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Patent Searching and Data


Title:
COMPACT 3-MIRROR OBJECTIVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/043433
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a catoptric objective for wavelengths below 193 nm for imaging an object in an object plane into an image in an image plane, wherein the objective comprises at least four reflecting mirrored surfaces (Ml, M2, M3, M4) which are constructed on at least three mirrors (Sl, S2, S3), wherein two mirrors (S2, S3) have an opening for the passage of a bundle of rays which passes through the objective from the object plane to the image plane, and one mirror has no opening for the passage of a bundle of rays.

Inventors:
SOHMEN ERIK (DE)
MANN HANS-JUERGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2007/008315
Publication Date:
April 17, 2008
Filing Date:
September 25, 2007
Export Citation:
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Assignee:
ZEISS CARL SMT AG (DE)
SOHMEN ERIK (DE)
MANN HANS-JUERGEN (DE)
International Classes:
G02B17/06; G02B21/04
Domestic Patent References:
WO2006069725A12006-07-06
WO2003016977A22003-02-27
Foreign References:
US5291340A1994-03-01
US5253117A1993-10-12
JPS5742014A1982-03-09
Attorney, Agent or Firm:
SAWODNY, Michael (Ulm, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Katoptrisches Objektiv umfassend: wenigstens vier reflektierende Spiegelflächen(M1 , M2, M3, M4), die auf wenigstens drei Spiegel ( S1 , S2, S3 ) ausgebildet werden, wobei wenigstens zwei Spiegel ( S2, S3 ) eine öffnung für den Durchtritt eines Strahlbüschels (500), das das Objektiv von einer Objektebenen (100) zur einer Bildebene (200) durchläuft, aufweisen und wenigstens ein Spiegel (S 1 ) keine öffnung für den Durchtritt eines Strahlbüschels aufweist.

2. Katoptrisches Objektiv nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens vier Spiegelflächen (M1 , M2, M3, M4) zwischen einer Objektebene (100) und einer Bildebene 200 angeordnet sind.

3. Katoptrisches Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass

Licht einer Wellenlänge < 193 nm das Objektiv von der Objektebene zur Bildebene in einem Strahlengang (500) durchläuft.

4. Katoptrisches Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Obskurationsblende (OBS) durch auf einer Oberfläche eines Spiegels (S1 ), der keine öffnung aufweist, ausgebildet wird.

5. Katoptrisches Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Obskurationsblende (OBS) durch eine Antireflexbeschichtung auf einer Oberfläche eines Spiegels (S1 ), der keine öffnungen aufweist, ausgebildet wird.

6. Katoptrisches Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Obskurationsblende (OBS) auf einer ersten reflektierenden Spiegelfläche (M1 ) ausgebildet wird.

7. Katoptrisches Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Spiegel (S1 ), der keine öffnung aufweist, eine reflektierende Fläche (M1 ) aufweist, wobei die reflektierende Fläche (M1) konvex ausgebildet ist.

8. Katoptrisches Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegel (S2, S3), die eine öffnung aufweisen, reflektierende Flächen (M2, M3, M4) aufweisen, wobei die reflektierenden Flächen (M2, M3, M4) konkav ausgebildet sind.

9. Katoptrisches Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv einen hochaperturigen Teil (102.1 ) aufweist und die numerische Apertur NA des Objektives im hochaperturigen Teil (102.1 ) größer 0,3, bevorzugt größer 0,4 insbesondere bevorzugt größer 0,5, besonders bevorzugt größer 0,65, insbesondere > 0,7 ist.

10. Katoptrisches Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv ein Feld aufweist, dessen Ausdehnung im hochaperturigen Teil des Objektives eine Ausdehnung im Bereich 0,1 x 0,5 mm 2 bis 1 ,0 x 1 ,0 mm 2 insbesondere im Bereich 0,2 x 0,6 mm 2 bis 1 ,0 x 1 ,0 mm 2 hat.

11. Katoptrisches Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der reflektierenden Flächen (M2, M4) auf einem einzigen Spiegel (S2) ausgebildet werden.

12. Katoptrisches Objektiv nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die zwei reflektierenden Flächen (M2, M4) auf derselben Seite (VS)

des Spiegels (S2) ausgebildet werden.

13. Katoptrisches Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv genau drei Spiegel (S1 , S2, S3) umfasst.

14. Katoptrisches Objektiv nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Spiegel (S1 , S2, S3) vier reflektierende Flächen (M1 , M2, M3, M4) umfassen.

15. Katoptrisches Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv eine Aperturblende (B) aufweist.

16. Katoptrisches Objektiv nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass die Aperturblende (B) eine Irisblende ist.

