DE19726058A1

DE19726058A1 - Catadioptric system for object image projection ion photolithography

Info

Publication number: DE19726058A1
Application number: DE19726058A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Omura
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 1998-01-02
Also published as: KR980005328A; JPH1010431A

Abstract

The system has a first imaging system (S1), with an optical axis, and which effects a magnification. The light from the object (m) is received by the imaging system and deflected by its concave mirror (CM) to generate an intermediate image. A second imaging system (S2), with an optical axis, receives the light from the intermediate image and generates a reduced size image of the object on the substrate (w). A light flux separator (M1), near the intermediate image, either passes light from the object to the concave mirror, or passes the mirror reflected light to the second imaging system.

Description

Die Erfindung betrifft ein katadioptrisches System zur Photolithographie.The invention relates to a catadioptric system for Photolithography.

In photolithographisches Prozessen zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen wird ein Bild einer Maske, enthaltend Schaltungsmuster, auf ein lichtempfindlich gemachtes Substrat projiziert. Integrierte Schaltkreise sind komplexer geworden, und Masken enthalten demgemäß Hochauflösungsmuster. Die Projektion solcher Hochauflösungsmuster von einer Maske auf eine Scheibe fordert ein Hochauflösungsprojektionssystem.In photolithographic processes for the production of integrated circuits will contain an image of a mask Circuit pattern on a photosensitive substrate projected. Integrated circuits have become more complex, and Masks accordingly contain high-resolution patterns. The projection such high resolution pattern from a mask to a disc calls for a high definition projection system.

Hochauflösungsprojektionssysteme können durch Verwendung kurzwellenlängigen Lichts oder Erhöhen der numerischen Apertur (NA) des Projektionssystems erhalten werden. Projektionssysteme, die kurzwellenlängiges Licht verwenden, sind schwerer auszugestalten als diejenigen, die längere Wellenlängen verwenden, da kurzwellenlängiges Licht von vielen optischen Materialien absorbiert wird, was den Bereich von verwendbaren optischen Materialien einschränkt. Bei Wellenlängen von weniger als 300 mm sind, beispielsweise, die einzigen praktisch verwendbaren optischen Materialien Quarzglas und Fluorit. Unvorteilhafterweise sind die Abbe-Zahlen von Quarzglas und Fluorit nicht ausreichend unterschiedlich, um eine Korrektur einer chromatischen Aberration zu ermöglichen. Daher weisen herkömmliche, refraktive, optische System für Wellenlängen von weniger als 300 mm eine chromatische Aberration auf.High definition projection systems can be used by short-wavelength light or increasing the numerical aperture (NA) of the projection system. Projection systems, who use short wavelength light are heavier than those who use longer wavelengths because short-wavelength light from many optical materials is absorbed, which is the range of usable optical Restricted Materials. At wavelengths less than 300 mm are, for example, the only practical ones optical materials quartz glass and fluorite. Disadvantageously the Abbe numbers of quartz glass and fluorite are not sufficient different to correct a chromatic aberration to enable. Therefore, conventional, refractive, optical System for wavelengths less than 300 mm a chromatic Aberration on.

Da reflektierende Systeme typischerweise keine chromatische Aberration aufweisen, sind verschiedene Typen von katadioptrischen Optiksystem, kombinierend reflektierende Flächen (Spiegel) und refraktive Elemente (Linsen), für kurzwellenlängige Photolithographie vorgeschlagen worden. In den japanischen Patentdokumenten 63-1 63 319, 7-1 11 512 und 5-25 170 und dem U.S. Patent 4 799 966 sind, beispielhafte, katadioptrische Systeme beschrieben. Die in diesen Referenzen offenbarten katadioptrischen Systeme bilden ein einziges Zwischenbild.Because reflective systems are typically not chromatic Having aberration are different types of catadioptric Optical system, combining reflective surfaces (mirrors) and refractive elements (lenses), for short wavelength Photolithography has been proposed. In the Japanese Patent documents 63-1 63 319, 7-1 11 512 and 5-25 170 and the U.S. U.S. Patent 4,799,966 are exemplary catadioptric systems described. The catadioptric disclosed in these references Systems form a single intermediate picture.

Im allgemeinen verwendet ein katadioptrisches System, das ein axiales Bild bildet, einen Strahlaufteiler. Jedoch, in einem katadioptrischen System, verwendend einen Strahlaufteiler, produzieren Reflexionen von der Scheibe und von refraktiven Oberflächen des optischen Systems, angeordnet auf der Bildseite des Strahlaufteilers, Streulicht, das einen Bildkontrast auf der Scheibe reduziert. Eine hohe numerische Apertur fordert einen großen Strahlaufteiler, was den Herstellungsdurchfluß aufgrund der erhöhten Belichtungszeit, die notwendig ist, um Lichtverlust in dem Strahlaufteiler zu kompensieren, erniedrigt.Generally, a catadioptric system uses the one axial image forms a beam splitter. However, in one catadioptric system using a beam splitter, produce reflections from the disc and refractive Surfaces of the optical system, arranged on the image side of the beam splitter, stray light that has an image contrast on the Disc reduced. A high numerical aperture demands one large beam splitter, which the manufacturing flow due to increased exposure time, which is necessary to prevent light loss in to compensate the beam splitter, lowered.

Herkömmliche Projektionssysteme, verwendend einen ablenkenden Strahlaufteiler, wie in dem japanischen Dokument 6-3 00 973 beschrieben, vermeidet diese Lichtverluste. Jedoch sind ablenkende Strahlaufteiler extrem schwer, für Projektionssystem mit hoher numerischer Apertur herzustellen. Zusätzlich verschlechtern ablenkende Strahlaufteiler die Bildauflösung aufgrund von strukturellen Nicht-Uniformitäten, enthaltend Variationen in der Absorption, der Phase, und die Abhängigkeit des Reflexionsvermögens sowohl von dem Einfallswinkel als auch dem Polarisationszustand des einfallenden Lichtflusses.Conventional projection systems using a distracting one Beam splitter as in Japanese document 6-3 00 973 described, avoids this loss of light. However, are distracting Beam splitter extremely heavy, for projection systems with high numerical aperture. Additionally worsen distracting beam splitter the image resolution due to structural non-uniformities containing variations in the Absorption, the phase, and the dependence of the Reflectivity from both the angle of incidence and the Polarization state of the incident light flux.

In herkömmlichen katadioptrischen System, die ein nicht-axiales Bild formen, wie Ringfeldsysteme, in denen ein nicht-axialer, ringförmiger Bereich der Maske beleuchtet und auch auf die Scheibe projiziert wird, ist kein Strahlaufteiler notwendig, und ein planarer Faltspiegel kann nahe an ein Zwischenbild angeordnet werden. In einem Schritt-und-Abtast-Photolithographiesystem, verwendend ein katadioptrisches Ringfeldsystem, wird, beispielsweise, die Scheibe mit den Mustern der Maske durch synchrones Bewegen der Maske und der Scheibe relativ zu dem katadioptrischen System beleuchtet.In conventional catadioptric system, which is a non-axial Form image like ring field systems in which a non-axial, annular area of the mask is illuminated and also on the disc is projected, no beam splitter is necessary, and one planar folding mirror can be arranged close to an intermediate image will. In a step-and-scan photolithography system, using a catadioptric ring field system, for example, through the disk with the patterns of the mask synchronously moving the mask and the disk relative to the Illuminated catadioptric system.

Wenn mehrere Zwischenbilder in einem katadioptrischen Ringfeldsystem ausgebildet werden, muß das katadioptrische System lang sein. Wenn das katadioptrische System mehrfache, konkave Spiegel verwendet, ist die Beleuchtungsfläche der Scheibe weit von der Achse entfernt, und das katadioptrische System ist groß. Daher sind Ringfeldsysteme mit einem einzigen, konkaven Spiegel, die ein einziges Zwischenbild bilden, zu bevorzugen. Solche Systeme sind in dem japanischen Patentdokument 7-1 11 512 und dem U.S. Patent 4 779 966 beschrieben.If several intermediate images in one catadioptric Ring field system must be trained, the catadioptric system To be long. If the catadioptric system has multiple, concave Using mirrors, the lighting area of the pane is far from the axis away, and the catadioptric system is large. Therefore are ring field systems with a single, concave mirror, the one form only intermediate picture, preferred. Such systems are in Japanese Patent Document 7-1 11 512 and U.S. patent 4,779,966.

