WO2006125790A2 - Abbildungssystem, insbesondere für eine mikrolithographische projektionsbelichtungsanlage - Google Patents

Abbildungssystem, insbesondere für eine mikrolithographische projektionsbelichtungsanlage Download PDF

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WO2006125790A2
WO2006125790A2 PCT/EP2006/062555 EP2006062555W WO2006125790A2 WO 2006125790 A2 WO2006125790 A2 WO 2006125790A2 EP 2006062555 W EP2006062555 W EP 2006062555W WO 2006125790 A2 WO2006125790 A2 WO 2006125790A2
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image
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image plane
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Aurelian Dodoc
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Carl Zeiss Smt Ag
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70225—Optical aspects of catadioptric systems, i.e. comprising reflective and refractive elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70275—Multiple projection paths, e.g. array of projection systems, microlens projection systems or tandem projection systems

Definitions

  • Imaging system in particular for a microlithographic projection exposure apparatus
  • the invention relates to an imaging system, and more particularly to a projection objective of a microlithographic projection exposure apparatus.
  • Microlithography is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits or LCDs.
  • the microlithography process is performed in a so-called projection exposure apparatus which has a lighting system and a projection lens.
  • JP 2003185923 A discloses such a projection objective designed for a working wavelength of 365 nm, which has two catadioptric subsystems K1 and K2 with mutually offset optical axes, between which an intermediate image is generated.
  • Each of the partial lenses has a concave mirror for correcting the field curvature and a polarization beam splitter for folding the optical axis.
  • high-resolution reduction objectives typically have a relatively large number of, for example, 20 or more optical elements such as lenses, mirrors, prisms etc. on.
  • catadioptric designs which have both refractive and reflective components.
  • relatively high numerical apertures can be achieved in such projection objectives, which can be further increased to values of more than 1 by immersion lithography, the process complexity in production and adjustment is considerable in view of the large number of different optical elements which can be adjusted as precisely as possible.
  • aspheres are also used in the correction of aberrations, which introduces additional degrees of freedom in the optical system, in particular without additional lens elements.
  • the position of aspheric surfaces in the system significantly influences their mode of action on different aberration types.
  • a list of the effective ranges of aspheres depending on the height of the outermost beam emanating from the object center cluster and of the main beam can be found e.g. in W. Besenmatter: "Analysis of the primary effect of aspherical surfaces with the aid of the Delano diagram", OPTIK, Vol. 51, No. 4, 1978, pp. 385-396.
  • Object of the present invention is to provide an alternative design of an imaging system, in particular for a microlithographic Proj edictionsbelichtungsstrom, which on the one hand has a very simple, manufacturing technology favorable structure and on the other hand enables the achievement of relatively high resolutions.
  • This object is solved by the features of the independent claims.
  • an imaging system for imaging a mask which can be positioned in an object plane of the imaging system, comprises a photosensitive layer which can be positioned in an imaging plane of the imaging system
  • an obj ektebenen masses subsystem which generates a first intermediate image with a obj ektebenen lake magnification ß o ; at least one further subsystem, which generates a further intermediate image between the first intermediate image and the image plane; and a picture-plane-side subsystem, which images the further intermediate picture into the picture plane with a picture-plane-side magnification ⁇ x ; where the condition 0.75 ⁇ o * ⁇ 1 ⁇ 1.25 is satisfied.
  • a mirror-symmetrical structure is achieved with respect to the object-side subsystem and the image-side subsystem, the expression being mirror-symmetrically related to a pupil or aperture plane of the imaging system.
  • This symmetry (with completely symmetrical structure) or "quasi-symmetry" (in the sense of the invention approximately symmetrical structure) has the consequence that in said subsystems largely similar or even the same optical elements (in particular lenses, mirrors or prisms) are used can, which significantly reduces the manufacturing effort.
  • the generation of the at least one further intermediate image (and thus the presence of a total of at least two intermediate images in the entire imaging system) enables a structure with effective correction of the field curvature ("Petzval correction") This is especially the case because in the vicinity of said intermediate images
  • an effective division or separation of the beams can be achieved, which leads to or is reflected by an optical element, such as a concave mirror, used for the correction of the field curvature relatively low field curvature (in particular practically “flat” fields) and high resolutions.
  • a further advantage achieved by the symmetry or "quasi-symmetry" according to the invention is that for reasons of symmetry, certain aberrations, such as coma or distortion errors, can be almost ideally compensated for in a simple manner and without the use of further optical correction elements.
  • the invention can be used advantageously for so-called “wafer-level packaging” in which the entire structure and connection technology with wiring of the chips ("this") is integrated into the lithography process, wherein the contacts on the entire underside of the components, ie spread over the whole field, be applied.
  • wafer-level packaging with one to two orders of magnitude smaller minimum feature sizes compared to the IC fabrication process, relatively large arrays (eg, two to four 26 mm * 33 mm chips) are produced in one step (ie in the so-called “step-and-repeat” mode) exposed.
  • the present invention is therefore advantageous in these applications because of the large image fields obtainable according to the invention.
  • the condition 0.85 ⁇ ß o * P 1 ⁇ 1.15, preferably 0.95 ⁇ ß o * P 1 ⁇ 1.05, more preferably ß o * ßi 1, Fulfills.
  • the further subsystem has at least one concave mirror.
  • the imaging system according to the invention is, on the ectec side and / or on the image plane side, substantially telecentric.
  • the imaging system is particularly preferably obj ektebenen melt and the image plane side telecentric (short "double-sided” or “double” telecentric).
  • the entrance pupil in the case of object-level telecentricity
  • the exit pupil in the case of image-plane-side telecentricity
  • both in the case of double telecentricity
  • the image is blurred but nevertheless true to scale.
  • lines to be imaged are in the image plane as a result of the focus error
  • they are out of focus, they are nevertheless in the correct positions (relative to one another as well as to the entire imaging system), which is particularly important in the imaging of microstructures.
  • all subsystems are arranged on a common optical axis.
  • the object plane and the image plane are arranged parallel to one another.
  • the further subsystem forms the first intermediate image into the second intermediate image.
  • the image-side numerical aperture (NA) is greater than 0.6, preferably greater than 0.8, more preferably greater than 1.0.
  • the imaging system is constructed with respect to a pupil plane of the imaging system substantially mirror-symmetrical.
  • the imaging system generates in the image plane an image field with a diameter of at least 30 mm, preferably at least 50 mm, more preferably at least 100 mm.
  • an imaging system for imaging a mask positionable in an object plane of the imaging system onto a photosensitive layer positionable in an imaging plane of the imaging system comprises a first dioptric group in front of a pupil plane of total positive power; and at least one second dioptric group after a pupil plane of total positive power; the imaging system having a magnification ⁇ 'for which the condition 0.50 ⁇ ' ⁇ 1.50 is satisfied; wherein the imaging system is obj ektebenen lake and image plane side telecentric constructed; and wherein at least one aspherical lens surface is provided for which the condition sin ⁇ ma ⁇ / sin ⁇ o I> 0.4, where ⁇ max indicates the maximum angle of inclination of the rays emanating from this lens surface to the next lens surface, and where ⁇ o is the inclination angle of the marginal ray emitted by the object point on the optical axis, indicating to the optical axis.
  • a first category of aberrations that are highly field-dependent and aperture-poor include AST and PTZ of higher order (low-order PTZ is used either with mirrors, cf. 5, or corrected with negative lens groups, see Fig. 7-9).
  • aspheres are suitable in areas where the height of the principal ray emanating from the object point at maximum distance from the optical axis is large, but the height of the marginal ray emanating from the object point on the optical axis is not zero is.
  • a second category of aberrations which are strongly dependent on the aperture and weak on the field, includes in particular the oblique spherical aberration.
  • To influence the Aberrations of this second category are suitable for aspheres in areas where the height of the marginal ray emanating from the object point on the optical axis is large, the height of the principal ray emanating from the object point at maximum distance from the optical axis, but not zero.
  • the above-mentioned regions are thus zones with divergent or convergent beam bundles which are arranged in the imaging system at positions with a relatively small optically free diameter (ie before or after positions with maximum optically free diameter).
  • at least one aspheric lens surface is provided, for which the condition
  • the image-side numerical aperture (NA) is greater than 0.30, preferably greater than 0.40, and more preferably greater than 0.60.
  • the imaging system according to the invention is designed for a wavelength of 248 nm, in particular 193 nm, more particularly 157 nm.
  • the imaging system according to the invention is designed according to a further preferred embodiment for at least one of the wavelengths 436 nm, 405 nm and 365 nm (g, h and i-line in the spectrum of the mercury vapor lamp).
  • the invention relates to a microlithographic projection exposure apparatus, a method for the microlithographic production of microstructured components, a method for wafer-level packaging, a microstructured component, an LCD device and a Fiat Panel Display.
  • FIG. 1 a) -c) show schematic system diagrams for clarifying the basic structure of an imaging system according to the invention according to a first, exemplary tadioptrically constructed embodiment of the invention
  • Figure 3 a) -c) are schematic system diagrams illustrating the basic structure of an imaging system according to the invention according to another catadioptric embodiment of the invention.
  • Figure 4 a) -c) are schematic system diagrams to illustrate the basic structure of an imaging system according to the invention according to another, katadioptrisch constructed embodiment of the invention;
  • FIG. 5 shows a meridional overall section through a complete catadioptric projection objective according to a specific embodiment of the invention
  • FIG. 6 shows a schematic system diagram to clarify the basic structure of an imaging system according to the invention in accordance with a further, purely refractive embodiment of the invention
  • FIGS. 7-9 each show a meridional overall section through a complete, purely refractive-configured profile. elementobj ektiv according to further concrete embodiments of the invention.
  • Figure 14 shows the schematic structure of a microlithography Proj edictionsbelichtungsanläge.
  • the imaging system 100 includes a first optical subsystem 110, a second optical subsystem 120, and a third optical subsystem 130.
  • each subsystem comprises, starting from a specific object or intermediate image plane, always all optical elements to the next real image or intermediate image.
  • an "optical axis" is in each case a straight line or a line. sequence of straight line sections passing through the centers of curvature of the respective optical components.