17. Katoptrisches Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbildungsmaßstab des Objektives > 4x, bevorzugt > 5x, insbesondere >100x ist.

18. Katoptrisches Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbildungsmaßstab des Objektivs im Bereich von 4x bis 100x liegt.

19. Katoptrisches Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildebene im Unendlichen liegt.

20. Katoptrisches Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektebene im Unendlichen liegt.

21. Optische Vorrichtung umfassend eine breitbandige Lichtquelle insbesondere eine oder mehrere Leuchtdioden oder eine schmalbandige

Lichtquelle mit im Wesentlichen einer Lichtwellenlänge sowie einem Objektiv gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20.

22. Optische Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die optische Vorrichtung eine Mikrolithographie -

Projektionsbelichtungsanlage, eine Mikroskop oder ein Inspektionssystem ist.

Description:

Kompaktes 3-Spiegel-Objektiv

Die Erfindung betrifft ein Objektiv, insbesondere ein Projektionsobjektiv, bevorzugt ein Mikrolithographie-Projektionsobjektiv mit wenigstens vier reflektierenden

Spiegelflächen, insbesondere genau vier reflektierenden Spiegelflächen, die auf wenigstens drei Spiegeln, insbesondere genau drei Spiegeln, ausgebildet werden, wobei höchstens zwei Spiegel eine öffnung für den Durchtritt eines Strahlbüschels, welches das Objektiv von der Objektebene zur Bildebene durchläuft, aufweisen.

Das erfindungsgemäße Objektiv ist insbesondere für Licht einer Wellenlänge ≤ 193 nm geeignet, aber nicht hierauf beschränkt.

Um auch sehr kleine Strukturbreiten herstellen zu können, wird derzeit der Einsatz von Lichtwellenlängen < 193nm, insbesondere von Licht mit Wellenlängen im Bereich des Röntgenlichtes, sogenannte EUV-Strahlung, diskutiert.

Betreffend Mikrolithographieanlagen, die derartiges Röntgenlicht verwenden, gibt es eine Vielzahl von Patentanmeldungen. Des Weiteren gibt es auch eine Vielzahl von Patentanmeldungen betreffend Mikrolithographie-Projektionsobjektive, die speziell für einen Einsatz in einer derartigen Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage entwickelt wurden.

Neben den Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen werden auch optische Vorrichtungen benötigt, mit denen Entwicklung und Qualifizierung für die Lithographie notwendiger Prozesse, wie z. B. die Entwicklung von Photolacken, möglich ist, sowie Inspektionssysteme für die Qualifizierung von Masken und belichteten Wafern. Eine Vorrichtung für die Prozessentwicklung für die EUV- Lithographie ist beispielsweise aus der WO 03/075068 bekannt geworden ist. Die aus der WO 03/075068 bekannt gewordene Vorrichtung, zeichnet sich dadurch aus, dass das Projektionsobjektiv lediglich zwei Spiegel umfasst, wobei die

beidseitige numerische Apertur des Objektives NA=0,30 beträgt. Die Korrektur der Bildfeldkrümmung wird dadurch erreicht, dass die Spiegel nahezu gleiche Krümmungsradien besitzen, und die Korrektur der sphärischen Aberrationen wird durch eine Asphärisierung der Spiegel erzielt.

Bei dem aus der WO 03/075068 bekannten Projektionssystem besteht das Problem, dass die bildseitige numerische Apertur von NA=0,30 so klein ist, dass dieses Projektionssystem für die Prozessentwicklung von Lithographiesystemen mit einer bildseitigen Apertur von NA > 0,30 nicht geeignet ist.

Ein weiteres Objektiv mit zwei Reflektionen zeigt die US 5,071 ,240 und hier insbesondere die Figur 8. Nachteilig an dem System aus der US 5,071 ,240 ist, dass es aufgrund der starken Bildfeldkrümmung für die Abbildung eines Feldes in der Größenordnung von 0,2 mm x 0,6 mm 2 oder größer nicht geeignet ist.

Aus der EP 0267766 sind katoptrische Reduktionssysteme mit 3 Spiegeln sowie 4 Reflektionen bekannt geworden. Nachteilig an dem System aus der EP 0267766, ist, dass auch dieses System lediglich eine bildseitige numerische Apertur NA von 0,3 aufweist. Ein weiterer Nachteil ist, dass bei diesem System sämtliche Spiegel eine öffnung aufweisen. Hierdurch ist es nicht möglich, die die Obskuration definierende Obskurationsblende auf einem Spiegel zu positionieren.

