DE102012208793A1

DE102012208793A1 - Abbildende Optik sowie Projektionsbelichtungsanlage für die Projektionslithographie mit einer derartigen abbildenden Optik

Info

Publication number: DE102012208793A1
Application number: DE102012208793A
Authority: DE
Inventors: Alexander Epple; Ralf Müller; Hans-Jürgen Rostalski
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2013-11-28
Also published as: JP6489374B2; CN104380169A; US20150293457A1; JP2015518975A; WO2013174686A1; CN104380169B; US10139734B2

Abstract

Eine abbildende Optik dient zur Abbildung eines Objektfeldes in ein Bildfeld. Die abbildende Optik hat eine obskurierte Pupille (21). Diese Pupille (21) hat ein Zentrum (Z), das von einem Hauptstrahl eines zentralen Feldpunktes durchtreten wird. Weiterhin hat die abbildende Optik eine Mehrzahl abbildender optischer Komponenten. Ein Schwerpunkt (SP) eines zusammenhängenden Pupillen-Obskurationsbereichs (18) der abbildenden Optik liegt dezentral in der Pupille (21) der abbildenden Optik. Gemäß einem weiteren Aspekt ist die abbildende Optik katoptrisch mit einem letzten Spiegel mit einer Durchgangsöffnung zum Durchtritt von Abbildungslicht ausgebildet. Ein die Durchtrittsöffnung umgebender Randbereich einer Reflexionsfläche des letzten Spiegels ist zusammenhängend zur Reflexion des Abbildungslichts genutzt. Ein im Abbildungsstrahlengang vorletzter Spiegel ist mit geschlossen, also öffnungsfrei, genutzter Reflexionsfläche ausgebildet. Die Durchtrittsöffnung ist derart angeordnet, dass hierdurch ein Pupillen-Obskurationsbereich (18) erzeugt wird, der nicht zentral in der Pupille (21) der abbildenden Optik liegt. Mit derartigen abbildenden Optiken resultiert ein gut korrigiertes abbildbares Feld bei gleichzeitig hohem Abbildungslicht-Durchsatz.