  • magnification of a subsystem is to be understood as the ratio of the size of the image field generated by the subsystem from a specific object field to the size of the respective object field.
  • the optical subsystem 110 comprises along the optical axis a first positive lens group 111, a second positive lens group 112, a third negative lens group 113 and a fourth positive lens group 114 behind which a first intermediate image IMI1 is generated.
  • a double folding mirror 121 with two mirror surfaces 122 and 123 arranged at an angle to one another is arranged in the beam path behind the first intermediate image IMI1 such that light incident from the lens group 114 firstly arrives at the mirror surface 122 in the direction of a positive lens group 124a, a negative lens group 124b and a subsequent concave mirror 125 is reflected.
  • the light reflected on the concave mirror 125 is reflected by again crossing the negative lens group 124b and the positive lens group 124a on the second mirror surface 123 of the double folding mirror 121, so that the optical axis OA is folded twice by 90 ° as a result.
  • the subsystem 120 generates a second intermediate image IMI2, and the light emanating therefrom then strikes the third optical subsystem 130, which includes a first positive lens group 131, a second negative lens group 132, a third positive lens group 133, and a fourth positive lens group 134 having.
  • the third optical subsystem 130 the second intermediate image IMI2 is mapped to the image plane "IP".
  • the concave mirror 125 of the second optical subsystem allows, in a manner known per se, an effective compensation of the field curvature generated by the subsystems 110 and 130, wherein the subsystems 110 and 130 may each be uncorrected essentially in terms of their Petzval sum, so that the imaging system 100, with a relatively simple structure, generates an ideally flat image field.
  • an immersion medium 150 or 160 for example deionized water
  • n refractive index
  • the imaging system 100 has a mirror-symmetrical and in particular also double-telecentric (ie, telecentric, on the object side and on the image side) structure.
  • the magnification ⁇ o of the first obj ektebenensei- term subsystem 110 (which generates the first, compared to the object field enlarged intermediate image IMIl) corresponds precisely to the reciprocal of the magnification ß x of the third, the image-side subsystem 130 (which from the second intermediate image IMI2 a contrast reduced Image field generated).
  • the relationship ⁇ o * P 1 I.
  • ideal mirror symmetry can according to the invention also the product of the object-plane side magnification and the image plane-side magnification ß o * ßi from the exact value 1 vary and in particular numerically within the limits 0.75 ⁇ ß o * ßi ⁇ 1.25 especially within the limits 0.85 ⁇ o * ⁇ i ⁇ 1.15, and more particularly within the limits 0.95 ⁇ o * ⁇ i ⁇ 1.05.
  • an almost symmetrical or "quasi-symmetrical" structure is defined by these regions.
  • the present invention also encompasses any splitting of optical elements into a plurality of optical elements, for example, but not limited to, in the form of joined or incised lens components, provided that the above-mentioned relationships for the relevant magnifications ⁇ o , ⁇ i are satisfied ,
  • any modification of the basic structure shown in FIG. 1 is also included, in which further optical subsystems are optionally arranged between the object-side subsystem 110 and the sub-image-side subsystem 130, which respectively contain further intermediate images IMI3, IMI4, .. . produce.
  • the invention is not limited to the symmetrical position of the intermediate images IMI1 and IMI2 shown in FIG.
  • any modification of the basic construction shown in FIG. 1 is included, in which the intermediate images IMI1 and IMI2 are not symmetrical with respect to the double folding mirror 121.
  • Such alternative embodiments are shown by way of example but not by way of limitation in FIG. 2a) -2i).
  • Fig. 2a corresponds to the structure already shown in Fig. 1.
  • the first mirror surface 122 is defined (see above definition). is still to be assigned to the first optical subsystem 110, so that the first optical subsystem 110 is catadioptric (and not purely refractive in FIG. 1) in this case.
  • the first intermediate image IMI1 is generated in the light path only after passing through the positive lens group 124a, it is also possible to associate the positive lens group 124a with the first optical subsystem 100.
  • the imaging system 300 includes a first optical subsystem 310, a second optical subsystem 320 third optical subsystem 330 and a fourth optical subsystem 340, wherein a total of three intermediate images IMI1-IMI3 are generated between subsystems 310-340.
  • the first optical subsystem 310 includes along the optical axis a first positive lens group 311, a second positive lens group 312, a third negative lens group 313 and a fourth positive lens group 314, and a first reflective surface 315 of a double-sided reflective plane mirror 316, behind which a first positive lens group 311 Intermediate IMIl is generated.
  • the first intermediate image IMI1 is imaged by the second optical subsystem 320, which comprises a first positive lens group 321, a second negative lens group 322 and a concave mirror 323, onto a second intermediate image IMI2.
  • the second intermediate image IMI2 is imaged onto a third intermediate image IMI3 by the third optical subsystem 330, which comprises a first positive lens group 331, a second negative lens group 332, a concave mirror 333 and a second reflective surface 334 of the double-sided reflecting plane mirror 316.
  • the third intermediate image IMI3 is imaged onto the image plane "IP" by the fourth optical subsystem 340, which has a first positive lens group 341, a second negative lens group 342, a third positive lens group 343, and a fourth positive lens group 344.
  • an immersion medium 350 or 360 with a refractive index n greater than one can be located Deionized water), which then between the object or Image plane and an object or image plane side last optical element 351 and 361 is located.
  • the magnification ⁇ o of the first obj ektebenen discourseen subsystem 310 corresponds precisely to the reciprocal of the magnification ß x of the fourth, bendebenenitigen subsystem 340, which from the third intermediate image IMI3 the image field generated.
  • the relationship ⁇ o * ⁇ i 1 applies.
  • the imaging system 300 is also in particular double (that is to say on the object side and on the image side) telecentric.
  • the concave mirror 323 of the second optical subsystem 320 and the concave mirror 333 of the third optical subsystem 330 in turn enable effective compensation of the image field curvature generated by the subsystems 310 and 340 (which are essentially uncorrected in each case), such that the imaging system 300 in a relatively simple structure, an ideally flat image field generated.
  • the imaging system 400 includes a first optical subsystem 410, a second optical subsystem 420, and a third optical subsystem 430 such that two subimages IMI1 and IMI2 are created between the subsystems 410-430.
  • the first optical subsystem 410 includes along the optical axis a first positive lens group 411, a second positive lens group 412, a third negative lens group 413 and a fourth positive lens group 414, behind which a first intermediate image IMI1 is generated.
  • the first intermediate image IMI1 is imaged on a second intermediate image IMI2 by the second optical subsystem 420, which comprises a first concave mirror 421 and a second concave mirror 422 (which are selectively cut off or interrupted or perforated in the region of the optical axis according to FIG.
  • the second intermediate image IMI2 is imaged onto the image plane "IP" by the third optical subsystem 430, which has a first positive lens group 431, a second negative lens group 432, a third positive lens group 433 and a fourth positive lens group 434.
  • the magnification ⁇ o of the first obj ektebenen salen subsystem 410 (which images the object field in the first intermediate image IMIl) corresponds precisely to the reciprocal of the magnification ß x of the third sometimesebe- side subsystem 430, which from the second intermediate image IMI2 the image field generated.
  • the relation ⁇ o * ⁇ i 1 applies.
  • the imaging system 400 is also in particular double (that is to say on the object side and on the image side) telecentric.
  • the concave mirrors 421 and 422 of the second optical subsystem 420 in turn (in a manner known per se) enable effective compensation of the curvature of the field of view, so that the imaging system 400, with a relatively simple structure, generates an ideally flat image field.
  • an immersion medium 450 or 460 having a refractive index n becomes larger adjacent to the object plane OP and / or the image plane IP be provided as one (eg deionized water), which is then located between the object or image plane and an object or sometimesebenensei- last optical element 451 and 461.
  • 5 shows a meridional overall section through a complete catadioptric projection objective 500 according to a further embodiment of the invention.
  • the design data of the projection lens 500 are shown in Table 1; Radii and thicknesses are given in millimeters.
  • the numbers above the projection objective 500 indicate selected areas of optical elements.
  • the areas indicated by dots and specified in Table 2a are aspherically curved, the curvature of these faces being given by the following aspherical formula:
  • the projection lens 500 is designed for a wavelength of about 193 nm and deionized water as immersion liquid.
  • the wavefront error is approximately 0.009 * ⁇ , based on the wavefront RMS value averaged over the image field.
  • the imaging system 600 has a first dioptric group of total positive power 610 (hereinafter positive lens group) 610 and a second dioptric total positive power group 620 (hereinafter positive lens group 620).
  • the first positive lens group 610 in turn, successively includes a negative lens group 611, a positive lens group 612, and a negative lens group 613.
  • the second positive lens group 620 in turn, successively includes a negative lens group 621, a positive lens group 622, and a negative lens group 623.
  • FIG. 7 shows a meridional overall section through a complete, purely refractive (dioptric) projection objective 700 constructed according to the construction principle of FIG. 6.
  • the design data of the projection objective 700 are listed in Table 3, wherein the surfaces specified in Table 4a are aspherically curved ,
  • the wavefront error is approximately 0.003 * ⁇ (based on the wavefront RMS value, which is averaged over the image field).
  • Table 4b again shows the values sin ( ⁇ 0 ), ⁇ max , sin ( ⁇ max ) and sin ( ⁇ max ) / sin ( ⁇ 0 ) for each surface.
  • 11 shows a diagram in which the associated value for sin ( ⁇ max ) / sin ( ⁇ 0 ) is represented by the bar height for each surface number (plotted on the horizontal axis).
  • the aspherically curved surfaces are each lens surfaces in zones with divergent (area 2, 30) or convergent (surfaces 19, 47) beams arranged in the imaging system at positions of relatively small optically free diameter (ie, before or after positions of maximum optically-free diameter), and for the conditions shown in Table 4b and Fig. 11, the condition
  • FIG. 8 shows a meridional overall section through another complete, purely refractive projection objective 800 constructed according to the construction principle of FIG. 6.
  • the design data of the projection objective 800 are listed in Table 5, wherein the areas marked by dots and specified in Table 6a are aspherical are curved.
  • the wavefront error is approximately 0.015 * ⁇ (relative to the wavefront RMS value averaged over the image field).
