraum 1194 zwischen dem Abschlußelement 1144 und der lichtempfindlichen Schicht 26 kann entweder teilweise mit Immersionsflüssigkeit 34 aufgefüllt sein, wie dies bei dem in der Figur 15 gezeigten Projektionsobjektiv 1020 der Fall ist. Während eines Trockenbetriebs, wie ihn die Figur 16 zeigt, ist die lichtempfindliche Schicht 26 nicht von Immersionsflüssigkeit bedeckt.

Claims

Patentansprüche
1. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, umfassend:
a) eine Beleuchtungseinrichtung (12) zur Erzeugung von Projektionslicht (13),
b) ein Projektionsobjektiv (20; 220; 320; 420; 520; 620; 720; 820; 920; 1020; 1120),
i) mit dem ein in einer Objektebene (22) des Projektionsobjektivs anordenbares Retikel (24) auf eine in einer Bildebene (28) des Projektionsob- jektivs anordenbare lichtempfindliche Schicht
(26) abbildbar ist und
ii) das für einen Immersionsbetrieb ausgelegt ist, bei dem eine bildseitig letzte Linse (L5; L205; L605; L705; L805; L905; L1005; L1105) des Pro- jektionsobjektivs in eine Immersionsflüssigkeit
(34; 334a; 434a; 534a) eintaucht,
gekennzeichnet durch
c) ein für das Projektionslicht durchlässiges Abschlußelement (44; 244; 444; 544; 644; 744; 844; 944; 1044; 1144), das zwischen der bildseitig letzten Linse und der lichtempfindlichen Schicht derart anordenbar ist, daß es zumindest mit seiner bildseitigen Grenzfläche (72; 272) in die Immersionsflüssigkeit eintaucht.
2. Projektionsobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, daß das Abschlußelement (44; 244; 644; 744;
844; 944; 1044; 1144) von außen an dem Projektionsobjektiv (20; 220; 620; 720; 820; 920; 1020; 1120) befestigt ist.
3. Projektionsobjektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (244) an die bild- seitig letzte Linse (L205) angesprengt ist.
4. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der bildseitig letzten Linse (L5; L605; L705; L905; L1105) des Projektionsobjektivs (20; 320; 420; 520; 620; 720; 820; 920; 1020; 1120) und dem Abschlußelement (44; 444; 544; 644; 744; 944; 1144) ein Zwischenraum (66; 492; 592; 692; 792; 992; 1192) verbleibt, der zumindest teilweise mit einer Immersions- flüssigkeit (34; 434a; 534a) auffüllbar ist.
5. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (66; 492; 592;
692; 1192) vollständig mit Immersionsflüssigkeit (34; 334a; 434a; 534a) auffüllbar ist.
6. Projektionsobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Immersionseinrich- tung (42; 342a, 342b) zum Einbringen einer Immersionsflüssigkeit (34; 334a, 334b) in einen Raum (64, 66; 264; 364, 366) oberhalb der lichtempfindlichen Schicht (26) .
7. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 4 oder 5 und nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Projektionsobjektiv (20) zum Einbringen von Immersionsflüssigkeit (334a) in den Zwischenraum (366) zwischen der bildseitig letzten Linse (L5) und dem Abschlußelement (44) eine erste Immersionseinrichtung (342a) aufweist, die von einer zweiten Immersionseinrichtung (342b) zum Einbringen von Immersionsflüssigkeit (334b) in einen Zwischenraum (364) zwischen dem letzten optischen Element (L5) und der lichtempfindlichen Schicht (26) unabhängig ist, so daß kein Austausch von Immersionsflüssigkeit (334a, 334b) zwischen den Zwischenräumen (366, 364) möglich ist.
8. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (244) den gleichen Brechungsindex wie die bildseitig letzte Linse (L205) des Projektionsobjektivs hat und mit seiner objektseitigen Grenzfläche (270) so optisch an diese angekoppelt ist, daß durch das Projektionsobjektiv hindurchtretendes Projektionslicht (13) zwischen der bildseitig letzten Linse (L205) und dem Abschlußelement (244) nicht gebrochen wird.
9. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der bildseitig letzten Linse (L5; L605; L705; L905) des Projektionsobjektivs (20 320; 420; 520; 620; 720; 920) und dem Abschlußelement (44 444; 544; 644; 744; 944) ein erster Zwischenraum (66; 492 592; 692; 792; 992) verbleibt, der zumindest teilweise mit einer ersten Immersionsflüssigkeit (34; 334a; 434a; 534b) auffüllbar ist, und daß zwischen dem Abschlußelement und der lichtempfindlichen Schicht (26) ein zweiter Zwischenraum (64; 494; 594) verbleibt, der zumindest teilweise mit einer zweiten Immersionsflüssigkeit (34; 334b; 434b; 534b) befüllbar ist.
10. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (444; 544) verfahrbar angeordnet ist.
11. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (444; 544) während eines Scanbetriebs der Projektionsbelichtungsanlage (10) synchron zu der lichtempfindlichen Schicht (26) verfahren werden kann.
12. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (444; 544) während einer Projektion in einer zu der der lichtempfindlichen Schicht (26) parallelen Ebene (28) verfahren werden kann.
13. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Äbschlußelement (444; 544) und die lichtempfindliche Schicht (26) während einer Projektion gleiche Verfahrgeschwindigkeiten und Verfahrrichtungen (496, 496b; 596a, 596b) haben.
14. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch einen Rand (490; 590) , der ein seitliches Abfließen der ersten Immersionsflüssigkeit (434a; 534a) von dem Abschlußelement (444; 544) verhindert .
15. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (490; 590) Teil einer zur bildseitig letzten Linse (L5) des Projektionsobjektivs (20) hin offenen Wanne (488; 588) ist, in dessen Boden (486) das Abschlußelement (444; 544) angeordnet ist.
16. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (444) um eine zur Bildebene (28) parallele Kippachse
(TA) verkippbar ist.
17. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippachse (TA) senkrecht zu einer Bewegungsrichtung (496a) des Abschlußelements (444) verläuft.
18. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (444) während einer Belichtungspause so verkippt werden kann, daß der größte Abstand zwischen dem Abschlußelement (444) und der lichtempfindlichen Schicht (26) in Bewegungsrichtung (496a) vorne liegt.
19. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (444; 544) senkrecht zur Bildebene (28) verfahrbar ist.
20. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 19, gekennzeichnet durch eine Halteeinrichtung (499a, 499b) , welche die zweite Immersionsflüssigkeit
(434b; 534b) in dem zweiten Zwischenraum (494; 594) hält.
21. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (499a, 499b) die zweite Immersionsflüssigkeit (434b; 534b) berührungslos in dem zweiten Zwischenraum (494; 594) hält.
22. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung mindestens eine Gasdüse (499a, 499b) umfaßt, deren Austrittsöffnung auf die zweite Immersionsflüssigkeit (434b; 534b) gerichtet werden kann.
23. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zwischenraum (492; 592) in einem verschließbaren Behälter (90) angeordnet ist.
24. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch eine Zuführeinrichtung (92, 94) zum Zuführen einer Dampfphase der ersten Immersionsflüssigkeit (434a; 534a) in den Behälter (90).
25. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfdruck der Dampfphase der ersten Immersionsflüssigkeit (434a, 534a) in dem Behälter (90) so einstellbar ist, daß er zumindest annähernd gleich dem Sättigungsdampfdruck der Dampfphase der ersten Immersi- onsflüssigkeit (434a; 534a) bei der in dem Behälter (90) herrschenden Temperatur ist.
26. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zwischenraum (592) nach oben durch eine Abdeckung (500) abge- deckt ist.
27. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Abdeckung (500) und der ersten Immersionsflüssigkeit (434a) ein Zwischenraum verbleibt, der mit einem Schutzgas gefüllt ist, dessen Dichte größer ist als die Dichte eines umgebenden Gases.
28. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Löslichkeit des Schutzgases in der ersten Immersionsflüssigkeit kleiner als 10~4 Volumenprozent ist.
29. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche
26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (500) im Bereich der bildseitig letzten Linse (L5) eine Aussparung (502) hat.
30. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche • 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (500) die Wanne (588) nach oben hin zumindest weitgehend verschließt .
31. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 30 bei Rückbezug auf Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (590) während einer Verfahrbewegung des Abschlußelements dichtend an der Unterseite der Abdeckung (500) entlang gleitet.
32. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß dadurch gekennzeichnet, daß der
Rand (590) so ausgeführt ist, daß zwischen einer nach oben weisenden Randfläche des Randes (590) und der Abdeckung (500) stets ein aus der ersten Immersionsflüssigkeit (534a) bestehender Flüssigkeitsfilm verbleibt.
33. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß dadurch gekennzeichnet, daß in der nach oben weisenden Randfläche des Randes (590) ein Flüssigkeitsreservoir (508) eingelassen ist.
34. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß dadurch gekennzeichnet, daß die Immersionsflüssigkeit (534a) in dem Flüssigkeitsreservoir (508) unter einem erhöhten Druck steht.
35. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß dem Flüssigkeitsreservoir (508) erste Immersionsflüssigkeit (534a) von außerhalb der Wanne unter Druck zuführbar (512) ist.
36. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 31 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Außenseite des Randes (590) eine Überlaufrinne (518) angeordnet ist.
37. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß in die Überlaufrinne ein Schutzgas (519) einleitbar ist, dessen Dichte größer ist als die Dichte eines umgebenden Gases .
38." Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche
26 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (500) eine planparallele Platte ist.
39. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (500) zumindest annähernd den gleichen Brechungsindex hat wie eine angrenzende Immersionsflüssigkeit (534a, 534b) .
40. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Brechungsindex des Abschlußelements (500) von den Brechungsindizes der angrenzenden Immersionsflüssigkeiten um nicht mehr als 1%, vor- zugsweise um nicht mehr als 0,5% unterscheidet.
41. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die angrenzende Immersionsflüssigkeit (434a, 434b; 534a, 534b) Wasser ist und zumindest die
Grenzflächen des Abschlußelements (444; 544) aus LiF beste- hen.
42. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (444; 544) parallel zur Bildebene eine rechteckige, runde oder ovale Form hat.
43. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erste Immersionsflüssigkeit (434a; 534a) von der zweiten Immersionsflüssigkeit (434b; 534b) unterscheidet.
44. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Immersionsflüssigkeit
(434a; 534a) eine geringere Oberflächenspannung als die zweite Immersionsflüssigkeit (434b; 534b) hat.
45. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Immersionsflüs- sigkeit (434a; 534a) eine geringere Viskosität als die zweite Immersionsflüssigkeit (434b; 534b) hat.
46. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 43 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Im- mersionsflüssigkeit (434a; 534a) eine geringere chemische Reaktionsfähigkeit als die zweite Immersionsflüssigkeit (434b; 534b) hat.
47. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ab- Schlußelement (44; 244; 444; 544; 644; 744; 844; 944; 1044; 1144) brechkraftlos , ist.
48. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (44; 244; 444; 544; 644; 744; 844; 944; 1044; 1144) eine planparallele Platte ist.
49. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (44) wenigstens zwei Teilelemente (44a, 44b; 644a, 644b; 844a, 844b; 944a, 944b) aus doppelbrechenden kubischen Kristallen umfaßt, deren Dicken so gewählt und deren Kristallgitter so zueinander orientiert sind, daß sich der Einfluß intrinsischer Doppelbrechung auf hindurchtretendes Projektionslicht (13) zumindest annähernd kompensiert .
50. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Teilelemente (44a, 44b;
644a, 644b) fugenlos aneinandergefügt sind.
51. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den zwei Teilelementen
(844a, 844b; 944a, 944b) ein Zwischenraum (899; 999) verbleibt.
52. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (999) mit einer Flüssigkeit (34) gefüllt ist.
53. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 51 oder 52, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der an den
Zwischenraum angrenzenden Flächen der Teilelemente (844a, 844b; 944a, 944b) gekrümmt ist.
54. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden an den Zwischenraum angrenzenden Flächen zumindest annähernd parallel zueinander verlaufen.
55. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens eine Fläche (70, 73; 173) des Abschlußelements (44), die mit Immersionsflüssigkeit (34) in Berührung gelangen kann, eine für Immersionsflüssigkeit (34) undurchlässige Schutzschicht (76, 78; 178) aufgebracht ist.
56. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht eine Kompaktheit von mehr als 98% hat.
57. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine von Projektionslicht (13) durchtretene Oberfläche (173) oder eine darauf aufgebrachte Schutzschicht (278) des Abschlußelements (244) zur Korrektur von Wellenfront- fehlern durch lokalen Materialabtrag (79a, 79b) nachbear- beitet ist.
58. Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bildseitig letzte Linse (L605) konvex-konkav oder bikonvex ist.
59. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß die bildseitig letzte Linse (L605) eine asphärische nichtplane bildseitige Fläche hat.
60. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 58 oder 59, dadurch gekennzeichnet, daß die bildseitig letzte Lin- se eine asphärische nichtplane objektseitige Fläche hat.
61. Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung eines mikrostrukturierten Bauelements mit folgenden
Schritten: a) Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein Projektionsobjektiv (20; 220; 320; 420; 520; 620; 720; 820; 920; 1020; 1120) enthält;
b) Bereitstellen eines Trägers (30) , auf den zumindest teilweise eine lichtempfindliche Schicht (26) aufgebracht ist;
c) Anordnen eines Retikels (24), das abzubildende Strukturen enthält, in einer Objektebene (22) des Projekti- onsobjektivs (20);
d) Projizieren wenigstens eines Teils des Retikels (24) auf einen Bereich auf der Schicht (26) mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage (10) .
62. Verfahren nach Anspruch 61 bei Rückbezug auf einen der Ansprüche 10 bis 15, gekennzeichnet durch die folgenden zusätzlichen Schritte:
Einbringen der ersten Immersionsflüssigkeit (434a; 534a) in den ersten Zwischenraum (492; 592);
Einbringen der zweiten Immersionsflüssigkeit (434b; 543b) in den zweiten Zwischenraum (494; 594) ;
Synchrones Verfahren des Trägers (30) und des Abschlußelements (444; 544) während einer scannenden Projektion des Retikels (24) auf die lichtempfindliche Schicht (26) .
63. Verfahren nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (444) während einer in einer Belichtungspause durchgeführten Positionierbewegung in zur Bildebene (28) verkippter Stellung synchron mit dem Träger (30) verfahren wird.
64. Verfahren nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschlußelement (444) um eine Kippachse (TA) verkippt wird, die senkrecht zu einer Bewegungsrichtung (496b) des Trägers (30) verläuft.
65. Mikrostrukturiertes Bauelement, dadurch gekennzeichnet, daß es nach einem Verfahren nach den Ansprüche 61 bis 64 hergestellt ist.
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