Description

Die Erfindung betrifft eine abbildende Optik mit einer Mehrzahl von optischen Komponenten, insbesondere von Spiegeln, die ein Objektfeld in einer Objektebene in ein Bildfeld in einer Bildebene abbilden. Ferner betrifft die Erfindung ein optisches System mit einer derartigen abbildenden Optik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauteils mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mit diesem Verfahren hergestelltes mikro- bzw. nanostrukturiertes Bauelement.
Abbildende Optiken der eingangs genannten Art sind bekannt aus der US 5,815,310 , der DE 10 2005 003 557 A1 , der WO 2010/091800 A1 , der US 6,750,948 B2 und der WO 2011/095209 A1 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine abbildende Optik der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein gut korrigiertes abbildbares Feld bei gleichzeitig hohem Abbildungslicht-Durchsatz resultiert.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine abbildende Optik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Eine Pupille der abbildenden Optik ist derjenige Bereich in einem Abbildungsstrahlengang der abbildenden Optik, in dem sich Einzel-Abbildungsstrahlen schneiden, die von den Objektfeldpunkten ausgehen und, relativ zu Hauptstrahlen, die von diesen Objektfeldpunkten ausgehen, jeweils dem gleichen Beleuchtungswinkel zugeordnet sind. Eine Intensitätsverteilung von Abbildungslicht in einer Pupillenebene, in der die Pupille angeordnet ist, gibt entsprechend denjenigen Bereich von Beleuchtungswinkeln vor, die das Bildfeld erreichen. Eine abbildende Optik mit obskurierter Pupille liegt immer dann vor, wenn innerhalb einer randseitig durch die numerische Apertur vorgegebenen Pupille der abbildenden Optik zu jedem Feldpunkt ein Pupillen-Obskurationsbereich unmöglicher bzw. verbotener Beleuchtungs- bzw. Abbildungswinkel vorliegt. Bei einer abbildenden Optik mit obskurierter Pupille liegen also Abbildungsstrahlengänge vor, die aufgrund einer Obskuration zwischen Komponenten der abbildenden Optik oder aufgrund eines Bereichs auf mindestens einer der optischen Komponenten der abbildenden Optik, der nicht zum Abbildungsstrahlengang beiträgt, nicht möglich sind. Die Erfindung löst sich von der bisherigen Forderung, bei obskurierten Systemen einen Pupillen-Obskurationsbereich immer so anzuordnen, dass dessen Schwerpunkt zentral in der Pupille der abbildenden Optik liegt. Das Lösen von dieser Forderung führt zu neuen Design-Freiheitsgraden, die genutzt werden können, um eine verbesserte Abbildungsfehlerkorrektur herbeizuführen. Es wurde insbesondere erkannt, dass abbildende Optiken mit Pupillenobskurationen realisiert werden können, bei denen die Pupillenobskuration für in der Praxis genutzte Beleuchtungswinkel nicht durchsatzmindernd ist.
Eine Spiegelsymmetrie des Pupillen-Obskurationsbereichs nach Anspruch 2 schafft die Möglichkeit eines entsprechend spiegelsymmetrischen Designs der abbildenden Optik. Die Symmetrieebene kann eine Meridionalebene der abbildenden Optik sein.
Eine Ausführung des Pupillen-Obskurationsbereichs nach Anspruch 3 ermöglicht, dass Hauptstrahlen, also Strahlen, die durch das Zentrum der Pupille verlaufen, zur Abbildung beitragen. Dies kann besonders dann genutzt werden, wenn bestimmte Beugungsordnungen des Abbildungslichts längs der Hauptstrahlen verlaufen.
Ein Durchmesserverhältnis nach Anspruch 4 ermöglicht die Nutzung eines entsprechend großen zentralen Pupillenbereichs ohne Obskuration. Der vollständig nutzbare Pupillenbereich um das Zentrum der Pupille kann mindestens 20 %, kann mindestens 30 %, kann mindestens 40 %, kann mindestens 50 % oder kann auch einen noch größeren Anteil des Pupillendurchmessers aufweisen. Soweit die Pupille und der vollständig nutzbare Pupillenbereich kreisförmig sind, entspricht der jeweilige Durchmesser dem Kreisdurchmesser. Bei anderen Formen der Pupille und/oder des vollständig nutzbaren Pupillenbereichs um das Zentrum wird als Durchmesser ein typischer Durchmesser angegeben, der beispielsweise als Mittelwert der verschiedenen Durchmesser resultiert.
Ein Pupillen-Obskurationsbereich nach Anspruch 5 mit einem Unterschied zwischen der radialen und der tangentialen Pupillen-Obskurationsbereichs-Ausdehnung kann fein auf die Führung der Abbildungsstrahlung durch die abbildende Optik angepasst sein. Die tangentiale Pupillen-Obskurationsbereichs-Ausdehnung kann größer sein als die radiale. Insbesondere kann sich die radiale Pupillen-Obskurationsbereichs-Ausdehnung von der tangentialen um mehr als 20 %, um mehr als 30 %, um mehr als 40 %, um mehr als 50 % oder auch um einen noch größeren Verhältniswert unterscheiden. Die tangentiale Pupillen-Obskurationsbereichs-Ausdehnung kann ein Mehrfaches der radialen Pupillen-Obskurationsbereichs-Ausdehnung betragen.
Ein katoptrisches Objektiv nach Anspruch 6 erlaubt einen hohen Durchsatz auch bei Nutzwellenlängen, für die keine ausreichend durchlässigen optischen Materialien zur Verfügung stehen.
Winkelverhältnisse nach Anspruch 7 ermöglichen insbesondere eine Spiegelanordnung, bei der ein Zentrum des letzten Spiegels vor dem Bildfeld genutzt werden kann, was zu einer Reduktion von Abbildungsfehlern beitragen kann.
Eine zusätzliche Obskurationskomponente nach Anspruch 8 kann dann zum Einsatz kommen, wenn Abbildungsverhältnisse gefordert werden, die eine punktsymmetrische Pupillen-Obskuration erfordern.
Die eingangs genannte Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst durch eine abbildende Optik mit den im Anspruch 9 angegebenen Merkmalen.
Bei einer katoptrischen abbildenden Optik mit geschlossen genutztem vorletzten Spiegel kommen die Vorteile eines dezentral angeordneten Pupillen-Obskurationsbereichs besonders zum Tragen. Der Pupillen-Obskurationsbereich muss hierbei nicht zwingend einen Schwerpunkt haben, der dezentral in der Pupille der abbildenden Optik liegt.
Die eingangs genannte Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst durch eine abbildende Optik mit den im Anspruch 10 angegebenen Merkmalen.
Eine Obskuration mit einem von 1 abweichenden Aspektverhältnis kann an die innerhalb einer Beleuchtungspupille erforderlichen Beleuchtungswinkel sowie an die Notwendigkeit einer Anordnung von nicht obskurierten Pupillenbereichen, um dort an Strukturen eines abzubildenden Objekts gebeugtes Beleuchtungslicht durchzulassen, fein angepasst werden. Ein Aspektverhältnis zwischen einer kleineren Obskurationsdimension und einer größeren Obskurationsdimension kann bei 0,9, kann bei 0,8, kann bei 0,7, kann bei 0,6, kann bei 0,5, kann bei 0,4, kann bei 0,3 liegen oder kann noch darunter liegen.
Der Pupillen-Obskurationsbereich dieses zuletzt genannten Aspektes kann zusammenhängen oder aus mehreren Teilbereichen bestehen. Der zusammenhängende Pupillen-Obskurationsbereich oder mindestens einer der Teilbereiche kann die Form einer Ellipse, eines Rechtecks oder eines Trapezes haben. Bei einer eckigen Form des Pupillen-Obskurationsbereiches oder eines Teilbereiches hiervon können zumindest einzelne oder alle Ecken des Pupillen-Obskurationsbereiches oder von Teilbereichen hiervon abgerundet ausgeführt sein.
Die Merkmale der abbildenden Optiken der vorstehend erläuterten Aspekte können in beliebiger Kombination miteinander zum Einsatz kommen.
Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 11, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 12, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 13 und eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauteils nach An-spruch 14 entsprechen denen, die im Zusammenhang mit der erfindungs-gemäßen abbildenden Optik bereits diskutiert wurden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 schematisch eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithographie;
2 in einem Meridionalschnitt eine Ausführung einer abbildenden Optik, die als Projektionsobjektiv in der Projektionsbelichtungsanlage nach 1 einsetzbar ist, wobei ein Abbildungsstrahlengang für Hauptstrahlen und für einen oberen und einen unteren Komastrahl zweier ausgewählter Feldpunkte dargestellt ist;
3 eine Aufsicht auf einen im Abbildungsstrahlengang letzten Spiegel der abbildenden Optik nach 2 vor dem Bildfeld und auf einen in einer Abbildungslicht-Durchtrittsöffnung dieses letzten Spiegels angeordneten drittletzten Spiegel der abbildenden Optik, wobei für acht repräsentative Feldpunkte eines vollen Objektfeldes der abbildenden Optik jeweils Aperturzonen für 25 %, 50 %, 75 % und 100 % einer objektseitigen numerischen Apertur der abbildenden Optik, sogenannte Footprints, dargestellt sind;
3a eine Aufsicht auf das Objektfeld zur Verdeutlichung einer Position der repräsentativen Feldpunkte, die zur Darstellung der Aperturzonen nach 3 ausgewählt sind;
4 in einer zu 2 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer abbildenden Optik;
5 in einer zu 3 ähnlichen Darstellung die Aperturzonen einerseits bei der Reflexion am letzten Spiegel der abbildenden Optik nach 4 und andererseits beim Durchtritt von Abbildungsstrahlung durch eine Abbildungslicht-Durchtrittsöffnung des letzten Spiegels im Abbildungsstrahlengang zwischen dem drittletzten und dem vorletzten Spiegel der abbildenden Optik;
6 und 7 in zu den 4 und 5 ähnlichen Darstellungen eine weitere Ausführung einer abbildenden Optik;
8 eine Intensitätsverteilung einer Beleuchtung einer y-Linien-Struktur in einer Pupillenebene einer Beleuchtungsoptik zur Beleuchtung des Objektfeldes einer Abbildungsoptik nach den 2, 4 und 6 mit nicht zentralem Pupillen-Obskurationsbereich, wobei eine Beleuchtung in Form eines x-Dipols erfolgt;
9 schematisch eine gemäß 8 beleuchtete y-Linien-Struktur, die im Objektfeld angeordnet ist;
10 ebenfalls schematisch eine Intensitätsverteilung von Abbildungslicht eines der Pole der Dipol-Beleuchtung nach 8 in einer Pupillenebene einer der abbildenden Optiken nach den 2, 4 oder 6, wobei zusätzlich ein Pupillen-Obskurationsbereich dargestellt ist, der aufgrund der Abbildungslicht-Durchtrittsöffnung im letzten Spiegel im Abbildungsstrahlengang der abbildenden Optik resultiert, wobei nur Intensitätsbeiträge eines Pols der Dipol-Beleuchtung nach 8 berücksichtigt sind;
11 bis 13 in zu den 8 bis 10 ähnlichen schematischen Darstellungen die Verhältnisse bei der Beleuchtung und Abbildung einer y-Linien-Struktur mit im Vergleich zur 9 weniger dichten Linien;
14 in einer zu 8 ähnlichen Darstellung eine Intensitätsverteilung von Beleuchtungslicht in einer Beleuchtungs-Pupillenebene für eine y-Dipol-Beleuchtung;
15 in einer zur 9 ähnlichen Darstellung eine x-Linien-Struktur, die mit einem Beleuchtungssetting nach 14 beleuchtet ist;
16 in einer zu 10 ähnlichen Darstellung eine Intensitätsverteilung von Abbildungslicht in einer Pupillenebene einer der abbildenden Optiken nach den 2, 4 oder 6, wobei nur Intensitätsbeiträge eines Pols der Dipol-Beleuchtung nach 14 berücksichtigt sind;
17 bis 19 in zu den 14 bis 16 ähnlichen schematischen Darstellungen die Verhältnisse bei der Beleuchtung und Abbildung einer x-Linien-Struktur mit im Vergleich zur 15 weniger dichten Linien;
20 stark schematisch Winkelverhältnisse eines Hauptstrahls eines zentralen Feldpunktes im Bereich des letzten Spiegels der abbildenden Optiken nach den 2, 4 und 6; und
21 bis 26 in zu den 8 bis 13 bzw. 14 bis 19 ähnlichen Darstellungen die Verhältnisse bei der Beleuchtung und Abbildung einer y-Linien-Struktur mit einer im Vergleich zur Ausführung nach den 8 bis 13 anderen Pupillen-Obskuration.
Eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie hat eine Lichtquelle 2 für Beleuchtungslicht bzw. Abbildungslicht 3. Bei der Lichtquelle 2 handelt es sich um eine EUV-Lichtquelle, die Licht in einem Wellenlängenbereich beispielsweise zwischen 5 nm und 30 nm, insbesondere zwischen 5 nm und 15 nm, erzeugt. Bei der Lichtquelle 2 kann es sich insbesondere um eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 13,5 nm oder um eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 6,9 nm handeln. Auch andere EUV-Wellenlängen sind möglich. Generell sind sogar beliebige Wellenlängen, zum Beispiel sichtbare Wellenlängen oder auch andere Wellenlängen, die in der Mikrolithographie Verwendung finden können und für die geeigneten Laserlichtquellen und/oder LED-Lichtquellen zur Verfügung stehen (beispielsweise 365 nm, 248 nm, 193 nm, 157 nm, 129 nm, 109 nm), für das in der Projektionsbelichtungsanlage 1 geführte Beleuchtungslicht 3 möglich. Ein Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 ist in der 1 äußerst schematisch dargestellt.