  • FIG. 12 again shows a diagram in which the associated value for sin ( ⁇ max ) / sin ( ⁇ 0 ) is represented by the bar height for each surface number (plotted on the horizontal axis). For the areas "2", “13” and "43", the condition
  • FIG. 9 shows a meridional overall section through another complete, purely refractive projection objective 800 constructed according to the construction principle of FIG. 6, which has a not completely symmetrical structure.
  • the design data of the projection lens 800 are shown in Table 7, where the areas indicated by dots and specified in Table 8a are aspherically curved.
  • the wavefront error is approximately 0.004 * ⁇ (relative to the wavefront RMS value averaged over the image field).
  • Table 8b shows the values sin ( ⁇ 0 ), ⁇ max , sin ( ⁇ max ) and sin ( ⁇ max ) / sin ( ⁇ o) for each surface.
  • 13 again shows a diagram in which the associated value for sin ( ⁇ max ) / sin ( ⁇ 0 ) is represented by the bar height for each surface number (applied on the horizontal axis).
  • a particularly effective correction of aberrations is thus achieved.
  • FIG. 14 shows the basic structure of a projection exposure system.
  • a projection exposure apparatus 10 has an illumination device 11 and a projection objective 12.
  • the projection objective 12 comprises a lens arrangement 13 with an aperture stop AP, wherein an optical axis OA is defined by the lens arrangement 13, which is only schematically indicated.
  • a mask 14 is arranged, which has a structure in the micrometer to nanometer range and is held by means of a mask holder 15 in the beam path.
  • the structure is imaged by means of the projection objective 12 onto an image plane IP, in which a position represented by a substrate holder 17 a photosensitive substrate 16, or a wafer is held.
  • an imaging system e.g. used according to one of the embodiments described above.
  • the system can also be used advantageously for "wafer-level packaging", whereby comparatively large fields (eg two to four chips of size 26 mm * 33 mm) are exposed in one step (“step-and-repeat” mode) In order to provide in particular a plurality of semiconductor chips produced on a wafer in a lithographic process with electrical contacts.
  • imaging systems with a magnification close to 1 (“copying systems") are presented by the present application, in particular for microlithography, which, on the one hand, have a comparatively simple, production-technically favorable construction and, on the other hand, enable the achievement of relatively high resolutions.
  • Table 6b (values sin ( ⁇ 0 ), ⁇ ⁇ sin (O n - and sin ( ⁇ max ) / sin ( ⁇ 0 ) to FIG.
  • Table 8b (values sin ( ⁇ p), ⁇ max, sin ( ⁇ max) and sin ( ⁇ max) / sin ( ⁇ p) to Fig. 9)

Abstract

Die Erfindung betrifft Abbildungssysteme, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, zur Abbildung einer in einer Objektebene (OP) des Abbildungssystems (100) positionierbaren Maske auf eine in einer Bildebene (IP) des Abbildungssystems positionierbare lichtempfindliche Schicht. Ein erfindungsgemäßes Abbildungssystem weist auf: Ein objektebenenseitiges Teilsystem (110), welches ein erstes Zwischenbild (IMI1) mit einem objektebenenseitigen Abbildungsmaßstab ßo erzeugt, wenigstens ein weiteres Teilsystem (120), welches zwischen dem ersten Zwischenbild und der Bildebene ein weiteres Zwischenbild (IMI2) erzeugt, und ein bildebenenseitiges Teilsystem (130), welches das weitere Zwischenbild in die Bildebene mit einem bildebenenseitigen Abbildungsmaßstab ßi abbildet, wobei die Bedingung 0.75 ≤ ßo* ßi ≤ 1.25 erfüllt ist.

Description

Abbildungssystem, insbesondere für eine mikrolithographische Proj ektionsbelichtungsanläge
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Abbildungssystem, und insbesondere ein Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projekti- onsbelichtungsanlage .
Stand der Technik
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD' s, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Proj ektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist ) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
Insbesondere in den Anfängen der Mikrolithographie wurden als Projektionsobjektive sogenannte „Kopiersysteme" mit einem Abbildungsmaßstab ß nahe bei 1 verwendet. Nachfolgend werden beispielhafte Designs solcher „Kopiersysteme" ohne Anspruch auf Vollständigkeit und ohne deren abschließende Würdigung als Stand der Technik angegeben.
Aus JP 2003185923 A ist ein solches, für eine Arbeitswellenlänge von 365 nm ausgelegtes Projektionsobjektiv bekannt, welches zwei katadioptrische Teilsysteme Kl und K2 mit zueinander versetzten optischen Achsen aufweist, zwischen denen ein Zwischenbild erzeugt wird. Jedes der Teilobjektive weist einen Konkavspiegel zur Korrektur der Bildfeldkrümmung und einen Polarisationsstrahlteiler zur Faltung der optischen Achse auf.
Aus JP 2004086110 A ist ein ebenfalls für eine Arbeitswellenlänge von 365 nm ausgelegtes, rein refraktives Projektionsobjektiv PL bekannt, zwischen dessen Linsengruppen Gl und G2 kein Zwischenbild erzeugt wird und für das eine numerische Apertur von NA= 0.275 angegeben wird.
Um den Anforderungen an die Herstellung immer kleinerer Strukturen im μm-Bereich gerecht zu werden, werden gegenwärtige Projektionsobjektive für die Mikrolithographie typischerweise als Reduktionsobjektive mit einem Abbildungsmaßstab ß kleiner als 1 und typischerweise von ß= 0.25 oder weniger (z.B. mit ß= 0.125, ß= 0.100, etc.) ausgelegt. Hierdurch werden insbesondere auch die Anforderungen an die Mik- rostrukturierung der (je nach dem zuvor genannten Abbildungsmaßstab 4-fach, 8-fach, 10-fach etc. größeren) Maske reduziert. Um die insbesondere in derartigen, immer komplexer aufgebauten Projektionsobjektiven entstehenden Abbildungsfehler zu korrigieren, weisen hochauflösende Reduktionsobjektive typischerweise eine relativ große Anzahl von beispielsweise 20 oder mehr optischen Elemente wie Linsen, Spiegel, Prismen etc. auf. Insbesondere verbreitet sind katadioptrische Designs, welche sowohl refraktive als auch reflektierende Komponenten aufweisen. In solchen Projektionsobjektiven lassen sich zwar relativ hohe numerische Aperturen erzielen, die sich mittels Immersionslithographie auf Werte über 1 weiter steigern lassen, der prozessuale Aufwand bei Fertigung und Justage ist jedoch im Hinblick auf die Vielzahl unterschiedlicher, zueinander möglichst exakt zu justierender optischer Elemente erheblich.
Des Weiteren werden auch bei der Korrektur von Aberrationen Asphären eingesetzt, womit insbesondere ohne zusätzliche Linsenelemente weitere Freiheitsgrade im optischen System eingeführt werden. Hierbei ist es insbesondere bekannt, dass die Position asphärischer Flächen im System deren Wirkungsweise auf unterschiedliche Aberrationsarten wesentlich beeinflusst. Eine Aufstellung der Wirkungsbereiche von Asphären in Abhängigkeit von der Höhe des äußersten vom Objektmittenbüschel ausgehenden Strahls und des Hauptstrahls findet sich z.B. in W. Besenmatter: „Analyse der primären Wirkung asphärischer Flächen mit Hilfe des Delano-Diagramms", OPTIK, Vol. 51, No. 4, 1978, S. 385-396.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Design eines Abbildungssystems, insbesondere für eine mikrolithographische Proj ektionsbelichtungsanlage zu schaffen, welches einerseits einen möglichst einfachen, fertigungstechnisch günstigen Aufbau aufweist und andererseits die Erzielung relativ hoher Auflösungen ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Erfindungsgemäß umfasst ein Abbildungssystem gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 zur Abbildung einer in einer Objektebene des Abbildungssystems positionierbaren Maske auf eine in einer Bildebene des Abbildungssystems positionierbare lichtempfindliche Schicht
ein obj ektebenenseitiges Teilsystem, welches ein erstes Zwischenbild mit einem obj ektebenenseitigen Abbildungsmaßstab ßo erzeugt; wenigstens ein weiteres Teilsystem, welches zwischen dem ersten Zwischenbild und der Bildebene ein weiteres Zwischenbild erzeugt; und ein bildebenenseitiges Teilsystem, welches das weitere Zwischenbild in die Bildebene mit einem bild- ebenenseitigen Abbildungsmaßstab ßx abbildet; wobei die Bedingung 0.75 < ßo * ^1 ≤ 1.25 erfüllt ist.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird bezüglich des ob- j ektebenenseitigen Teilsystems und des bildebenenseitigen Teilsystems ein im wesentlichen (d.h. in den angegebenen Grenzen) spiegelsymmetrischer Aufbau erzielt, wobei der Ausdruck spiegelsymmetrisch auf eine Pupillen- bzw. Blendenebene des Abbildungssystems bezogen ist. Diese Symmetrie (bei vollständig symmetrischem Aufbau) bzw. „Quasi-Symmetrie" (bei im Sinne der Erfindung annähernd symmetrischem Aufbau) hat zur Folge, dass in besagten Teilsystemen weitgehend ähnliche oder sogar gleiche optische Elemente (insbesondere Linsen, Spiegel oder Prismen) verwendet werden können, was den fertigungstechnischen Aufwand erheblich reduziert. Gleichzeitig ermöglicht die Erzeugung des wenigstens einen weiteren Zwischenbildes (und damit das Vorhandensein von insgesamt wenigstens zwei Zwischenbildern im gesamten Abbildungssystem) einen Aufbau mit effektiver Korrektur der Bildfeldkrümmung ( „Petzval-Korrektur" ) . Dies ist insbesondere deshalb der Fall, weil in Nähe besagter Zwischenbilder wegen der dort vergleichsweise kleinen Strahldurchmesser eine effektive Aufteilung bzw. Trennung der Strahlen erzielt werden kann, die zu einem für die Korrektur der Bildfeldkrümmung eingesetzten optischen Element wie z.B. einem Konkavspiegel führen bzw. von diesem reflektiert werden. Dies wiederum ermöglicht die Erzeugung auch größerer Bildfelder mit relativ geringer Bildfeldkrümmung (insbesondere praktisch „ebenen" Bildfeldern) und hohen Auflösungen.