In dem katadioptrischen System von U.S. Patent 4 779 966 ist ein konkaver Spiegel auf der Bildseite eines Zwischenbildes angeordnet. Da das Zwischenbild verkleinert ist, ist die bildseitige, numerische Apertur größer als die objektseitige, nummerische Apertur, was eine Herstellung eines ablenkenden Strahlaufteilers schwer macht und das Erreichen einer hohen, bildseitigen, numerischen Apertur verhindert. Die Auflösung wird verschlechtert, und der konkave Spiegel muß groß sein. In the U.S. catadioptric system Patent 4,779,966 is a concave mirror on the image side of an intermediate image arranged. Since the intermediate image is reduced, the image-side, numerical aperture larger than the object-side, numerical aperture, which is a manufacture of a distracting Beam splitter difficult and reaching a high, image-side, numerical aperture prevented. The resolution will deteriorated, and the concave mirror must be large.

Bei dem katadioptrischen System gemäß dem japanischen Patentdokument 7-1 11 512 bildet ein erstes, symmetrisches Abbildungssystem, enthaltend einen Konkavspiegel, ein Zwischenbild mit Einheitsvergrößerung. Diese Konfiguration reduziert Aberrationen in dem ersten Abbildungssystem. Als ein Resultat wird die komplette Vergrößerung des katadioptrischen Systems durch ein zweites Abbildungssystem bestimmt. Das zweite Abbildungssystem ist groß und komplex, wobei solch ein System insbesondere eine große numerische Aperatur aufweist. Ferner wird das Zwischenbild nahe dem Objekt ausgebildet, so daß der Arbeitsabstand klein ist, wenn nicht ein Polarisationsstrahlaufteiler oder ein ähnlicher Strahlaufteiler verwendet wird.In the catadioptric system according to the Japanese Patent document 7-1 11 512 forms a first, symmetrical Imaging system containing a concave mirror, an intermediate image with unit magnification. This configuration reduced Aberrations in the first imaging system. As a result the complete enlargement of the catadioptric system by a second imaging system determined. The second imaging system is large and complex, such a system especially a large one has numerical aperature. Furthermore, the intermediate picture becomes close the object so that the working distance is small if not a polarization beam splitter or the like Beam splitter is used.

Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist, ein katadioptrisches System zu liefern, das die Nachteile des Stands der Technik überwindet, d. h. einen großen Arbeitsabstand bereitstellt, Hochauflösungsbilder ausbildet, und geeignet zur Verwendung mit kurzwellenlängigem Licht ist.The object of the present invention is a catadioptric System that delivers the disadvantages of the prior art overcomes d. H. provides a large working distance Forms high resolution images, and suitable for use with short wavelength light.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein katadioptrisches. System nach Anspruch 1 bzw. ein Projektionssystem nach Anspruch 13 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 12 bzw. 14 bis 17 beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.This object is achieved by a catadioptric. A system according to claim 1 or a projection system according to claim 13 solved. Claims 2 to 12 and 14 to 17 describe preferred embodiments of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen eines katadioptrischen Systems nach der Erfindung umfassen ein erstes Abbildungssystem und ein zweites Abbildungssystem. Das erste Abbildungssystem umfaßt einen konkaven Spiegel. Das erste Abbildungssystem empfängt einen Lichtfluß von einem Objekt und bildet ein Zwischenbild des Objekts. Das zweite Abbildungssystem bildet das Zwischenbild dann wieder ab und bildet ein verkleinertes Bild des Objekts.Preferred embodiments of a catadioptric system according to the invention include a first imaging system and a second Imaging system. The first imaging system includes a concave one Mirror. The first imaging system receives a light flux from an object and forms an intermediate image of the object. The second The imaging system then reproduces and forms the intermediate image a reduced image of the object.

Bevorzugte Ausführungsformen eines katadioptrischen Systems gemäß der gegenwärtigen Erfindung umfassen ferner einen Flußseparator, der die Lichtflüsse aufteilt, die auf den konkaven Spiegel auftreffen und von demselben reflektiert werden. Der Flußseparator ist nahe dem Zwischenbild angeordnet. Der Flußseparator lenkt dadurch entweder den Lichtfluß von dem Objekt zu dem konkaven Spiegel oder den Lichtfluß, der von dem konkaven Spiegel reflektiert wird, zu dem zweiten Abbildungssystem. Der Flußseparator umfaßt eine planare Reflexionsfläche.Preferred embodiments of a catadioptric system according to the present invention further include a flow separator, which divides the fluxes of light onto the concave mirror hit and be reflected by the same. The river separator is placed near the intermediate image. The river separator directs thereby either the flow of light from the object to the concave Mirror or the flow of light from the concave mirror is reflected to the second imaging system. Of the Flow separator includes a planar reflection surface.

Bei einige Ausführungsformen umfaßt das erste Abbildungssystem ferner, auf der Objektseite oder der Bildseite, eine Linsengruppe mit Einrichtungsdurchlauf und eine Linsengruppe mit Zweirichtungsdurchlauf. Die Linsengruppe mit Einrichtungsdurchlauf empfängt den Lichtfluß von dem Objekt, transmittiert den Lichtfluß zu der Linsengruppe mit Zweirichtungsdurchlauf und zu dem konkaven Spiegel. Der konkave Spiegel reflektiert den Lichtfluß zurück durch die optische Gruppe mit Zweirichtungsdurchlauf und bildet das Zwischenbild.In some embodiments, the first imaging system includes furthermore, on the object side or the image side, a lens group with facility pass and a lens group with Two-way pass. The lens group with setup run receives the light flux from the object, transmits the light flux to the bi-directional lens group and the concave one Mirror. The concave mirror reflects the light flow back through the optical group with two-way pass and forms the intermediate picture.

Das katadioptrische System erfüllt vorzugsweise verschiedene Bedingungen. Mit einer Vergrößerung β₁ des ersten Abbildungssystems, einem axialen Abstand L₁ zwischen dem Objekt und einem Schnittpunkt der Achsen des ersten Abbildungssystems S1 und des zweiten Abbildungssystems sowie einem axialen Abstand L_CM zwischen dem Objekt und dem konkaven Spiegel erfüllt das katadioptrische System vorzugsweise die folgenden Ungleichungen:The catadioptric system preferably fulfills various conditions. With an enlargement β 1 of the first imaging system, an axial distance L 1 between the object and an intersection of the axes of the first imaging system S1 and the second imaging system and an axial distance L _CM between the object and the concave mirror, the catadioptric system preferably fulfills the following inequalities:

0,75 < |β₁| < 0,95
0,13 < |L₁/L_CM| < 0,350.75 <| β₁ | <0.95
0.13 <| L₁ / L _CM | <0.35

Die Linsengruppe mit Zweirichtungsdurchlauf umfaßt vorzugsweise zumindest zwei refraktive Elemente mit unterschiedlichen negativen Stärken und zwei refraktive Elemente mit unterschiedlichen positiven Stärken. Die Linsengruppe mit Einrichtungsdurchlauf umfaßt vorzugsweise drei refraktive Elemente mit unterschiedlichen Stärken.The bi-directional lens group preferably comprises at least two refractive elements with different negatives Strengths and two refractive elements with different positive strengths. The lens group with setup run preferably comprises three refractive elements with different ones Strengthen.

Das zweite Abbildungssystem kann, von der Objektseite zur Bildseite, eine dritte Linsengruppe mit einer positiven Stärke und eine vierte Linsengruppe mit einer positiven Stärke umfassen. Das zweite Abbildungssystem kann ferner einen Spiegel umfassen, der den Lichtfluß von der dritten Linsengruppe empfängt und denselben zu der vierten Linsengruppe führt. Der Spiegel und der Flußseparator sind vorzugsweise so angeordnet, daß das Bild in einer Ebene parallel zu dem Objekt angeordnet ist.The second imaging system can, from the object side to Image side, a third lens group with a positive power and include a fourth lens group with a positive power. The second imaging system may further include a mirror that the Light flux from the third lens group receives and the same the fourth lens group leads. The mirror and the river separator are preferably arranged so that the image is in one plane is arranged parallel to the object.