Zur Führung des Beleuchtungslichts 3 von der Lichtquelle 2 hin zu einem Objektfeld 4 in einer Objektebene 5 dient eine Beleuchtungsoptik 6. Mit einer Projektionsoptik bzw. abbildenden Optik 7 wird das Objektfeld 4 in ein Bildfeld 8 in einer Bildebene 9 mit einem vorgegebenen Verkleinerungsmaßstab abgebildet. Das Bildfeld 8 hat in der x-Richtung eine Erstreckung von 26 mm und in der y-Richtung eine Erstreckung von 2 mm. Das Objektfeld 4 und das Bildfeld 8 sind rechteckförmig. Für die Projektionsoptik 7 kann eines der in den 2 und 5ff. dargestellten Ausführungsbeispiele eingesetzt werden. Die Projektionsoptik 7 nach 2 verkleinert um einen Faktor 4. Auch andere Verkleinerungsmaßstäbe sind möglich, zum Beispiel 5×, 8× oder auch Verkleinerungsmaßstäbe, die größer sind als 8×. Die Bildebene 9 ist bei der Projektionsoptik 7 in den Ausführungen nach den 2 und 5ff. parallel zur Objektebene angeordnet. Abgebildet wird hierbei ein mit dem Objektfeld 4 zusammenfallender Ausschnitt einer Reflexionsmaske 10, die auch als Retikel bezeichnet wird. Das Retikel 10 wird von einem Retikelhalter 10a getragen. Der Retikelhalter 10a wird von einem Retikelverlagerungsantrieb 10b verlagert.
Die Abbildung durch die Projektionsoptik 7 erfolgt auf die Oberfläche eines Substrats 11 in Form eines Wafers, der von einem Substrathalter 12 getragen wird. Der Substrathalter 12 wird von einem Wafer- bzw. Substratverlagerungsantrieb 12a verlagert.
In der 1 ist schematisch zwischen dem Retikel 10 und der Projektionsoptik 7 ein in diese einlaufendes Strahlenbündel 13 des Beleuchtungslichts 3 und zwischen der Projektionsoptik 7 und dem Substrat 11 ein aus der Projektionsoptik 7 auslaufendes Strahlenbündel 14 des Beleuchtungslichts 3 dargestellt. Eine bildfeldseitige numerische Apertur (NA) der Projektionsoptik 7 ist in der 1 nicht maßstäblich wiedergegeben.
Zur Erleichterung der Beschreibung der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie der verschiedenen Ausführungen der Projektionsoptik 7 ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In der 1 verläuft die x-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Richtung verläuft nach rechts und die z-Richtung nach unten.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 ist vom Scannertyp. Sowohl das Retikel 10 als auch das Substrat 11 werden beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 in der y-Richtung gescannt. Auch ein Steppertyp der Projektionsbelichtungsanlage 1, bei dem zwischen einzelnen Belichtungen des Substrats 11 eine schrittweise Verlagerung des Retikels 10 und des Substrats 11 in der y-Richtung erfolgt, ist möglich. Diese Verlagerungen erfolgen synchronisiert zueinander durch entsprechende Ansteuerung der Verlagerungsantriebe 10b und 12a.
2 zeigt das optische Design einer ersten Ausführung der Projektionsoptik 7. Dargestellt ist in der 2 der Strahlengang jeweils dreier Einzelstrahlen 15, die von zwei in der 2 zueinander in der y-Richtung beabstandeten Objektfeldpunkten ausgehen. Dargestellt sind Hauptstrahlen 16, also Einzelstrahlen 15, die durch das Zentrum einer Pupille in einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 verlaufen, sowie jeweils ein oberer und ein unterer Komastrahl dieser beiden Objektfeldpunkte.
Die Objektebene 5 liegt parallel zur Bildebene 9.
Die Projektionsoptik 7 nach 2 hat insgesamt sechs Spiegel, die in der Reihenfolge des Strahlengangs der Einzelstrahlen 15, ausgehend vom Objektfeld 4, mit M1 bis M6 durchnummeriert sind. Die abbildende Optik 7 kann auch eine andere Spiegelanzahl haben, beispielsweise vier Spiegel oder acht Spiegel. Dargestellt sind in der 2 die berechneten Reflexionsflächen der Spiegel M1 bis M6. Genutzt wird, wie in der Darstellung nach 2 ersichtlich ist, nur ein Teilbereich dieser berechneten Reflexionsflächen. Lediglich dieser tatsächlich genutzte Bereich der Reflexionsflächen ist bei den realen Spiegeln M1 bis M6 tatsächlich vorhanden. Diese Nutz-Reflexionsflächen werden in bekannter Weise von Spiegelkörpern getragen.
Außer dem Spiegel M6 haben alle Spiegel M1 bis M5 der Projektionsoptik 7 eine zusammenhängend ohne Durchtrittsöffnung für das Abbildungslicht 3 genutzte Reflexionsfläche. Insbesondere der vorletzte Spiegel M5 im Abbildungsstrahlengang zwischen dem Objektfeld 4 und dem Bildfeld 8 hat eine geschlossen, also öffnungsfrei, genutzte Reflexionsfläche.
Die Spiegel M1 bis M6 tragen Mehrfach-Reflexionsschichten zur Optimierung ihrer Reflexion für das auftreffende EUV-Beleuchtungslicht 3. Die Mehrfach-Reflexionsschichten sind für eine Arbeitswellenlänge von 13,5 nm ausgelegt. Die Reflexion kann umso besser optimiert werden, je näher der Auftreffwinkel der Einzelstrahlen 15 auf der Spiegeloberfläche an der senkrechten Inzidenz liegt. Die Projektionsoptik 7 hat insgesamt für alle Einzelstrahlen 15 kleine Reflexionswinkel.
Alle sechs Spiegel M1 bis M6 der Projektionsoptik 7 sind als nicht durch eine rotationssymmetrische Funktion beschreibbare Freiformflächen ausgeführt. Es sind auch andere Ausführungen der Projektionsoptik 7 möglich, bei denen mindestens einer oder auch keiner der Spiegel M1 bis M6 eine derartige Freiform-Reflexionsfläche aufweist.
Eine derartige Freiformfläche kann aus einer rotationssymmetrischen Referenzfläche erzeugt werden. Derartige Freiformflächen für Reflexionsflächen der Spiegel von Projektionsoptiken von Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie sind bekannt aus der US 2007-0058269 A1 .
Die Freiformfläche kann mathematisch durch folgende Gleichung als Summe einer konischen Grundfläche und einem Freiformflächenpolynom (Gleichung 1) oder als Summe einer bikonischen Grundfläche und einem Freiformflächenpolynom (Gleichung 2) beschrieben werden:
wobei jeweils gilt:
Z ist die Pfeilhöhe der Freiformfläche am Punkt x, y, wobei x² + y² = r².
Im Falle einer konischen Grundfläche ist c eine Konstante, die der Scheitelpunktkrümmung einer entsprechenden Asphäre entspricht. k entspricht einer konischen Konstante einer entsprechenden Asphäre. Im Falle einer bikonischen Grundfläche sind c_x, c_y die Scheitelpunktkrümmungen in meridionaler und sagittaler Richtung, k_x, k_y die zugehörigen konischen Konstanten. C_j sind die Koeffizienten der Monome X^mYⁿ. Typischerweise werden die Werte von c, k und C_j auf der Basis der gewünschten optischen Eigenschaften des Spiegels innerhalb der Projektionsoptik 7 bestimmt. Die Ordnung des Monoms, m + n, kann beliebig variiert werden. Ein Monom höherer Ordnung kann zu einem Design der Projektionsoptik mit besserer Bildfehlerkorrektur führen, ist jedoch aufwendiger zu berechnen. m + n kann Werte zwischen 3 und mehr als 20 einnehmen.
Freiformflächen können mathematisch auch durch Zernike-Polynome beschrieben werden. In diesem Falle addiert sich zu der konischen (Gleichung 3) oder bikonischen (Gleichung 4) Grundfläche ein Polynom in Form eines Zernikepolynoms:
Die in den Ausführungsbeispielen verwendeten Zernikepolynome ZFR_i sind dabei in Polarkoordinaten in der nachfolgend dargestellten Fringe-Sortierung angegeben (das
Zeichen * bedeutet dabei Multiplikation; das Zeichen ^ bedeutet dabei Exponent, das heißt r^n = rⁿ):
ZFR1(r,phi) = 1
ZFR3(r,phi) = rsin(phi)
ZFR4(r,phi) = 2*r^2-1
ZFR5(r,phi) = r^2 cos(2phi)
ZFR8(r,phi) = (3*r^3-2*r) sin(phi)
ZFR9(r,phi) = 6*r^4-6*r^2+1
ZFR11(r,phi) = r^3 sin(3phi)
ZFR12(r,phi) = (4*r^4-3*r^2) cos(2phi)
ZFR15(r,phi) = (10*r^5-12*r^3+3*r) sin(phi)
ZFR16(r,phi) = 20*r^6-30*r^4+12*r^2-1
ZFR17(r,phi) = r^4 cos(4phi)
ZFR20(r,phi) = (5*r^5-4*r^3) sin(3phi)
ZFR21(r,phi) = (15*r^6-20*r^4+6*r^2) cos(2phi)
ZFR24(r,phi) = (35*r^7-60*r^5+30*r^3-4*r) sin(phi)
ZFR25(r,phi) = 70*r^8-140*r^6+90*r^4-20*r^2+1
ZFR27(r,phi) = r^5 sin(5phi)
ZFR28(r,phi) = (6*r^6-5*r^4) cos(4phi)
ZFR31(r,phi) = (21*r^7-30*r^5+10*r^3) sin(3phi)
ZFR32(r,phi) = (56*r^8-105*r^6+60*r^4-10*r^2) cos(2phi)
ZFR35(r,phi) = (126*r^9-280*r^7+210*r^5-60*r^3+5*r) sin(phi)
ZFR36(r,phi) = 252*r^10-630*r^8+560*r^6-210*r^4+30*r^2-1
ZFR37(r,phi) = r^6 cos(6phi)
ZFR40(r,phi) = (7*r^7-6*r^5) sin(5phi)
ZFR41(r,phi) = (28*r^8-42*r^6+15*r^4) cos(4phi)
ZFR44(r,phi) = (84*r^9-168*r^7+105*r^5-20*r^3) sin(3phi)
ZFR45(r,phi) = (210*r^10-504*r^8+420*r^6-140*r^4+15*r^2) cos(2phi)
ZFR48(r,phi) = (462*r^11-1260*r^9+1260*r^7-560*r^5+105*r^3-6*r) sin(phi)
ZFR49(r,phi) = 924*r^12-2772*r^10+3150*r^8-1680*r^6+420*r^4-42*r^2+1
ZFR51(r,phi) = r^7 sin(7phi)
ZFR52(r,phi) = (8*r^8-7*r^6) cos(6phi)
ZFR55(r,phi) = (36*r^9-56*r^7+21*r^5) sin(5phi)
ZFR56(r,phi) = (120*r^10-252*r^8+168*r^6-35*r^4) cos(4phi)
ZFR59(r,phi) = (330*r^11-840*r^9+756*r^7-280*r^5+35*r^3) sin(3phi)
ZFR60(r,phi) = (792*r^12-2310*r^10+2520*r^8-1260*r^6+280*r^4-21*r^2) cos(2phi)
ZFR63(r,phi) = (1716*r^13-5544*r^11+6930*r^9-4200*r^7+1260*r^5-168*r^3+7*r) sin(phi)
ZFR64(r,phi) = 3432*r^14-12012*r^12+16632*r^10-11550*r^8+4200*r^6-756*r^4+56*r^2-1
ZFR65(r,phi) = r^8 cos(8phi)
ZFR68(r,phi) = (9*r^9-8*r^7) sin(7phi)
ZFR69(r,phi) = (45*r^10-72*r^8+28*r^6) cos(6phi)
ZFR72(r,phi) = (165*r^11-360*r^9+252*r^7-56*r^5) sin(5phi)
ZFR73(r,phi) = (495*r^12-1320*r^10+1260*r^8-504*r^6+70*r^4) cos(4phi)
ZFR76(r,phi) = (1287*r^13-3960*r^11+4620*r^9-2520*r^7+630*r^5-56*r^3) sin(3phi)
ZFR77(r,phi) = (3003*r^14-10296*r^12+13860*r^10-9240*r^8+3150*r^6-504*r^4+28*r^2) cos(2phi)
ZFR80(r,phi) = (6435*r^15-24024*r^13+36036*r^11-27720*r^9+11550*r^7-2520*r^5+252*r^3-8*r) sin(phi)
ZFR81(r,phi) = 12870*r^16-51480*r^14+84084*r^12-72072*r^10+34650*r^8-9240*r^6+1260*r^4-72*r^2+1
ZFR83(r,phi) = r^9 sin(9phi)
Hierbei gibt
/HNorm die radiale und φ = arctan(y/x) die azimutale Koordinate an, wenn der Strahldurchstoßpunkt auf der Fläche durch die Koordinaten x und y gegeben und HNorm die in den Daten spezifizierte Normierungshöhe der Zernikepolynome ist.
Alternativ können Freiformflächen auch mit Hilfe zweidimensionaler Spline-Oberflächen beschrieben werden. Beispiele hierfür sind Bezier-Kurven oder nichtuniforme rationale Basis-Splines (non-uniform rational basis splines, NURBS). Zweidimensionale Spline-Oberflächen können beispielsweise durch ein Netz von Punkten in einer xy-Ebene und zugehörige z-Werte oder durch diese Punkte und ihnen zugehörige Steigungen beschrieben werden. Abhängig vom jeweiligen Typ der Spline-Oberfläche wird die vollständige Oberfläche durch Interpolation zwischen den Netzpunkten unter Verwendung z. B. von Polynomen oder Funktionen, die bestimmte Eigenschaften hinsichtlich ihrer Kontinuität und Differenzierbarkeit haben, gewonnen. Beispiele hierfür sind analytische Funktionen.
Die optischen Designdaten der Reflexionsflächen der Spiegel M1 bis M6 der Projektionsoptik 7 können den nachfolgenden Tabellen entnommen werden. Diese optischen Designdaten gehen jeweils von der Bildebene 9 aus, beschreiben die jeweilige Projektionsoptik also in umgekehrter Laufrichtung des Abbildungslichts 3 zwischen der Bildebene 9 und der Objektebene 5. Die erste dieser Tabellen gibt zu den optischen Oberflächen der optischen Komponenten jeweils einen Abstandswert (thickness) in mm an, der dem z-Abstand benachbarter Elemente im Strahlengang, ausgehend von der Bildebene 6, entspricht. die zweite Tabelle gibt in mm die Scheitelpunktsradien RD = 1/c bzw. RDY = 1/c_y und RDX = 1/c_x, die konischen Konstanten k bzw. k_x und k_y sowie die Koeffizienten ZFR_i für die jeweils verwendeten Zernikepolynome in der obigen Gleichung (4) für die Spiegel M1 bis M6 an.
Nach der zweiten Tabelle ist in der dritten Tabelle noch der Betrag angegeben, längs dem der jeweilige Spiegel, ausgehend von einem Spiegel-Referenzdesign in der y-Richtung dezentriert (DCY) und verkippt (TLA) wurde. Dies entspricht einer Parallelverschiebung und einer Verkippung beim Freiformflächen-Designverfahren. Verschoben wird dabei in y-Richtung in mm und verkippt um die x-Achse. Der Verdrehwinkel ist dabei in Grad angegeben. Es wird zunächst dezentriert, dann verkippt.

