PROJEKTIONSOBJEKTIV EINER MIKROLITHOGRAPHISCHEN PROJEKTIONSBELICHTUNGSANLAGE
BEZUG ZU ANDEREN ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Anmeldung Ser. No. 60/629,126, die am 18. November 2004 eingereicht wurde. Der gesamt Inhalt dieser US-Anmeldung wird durch Inbezugnahme zum Gegen¬ stand der vorliegenden Anmeldung gemacht.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Projektionsobjektive mikrolithographischer Projektionsbelichtungsanlagen, wie sie zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen und anderer mikrostrukturierter Bauteile verwendet werden.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Bei der Herstellung hochintegrierter elektrischer Schalt- kreise und anderer mikrostrukturierter Bauelemente werden auf ein geeignetes Substrat, bei dem es sich beispiels¬ weise um einen Silizium-Wafer handeln kann, mehrere strukturierte Schichten aufgebracht. Zur Strukturierung der Schichten werden diese zunächst mit einem Photolack
bedeckt , der für Licht eines bestimmten Wellenlängenbe¬ reiches , z . B . Licht im tiefen ultravioletten Spektralbe¬ reich (DUV, deep ultraviolet) , empfindlich ist . Anschlie¬ ßend wird der so beschichtete Wafer in einer Proj ektions- belichtungsanlage belichtet . Dabei wird ein Muster aus Strukturen, das sich auf einer Maske befindet , von einem Beleuchtungssystem beleuchtet und von einem Proj ektions¬ obj ektiv auf den Photolack abgebildet . Da der Abbildungs¬ maßstab dabei im allgemeinen kleiner als 1 ist, werden derartige Proj ektionsobj ektive häufig auch als Redukti¬ onsobj ektive bezeichnet .
Nach dem Entwickeln des Photolacks wird der Wafer einem Ätz- oder Abscheideprozeß unterzogen, wodurch die oberste Schicht entsprechend dem Muster auf der Mas ke struktu- riert wird . Der noch verbliebene Photolack wird dann von den verbleibenden Teilen der Schicht entfernt . Dieser Prozeß wird so oft wiederholt , bis alle Schichten auf den Wafer aufgebracht sind .
Die Größe der definierbaren Strukturen hängt vor allem von der Auflösung des verwendeten Proj ektionsobj ektivs ab . Da die Auflösung des Proj ektionsobj ektivs sich mit kürzer werdenden Wellenlängen des Proj ektionslichts zu¬ nimmt, besteht ein Ansatz zur Erhöhung der Auflösung dar¬ in, Proj ektionslicht mit immer kürzeren Wellenlängen ein- zusetzen . Die kürzesten zur Zeit verwendeten Wellenlängen liegen im tiefen ultravioletten Spektralbereich (DUV, deep ul traviolet) und betragen 193 nm und 157 im.
Ein anderer Ansatz zur Erhöhung der Auflösung geht von der Überlegung aus, in den Zwischenraum, der zwischen ei¬ ner bildseitig letzten Linse des Projektionsobjektivs und dem Photolack oder einer anderen zu belichtenden licht- empfindlichen Schicht verbleibt, ein Immersionsmedium mit hohem Brechungsindex einzubringen. Projektionsobjektive, die für den Immersionsbetrieb ausgelegt sind und deswegen auch als Immersionsobjektive bezeichnet werden, können bildseitige numerische Aperturen (NA) von mehr als 1, z.B. 1.3 oder 1.4, erreichen. Die Immersion ermöglicht jedoch nicht nur hohe numerische Aperturen und dadurch eine verbesserte Auflösung, sondern wirkt sich auch gün¬ stig auf die Schärfentiefe aus. Je größer die Schärfen¬ tiefe ist, desto weniger hoch sind die Anforderungen an eine exakte Positionierung des Wafers in der Bildebene des Projektionsobjektivs.
Bei dem Immersionsmedium handelt es sich im allgemeinen um eine Flüssigkeit. Es sind jedoch auch feste Immersi¬ onsmedien in Betracht gezogen worden {solid immersIon). Das feste Immersionsmedium gelangt dabei nicht in unmit¬ telbaren Kontakt mit der lichtempfindlichen Schicht, son¬ dern bleibt von dieser durch einen sehr schmalen Spalt getrennt, dessen Dicke lediglich ein Bruchteil der Wel¬ lenlänge des verwendeten Projektionslichts beträgt. Im folgenden wird der Einfachheit halber unterstellt, daß es sich bei dem Immersionsmedium um eine Immersionsflüssig¬ keit handelt. Entsprechende Überlegungen gelten jedoch auch für feste Immersionsmedien.
Inzwischen wird die Verwendung von Immersionsflüssigkei- ten erwogen, deren Brechungsindex größer ist als der Bre¬ chungsindex des Materials der bildseitig letzten Linse. Auf diese Weise ist es möglich, eine bildseitige numeri- sehe Apertur zu erreichen, die größer als die Brechzahl dieses Linsenmaterials ist. Handelt es sich bei dem Lin¬ senmaterial beispielsweise um Quarzglas, das bei einer Wellenlänge von 193 nm einen Brechungsindex nSl02 von etwa 1.56 hat, so lassen sich bildseitige numerische Aperturen von 1.6 und darüber erzielen. In diesem Zusammenhang spricht man gelegentlich auch von Hochindex-Immersions- lithographie (HIIL, high index immersion lithography) .
Bei HIIL-Immersionsobjektiven muß die bildseitige Fläche der letzten Linse konkav gekrümmt werden. Nur dann ist es möglich, das Projektionslicht in das höherbrechende Im¬ mersionsmedium einzukoppeln, ohne daß größere Lichtverlu¬ ste wegen Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen der bildseitig letzten Linse und der Immersionsflüssigkeit auftreten. Die konkave Krümmung der bildseitig letzten Fläche führt dazu, daß die Immersionsflüssigkeit zwischen dem Wafer und dem Projektionsobjektiv eine Flüssiglinse mit positiver Brechkraft bildet.
Beispiele für den Aufbau von Immersionsobjektiven mit ei¬ ner solchen konkav gekrümmten bildseitig letzten Fläche sind der WO 2005/081067, der WO 2005/081067, der WO 2005/059617 und der WO 2005/059654 entnehmbar.
Es hat sich allerdings gezeigt, daß es schwierig ist, beim Einsatz derartiger HIIL-Immersionsobjektive eine während des Projektionsbetriebs gleichbleibend hohe Ab¬ bildungsqualität zu gewährleisten. Ähnliche Probleme tre- ten aber auch bei Projektionsobjektiven mit Flüssiglinsen auf, die sich innerhalb eines Projektionsobjektivs befin¬ den.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist es, Maßnahmen anzugeben, mit denen eine hohe Abbildungsqualität in HIIL-Immersions- objektiven oder in Projektionsobjektiven gewährleistet werden kann, in denen Flüssiglinsen angeordnet sind. Ins¬ besondere sollen diese Maßnahmen sicherstellen, daß Schwankungen der Abbildungsqualität während des Projekti- onsbetriebs in tolerierbaren Grenzen bleiben.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit
a) einem Projektionsobjektiv, das ein Objekt auf eine Bildebene abbildet und eine Linse mit einer gekrümm- ten Fläche hat,
b) einem flüssigen oder festen Medium, das unmittelbar an die gekrümmte Fläche über einen Bereich hinweg angrenzt, der für die Abbildung des Objekts nutzbar ist, und mit
c) einem verstellbaren Manipulator zur Verringerung ei¬ ner Bildfeldwölbung, die durch eine Erwärmung des Mediums während des Projektiönsbetriebs verursacht wird.
Die Erfinder haben erkannt, daß die Schwankungen der Ab¬ bildungsqualität Temperaturveränderungen des Mediums wäh¬ rend des Projektionsbetriebs sind. Bei dem Medium kann es sich um eine Flüssigkeit, im Falle der solid Immersion aber auch um einen Festkörper handeln. Das Medium erwärmt sich beim Durchtritt des Projektionslichts im allgemeinen stärker als die übrigen refraktiven Elemente des Projek¬ tionsobjektivs. Dies hängt damit zusammen, daß die geeig¬ neten Medien im allgemeinen ein höheres Absorptionsvermö¬ gen für das Projektionslicht haben. Die relativ starke Erwärmung durch das Projektionslicht führt zu einer Ver¬ änderung des Brechungsindex des Mediums, die vergleichs¬ weise groß ist. So hat z.B. Wasser bei einer Wellenlänge λ = 193 eine Temperaturabhängigkeit des Brechungsindex von etwa -1.0*10~4 K""1; bei flüssigen Medien mit einem Brechungsindex von mehr als 1.5, dürfte die Temperatur¬ abhängigkeit in der gleichen Größenordnung liegen. Im Vergleich dazu beträgt bei der gleichen Wellenlänge die Temperaturabhängigkeit des Brechungsindex von Quarzglas lediglich +1.94*1CT5 K"1 und von Kalziumfluorid (CaF2) so- gar nur -2.9*10~6 K"1.
Bei den meisten Medien ist die Temperaturabhängigkeit ne¬ gativ. Dies bedeutet, daß sich bei einer Temperaturerhö-
hung des Mediums ihr Brechungsindex verringert. Hat die durch das Medium gebildete Linse z.B. eine positive Brechkraft, wie dies bei HIIL-Imrrtersionsflüssigkeiten der Fall ist, so verringert sich diese entsprechend.
Die sich in dem Medium einstellende Temperatur ist nicht nur von der Dauer und den Prozeßparametern des Projekti¬ onsbetriebs abhängig, sondern auch von der zu projizie¬ renden Maske und kann deswegen nicht ohne weiteres vor¬ hergesagt werden. Somit ist es nicht möglich, die tempe- raturbedingte Brechkraftveränderung bei der Auslegung des Projektionsobjektivs mit einzuberechnen.