Ein weiterer, durch die erfindungsgemäße Symmetrie bzw. „Qua- si-Symmetrie" erzielter Vorteil besteht darin, dass sich bereits aus Symmetriegründen bestimmte Abbildungsfehler, wie Koma oder Verzeichnungsfehler, in einfacher Weise und ohne Einsatz weiterer optischer Korrekturelemente nahezu ideal kompensieren lassen.
Bei den im Rahmen dieser Anmeldung vorgestellten Kopiersystemen mit einem Gesamt-Abbildungsmaßstab des Abbildungssystems zumindest nahe bei 1 lassen sich vergleichsweise große Bildfelder erzeugen, was beispielsweise Vorteile hinsichtlich eines einfacheren sowie leichter und mit weniger Anpassungen zu steuernden Scan-Prozesses bei der Waferherstellung hat.
Ferner ist die vorliegende Erfindung wegen der erzielbaren, vergleichsweise großen Bildfelder (von beispielsweise mehr als 30 mm, insbesondere etwa 100 mm) gut bei der Herstellung von LCD-Vorrichtungen oder FPD-Vorrichtungen (FPD= „Fiat Panel Display") einsetzbar.
Des Weiteren ist die Erfindung vorteilhaft für das sogenannte „Wafer-Level-Packaging" einsetzbar, bei dem die gesamte Aufbau- und Verbindungstechnik mit Verdrahten der Chips (engl, „dies") in den Lithographieprozess integriert wird, wobei die Kontakte auf der gesamten Unterseite der Bauelemente, d.h. über das ganze Feld verteilt, aufgebracht werden. Typischerweise werden bei dem „Wafer-Level-Packaging", bei im Vergleich zum IC-Herstellungsprozess um ein bis zwei Größenordnungen geringeren minimalen Strukturgrößen, vergleichsweise große Felder (z.B. zwei bis vier Chips der Größe 26 mm * 33 mm) in einem Schritt (d.h. im sogenannten „step-and-repeat"- Modus) belichtet. Die vorliegende Erfindung ist daher bei diesen Anwendungen wegen der erfindungsgemäß erzielbaren großen Bildfelder von Vorteil.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist bei dem erfindungsgemäßen Abbildungssystem für den obj ektebenenseitigen Abbildungsmaßstab und den bildebenenseitigen Abbildungsmaßstab die Bedingung 0.85 < ßo * P1 ≤ 1.15, bevorzugt 0.95 < ßo * P1 < 1.05, noch bevorzugter ßo * ßi = 1, erfüllt.
Des Weiteren ist für einen Gesamt-Abbildungsmaßstab ß vorzugsweise die Bedingung 0.75 < ß < 1.25, bevorzugt 0.85 < ß < 1.15, weiter bevorzugt 0.95 < ß < 1.05 und noch bevorzugter ß = 1 erfüllt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das weitere Teilsystem wenigstens einen Konkavspiegel auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist das erfindungsgemäße Abbildungssystem obj ektebenenseitig und/oder bildebenenseitig im Wesentlichen telezentrisch. Besonders bevorzugt ist das Abbildungssystem also obj ektebenenseitig und bildebenenseitig telezentrisch (kurz „beidseitig" oder „doppelt" telezentrisch) . Dies bedeutet, dass die Eintrittspupille (bei objekt- ebenenseitiger Telezentrie) bzw. die Austrittspupille (bei bildebenenseitiger Telezentrie) oder beide (bei doppelter Telezentrie) „im Unendlichen" liegen, dass also die jeweiligen Hauptstrahlen parallel zur optischen Achse verlaufen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass auch bei nicht exakt eingestelltem Abbildungssystem (mit etwa infolge Einstellfehlern nicht exakt in der Objekt- bzw. Bildebenen angeordneten Objekt- bzw. Bildflächen) die Abbildung zwar unscharf, aber dennoch maßstabsgetreu erfolgt. Beispielsweise werden abzubildende Linien infolge des Fokusfehlers in der Bildebene zwar unscharf abgebildet, liegen jedoch gleichwohl an den korrekten Positionen (sowohl relativ zueinander als auch zum gesamten Abbildungssystem) , was gerade bei der Abbildung von Mikrostrukturen von besonders großer Bedeutung ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind sämtliche Teilsysteme auf einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind Objektebene und Bildebene parallel zueinander angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bildet das weitere Teilsystem das erste Zwischenbild in das zweite Zwischenbild ab . Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die bildseitige numerische Apertur (NA) größer als 0.6, bevorzugt größer als 0.8, noch bevorzugter größer als 1.0.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Abbildungssystem in Bezug auf eine Pupillenebene des Abbildungssystems im Wesentlichen spiegelsymmetrisch aufgebaut.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erzeugt das Abbildungssystem in der Bildebene ein Bildfeld mit einem Durchmesser von wenigstens 30 mm, bevorzugt wenigstens 50 mm, noch bevorzugter wenigstens 100 mm.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Abbildungssystem zur Abbildung einer in einer Objektebene des Abbildungssystems positionierbaren Maske auf eine in einer Bildebene des Abbildungssystems positionierbare lichtempfindliche Schicht eine erste dioptrische Gruppe vor einer Pupillenebene von insgesamt positiver Brechkraft; und mindestens eine zweite dioptrische Gruppe nach einer Pupillenebene von insgesamt positiver Brechkraft auf; wobei das Abbildungssystem einen Abbildungsmaßstab ß' aufweist, für den die Bedingung 0.50 < ß' < 1.50 erfüllt ist; wobei das Abbildungssystem obj ektebenenseitig und bildebenenseitig telezentrisch aufgebaut ist; und wobei wenigstens eine asphärische Linsenfläche vorgesehen ist, für welche die Bedingung | sinσmaχ/sinσo I > 0.4 erfüllt ist, wobei σmax den maximalen Neigungswinkel der Strahlen angibt, die von dieser Linsenfläche zur nächsten Linsenfläche ausgehen, und wobei σo den Neigungswinkel desjenigen Randstrahls, der vom Objekt- punkt auf der optischen Achse ausgeht, zur optischen Achse angibt.
Durch diese Ausgestaltung wird in den erfindungsgemäßen symmetrischen oder quasi-symmetrischen Systemen eine besonders effektive Korrektur von Aberrationen erreicht, wobei insbesondere zunächst dem Umstand Rechnung getragen wird, dass sich in solchen symmetrischen und quasi-symmetrischen Systemen die ungeraden Aberrationen wie Verzeichnung, Koma und CHV (= chromatische Vergrößerungsdifferenz), intern zwischen den Linsengruppen vor der Symmetrieebene und den Linsengruppen nach der Symmetrieebene kompensieren und nur die übrigen A- berrationen zu korrigieren sind. Bei diesen verbleibenden A- berrationen handelt es sich insbesondere um SA (= sphärische Aberration), AST (= Astigmatismus), sowie PTZ (= Bildfeldoder Petzval-Krümmung) von niedrigen und hohen Ordnungen.
Grundsätzlich lassen sich die eher schwierig zu korrigierenden Aberrationen in zwei Kategorien unterteilen: Eine erste Kategorie von Aberrationen, die stark vom Feld und schwach von der Apertur abhängig sind, umfasst AST und PTZ höherer Ordnung (PTZ niedriger Ordnung wird entweder mit Spiegeln, vgl. Fig. 5, oder mit negativen Linsengruppen, vgl. Fig. 7-9, korrigiert) . Zur Beeinflussung der Aberrationen dieser ersten Kategorie sind Asphären in Bereichen geeignet, wo die Höhe des Hauptstrahles, der vom Objektpunkt mit maximalem Abstand zur optischen Achse ausgeht, groß ist, die Höhe des Randstrahles, der vom Objektpunkt auf der optischen Achse ausgeht, aber nicht Null ist.
Eine zweite Kategorie von Aberrationen, die stark von der A- pertur und schwach vom Feld abhängig sind, umfasst insbesondere die schiefe sphärische Aberration. Zur Beeinflussung der Aberrationen dieser zweiten Kategorie sind Asphären in Bereichen geeignet, wo die Höhe des Randstrahles, der vom Objektpunkt auf der optischen Achse ausgeht, groß ist, die Höhe des Hauptstrahles, der vom Objektpunkt mit maximalem Abstand zur optischen Achse ausgeht, aber nicht Null ist.
Die o.g. Bereiche sind somit jeweils Zonen mit divergenten oder konvergenten Strahlbündeln, die im Abbildungssystem an Positionen mit relativ kleinem optisch freien Durchmesser (also vor oder nach Positionen mit maximalem optisch freien Durchmesser) angeordnet sind. Dadurch, dass erfindungsgemäß wenigstens eine asphärische Linsenfläche vorgesehen ist, für welche die Bedingung |sinσ/sinσo| > 0.4 erfüllt ist, wird bzw. werden die betreffende (n) Asphären (n) gezielt in solchen Zonen mit divergenten oder konvergenten Strahlbündeln eingesetzt, so dass eine gezielt auf die Gegebenheiten in den erfindungsgemäßen symmetrischen oder quasi-symmetrischen Systemen abgestimmte und somit besonders effektive Korrektur von Aberrationen erreicht wird.
Für den Abbildungsmaßstab ß' ist vorzugsweise die Bedingung 0.80 < ß' < 1.20, noch bevorzugter ß' = 1 erfüllt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die bildseitige numerische Apertur (NA) größer als 0.30, bevorzugt größer als 0.40 und noch bevorzugter größer als 0.60.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Zwischenraum zwischen dem bildebenenseitig letzten optischen Element und der Bildebene und/oder ein Zwischenraum zwischen dem objekt- ebenenseitig letzten optischen Element und der Objektebene mit einem Immersionsmedium, welches einen Brechungsindex größer als Eins aufweist, gefüllt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Abbildungssystem für eine Wellenlänge von 248 nm, insbesondere 193 nm, weiter insbesondere 157 nm ausgelegt.