In der ersten Tabelle gibt die Spalte „halber Durchmesser“ den halben Durchmesser der jeweiligen Spiegel-Rückfläche an.

Oberfläche	Abstandswert	Betriebsmodus	halber Durchmesser
Bildebene	746,817508		13,0
M6	–675,774825	REFL	345,5
M5	680,981038	REFL	87,1
M4	–691,475802	REFL	20,1
M3	557,272397	REFL	109,1
M2	–524,089625	REFL	64,7
M1	1655,915452	REFL	214,1
Objektebene	0,000000		52,2

Tabelle 1 zu Fig. 2

Koeff.	M6	M5	M4	M3	M2	M1
RDY	–815,057307	–596,791207	–1956,667423	1050,689137	523,97455	1123,534155
KY	0	0	0	0	0	0
RDX	–815,057307	–596,791207	–1956,667423	1050,689137	523,97455	1123,534155
KX	0	0	0	0	0	0
RNorm	345,513288	87,084161	20,085491	109,138967	64,710555	214,099747
ZFR1	2,036811E-01	–2,101583E-01	9,791675E-01	–4,753100E-01	6,084620E-01	–1,328328E-01
ZFR3	–4,622368E-02	–4,102648E-01	4,106187E-02	2,279709E-02	–9,223826E-02	–4,974433E-01
ZFR4	1,502672E-01	1,536718E-01	8,932223E-05	–3,387677E-02	2,096394E-01	7,287420E-02
ZFR5	3,302350E-01	5,040206E-01	-8,889011E-05	2,318947E-01	7,172789E-03	4,427369E-01
ZFR8	8,795437E-02	–1,434357E-01	–4,062397E-04	–3,281428E-02	-6,511851E-02	–1,651685E-01
ZFR9	–3,559607E-02	–3,392360E-02	4,921593E-04	2,654508E-04	–4,745611E-03	–3,497452E-03
ZFR11	1,004011E-02	3,628111E-02	1,693453E-04	-4,183872E-03	–7,144762E-03	6,697639E-03
ZFR12	1,730550E-02	1,297749E-02	–9,794616E-04	2,906227E-04	–3,569628E-03	–9,266403E-04
ZFR15	4,526505E-03	-2,323429E-03	–3,126011E-05	–1,982810E-04	4,877192E-04	–8,735480E-04
ZFR16	–2,917863E-03	-5,905068E-04	1,799711E-04	2,655795E-05	1,181737E-04	–7,109215E-05
ZFR17	–2,994194E-04	9,478602E-04	1,001084E-03	4,747523E-04	2,271353E-03	–1,439265E-03
ZFR20	6,219079E-05	1,157360E-03	4,052376E-05	–6,681817E-05	-5,005303E-04	3,123340E-04
ZFR21	6,536598E-04	2,552431E-04	–3,621016E-04	–4,103436E-05	8,117940E-05	1,579492E-05
ZFR24	3,220819E-04	–8,108927E-05	4,005703E-06	–9,657608E-06	7,003652E-05	–2,502405E-06
ZFR25	–1,896372E-04	–2,111256E-05	3,161891E-05	8,523002E-07	1,649085E-05	8,158673E-07
ZFR27	2,680758E-04	–7,076978E-04	–6,299177E-05	5,052198E-05	4,565672E-04	–2,721424E-04
ZFR28	1,510469E-04	–9,954929E-05	3,686861E-04	2,795910E-05	–2,228120E-04	–1,188503E-06
ZFR31	2,320984E-05	1,438855E-05	–2,533954E-06	6,834100E-06	3,831664E-06	1,199150E-06
ZFR32	4,652245E-05	1,670763E-05	–6,326679E-05	–1,370904E-06	–4,765698E-06	–2,511811E-06
ZFR35	2,415836E-05	–3,841364E-06	–3,217605E-07	1,791326E-08	6,486622E-06	7,332762E-08
ZFR36	–1,244025E-05	7,117801E-08	–8,442395E-09	1,261726E-07	2,170458E-06	–1,800178E-07
ZFR37	7,879613E-05	–5,417742E-05	–3,778169E-04	–1,462566E-05	–9,263605E-05	3,111337E-05
ZFR40	–4,165405E-05	8,788441E-06	–1,820640E-07	–5,651706E-06	–3,146613E-05	4,259077E-06
ZFR41	8,547584E-06	–5,659171E-06	6,343531E-05	9,061966E-07	–7,285168E-06	1,848286E-06
ZFR44	2,234432E-06	9,584126E-07	2,316297E-07	–2,553392E-08	3,847438E-06	–2,421499E-07
ZFR45	3,924061E-06	–1,193827E-07	1,235361E-08	–9,582351E-08	–1,631403E-06	1,752521E-07
ZFR48	2,227496E-06	8,729072E-08	–2,222237E-10	7,608607E-09	5,313205E-07	1,233056E-07
ZFR49	–4,201928E-07	–1,498689E-07	1,003075E-10	–4,132475E-08	–2,077396E-07	3,557007E-08
ZFR51	–2,412428E-05	–1,698821E-05	5,866886E-06	4,328044E-06	–5,755093E-06	–8,305904E-06
ZFR52	–7,394132E-06	3,230933E-06	–6,412281E-05	–5,566292E-07	3,485552E-06	–1,214308E-06
ZFR55	–3,600384E-06	–4,411820E-07	–1,314337E-07	1,472451E-08	–2,563601E-06	8,082309E-08
ZFR56	1,342046E-06	–1,070350E-07	–8,665432E-10	5,264635E-08	–9,649445E-07	5,944878E-08
ZFR59	–6,193205E-07	4,532158E-08	1,104728E-09	2,595852E-09	–4,773032E-07	2,256681E-08
ZFR60	6,485333E-07	1,695111E-07	–1,871342E-10	–2,540259E-08	–2,797744E-07	–5,091072E-08
ZFR63	2,498364E-07	–5,628983E-08	–3,559375E-11	–5,937333E-09	8,172148E-08	–1,186951E-08
ZFR64	–4,901480E-08	–5,245460E-08	9,351954E-13	1,184856E-08	2,688409E-07	3,041063E-08
ZFR65	-4,724612E-06	–3,197761E-06	6,526168E-05	6,044393E-07	2,129320E-06	2,710271E-06
ZFR68	4,882484E-07
ZFR69	–5,443848E-07
ZFR72	–2,551561E-07
ZFR73	–9,516715E-08
ZFR76	–1,491079E-07
ZFR77	1,646531E-07
ZFR80	1,877854E-07
ZFR81	–1,412473E-07
ZFR83	1,771759E-07

Tabelle 2 zu Fig. 2

	Dezentrierung	Dezentrierung	Dezentrierung	Verkippung	Verkippung	Verkippung
Oberfläche	DCX	DCY	DCZ	TLA[deg]	TLB[deg]	TLC[deg]
M6	0	0	0	–5,284608	0	0
M5	0	125,320915	0	–1,128873	0	0
M4	0	226,24722	0	–2,23933	0	0
M3	0	387,793853	0	–0,574186	0	0
M2	0	507,398054	0	–4,987159	0	0
M1	0	710,888395	0	–7,305113	0	0
Objektebene	0	911,110348	0	0	0	0

Tabelle 3 zu Fig. 2

Die Projektionsoptik 7 hat eine bildseitige numerische Apertur von 0,45. Das Objektfeld 4 hat eine x-Erstreckung von zweimal 13 mm und eine y-Erstreckung von 2 mm. Die Projektionsoptik 7 ist optimiert für eine Betriebswellenlänge des Beleuchtungslichts 3 von 13,5 nm.
Eine der Pupillenebenen der Projektionsoptik 7 nach 2 liegt im Abbildungsstrahlengang im Bereich einer Reflexion am Spiegel M2. Eine weitere Pupillenebene der Projektionsoptik 7 nach 2 liegt im Abbildungsstrahlengang zwischen den Spiegeln M5 und M6.
Bei der Projektionsoptik 7 haben die Spiegel M1, M3 und M5 einen sich nur gering unterscheidenden geometrischen Abstand zur Bildebene 9. Dieser Abstands-Unterschied ist geringer als 5 % der Baulänge des Projektionsobjektivs 7, also des Abstandes zwischen der Objektebene 5 und der Bildebene 9.
Die Hauptstrahlen 16 der Objektfeldpunkte laufen zwischen dem Objektfeld 4 und dem Spiegel M1 im Wesentlichen parallel zueinander. Die Projektionsoptik 7 nach 2 ist also objektseitig im Wesentlichen telezentrisch.
Bei der Projektionsoptik 7 handelt es sich um eine reine Spiegeloptik, also um eine katoptrische abbildende Optik.
Ein Zwischenbild ZB der Projektionsoptik 7 ist in einer Zwischenbildebene im Abbildungs-Strahlengang im Bereich einer Reflexion am Spiegel M4 angeordnet. Der Spiegel M4 ist als dem Zwischenbild ZB benachbarter Feldspiegel ausgeführt.
Der Spiegel M4 ist hinter einer Abbildungslicht-Durchtrittsöffnung 17 im Spiegel M6 angeordnet. Das Abbildungslicht 3 durchtritt also kurz vor und kurz nach der Reflexion am Spiegel M4 die Durchtrittsöffnung 17 im Spiegel M6. Die Durchtrittsöffnung 17 im Spiegel M6 gibt einen Pupillen-Obskurationsbereich 18 der abbildenden Optik 7 nach 2 vor. In den Pupillenebenen der abbildenden Optik 7 lässt sich also ein Bereich verbotener Beleuchtungswinkel angeben, das heißt von Beleuchtungswinkeln, die zu Abbildungsstrahlengängen gehören, die aufgrund der Durchtrittsöffnung 17 nicht zur Abbildung beitragen. Dieser Bereich verbotener Beleuchtungswinkel ist der Pupillen-Obskurationsbereich 18. Aufgrund des Pupillen-Obskurationsbereiches 18, der die verbotenen Beleuchtungswinkel vorgibt, hat die Projektionsoptik 7 eine obskurierte Pupille. Näheres zum Pupillen-Obskurationsbereich 18 wird nachfolgend noch im Zusammenhang mit den 8f. erläutert.
Der Spiegel M4 erfüllt die Feldspiegel-Parameterbedingung: P(M4) < 0,5.
Es gilt: P(M) = D(SA)/(D(SA) + D(CR)).
D(SA) ist dabei der maximale Durchmesser einer Subapertur eines Abbildungs-Strahlenbündels, das von einem Objektfeldpunkt ausgeht, auf einer reflektierenden Oberfläche des jeweiligen Spiegels M. D (CR) ist ein maximaler Abstand von Hauptstrahlen, die vom Objektfeld 4 ausgehen, wobei der Abstand D (CR) in einer Referenzebene der Projektionsoptik 7 auf der reflektierenden Oberfläche des Spiegels M gemessen wird. Dieser maximale Abstand muss nicht in der Zeichenebene der 2 liegen, sondern kann insbesondere auch in der x-Richtung senkrecht zur Zeichenebene im Objektfeld 4 vorliegen. In den Feldebenen der Projektionsoptik 7 gilt D(SA) = 0 und damit P = 0. In den Pupillenebenen der Projektionsoptik 7 gilt D(CR) = 0 und damit P = 1.
Die Reflexionsverhältnisse für ausgewählte Objektfeldpunkte auf den Spiegeln M4 und M6 der Projektionsoptik 7 nach 2 werden nachfolgend anhand der 3 und 3a näher erläutert.
3a zeigt einen nicht maßstabsgetreuen Ausschnitt der Objektebene 5 mit dem rechteckigen Objektfeld 4. Das Objektfeld 4 hat in der x-Richtung eine Erstreckung von 104 mm und in der y-Richtung eine Erstreckung von 8 mm. Hervorgehoben sind insgesamt acht repräsentative Referenz-Objektfeldpunkte 19.
3 zeigt eine Aufsicht auf den Spiegel M6 und, in bzw. hinter der rechteckigen Durchtrittsöffnung 17 gelegen, auf den Spiegel M4. Dargestellt sind in der 3 Subaperturen 20, also äußere Berandungen der von den Referenz-Objektfeldpunkten 19 ausgehenden Abbildungs-Strahlenbündeln. Gezeigt sind die Subaperturen 20 ₂₅, 20 ₅₀, 20 ₇₅ und 20 ₁₀₀, die jeweils zu 25 %, zu 50 %, zu 75 % und zu 100 % der numerischen Apertur der Projektionsoptik 7 nach 2 gehören.
Da es sich beim Spiegel M4 um einen feldnahen Spiegel handelt, überlagern die Subaperturen 20 _x jeweils eines der Referenz-Objektfeldpunkte 19 in einem eng begrenzten Bereich, der angenähert einem Bild des jeweiligen Referenz-Objektfeldpunkts 19 entspricht. Die Subaperturen 20 _X verschiedener Referenz-Objektfeldpunkte 19 überlappen auf dem Spiegel M4 nicht.
Eine Trennung der äußeren Berandungen der Subaperturen 20 _X liegt auf dem vergleichsweise pupillennahen letzten Spiegel M6 vor. Dort überlappen die Subaperturen, die zu einem bestimmten Anteil der numerischen Apertur der Projektionsoptik 7 gehören, also beispielsweise die Subaperturen 20 ₂₅, der verschiedenen Referenz-Objektfeldpunkte 19 stark.
Die Durchtrittsöffnung 17 hat Erstreckungen in der x- und der y-Richtung so, dass alle Subaperturen 20 ₁₀₀ aller Objektfeldpunkte des genutzten Objektfeldes 4, also insbesondere der Referenz-Objektfeldpunkte 19, verlustfrei den Spiegel M6 zur Reflexion des Abbildungslichts 3 am Spiegel M4 durchtreten können. Eine x-Erstreckung der Durchtrittsöffnung 17 ist in der 3 mit 2D und eine y-Erstreckung der Durchtrittsöffnung 17 mit 2C bezeichnet. Ein Radius des Spiegels M6 ist mit A und ein y-Abstand zwischen einem Zentrum der Durchtrittsöffnung 17 und einem Zentrum des Spiegels M6 ist mit B bezeichnet.
B/A beträgt bei der Projektionsoptik 7 nach 2 0,65. C/A beträgt 0,03. D/A beträgt 0,15. Es gilt zudem: C < 0,9 D, insbesondere C < 0,8 D, C < 0,7 D, C < 0,6 D, C < 0,5 D, C < 0,4 D, C < 0,3 D.
Da der Spiegel M6 pupillennah ist, hat der aufgrund der Obskuration durch die Durchtrittsöffnung 17 hervorgerufene Pupillen-Obskurationsbereich 18 in einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 angenähert die Gestalt der Durchtrittsöffnung 17. Dies ist stark schematisch auch nochmals in der 10 angedeutet, wo der Pupillen-Obskurationsbereich 18 als runder Bereich in einer genutzten Pupille 21 (vgl. 10) der Projektionsoptik 7 nach 2 angedeutet ist. Tatsächlich kann der Pupillen-Obskurationsbereich 18 auch eine andere Form haben als eine runde Form. Die tatsächliche Form des Pupillen-Obskurationsbereichs 18 hängt davon ab, welche der Einzelstrahlen 15 aufgrund einer Obskuration, verursacht durch die Durchtrittsöffnung 17 oder durch eine andere obskurierende Komponente wie beispielsweise eine Blende, nicht durch die Pupille 21 verlaufen können. Ein Schwerpunkt SP des Pupillen-Obskurationsbereichs 18, der hinsichtlich seiner x- und y-Koordinaten näherungsweise mit der Position des Zentrums der Durchtrittsöffnung 17 auf dem Spiegel M6 zusammenfällt, liegt nicht zentral in der genutzten Pupille 21 der Projektionsoptik 7 nach 2.
Der Pupillen-Obskurationsbereich 18 ist in Bezug auf die yz-Ebene der Pupille 21 spiegelsymmetrisch, ist also zu einer Symmetrieebene der abbildenden Optik 7 spiegelsymmetrisch, die bei dieser Ausführung mit der Meridionalebene der abbildenden Optik 7 nach 2 zusammenfällt.
Ein Zentrum Z der Pupille 21 liegt außerhalb des Pupillen-Obskurationsbereichs 18. Der Pupillen-Obskurationsbereich 18 liegt dezentral in der Pupille 21. Das Zentrum Z der Pupille 21 wird insbesondere vom Hauptstrahl 16 des zentralen Feldpunktes durchtreten.
Den Dimensionen A bis D des Spiegels M6 und der Durchtrittsöffnung 17 entsprechen Dimensionen A’, B’, C’ und D’ der Pupille 21 und des Pupillen-Obskurationsbereichs 18. A’ ist dabei ein Radius der Pupille 21. B’ ist ein y-Versatz des Pupillen- Obskurationsbereichs 18 zum Zentrum Z der Pupille 21. Eine Erstreckung des Pupillen-Obskurationsbereichs 18 in y-Richtung beträgt 2C’ und in der x-Richtung 2D’. Die Erstreckung 2C’ kann auch als Radialausdehnung des Pupillen-Obskurationsbereichs 18 längs einer Schwerpunktachse y verstanden werden, auf der das Zentrum Z der Pupille 21 und der Schwerpunkt SP des Pupillen-Obskurationsbereichs 18 liegen. Die Dimension 2D’ kann als tangentiale Pupillen-Obskurationsbereichs-Ausdehnung in einer Tangentialdimension x senkrecht zur Schwerpunktsachse y verstanden werden.
Ein vollständig, also unobskuriert nutzbarer, kreisförmiger Pupillenbereich um das Zentrum Z der Pupille 21 hat einen Radius B’–C’, der mindestens 10 % des Pupillenradius A’ beträgt.
Die Projektionsoptik 7 nach 2 kann eine weitere Obskurationsblende oder eine sonstige, eine zusätzliche Pupillenobskuration herbeiführende Komponente aufweisen, die dazu führt, dass eine Gesamt-Pupillen-Obskuration entsteht, die insgesamt punktsymmetrisch zum Zentrum Z der Pupille 21 angeordnet ist. Ein Beispiel für eine zusätzliche Pupillenobskuration liefern die nachfolgend noch beschriebenen 23 und 26.
Anhand der 4 und 5 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 22 erläutert, die anstelle der Projektionsoptik 7 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 nach 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die vorstehend im Zusammenhang mit den 1 bis 3, 3a sowie im Zusammenhang mit der 10 bereits erläutert wurden, tragen gegebenenfalls die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.