Vorzugsweise sind die refraktiven Elemente des katadioptrischen Systems aus Quarzglas und Fluorit hergestellt. Die Linsengruppe mit Zweirichtungsdurchlauf umfaßt vorzugsweise ein positive Linse aus Fluorit und erfüllt vorzugsweise folgende Ungleichung:Preferably, the refractive elements are catadioptric Systems made of quartz glass and fluorite. The lens group with Bi-directional sweep preferably comprises a positive lens Fluorite and preferably satisfies the following inequality:

0,5 < |Φ_C/Φ_M| < 1,6,0.5 <| Φ _C / Φ _M | <1.6,

wobei Φ_C eine Summe der Stärken der positiven Linsen, hergestellt aus Fluorit, in der Linsengruppe mit Zweirichtungsdurchlauf und Φ_M einer Stärken des Konkavspiegels ist.where Φ _{C is} a sum of the strengths of the positive lenses, made of fluorite, in the bi-directional lens group and Φ _{M is} a strength of the concave mirror.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der beispielhaft einige Ausführungsformen der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen erklärt sind, wobei:Further features and advantages of the invention result from the following description, in the example some Embodiments of the invention based on schematic Drawings are explained, whereby:

Fig. 1 ein optisches Diagramm eines katadioptrischen Optiksystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist; Fig. 1 is an optical diagram of a catadioptric optical system according to a first embodiment of the invention;

Fig. 2(a) und 2(b) Graphen von Queraberrationen der ersten Ausführungsform zeigen, wobei in Fig. 2(a) die Queraberrationen mit einer Bildhöhe von Y = 18,6 mm und in Fig. 2(b) Queraberrationen mit einer Bildhöhe von Y = 5,0 mm zeigt. Fig. 2 (a) and 2 (b) are graphs of transverse aberrations of the first embodiment show, in Fig. 2 (a), the transverse aberrations at an image height of Y = 18.6 mm and in Fig. 2 (b) transverse aberrations with a Image height of Y = 5.0 mm shows.

Fig. 3 ein optisches Diagramm eines katadioptrischen Optiksystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist; Fig. 3 is an optical diagram of a catadioptric optical system according to a second embodiment of the invention;

Fig. 4(a) und 4(b) Graphen von Queraberrationen der zweiten Ausführungsform zeigen, wobei in Fig. 4(a) die Queraberrationen mit einer Bildhöhe von Y = 18,6 mm und in Fig. 4(b) Queraberrationen mit einer Bildhöhe von Y = 5,0 mm zeigt. Fig. 4 (a) and 4 (b) are graphs of transverse aberrations of the second embodiment show, in Fig. 4 (a), the transverse aberrations mm with an image height of Y = 18.6, and in FIG. 4 (b) transverse aberrations with a Image height of Y = 5.0 mm shows.

Zur Erleichterung der Beschreibung der Ausführungsformen ist die optische Achse als eine Linie oder miteinander verbundene Serien von Liniensegmenten durch einen Krümmungsmittelpunkt einer reflektierenden oder refraktierenden Fläche dargestellt. Wie gut bekannt, haben optische Systeme mit geneigten, reflektierenden Flächen optische Achsen, bestehend aus verbundenen Liniensegmenten. Richtungen entlang einer optischen Achse auf ein Objekt oder ein Bild zu werden "objektseitig" bzw. "bildseitig" genannt.To facilitate the description of the embodiments, the optical axis as a line or interconnected series of line segments through a center of curvature one reflecting or refracting surface. How well known, have optical systems with inclined, reflective Surfaces optical axes consisting of connected Line segments. Directions along an optical axis Object or a picture to become "object side" or "image side" called.

Bevorzugte Ausführungsformen eines katadioptrischen Systems gemäß der gegenwärtigen Erfindung umfassen, wie den Fig. 1 und 3, beispielsweise, zu entnehmen ist, von der Objektseite zur Bildseite entlang einer Achse des katadioptrischen Systems, ein erstes Abbildungssystem S1 mit einer Vergrößerung β₁, das einen Lichtfluß von einem Objekt M empfängt und ein Zwischenbild des Objekts M ausbildet, und ein zweites Abbildungssystem S2, das das Zwischenbild wieder abbildet und ein verkleinertes Bild des Objekts M auf einem Substrat W ausbildet. Das Objekt M ist im allgemeinen eine Maske und das Substrat W eine Scheibe.Preferred embodiments of a catadioptric system according to the present invention comprise, as can be seen from FIGS. 1 and 3, for example, from the object side to the image side along an axis of the catadioptric system, a first imaging system S1 with a magnification β 1, which has a light flux of receives an object M and forms an intermediate image of the object M, and a second imaging system S2, which reproduces the intermediate image again and forms a reduced image of the object M on a substrate W. Object M is generally a mask and substrate W is a disk.

Das erste Abbildungssystem S1 umfaßt ferner, von der Objektseite zur Bildseite gesehen, eine Linsengruppe G1 mit Einrichtungsdurchlauf, eine Linsengruppe G2 mit Zweirichtungsdurchlauf und einen konkaven Spiegel CM. Die Linsengruppe G1 mit Einrichtungsdurchlauf empfängt den Lichtfluß von dem Objekt M und transmittiert den Lichtfluß zu der Linsengruppe G2 mit Zweirichtungsdurchlauf. Der Lichtfluß passiert durch die Linsengruppe G2 mit Zweirichtungsdurchlauf zu dem Konkavspiegel CM. Der Konkavspiegel CM reflektiert den Lichtfluß zurück durch die Linsengruppe G2 mit Zweirichtungsdurchlauf, die das Zwischenbild bildet.The first imaging system S1 further comprises, from the object side seen to the picture side, a lens group G1 with Setup pass, using a lens group G2 Two-way pass and a concave mirror CM. The One-pass lens group G1 receives the light flux from the object M and transmits the light flux to the Lens group G2 with two-way pass. The flow of light happens through the lens group G2 with two-way pass to the Concave mirror CM. The concave mirror CM reflects the light flow back through the lens group G2 with two-way pass, the forms the intermediate picture.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines katadioptrischen Systems gemäß der gegenwärtigen Erfindung umfaßt ferner einen Flußseparator M1, der die Lichtflüsse voneinander separiert, die auf die Linsengruppe G2 mit Zweirichtungsdurchlauf auftreffen und aus derselben austreten. Der Flußseparator M1 ist nahe dem Zwischenbild angeordnet. Der Flußseparator M1 führt somit entweder den Lichtfluß von der Linsengruppe G1 mit Einrichtungsdurchlauf zu der Linsengruppe G2 mit Zweirichtungsdurchlauf oder führt den Lichtfluß, der aus der Linsengruppe G2 mit Zweirichtungsdurchlauf ausritt, nach Reflexion von dem Konkavspiegel CM zu dem zweiten Abbildungssystem S2. Der Flußseparator M1 umfaßt eine planare, reflektierende Fläche R1, angeordnet zwischen der Linsengruppe G1 mit Einrichtungsdurchlauf und der Linsengruppe G2 mit Zweirichtungsdurchlauf.A preferred embodiment of a catadioptric system according to the present invention further comprises one Flow separator M1, which separates the light flows from each other hit the lens group G2 with two-way pass and emerge from the same. The flow separator M1 is close to that Intermediate picture arranged. The flow separator M1 thus either leads the light flow from the lens group G1 with device pass the lens group G2 with two-way pass or leads the Luminous flux from the lens group G2 with two-way pass rode out after reflection from the concave mirror CM to the second Imaging system S2. The flow separator M1 comprises a planar, reflecting surface R1 arranged between the lens group G1 with device run and the lens group G2 with Two-way pass.

Das zweite Abbildungssystem S2 umfaßt, von der Objektseite zur Bildseite gesehen, eine dritte Linsengruppe G3 mit positiver Stärke und eine vierte Linsengruppe G4 mit positiver Stärke. Die dritte Linsengruppe G3 empfängt den Lichtfluß von der Linsengruppe G2 mit Zweirichtungsdurchlauf und transmittiert den Lichtfluß zu der vierten Linsengruppe G4. Die dritte Linsengruppe G3 dient primär als eine Feldlinsengruppe.The second imaging system S2 comprises, from the object side to Seen picture side, a third lens group G3 with positive Power and a fourth lens group G4 with positive power. The third lens group G3 receives the light flux from the lens group G2 with two-way pass and transmits the light flow the fourth lens group G4. The third lens group G3 serves primarily as a field lens group.