Aus der US 5,212,588 ist ein Zwei-Spiegelsystem bekannt geworden, bei dem jeder der beiden Spiegel zweifach reflektierend wirkt. Nachteilig an diesem System ist, dass aufgrund der geringen Anzahl an Spiegeln und damit der wenigen Freiheitsgrade keine ausreichend hohe Apertur korrigiert werden kann. Ein weiterer Nachteil des aus der US 5,212,588 bekannten Zwei-Spiegelsystems ist, dass die Aperturblende auf einem Spiegel mit einer öffnung, einem sog. durchbohrten Spiegel, lokalisiert ist. Bei einem solchen System ist es nicht möglich, die die Obskuration definierende Obskurationsblende direkt auf einem Spiegel zu positionieren.

Hochaperturige Spiegelsysteme zeigt beispielsweise die US 6,894,834. In der US 6,894,834 sind 4- und 6-Spiegel-Systeme mit zentraler öffnung gezeigt, die eine bildseitige Apertur von NA=0,7 bzw. NA=0,9 aufweisen. Auch bei diesen Systemen lässt sich die Obskurationsblende nicht auf einem Spiegel lokalisieren, da sämtliche Spiegel der Systeme, die in der US 6,844,834 gezeigt sind, eine zentrale öffnung aufweisen.

Aus der DE 10 2005 042 005 A1 ist ein hochaperturiges Objektiv mit obskurierter Pupille und einer Vielzahl von Spiegeln und reflektierenden Spiegelflächen bekannt geworden.

Reflektive Objektive mit wenigen Spiegeln, sind beispielsweise auch in der US 5,253,117, der JP-A-57042014 oder der WO 01/77734 gezeigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Objektiv anzugeben, das die Nachteile des Standes der Technik überwindet.

Wird das Objektiv als Mikrolithographie-Projektionssystem ausgebildet, so soll sich ein derartiges Projektionsobjektiv dadurch auszeichnen, dass ein Objektfeld ausreichender Größe mit möglichst großer bildseitiger Apertur, z.B. NA > 0.3, bevorzugt NA > 0.5, besonders bevorzugt NA > 0.7 abgebildet werden kann. Bevorzugt soll der Durchmesser des Bildfeldes mehr als 10 μm, bevorzugt mehr als 100μm und die bildseitige Apertur NA > 0,3, bevorzugt > 0,5, ganz bevorzugt > 0,7 sein.

Wird das Objektiv als Mikroskopobjektiv oder als Objektiv zur Untersuchung von Masken- oder Waferstrukturen eingesetzt, so soll die Größe des zu untersuchenden Objektfeldes ausreichend groß sein und das Objektiv eine möglichst große objektseitige Apertur aufweisen. Bevorzugt soll der Durchmesser des Objektfeldes mehr als 10 μm, bevorzugt mehr als 100μm und die objektseitige Apertur NA > 0,3, bevorzugt > 0,5, ganz bevorzugt > 0,7 sein.

Der Teil des Objektivs mit hoher Apertur liegt somit bei einem Objektiv, das als Mikrolithographie-Projektionssystem eingesetzt wird, auf der Bildseite. Bei einem Objektiv, das als Mikroskop eingesetzt wird, liegt der hochaperturige Teil des Objektivs auf der Objektseite.

Des Weiteren soll das Objektiv einfach und mit geringem Aufwand herzustellen sein.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass bei einem Objektiv gemäß der Erfindung das Objektiv wenigstens vier reflektierende Spiegelflächen umfasst, die auf drei Spiegeln ausgebildet werden. Von den drei Spiegeln verfügen zwei Spiegel über eine öffnung für den Durchtritt eine Strahlbüschels, das das Objektiv von einer Objektebene zu einer Bildebene durchläuft. Ein Spiegel verfügt über keine öffnung für den Durchtritt eines Strahlbüschels, welches das Objektiv von der Objektebene zur Bildebene durchläuft. Hierdurch ist es vorteilhafterweise möglich, auf dem Spiegel, der keine öffnung aufweist, eine Obskurationsblende auszubilden. Mit einer Obskurationsblende wird die Größe der Mittenabschattung, d. h. die Größe des nicht beleuchteten Bereiches bevorzugt im Bereich der optischen Achse eingestellt. Hierbei sollte bevorzugt die Obskurationsblende so gewählt werden, dass die Größe der Abschattung eine Apertur aufweist, die wenigstens der größten öffnungsapertur der Spiegel mit öffnung für den Durchtritt des Strahlbüschel entspricht, um eine Vignettierung des abbildenden Lichtbündels durch das Spiegelsubstrat zu vermeiden.