Die optischen Designdaten der Projektionsoptik 22 können den nachfolgenden Tabellen entnommen werden, die in ihrem Aufbau den Tabellen zur Projektionsoptik 7 nach 2 entsprechen. Zur Angabe der Freiformflächen wird die obige Gleichung (2) verwendet (RDY = 1/c_y; RDX = 1/c_x).

Oberfläche	Abstandswert	Betriebsmodus	halber Durchmesser
Bildebene	651,673414		13,0
M6	–581,633915	REFL	314,4
M5	1674,126362	REFL	70,9
M4	–782,530098	REFL	241,0
M3	616,084305	REFL	124,9
M2	–637,047257	REFL	97,6
M1	1259,319999	REFL	177,1
Objektebene	0,000000		52,2

Tabelle 1 zu Fig. 4

Koeff.	M6	M5	M4	M3	M2	M1
RDY	–695,461389	–450,015516	–1519,950809	–2348,88962	1820,838079	1493,96274
KY	0	0	0	0	0	0
RDX	–730,418621	–718,136699	–1479,858765	–3054,558447	6693,502278	1587,769621
KX	0	0	0	0	0	0
X2 Y1	2,593432E-08	1,008276E-06	–1,548556E-08	–4,495074E-07	–3,447547E-07	4,728772E-08
X0 Y3	1,816294E-09	6,271797E-07	–1,605825E-08	–3,699090E-07	–7,367532E-07	1,006855E-08
X4 Y0	–2,581285E-11	–2,088084E-09	3,051999E-13	1,974959E-11	3,300184E-10	–3,316485E-11
X2 Y2	–3,739584E-11	–5,201332E-09	–4,932920E-12	–1,943139E-10	4,007489E-10	–9,057381E-11
X0 Y4	–1,960091E-11	–2,927261E-09	–6,382094E-12	–3,413835E-10	3,824618E-10	–4,825477E-11
X4 Y1	3,946994E-14	1,245128E-11	–8,869556E-15	5,859032E-14	–2,835232E-12	8,835702E-14
X2 Y3	5,305196E-14	2,996210E-11	–1,699064E-14	–2,778702E-13	–3,060645E-12	1,653309E-13
X0 Y5	1,033745E-14	5,872764E-12	–5,576501E-15	–3,243764E-14	2,022385E-12	–1,378486E-15
X6 Y0	–5,740145E-17	–1,776250E-14	2,677881E-18	1,664031E-16	–4,528791E-18	–8,226743E-18
X4 Y2	–1,315074E-16	–8,338090E-14	3,142609E-19	3,636635E-16	–1,014589E-14	–8,961030E-17
X2 Y4	–1,208373E-16	–1,615823E-13	–7,895712E-18	–2,946884E-16	–1,454096E-14	4,458098E-17
X0 Y6	–5,239537E-17	–1,092589E-13	1,209416E-18	1,458919E-15	6,187139E-15	–2,229742E-17
X6 Y1	7,298464E-20	1,211236E-16	–2,299786E-20	–1,479750E-18	–1,529157E-17	–9,138596E-21
X4 Y3	1,686107E-19	2,849842E-16	–8,405251E-21	–3,591992E-18	–5,266418E-17	–1,020499E-19
X2 Y5	1,145584E-19	3,389464E-16	–1,467503E-20	–5,688439E-19	–3,004811E-17	3,191275E-19
X0 Y7	3,578741E-20	7,817373E-16	–2,703341E-20	3,109706E-18	4,993689E-17	4,566063E-19
X8 Y0	–1,216545E-22	–1,254392E-19	–1,102430E-22	–5,265228E-21	2,711739E-20	–3,611131E-23
X6 Y2	–4,039885E-22	–8,796088E-19	–2,365924E-23	–2,130773E-20	–4,745563E-21	–5,250403E-22
X4 Y4	–5,567174E-22	–1,745516E-18	8,417054E-23	–3,925462E-20	–8,037418E-22	–1,475751E-21
X2 Y6	–3,573148E-22	2,260217E-18	7,241290E-24	2,922481E-20	–5,586243E-21	–3,974092E-21
X0 Y8	–4,504401E-23	9,625317E-18	1,611640E-22	8,946604E-20	–7,108347E-19	–2,529474E-21
X8 Y1	6,991530E-26	3,525878E-21	7,154979E-25	1,193443E-22	–1,219907E-21	1,248910E-24
X6 Y3	3,156832E-25	1,192241E-20	–5,107575E-25	6,025043E-23	–2,766813E-21	–1,568785E-25
X4 Y5	5,024594E-25	1,971608E-20	–1,147631E-24	–2,665479E-22	1,160152E-22	–1,530696E-24
X2 Y7	4,665603E-25	4,593422E-20	–4,483211E-25	2,001142E-22	5,372439E-21	–3,151943E-24
X0 Y9	9,623672E-26	–1,793203E-20	2,150979E-24	1,237155E-21	2,122948E-21	4,190563E-25
X10Y0	–1,090326E-28	–6,511812E-24	3,985185E-27	5,490790E-25	–3,492145E-24	7,169228E-28
X8 Y2	–4,430812E-28	–6,532166E-23	2,799477E-27	1,584518E-24	–2,441906E-23	1,094222E-26
X6 Y4	–1,039695E-27	–1,125062E-22	–5,483577E-27	1,152915E-24	–3,026542E-23	3,806355E-27
X4 Y6	–1,252913E-27	–2,754617E-23	–3,184822E-27	2,118193E-24	1,866549E-23	2,650401E-27
X2 Y8	–1,006737E-27	–9,272916E-22	1,393890E-27	3,786350E-24	6,525206E-23	9,738379E-26
X0 Y10	–4,772904E-28	–1,736900E-21	5,835930E-27	3,083628E-24	4,441742E-23	6,751120E-26
X10 Y1	4,688451E-31	–4,414724E-27	–1,068678E-29	–5,395849E-27	1,145695E-26	–1,389074E-29
X8 Y3	1,723152E-30	–1,115632E-25	–5,240566E-31	–1,202610E-26	7,367449E-27	–1,970209E-29
X6 Y5	3,104945E-30	9,246722E-25	1,887331E-29	5,739726E-27	–3,841853E-26	8,525725E-29
X4 Y7	3,348997E-30	9,853986E-25	3,099160E-29	5,630609E-26	1,328451E-25	2,209172E-29
X2 Y9	7,843296E-31	–3,250376E-24	2,377965E-29	4,388342E-26	–1,006728E-25	3,004455E-29
X0 Y11	–2,913680E-33	–1,718841E-24	4,341313E-30	–2,149758E-26	–1,149469E-25	–1,049831E-28
X12 Y0	–1,106988E-33	2,306411E-28	–5,000261E-32	–2,298423E-29	1,497569E-28	–1,314752E-32
X10Y2	–5,075849E-33	1,055697E-27	–6,567258E-32	–8,524359E-29	5,013504E-28	–7,410884E-32
X8 Y4	–1,136769E-32	2,669839E-27	4,759082E-32	–1,083205E-28	9,590962E-28	–3,194105E-32
X6 Y6	–1,515660E-32	–2,553922E-26	1,151403E-31	3,898206E-29	2,389718E-28	9,912400E-31
X4 Y8	–1,412396E-32	–5,392641E-26	9,606589E-32	2,552871E-28	2,056472E-28	4,875411E-31
X2 Y10	–5,093779E-33	–1,467350E-26	4,861046E-32	1,335646E-28	–2,310159E-27	–5,254120E-31
X0 Y12	8,540529E-35	1,148198E-25	3,549233E-33	–8,236864E-29	–1,101174E-27	–9,384409E-31

