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Title:
IMAGING SYSTEMS IN PARTICULAR FOR A MICROLITHOGRAPHIC PROJECTION ILLUMINATION UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/125790
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to imaging systems, in particular, for a microlithographic projection illumination unit, for the imaging of a mask in an object plane (OP) of the imaging system (100) on a light-sensitive layer which may be positioned on the image plane (IP) of the imaging system. Said imaging system comprises: an object-plane partial system (110), which generates a first intermediate image (IMI1) with an object plane scale ßo, at least one further partial system (120), which generates a further intermediate image (IMI2) between the first intermediate image and the image plane and an image-plane partial system (130) which images the further intermediate image in the image plane with an image-plane scale ßi whereby the condition 0.75 = ßo * ßi = 1.25 is fulfilled.

Inventors:
DODOC AURELIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2006/062555
Publication Date:
November 30, 2006
Filing Date:
May 23, 2006
Export Citation:
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Assignee:
ZEISS CARL SMT AG (DE)
DODOC AURELIAN (DE)
International Classes:
G03F7/20
Foreign References:
JPH06265789A1994-09-22
EP1191378A12002-03-27
EP1336887A12003-08-20
Attorney, Agent or Firm:
FRANK, Hartmut et al. (Mülheim a.d. Ruhr, DE)
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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 ß o 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 P 1 abbildet;

• wobei die Bedingung 0.75 < ß o * ^ 1 ≤ 1.25 erfüllt ist.

2. Abbildungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Bedingung 0.85 < ß o * ^ 1 ≤ 1.15, bevorzugt 0.95 < ß o * ßi < 1.05, noch bevorzugter ß o * $ ± = 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 | sinσ ma χ/sinσ o I > 0.4 erfüllt ist, wobei σ max 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.

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 ß o 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 ß x abbildet; wobei die Bedingung 0.75 < ß o * ^ 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 < ß o * P 1 ≤ 1.15, bevorzugt 0.95 < ß o * P 1 < 1.05, noch bevorzugter ß o * 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 | sinσ ma χ/sinσ o I > 0.4 erfüllt ist, wobei σ max 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/sinσ o | > 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 (σ max ) /sin (σ 0 ) 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 ß o des ersten, obj ektebenensei- tigen Teilsystems 110 (welches das erste, gegenüber dem Objektfeld vergrößerte Zwischenbild IMIl erzeugt) entspricht gerade dem Kehrwert des Abbildungsmaßstab ß x 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 ß o * P 1 = I. Des Weiteren beträgt, wie aus Fig. 1 ebenfalls erkennbar, der Abbildungsmaßstab ß 2 des zweiten optischen Teilsystems 120 ß 2 = 1, so das das gesamte Abbildungssystem 100 mit einem Abbildungsmaßstab ß o * ß 2 * 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 ß o * ßi vom exakten Wert 1 abweichen und insbesondere zahlenmäßig in den Grenzen 0.75 < ß o * ßi ≤ 1.25, insbesondere in den Grenzen 0.85 < ß o * ßi ≤ 1.15, und weiter insbesondere in den Grenzen 0.95 < ß o * 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 ß o , 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 ß o des ersten, obj ektebenenseitigen Teilsystems 310 (welches das Objektfeld in das erste Zwischenbild IMIl abbildet) gerade dem Kehrwert des Abbildungsmaßstab ß x des vierten, bildebe- nenseitigen Teilsystems 340, welches aus dem dritten Zwischenbild IMI3 das Bildfeld erzeugt. Es gilt somit erneut die Beziehung ß o * 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 ß o * ßi vom exakten Wert 1 abweicht und insbesondere zahlenmäßig in den Grenzen 0.75 < ß o * ßi < 1.25, insbesondere in den Grenzen 0.85 < ß o * ßi < 1.15, und weiter insbesondere in den Grenzen 0.95 < ß o * ^ 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 ß o des ersten, obj ektebenenseitigen Teilsystems 410 (welches das Objektfeld in das erste Zwischenbild IMIl abbildet) gerade dem Kehrwert des Abbildungsmaßstab ß x des dritten, bildebe- nenseitigen Teilsystems 430, welches aus dem zweiten Zwischenbild IMI2 das Bildfeld erzeugt. Es gilt somit erneut die Beziehung ß o * 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 ß o * ßi vom exakten Wert 1 abweicht und insbesondere zahlenmäßig in den Grenzen 0.75 < ß o * ßi < 1.25, insbesondere in den Grenzen 0.85 < ß o * ßi < 1.15, und weiter insbesondere in den Grenzen 0.95 < ß o * 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:

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 mm 2 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(σ 0 ), σ max , sin(σ max ) und sin(σ max )/ sin(σ 0 ) angegeben, wobei σ max den maxi ¬ malen Neigungswinkel der Strahlen angibt, die von der betreffenden Linsenfläche zur nächsten Linsenfläche ausgehen, und wobei σ 0 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 (σ max ) /sin (σ 0 ) durch die Balkenhöhe dargestellt ist. Für die asphärischer Flächen „7", „8", „19", „25", „26", „32", „43" und „44" ist demnach die Bedingung sinσ/sinσ o | > 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(σ 0 ), σ max , sin(σ max ) und sin(σ max )/ sin(σ 0 ) angegeben. Fig. 11 zeigt ein Diagramm, in dem für jede (auf der horizontalen Achse aufgetragene) Flächennummer der zugehörige Wert für sin (σ max ) /sin (σ 0 ) 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/sinσ o | > 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(σ 0 ), σ max , sin(σ max ) und sin(σ max )/ sin(σo) angegeben. Fig. 12 zeigt wiederum ein Diagramm, in dem für jede (auf der horizontalen Achse aufgetragene) Flächennummer der zugehörige Wert für sin (σ max ) /sin (σ 0 ) durch die Balkenhöhe dargestellt ist. Für die Flächen „2", „13" und „43" ist demnach die Bedingung |sinσ/sinσ o | > 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(σ 0 ), σ max , sin(σ max ) und sin(σ max )/ sin(σo) angegeben. Fig. 13 zeigt wiederum ein Diagramm, in dem für jede (auf der horizontalen Achse aufgetragene) Flächennummer der zugehörige Wert für sin (σ max ) /sin (σ 0 ) durch die Balkenhöhe dargestellt ist. Für sämtliche asphärischen Flächen ist demnach die Bedingung |sinσ/sinσ o | > 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)

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), σ max , sin(σ max ) und sin (σ max ) / sin(σo) zu Fig. 5)

sin (σ 0 ) = 0.76

Tabelle 3 (DESIGNDATEN zu Fig. 1\

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 (σ 0 ) , σ π sin (O n - und sin (σ max ) / sin(σ 0 ) zu Fig. 1\

sin (σ 0 ) = 0.3

Tabelle 5 (DESIGNDATEN zu Fig.

Tabelle 6a: (ASPHAERISCHE KONSTANTEN zu Fig. 8;

Tabelle 6b: (Werte sin (σ 0 ) , σ π sin (O n - und sin (σ max ) / sin(σ 0 ) zu Fig.

sin (σ 0 ) = 0.6

Tabelle 7 (DESIGNDATEN zu Fig. 9)

Tabelle 8a: (ASPHAERISCHE KONSTANTEN zu Fig. 9)

Tabelle 8b: (Werte sin(σp), σ max , sin(σ max ) und sin (σ max ) / sin(σp) zu Fig. 9)

sin (σ 0 ) = 0.3