In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die numerische Apertur NA auf der hochaperturigen Seite des Objektives mehr als 0,3, bevorzugt > 0,32, ganz bevorzugt mehr als 0,4, insbesondere bevorzugt mehr als 0,5. Das Objektiv ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung derart ausgebildet, dass das Feld auf der hochaperturigen Seite des Objektives eine Ausdehnung im Bereich 0,1 mm 2 x 0,5 mm 2 bis 1 ,0 x 1 ,0 mm 2 , insbesondere im Bereich von 0,2 mm 2 x 0,6 mm 2 bis 1 ,0 x 1 ,0 mm 2 besitzt und die Abbildung beugungsbegrenzt ist. Wie zuvor beschrieben befindet sich die hochaperturige Seite des Objektives bei einem

Objektiv, das zur Abbildung beispielsweise als Mikrolithographieobjektiv Verwendung findet auf der Bildseite, bei einem Objektiv, das als Mikroskop Verwendung findet, auf der Objektseite. Da das Feld bevorzugt Abmaße < 1 mm in jeder Feldrichtung hat, d.h. das Feld bevorzugt kleiner als 1 x 1 mm 2 ist, kann das katoptrische Objektiv gemäß der Erfindung ein Feld, das von der optischen Achse HA des Objektives durchdrungen wird, ein sogenanntes on-axis Feld, abbilden. Das katoptrische Objektiv kann somit sowohl als Projektionsobjektiv für Mikrolithographieanlagen wie auch im Bereich der Mikroskopie insbesondere auch für die Inspektion von Lithographiemasken und belichteten Wafern eingesetzt werden.

Dadurch, dass in einem bevorzugten System drei Spiegel für insgesamt vier reflektierende Spiegelflächen verwendet werden, also ein Spiegel zweifach reflektierend genutzt wird, wird durch die gerade Anzahl von Reflektionen gewährleistet, dass Objektebene und Bildebene auf verschiedenen Seiten des Objektives liegen und daher keine Bauraumkonflikte zwischen den in diesen beiden Ebenen typischerweise angeordneten Objekten auftreten können. Des Weiteren zeichnet sich das System durch einen niedrigen Herstellaufwand aus, da nur drei Spiegel mechanisch bearbeitet werden müssen. Insbesondere sind lediglich drei Interferometer notwendig, um die asphärischen Spiegeloberflächen zu prüfen. Unabhängig hiervon können einzelne Spiegel des beanspruchten Systems sphärisch oder sogar als Planspiegel ausgestaltet werden.

Eine ganz besonders einfache Herstellung wird erreicht, wenn die reflektierenden Spiegelflächen des doppelt genutzten Spiegels auf derselben Seite des Spiegels liegen. Hat der Spiegel, z.B. eine Vorder- und eine Rückseite, so befinden sich in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beide Spiegelflächen auf derselben Seite, beispielsweise auf der Vorderseite. Die andere Seite des Spiegels, also die Rückseite weist dann keine optische Fläche auf, sie braucht daher nicht bearbeitet oder geprüft zu werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Spiegelfläche als konvexe Spiegelfläche ausgebildet. Die erste Spiegelfläche hat mehrere Aufgaben. So wirkt der erste Konvexspiegel in Kombination mit den beiden Konkavspiegeln als abbildendes Element. Weiterhin korrigiert der Konvexspiegel die Bildfeldkrümmung, die durch die beiden Konkavspiegel verursacht wird.

Weiterhin kann auf dem Konvexspiegel eine Aperturblende angeordnet werden. Falls die Apertur variiert werden soll, werden zusätzlich ein- und ausschwenkbare Aperturblenden benötigt. Da der Konvexspiegel ein Spiegel ist, der keine öffnung aufweist, kann auf dem Konvexspiegel auch eine Obskurationsblende angeordnet werden. Die Obskurationsblende liegt dann in einer Blendenebene des Objektivs. Insgesamt ist es also möglich, mit einem solchen System eine hohe Auflösung über einem ausreichenden Bildfeld zu erreichen, und zudem eine Obskurationsblende auf einem Spiegel unter Verwendung einer minimalen Spiegelanzahl zu plazieren. Eine derartige Ausgestaltung kombiniert die Vorteile des Designs wie die aus der WO 03/075068 bekannt mit denen eines konzentrischen Schwarzschilddesigns.