Die zweite Linsengruppe S2 kann ferner einen ebenen Spiegel M2 umfassen, angeordnet zwischen der dritten Linsengruppe G3 und der vierten Linsengruppe G4. Der ebene Spiegel M2 empfängt den Lichtfluß von der dritten Linsengruppe G3 und führt den Lichtfluß zu der vierten Linsengruppe G4. Der ebene Spiegel M2 und der Flußseparator M1 reflektieren den Lichtfluß so, daß das Objekt M und das Bild des Objekts M auf dem Substrat W in parallelen Ebenen sind. Dies ermöglicht dem Substrat W, in einer Ebene parallel zu dem Objekt M zu sein, was die Schritt-und-Abtast-Beleuchtung des Substrats W unter Verwendung des katadioptrischen Systems vereinfacht.The second lens group S2 can also have a flat mirror M2 comprise arranged between the third lens group G3 and the fourth lens group G4. The flat mirror M2 receives the Luminous flux from the third lens group G3 and guides the luminous flux to the fourth lens group G4. The flat mirror M2 and the Flow separator M1 reflect the light flow so that the object M and the image of the object M on the substrate W in parallel planes are. This enables the substrate W to be in a plane parallel to the object M to be what the step-and-scan illumination of the Substrate W using the catadioptric system simplified.

Die vierte Linsengruppe G4 korrigiert primär sphärische Aberrationen und ermöglicht somit eine hohe numerische Apertur mit hoher Auflösung.The fourth lens group G4 primarily corrects spherical ones Aberrations and thus enables a high numerical aperture high resolution.

Ein katadioptrisches System gemäß der Erfindung erfüllt vorzugsweise verschiedene Bedingungen. Mit einer Vergrößerung β₁ des ersten Abbildungssystems S1, einem axialen Abstand L₁ zwischen dem Objekt und einem Schnittpunkt einer Achse des ersten Abbildungssystems S1 und einer Achse des zweiten Abbildungssystems sowie einem axialen Abstand L_CM zwischen dem Objekt und dem konkaven Spiegel CM erfüllt das katadioptrische System vorzugsweise folgende Ungleichungen:A catadioptric system according to the invention preferably fulfills various conditions. With an enlargement β₁ of the first imaging system S1, an axial distance L₁ between the object and an intersection of an axis of the first imaging system S1 and an axis of the second imaging system and an axial distance L _CM between the object and the concave mirror CM, the catadioptric system preferably fulfills following inequalities:

0,75 < |β₁| < 0,95 (1)0.75 <| β₁ | <0.95 (1)

0,13 < |L₁/L_CM| < 0,35. (2)0.13 <| L₁ / L _CM | <0.35. (2)

Die Ungleichung 1 spezifiziert einen Bereich für die Vergrößerung β₁ des ersten Abbildungssystems S1. Wenn der untere Grenzwert der Ungleichung 1 verletzt wird, dann ist die numerische Apertur des Zwischenbilds groß und einer Ablenkung durch den Flußseparator M1 wird schwer. Wenn der obere Grenzwert der Ungleichung 1 überschritten wird, ist die Vergrößerung β₁ des ersten Abbildungssystems S1 zu nahe dem Einheitswert, wodurch die Stärke erhöht wird, die von dem zweiten Abbildungssystem S2 benötigt wird. Wenn die Stärke des zweiten Abbildungssystems S2 zu groß ist, dann ist es schwer, eine hohe numerische Apertur zu erhalten, und das Abbildungssystem S2 muß groß und komplex sein. Der obere und untere Grenzwert der Ungleichung 1 betragen am bevorzugtesten 0,8 bzw. 0,9.Inequality 1 specifies a range for the magnification β₁ of the first imaging system S1. If the lower limit of Inequality 1 is violated, then the numerical aperture of the Large intermediate image and a distraction by the flow separator M1 becomes difficult. If the upper limit of inequality 1 is exceeded, the magnification β₁ of the first Imaging system S1 too close to the unit value, reducing the strength is increased, which is required by the second imaging system S2 becomes. If the strength of the second imaging system S2 is too large then it's hard to get a high numerical aperture and the imaging system S2 must be large and complex. The upper and lower limit of inequality 1 are most preferred 0.8 or 0.9.

Die Ungleichung 2 spezifiziert eine Beziehung zwischen dem Objekt M und dem zweiten Abbildungssystem S2. Wenn der untere Grenzwert der Ungleichung 2 verletzt wird, dann ist der Abstand von der Fläche des zweiten Abbildungssystems S2, die am nächsten dem Objekt M angeordnet ist, und dem Substrat W (d. h. der "Arbeitsabstand") zu kurz, was das katadioptrische System dazu bringt, nicht in Schritt-und-Abtast-Projektionssystemen verwendbar zu sein. Wenn der obere Grenzwert der Ungleichung 2 überschritten wird, dann sind Koma und Distorsion schwer zufriedenstellend zu steuern. Der untere Grenzwert und der obere Grenzwerte der Ungleichung 2 betragen am bevorzugtesten 0,19 bzw. 0,3.Inequality 2 specifies a relationship between the object M and the second imaging system S2. If the lower limit the inequality 2 is violated, then the distance from the Area of the second imaging system S2 closest to the Object M is arranged, and the substrate W (i.e. the "Working distance") too short, which leads to the catadioptric system brings, not usable in step-and-scan projection systems to be. When the upper limit of inequality 2 is exceeded then coma and distortion are difficult to satisfactorily Taxes. The lower limit and the upper limit of the Most inequality 2 is 0.19 and 0.3, respectively.

Die zweite Linsengruppe G2 umfaßt vorzugsweise zwei Linsenelemente mit unterschiedlichen negativen Stärken und zwei Linsenelemente mit unterschiedlichen positiven Stärken. Während negative Linsen eine Korrektur von Koma, sphärischer Aberration und Feldkrümmung erleichtern, sind positive Linsen notwendig, um eine hohe numerische Apertur zu erhalten und einen ausreichend großen Beleuchtungsbereich abzudecken, während Kompaktheit aufrecht erhalten wird. Um Aberrationen des zweiten Abbildungssystems S2 einfach und ausreichend zu korrigieren, umfaßt das zweite Abbildungssystem S2 zumindest zwei negative Linsen mit unterschiedlichen Stärken und zumindest zwei positive Linsen mit unterschiedlichen Stärken.The second lens group G2 preferably comprises two lens elements with different negative powers and two lens elements with different positive strengths. While negative lenses a correction of coma, spherical aberration and field curvature lighten, positive lenses are necessary to a high to obtain a numerical aperture and a sufficiently large one Cover lighting area while maintaining compactness is obtained. About aberrations of the second imaging system S2 the second includes simple and sufficient correction Imaging system S2 with at least two negative lenses different strengths and at least two positive lenses with different strengths.

Die Linsengruppe G1 mit Einrichtungsdurchlauf umfaßt vorzugsweise drei Linsenelemente mit unterschiedlichen Stärken.The device pass lens group G1 preferably comprises three lens elements with different powers.

Katadioptrische Hochauflösungssysteme müssen strikte Durchführungsforderungen erfüllen, enthaltend Forderungen für die Distorsionskorrektur und die Feldkrümmung. Um solche Forderungen zu erfüllen, werden die katadioptrischen System häufig während der Herstellung einjustiert, um Aberrationen zu reduzieren. Im allgemeinen sind Linsen, die nahe an einem Objekt angeordnet sind, geeigneter zum Entfernen von Aberrationen. Die Linsengruppe G2 mit Zweirichtungsdurchlauf ist normalerweise nicht ausreichend zur Durchführung einer Aberrationskorrektur. Die Linsengruppe G1 mit Einrichtungsdurchlauf dient als eine Aberrationskorrekturlinse, die eine Korrektur der Distorsion und der Feldkrümmung während der Herstellung ermöglicht und zusätzlich einen langen Arbeitsabstand liefert. Solch ein katadioptrisches System ist einfach in Schritt und-Abtast-Projektionssystemen verwendbar.High resolution catadioptric systems must be strict Fulfill implementation requirements, including requirements for the Correction of distortion and field curvature. To such demands To meet, the catadioptric system is common during the Manufacturing adjusted to reduce aberrations. in the general are lenses that are placed close to an object more suitable for removing aberrations. The lens group G2 with Bi-directional sweep is usually not sufficient Perform an aberration correction. The lens group G1 with Device run serves as an aberration correction lens, which corrects distortion and field curvature during the Manufacturing enables and also a long working distance delivers. Such a catadioptric system is easy in step and scanning projection systems can be used.