Insbesondere für Einsatz zum „Wafer-Level-Packaging" ist das erfindungsgemäße Abbildungssystem gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform für wenigstens eine der Wellenlängen 436 nm, 405 nm und 365 nm (g-, h- und i-Linie im Spektrum der Quecksilberdampflampe) ausgelegt .
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine mikrolithographische Proj ektionsbelichtungsanlage, ein Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, ein Verfahren zum Wafer-Level-Packaging, ein mikrostrukturiertes Bauelement, eine LCD-Vorrichtung und ein Fiat Panel Display.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
Figur 1 a) -c) schematische Systemdiagramme zur Verdeutlichung des prinzipiellen Aufbaus eines erfindungsgemäßen Abbildungssystems gemäß eines ersten, ka- tadioptrisch aufgebauten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Figur 2 a)-i) schematische Teil-Darstellungen unterschiedlicher Abwandlungen des prinzipiellen Aufbaus von Figur 1 ;
Figur 3 a) -c) schematische Systemdiagramme zur Verdeutlichung des prinzipiellen Aufbaus eines erfindungsgemäßen Abbildungssystems gemäß eines weiteren, katadioptrisch aufgebauten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Figur 4 a) -c) schematische Systemdiagramme zur Verdeutlichung des prinzipiellen Aufbaus eines erfindungsgemäßen Abbildungssystems gemäß eines weiteren, katadioptrisch aufgebauten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Figur 5 einen Meridional-Gesamtschnitt durch ein vollständiges katadioptrisches Projektionsobjektiv gemäß einer konkreten Ausführungsform der Erfindung;
Figur 6 ein schematisches Systemdiagramm zur Verdeutlichung des prinzipiellen Aufbaus eines erfindungsgemäßen Abbildungssystems gemäß eines weiteren, rein refraktiv aufgebauten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Figur 7-9 jeweils einen Meridional-Gesamtschnitt durch ein vollständiges, rein refraktiv aufgebautes Pro- j ektionsobj ektiv gemäß weiterer konkreter Ausführungsformen der Erfindung; und
Figur 10-13 jeweils ein Diagramm, in dem für jede der optischen Flächen der Projektionsobjektive von Fig. 5 bzw. 7-9 (gemäß der auf der horizontalen Achse aufgetragenen Flächennummer) der zugehörige Wert für sin (σmax) /sin (σ0) durch die Balkenhöhe im Dia¬ gramm dargestellt ist; und
Figur 14 den schematischen Aufbau einer Mikrolithographie- Proj ektionsbelichtungsanläge .
DETALLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Gemäß Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau eines katadioptri- schen Abbildungssystems 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Abbildungssystem 100 weist ein erstes optisches Teilsystem 110, ein zweites optisches Teilsystem 120 und ein drittes optisches Teilsystem 130 auf.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist unter einem „Teilsystem" stets eine solche Anordnung optischer Elemente zu verstehen, durch die ein reales Objekt in ein reales Bild oder Zwischenbild abgebildet wird. Mit anderen Worten umfasst jedes Teilsystem, ausgehend von einer bestimmten Objekt- oder Zwischenbildebene, stets sämtliche optischen Elemente bis zum nächsten realen Bild oder Zwischenbild.
Ferner ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung unter einer „optischen Achse" jeweils eine gerade Linie oder eine Aufein- anderfolge von geraden Linienabschnitten zu verstehen, die durch die Krümmungsmittelpunkte der jeweiligen optischen Komponenten verläuft.
Ferner ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung unter dem „Abbildungsmaßstab" eines Teilsystems das Verhältnis der Größe des von dem Teilsystem aus einem bestimmten Objektfeld erzeugten Bildfeldes zur Größe des jeweiligen Objektfeldes zu verstehen.
Im Sinne der obigen Definitionen umfasst das optische Teilsystem 110 entlang der optischen Achse eine erste positive Linsengruppe 111, eine zweite positive Linsengruppe 112, eine dritte negative Linsengruppe 113 und eine vierte positive Linsengruppe 114, hinter welcher ein erstes Zwischenbild IMIl erzeugt wird. Im Strahlengang hinter dem ersten Zwischenbild IMIl ist ein Doppel-Faltspiegel 121 mit zwei in einem Winkel zueinander angeordneten Spiegelflächen 122 und 123 derart angeordnet, dass von der Linsengruppe 114 eintreffendes Licht zunächst an der Spiegelfläche 122 in Richtung zu einer positiven Linsengruppe 124a, einer negativen Linsengruppe 124b und einem nachfolgenden Konkavspiegel 125 reflektiert wird. Das an dem Konkavspiegel 125 reflektierte Licht wird nach erneuter Durchquerung der negativen Linsengruppe 124b und der positiven Linsengruppe 124a an der zweiten Spiegelfläche 123 des Doppel-Faltspiegels 121 reflektiert, so dass die optische Achse OA im Ergebnis zweimal um 90° gefaltet wird. Das Teilsystem 120 erzeugt ein zweites Zwischenbild IMI2, und das von diesem ausgehende Licht trifft dann auf das dritte optische Teilsystem 130, welches eine erste positive Linsengruppe 131, eine zweite negative Linsengruppe 132, eine dritte positive Linsengruppe 133 und eine vierte positive Linsengruppe 134 aufweist. Durch das dritte optische Teilsystem 130 wird das zweite Zwischenbild IMI2 auf die Bildebene „IP" abgebildet.
Der Konkavspiegel 125 des zweiten optischen Teilsystems ermöglicht in für sich bekannter Weise eine effektive Kompensation der durch die Teilsysteme 110 und 130 erzeugten Bildfeldkrümmung, wobei die Teilsysteme 110 und 130 jeweils für sich im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Petzval-Summe unkor- rigiert sein können, so dass das Abbildungssystem 100 bei relativ einfachem Aufbau ein im Idealfall ebenes Bildfeld erzeugt .
Wie aus den schematischen Rissdarstellungen in Fig. Ib und Ic ersichtlich, kann an die Objektebene OP und/oder die Bildebene IP angrenzend ein Immersionsmedium 150 bzw. 160 (z.B. deionisiertes Wasser) mit einem Brechungsindex n größer als Eins vorgesehen sein, welches sich dann zwischen der Objekt- bzw. Bildebene und einem objekt- bzw. bildebenenseitig letzten optischen Element 151 bzw. 161 befindet.
Das Abbildungssystem 100 besitzt bezüglich einer durch den Doppel-Faltspiegel 121 verlaufenden Symmetrieachse einen spiegelsymmetrischen und insbesondere auch doppelt telezent- rischen (d.h. objektseitig und bildseitig telezentrischen) Aufbau. Der Abbildungsmaßstab ßo des ersten, obj ektebenensei- tigen Teilsystems 110 (welches das erste, gegenüber dem Objektfeld vergrößerte Zwischenbild IMIl erzeugt) entspricht gerade dem Kehrwert des Abbildungsmaßstab ßx des dritten, bildebenenseitigen Teilsystems 130 (welches aus dem zweiten Zwischenbild IMI2 ein demgegenüber verkleinertes Bildfeld erzeugt) . Es gilt somit für das Abbildungssystem 100 die Beziehung ßo * P1= I. Des Weiteren beträgt, wie aus Fig. 1 ebenfalls erkennbar, der Abbildungsmaßstab ß2 des zweiten optischen Teilsystems 120 ß2 = 1, so das das gesamte Abbildungssystem 100 mit einem Abbildungsmaßstab ßo * ß2 * ßi = 1/ also als reines „Kopiersystem", realisiert ist.
Abweichend von der in Fig. 1 gezeigten, idealen Spiegelsymmetrie kann erfindungsgemäß auch das Produkt aus dem objekt- ebenenseitigen Abbildungsmaßstab und dem bildebenenseitigen Abbildungsmaßstab ßo * ßi vom exakten Wert 1 abweichen und insbesondere zahlenmäßig in den Grenzen 0.75 < ßo * ßi ≤ 1.25, insbesondere in den Grenzen 0.85 < ßo * ßi ≤ 1.15, und weiter insbesondere in den Grenzen 0.95 < ßo * ßi ≤ 1.05 liegen. Durch diese Bereiche wird im Sinne der Erfindung ein nahezu symmetrischer bzw. „quasi-symmetrischer" Aufbau definiert.
Des Weiteren ist von der vorliegenden Erfindung selbstverständlich auch jede Aufspaltung von optischen Elementen in mehrere optische Elemente umfasst, beispielsweise, jedoch nicht limitierend, in Form von aneinandergefügten oder an- geprengten Linsenkomponenten, sofern die o.g. Beziehungen für die betreffenden Abbildungsmaßstäbe ßo, ßi erfüllt sind.
Des Weiteren ist erfindungsgemäß auch jede Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten prinzipiellen Aufbaus umfasst, bei der ggf. weitere optische Teilsysteme zwischen dem obj ektebenenseiti- gen Teilsystem 110 und dem bildebenenseitigen Teilsystem 130 angeordnet sind, welche jeweils weitere Zwischenbilder IMI3, IMI4,... erzeugen. Die Erfindung ist auch nicht auf die in Fig. 1 gezeigte, symmetrische Lage der Zwischenbilder IMIl und IMI2 beschränkt. Vielmehr ist erfindungsgemäß insbesondere auch jede Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten prinzipiellen Aufbaus umfasst, bei dem die Zwischenbilder IMIl und IMI2 nicht symmetrisch in Bezug auf den Doppel-Faltspiegel 121 liegen. Solche alternativen Ausgestaltungen sind in Fig. 2a) -2i) beispielhaft, jedoch nicht limitierend, gezeigt.
Hierbei entspricht Fig. 2a dem bereits in Fig. 1 gezeigten Aufbau. Zu beachten ist, dass beispielsweise bei Erzeugung des ersten Zwischenbildes IMIl im Lichtweg erst nach Reflexion an der ersten Spiegelfläche 122 (wie aus Fig. 2b, 2c, 2e, 2f, 2h und 2i ersichtlich) die erste Spiegelfläche 122 definitionsgemäß (siehe obige Definition) noch dem ersten optischen Teilsystem 110 zuzuordnen ist, so dass das erste optische Teilsystem 110 in diesem Falle katadioptrisch (und nicht gemäß Fig. 1 rein refraktiv) ist. Ferner kann (wie aus Fig. 2c, 2f und 2i ersichtlich) bei Erzeugung des ersten Zwischenbildes IMIl im Lichtweg erst nach Durchquerung der positiven Linsengruppe 124a auch beispielsweise die positive Linsengruppe 124a noch dem ersten optischen Teilsystem 100 zuzuordnen sein.