Alternativ lässt sich eine Aperturblende auch an einer anderen Stelle des Strahlenganges anordnen, z.B. zwischen der dritten und der vierten Reflexion. An dieser Stelle lässt sich die Aperturblende sogar in besonders einfacher Form, nämlich in Form einer Irisblende realisieren. In diesem Falle befindet sich jedoch die als Konvexspiegel ausgebildete erste reflektierende Fläche M1 nicht mehr in einer Blendenebene. Eine dort angeordnet Obskurationsblende führt dann zu einer feldabhängigen Pupillenabschattung, die jedoch aufgrund der kleinen Feldgröße für bestimmte Anwendungen tolerierbar ist.

Bevorzugt weist das Objektiv einen Abbildungsmaßstab von 4x oder größer bspw. 5x, 8x oder 10x oder sogar 100x auf. Abbildungsmaßstäbe von mehr als 100x sind insbesondere bei Verwendung des Objektives in Mikroskopanwendungen von Interesse. Bei Verwendung des Objektives in Mikroskopanwendungen kann das Objektiv bevorzugt so ausgebildet werden, dass das Objekt nach unendlich abgebildet wird. Eine Abbildung des Objektes ins Unendliche, d. h. eine Bildebene

im Unendlichen, hat den Vorteil, dass durch diesen Aufbau bildseitig ein kollimierter Strahlengang ausgebildet wird. Hierdurch wird bspw. zur Auskopplung von Licht oder für die Detektion des Lichtes eine definierte Schnittstelle zur Verfügung gestellt. Mit Hilfe einer Tubusoptik, die in dem beseitigen kollimierten Strahlengang eingebracht werden kann, kann das Bild, das im Unendlichen liegt, ins endliche abgebildet und beobachtet werden. Zur Auskopplung von Licht ist es möglich, an beliebigen Stellen im kollimierten Strahlengang einen Strahlteiler einzubringen. Mit Hilfe des Strahlteilers kann bspw. Licht zur Beobachtung ausgekoppelt werden.

Umgekehrt ist auch ein Objektiv möglich, bei dem das Objekt im Unendlichen liegt. Hierdurch wird eine definierte Schnittstelle für die Einkopplung von Licht bspw. für die Beleuchtung zur Verfügung gestellt. Die Einkoppelung kann bspw. wiederum mit Hilfe eines Strahlteilers erfolgen, der an beliebiger Stelle im objektseitigen kollimierten Strahlengang angeordnet werden kann. Eine Abbildung aus dem Unendlichen ins Endliche erfolgt insbesondere bei einer Verwendung des Objektives zur Abbildung von Objekten wie bspw. bei einer Verwendung des Objektives in einem Fotoapparat.

Die Abbildungsmaßstäbe können im Design sehr leicht durch eine Veränderung der Eingangsschnittweite und eine entsprechende Wahl der Abstände und Spiegelparameter wie Radien oder Asphärenkonstanten realisiert werden. Das Objektiv gemäß der Erfindung ist aber nicht nur dazu geeignet, in Mikrosteppern eingesetzt zu werden, bei denen ein Objekt verkleinert in ein Bild abgebildet wird, sondern auch für mikroskopische Anwendungen wie z. B. Masken- und Waferinspektionssysteme. In einem derartigen Fall muss das Objektiv in umgekehrter Richtung zur Vergrößerung eingesetzt werden, d.h. das Objekt befindet sich am hochaperturigen Ende des Objektives. Die Bildebene des Reduktionsobjektivs wird dann zur Objektebene und die Objektebene des Reduktionsobjektivs zur Bildebene. Im Strahlengang von der Objektebene zur Bildebene ist bei einem Projektionsobjektiv dann die erste, zweite und dritte

Spiegelfläche eine konkave Spiegelfläche und die vierte Spiegelfläche eine konvexe Spiegelfläche.

Für die Verwendung als Masken- und/oder Waferinspektionssystem können verschiedene Beleuchtungsarten des Objektes wie z. B. eine Auflichtbeleuchtung, eine zentrale Dunkelfeldbeleuchtung oder eine schräge Beleuchtung realisiert werden. Durch die objektseitig hohe Apertur bei einem für mikroskopische Anwendungen eingesetzten System wie hier beschrieben, kann das Objektiv bei schräger Beleuchtung und Subaperturen von 0,2 und größer mit verschiedenen Einfallswinkeln genutzt werden.

Je nach Anwendungsfall wird das Objektiv in einem System mit einer breitbandigen Lichtquelle, beispielsweise einer Quecksilberlampe oder einer Leuchtdiode oder einer schmalbandigen Lichtquelle, beispielsweise einem KrF- oder ArF-Laser oder einer EUV-Lichtquelle eingesetzt.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 : ein Beispiel eines on-axis-Spiegels mit öffnung

Fig. 2a-2d: den Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung

Fig. 3a-3d: den Aufbau eines zweiten Ausführungsbeispiels der

Erfindung.