Die temperaturbedingte Brechkraftveränderung des Mediums wirkt sich auch auf die Petzvalsumme des Projektions¬ objektivs aus, da in die Petzvalsumme die Flächenbrech- kräfte der refraktiv wirkenden optischen Elemente des Im¬ mersionsobjektivs eingehen. Die Größe der Petzvalsumme ist ein Maß für die Bildfeldwölbung. Unter der Bildfeld¬ wölbung versteht man einen Abbildungsfehler, bei dem eine zur optischen Achse orthogonale Objektebene auf eine ge- krümmte Fläche abgebildet wird, deren Scheitelkrümmung als Petzval-Krümmung bezeichnet wird. Letztere ist gege¬ ben durch das Produkt aus der Petzvalsumme und dem bild- seitigen Brechungsindex des Materials der letzten Fläche.
Aus der WO 2005/071491 A2 sind Maßnahmen bekannt, mit de- nen die Temperaturverteilung in einer Immersionsflüssig¬ keit gezielt eingestellt werden kann. Ziel ist dabei im
allgemeinen eine homogene oder zumindest rotationssymme¬ trische Temperaturverteilung . Auf diese Weise wird der Bildung von Schlieren entgegengewirkt . Ob die Temperatur¬ verteilung der Immersionsflüssigkeit dabei über die Be- triebsdauer hinweg allerdings so konstant gehalten werden kann, daß es nicht zu Bildfeldwölbungen kommt , ist noch ungeklärt .
Im Stand der Technik ist ferner bekannt , in Proj ektions¬ obj ektiven mit niedrigerer numerischer Apertur zur Kor- rektur kleinerer Bildfeldwölbungen die Wellenlänge des Proj ektionslichts zu verstimmen . Infolge der Dispersion der Linsenmaterialien werden auf diese Weise die Bre¬ chungsindexquotienten an den Grenzflächen und somit die Petzvalsumme verändert . Ferner müssen zusätzliche Z- Manipulatoren verfahren werden, um Bildfehler zu korri¬ gieren, die durch die Verstimmung der Wellenlänge indu¬ ziert wurden .
Die Wellenlänge des als Lichtquelle üblicherweise einge¬ setzten Lasers kann j edoch nur sehr begrenzt verstimmt werden . Ferner würde sich bei größeren Wellenlängenverän¬ derungen auch das Transmissionsvermögen der optischen Elemente des Proj ektionsobj ektiv in untolerierbarer Weise verringern . Allein mit einer Veränderung der Wellenlänge ist es deswegen nicht möglich, größere Schwankungen der Petzvalsumme zu kompensieren, wie sie durch Temperaturän¬ derungen in dem Medium typischerweise hervorgerufen wer¬ den .
Aus der EP 0 851 304 Bl ist es bekannt , zwei asphärische nicht rotationssymmetrische optische Elemente entlang ei- ner zur optischen Achse senkrechten Richtung zu verschie¬ ben, um Bildfeldwölbungen in Proj ektionsobj ektiven zu korrigieren .
Bei Immersionsobj ektiven mit numerischen Aperturen, die kleiner sind als der Brechungsindex des Materials der letzten Linse , kommt es im übrigen nicht zu der tempe¬ raturbedingten Veränderung der Bildfeldwölbung . Dies liegt daran, daß dort die bildseitige Fläche der letzten Linse plan ist und das Immersionsmedium somit eine brech- kraftfreie plan-parallele Platte bildet . Eine Veränderung des Brechungsindex der Platte infolge Erwärmung erzeugt bei obj ektseitig telezentrischem Strahlengang lediglich sphärische Aberrationen, die mit konventionellen Z-Mani- pulatoren gut korrigiert werden können .
Wie bereits erwähnt wurde , bewirkt eine Temperaturände¬ rung eines Mediums mit positiver Brechkraft in der Regel eine Verringerung der Petzvalsumme . Kann mit Hilfe des Manipulators ebenfalls nur eine Verringerung der Petzval¬ summe erzielt werden, so ist es vorteilhaft , den Manipu¬ lator im Grundzustand des Proj ektionsobj ektivs auszulen- ken und bei Erwärmung des Mediums den Manipulator die Auslenkung zu verringern .
Die Regelung des Manipulators kann allgemein durch wie¬ derholte Mes sung der Bildfeldwölbung durch an sich be-
kannte Sensoren oder durch Abgleich des Betriebszustandes mit tabellarischer Information erfolgen. Hierzu wird bei¬ spielsweise die Erwärmung des Medαums während des Be¬ triebs der Projektionsbelichtungsanlage bestimmt. In Be- tracht kommt dabei insbesondere eine direkte Messung der Temperatur des Mediums oder eine Extrapolation auf der Grundlage von Parametern wie Beleuchtungswinkelverteilung und Betriebszeit. Aus der ermittelten Erwärmung wird die Bildfeldwölbung durch Vergleich mit tabellarisch festge- haltenen Informationen bestimmt.
Die erforderliche Korrektur kann vorab durch Messungen bestimmt werden und von Parametern wie Beleuchtungswin¬ kelverteilungen, Maskentransmission, Blendenöffnung, Scangeschwindigkeit und weiteren Betriebsparametern ab- hängig sein.
Zur Korrektur von temperaturinduzierten Bildfeldwölbungen kann aber auch ein Regelkreis verwendet werden, bei dem die Temperatur und/oder der Brechungsindex des Mediums im Projektionsobjektiv gemessen wird. In Abhängigkeit von den gemessenen Werten wird der Manipulator verstellt. Am günstigsten ist es natürlich, wenn die Messung im Strah¬ lengang durchgeführt wird, und zwar wegen der Ausbildung von Temperatur- und/oder Brechzahlgradienten an mehreren Stellen. Allerdings erfordert die Messung dieser Größen über größere Volumina hinweg einen relativ großen Auf¬ wand. Deswegen kann bei der Bestimmung der Brechungsin¬ dexverteilung auch auf Simulationen oder in Tabellen
festgehaltene Erfahrungswerte zurückgegriffen werden. Al¬ ternativ hierzu ist es möglich, aus einfach, z.B. außer¬ halb des Projektionsobjektivs, zumessenden Größen auf die Temperatur- und Brechungsindexverteilung des Mediums zu schließen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHUNGEN
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbei¬ spiels anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Projekti- onsbelichtungsanlage mit einem Beleuchtungssy¬ stem und einem Projektionsobjektiv in einem me- ridionalen Schnitt;
Figur 2 einen meridionalen Schnitt durch einen Manipu- lator zur Korrektur von temperaturinduzierten
Bildfeldwölbungen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem in einen Immersionsraum zwei nicht mischbare Immersionsflüssigkeiten mit unterschiedlichen Brechungsindizes eingebracht sind;
Figur 3 einen meridionalen Schnitt durch einen Manipu¬ lator zur Korrektur von temperaturinduzierten Bildfeldwölbungen gemäß einem zweiten Ausfüh-
rungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Tempe¬ ratur einer Flüssiglinse veränderbar ist;
Figur 4 der Manipulator aus der Figur 3 in verkippter Lage während des Befüllens mit einer Flüssig- keit;
Figur 5 einen vereinfachten meridionalen Schnitt zur Erläuterung des Funktionsprinzips des in den Figuren 3 und 4 gezeigten Manipulators;
Figur 6 einen meridionalen Schnitt durch eine Variante des in den Figuren 3 und 4 gezeigten Manipula¬ tors mit einem Regelkreis zur Regelung der Tem¬ peratur der Flüssiglinse;
Figur 7 einen meridionalen Schnitt durch einen Manipu¬ lator zur Korrektur von temperaturinduzierten Bildfeldwölbungen gemäß einem dritten Ausfüh¬ rungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Form einer Membran zwischen zwei Flüssigkeiten durch Erzeugen eines elektrischen Feldes veränderbar ist;
Figur 8a einen meridionalen Schnitt durch einen Manipu¬ lator zur Korrektur von temperaturinduzierten Bildfeldwölbungen gemäß einem vierten Ausfüh¬ rungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Form einer Membran zwischen zwei Flüssigkeiten durch
Verändern des Drucks in einer der Flüssigkeiten veränderbar ist;
Figur 8b einen meridionalen Schnitt durch einen Manipu¬ lator zur Korrektur von temperaturinduzierten Bildfeldwölbungen gemäß einem fünften Ausfüh¬ rungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Form einer dünnen Linse zwischen zwei Flüssigkeiten durch Verändern des Drucks in beiden Flüssig¬ keiten veränderbar ist;
Figur 9 einen stark vereinfachten meridionalen Schnitt durch einen Manipulator zur Korrektur von tem¬ peraturinduzierten Bildfeldwölbungen gemäß ei¬ nem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Form zweier eine Flüssigkeit ein- schließenden Linsen durch Verändern der Flüs¬ sigkeit veränderbar ist;
Figur 10 einen meridionalen Schnitt durch einen Manipu¬ lator zur Korrektur von temperaturinduzierten Bildfeldwölbungen gemäß einem siebten Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung, bei dem mehrere
Zwischenräume zwischen Linsen unabhängig von¬ einander mit Flüssigkeiten gefüllt werden kön¬ nen;
Figur IIa einen meridionalen Schnitt durch einen Manipu- lator zur Korrektur von temperaturinduzierten
Bildfeldwölbungen gemäß einem achten Ausfüh¬ rungsbeispiel der Erfindung, bei dem zwei asphärische Linsen syncnron zueinander ver¬ schwenkt werden können;
Figur IIb der Manipulator aus der Figur IIa nach Ver¬ schwenken der zwei asphärischen Linsen;
Figur 12 eine konische Mantelfläche;
Figur 13 eine Mantelfläche, die durch Krümmung aus der in der Figur 12 gezeigten Mantelfläche hervor- geht;
Figur 14 eine perspektivische Prinzipdarstellung einer Gelenkmechanik zum synchronen Verschwenken zweier Linsen;
Figur 15 eine perspektivische Prinzipdarstellung einer Gelenkmechanik zum Verkippen einer Linse;
Figur 16 eine Schnittdarstellung einer Gelenkmechanik zum Verschwenken zweier Linsen um eine gemein¬ same Schwenkachse;
Figur 17 eine Schnittdarstellung einer Gelenkmechanik zum Verschwenken einer Linse mit Blattfedern;
Figur 18 eine Draufsicht auf die in der Figur 17 gezeig¬ te Gelenkmechanik;
Figur 19 eine perspektivische Prinzipdarstellung einer Gelenkmechanik zum Verschwenken einer Linse;
Figur 20 eine vereinfachte Schnittdarstellung einer ein¬ fachen Kippmechanik;
Figur 21 eine vereinfachte Schnittdarstellung einer ein¬ fachen Drehmechanik zum Verdrehen einer Linse um eine Drehachse, die senkrecht zur Symmetrie- achse der Linse verläuft;
Figur 22 einen vereinfachten meridionalen Schnitt durch eine Korrektureinrichtung zur Korrektur sphäri¬ scher Aberrationen, die bei der Korrektur eine Bildfeldwölbung induziert werden.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die Figur 1 zeigt einen Meridionalschnitt durch eine ins¬ gesamt mit 10 bezeichnete mikrolithographische Projekti- onsbelichtungsanlage in stark vereinfachter schematischer Darstellung. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 weist ein Beleuchtungssystem 12 zur Erzeugung von Projektions¬ licht 13 auf, das u.a. eine Lichtquelle 14, eine mit 16 angedeutete Beleuchtungsoptik und eine Feldblende 18 ent¬ hält. Das Projektionslicht hat in dem dargestellten Aus-
führungsbeispiel eine Wellenlänge von 193 nm. Andere Wel¬ lenlängen, z.B. 157 nm oder 248 nm, kommen selbstver¬ ständlich ebenfalls in Betracht.