Die vierte Linsengruppe G4 kann ferner eine variable Apertur AS zum Steuern eines Koherenzfaktors σ enthalten. Das japanische Patentdokument 62-50811 offenbart, beispielsweise, eine Phasenverschiebungsmethode, die die Auflösung und die Tiefe des Fokus durch Verschieben der Phasen eines Teils der Maske relativ zu eine anderen Teil verbessert. Da das katadioptrische System dieser Erfindung einer variable Apertur enthalten kann, kann der Koherenzfaktor σ gesteuert werden, was diese katadioptrischen Systeme verwendbar für Phasenverschiebungsmethoden macht.The fourth lens group G4 can also have a variable aperture AS to control a coherence factor σ included. The Japanese Patent document 62-50811 discloses, for example, one Phase shift method that uses the resolution and depth of the Focus by shifting the phases of a part of the mask relatively to another part improved. Because the catadioptric system This invention can contain a variable aperture, the Coherence factor σ can be controlled what this catadioptric Makes systems usable for phase shift methods.

Bei den katadioptrischen Systemen der Erfindung sind die Elemente der Linsengruppe vorzugsweise aus Quarzglas oder Fluorit hergestellt, wenn die katadioptrischen Systeme mit Wellenlängen von weniger als 300 mm verwendet werden sollen.In the catadioptric systems of the invention, the elements are the lens group preferably made of quartz glass or fluorite manufactured when the catadioptric systems with wavelengths of less than 300 mm should be used.

Die zweite Linsengruppe G2 umfaßt ferner vorzugsweise eine positive Linse, die aus Fluorit ausgebildet ist und vorzugsweise folgende Ungleichung 3 erfüllt:The second lens group G2 preferably further comprises one positive lens made of fluorite and preferably fulfills the following inequality 3:

0,5 < |Φ_C/Φ_m| < 1,6, (3)0.5 <| Φ _C / Φ _m | <1.6, (3)

wobei Φ_c die Summe der Stärken der postiven Linsen, hergestellt aus Fluorit, in der Linsengruppe G2 mit Zweirichtungsdurchlauf und Φ_c eine Stärke des konkaven Spiegels CM ist.where Φ _{c is} the sum of the powers of the positive lenses, made of fluorite, in the lens group G2 with a two-way pass and Φ _{c is} a power of the concave mirror CM.

Durch Bereitstellen der Linsengruppe G2 mit Zweirichtungsdurchlauf und einer postiven Linse aus Fluorit kann die chromatische Aberration in dem Lichtfluß, auftreffend auf den konkaven Spiegel CM, und die chromatische Aberration an dem Eingang des katadioptrischen Systems korrigiert werden. Wenn die Ungleichung 3 nicht erfüllt wird, dann wird die chromatische Aberration nicht zufriedenstellend korrigiert.By providing the G2 lens group with bi-directional sweep and a positive fluorite lens can achieve the chromatic Aberration in the flow of light hitting the concave mirror CM, and the chromatic aberration at the input of the catadioptric system to be corrected. If the inequality 3 is not satisfied, then the chromatic aberration will not corrected satisfactorily.

Bereitstellen einer Vergrößerung mit dem ersten Abbildungssystem S1 macht das zweite Abbildungssystem S2 einfacher, was eine hohe numerische Apertur ermöglicht, während das zweite Abbildungssystem S2 einfach und kompakt bleibt.Providing an enlargement with the first imaging system S1 makes the second imaging system S2 simpler, which is high enables numerical aperture while the second imaging system S2 remains simple and compact.

Embodiment 1

Ein katadioptrisches System gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt. Das erste Abbildungssystem S1 umfaßt, von der Objektseite zu der Bildseite, die Linsengruppe G1 mit Einrichtungsdurchlauf, die Linsengruppe G2 mit Zweirichtungsdurchlauf und den konkaven Spiegel CM. Die Linsengruppe G1 mit Einrichtungsdurchlauf umfaßt, von der Objektseite zur Bildseite entlang einer Achse, eine negative Meniskuslinse L11 mit einer konvexen Fläche 1, die der Objektseite zugewandt ist, eine bikonvexe Linse L12, eine bikonkave Linse L13 und eine positive Meniskuslinse L14 mit einer konvexen Fläche 7, die der Objektseite zugewandt ist. Die Linsengruppe G2 mit Zweirichtungsdurchlauf umfaßt, von der Objektseite zur Bildseite, eine bikonvexe Linse L21, eine negative Meniskuslinse L22 mit einer konkaven Fläche 13, die der Objektseite zugewandt ist, eine bikonvexe Linse L23, eine negative Meniskuslinse L24 mit einer konvexen Fläche 17, die der Objektseite zugewandt ist, eine bikonkave Linse L25, eine bikonvexe Linse L26, eine positive Meniskuslinse L27 mit einer konvexen Fläche 23, die der Objektseite zugewandt ist, eine konvexe Linse L28, eine negative Meniskuslinse L29 mit einer konvexen Fläche 27, die der Objektseite zugewandt ist, und eine bikonkave Linse L291. A catadioptric system according to a first exemplary embodiment of the invention is shown in FIG. 1. The first imaging system S1 comprises, from the object side to the image side, the lens group G1 with one-way pass, the lens group G2 with two-way pass and the concave mirror CM. The device pass lens group G1 includes, from the object side to the image side along an axis, a negative meniscus lens L11 with a convex surface 1 facing the object side, a biconvex lens L12, a biconcave lens L13 and a positive meniscus lens L14 with a convex surface 7 , which faces the object side. The bi-directional lens group G2 comprises, from the object side to the image side, a biconvex lens L21, a negative meniscus lens L22 with a concave surface 13 facing the object side, a biconvex lens L23, a negative meniscus lens L24 with a convex surface 17 , the a biconcave lens L25, a biconvex lens L26, a positive meniscus lens L27 with a convex surface 23 facing the object side, a convex lens L28, a negative meniscus lens L29 with a convex surface 27 facing the object side and a biconcave lens L291.

Der Flußseparator M1 ist zwischen der Linsengruppe G1 mit Einrichtungsdurchlauf und der zweiten Linsengruppe G2 angeordnet. Der Lichtfluß, der von der Linsengruppe G1 mit Einrichtungsdurchlauf in Richtung der Linsengruppe G2 mit Zweirichtungsdurchlauf und dem konkaven Spiegel CM fortschreitet, wird von einem planparallelen Bereich PP1 des Flußseparators M1 transmittiert; der Lichtfluß, der von dem konkaven Spiegel CM in Richtung der Linsengruppe G1 mit Einrichtungsdurchlauf zurückkehrt, wird von der reflektierenden Fläche R des Flußseparators M1 zu dem zweiten Abbildungssystem S2 reflektiert. Es wird zu verstehen sein, daß der Flußseparator M1 des Ausführungsbeispiels 1 alternativerweise so orientiert sein kann, daß Lichtfluß von der Linsengruppe G1 mit Einrichtungsdurchlauf zu der Linsengruppe G2 mit Zweirichtungsdurchlauf reflektiert wird, und daß Lichtfluß, reflektiert von dem konkaven Spiegel CM, in Richtung des zweiten Abbildungssystems S2 ohne Reflexion durch den Flußseparator M1 propagieren kann.The flow separator M1 is between the lens group G1 Device pass and the second lens group G2. The light flux from the lens group G1 with Setup pass in the direction of the lens group G2 with Bidirectional sweep and the concave mirror CM advances, is from a plane-parallel area PP1 of the flow separator M1 transmitted; the light flux from the concave mirror CM in Direction of the lens group G1 with device pass returns, is reflected by the reflecting surface R of the Flow separators M1 to the second imaging system S2 reflected. It will be understood that the flow separator M1 of the Embodiment 1 can alternatively be oriented that light flux from the lens group G1 with device pass the lens group G2 is reflected with bidirectional scanning, and that light flux reflected from the concave mirror CM in Direction of the second imaging system S2 without reflection by the Flow separator M1 can propagate.