Generell können die Spiegel in dem erfindungsgemäßen Projektionsobjektiv in zwei Gruppen aufgeteilt werden:

- Spiegel umfassend eine öffnung für den Durchtritt von Strahlung und - Spiegel bei denen keine öffnungen vorhanden sind.

Ein Beispiel eines Spiegels 2600 der eine öffnung für den Durchtritt eines Strahlbüschels umfasst, ist in Figur 1 gezeigt. Der Spiegel 2600 umfasst eine öffnung 2610. Der Spiegel 2600 kann im Projektionsobjektiv so angeordnet sein, dass die optische Achse 2105 die öffnung 2610 schneidet. Der Spiegel 2600 ist von kreisförmiger Form mit einem Durchmesser D. Die öffnung hat einen Durchmesser D 0 .

In Ausführungsbeispielen, in denen das Projektionsobjektiv mehr als einen Spiegel mit einer öffnung umfasst, können die öffnungen in verschiedenen Spiegeln von gleicher Form oder unterschiedlicher Form ausgebildet werden. Des Weiteren können die öffnungen für den Durchtritt von Strahlung in unterschiedlichen Spiegeln dieselbe Dimension oder unterschiedliche Dimensionen besitzen.

Im Allgemeinen kann das Projektionsobjektiv Spiegel unterschiedlicher Form und Größe umfassen, in Abhängigkeit vom Design.

In vorliegendem Fall ist der Spiegel mit öffnung rotationssymmetrisch zu einer optischen Achse HA des Systems, da es sich bei dem System in Fig.2a-2d und 3a-3d um ein on-axis System handelt. Bei derartigen Systemen ist auch ein Spiegel ohne öffnung rotationssymmetrisch zur optischen Achse HA.

In Figur 2a ist im Schnitt in der Meridionalebene ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Meridionalebene ist die Ebene, die die optische Achse HA des Objektives und bei on-axis Systemen wie den in Fig. 2a bis 2d und 3a bis 3d gezeigten einen außeraxialen Bildpunkt enthält. Bei dem in Figur 2a gezeigten System handelt es sich um ein Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie. Der niederaperturige Teil des Objektives liegt objektseitig; der hochaperturige Teil des Objektives liegt bildseitig. Das Strahlbüschel durchläuft das Projektionsobjektiv 102 von der Objektebene 100 zu einer Bildebene 200. In der Objektebene 100 ist bspw. eine Maske, bspw. ein Retikel angeordnet. Das von der Objektebene 100 ausgehende Licht eines Lichtbüschels wird von einer ersten reflektierenden Fläche M1 auf einem Spiegel S1 reflektiert, trifft auf eine zweite reflektierende

Fläche M2 auf einem zweiten Spiegel S2, anschließend wird der Lichtstrahl von der zweiten reflektierenden Fläche auf eine dritte reflektierende Fläche M3 auf einem Spiegel S3 reflektiert und von der reflektierenden Fläche M3 auf die reflektierende Fläche M4, die auf dem Spiegel S2 angeordnet ist. Von der reflektierenden Fläche M4 wird das Licht des Lichtbüschels in die Bildebene 200 reflektiert. Der Spiegel S2 umfasst somit zwei reflektierende Flächen, nämlich die reflektierende Fläche M2 und M4. Der Spiegel S2 wird also doppelt genutzt. Die erste reflektierende Fläche M1 liegt in einer Pupillenebene 101 des Objektivs. In der Pupillenebene 101 kann eine variable Aperturblende B angeordnet sein.

Wie des weiteren zu sehen ist, liegen die beiden Flächen M2 und M4 auf derselben Seite, beispielsweise der Vorderseite VS des Spiegels S2. Die Rückseite RS des Spiegels S2 ist optisch nicht genutzt, sie braucht daher nicht bearbeitet und/oder geprüft zu werden.