Zur Projektionsbelichtungsanlage 10 gehört ferner ein Projektionsobjektiv 20, das eine Vielzahl optischer Ele¬ mente wie Linsen, Spiegel oder Filterelemente enthält. Stellvertretend hierfür sind in der Figur 1 drei Linsen Ll, L2 und L3 dargestellt. Das Projektionsobjektiv 20 dient dazu, eine in einer Objektebene 22 des Projektions- Objektivs 20 angeordnete Maske 24 auf eine lichtempfind¬ liche Schicht 26 abzubilden, die z.B. aus einem Photolack bestehen kann. Die Schicht 26 ist in einer Bildebene 28 des Projektionsobjektivs 20 angeordnet und auf einem Trä¬ ger 30 aufgebracht.
Der Träger 30 ist am Boden eines wannenartigen, nach oben offenen Behälters 32 befestigt, der in nicht näher darge¬ stellter Weise mit Hilfe einer Verfahreinrichtung paral¬ lel zu der Bildebene 28 verfahrbar ist. Der Behälter 32 ist mit einer Immersionsflüssigkeit 34 so weit aufge- füllt, daß das Projektionsobjektiv 20 während des Be¬ triebs der Projektionsbelichtungsanlage 10 mit seiner bildseitig letzten Linse L3 in die Immersionsflüssigkeit 34 eintaucht. Die bildseitig letzte Linse L3 besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Kalziumfluorid (CaF2) , das bei einer Wellenlänge von 193 nm einen Bre¬ chungsindex nCaF2 = 1,5014 hat.
Bei der Immersionsflüssigkeit handelt es sich um eine be¬ sonders hochbrechende Immersionsflüssigkeit mit einem Brechungsindex nL von mehr als 1.51. Ein Beispiel für eine solche Immersionsflüssigkeit ist eine Mischung aus 85 Ge- wichtsprozent Phosphorsäure (H3PO4) und 15 Gewichtspro¬ zent Wasser. Bei einer Wellenlänge von 193 nm hat diese Mischung einen Brechungsindex nL = 1.54. Weitere Einzel¬ heiten hierzu finden sich in einem Aufsatz von K. R. Wolf mit dem Titel "Phosphoric Äcid as a High-Index Immersion Fluid", 22nd Annual Microelectronic Engineering Conferen¬ ce, May 2004, Seiten 40 bis 43. Immersionsflüssigkeiten mit Brechzahlen von mehr als 1.6 sind in der WO 2005/074606 beschrieben. Die Immersionsflüssigkeit 34 hat somit einen größeren Brechungsindex als die bildseitig letzte Linse L3.
Über eine Zuleitung 36 und eine Ableitung 38 ist der Be¬ hälter 32 mit einer Aufbereitungseinheit 40 verbunden, in der eine Umwälzpumpe, ein Filter zur Reinigung der Immer¬ sionsflüssigkeit 34 sowie eine Temperiereinrichtung in an sich bekannter und deswegen nicht näher dargestellter Weise enthalten sind.
Auf den Behälter 32 kann auch verzichtet werden, wenn die Zuleitung 36 und die Ableitungen 38 unmittelbar bis an die bildseitig letzte Linse L3 heranreichen, wie dies an sich im Stand der Technik bekannt ist.
Bei der Linse L3 handelt es sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel um eine dicke Meniskuslinse, die zur Bildebene 28 hin eine konkav gekrümmte Fläche S hat. Da¬ durch entsteht zwischen der Fläche S und der lichtemp- findlichen Schicht 26 ein Hohlraum, der in der Figur 1 nicht maßstäblich dargestellt ist.
Infolge der konkaven Krümmung der letzten Fläche S treten an dort nur relativ kleine Strahleinfallswinkel auf. Ent¬ sprechend gering sind dadurch Reflexionsverluste an der Fläche S. Dadurch können auch Strahlen mit großen Öff¬ nungswinkeln bezüglich einer optischen Achse OA des Pro¬ jektionsobjektivs 20 zur Abbildung beitragen, so daß sich mit dem Projektionsobjektiv 20 numerische Aperturen er¬ zielen lassen, die bis an die Brechzahl nL der Immersi- onsflüssigkeit 34 heranreichen.
Die Immersionsflüssigkeit 34 in dem Hohlraum bildet eine Flüssiglinse 44 mit positiver Brechkraft, da einerseits der Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit 34 größer ist als der Brechungsindex der daran objektseitig angren- zenden Linse L3 und andererseits die Grenzfläche zwischen der Linse L3 und der Immersionsflüssigkeit 34 konkav ge¬ krümmt ist. Während des Projektionsbetriebs kommt es zu einer Erwärmung der Flüssiglinse 44. Wegen des ver¬ gleichsweise hohen Absorptionsvermögens der Immersions- flüssigkeit 34 erwärmt sich die Flüssiglinse 44 stärker als die bildseitig letzte Linse L3. Außerdem ist bei der Flüssiglinse 44 die Temperaturabhängigkeit des Brechungs-
index (bei einer Wellenlänge λ = 193 etwa -1. O*1CT4 K'1 mn) größer als bei Kalziumfluorid (-2.9*1CT6 K"1) .
Durch die Erwärmung kommt es zu einer Verringerung des Brechungsindex des Immersionsflüssigkeit 34. Damit ver- ringert sich auch die Brechkraft der Flüssiglinse 44. Diese Verringerung der Brechkraft der Flüssiglinse 44 wirkt sich auch auf die Petzvalsumme des Immersions¬ objektivs 20 aus, da in die Petzvalsumme die Flächen- brechkräfte aller refraktiv wirkenden optischen Elemente des Immersionsobjektivs 20 eingehen.
Um einer Änderung der Petzvalsumme entgegenzuwirken, die durch eine Temperaturerhöhung der Flüssiglinse 44 verur¬ sacht ist, kann man die Flüssiglinse 44 selbst so beein¬ flussen, daß sich ihre Brechkraft trotz Temperaturände- rung nicht verändert. Alternativ hierzu kann man eine Veränderung der Brechkraft der Flüssiglinse 44 dadurch kompensieren, daß man die Brechkraft eines oder mehrere anderer refraktiver optischen Elemente mit gegenläufigem Vorzeichen verändert. Es können auch die beiden vorste- hend genannten Möglichkeiten kombiniert werden. Dies be¬ deutet, daß man der Brechkraftveränderung der Flüssiglin¬ se 44 nicht vollständig entgegenwirkt, sondern nur teil¬ weise. Die verbleibende Brechkraftveränderung wird dann durch eine entgegengesetzte Brechkraftveränderung eines oder mehrerer anderer optischer Elemente kompensiert.
Wenn im folgenden von "Flüssiglinse" die Rede ist, so ist damit zunächst die aus der Immersionsflüssigkeit 34 ge¬ bildete Flüssiglinse 44 gemeint. Es versteht sich jedoch, daß die gleichen Maßnahmen auch auf ein festes Immersi- onsmedium oder eine Flüssiglinse innerhalb des Projekti¬ onsobjektivs angewendet werden können. Diese Flüssiglinse innerhalb des Projektionsobjektivs kann auch dazu be¬ stimmt sein, Bildfeldwölbungen zu korrigieren, die bei Erwärmung der Immersionsflüssigkeit oder einer anderen Flüssiglinse innerhalb des Projektionsobjektivs entste¬ hen.
Um die Brechkraft der Flüssiglinse oder auch eines ande¬ ren optischen Elements gezielt zu verändern, kommen grundsätzlich zwei Maßnahmen in Betracht, die bei Bedarf miteinander kombiniert werden können. Zum einen besteht die Möglichkeit, die Brechzahl über eine Veränderung des Brechungsindexquotienten an refraktiv wirkenden Grenzflä¬ chen zu beeinflussen. Zum anderen kann die Form von re¬ fraktiv oder reflektiv wirkenden Grenzflächen verändert werden.