Tabelle 2 zu Fig. 4

	Dezentrierung	Dezentrierung	Dezentrierung	Verkippung	Verkippung	Verkippung
Oberfläche	DCX	DCY	DCZ	TLA[deg]	TLB[deg]	TLC[deg]
M6	0	0,023609	0,006571	–5,094249	0	0
M5	0	104,64638	0,013128	–5,278718	0	0
M4	0	93,256202	0,03352	–11,491578	0	0
M3	0	418,860993	0,029893	–9,918672	0	0
M2	0	448,13847	0,385249	–8,967549	0	0
M1	0	689,823399	0,013918	–5,910404	0	0

Tabelle 3 zu Fig. 4

Die Projektionsoptik 22 hat eine bildseitige numerische Apertur von 0,45. Das Objektfeld 4 hat eine x-Erstreckung von zweimal 13 mm und eine y-Erstreckung von 2 mm. Die Projektionsoptik 22 ist optimiert für eine Betriebswellenlänge des Beleuchtungslichts 3 von 13,5 nm.
Bei der Projektionsoptik 22 ist der Spiegel M4 weit vom Spiegel M6 beabstandet. Der Abstand zwischen diesen beiden Spiegeln beträgt in etwa die halbe Baulänge der Projektionsoptik 22, also den halben Abstand zwischen der Objektebene 5 und der Bildebene 9. Bei der Projektionsoptik 22 sind die Spiegel M3 und M6 einerseits und die Spiegel M1 und M6 andererseits Rücken an Rücken angeordnet.
Ein Zwischenbild ZB liegt im Abbildungsstrahlengang zwischen den Spiegeln M4 und M5 kurz nach dem Durchtritt durch die Durchtrittsöffnung 17 im Spiegel M6. Ein Abstand zwischen dem Zwischenbild ZB und der Durchtrittsöffnung 17 beträgt etwa 10 % eines Abstandes zwischen den Spiegeln M4 und M5.
5 verdeutlicht die Verhältnisse bei der Reflexion des Abbildungslichts 3 am Spiegel M6 und beim Durchtritt des Abbildungslichts 3 durch die Durchtrittsöffnung 17 im Spiegel M6. Die Subaperturen 20 sind, da das Zwischenbild ZB bei der Projektionsoptik 22 von der Durchtrittsöffnung 17 beabstandet ist, beim Durchtritt durch die Abbildungslicht-Durchtrittsöffnung 17 deutlich größer als bei der Projektionsoptik 7 nach den 2 und 3. Bedingt durch die Form der Subaperturen 20 beim Durchtritt durch die Durchtrittsöffnung 17 kann die Durchtrittsöffnung 17 im Spiegel M6 trapezförmig gestaltet sein, wobei eine x-Erstreckung der Durchtrittsöffnung 17 benachbart zum Zentrum des Spiegels M6 kleiner ist als entfernt hiervon.
Für die Größenverhältnisse der Dimensionen A bis D gilt bei der Projektionsoptik 22: B/A ist gleich 0,28. C/A ist gleich 0,09. D/A ist gleich 0,20.
Anhand der 6 und 7 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer Projektionsoptik 23 erläutert, die anstelle der Projektionsoptik 7 bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 nach 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die vorstehend im Zusammenhang mit den 1 bis 3, 3a, 4 und 5 sowie im Zusammenhang mit der 10 bereits erläutert wurden, tragen gegebenenfalls die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.

Die optischen Designdaten der Projektionsoptik 23 können den nachfolgenden Tabellen entnommen werden, die in ihrem Aufbau den Tabellen zur Projektionsoptik 22 nach 4 entsprechen. Zur Angabe der Freiformflächen wird die obige Gleichung (2) verwende (RDY = 1/c_y; RDX = 1/c_x).

Oberfläche	Abstandswert	Betriebsmodus	halber Durchmesser
Bildebene	706,281537		13,0
M6	–621,018258	REFL	338,1
M5	1713,726505	REFL	73,9
M4	–776,763139	REFL	134,8
M3	827,203449	REFL	124,5
M2	–1499,476236	REFL	70,3
M1	1850,012819	REFL	279,5
Objektebene	0,000000		52,2

Tabelle 1 zu Fig. 6

Koeff.	M6	M5	M4	M3	M2	M1
RDY	–747,12635	–409,759541	–2173,423913	3982,203835	726,983083	2009,73162
KY	0	0	0	0	0	0
RDX	–801,662287	–1100,021516	–2128,414553	3252,890349	931,91793	2127,12565
KX	0	0	0	0	0	0
X2 Y1	–2,454346E-08	–1,109492E-06	–1,357619E-08	–3,184366E-08	–1,796811E-06	–8,420255E-09
X0 Y3	2,015085E-09	–8,488218E-07	–2,650922E-08	–6,898797E-08	–4,886282E-07	–3,320462E-09
X4 Y0	–3,021203E-11	–2,195513E-09	8,241807E-12	6,561124E-13	1,713736E-09	1,871677E-12
X2 Y2	–3,554874E-11	–8,712265E-09	2,559437E-11	–2,674776E-12	–1,304012E-09	3,054135E-12
X0 Y4	–1,280832E-11	–5,236056E-09	2,476158E-11	3,961508E-12	–2,385370E-09	–6,954573E-13
X4 Y1	–3,171192E-14	–1,020671E-11	–8,632228E-15	6,304204E-16	–1,399176E-11	–1,325883E-15
X2 Y3	–1,862728E-14	–1,603489E-11	–2,318963E-14	8,164395E-15	1,483946E-11	3,678063E-16
X0 Y5	6,916264E-15	6,607051E-12	–1,314948E-14	1,961173E-14	1,580676E-11	3,331380E-15
X6 Y0	–5,415140E-17	–1,401335E-14	3,394312E-18	2,811769E-18	1,172239E-14	4,821276E-19
X4 Y2	–1,234771E-16	–7,266192E-14	–5,619772E-19	–5,153074E-17	–6,011094E-14	–3,107715E-19
X2 Y4	–1,096586E-16	–5,156501E-14	1,430262E-17	–1,776227E-17	–1,068179E-13	–3,704452E-18
X0 Y6	–2,673520E-17	1,688120E-14	–2,122419E-17	1,354395E-16	–6,082008E-14	–6,105630E-18
X6 Y1	–5,243813E-20	–7,353344E-17	5,018307E-21	2,497298E-20	–2,936882E-16	3,369984E-22
X4 Y3	–7,137648E-20	–7,906192E-17	–4,423251E-20	–5,462271E-20	3,891629E-16	9,757633E-22
X2 Y5	–1,163719E-20	2,474240E-16	–9,250079E-20	2,688400E-19	9,228817E-16	2,755628E-21
X0 Y7	9,940213E-21	1,486653E-16	–1,392298E-18	–2,263192E-18	1,631708E-16	4,127315E-21
X8 Y0	–9,533542E-23	–9,638021E-20	–2,030684E-23	–4,792429E-23	3,144263E-19	–1,325834E-24
X6 Y2	–3,045862E-22	–5,265596E-19	–1,291363E-22	–1,526217E-22	–1,342884E-18	-4,673901E-24
X4 Y4	–4,348277E-22	–7,424507E-19	–4,263539E-22	–3,729897E-22	–4,362225E-18	–3,275754E-24
X2 Y6	–2,435751E-22	–3,422203E-18	1,827204E-21	–8,541847E-22	–1,299477E-17	1,643580E-23
X0 Y8	–7,043380E-23	–1,935580E-17	1,442801E-20	6,396588E-21	–1,053535E-17	1,750477E-22
X8 Y1	-4,742528E-26	–1,177943E-21	–1,664648E-25	–7,092728E-25	3,305303E-21	–1,313031E-27
X6 Y3	–1,369107E-25	–2,823968E-21	2,101807E-25	–1,282716E-24	2,667638E-20	2,797377E-27
X4 Y5	–4,548720E-26	–1,316834E-20	4,196162E-24	–4,240499E-24	9,154864E-20	–1,724111E-26
X2 Y7	8,814121E-26	–8,463671E-20	3,405997E-24	–2,705899E-23	1,184935E-19	–1,191188E-25
X0 Y9	8,373042E-26	–4,085067E-20	6,796008E-23	1,345048E-22	1,551435E-19	–1,476253E-25
X10 Y0	–7,611153E-29	–1,979769E-24	3,997219E-28	1,126502E-27	–2,362931E-23	1,533682E-29
X8 Y2	–4,212830E-28	–1,552556E-23	1,362516E-28	–1,132624E-27	–1,450686E-22	7,999105E-29
X6 Y4	–8,363990E-28	–3,475342E-23	1,437267E-26	1,585607E-26	–2,582289E-22	7,672918E-29
X4 Y6	–8,149050E-28	–1,262575E-22	–1,063518E-26	–6,865757E-26	–3,074063E-22	–3,091263E-29
X2 Y8	–6,090593E-28	4,012877E-23	–2,129133E-25	–1,299032E-25	1,085587E-21	–1,961467E-28
X0 Y10	–1,521635E-28	1,877412E-21	–8,336005E-25	–5,881751E-25	1,104056E-21	–1,571944E-27
X10 Y1	–2,531911E-31	5,455006E-27	8,656423E-31	4,682402E-30	–4,849965E-25	3,689890E-33
X8 Y3	–7,791539E-31	1,193025E-26	3,588515E-30	2,460768E-29	–6,641787E-25	1,083766E-33
X6 Y5	-8,809932E-31	7,541422E-26	–2,514062E-29	1,051132E-28	–1,869656E-24	4,205232E-32
X4 Y7	–3,726916E-31	1,100707E-24	–1,038336E-28	3,592851E-28	–5,760368E-24	2,312477E-31
X2 Y9	–2,040298E-31	1,033304E-23	–1,027341E-28	8,346401E-28	–8,590000E-24	1,413437E-30
X0 Y11	–1,710826E-31	4,554246E-24	–1,432802E-27	–2,768036E-27	-1,410204E-23	9,566551E-31
X12 Y0	–5,700041E-34	2,625952E-29	–3,179812E-33	–1,153792E-32	1,754485E-27	–6,061127E-35
X10 Y2	–2,542158E-33	3,128382E-28	1,122020E-32	3,986834E-32	6,106965E-27	–4,321193E-34
X8 Y4	–6,046512E-33	4,087792E-28	–5,358173E-32	7,866692E-32	1,101733E-26	–6,320508E-34
X6 Y6	–8,021967E-33	1,243796E-27	–4,058429E-31	1,830034E-31	3,544504E-26	–1,244963E-34
X4 Y8	–5,760053E-33	1,498638E-26	1,518722E-30	5,287072E-30	3,635412E-26	5,651084E-34
X2 Y10	–1,003353E-33	7,425038E-27	6,410781E-30	6,104701E-30	–9,300116E-26	1,252693E-33
X0 Y12	4,349930E-34	–2,325684E-26	1,822417E-29	1,696503E-29	–4,027101E-26	6,415800E-34