Die Spiegel S2 und S3 sind Spiegel mit einer zentralen öffnung, die den Durchtritt des von der Objektebene 100 zur Bildebene 200 verlaufenden Strahlbüschels erlaubt. Dies ist detailliert in Figur 2b dargestellt. Die Darstellung gemäß Fig. 2b zeigt den abbildenden Strahlengang 500 eines Lichtbüschels mit äußeren Randstrahlen 104.1 , 104.2 und inneren Randstrahlen 106.1 , 106.2 in der

Meridionalebene. Die Lage der äußeren und inneren Randstrahlen 104.1 , 104.2, 106.1 106.2 wird durch die Größe der ersten öffnung O1 , die Größe der zweiten öffnung O2 und dem Durchmesser der Fläche M1 bestimmt. Des Weiteren weist das Objektiv gemäß Figur 2a und 2b einen Abbildungsmaßstab von 4x und eine bildseitige Apertur von NA=O, 5 auf. Andere Abbildungsmaßstäbe, z. B. 5x, 8x, 10x können leicht durch Verlängerung der Eingangsschnittweite realisiert werden. In dem in Figur 2a bis 2d gezeigten Beispiel eines Projektionsobjektives bedeutet ein Abbildungsmaßstab von 4x, dass ein Objekt in der Objektebene 100 4-fach verkleinert in die Bildebene 200 abgebildet wird.

Die erste reflektierende Fläche M1 ist eine konvexe Spiegelfläche, die zweite M2, dritte M3 und vierte M4 reflektierende Fläche sind jeweils konkave Spiegelflächen.

Das in den Figuren 2a und 2b dargestellte Objektiv besitzt kein Zwischenbild, und besitzt daher eine kurze Baulänge. Als Baulänge wird vorliegend der Abstand zwischen der Objektebene 100 und der Bildebene 200 entlang der optischen Achse HA bezeichnet. Erfindungsgemäß ist auf dem ersten Spiegel eine Obskurationsblende OBS ausgebildet, mit der die Mittenabschattung eingestellt wird. Die Größe der Obskurationsblende OBS wird im Wesentlichen dadurch bestimmt, dass ein vignettierungsfreier Strahlengang von der Objektebene 100 zur Bildebene 200 ausgebildet wird.

Die Obskurationsblende OBS liegt vorliegend in der Pupillenebene 101 , in der auch eine Aperturblende B angeordnet sein kann. Die Obskurationsblende OBS kann beispielsweise durch eine Antireflexbeschichtung auf dem Spiegel S1 realisiert werden. Die Obskurationsblende schattet die Mitte des Strahlenganges von der Objektebene 100 zur Bildebene 200 ab. Dadurch dass die Obskurationsblende in einer Pupillenebene angeordnet ist, definiert sie eine feldunabhängige Pupillenobskuration, d.h. die Pupille hat für alle Feldpunkte die gleiche ringförmige Gestalt. In Fig. 2b ist der Strahlengang, der das Objektiv von der Objektebene 100 zur Bildebene 200 durchläuft, und ein Objekt in der Objektebene 100 in ein Bild 200 in der Bildebene abbildet, dunkel eingezeichnet, und trägt die Bezugsziffer 500. Da dieser Strahlengang 500 das Objekt in das Bild abbildet wird er als abbildender Strahlengang bezeichnet. Die Strahlen 503 des Strahlenganges die von der Objektebene 100 durch die öffnung O1 auf den Spiegel S1 auftreffen sind in abbildende Strahlen 501 des abbildenden Strahlengangs 500 und Strahlen 502, die durch die Obskurationsblende abgeblockt und nicht in Richtung der Oberfläche des zweiten Spiegels S2 und insbesondere zur Objektebene 100 durch die öffnung zurück reflektiert werden, unterteilt. Wie in Fig. 2b deutlich zu erkennen ist, kann die Größe der Obskurationsblende in gewissen Grenzen variiert werden. Dabei ist die Größe der Obskurationsblende OBS vorteilhaft so gewählt, dass keine feldabhängigen Vignettierungseffekte durch die Spiegelsubstrate auftreten.

Im Gegensatz zu der in Figur 4 der EP 0267766 gezeigten Ausführungsform verhindert der nicht durchbohrte Konvexspiegel S1 , das Licht auf direktem Wege vom Objekt in das Bildfeld gelangen kann, wirkt also auch als Streulichtblende. Die optischen Daten im Code-V-Format sind aus nachfolgender Tabelle 1 zu entnehmen:

Tabelle 1 : Optische Daten des Ausführungsbeispieles gemäß Fig 2a-2d im Code V-Format

Hierbei ist K: konische Konstante

A 1 B, C, D, E: Asphärenkoeffizienten

In Figur 2c ist in Fig. 2c1 die longitudinale sphärische Aberration, in Fig. 2c2 die astigmatischen Feldkurven und in Fig. 2c3 die Verzeichnung des Systems gemäß den Figuren 2a und 2b gezeigt. In Figur 2d sind die Queraberrationen über der Pupille für 5 verschiedene Feldpunkte gezeigt. Wie aus den Fig. 2c1- 2c3 und 2d hervorgeht, ist das Projektionssystem gemäß Ausführungsbeispiel 1 bei einer Apertur von NA=0.50 beugungsbegrenzt korrigiert. Die Wellenfrontkorrektur liegt im Feldmittel bei 40mλ rms (bei einer Wellenlänge von λ=13.4nm) bei einem bildseitigen Feldradius von 0.4mm. Die Bildfeldkrümmung beträgt 20nm (peak-to- valley).