Verschiedene Ausführungsbeispiele für Manipulatoren, de¬ ren Wirkungen auf den beiden genannten Prinzipien beru¬ hen, werden im folgenden ausführlich erläutert. Die Mani¬ pulatoren können weiter in verschiedene Untergruppen zu- sammengefaßt werden. Jeder Manipulator kann für sich oder auch in Kombination mit anderen Manipulatoren zur voll¬ ständigen oder teilweisen Korrektur der Bildfeldwölbung
dienen. Jeder Manipulator kann grundsätzlich aber auch zur Korrektur von Bildfeldwölbungen in Projektionsobjek¬ tiven verwendet werden, die nicht "-temperaturinduziert sind.
1. Veränderung des Brechungsindex
1.1 Salze in eine Flüssigkeit einbringen
Der Brechungsindex von Flüssigkeiten kann durch Einbrin¬ gen von Salzen verändert werden. Erhöht sich beispiels¬ weise die Temperatur der Flüssiglinse 44 und verringert sich deswegen ihr Brechungsindex, so werden Salze zur Im¬ mersionsflüssigkeit zugegeben, die den Brechungsindex so weit erhöhen, daß der Brechungsindex seinen ursprüngli¬ chen Wert wieder erreicht. Ganz allgemein wird die Zugabe der Salze also so gesteuert, daß der Brechungsindex einer Flüssigkeit trotz Temperaturänderung unverändert bleibt.
Bei der in der Figur 1 gezeigten Projektionsbelichtungs- anlage werden die Salze in der Aufbereitungseinheit 40 der Immersionsflüssigkeit 34 beigemischt.
Die Zugabe von Salzen ist nicht nur bei der Immersions- flüssigkeit 34 möglich, sondern kann auch bei anderen
Flüssiglinsen innerhalb des Immersionsobjektivs zur Ver¬ änderung der Brechkraft eingesetzt werden, um temperatur¬ induzierte Bildfeldwölbungen zu korrigieren.
1.2 Nicht mischbare Immersionsflüssigkeiten
Bei dem in der Figur 2 gezeigten, "mit Ml bezeichneten Ma¬ nipulator werden für die Flüssiglinse 44 zwei oder mehre¬ re Immersionsflüssigkeiten 34a, 34b verwendet, die unter- schiedliche Brechungsindizes haben und sich nicht mitein¬ ander vermischen. Dadurch wird der mittlere Brechungsin¬ dex der Flüssiglinse 44 und damit auch deren Brechkraft verändert, so daß eine temperaturinduzierte Bildfeldwöl¬ bung korrigiert werden kann.
Die nicht mischbaren Immersionsflüssigkeiten 34a, 34b bilden zwischen sich eine Grenzfläche 46 aus, die im all¬ gemeinen schwach gekrümmt sein wird, wie dies in der Fi¬ gur 2 übertrieben gezeigt ist. Bei dieser Maßnahme wird somit gleichzeitig auch eine brechende Fläche in ihrer Form verändert, was weiter unten unter 2.1 näher erläu¬ tert wird. Die Brechkraft der gesamten Flüssiglinse 44 wird somit durch die Brechungsindizes der beiden Immersi¬ onsflüssigkeiten 34a, 34b, deren Mengen und die Form der Grenzfläche 46 bestimmt.
Dieser Ansatz ist nicht nur bei der Immersionsflüssigkeit möglich, sondern kann auch bei anderen Flüssiglinsen in¬ nerhalb des Immersionsobjektivs zur Veränderung der Brechkraft eingesetzt werden, um temperaturinduzierte Bildfeldwölbungen zu korrigieren.
1 . 3 Homogenes Mischen von mindestens zwei Flüssigkei ten zu einer Immersionsflüssigkeit
Als Immersions flüssigkeit 34 wird ein homogenes Gemisch aus mindestens zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Brechungsindizes verwendet . Durch die Variation des Mi¬ schungsverhältnisses der beiden Flüssigkeiten wird der Brechungsindex der Iiranersionsflüssigkeit so verändert , daß die temperaturbedingte Veränderung des Brechungsindex kompensiert wird . Somit können die optischen Eigenschaf- ten der Flüssiglinse 44 über die Belichtungszeit konstant gehalten werden, wenn die Zusammensetzung des Gemisches während des Betriebs an die geänderten Verhältnisse ange¬ paßt wird .
Bei der in der Figur 1 gezeigten Proj ektionsbelichtungs- anläge können die mindestens zwei Flüssigkeiten in der Aufbereitungseinheit 40 zusammengemischt werden .
Die Mischung zweier Flüssigkeiten ist nicht nur bei der Immersionsflüssigkeit möglich, sondern kann auch bei an¬ deren Flüssiglinsen innerhalb des Immersionsobj ektivs zur Veränderung der Brechkraft eingesetzt werden, um tempera- turinduzierte Bildfeldwölbungen zu korrigieren .
Durch die gekrümmte Fläche S der letzten Linse L3 besteht die Gefahr , daß im Betrieb störende Turbulenzen auftre¬ ten . Diese lassen sich durch gezieltes Verändern der Vis- kosität der Immersionsflüssigkeit 34 beheben . Die Verän-
derung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß eine Flüssigkeit mit einem bestimmten Brechungsindex wiederum zwei Komponenten mit gleichem Brechungsindex, aber unter¬ schiedlichen Viskositäten umfaßt. Durch Verändern des Mi- schungsverhältnisses der beiden Komponenten kann die Vis¬ kosität der Flüssigkeit verändert werden.
1.4 Mischen eines Gases
Grenzt in dem Projektionsobjektiv 10 ein Gas an minde¬ stens eine gekrümmte Linsenfläche an, so kann der Bre- chungsindex dieses Gases verändert werden, um auf diese Weise eine Brechkraftänderung zu bewirken. Ein solcher Manipulator kann somit zur Korrektur von Bildfeldwölbun¬ gen dienen.
Die Brechkraftänderung kann realisiert werden durch voll- ständiges oder teilweises Ersetzen eines ersten Gases durch ein zweites Gas, wobei sich die Gase durch ihren Brechungsindex unterscheiden. Ein teilweises Ersetzen entspricht der Veränderung des Mischungsverhältnisses zwischen dem ersten Gas und dem zweiten Gas. Selbstver- ständlich können auch mehr als zwei Gase vermischt oder vollständig gegeneinander ausgetauscht werden. Bei den Gasen kann es sich z.B. um Stickstoff, Helium oder Sauer¬ stoff handeln.
Alternativ oder auch zusätzlich kann der Brechungsindex in dem Zwischenraum durch eine Änderung des Gasdrucks be¬ einflußt werden.
In der Figur 1 sind schematisch zwei unter Druck stehende Gasbehälter 41a und 41b für zwei Gase mit unterschiedli¬ chen Brechungsindizes angeordnet. Die Gase lassen sich über ventilgesteuerte Zuläufe 42a bzw. 42b Gas in einen gasdichten Zwischenraum 43 zwischen den Linsen Ll und L2 einleiten lassen. Über die Ventile kann das Mischungsver- hältnis der beiden Gase eingestellt werden. Der Druck in¬ nerhalb des Zwischenraums 43 kann z.B. über ein Ventil in einem Gasauslaß 45 eingestellt werden.
1.5 Temperaturveränderung von Flüssigkeiten
Im Prinzip ist es möglich, durch Änderung der Temperatur von optischen Elementen (insbesondere Linsen und Spiegel) oder von sich zwischen optischen Elementen befindenden Gasen eine Brechkraftveränderung zu erzeugen. Hierzu kön¬ nen z.B. in der Nähe, und zwar insbesondere am Umfang des optisch genutzten Bereichs eines optischen Elements, Heiz- oder Kühlelemente angeordnet sein. Diese können z.B. einen laminaren Gasstrom auf das optische Element richten, wie dies an sich im Stand der Technik bekannt ist.
Alternativ oder zusätzlich können durch eine zweite Strahlungsquelle für Licht mit einer Wellenlänge, die
sich von der Wellenlänge des Projektionslichts unter¬ scheidet, Linsen gezielt bestrahlt werden, um an den be¬ strahlten Stellen den Brechungsindex lokal zu verändern. Die Änderung des Brechungsindex ist derart beschaffen, daß die dadurch bewirkte Brechkraftveränderung tempera¬ turinduzierte Bildfeldwölbungen verringert.
Mit einer Erwärmung von Linsen und anderen optischen Ele¬ menten sind allerdings keine schnellen Korrekturen einer Bildfeldwölbung möglich, da sich die gewünschte Tempera- turverteilung vergleichsweise langsam einstellt.
Wirkungsvoller ist es deswegen im allgemeinen, wenn ein Zwischenraum zwischen zwei optischen Elementen, z.B. zwi¬ schen zwei Linsen, mit einer Flüssigkeit gefüllt wird. Die Flüssigkeit kann von der Zusammensetzung her die gleiche Flüssigkeit wie eine ggf. vorhandene Immersions¬ flüssigkeit sein. Mindestens eine an die Flüssigkeit an¬ grenzende Fläche ist dabei gekrümmt, so daß die Flüssig¬ keit eine Flüssiglinse bildet. Durch gezieltes Erwärmen oder Abkühlen der Flüssigkeit in dem Zwischenraum kann die Brechkraft der Flüssiglinse verändert werden.
Da sich Flüssigkeiten beim Durchtritt von Projektions¬ licht im Betrieb von selbst erwärmen, ist hierüber auch eine selbstregelnde Korrektur von temperaturinduzierten Bildfeldwölbungen möglich. Ganz allgemein muß dann eine Temperaturerhöhung in dem Manipulator eine Änderung der Petzvalsumme verursachen, die ein entgegengesetztes Vor-
zeichen hat zu einer Änderung der Petzvalsumme, die in dem zu korrigierenden Medium induziert wird.