Tabelle 2 zu Fig. 6

	Dezentrierung	Dezentrierung	Dezentrierung	Verkippung	Verkippung	Verkippung
Oberfläche	DCX	DCY	DCZ	TLA[deg]	TLB[deg]	TLC[deg]
M6	0	–0,189603	0	–5,726793	0	0
M5	0	125,576102	0	–5,889221	0	0
M4	0	114,379416	0	–7,853088	0	0
M3	0	327,409628	0	–1,142571	0	0
M2	0	514,301212	0	2,284343	0	0
M1	0	762,908993	0	–0,133649	0	0

Tabelle 3 zu Fig. 6

Die Projektionsoptik 23 hat eine bildseitige numerische Apertur von 0,45. Das Objektfeld 4 hat eine x-Erstreckung von zweimal 13 mm und eine y-Erstreckung von 2 mm. Die Projektionsoptik 23 ist optimiert für eine Betriebswellenlänge des Beleuchtungslichts 3 von 13,5 nm.
Die Projektionsoptik 23 ähnelt im Aufbau der Projektionsoptik 22 nach den 4 und 5. Im Unterschied hierzu ist ein Zwischenbild ZB im Abbildungsstrahlengang zwischen den Spiegeln M4 und M5 auf Höhe der Durchtrittsöffnung 17 im Spiegel M6 angeordnet. Im Unterschied zur Projektionsoptik 22 ist bei der Projektionsoptik 23 der Spiegel M1 der Bildebene 9 näher benachbart als der Spiegel M6. Die Spiegel M3 und M6 sind wiederum Rücken an Rücken angeordnet. Wiederum im Unterschied zur Projektionsoptik 22 ist bei der Projektionsoptik 23 der Spiegel M2 der Objektebene 5 näher benachbart als der Spiegel M4. Ferner liegt das Zwischenbild ZB bei der Projektionsoptik 23 geometrisch näher am Spiegel M6, so dass die Durchtrittsöffnung 17 im Spiegel M6 entsprechend klein gestaltet sein kann.
7 verdeutlicht wiederum die Verhältnisse bei der Reflexion am Spiegel M6 bzw. beim Durchtritt durch diesen Spiegel M6.
Für die Dimensionsverhältnisse der Dimensionen A bis D gilt bei der Projektionsoptik 23: B/A ist gleich 0,34. C/D ist gleich 0,045. D/A ist gleich 0,15.
Die vorstehend für die Projektionsoptiken 7, 22 und 23 angegebenen Dimensionsverhältnisse der Dimensionen A bis D geltend entsprechend auch für die Dimensionsverhältnisse A’ bis D’ des Pupillen-Obskurationsbereichs 18.
Anhand der 8 bis 19 und 23 bis 26 werden nachfolgend Beleuchtungs- und Abbildungsverhältnisse bei der Projektionsbelichtungsanlage 1 erläutert. Es spielt hierbei keine Rolle, welche der Projektionsoptiken 7, 22 oder 23 zum Einsatz kommt. Nachfolgend werden die Beleuchtungs- und Abbildungsverhältnisse beispielhaft anhand der Projektionsoptik 7 beschrieben.
8 zeigt ein Beleuchtungssetting, also eine Beleuchtungsintensitätsverteilung, in einer Beleuchtungs-Pupille 24 der Beleuchtungsoptik 6 der Projektionsbelichtungsanlage 1. Das Beleuchtungssetting ist ein x-Dipol mit zwei sekundären Beleuchtungs-Lichtquellen 25, 26. Betrachtet ist der Fall, dass als Retikel 10 eine Linien-Struktur mit Linien 27 (vgl. 9) beleuchtet wird, die parallel zur y-Richtung verlaufen und einen Abstand δ1 zueinander haben. Die y-Linienstruktur nach 9 wird aufgrund des x-Dipol-Beleuchtungssettings nach 8 aus zwei Beleuchtungsrichtungen entsprechend den sekundären Beleuchtungs-Lichtquellen 25, 26 beleuchtet.
10 verdeutlicht eine Intensitätsverteilung von Abbildungslicht in der genutzten Pupille 21 der Projektionsoptik 7 als Folge der Beleuchtung alleine durch die Beleuchtungs-Lichtquelle 25. Beim dargestellten Pupillen-Obskurationsbereich 18 handelt es sich nicht um eine körperliche Obskurationsblende, die zur Definition des Pupillen-Obskurationsbereichs 18 beispielsweise auf einem der drei Spiegel M1, M2 oder M3 liegen kann. Der in der 10 und den nachfolgenden Figuren angegebene Pupillen-Obskurationsbereich 18 stellt eine Projektion der tatsächlichen Obskurationen in die Eintritts-Pupille 21 der jeweiligen Projektionsoptik 7, 22 und 23 dar.
Die tatsächliche körperliche Obskurationsblende kann gegenüber der Eintritts-Pupille 21 deformiert sein. Eine derartige körperliche Obskurationsblende kann bei der Projektionsoptik 7 nach 2 beispielsweise auf dem Spiegel M2 aufgebracht sein, da dieser Spiegel im Bereich einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 liegt. Entsprechendes gilt für die Projektionsoptiken 22 und 23.
Der Pupillen-Obskurationsbereich 18 ist in den 8 bis 19 sowie 23 bis 26 schraffiert in Form einer kreisförmigen Obskuration dargestellt. Die tatsächliche Form der in die Eintritts-Pupille 21 projizierten Obskuration kann von einer kreisförmigen Obskuration abweichen und kann elliptisch, rechteckförmig, rechteckförmig mit abgerundeten Ecken, trapezförmig oder trapezförmig mit abgerundeten Ecken sein.
In ihrer Position der Beleuchtungs-Lichtquelle 25 entsprechend durchtritt eine nullte Beugungsordnung 28 des Beleuchtungslichts 3 als Abbildungslicht die Pupille 21. Aufgrund der Beugung an den Linien 27 durchtritt eine erste Beugungsordnung 29 die Pupille 21 an einem Ort, der zufällig dem Ort der zweiten Beleuchtungs-Lichtquelle 26 entspricht. Da die beiden Beugungsordnungen 28, 29 nicht mit dem Pupillen-Obskurationsbereich 18 überlappen, spielt die Pupillenobskuration aufgrund der Durchtrittsöffnung 17 im Spiegel M6 für das Abbildungslicht 3, das bei der Beleuchtung nach 8 die Projektionsoptik 7 durchtritt, keine Rolle. Beim Beleuchtungssetting nach 8 durchtritt das Abbildungslicht die Projektionsoptik 7 also, ohne dass es Verluste bei der Reflexion am Spiegel M6 aufgrund der Durchtrittsöffnung 17 gibt.
Anhand der 11 bis 13, die den 8 bis 10 entsprechen, werden nachfolgend die Beleuchtungs- und Abbildungsverhältnisse in der Projektionsbelichtungsanlage 1 bei der Beleuchtung eines weiteren Retikels 10 mit einer weniger dichten y-Linienstruktur erläutert. Benachbarte Linien 30 des Retikels 10 nach 12 haben einen Abstand δ2 zueinander, der etwa doppelt so groß ist wie der Linienabstand δ1 des Retikels 10 nach 9. Aufgrund des größeren Linienbstandes resultiert ein kleinerer Beugungswinkel bei der Beugung des Beleuchtungslichts 3 aus Richtung der Beleuchtungs-Lichtquelle 25, dessen Verlauf durch die Projektionsoptik 7 in der 13 schematisch dargestellt ist. Aufgrund des kleineren Beugungswinkels liegt die erste Beugungsordnung 29 nun etwa zentrisch in der Pupille 21. Eine zweite Beugungsordnung 31 liegt bei der Beleuchtung der y-Linienstruktur mit den Linien 30 nach 12 ebenfalls innerhalb der genutzten Pupille 21 und an einem Ort, der zufällig dem Ort der Beleuchtungs-Lichtquelle 26 in der Beleuchtungs-Pupille 24 entspricht.
Da der Durchmesser der ersten Beugungsordnung 29 beim Abbildungslicht-Strahlengang nach 13 größer ist als ein y-Abstand des Pupillen-Obskurationsbereichs 18 vom Zentrum Z der Pupille 21, überlappen die erste Beugungsordnung 29 und der Pupillen-Obskurationsbereich 18. Da der Überlapp-Bereich jedoch verglichen mit der gesamten Ausdehnung der ersten Beugungsordnung 29 klein ist, ergibt sich immer noch eine gute Abbildung der Linien 30. Aufgrund der dezentralen Lage des Pupillen-Obskurationsbereichs 18 in der Eintritts-Pupille 21 ist verhindert, dass der Pupillen-Obskurationsbereich 18 mit der ersten Beugungsordnung 29 überlappt, was unerwünscht zur Folge hätte, dass diese erste Beugungsordnung 29 nicht zur Abbildung des Objekts mit den Linien 30 beitragen würde, worunter wiederum eine Abbildung einer solchen Objektstruktur stark leiden würde.
Die 14 bis 19 zeigen Abbildungsverhältnisse mit Figuren, die den 8 bis 13 entsprechen.
14 zeigt ein Beleuchtungssetting in Form eines y-Dipols mit sekundären Beleuchtungs-Lichtquellen 32, 33, die zur Beleuchtung eines Retikels 10 mit einer x-Linienstruktur mit Linien 34 (vgl. 15) genutzt werden.
16 zeigt wiederum die Intensität des Abbildungslichts in der Pupille 21 der Projektionsoptik 7 als Folge der Beleuchtung alleine mit der Beleuchtungs-Lichtquelle 33. Es resultiert wiederum eine nullte Beugungsordnung 35 und eine erste Beugungsordnung 36 in der Pupille 21. Die nullte Beugungsordnung 35 liegt am der Beleuchtungs-Lichtquelle 33 entsprechenden Ort und die erste Beugungsordnung 36 liegt zufällig an dem Ort in der Pupille 21, der dem Ort der anderen Beleuchtungs-Lichtquelle 32 entspricht. Die erste Beugungsordnung 36 und der Pupillen-Obskurationsbereich 18 überlappen miteinander. Dieser Überlapp ist wiederum gering, so dass er die Abbildung der Linien 34 in der Praxis nicht beeinträchtigt.
17 bis 19 zeigen wiederum die Verhältnisse bei der Beleuchtung eines Retikels 10 mit weiter voneinander beabstandeten und in der x-Richtung verlaufenden Linien 37 mit dem y-Dipol-Beleuchtungssetting nach 14. In der Pupille 21 der Projektionsoptik 7 resultieren dann die nullte Beugungsordnung 35, die erste Beugungsordnung 36, die in etwa zentral in der Pupille 21 liegt, und eine zweite Beugungsordnung 38. Sowohl die erste Beugungsordnung 36 als auch die zweite Beugungsordnung 38 überlappen mit dem Pupillen-Obskurationsbereich 18. Dieser Überlapp ist wiederum jeweils gering, so dass in der Praxis die Abbildung der Linien 37 nicht beeinträchtigt wird.
Die Überlapp-Geometrien des Pupillen-Obskurationsbereichs 18 mit Beugungsordnungen 36 bzw. 38 bei der Beleuchtung einer x-Linienstruktur mit einem y-Dipol kann dadurch vermieden werden, dass das Retikel 10 nach den 15 bzw. 18 mit den Linien 34 bzw. 37 um 90° um die lokale z-Achse vor der Beleuchtung gedreht wird, so dass eine y-Linienstruktur entsprechend den 9 bzw. 12 resultiert. Anstelle des y-Dipol-Beleuchtungssettings nach 14 wird dann ein x-Dipol-Beleuchtungssetting nach 8 gewählt. Insbesondere kann bei der Beleuchtungsgeometrie und Linienorientierungsgeometrie nach den 8 bis 13 der Fall vermieden werden, dass eine der Beugungsordnungen zufällig mehr oder weniger genau am Ort des Pupillen-Obskurationsbereichs 18 liegt.
20 zeigt schematisch einen Teil des Abbildungsstrahlengangs der Projektionsoptiken 7, 22 und 23 nach der Reflexion am Spiegel M4. Dargestellt ist der Hauptstrahl 16 des zentralen Objektfeldpunktes ab dem Durchtritt durch die Durchtrittsöffnung 17 bis zum Auftreffen auf das Substrat 12.
Ein Einfallswinkel des Hauptstrahls 16 auf den Spiegel M6 ist in der 20 mit α’ bezeichnet.
Beim Durchtritt durch die Durchtrittsöffnung 17 verläuft der Hauptstrahl 16 hin zum Spiegel M5 längs eines Durchtritts-Hauptstrahlabschnitts 16 _D. Zwischen dem letzten Spiegel M6 und dem Bildfeld 8, also dem Substrat 12, verläuft der Hauptstrahl 16 längs eines Bildfeld-Hauptstrahl-Abschnitts 16 _B. Die beiden Hauptstrahl-Abschnitte 16 _D und 16 _B verlaufen in einer gemeinsamen Ebene, nämlich in der yz-Meridionalebene der Projektionsoptik 7, 22, 23, und schließen einen Hauptstrahlwinkel zueinander ein, der in der 20 mit α bezeichnet ist.
Es gilt: α’ > α.
Die 21 bis 26 zeigen wiederum Abbildungsverhältnisse mit Figuren, die den 8 bis 13 entsprechen, wobei bei den 21 bis 26 auch, wie bei den 8 bis 13, das Retikel 10 mit der dichter verlaufenden y-Linienstruktur (22) und der weniger dicht verlaufenden y-Linienstruktur (25) zum Einsatz kommt.
Das x-Dipolsetting mit den sekundären Beleuchtungs-Lichtquellen 25, 26 und die Beugungsordnungen 28, 29 und 31 entsprechen dem, was vorstehend unter Bezugnahme auf die 8 bis 13 bereits erläutert wurde.
Bei der die Beleuchtungspupille 24 nach den 21 und 24 nutzenden Abbildung wird ein zusätzliches Obskurationselement eingesetzt, so dass ein Gesamt-Pupillen-Obskurationsbereich 39 mit Teilbereichen 39a und 39b erzeugt wird, die sich zum punktsymmetrisch zum Zentrum Z der Pupille 21 angeordneten Gesamt-Pupillen-Obskurationsbereich 39 ergänzen. Die zusätzliche Obskurationskomponente, die den Obskurations-Teilbereich 39b erzeugt, kann durch eine entsprechende Blende in einer Pupille der abbildenden Optik 7, 22 oder 23 erzeugt werden.
Der Gesamt-Pupillen-Obskurationsbereich 39 nach den 23 und 26 hat in der x-Richtung eine Erstreckung von E und in der y-Richtung eine Erstreckung von F. Es ergibt sich ein Aspektverhältnis E/F, das kleiner ist als 1 und bei der dargestellten Ausführung etwa 0,33 beträgt.
Anstelle der vorstehend beschriebenen Pupillen-Obskurations-Teilbereiche 39a, 39b kann auch ein elliptisch, rechteckig oder trapezförmig geformter Pupillen-Obskurationsbereich zum Einsatz kommen, der zentriert zum Zentrum Z der Pupille 21 oder auch dezentriert hierzu angeordnet sein kann. Soweit ein derartiger Pupillen-Obskurationsbereich mehreckig berandet ist, kann er abgerundete Ecken aufweisen.
Zur Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauteils wird die Projektionsbelichtungsanlage 1 folgendermaßen eingesetzt: Zunächst werden die Reflexionsmaske 10 bzw. das Retikel und das Substrat bzw. der Wafer 11 bereitgestellt. Anschließend wird eine Struktur auf dem Retikel 10 auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers 11 mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 projiziert. Durch Entwicklung der lichtempfindlichen Schicht wird dann eine Mikro- oder Nanostruktur auf dem Wafer 11 und somit das mikrostrukturierte Bauteil erzeugt.
Vor der Projektionsbelichtung kann eine Strukturüberprüfung von Strukturen auf dem Retikel 10 erfolgen, um gegebenenfalls eine Beleuchtungs- und Abbildungsgeometrie herbeizuführen, bei der Beugungsordnungen des Beleuchtungslichts nicht oder nicht zu stark mit dem Pupillen-Obskurationsbereich 18 überlappen, um eine Beeinträchtigung der Abbildungsleistung der Projektionsbelichtungsanlage 1 zu vermeiden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5815310 [0002]
DE 102005003557 A1 [0002]
WO 2010/091800 A1 [0002]
US 6750948 B2 [0002]
WO 2011/095209 A1 [0002]
US 2007-0058269 A1 [0050]