Die dritte Linsengruppe G3 umfaßt, von der Objektseite zur Bildseite, eine bikonvexe Linse L31 und eine negative Meniskuslinse L32 mit einer konvexen Fläche 55, die zur Objektseite gewandt ist. Die vierte Linsengruppe G4 umfaßt, von der Objektseite zur Bildseite, eine positive Meniskuslinse L41 mit einer konvexen Fläche 58, die der Objektseite zugewandt ist, eine bikonvexe Linse L42, eine Apertur AS, eine bikonvexe Linse L43, eine positive Meniskuslinse L44 mit einer konvexen Fläche 65, die der Objektseite zugewandt ist, eine bikonkave Linse L45, eine positive Meniskuslinse L46 mit einer konvexen Fläche 69, die der Objektseite zugewandt ist, eine negative Meniskuslinse L47 mit einer konvexen Fläche 71, die der Objektseite zugewandt ist, und eine bikonvexe Linse L48.The third lens group G3 comprises, from the object side to the image side, a biconvex lens L31 and a negative meniscus lens L32 with a convex surface 55 which faces the object side. The fourth lens group G4 comprises, from the object side to the image side, a positive meniscus lens L41 with a convex surface 58 which faces the object side, a biconvex lens L42, an aperture AS, a biconvex lens L43, a positive meniscus lens L44 with a convex surface 65 that faces the object side, a biconcave lens L45, a positive meniscus lens L46 with a convex surface 69 that faces the object side, a negative meniscus lens L47 with a convex surface 71 that faces the object side, and a biconvex lens L48 .

Ein ebener Spiegel M2 ist zwischen der dritten Linsengruppe G3 und der vierten Linsengruppe G4 angeordnet. Der ebene Spiegel M2 führt den Lichtfluß, der aus der dritten Linsengruppe G3 austritt, zu der vierten Linsengruppe G4. A flat mirror M2 is between the third lens group G3 and the fourth lens group G4. The flat mirror M2 leads the light flux that emerges from the third lens group G3 the fourth lens group G4.

Tabelle 1 enthält Spezifikationen für das Ausführungsbeispiel 1. In Tabelle 1 steht β für eine Verkleinerung des katadioptrischen Systems, NA_i eine bildseitige, numerische Apertur und d₀ einen axialen Abstand zwischen dem Objekt und der Fläche des katadioptrischen Systems, die am weitesten auf der Objektseite angeordnet ist. Die erste Spalte listet Oberflächen auf, durchnumeriert in einer Reihenfolge von der Objektseite zur Bildseite entlang einer Achse, entlang der der Lichtfluß von dem Objekt fortschreitet; die zweite Spalte, mit "r" betitelt, listet entsprechende Krümmungsradi der Linsenfläche auf; die dritte Spalte, mit "d" betitelt, listet axiale Separationen zwischen benachbarten Flächen auf; die vierte Spalte, mit "n" betitelt, listet die Brechungsindizes der entsprechenden Linsenelemente auf; und die vierte Spalte, mit "Gruppe" betitelt, liefert die Linsengruppenzahl, in der das jeweilige, entsprechende optische Element angeordnet ist.Table 1 contains specifications for the exemplary embodiment 1. In Table 1, β stands for a reduction in the size of the catadioptric system, NA _{i for} a numerical aperture on the image side and d₀ for an axial distance between the object and the surface of the catadioptric system, which is arranged furthest on the object side is. The first column lists surfaces, numbered in an order from the object side to the image side along an axis along which the light flux proceeds from the object; the second column, titled "r", lists corresponding radii of curvature of the lens surface; the third column, titled "d", lists axial separations between adjacent faces; the fourth column, titled "n", lists the refractive indices of the corresponding lens elements; and the fourth column, titled "Group", provides the number of lens groups in which the respective corresponding optical element is arranged.

Eine Vorzeichenkonvention für den Krümmungsradius r ist verwendet, gemäß der zwischen dem Objekt und dem konkaven Spiegel CM der Krümmungsradius r für eine konvexe Fläche, die der Objektseite zugewandt ist, positiv ist. Zwischen dem ersten ebenen Spiegel M1 und dem zweiten ebenen Spiegel M2 ist der Krümmungsradius r für eine konvexe Fläche, die dem ersten Spiegel M1 zugewandt ist (d. h. der Objektseite zugewandt ist) positiv. Zwischen dem zweiten ebenen Spiegel M2 und der Scheibe W ist der Krümmungsradius r für eine konvexe Fläche, die der Bildseite zugewandt ist, positiv. Die Oberflächenseparationen d sind negativ zwischen dem konkaven Spiegel CM und dem ersten, ebenen Spiegel M1 und zwischen dem zweiten ebenen Spiegel M2 und der Scheibe W. Ansonsten sind die Oberflächenseparationen d positiv.A sign convention for the radius of curvature r is used according to the between the object and the concave mirror CM the Radius of curvature r for a convex surface, that of the object side is positive. Between the first flat mirror M1 and the second plane mirror M2 is the radius of curvature r for a convex surface facing the first mirror M1 (i.e. the object side is facing) positive. Between the second plane mirror M2 and the disc W is the radius of curvature r for a convex surface facing the picture side is positive. The Surface separations d are negative between the concave Mirror CM and the first, flat mirror M1 and between the second level mirror M2 and the disc W. Otherwise, the Surface separations d positive.

In Tabelle 1 sind die Brechungsindizes "n" bei einer Wellenlänge von λ = 193,4 nm (ArF-Excimer-Wellenlänge) gegeben. Bei dem Ausführungsbeispiel 1 bestehen die optischen Materialien aus Quarzglas (n = 1,56019) und Fluorit (n = 1,50138). In Table 1, the refractive indices are "n" at one wavelength given by λ = 193.4 nm (ArF excimer wavelength). In which Embodiment 1 consist of the optical materials Quartz glass (n = 1.56019) and fluorite (n = 1.50138).

Tabelle 1 Table 1

(Ausführungsbeispiel 1) (Embodiment 1)

Fig. 2 (a) zeigt Graphen von Queraberrationen des Ausführungsbeispiels 1 für eine Bildhöhe von Y = 18,6 mm bei Wellenlängen von 193,0 nm, 193,2 nm, 193,4 nm, 193,6 nm bzw. 193,8 nm. Fig. 2(b) zeigt ähnliche Graphen für Queraberrationen für eine Bildhöhe von Y = 5,0 mm. Den Fig. 2(a) und 2(b) ist deutlich zu entnehmen, daß das katadioptrische System des Ausführungsbeispiels 1 eine exzellente Aberrationskorrektur aufweist, obwohl das katadioptrische System einen großen Arbeitsabstand und eine hohe numerische Apertur aufweist. Die chromatische Aberrationskorrektur in dem Wellenlängenband von 193,4 nm ± 0,4 nm ist besonders gut. Fig. 2 (a) shows plots of transverse aberrations of Embodiment 1 for an image height of Y = 18.6 mm at wavelengths of 193.0 nm, 193.2 nm, 193.4 nm, 193.6 nm and 193.8 nm. Fig. 2 (b) shows similar graphs for transverse aberrations for an image height of Y = 5.0 mm. Figs. 2 (a) and 2 (b) can be clearly seen that the catadioptric system of the embodiment 1 has excellent aberration correction, although the catadioptric system has a large working distance and high numerical aperture. The chromatic aberration correction in the wavelength band of 193.4 nm ± 0.4 nm is particularly good.