Für die Selbstkorrektur einer durch die Immersionsflüs¬ sigkeit 34 induzierten Bildfeldwölbung bedeutet dies, daß die Korrektur-Flüssiglinse eine negative Brechkraft hat. Die Änderung der negativen Brechkraft der Korrektur- Flüssiglinse kompensiert dann bei geeigneter Auslegung die Änderung der positiven Brechkraft der aus der Immer¬ sionsflüssigkeit 34 gebildeten Flüssiglinse 44. Dies wird im folgenden anhand eines in den Figuren 3 und 4 gezeig¬ ten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur 3 zeigt einen Manipulator M3, der zur Korrektur von Bildfeldwölbungen dient und beispielsweise an der in der Figur 1 mit M gezeichneten Stelle in dem Projektions- objektiv 20 angeordnet sein kann.
Zwei Linsen 48 bilden zwischen sich einen Zwischenraum, der mit einer Flüssigkeit 50 aufgefüllt ist. Im darge¬ stellten Ausführungsbeispiel besteht die obere der beiden Linsen 48 aus Kalziumfluorid und die untere Linse aus amorphem Quarzglas. Die Linsen 48 sind jeweils über um¬ laufende Dichtelemente 52 in eigenen Fassungen 51a, 51b aufgenommen. Ein weiteres Dichtelement 52 dichtet die beiden Fassungen 51a, 51b gegeneinander ab. Die Dichtele¬ mente 52 stellen sicher, daß die Flüssigkeit 50 nicht aus dem Zwischenraum austritt. Die Dichtelemente 52 sind fer-
ner so ausgelegt, daß sie keine Deformationen der Linsen 48 hervorrufen.
In der Fassung 51b ist ein erster Kanal 54 zum Befüllen des Zwischenraums zwischen den Linsen 48 vorgesehen. Ein zweiter Kanal 56 in der anderen Fassung 51a dient als Überlauf und zur Entlüftung.
Zum Befüllen des Zwischenraums mit der Flüssigkeit 50 wird der gesamte Manipulator M3 verkippt, wie dies in der Figur 4 gezeigt ist. Auf diese Weise kann der Zwischen- räum zwischen den gekrümmten Linsen 48 befüllt werden, ohne daß sich unter einer konkaven Linsenfläche eine Luftblase bildet, die beim Befüllen nicht entweichen kann. Nach dem Befüllen werden die Kanäle 54, 56 ver¬ schlossen und können auch während des Projektionsbetriebs geschlossen bleiben.
Alternativ zu der in der Figur 3 gezeigten Ausgestaltung des Manipulators M3 können die beiden Linsen 48 selbst¬ verständlich auch in einer gemeinsamen Fassung aufgenom¬ men sein. Ein Dichtelement zwischen zwei Einzelfassungen ist dann nicht erforderlich.
Infolge der unterschiedlichen Materialien und damit Bre¬ chungsindizes der beiden Linsen 48 hat die durch die Flüssigkeit 50 gebildete Flüssiglinse zwischen den Linsen 48 eine negative Brechkraft, wenn der Brechzahlquotient an der oberen Grenzfläche kleiner ist als an der unteren
Grenzfläche. Bei einer Erwärmung der Flüssigkeit 50 durch das Projektionslicht 13 verringert sich deren Brechungs- index und damit auch die negative "Brechkraft der durch die Flüssigkeit 50 gebildeten Flüssiglinse. Auf diese Weise kann eine Verringerung der positiven Brechkraft der durch die Immersionsflüssigkeit 34 gebildeten Flüssiglin¬ se 44 kompensiert werden. Die Petzval-Summe bleibt auf diese Weise zumindest annähernd konstant, so daß keine temperaturinduzierten Bildfeldwölbungen auftreten. Das Projektionsobjektiv 20 korrigiert sich dadurch gewisser¬ maßen von selbst, ohne daß die Temperatur und/oder der Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit 34 im einzelnen bekannt sein müssen.
Die Figur 5 zeigt ein anderes Beispiel für einen nach diesem Prinzip arbeitenden Manipulator M5 in einer stark schematisierten Darstellung. Oberhalb der Linse L3, wel¬ che die durch die Immersionsflüssigkeit 34 gebildete Flüssiglinse 44 nach oben hin konkav begrenzt, ist zu ei¬ ner benachbarten Linse 48' ein Zwischenraum ausgebildet, der mit der Flüssigkeit 50 gefüllt ist. Die Flüssigkeit 50 hat einen größeren Brechungsindex als die Linsen 48' und L3. Die durch die Flüssigkeit 50 gebildete Flüssig¬ linse hat deswegen eine negative Brechkraft, während die Flüssiglinse 44 eine positive Brechkraft hat. Verringert sich bei einer Temperaturerhöhung sowohl bei der Flüssig¬ keit 50 als auch bei der Immersionsflüssigkeit 34 der Brechungsindex, so findet die vorstehend erörterte Selbstkorrektur statt. Eine Erwärmung der Immersionsflüs-
sigkeit 34 führt dann nicht zu untolerierbaren Bildfeld¬ wölbungen.
Bei dem anhand der Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführungs¬ beispiel können zusätzlich Maßnahmen zur Kompensation von Druckschwankungen vorgesehen sein, die zu einer Lageände¬ rung oder Verformung der Linsen 48 und damit zu Abbil¬ dungsfehlern führen können. Als Maßnahmen in Betracht kommt beispielsweise ein Ausgleichsbehälter, eine flexi¬ ble Dichtmembran und/oder ein Druckausgleich über Venti- Ie. Falls durch derartige Maßnahmen Druckschwankungen nicht zuverlässig verhindert werden können, so sind unter Umständen zusätzliche Manipulatoren erforderlich, um durch Druckschwankungen verursachte Abbildungsfehler zu korrigieren.
Soll der Manipulator M3 zur Korrektur von Bildfeldwölbun¬ gen verwendet werden, die durch eine Erwärmung der Immer¬ sionsflüssigkeit 34 erzeugt wird, so ist eine feldnahe Anordnung des Manipulators M3 bevorzugt. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit 50 in dem Zwischenraum zwischen den Linsen 48 in ähnlicher Weise von Projektionslicht durch¬ setzt wie die Immersionsflüssigkeit 34. Deswegen kann es günstig sein, den Manipulator unmittelbar benachbart zur bildseitig letzten Linse L3 anzuordnen, wie dies bei dem in der Figur 5 gezeigten Manipulator M5 der Fall ist, oder in einer Zwischenbildebene. Häufig haben Projekti¬ onsobjektive allerdings keine Zwischenbildebene, in oder in deren Nähe der Manipulator M3 angeordnet werden könn-
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te . In diesen Fällen ist bei der Anordnung des Manipula¬ tors M3 auch zu berücksichtigen, daß am objektseitigen Ende des Projektionsobjektivs 20 das Projektionslicht ei¬ ne höhere Intensität hat. Deswegen wird dort die Flüssig- keit 50 bei ansonsten gleichen Verhältnissen stärker er¬ wärmt als die Immersionsflüssigkeit 34 am gegenüberlie¬ genden Ende des Projektionsobjektivs 20.
In der Flüssigkeit 50 können sich sowohl beim Befüllen des Zwischenraums als auch durch Ausgasung während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage Gasblasen bil¬ den. Die Blasenbildung während der Befüllung kann verrin¬ gert werden, wenn der Zwischenraum möglichst wenige Kan¬ ten und rauhe Oberflächen hat. Ferner wirkt die anhand der Figur 4 erläuterte Befüllungsmethode der Blasenbil- düng entgegen. Zusätzlich kann beim Befüllen ein Unter¬ druck an den zweiten Kanal 56 angelegt werden, um die Freisetzung von Gasen aus der Flüssigkeit 50 zu verstär¬ ken.
Da sich während der Betriebsdauer der Projektionsbelich- tungsanlage 10 der Brechungsindex der Flüssigkeit 50 durch Alterungseffekte und Kontaminationen verändern kann, sollte die Flüssigkeit 50 in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden.
Bei den vorstehend erörterten Manipulatoren M3 und M5 ist der Zwischenraum zwischen den Linsen 48 bzw. zwischen den Linsen L3 und 48' während des Projektionsbetriebs ge-
schlössen, so daß die Flüssigkeit 50 nicht zirkulieren kann. Alternativ hierzu kann der Zwischenraum während des Projektionsbetriebs offen sein, so daß der Zwischenraum fortwährend mit der Flüssigkeit 50 gespült werden kann.
Bei einem gespülten Zwischenraum können die Druckschwan¬ kungen allerdings deutlich größer sein als bei einem ge¬ schlossenen Zwischenraum. Die oben bereits genannten Ma߬ nahmen zur Unterdrückung von Druckschwankungen sind dann besonders wichtig.
Bei einer Spülung des Zwischenraums während des Projekti¬ onsbetriebs erhöht sich auch die Gefahr der Blasenbil¬ dung. Die Strömung der Flüssigkeit sollte deswegen nicht turbulent, sondern laminar sein. Der Kreislauf der Flüs¬ sigkeit kann einmal entlüftet werden und dann so ge- schlössen sein, daß keine Luft von außen eintreten kann. Ferner können die Oberflächen der benachbarten Linsen so gestaltet sein, daß evtl. Luftanschlüsse nicht an den Linsenoberflächen haften. Günstig ist es beispielsweise, wenn die Halterungen der Linsen und die Dichtungen nicht der Flüssigkeit ausgesetzt sind. Bei der Strömungsführung ist ferner zu berücksichtigen, daß der Materialabtrag ge¬ ring sein sollte, um eine Kontamination der Flüssigkeit zu verhindern.
Eine zirkulierende Flüssigkeit 50 hat den Vorteil, daß sie sich leichter als bei einem geschlossenen Volumen austauschen läßt, und zwar auch kontinuierlich während
des Projektionsbetriebs. Auf diese Weise kann eine gleichbleibende Reinheit der Flüssigkeit 50 gewährleistet werden.