Claims

Abbildende Optik (7; 22; 23) zur Abbildung eines Objektfeldes (7) in ein Bildfeld (8), – wobei die abbildende Optik (7; 22; 23) eine obskurierte Pupille (21) aufweist, – wobei die Pupille (21) ein Zentrum (Z) hat, das von einem Hauptstrahl (16) eines zentralen Feldpunktes durchtreten wird, – mit einer Mehrzahl abbildender optischer Komponenten (M1 bis M6), dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwerpunkt (SP) eines zusammenhängenden Pupillen-Obskurationsbereichs (18) der abbildenden Optik (7; 22; 23) dezentral in der Pupille (21) der abbildenden Optik (7; 22; 23) liegt.
Abbildende Optik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pupillen-Obskurationsbereich (18) zu einer Symmetrieebene (yz) der abbildenden Optik (7; 22; 23) spiegelsymmetrisch ist.
Abbildende Optik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrum (Z) der Pupille (21) außerhalb des Pupillen-Obskurationsbereichs (18) liegt.
Abbildende Optik nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pupille (21) in einer Pupillenebene der abbildenden Optik (7; 22; 23) einen Pupillendurchmesser (2A’) hat, wobei ein vollständig nutzbarer Pupillenbereich um das Zentrum (Z) der Pupille (21) einen Durchmesser (B’–C’) hat, der mindestens 10 % des Pupillendurchmessers (2A’) aufweist.
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pupillen-Obskurationsbereich (18) – in einer Radialdimension (y) längs einer Schwerpunktsachse, auf der das Zentrum (Z) der Pupille (21) und der Schwerpunkt (SP) des Pupillen-Obskurationsbereichs (18) liegen, eine radiale Pupillen-Obskurationsbereich-Ausdehnung (2C’) aufweist, – in einer Tangentialdimension (x) senkrecht zur Schwerpunktsachse (y) eine tangentiale Pupillen-Obskurationsbereichs-Ausdehnung (2D’) aufweist, – wobei sich die radiale Pupillen-Obskurationsbereichs-Ausdehnung (2C’) von der tangentialen Pupillen-Obskurationsbereichs-Ausdehnung (2D’) um mehr als 10 % unterscheidet.
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ausgeführt als katoptrisches Objektiv.
Abbildende Optik nach Anspruch 6, mit einem vorletzten Spiegel (M5) und einem letzten Spiegel (M6) im Abbildungsstrahlengang vor dem Bildfeld (8), – wobei ein Hauptstrahl (16) eines zentralen Feldpunktes auf den letzten Spiegel (M6) der abbildenden Optik (7; 22; 23) mit einem Einfallswinkel (α’) auftrifft, – wobei der Hauptstrahl (16) im Abbildungsstrahlengang vor dem vorletzten Spiegel (M5) eine Durchgangsöffnung (17) im letzten Spiegel (M6) durchtritt und längs eines Durchtritts-Hauptstrahl-Abschnitts (16 _D) verläuft, – wobei der Hauptstrahl (16) zwischen dem letzten Spiegel (M6) und dem Bildfeld (8) längs eines Bildfeld-Hauptstrahl-Abschnitts (16 _B) verläuft, – wobei die beiden Hauptstrahl-Abschnitte (16 _D, 16 _B) in einer gemeinsamen Ebene (yz) verlaufen und einen Hauptstrahlwinkel (α) miteinander einschließen, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfallswinkel (α’) größer ist als der Hauptstrahlwinkel (α).
Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Obskurationskomponente, die einen zusätzlichen Pupillen-Obskurationsbereich (39b) erzeugt, wobei sich die beiden Pupillen-Obskurationsbereiche zu einem Gesamt-Pupillen-Obskurationsbereich (39) ergänzen, der punktsymmetrisch zum Zentrum (Z) der Pupille (21) angeordnet ist.
Katoptrische abbildende Optik (7; 22; 23) zur Abbildung eines Objektfeldes (7) in ein Bildfeld (8), – wobei die abbildende Optik (7; 22; 23) eine obskurierte Pupille (21) aufweist, – wobei die Pupille (21) ein Zentrum (Z) hat, das von einem Hauptstrahl (16) eines zentralen Feldpunktes durchtreten wird, – mit einem letzten Spiegel (M6) im Abbildungsstrahlengang zwischen dem Objektfeld (7) und dem Bildfeld (8), wobei der letzte Spiegel (M6) eine Durchtrittsöffnung (17) zum Durchtritt von Abbildungslicht (3) aufweist, wobei ein die Durchtrittsöffnung (17) umgebender Randbereich einer Reflexionsfläche des letzten Spiegels (M6) zusammenhängend zur Reflexion des Abbildungslichts (3) genutzt ist, – mit einem im Abbildungsstrahlengang vorletzten Spiegel (M5) mit geschlossen, also öffnungsfrei, genutzter Reflexionsfläche, – wobei die Durchtrittsöffnung (17) derart angeordnet ist, dass hierdurch ein Pupillen-Obskurationsbereich (18) erzeugt wird, der nicht zentral in der Pupille (21) der abbildenden Optik (7; 22; 23) liegt.
Abbildende Optik (7; 22; 23) zur Abbildung eines Objektfeldes (7) in ein Bildfeld (8), – wobei die abbildende Optik (7; 22; 23) eine obskurierte Pupille (21) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein gesamter Pupillen-Obskurationsbereich (39a, 39b) der abbildenden Optik (7; 22; 23) oder Teilbereiche hiervon bezüglich zueinander senkrechter Koordinaten eines Pupillen-Koordinatensystems (x, y) ein von 1 abweichendes Aspektverhältnis (A/B) hat.
Optisches System – mit einer abbildenden Optik (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, – mit einer Beleuchtungsoptik (6) zur Führung des Beleuchtungslichts (3) hin zum Objektfeld (4) der abbildenden Optik (7).
Projektionsbelichtungsanlage für die Projektionslithographie – mit einem optischen System nach Anspruch 11, – mit einer Lichtquelle (2) für das Beleuchtungs- und Abbildungslicht (3).
Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen eines Retikels (10) und eines Wafers (11), – Projizieren einer Struktur auf dem Retikel (10) auf eine lichtempfindliche Schicht des Wafers (11) mithilfe der Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 12, – Erzeugen einer Mikro- bzw. Nanostruktur auf dem Wafer (11).
Strukturiertes Bauteil, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 13.