In Figur 3a ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2a zeichnet sich dadurch aus, dass die bildseitige numerische Apertur NA = 0,7 beträgt und der Abbildungsmaßstab 5x beträgt.

Wie bei Fig.2a-2d handelt es sich bei dem Objektiv gemäß den Figuren 3a bis 3d um ein Projektionsobjektiv, das in der Mikrolithographie verwendet wird.

Demgemäß liegt der hochaperturige Teil 102.1 wie beim Objektiv gemäß Figur 2a bis 2d auf der Seite der Bildebene 200, und der niederaperturige Teil 102.2 auf der Seite der Objektebene 100. Das System gemäß Figur 3a bildet ein Objekt in der Objektebene 100 5-fach verkleinert in die Bildebene ab. Daher wird das System gemäß Figur 3a auch als Mikrolithographie-Reduktionssystem bezeichnet.

Gleiche Bauteile wie in Figur 2a und 2b sind in den Figuren 3a und 3b mit denselben Bezugsziffern belegt. Das System gemäß Figur 3a und 3b weist eine Objektebene 100 auf, eine Bildebene 200 sowie drei Spiegel S1 , S2 und S3. Insgesamt weist das System vier reflektierende Oberflächen auf, nämlich eine erste reflektierende Oberfläche M1 , eine zweite reflektierende Oberfläche M2, eine dritte reflektierende Oberfläche M3 sowie eine vierte reflektierende Oberfläche M4.

Wie im ersten Ausführungsbeispiel liegen die beiden optischen Flächen M2, M4 des doppelt genutzten Spiegels S2 auf derselben Seite, nämlich der Vorderseite VS.

Die Aperturblende und die Obskurationsblende OBS sind auf dem ersten Spiegel S1 wie bereits im ersten Ausführungsbeispiel angeordnet.

Die optischen Daten im Code-V-Format sind in nachfolgender Tabelle 2 angegeben:

Tabelle 2: Optische Daten des Systems gemäß Figur 3a-3d im Code V Format

Hierbei sind K. konische Konstante

A, B, C, D, E: asphärische Konstanten

In Figur 3c ist in Figur 3c.1 ist die longitudinale sphärische Aberration, in Fig. 3c2 die astigmatischen Feldkurven und in Fig. 3c3 die Verzeichnung des Systems gemäß Figur 3a und 3b gezeigt. In Figur 3d sind die Queraberrationen über die Pupille für 5 verschiedene Feldpunkte gezeigt. Die Wellenfrontkorrektur liegt im Feldmittel bei 23mλ rms (bei einer Wellenlänge von λ=13.4nm) bei einem bildseitigen Feldradius von 0.253mm. Die Bildfeldkrümmung beträgt 3nm (peak-to- valley).

Die erfindungsgemäßen Objektive können nicht nur als Projektionsobjektive in sog. Mikrosteppern für die Prozessentwicklung und Qualifizierung der für die Lithographie notwendigen Prozesse, z. B. die Resistentwicklung eingesetzt werden, sondern auch für mikroskopische Anwendungen, wie z. B. die Masken- und Waferinspektion. Für diese Anwendungen wird das Objektiv in umgekehrter Richtung zur Vergrößerung eingesetzt werden. Bei einem derartigen Anwendungsfall wird die Bildebene 200 zur Objektebene und die Objektebene 100 wird zur Bildebene. Der hochaperturige Teil in der mikroskopischen Anwendung liegt dann auf der Seite der Objektebene, der niederaperturige Teil auf der Seite der Bildebene (nicht gezeigt). Die vorgestellten Systeme erlauben bei einem derartigen Betrieb die Realisierung verschiedener Beleuchtungsarten bei einer Verwendung als Mikroskopobjektiv, wie z. B. die zentrale Dunkelfeldbeleuchtung und eine schräge Beleuchtung. Werden die in dieser Anmeldung beschriebenen katoptrischen Objektive in der Projektionslithographie eingesetzt, so können sämtliche Beleuchtungssettings, insbesondere auch nicht-annulare Beleuchtungssettings eingesetzt werden. Des Weiteren zeichnen sich die Objektive durch eine hohe Apertur und eine gute optische Korrektur aus.