Kann eine Kontaminierung der Immersionsflüssigkeit 34, z.B. durch die lichtempfindliche Schicht 26, nicht in ausreichendem Maß verhindert werden, so kann es günstig sein, die Flüssigkeit 50 zunächst gezielt durch Dotie¬ rungsstoffe zu kontaminieren, um eine etwas höhere Ab¬ sorption zu erzielen. Die Dotierung der Flüssigkeit 50 wird dann im Verlauf des Projektionsbetriebs so einge¬ stellt (im allgemeinen verringert) , daß die Flüssigkeit 50 und die Immersionsflüssigkeit 34 in Summe ein über die Zeit konstantes Transmissionsvermögen haben. Diese Ma߬ nahme ist im übrigen auch unabhängig von der hier im Vor- dergrund stehenden Korrektur von temperaturinduzierten Bildfeldwölbungen sinnvoll einsetzbar.
Am günstigsten ist es allgemein, wenn die Immersionsflüs¬ sigkeit 34 und die Flüssigkeit 50 die gleiche Zusammen¬ setzung haben. So können die Flüssigkeit 50 und die Im- mersionsflüssigkeit 34 z.B. aus demselben Behälter ent¬ nommen werden. Bei einer Entnahme aus unterschiedlichen Behältern sollte gewährleistet sein, daß die Temperatur der Behälter gleich ist. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß die beiden Behälter direkt zuein- ander benachbart oder ein Behälter in dem anderen Behäl¬ ter aufgenommen ist, so daß sie einen guten Wärmekontakt haben.
Falls die Immersionsflüssigkeit 34 und die Flüssigkeit 50 an relativ weit voneinander beabstandeten Orten innerhalb des Projektionsobjektivs 20 angeordnet sind, so kann dem dadurch Rechnung getragen werden, daß die Flüssigkeiten unterschiedliche Temperaturen haben.
Durch die erwärmten Flüssigkeiten erhöht sich auch die Temperatur der benachbarten Linsenflächen. Dadurch her¬ vorgerufene Deformationen können ausgenutzt werden, um z.B. bei einer Vielpunkthalterung sphärische Bildfehler zu korrigieren. Bei einer Wenigpunkthalterung können auch niederwellige, z.B. zweiwellige, Abbildungsfehler korri¬ giert werden. Die Halterungen der an die Flüssigkeit 50 angrenzenden Linsen sollte deswegen je nach dem gewünsch¬ ten Effekt gezielt ausgelegt werden.
Die Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Mani¬ pulator Mβ, bei dem temperaturinduzierte Bildfeldwölbun¬ gen nicht selbständig, sondern durch aktive Regelung kor¬ rigiert werden. Die Temperatur der durch die Immersions- flüssigkeit 34 gebildeten Flüssiglinse 44 und der durch die Flüssigkeit 50' ' gebildeten Flüssiglinse wird hier von Temperatursensoren 60 erfaßt. Die Temperatur der Flüssigkeit 50' ' kann mit Hilfe eines lediglich schema¬ tisch angedeuteten Heiz- oder Kühlelements 62 verändert werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine ex- terne Lichtquelle handeln, die Licht auf die Flüssigkeit 50' ' richtet, für das die Schicht 26 nicht empfindlich ist. Ein Regler 64 regelt die Temperatur der Flüssigkeit
50' ' derart, daß sie in einem vorgegebenen Verhältnis (Sollwert 66) zu der Temperatur der Immersionsflüssigkeit 34 steht. Dieses Verhältnis beträgt vorzugsweise 1:1.
Bei einer anderen aktiven Regelung werden auftretende Bildfeldwölbungen gemessen. In Abhängigkeit von den ge¬ messenen Bildfeldwölbungen wird die Temperatur der durch die Flüssigkeit 50' ' gebildeten Flüssiglinse so geregelt, daß die Bildfeldwölbungen unabhängig von der Betriebsdau¬ er der Projektionsbelichtungsanlage 10 möglichst gering bleiben.
Um bei einer ungeregelten Korrektur, wie sie bei den in den Figuren 3 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispielen stattfindet, die Temperaturen besser durch bauliche Ma߬ nahme beeinflussen zu können, können z.B. geeignet ausge- legte passive Wärmesenken im Bereich des Trägers 30 vor¬ gesehen sein. Diese senken die Temperatur der Immersions¬ flüssigkeit 34 so weit ab, daß die Korrekturwirkung der Flüssigkeit 50 ausreicht, um die Bildfeldwölbungen gering zu halten. Anstelle von Temperatursenken können auch Ein- richtungen vorgesehen sein, mit denen sich ohne zusätzli¬ che äußere Energiezufuhr die Temperatur der Flüssigkeit 50' ' erhöhen läßt. In Betracht kommen beispielsweise Ab¬ sorptionsschichten, z.B. aus Ta2Os, die nicht genutztes Projektionslicht (z.B. Streulicht oder höhere Beugungs- Ordnungen) absorbieren und auf diese Weise zu einem Wär- meeintrag führen. Alternativ oder zusätzlich hierzu kön-
nen auch externe ungeregelte Lichtquellen die Temperatur der Flüssigkeit 50 ' ' erhöhen .
1 . 6 Dichteänderung in Flüssigkeiten oder Festkörpern
Der Brechungsindex einer Flüssigkeit oder eines Festkör- pers hängt auch von dem Druck in dem betreffenden Medium ab . Deswegen besteht die Möglichkeit , durch induzierte Dichteänderungen gezielt den Brechungsindex in der ge¬ wünschten Weise zu verändern . Solche Dichteänderungen können durch Ausübung von Druck auf das Medium erzeugt werden . Hierzu ist es beispielsweise möglich, akustische Wellen zu erzeugen, wie sie aus akustooptischen Modulato¬ ren bekannt sind . In der Figur 1 sind beispielhaft Piezo- kristalle 63 , 65 angedeutet, die um den Umfang der Linse Ll herum angeordnet sind . Die Piezokristalle 63 , 65 sind so angesteuert , daß sie synchron mit von der Lichtquelle 14 erzeugten Laserpulsen eine Druckwelle in der Linse Ll erzeugen und damit deren Brechungsindex verändern .
2. Formveränderung von optischen Flächen
Wie oben bereits erwähnt, kann die Brechkraft optischer Elemente auch durch Veränderung der Form einer refraktiv oder reflektiv wirkenden Grenzflächen verändert werden .
2.1 Zwei Immersionsflüssigkeiten, deren Trennfläche eine veränderbare Form hat
Die Figur 7 zeigt einen Manipulator M7, der den weiter oben unter 1.2 beschriebenen Ansatz weiterbildet. Der Ma- nipulator M7 weist zwei Linsen 67, 69 auf, zwischen denen sich ein flüssigkeitsgefüllter Zwischenraum befindet. Der Zwischenraum ist mit zwei Flüssigkeiten 50a, 50b mit un¬ terschiedlichen Brechungsindizes gefüllt, die durch eine dünne Membran 70 voneinander getrennt sind. Die Form der Membran 70 kann durch Anlegen einer elektrischen Spannung verändert werden, was in der Figur 7 insgesamt mit 72 an¬ gedeutet ist. Durch Verändern der Spannung kann die Mem¬ bran 70 zwischen den Flüssigkeiten 50a, 50b z.B. in die mit 70' angedeutete Form überführt werden. Einzelheiten zur spannungsgesteuerten Durchbiegung einer Membran sind in der WO 2005/081067 Al beschrieben.
Da die Flüssigkeiten 50a, 50b unterschiedliche Brechungs¬ indizes haben, bewirkt die Verformung der Membran 70 eine Brechkraftveränderung, mit der Bildfeldwölbungen korri- giert werden können.
Bei dem mit den Flüssigkeiten 50a, 50b gefüllten Zwi¬ schenraum kann es sich auch um den Zwischenraum zwischen der bildseitig letzten Linse L3 und der lichtempfindli¬ chen Schicht 26 handeln, wie dies bei dem in der Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Fall ist.
Eine andere Möglichkeit, eine Membran zwischen zwei Flüs¬ sigkeiten zu verformen, besteht darin, den Druck der Flüssigkeiten zu verändern.
Die Figur 8a zeigt einen Manipulator M8 in einer an die Figur 7 angelehnten Darstellung, der zwei Linsen 87, 89 aufweist, zwischen denen sich ein flüssigkeitsgefüllter Zwischenraum befindet. Der Zwischenraum ist mit zwei Flüssigkeiten 50a, 50b mit unterschiedlichen Brechungsin¬ dizes gefüllt, die durch eine dünne Membran 80 voneinan- der getrennt sind. Eine Fassung 88 für die Linse 89 weist einen Kanal 82 auf, über den der Druck der Flüssigkeit 50b verändert werden kann. Auf diese Weise läßt sich die Membran 80 durch Verändern des Drucks der Flüssigkeit 50b verformen, wie dies in der Figur 8a durch eine gestri- chelte Linie angedeutet ist.
Die Figur 8b zeigt eine mit M8 ' bezeichnete Variante des Manipulators M8, bei dem die dünne Membran 80 durch eine dünne Linse 80' ersetzt ist. In einer Fassung 88' für die Linse 80' und eine plan-parallele Platte 89' sind zwei Kanäle 82a, 82b gebildet, über die der Druck der Flüssig¬ keiten 50a, 50b getrennt voneinander verändert werden kann.
2.2 Verformung eine Linse
Durch Verformung einer Linse kann deren Brechkraft ge- zielt verändert werden.
Am einfachsten ist es, eine Linse mit einer Fassung zu versehen, mit der sich - vorzugsweise tangential wirkende - Zug- oder Druckkräfte auf den Umfang der Linse ausüben lassen.
Der zur Verformung von Linsen erforderliche Druck kann aber auch von einer Flüssigkeit ausgeübt werden, die an die Linse angrenzt.
Die Figur 9 zeigt einen Manipulator M9 mit zwei Linsen 90, 92, die zwischen sich einen mit einer Flüssigkeit 50 gefüllten und nach außen abgedichteten Zwischenraum bil¬ den. Der Brechungsindex der Flüssigkeit 50 unterscheidet sich vorzugsweise nur gering von dem des Materials, aus dem die Linsen 90, 92 bestehen. Wird nun Druck auf die Flüssigkeit 50 ausgeübt, so verformen sich die zueinander weisenden Flächen der Linsen 90, 92, wie dies in der Fi¬ gur 9 durch eine gestrichelte Linie 94 angedeutet ist.