Für den Fachmann ist ersichtlich, dass eine Variation des in Fig. 1 gezeigten katadioptrischen Aufbaus im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf die zuvor genannten Arten sowie vielerlei weitere Arten möglich ist.
Ein weiterer prinzipiell möglicher Aufbau eines Abbildungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Das Abbildungssystem 300 weist ein erstes optisches Teilsystem 310, ein zweites optisches Teilsystem 320, ein drittes optisches Teilsystem 330 und ein viertes optisches Teilsystem 340 auf, wobei zwischen den Teilsystemen 310-340 insgesamt drei Zwischenbilder IMI1-IMI3 erzeugt werden.
Genauer umfasst das erste optische Teilsystem 310 entlang der optischen Achse eine erste positive Linsengruppe 311, eine zweite positive Linsengruppe 312, eine dritte negative Linsengruppe 313 und eine vierte positive Linsengruppe 314 sowie eine erste reflektierende Fläche 315 eines beidseitig reflektierenden Planspiegels 316, hinter welcher ein erstes Zwischenbild IMIl erzeugt wird. Das erste Zwischenbild IMIl wird durch das zweites optische Teilsystem 320, welches eine erste positive Linsengruppe 321, eine zweite negative Linsengruppe 322 und einen Konkavspiegel 323 umfasst, auf ein zweites Zwischenbild IMI2 abgebildet. Das zweite Zwischenbild IMI2 wird durch das dritte optische Teilsystem 330, welches eine erste positive Linsengruppe 331, eine zweite negative Linsengruppe 332, einen Konkavspiegel 333 und eine zweite reflektierende Fläche 334 des beidseitig reflektierenden Planspiegels 316 umfasst, auf ein drittes Zwischenbild IMI3 abgebildet. Das dritte Zwischenbild IMI3 wird durch das vierte optische Teilsystem 340, welches eine erste positive Linsengruppe 341, eine zweite negative Linsengruppe 342, eine dritte positive Linsengruppe 343 und eine vierte positive Linsengruppe 344 aufweist, auf die Bildebene „IP" abgebildet.
Analog zu der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform können, wie aus den schematischen Rissdarstellungen in Fig. 3b und 3c ersichtlich, an die Objektebene OP und/oder die Bildebene IP angrenzend ein Immersionsmedium 350 bzw. 360 mit einem Brechungsindex n größer als Eins (z.B. deionisiertes Wasser) vorgesehen sein, welches sich dann zwischen der Objekt- bzw. Bildebene und einem objekt- bzw. bildebenenseitig letzten optischen Element 351 bzw. 361 befindet.
Selbstverständlich sind analog zu Fig. 2 auch Modifikationen von der Erfindung umfasst, bei denen die jeweiligen Zwischenbilder an alternativen Positionen liegen, so dass auch einzelne optische Komponenten oder Gruppen je nach relativer Lage zum Zwischenbild definitionsgemäß einem anderen optischen Teilsystem zuzuordnen sein können, wodurch wiederum die Einstufung des jeweiligen Teilsystems als katadioptrisch, ka- toptrisch oder dioptrisch (d.h. rein refraktiv) modifiziert sein kann.
Im Abbildungssystem 300 entspricht der Abbildungsmaßstab ßo des ersten, obj ektebenenseitigen Teilsystems 310 (welches das Objektfeld in das erste Zwischenbild IMIl abbildet) gerade dem Kehrwert des Abbildungsmaßstab ßx des vierten, bildebe- nenseitigen Teilsystems 340, welches aus dem dritten Zwischenbild IMI3 das Bildfeld erzeugt. Es gilt somit erneut die Beziehung ßo * ßi = 1. Das Abbildungssystem 300 ist ebenfalls insbesondere doppelt (d.h. objektseitig und bildseitig) tele- zentrisch .
Analog zu Fig. 1 sollen auch bezüglich des in Fig. 3 gezeigten Prinzips solche „quasi-symmetrischen" Modifikationen als von der vorliegenden Erfindung umfasst gelten, bei denen das Produkt ßo * ßi vom exakten Wert 1 abweicht und insbesondere zahlenmäßig in den Grenzen 0.75 < ßo * ßi < 1.25, insbesondere in den Grenzen 0.85 < ßo * ßi < 1.15, und weiter insbesondere in den Grenzen 0.95 < ßo * ^1 ≤ 1.05 liegt. Der Konkavspiegel 323 des zweiten optischen Teilsystems 320 und der Konkavspiegel 333 des dritten optischen Teilsystems 330 ermöglichen wiederum in an sich bekannter Weise eine effektive Kompensation der durch die (jeweils für sich im Wesentlichen unkorrigierten) Teilsysteme 310 und 340 erzeugten Bildfeldkrümmung, so dass das Abbildungssystem 300 bei relativ einfachem Aufbau ein im Idealfall ebenes Bildfeld erzeugt .
Ein weiterer prinzipiell möglicher Aufbau eines Abbildungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Das Abbildungssystem 400 weist ein erstes optisches Teilsystem 410, ein zweites optisches Teilsystem 420 und ein drittes optisches Teilsystem 430 auf, so dass zwischen den Teilsystemen 410-430 zwei Zwischenbilder IMIl und IMI2 erzeugt werden.
Genauer umfasst das erste optische Teilsystem 410 entlang der optischen Achse eine erste positive Linsengruppe 411, eine zweite positive Linsengruppe 412, eine dritte negative Linsengruppe 413 und eine vierte positive Linsengruppe 414, hinter welcher ein erstes Zwischenbild IMIl erzeugt wird. Das erste Zwischenbild IMIl wird durch das zweite optische Teilsystem 420, welches einen ersten Konkavspiegel 421 und einen zweiten Konkavspiegel 422 umfasst (die im Bereich der optischen Achse gemäß Fig. 4 wahlweise abgeschnitten oder unterbrochen bzw. gelocht sind), auf ein zweites Zwischenbild IMI2 abgebildet. Das zweite Zwischenbild IMI2 wird durch das dritte optische Teilsystem 430, welches eine erste positive Linsengruppe 431, eine zweite negative Linsengruppe 432, eine dritte positive Linsengruppe 433 und eine vierte positive Linsengruppe 434 aufweist, auf die Bildebene „IP" abgebildet. Im Abbildungssystem 400 entspricht der Abbildungsmaßstab ßo des ersten, obj ektebenenseitigen Teilsystems 410 (welches das Objektfeld in das erste Zwischenbild IMIl abbildet) gerade dem Kehrwert des Abbildungsmaßstab ßx des dritten, bildebe- nenseitigen Teilsystems 430, welches aus dem zweiten Zwischenbild IMI2 das Bildfeld erzeugt. Es gilt somit erneut die Beziehung ßo * ßi = 1. Das Abbildungssystem 400 ist ebenfalls insbesondere doppelt (d.h. objektseitig und bildseitig) tele- zentrisch .
Analog zu Fig. 1 und Fig. 3 sollen auch bezüglich des in Fig. 4 gezeigten Prinzips solche „quasi-symmetrischen" Modifikationen als von der vorliegenden Erfindung umfasst gelten, bei denen das Produkt ßo * ßi vom exakten Wert 1 abweicht und insbesondere zahlenmäßig in den Grenzen 0.75 < ßo * ßi < 1.25, insbesondere in den Grenzen 0.85 < ßo * ßi < 1.15, und weiter insbesondere in den Grenzen 0.95 < ßo * ßi < 1.05 liegt.
Des Weiteren ermöglichen die Konkavspiegel 421 und 422 des zweiten optischen Teilsystems 420 wiederum (in an sich bekannter Weise) eine effektive Kompensation der Bildfeldkrümmung, so dass das Abbildungssystem 400 bei relativ einfachem Aufbau ein im Idealfall ebenes Bildfeld erzeugt.
Analog zu den in Fig. 1 und Fig. 3 gezeigten Ausführungsformen können, wie aus den schematischen Rissdarstellungen in Fig. 4b und 4c ersichtlich, an die Objektebene OP und/oder die Bildebene IP angrenzend ein Immersionsmedium 450 bzw. 460 mit einem Brechungsindex n größer als Eins (z.B. deionisiertes Wasser) vorgesehen sein, welches sich dann zwischen der Objekt- bzw. Bildebene und einem objekt- bzw. bildebenensei- tig letzten optischen Element 451 bzw. 461 befindet. Fig. 5 zeigt einen Meridional-Gesamtschnitt durch ein vollständiges katadioptrisches Projektionsobjektiv 500 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Die Designdaten des Projektionsobjektivs 500 sind in Tabelle 1 aufgeführt; Radien und Dicken sind in Millimetern angegeben. Die Ziffern oberhalb des Projektionsobjektivs 500 weisen auf ausgewählte Flächen optischer Elemente hin. Die durch Punkte gekennzeichneten und in Tabelle 2a spezifizierten Flächen sind asphärisch gekrümmt, wobei die Krümmung dieser Flächen durch die nachfolgende Asphärenformel gegeben ist:
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Dabei sind P die Pfeilhöhe der betreffenden Fläche parallel zur optischen Achse, h der radiale Abstand von der optischen Achse, r der Krümmungsradius der betreffenden Fläche, K die konische Konstante und Cl, C2,... die in Tabelle 2a aufgeführten Asphärenkonstanten.