Embodiment 2

Fig. 3 zeigt ein katadioptrisches System gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Linsengruppe G1 mit Einrichtungsdurchgang des ersten Abbildungssystems S1 umfaßt, von der Objektseite zur Bildseite, eine negative Meniskuslinse L11 mit einer konvexen Fläche 1, die der Objektseite zugewandt ist, eine bikonvexe Linse L12, eine bikonkave Linse L13 und eine positive Meniskuslinse L14 mit einer konvexen Fläche 7, die der Objektseite zugewandt ist. Die Linsengruppe G2 mit Zweirichtungsdurchlauf umfaßt, von der Objektseite zur Bildseite, eine bikonvexe Linse L21, eine negative Meniskuslinse L22 mit einer konkaven Fläche 13, die der Objektseite zugewandt ist, eine bikonvexe Linse L23, eine negative Meniskuslinse L24 mit einer konvexen Fläche 17, die der Objektseite zugewandt ist, eine bikonkave Linse L25, eine bikonvexe Linse L26, eine positive Meniskuslinse L27 mit einer konvexen Fläche 23, die der Objektseite zugewandt ist, eine bikonvexe Linse L28, eine negative Meniskuslinse L29 mit einer konkaven Fläche 27, die der Objektseite zugewandt, und eine negative Meniskuslinse L291 mit einer konkaven Fläche 29, die der Objektseite zugewandt ist. Fig. 3 shows a catadioptric system according to a second embodiment of the invention. The lens group G1 with the device passage of the first imaging system S1 comprises, from the object side to the image side, a negative meniscus lens L11 with a convex surface 1 facing the object side, a biconvex lens L12, a biconcave lens L13 and a positive meniscus lens L14 with a convex Area 7 , which faces the object side. The bi-directional lens group G2 comprises, from the object side to the image side, a biconvex lens L21, a negative meniscus lens L22 with a concave surface 13 facing the object side, a biconvex lens L23, a negative meniscus lens L24 with a convex surface 17 , the facing the object side, a biconcave lens L25, a biconvex lens L26, a positive meniscus lens L27 with a convex surface 23 which faces the object side, a biconvex lens L28, a negative meniscus lens L29 with a concave surface 27 which faces the object side , and a negative meniscus lens L291 with a concave surface 29 facing the object side.

Der Flußseparator M1 ist zwischen der Linsengruppe G1 mit Einrichtungsdurchlauf und der zweiten Linsengruppe G2 angeordnet. Lichtfluß, der von der Linsengruppe G1 mit Einrichtungsdurchlauf in Richtung der Linsengruppe G2 mit Zweirichtungsdurchlauf und dem konkaven Spiegel CM fortschreitet, wird durch einen planparallelen Bereich PP1 des Flußseparators M1 transmittiert; der Lichtfluß, der von dem konkaven Spiegel CM in Richtung der Linsengruppe G1 mit Einrichtungsdurchlauf zurückgeführt wird, wird von einer reflektierenden Fläche R des Flußseparators M1 zu dem zweiten Abbildungssystem S2 reflektiert. Es wird zu verstehen sein, daß der Flußseparator M1 des Ausführungsbeispiels 2 alternativerweise so orientiert sein kann, daß Lichtfluß von der Linsengruppe G1 mit Einrichtungsdurchlauf zu der Linsengruppe mit Zweirichtungsdurchlauf reflektiert wird, und daß Lichtfluß, der von dem konkaven Spiegel CM reflektiert wird, in Richtung des zweiten Abbildungssystems S2 propagieren kann, ohne Reflexion durch den Flußseparator M1. The flow separator M1 is arranged between the device pass lens group G1 and the second lens group G2. Light flux, which proceeds from the lens group G1 with one-way passage in the direction of the lens group G2 with two-way passage and the concave mirror CM, is transmitted through a plane-parallel area PP1 of the flow separator M1; the light flux which is returned from the concave mirror CM in the direction of the lens group G1 with a device pass is reflected by a reflecting surface R of the flux separator M1 to the second imaging system S2. It will be understood that the flow separator M1 of Embodiment 2 may alternatively be oriented so that light flux is reflected from the single pass lens group G1 to the bi-directional lens group and that light flux reflected from the concave mirror CM is directed in the direction of the second imaging system S2 can propagate without reflection by the flow separator M1.

Die dritte Linsengruppe G3 umfaßt, von der Objektseite zur Bildseite, eine bikonvexe Linse L31 und eine negative Meniskuslinse L32 mit einer konvexen Fläche 55, die der Objektseite zugewandt ist. Die vierte Linsengruppe G4 umfaßt, von der Objektseite zur Bildseite, eine positive Meniskuslinse L41 mit einer konvexen Fläche 58, die der Objektseite zugewandt ist, eine positive Meniskuslinse L42 mit einer konkaven Fläche 60, die der Objektseite zugewandt ist, einen Aperturstopp AS, eine bikonvexe Linse L43, eine positive Meniskuslinse L44 mit einer konvexen Fläche 65, die der Objektseite zugewandt ist, eine bikonkave Linse L45, eine positive Meniskuslinse L46 mit einer konvexen Fläche 69, die der Objektseite zugewandt ist, eine negative Meniskuslinse L47 mit einer konvexen Fläche 71, die der Objektseite zugewandt ist, und eine bikonvexe Linse L48.The third lens group G3 comprises, from the object side to the image side, a biconvex lens L31 and a negative meniscus lens L32 with a convex surface 55 which faces the object side. The fourth lens group G4 comprises, from the object side to the image side, a positive meniscus lens L41 with a convex surface 58 , which faces the object side, a positive meniscus lens L42 with a concave surface 60 , which faces the object side, an aperture stop AS, a biconvex Lens L43, a positive meniscus lens L44 with a convex surface 65 that faces the object side, a biconcave lens L45, a positive meniscus lens L46 with a convex surface 69 that faces the object side, a negative meniscus lens L47 with a convex surface 71 , which faces the object side, and a biconvex lens L48.

Der ebene Spiegel M2 ist zwischen der dritten Linsengruppe G3 und der vierten Linsengruppe G4 angeordnet.The plane mirror M2 is between the third lens group G3 and the fourth lens group G4.

Tabelle 2 enthält Spezifikationen für das katadioptrische System des Ausführungsbeispiels 2. Die Definition der Variablen, der Flächennumerierung und der Vorzeichenkonventionen sind gleich denjenigen, die im Zusammenhang mit Tabelle 1 beschrieben worden sind. Wie im Falle des Ausführungsbeispiels 1 verwendet das katadioptrische System des Ausführungsbeispiels 2 Quarzglas und Fluorit.Table 2 contains specifications for the catadioptric system of embodiment 2. The definition of the variable, the Area numbering and the sign convention are the same those that have been described in connection with Table 1 are. As in the case of embodiment 1, this is used Catadioptric system of the embodiment 2 quartz glass and Fluorite.

Das katadioptrische System des Ausführungsbeispiels 2 hat eine asphärische Fläche 31 und eine asphärische Fläche 63. Eine asphärische Fläche ist im allgemeinen durch einen Abstand ("Durchhang") von einem Punkt auf der Fläche zu einer Tangentiallinie der Fläche an einem Schnittpunkt zwischen der Achse und der Fläche, gemessen parallel zu der Achse der Fläche, spezifiziert. Der Durchhang einer Fläche in einem Abstand y von der Achse der Fläche, S(y), ist durch eine Standardformel gemäß Gleichung 1 gegeben, wobei r ein Krümmungsradius der Fläche, κ eine Kegelschnittkonstante und C_n der nth asphärische Koeffizient ist.The catadioptric system of exemplary embodiment 2 has an aspherical surface 31 and an aspherical surface 63 . An aspherical surface is generally specified by a distance ("sag") from a point on the surface to a tangent line of the surface at an intersection between the axis and the surface, measured parallel to the axis of the surface. The sag of a surface at a distance y from the axis of the surface, S (y), is given by a standard formula according to equation 1, where r is a radius of curvature of the surface, κ is a conic section constant and C _{n is} the nth aspherical coefficient.

In Tabelle 2 sind asphärische Flächen mit einem gekennzeichnet.In Table 2 are aspherical surfaces with a featured.