Um auf die Flüssigkeit 50 Druck auszuüben, kann diese über einen Kanal 96 mit einer steuerbaren Druckquelle in Verbindung stehen.
2.3 Variables Befüllen mehrerer Zwischenräumen zwischen Linsen
Die Figur 10 zeigt einen Manipulator MIO, der vier Linsen 100, 102, 104 und 106 mit unterschiedlich gekrümmten Flä¬ chen umfaßt. Paare benachbarter Linsen bilden zwischen
sich Zwischenräume, die unabhängig voneinander über ein mit Ventilen V steuerbares Leitungssystem mit einer Flüs¬ sigkeit befüllbar sind, deren Brechungsindex sich vor¬ zugsweise nicht zu stark von dem Brechungsindex des Lin- senmaterials unterscheidet. Bei dem in der Figur 10 ge¬ zeigten Zustand sind die Zwischenräume zwischen den Lin¬ sen 100 und 102 und zwischen den Linsen 102 und 104 mit einer Flüssigkeit 50 befüllt, während der Zwischenraum zwischen den Linsen 104 und 106 nur mit einem Gas gefüllt ist. Das Leitungssystem umfaßt eine Flüssigkeitszufuhr 108, eine Gaszufuhr 110 und einen gemeinsamen Flüssig- keits- und Gasauslaß 112.
Je nachdem, welche der Zwischenräume gerade mit der Flüs¬ sigkeit 50 gefüllt sind, liefern die benachbarten Linsen einen anderen Beitrag zur Petzvalsumme. Damit ist zwar keine kontinuierliche, aber zumindest eine diskrete Ver¬ minderung der Bildfeldwölbung möglich.
Der Manipulator kann selbstverständlich auch nur zwei oder mehr als drei Zwischenräume umfassen, die zudem nicht benachbart sein müssen, sondern über das Projekti¬ onsobjektiv 20 hinweg verteilt angeordnet sein können.
2A Synchron bewegte Asphären
Asphären haben die Eigenschaft, daß sich ihre Krümmung über die optisch wirksame Fläche kontinuierlich verän- dert. Wenn man asphärische Flächen in geeigneter Weise
kombiniert, so daß sie bei Schwenkbewegungen um eine weit außerhalb der Flächen liegende Schwenkachse verschwenkt werden, so daß sie einen anderen Scheitelradius repräsen¬ tieren, dann läßt sich mit einer solchen Anordnung die Petzvalsumme beeinflussen und somit eine Bildfeldwölbung korrigieren. Ein ähnliches Prinzip wird z.B. bei Alvarez- Linsen genutzt, die zur Refraktionsbestimmung des Auges eingesetzt werden. Dort werden die Linsen jedoch nicht verschwenkt, sondern in einer Ebene senkrecht zur opti- sehen Achse translatorisch verfahren. Nähere Einzelheiten zu diesem bekannten Ansatz finden sich in der oben be¬ reits erwähnten EP 0 851 304 Bl.
Im folgenden wird anhand der Figuren IIa und IIb ein Aus¬ führungsbeispiel für einen Manipulator erläutert, dessen Wirkung auf dem Prinzip der verschwenkten asphärischen Flächen beruht.
Die Figuren IIa und IIb zeigen in einem stark vereinfach¬ ten azimutalen Schnitt einen Manipulator MlI in zwei un¬ terschiedlichen Konfigurationen. Der Manipulator MIl weist zwei asphärische dünne konvex-konkave Meniskuslin¬ sen LIlO, LlIl auf. Die beiden Meniskuslinsen LIlO, LlIl haben jeweils eine asphärische Fläche 110a bzw. lila so¬ wie eine sphärische Fläche 110b bzw. 111b. Die Form der asphärischen Flächen 110a, lila wird weiter unten einge- hender mit Bezug auf die Figuren 12 und 13 erläutert.
Die sphärischen Flächen 110b, 111b der beiden Meniskus¬ linsen LIlO, LlIl sind mit Hilfe von Kugel- oder Walzen¬ lagern (nicht dargestellt) so geführt, daß die Meniskus¬ linsen LIlO, LlIl um Schwenkachsen in Y-Richtung ver- schwenkt werden können. Andere Lagerungen der Meniskus¬ linsen LIlO, LlIl werden weiter unten mit Bezug auf die Figuren 14 bis 20 erläutert. Die Schwenkachsen enthalten jeweils den jeweiligen Krümmungsmittelpunkt der sphäri¬ schen Flächen 110b bzw. 111b. In der Figur IIa sind Schwenkbewegungen der beiden Meniskuslinsen LIlO, LlIl durch Pfeile 114 bzw. 116 angedeutet.
In der Figur IIa ist erkennbar, daß die asphärische Flä¬ che 110a der Meniskuslinse LIlO mit zunehmender X- Koordinate eine zunehmende Krümmung aufweist. Wie weiter unten anhand der Figuren 12 und 13 erläutert werden wird, nimmt die Krümmung dabei nicht nur entlang der X- Richtung, sondern auch senkrecht dazu, d.h. entlang der Y-Richtung, zu. Für die zweite Meniskuslinse LlIl gilt das Gegenteil, so daß die Krümmung in X- und Y-Richtung mit abnehmender X-Koordinate zunimmt.
Auf diese Weise ist die GesamtWirkung der beiden Menis¬ kuslinsen LIlO, LlIl zumindest annähernd rotationssymme- trisch. Diese Annäherung ist um so besser, je dünner die Meniskuslinsen LIlO, LlIl sind und je geringer ihr Ab- stand in Z-Richtung voneinander ist.
Werden die beiden Meniskuslinsen LIlO, LlIl nun in der durch die Pfeile 114 bzw. 116 angedeuteten Richtung um den Krümmungsmittel verschwenkt, so wirkt sich dies le¬ diglich auf die asphärischen Flächen 110a, lila aus. Die sphärischen Flächen 110b, 111b verändern ihre Wirkung nicht, da ihre Krümmungsmittelpunkte auf den Schwenkach¬ sen liegen.
Die asphärische Fläche 110a der Meniskuslinse LIlO wird jedoch durch die Verschwenkung so gegenüber einer den Lichtweg begrenzenden Blende 112 verfahren, daß die Be¬ reiche mit größerer Krümmung in den Lichtweg gelangen. In der Figur IIb ist zur Veranschaulichung die ursprüngliche Position der Meniskuslinse LlIO gepunktet dargestellt. Entsprechendes gilt auch für die zweite Meniskuslinse LlIl. Durch das Verschwenken der beiden Meniskuslinsen
LlIO, LlIl in der in der Figur IIb gezeigten Weise erhält der Manipulator MlI somit eine höhere Brechkraft. Die Brechkraftveränderung kann durch stufenloses Verschwenken der beiden Meniskuslinsen LlIO, LlIl beliebig eingestellt werden.
Der Manipulator MIl ist besonders geeignet, um in einer gekrümmten Pupille des Projektionsobjektivs 20 angeordnet zu werden. Dies hängt damit zusammen, daß bei dem Manipu¬ lator MIl die asphärischen Linsen LIlO, LlIl nicht senk- recht zur optischen Achse verfahren, sondern um eine zur optischen Achse senkrechte Achse verschwenkt werden. Wer¬ den die Flächen 110a, HOb und lila, IHb der Linsen LlIO
bzw. LlIl optimal an die Krümmung der Pupille des Projek¬ tionsobjektivs 20 angepaßt, so bleibt diese Anpassung auch nach einem Schwenkvorgang erhalten. Bei asphärischen Flächen, die in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene translatorisch verfahren werden, ist eine solche an die Krümmung der Pupille angepaßte Ausbildung der opti¬ schen Elemente nicht möglich.
Die besondere Form der asphärischen Flächen 110a, lila wird nun mit Bezug auf die Figuren 12 und 13 näher erläu- tert.
Die Figur 12 zeigt einen Abschnitt einer konischen Man¬ telfläche 120, deren Symmetrieachse 122 parallel zur X- Richtung ausgerichtet ist.
Bewegt man sich auf der Mantelfläche 120 entlang einer Linie 124, die sich durch Schneiden der Mantelfläche 120 mit einer zur XZ-Ebene parallelen Mittelebene ergibt, so ist die Krümmung auf dieser Linie in X-Richtung gleich Null. In dazu senkrechten YZ-Ebenen hingegen nimmt die Krümmung kontinuierlich mit abnehmender X-Koordinate zu. Die Mantelfläche 120 hat deswegen die Eigenschaft, daß ihre Krümmung in einer Richtung konstant (nämlich unend¬ lich) ist und senkrecht dazu kontinuierlich abnimmt.
Verbiegt man die Symmetrieachse 122 der konischen Mantel¬ fläche 120 so, daß ihre Krümmung immer größer wird, so wird die Mantelfläche 120 in die in der Figur 13 gezeigte
Mantelfläche 120' überführt. Bewegt man sich auf einer der Linie 124 entsprechenden Linie 124', so nimmt mit ab¬ nehmender X-Koordinate die Krümmung sowohl in XZ-Ebenen als auch in YZ-Ebenen kontinuierlich zu.
Die asphärischen Flächen 110a, lila haben genau diese Ei¬ genschaft und können somit als Ausschnitt 12β der Mantel¬ fläche 120' beschrieben werden. Die Verhältnisse sind in¬ sofern vergleichbar mit der Geometrie eines Schneckenhau¬ ses, bei der die Krümmung in zwei zueinander senkrechten Richtungen ebenfalls zunimmt, wenn man sich auf einer
Wicklung des Schneckenhauses zur Spitze des Schneckenhau¬ ses hin bewegt.