Das Projektionsobjektiv 500 ist ausgelegt für eine Wellenlänge von ca. 193 nm und deionisiertes Wasser als Immersionsflüssigkeit. Der Abbildungsmaßstab des Projektionsobjektivs 500 beträgt ß = 1.00 und die numerische Apertur NA = 1.1, bei einem äußeren Felddurchmesser von 33 mm und einem inneren Felddurchmesser von 9.32 mm, was ein Rechteckfeld von 26 * 5.5 mm2 erlaubt. Der Wellenfrontfehler beträgt ca. 0.009*λ, bezogen auf den über das Bildfeld gemittelten Wellenfront-RMS-Wert . In Tabelle 2b sind zu jeder Fläche die Werte sin(σ0), σmax, sin(σmax) und sin(σmax)/ sin(σ0) angegeben, wobei σmax den maxi¬ malen Neigungswinkel der Strahlen angibt, die von der betreffenden Linsenfläche zur nächsten Linsenfläche ausgehen, und wobei σ0 den Neigungswinkel desjenigen Randstrahls, der vom Objektpunkt auf der optischen Achse ausgeht, zur optischen Achse angibt. Fig. 10 zeigt ein Diagramm, in dem für jede (auf der horizontalen Achse aufgetragene) Flächennummer der zugehörige Wert für sin (σmax) /sin (σ0) durch die Balkenhöhe dargestellt ist. Für die asphärischer Flächen „7", „8", „19", „25", „26", „32", „43" und „44" ist demnach die Bedingung sinσ/sinσo| > 0.4 erfüllt.
Ein weiterer prinzipiell möglicher Aufbau eines Abbildungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt. Das Abbildungssystem 600 weist eine erste dioptrische Gruppe von insgesamt positiver Brechkraft 610 (im Folgenden positive Linsengruppe) 610 und eine zweite dioptrische Gruppe von insgesamt positiver Brechkraft 620 (im Folgenden positive Linsengruppe 620) auf. Die erste positive Linsengruppe 610 umfasst ihrerseits aufeinanderfolgend eine negative Linsengruppe 611, eine positive Linsengruppe 612 und eine negative Linsengruppe 613. Die zweite positive Linsengruppe 620 umfasst ihrerseits aufeinanderfolgend eine negative Linsengruppe 621, eine positive Linsengruppe 622 und eine negative Linsengruppe 623.
Im Folgenden werden nun konkrete Designs angegeben, welche jeweils nach dem allgemeinen Bauprinzip von Fig. 6 aufgebaut sind, wobei das Design jeweils so gewählt ist, dass ein in Bezug auf die Pupillenebene zumindest im Wesentlichen spiegelsymmetrischer Aufbau realisiert wird, mit einem Abbildungsmaßstab ß, für den die Bedingung 0.50 < ß < 1.50 erfüllt ist, der gleichzeitig doppelt (d.h. objekt- und bildebenen- seitig) telezentrisch ist und bei dem bildseitige numerische Aperturen von wenigstens NA= 0.3 realisiert werden. In diesen Ausführungsbeispielen werden jeweils „Kopiersysteme" mit einem Abbildungsmaßstab ß nahe bei 1 realisiert, die sich im Ergebnis dadurch auszeichnen, dass sie bei symmetrischem oder zumindest quasi-symmetrischem Aufbau (und den daraus resultierenden Vorteilen insbesondere hinsichtlich Fertigung und interner Fehlerkorrektur) ein vergleichsweise hohes Auflösungsvermögen aufweisen.
Fig. 7 zeigt einen Meridional-Gesamtschnitt durch ein vollständiges, nach dem Bauprinzip von Fig. 6 aufgebautes, rein refraktives (dioptrisches) Projektionsobjektiv 700. Die Designdaten des Projektionsobjektivs 700 sind in Tabelle 3 aufgeführt, wobei die in Tabelle 4a spezifizierten Flächen asphärisch gekrümmt sind. Der Abbildungsmaßstab des Projektionsobjektivs 700 beträgt ß = 1.00, die numerische Apertur NA = 0.3 und der Felddurchmesser 100 mm. Der Wellenfrontfehler beträgt ca. 0.003*λ (bezogen auf den über das Bildfeld gemit- telten Wellenfront-RMS-Wert) .
Wie aus Fig. 7 und Tabelle 4a ersichtlich, sind die Flächen 2, 19, 30 und 47 asphärisch gekrümmt. In Tabelle 4b sind zu jeder Fläche wiederum die Werte sin(σ0), σmax, sin(σmax) und sin(σmax)/ sin(σ0) angegeben. Fig. 11 zeigt ein Diagramm, in dem für jede (auf der horizontalen Achse aufgetragene) Flächennummer der zugehörige Wert für sin (σmax) /sin (σ0) durch die Balkenhöhe dargestellt ist.
Bei den asphärisch gekrümmten Flächen handelt es sich jeweils um Linsenflächen in Zonen mit divergenten (Fläche 2, 30) oder konvergenten (Flächen 19, 47) Strahlbündeln, die im Abbildungssystem an Positionen mit relativ kleinem optisch freien Durchmesser (also vor oder nach Positionen mit maximalem optisch freien Durchmesser) angeordnet sind, und für die gemäß Tabelle 4b und Fig. 11 die Bedingung |sinσ/sinσo| > 0.4 erfüllt ist, womit eine gezielt auf die Gegebenheiten in dem symmetrischen System abgestimmte und somit besonders effektive Korrektur von Aberrationen erreicht wird.
Fig. 8 zeigt einen Meridional-Gesamtschnitt durch ein weiteres vollständiges, nach dem Bauprinzip von Fig. 6 aufgebautes, rein refraktives Projektionsobjektiv 800. Die Designdaten des Projektionsobjektivs 800 sind in Tabelle 5 aufgeführt, wobei die durch Punkte gekennzeichneten und in Tabelle 6a spezifizierten Flächen asphärisch gekrümmt sind. Der Abbildungsmaßstab des Projektionsobjektivs 800 beträgt ß = 1.00, die numerische Apertur NA = 0.6 und der Felddurchmesser 30 mm. Der Wellenfrontfehler beträgt ca. 0.015*λ (bezogen auf den über das Bildfeld gemittelten Wellenfront-RMS-Wert) .
Wie aus Fig. 8 und Tabelle 6a ersichtlich, sind die Flächen 2, 13, 32 und 43 asphärisch gekrümmt. In Tabelle 6b sind zu jeder Fläche die Werte sin(σ0), σmax, sin(σmax) und sin(σmax)/ sin(σo) angegeben. Fig. 12 zeigt wiederum ein Diagramm, in dem für jede (auf der horizontalen Achse aufgetragene) Flächennummer der zugehörige Wert für sin (σmax) /sin (σ0) durch die Balkenhöhe dargestellt ist. Für die Flächen „2", „13" und „43" ist demnach die Bedingung |sinσ/sinσo| > 0.4 erfüllt.
Fig. 9 zeigt einen Meridional-Gesamtschnitt durch ein weiteres vollständiges, nach dem Bauprinzip von Fig. 6 aufgebautes, rein refraktives Projektionsobjektiv 800, welches einen nicht vollständig symmetrischen Aufbau aufweist. Die Designdaten des Projektionsobjektivs 800 sind in Tabelle 7 aufgeführt, wobei die durch Punkte gekennzeichneten und in Tabelle 8a spezifizierten Flächen asphärisch gekrümmt sind. Der Abbildungsmaßstab des Projektionsobjektivs 800 beträgt ß = 0.50, die numerische Apertur NA = 0.6 und der Felddurchmesser 50 mm. Der Wellenfrontfehler beträgt ca. 0.004*λ (bezogen auf den über das Bildfeld gemittelten Wellenfront-RMS-Wert) .
Wie aus Fig. 9 und Tabelle 8a ersichtlich, sind die Flächen 2, 19, 24 und 41 asphärisch gekrümmt. In Tabelle 8b sind zu jeder Fläche die Werte sin(σ0), σmax, sin(σmax) und sin(σmax)/ sin(σo) angegeben. Fig. 13 zeigt wiederum ein Diagramm, in dem für jede (auf der horizontalen Achse aufgetragene) Flächennummer der zugehörige Wert für sin (σmax) /sin (σ0) durch die Balkenhöhe dargestellt ist. Für sämtliche asphärischen Flächen ist demnach die Bedingung |sinσ/sinσo| > 0.4 erfüllt. Auch hier wird somit eine besonders effektive Korrektur von Aberrationen erreicht.
In Fig. 14 ist der prinzipielle Aufbau einer Proj ektionsbe- lichtungsanlage dargestellt. Gemäß Fig. 14 weist eine Projek- tionsbelichtungsanlage 10 eine Beleuchtungseinrichtung 11 und ein Projektionsobjektiv 12 auf. Das Projektionsobjektiv 12 umfasst eine Linsenanordnung 13 mit einer Aperturblende AP, wobei durch die lediglich schematisch angedeutete Linsenanordnung 13 eine optische Achse OA definiert wird. Zwischen der Beleuchtungseinrichtung 11 und dem Projektionsobjektiv 12 ist eine Maske 14 angeordnet, die eine Struktur im Mikrometer- bis Nanometer-Bereich aufweist und mittels eines Maskenhalters 15 im Strahlengang gehalten wird. Die Struktur wird mittels des Projektionsobjektives 12 auf eine Bildebene IP abgebildet, in der ein durch einen Substrathalter 17 positio- niertes lichtempfindliches Substrat 16, bzw. ein Wafer, gehalten wird.
Als Projektionsobjektiv 12 wird ein erfindungsgemäßes Abbildungssystem z.B. gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt. Die Anlage ist vorteilhaft auch für das „Wafer-Level-Packaging" einsetzbar, wobei vergleichsweise große Felder (z.B. zwei bis vier Chips der Größe 26 mm * 33 mm) in einem Schritt ( ,,step-and-repeat"-Modus) belichtet werden, um insbesondere eine Mehrzahl von auf einem Wafer hergestellten Halbleiterchips in einem Lithographieprozess mit elektrischen Kontakten zu versehen.
Zusammenfassend werden durch die vorliegende Anmeldung Abbildungssysteme mit einem Abbildungsmaßstab nahe bei 1 („Kopiersysteme") insbesondere für die Mikrolithographie vorgestellt, welche einerseits einen vergleichsweise einfachen, fertigungstechnisch günstigen Aufbau aufweisen und andererseits die Erzielung relativ hoher Auflösungen ermöglichen.