Tabelle 2 Table 2

(Ausführungsbeispiel 2) (Embodiment 2)

Fig. 4 (a) zeigt Graphen von Queraberrationen des Ausführungsbeispiels 2 für eine Bildhöhe Y = 18,6 mm bei Wellenlängen von 193,0 nm, 193,2 nm, 193,4 nm, 193,6 nm bzw. 193,8 nm. Fig. 4(b) zeigt ähnliche Graphen der Queraberrationen für eine Bildhöhe von Y = 5,0 mm. Wie den Fig. 4(a) und 4(b) deutlich zu entnehmen ist, zeigt das katadioptrische System des Ausführungsbeispiels 2 exzellente Aberrationenkorrektur, obwohl das katadioptrische System einen großen Arbeitsabstand und eine hohe numerische Apertur aufweist. Die chromatische Aberrationskorrektur in dem Wellenlängenband 193,4 nm ± 0,4 nm ist besonders gut. Fig. 4 (a) shows plots of transverse aberrations of Embodiment 2 for an image height Y = 18.6 mm at wavelengths of 193.0 nm, 193.2 nm, 193.4 nm, 193.6 nm and 193.8 nm Fig. 4 (b) shows similar graphs of the transverse aberrations for an image height of Y = 5.0 mm. As clearly discernible from Fig. 4 (a) and 4 (b) shows the catadioptric system of the embodiment 2 excellent aberration correction, although the catadioptric system has a large working distance and high numerical aperture. The chromatic aberration correction in the 193.4 nm ± 0.4 nm wavelength band is particularly good.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The in the above description, in the drawings and in Features of the invention disclosed in the claims can both individually as well as in any combination for the realization the invention in its various embodiments essential be.

Claims

1. A catadioptric system for photolithography for projecting an image of an object (M) onto a substrate (W), the system comprising the following from the object side to the image side:

(a) a first imaging system (S1) having an optical axis, comprising a concave mirror (CM) and providing a magnification β 1, wherein a light flux from the object (M) received by the first imaging system (S1) and from the concave Mirror (CM) is reflected to form an intermediate image;
(b) a second imaging system (S2) which has an optical axis, receives the light flux from the intermediate image and forms a reduced image of the object (M) on the substrate (W); and
(c) a flow separator (M1) arranged in the vicinity of the intermediate image, the flow separator (M1) either guiding the light flow from the object (M) to the concave mirror (CM), or the light flow reflected by the concave mirror ( CM) leads to the second imaging system (S2); in which
(d) the catadioptric system satisfies the following inequalities: 0.75 <| β₁ | <0.95
0.13 <L₁ / L _CM <0.35, where L₁ is an axial distance between the object (M) and an intersection of the optical axis of the first imaging system (S1) with the optical axis of the second imaging system (S2) and L _{CM is} an axial distance between the concave mirror (CM) and the object <M).

2. Catadioptric system according to claim 1, characterized in that
the first imaging system (S1) further comprises, from the object side to the image side, a one-pass lens group (G1) and a two-way pass lens group (G2), the one-pass lens group (G1) receiving the light flux from the object (M); and
the intermediate image of the object (M) between the lens group (G1) with one-way pass and the lens group (G2) with two-way pass is formed after the light flow from the object (M) through the concave mirror (CM) through the lens group (G2) with two-way pass has been reflected.

3. Catadioptric system according to claim 2, characterized characterized in that the bi-directional lens group (G2) also two Includes lens elements with different negative powers.

4. Catadioptric system according to claim 2 or 3, characterized characterized in that the lens group (G2) with two-way pass two Includes lens elements with different, positive strengths.

5. catadioptric system according to one of claims 2 to 4, characterized in that the lens group (G1) with setup run three Includes lens elements with different powers.

6. Catadioptric system according to one of the preceding claims, characterized in that the second imaging system (S2), from the object side to Image side, a third lens group (G3) with positive power and a fourth lens group (G4) with positive power, wherein the third lens group (G3) the light flux from the first Imaging system (S1) receives and the light flow to the fourth Lens group (G4) leads to a reduced image of the object (M) to build.

7. Catadioptric system according to one of the preceding claims, characterized in that the second imaging system (S2) also has a planar, reflective surface (M2) which covers the flow of light from the third lens group (G3) leads to the fourth lens group (G4).

8. Catadioptric system according to one of the preceding claims, characterized in that the first imaging system (S1) and the second imaging system (S2) include lens elements made of quartz glass and / or fluorite are trained.

9. Catadioptric system according to one of claims 2 to 8, characterized in that the lens group (G2) with a two-way pass comprises a positive fluorite lens, the catadioptric system satisfying the following inequality: 0.5 <| Φ _c / Φ _m | <1.6, where Φ _{c is} a sum of the refractive powers of the positive fluorite lenses of the lens group (G2) with a bidirectional scan and Φ _{m is} a power of the concave mirror (CM).

10. Catadioptric system according to one of the preceding claims, characterized in that the concave mirror (CM) has an aspherical surface ( 31 ).

11. Catadioptric system according to one of the preceding claims, characterized in that the second imaging system (S2) comprises an aspherical surface ( 63 ).

12. Catadioptric system according to one of the preceding claims, characterized in that:

(a) the first imaging system (S1) a lens group (G1) with a device pass, comprising three lens elements with different powers, an aspherical, concave mirror (CM) with a strength Φ _M , and a lens group (G2) with bidirectional pass, comprising two lens elements with different, negative powers, a first, positive fluorite lens element and a second, positive lens element with a power which differs from the power of the first, positive lens element, the lens group (G1) with device pass through the light flow from the object (M ) receives and transmits the light flux to the bi-directional lens group (G2) and the concave mirror (CM) from which the light flux is reflected back through the bi-directional lens group (G2) to form an intermediate image of the object (M);
(b) the second imaging system (S2), the optical axis of which intersects the optical axis of the first imaging system (S1), a third lens group (G3) with positive power, a flat reflecting surface (M2) and a fourth lens group (G4) with positive power Strength and an aspherical surface ( 63 ), wherein the second imaging system (S2) receives the light flux from the intermediate image and forms a reduced image of the object (M) on the substrate (W), wherein the object (M) and the image of the Object (M) lie on the substrate (W) in parallel planes;
(c) the flow separator (M1) is disposed between the unidirectional lens group (G1) and the unidirectional lens group (G2) in the vicinity of the intermediate image and serves to pass the light flux reflected by the concave mirror (CM) leading the lens group (G2) to the second imaging system (S2) in a two-way pass; and
(d) the catadioptric system additionally fulfills the following inequality: 0.5 <| Φ _c / Φ _m | <1.6 where Φ _{c is} a sum of the refractive powers of the positive fluorite lenses of the lens group (G2) with a two-way pass.

13. Projection system for projecting an image of an object (M) onto a substrate (W), the projection system comprising a catadioptric system, in particular according to one of the preceding claims, for receiving a light flux from the object (M) and for transmitting the light flux, so that an image of the object (M) is projected onto the substrate (W), the catadioptric system comprising, from the object side to the image side, the following:

(a) a first imaging system (S1), having an optical axis, comprising a concave mirror (CM) and providing a magnification β 1, the first imaging system (S1), the light flow from the object (M) to the concave mirror (CM) transmitted, from which the light flux is reflected so that an intermediate image of the object (M) is formed;
(b) a second imaging system (S2), having an optical axis and serving to record the light flux from the intermediate image and to form an image of the object (M) on the substrate (W); and
(c) a flow separator (M1) located near the intermediate image, the flow separator (M1) either guiding the light flux to the concave mirror (CM) or the light flux reflected from the concave mirror (CM) to the second Imaging system (S2) leads; in which
(d) the catadioptric system satisfies the following inequalities: 0.75 <| β₁ | <0.95
0.13 <L₁ / L _CM <0.35 where L₁ is the axial distance between the object (M) and an intersection of the optical axis of the first imaging system (S1) with the optical axis of the second imaging system (S2) and L _CM an axial distance between the concave mirror (CM) and the object (M).

14. Projection system according to claim 13, characterized in that that the first imaging system (S1) further from the object side to Image side, a lens group (G1) with facility pass and comprises a bi-directional pass lens group (G2), wherein the lens group (G1) with device pass the light flux from receives the object (M) and the intermediate image of the object (M) between the lens group (G1) with facility pass and the Lens group (G2) is formed with bidirectional pass, after the light flow from the object (M) through the concave mirror (CM) through the lens group (G2) with two-way pass has been reflected.

15. Projection system according to claim 13 or 14, characterized characterized in that the light flux has a wavelength of less than 300 nm.

16. Projection system according to one of claims 13 to 15, characterized characterized in that the second imaging system (S2) furthermore an aperture (AS) having.

17. Projection system according to one of claims 13 to 16, characterized in that
the second imaging system (S2) further comprises a mirror (M2), and
the object (M) and the image lie in parallel planes.