Lediglich klarstellend sei bemerkt, daß die Krümmungen der asphärischen Flächen 110a, lila zum Zwecke der besse- ren Erkennbarkeit stark übertrieben dargestellt sind. Um eine Bildfeldwölbung mit Hilfe des Manipulators MIl kor¬ rigieren zu können, genügen kleinste Veränderungen der Krümmung bei einem Verschwenken. Auch die Drehwinkel sind in der Figur IIb übertrieben dargestellt. Unter Umständen kann es genügen, die Meniskuslinsen LIlO, LlIl um Bruch¬ teile eines Grads zu verschwenken, um eine Korrekturwir¬ kung zu erzielen. Wegen dieser kleinen Schwenkwinkel kann es ausreichen, lediglich eine der beiden Meniskuslinsen LIlO, LlIl zu verschwenken oder aber die Schwenkbewegung durch eine Verkippung anzunähern. Selbst wenn der Manipu¬ lator nicht zwei, sondern nur eine asphärische Linse ent¬ hält, läßt sich mit einer Bewegung dieser Linse eine
Bildfeldwölbung wirksam korrigieren, wenn ein durch die Linse eingeführter Astigmatismus tolerierbar oder mit zu¬ sätzlichen Maßnahmen korrigierbar ist.
Im folgenden kurz einige Varianten erläutert, wie man die vorstehend beschriebenen Bewegungen einer oder zweier asphärischen Linsen erzeugen kann. Asphärische Flächen sind dabei teilweise der besseren Erkennbarkeit halber als Wellenflächen angedeutet.
Bei der in der Figur 14 gezeigten Variante sind zwei asphärische Linsen L141, L142 fest über ein Gestell 144 miteinander verbunden. Die Drehachse 146 der beiden Lin¬ sen L141, L142 kann durch Verstellen des Gestells 144 va¬ riabel eingestellt werden. Dadurch entsteht ein zusätzli¬ cher Freiheitsgrad, der bei der Korrektur genutzt werden kann.
Die Figur 15 zeigt eine Variante, bei der zum Verkippen einer asphärischen Linse L151 ein die Linse haltender In¬ nenring über drei parallel zur optischen Achse ausgerich¬ tete Linearaktuatoren 152, 154, 156 gegenüber einem nicht dargestellten Außenring bewegt werden kann. Die Aktuato- ren 152, 154, 156 ermöglichen nicht nur eine Verlagerung der Linse L151 entlang der optischen Achse, die für eine Korrektur der Bildfeldwölbung an und für sich nicht benö¬ tigt wird, sondern auch eine Verkippung gegenüber der op- tischen Achse. Prinzipbedingt liegt der Drehpunkt aller¬ dings relativ nahe der Linse L151, was für eine optimale
Korrektur der Bildfeldwölbung häufig nicht optimal ist. Selbstverständlich kann auch eine zweite asphärische Lin¬ se auf diese Weise bewegt werden.
Die Figur 16 zeigt eine Variante, bei der eine Schwenkbe- wegung um eine relativ weit von asphärischen Linsen L161, L162 entfernte Achse möglich ist. Aktuatoren 164a, 164b und 166a, 166b für die Linsen L161 bzw. L162 sind hier so ausgeführt, daß sich ihre Längsachsen in einer gemeinsa¬ men Schwenkachse 168 schneiden.
Eine ähnliche Wirkung kann auch durch die Verwendung von Blattfedern 172a, 172b erzielt werden, wie dies in der Seitenansicht der Figur 17 und in der Draufsicht der Fi¬ gur 18 schematisch für eine asphärische Linse L171 ge¬ zeigt ist.
Um zwei asphärische Linsen verschwenken oder verkippen zu können, sind im allgemeinen 2 Aktuatoren erforderlich. Da die Bewegung jedoch zwangsgekoppelt sein darf, ist auch die Betätigung durch einen einzigen Aktuator möglich. Dieser wirkt dann über ein geeignetes Getriebe gleichzei- tig auf die beiden asphärischen Linsen ein.
Bei der in der Figur 19 gezeigten Variante sind drei Li- nearaktuatoren 192, 194, 196 über Kugelgelenke so mit ei¬ ner (nicht dargestellten) Aufhängung einerseits und einer asphärischen Linse L191 andererseits so verbunden, daß eine Schwenkbewegung der Linse L191 um einen frei wählba-
ren Drehpunkt realisiert werden kann. Selbstverständlich können anstelle der Linearaktuatoren 192, 194, 196 auch andere Aktuatoren, z.B. elektrisch verbiegbare Biegestä- be, eingesetzt werden.
Die Figur 20 zeigt eine besonders einfache Möglichkeit, eine asphärische Linse L201 um eine zur optischen Achse senkrechte Kippachse zu verkippen. Zu diesem Zweck er¬ folgt die Lagerung eines Innenrings gegenüber einem Au¬ ßenring über ein festes Gelenk 202. Die Stellbewegung wird von einem Linearaktuator 204 erzeugt. Durch Verstel¬ len des Gelenks 202 kann die Drehachse verändert werden.
Bei der in der Figur 21 gezeigten Variante läßt sich eine asphärische Linse L211 um eine durch den Umfang der Linse verlaufende Drehachse drehen. Zu diesem Zweck ist ein die Linse L211 aufnehmender Innenring mit einander gegenüber¬ liegenden Drehzapfen 212, 214 verbunden, die in Kugella¬ gern 216 bzw. 218 aufgenommen sind.
2.5 Aktive Spiegel
In katadioptrischen Projektionsobjektiven kann ein ge- krümmter Spiegel dazu eingesetzt werden, eine durch das Design des Projektsobjektivs verursachte Bildfeldwölbung zu korrigieren. Wenn ein solcher gekrümmter Spiegel als aktiver Spiegel derart ausgebildet wird, daß sich auch seine (Scheitel-)Krümmung verändern läßt, dann kann man
mit einem solchen Spiegel auch temperaturinduzierte Bild¬ feldwölbungen wirkungsvoll korrigieren .
Zur Änderung der Bildfeldwölbung als solcher wäre es vor¬ teilhaft , die Krümmung feldnaher Spiegel zu verändern . In konventionellen Proj ektionsobj ektiven gibt es solche feldnahen Spiegel im allgemeinen j edoch nicht . Feldnahe Spiegel sind bei nicht obskurierten Systemen außeraxial genutzt und nur als Segmente realisiert , so daß es hier zur Deformation in der Regel nicht ausreichend ist , ein- fach den Radius zu ändern . Vielmehr muß der Spiegel neben einer Änderung der im allgemeinen asphärischen Oberfläche auch in seiner Lage verändert werden .
2. 6 Sonstige Maßnahmen
Ein Manipulator zur Korrektur der Bildfeldwölbung kann auch durch einen Satz von diffraktiven optischen Elemen¬ ten, etwa in der Art von Fresnel-Linsen, gebildet werden, deren Brechkraft sich voneinander unterscheidet . Der Ma¬ nipulator umfaßt zu diesem Zweck einen Austauschhalter, mit dem ein gewünschtes diffraktives optisches Element in den Strahlengang eingeführt werden kann . Bei dem
Austauschhalter kann es sich z . B . um einen Revolverhalter handeln, mit dem j eweils eines von mehreren diffraktiven optischen Elementen, die von dem Revolverhalter gehalten werden, in den Strahlengang gedreht werden kann .
Anstelle der diffraktiven optischen Elemente kann selbst¬ verständlich auch ein Satz von Petzvallinsen mit unter¬ schiedlicher Brechkraft verwendet werden.
Ferner kann mit einer Durchbiegung des Retikels einer Bildfeldwölbung entgegengewirkt werden.
3. Vermeidung von induzierten Bildfehlern
Mit den vorstehend erläuterten Manipulatoren ist es mög¬ lich, auch größere Bildfeldwölbungen, wie sie bei der Er¬ wärmung von Flüssiglinsen üblicherweise auftreten, wir- kungsvoll zu korrigieren. Allerdings können die Manipula¬ toren selbst neue Abbildungsfehler einführen, die unter Umständen zusätzliche Korrekturmaßnahmen erfordern.
Zur Korrektur von sphärischen Aberrationen kann eine flüssige Planplatte verwendet werden, deren Dicke varia- bei ist. Die Figur 22 zeigt anhand einer einfachen Prin¬ zipdarstellung, wie ein plan-paralleler, mit einer Flüs¬ sigkeit 220 gefüllter Zwischenraum zwischen zwei plan¬ parallelen Platten 222, 224 in seiner Abmessung entlang der optischen Achse verändert werden kann, wenn über ei- nen (nicht dargestellten) Zulauf Flüssigkeit 220 hinzuge¬ fügt oder abgeführt wird. Um eine Veränderung der Flüs¬ sigkeitsmenge in dem Zwischenraum zu ermöglichen, sollte wenigstens eine der beiden plan-parallelen Platten 222, 224 derart in dem Projektionsobjektiv 20 aufgenommen
sein, daß sie entlang der optischen Achse verfahren wer¬ den kann.
Am günstigsten ist es natürlich, wenn die temperaturindu¬ zierten Bildfeldwölbungen von vornherein möglichst gering gehalten werden können.
Hierzu können z.B. eine oder mehrere der folgenden Ma߬ nahmen ergriffen werden:
Durchmischung der Flüssigkeit mit einer rotierenden Hülle;
- Festlegung der Form des flüssigkeitsgefüllten Zwi¬ schenraums derart, daß sich die Flüssigkeit besser durchmischt;
Im Falle der bildseitig letzten Linse wird der Zwi¬ schenraum zum Wafer hin derart mit der Immersions- flüssigkeit angeströmt, daß sich eine definierte la¬ minare Strömung ergibt;
Gestalten der optisch ungenutzten Teile der an die Flüssigkeit angrenzenden Linsenflächen derart, daß nur laminare Strömungen der Flüssigkeit möglich sind. Hierzu können Kanäle oder eine Art Drainage verwendet werden, wobei Totbereiche vermieden werden sollten.