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung ist nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt. Tabelle 1 (DESIGNDATEN zu Fig. 5)
Figure imgf000030_0001
Figure imgf000031_0001
Tabelle 2a: (ASPHAERISCHE KONSTANTEN zu Fig. 5)
Fl. 7 8 12 19 25
K 0 0 0 0 -0.474354
Cl 1 .016586e-07 -5. 783301 e-08 -3. 233669 e-08 4.982706e-08 -3.050790e-09
C2 6 .908432e-12 1. 173196 e-12 5. 015975 e-13 -2.918139e-12 -4.716396e-14
C3 2 .545336e-16 -3. 123441 e-18 1. 496010 e-17 1.879762e-16 -6.952351e-19
C4 -1 .097430e-20 -3. 354956 e-22 -1. 011225 e-21 -1.075777e-19 -1.865614e-23
C5 -3 .517586e-24 8. 966032 e-27 1. 595586 e-26 3.174059e-23 2.297720e-29
C6 1 .602876e-28 -2. 609994 e-30 -3. 904964 e-32 -3.392173e-27 -4.041193e-33
SRF 26 32 39 43 44
K -0.474354 0 0 0 0
Cl 3 .050790e-09 -4. 982706 e — 08 3 233669 e — 08 5.783301e-08 -1.016586e-07
C2 4 .716896e-14 2- 918139 e-12 -5. 015975 e-13 -1.173196e-12 -6.908432e-12
C3 6 .952851e-19 -1. 879762 e-16 -1. 496010 e-17 3.123441e-18 -2.545336e-16
C4 1 .865614e-23 1. 075777 e-19 1. 011225 e-21 3.354956e-22 1.097430e-20
C5 -2 .297720e-29 -3. 174059 e-23 -1. 595586 e-26 -8.966032e-27 3.517586e-24
C6 4 .04 193e-33 3. 392173 e-27 3. 904964 e-32 2.609994e-30 -1.602376e-28 Tabelle 2b: (Werte sin(σp), σmax, sin(σmax) und sin (σmax) / sin(σo) zu Fig. 5)
sin (σ0) = 0.76
Figure imgf000032_0001
Figure imgf000033_0001
Tabelle 3 (DESIGNDATEN zu Fig. 1\
Figure imgf000033_0002
Figure imgf000034_0001
Tabelle 4a: ASPHAERISCHE KONSTANTEN zu Fig. 7 ]
FLAECHE 2 19 30 47
K 0 0 0 0
Cl 1 .635 346e-07 4 .393822e -08 -4. 393822e —08 -1 .635346e-07
C2 2 .980 756e-13 -1 .559047e -12 1. 559047e -12 -2 .980756e-13
C3 —8 .385 352e-16 5 .15537Oe -17 -5. 15537Oe -17 Q .385352e-16
C4 3 .330 405e-20 -1 .604317e -21 1. 604317e -21 —3 .330405e-20
C5 4 .154 983e-24 -6 .843003e -26 6. 843003e —26 -4 .154983e-24
C6 —3 .137 835e-28 8 .771933e -30 —8. 771933e -30 3 .137835e-28 Tabelle 4b: (Werte sin (σ0) , σπ sin (On- und sin (σmax) / sin(σ0) zu Fig. 1\
sin (σ0) = 0.3
Figure imgf000035_0001
Figure imgf000036_0001
Tabelle 5 (DESIGNDATEN zu Fig.
Figure imgf000037_0001
Tabelle 6a: (ASPHAERISCHE KONSTANTEN zu Fig. 8;
Figure imgf000038_0001
Tabelle 6b: (Werte sin (σ0) , σπ sin (On- und sin (σmax) / sin(σ0) zu Fig.
sin (σ0) = 0.6
Figure imgf000038_0002
Figure imgf000039_0001
Tabelle 7 (DESIGNDATEN zu Fig. 9)
Figure imgf000039_0002
Figure imgf000040_0001
Tabelle 8a: (ASPHAERISCHE KONSTANTEN zu Fig. 9)
Figure imgf000041_0001
Tabelle 8b: (Werte sin(σp), σmax, sin(σmax) und sin (σmax) / sin(σp) zu Fig. 9)
sin (σ0) = 0.3
Figure imgf000041_0002
Figure imgf000042_0001

Claims

Patentansprüche
1. Abbildungssystem (100, 300, 400, 500), insbesondere für eine mikrolithographische Proj ektionsbelichtungsanlage, zur Abbildung einer in einer Objektebene des Abbildungssystems positionierbaren Maske auf eine in einer Bildebene des Abbildungssystems positionierbare lichtempfindliche Schicht, mit
• einem obj ektebenenseitigen Teilsystem (110, 310, 410) , welches ein erstes Zwischenbild mit einem ob- j ektebenenseitigen Abbildungsmaßstab ßo erzeugt;
• wenigstens einem weiteren Teilsystem (120, 330, 420), welches zwischen dem ersten Zwischenbild und der Bildebene ein weiteres Zwischenbild erzeugt;
• und einem bildebenenseitigen Teilsystem (130, 340, 430) , welches das weitere Zwischenbild in die Bildebene mit einem bildebenenseitigen Abbildungsmaßstab P1 abbildet;
• wobei die Bedingung 0.75 < ßo * ^1 ≤ 1.25 erfüllt ist.
2. Abbildungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Bedingung 0.85 < ßo * ^1 ≤ 1.15, bevorzugt 0.95 < ßo * ßi < 1.05, noch bevorzugter ßo * $± = 1, erfüllt ist .
3. Abbildungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Gesamt-Abbildungsmaßstab ß die Bedingung 0.75 < ß < 1.25, bevorzugt 0.85 < ß < 1.15, weiter bevorzugt 0.95 < ß < 1.05 und noch bevorzugter ß
= 1 erfüllt ist.
4. Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- durch gekennzeichnet, dass das weitere Teilsystem wenigstens einen Konkavspiegel aufweist.
5. Abbildungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es bildebenenseitig im Wesentlichen telezentrisch ist.
6. Abbildungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es obj ektebenenseitig im Wesentlichen telezentrisch ist.
7. Abbildungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Teilsysteme auf einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind.
8. Abbildungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Objektebene und Bildebene parallel zueinander angeordnet sind.
9. Abbildungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Teilsystem das erste Zwischenbild in das zweite Zwischenbild abbildet.
10. Abbildungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bildseitige numerische Apertur (NA) größer als 0.6, bevorzugt größer als 0.8, noch bevorzugter größer als 1.0 ist.
11. Abbildungssystem (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900), insbesondere für eine mikrolithographische Proj ektionsbelichtungsanlage, zur Abbildung einer in einer Objektebene des Abbildungssystems positionierbaren Maske auf eine in einer Bildebene des Abbildungssystems positionierbare lichtempfindliche Schicht, mit
• einer ersten dioptrischen Gruppe vor einer Pupillenebene von insgesamt positiver Brechkraft;
• und mindestens einer zweiten dioptrischen Gruppe nach einer Pupillenebene von insgesamt positiver Brechkraft;
• und einem Abbildungsmaßstab ß' , für den die Bedingung 0.50 < ß' < 1.50 erfüllt ist;
• wobei das Abbildungssystem obj ektebenenseitig und bildebenenseitig telezentrisch aufgebaut ist; und
• wobei wenigstens eine asphärische Linsenfläche vorgesehen ist, für welche die Bedingung | sinσmaχ/sinσo I > 0.4 erfüllt ist, wobei σmax den maximalen Neigungswinkel der Strahlen angibt, die von dieser Linsenfläche zur nächsten Linsenfläche ausgehen, und wobei σo den Neigungswinkel desjenigen Randstrahls, der vom Objektpunkt auf der optischen Achse ausgeht, zur optischen Achse angibt.
12. Abbildungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für den Abbildungsmaßstab ß' die Bedingung 0.80 < ß' < 1.20, bevorzugt ß' = 1 erfüllt ist.
13. Abbildungssystem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die bildseitige numerische Apertur (NA) größer als 0.30, bevorzugt größer als 0.40, noch bevorzugter größer als 0.60 ist.
14. Abbildungssystem (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in Bezug auf eine Pupil- lenebene des Abbildungssystems im Wesentlichen spiegelsymmetrisch aufgebaut ist.
15. Abbildungssystem (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in der Bildebene ein Bildfeld mit einem Durchmesser von wenigstens 30 mm, bevorzugt wenigstens 50 mm, noch bevorzugter wenigstens 100 mm erzeugt.
16. Abbildungssystem (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenraum zwischen dem bildebenenseitig letzten optischen Element (161, 361, 461) und der Bildebene und/oder ein Zwischenraum zwischen dem obj ektebenenseitig letzten optischen Element (151, 351, 451) und der Objektebene mit einem Immersionsmedium (150, 160, 350, 360, 450, 460), welches einen Brechungsindex größer als Eins aufweist, gefüllt ist.
17. Abbildungssystem (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es für eine Wellenlänge von 248 nm, bevorzugt 193 nm, noch bevorzugter 157 nm ausgelegt ist.
18. Mikrolithographische Proj ektionsbelichtungsanlage zur Herstellung mikrostrukturierter Bauteile, mit einem Abbildungssystem (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
19. Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente mit folgenden Schritten: • Bereitstellen eines Substrats, auf das zumindest bereichsweise eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist;
• Bereitstellen einer Maske, die abzubildende Strukturen aufweist;
• Bereitstellen einer Proj ektionsbelichtungsanlage mit einem Abbildungssystem (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900) nach einem der Ansprüche 1 bis 17;
• Projizieren wenigstens eines Teils der Maske auf einen Bereich der Schicht mit Hilfe der Proj ektionsbelichtungsanlage .
20. Verfahren zum Wafer-Level-Packaging, bei welchem eine Mehrzahl von auf einem Wafer hergestellten Halbleiterchips in einem Lithographieprozess mit elektrischen Kontakten versehen werden, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Lithographieprozess ein Abbildungssystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet wird.
21. Mikrostrukturiertes Bauelement, das nach einem Verfahren nach Anspruch 19 oder 20 hergestellt ist.
22. LCD-Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie unter Anwendung eines Verfahrens nach Anspruch 19 oder 20 hergestellt ist.
23. Fiat Panel Display, dadurch gekennzeichnet, dass es unter Anwendung eines Verfahrens nach Anspruch 19 oder 20 hergestellt ist.
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