DE102007033967A1

DE102007033967A1 - Projektionsobjektiv

Info

Publication number: DE102007033967A1
Application number: DE102007033967A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Mann
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2007-07-19
Filing date: 2007-07-19
Publication date: 2009-01-29
Also published as: CN101755231B; CN101755231A; WO2009010213A1; US20100134880A1; JP2010533882A

Abstract

Ein Projektionsobjektiv (1) dient zur Abbildung eines Objektfeldes (2) in einer Objektebene (3) mit einem Feld-Aspektverhältnis (x/y) von mindestens 1,5 in ein Bildfeld (4) in einer Bildebene (5). Das Projektionsobjektiv (1) hat mindestens zwei optisch wirkende Oberflächen (M1 bis M6) zur Führung von Abbildungslicht (6) im Strahlengang zwischen dem Objektfeld (2) und dem Bildfeld (4). Das Projektionsobjektiv (1) nimmt einen Bauraum mit einer quaderförmigen Einhüllenden (11) ein. Letztere ist aufgespannt von einer Längendimension (z2) und von zwei Querdimensionen (x2, y2). Bei einer Ausführung ist eine Querdimension (y2) der quaderförmigen Einhüllenden (11) parallel zu einer kurzen Abmessung (y1) des Objektfeldes (2) kleiner als eine lange Abmessung (x1) des Objektfeldes (2). Alternativ oder zusätzlich können die beiden Querdimensionen (x2, y2) der quaderförmigen Einhüllenden ein Querdimensions-Aspektverhältnis (x2, y2) von mindestens 1,1 aufweisen. Es resultiert ein Projektionsobjektiv, das im Vergleich zum Stand der Technik zumindest in einer Dimension kompakter gestaltet werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Projektionsobjektiv nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Projektionsobjektive sind bekannt aus der US 4,796,984 , der US 6,813,098 B2 , der US 3,748,015 und der JP 10 340848 A . Derartige Projektionsobjektive können zur Herstellung von Flachbildschirmen (flat Panels displays, FPD) oder im Zusammenhang mit der Aufbringung mikrostrukturierter Halbleiter-Bauelemente auf einer Tragschicht (Wafer level packaging, WLP) zum Einsatz kommen.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Projektionsobjektive benötigen einen recht großen Bauraum.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Projektionsobjektiv der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass es zumindest in einer Dimension kompakter gestaltet werden kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Projektionsobjektiv mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und durch ein Projektionsobjektiv mit den im Anspruch 2 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es ohne ins Gewicht fallende Einbußen bei der Abbildungsqualität des Projektionsobjektivs möglich ist, Abmessungen des Projektionsobjektivs bereitzustellen, bei denen eine Querdimension der quaderförmigen Einhüllenden kleiner ist als eine lange Ab messung des ein Aspektverhältnis ungleich 1 aufweisenden Objektfeldes. In Richtung dieser kleineren Querdimension sind die optisch wirkenden Oberflächen des Projektionsobjektivs nahe zusammengerückt. In Richtung dieser kleineren Querdimensions-Achse können weitere Komponenten, die mit dem Projektionsobjektiv zusammenwirken, nahe an eine zentrale Achse des Projektionsobjektivs herangerückt werden. Dies fördert die bauliche Integration einer Gesamtanlage, bei der das Projektionsobjektiv zum Einsatz kommt. Ein derartiges Projektionsobjektiv kann in Anlagen untergebracht werden, bei denen der Bauraum in einer Richtung limitiert ist. Zumindest einzelne optisch wirkende Oberflächen des Projektionsobjektivs, insbesondere die hinsichtlich ihrer Apertur größte optisch wirkende Oberfläche, können mit einer im Wesentlichen rechteckigen Apertur, also mit einem von 1 verschiedenen Apertur-Aspektverhältnis, bereitgestellt werden. Als Apertur wird der optisch genutzte Bereich auf den optisch wirkenden Oberflächen des Projektionsobjektivs verstanden. Bei den optisch wirkenden Oberflächen des Projektionsobjektivs kann es sich ausschließlich um solche handeln, die im Projektionsobjektiv verlaufende Abbildungsstrahlen nicht nur umlenken, sondern gleichzeitig auch eine abbildende Wirkung haben. Beim erfindungsgemäßen Projektionsobjektiv können optische Komponenten eingesetzt werden, die insgesamt kleinere optisch wirkende Oberflächen haben als vergleichbare Projektionsobjektive des Standes der Technik. Dies reduziert das Gewicht der einzelnen optischen Komponenten, so dass gewichtsbedingte Abbildungs-Fehlerquellen vermieden werden. Zudem kann die Herstellung derart kleinerer optisch wirkender Oberflächen vereinfacht sein.
Entsprechend einer alternativen oder zusätzlichen Variante des erfindungsgemäßen Projektionsobjektivs nach Anspruch 2 ist es möglich, Abmessungen des Projektionsobjektivs bereitzustellen, die sich in ihren beiden Quer dimensionen deutlich unterscheiden. Die faltspiegelfreie Einhüllende des Projektionsobjektivs ist dabei die Einhüllende des Projektionsobjektivs, bei der plane Faltspiegel nicht berücksichtigt werden. Diese Einhüllende wird bei einem Projektionsobjektiv mit mindestens einem planen Faltspiegel daher konstruiert, indem das Projektionsobjektiv durch ein gleichwertiges Objektiv ohne diesen planen Faltspiegel ersetzt und dann die Einhüllende dieses Ersatz-Projektobjektivs bestimmt wird. Bei der Einhüllenden des Projektionsobjektivs nach Anspruch 1 kann es sich ebenfalls um eine faltspiegelfreie Einhüllende handeln. In Richtung der kurzen Querdimension lässt sich das Projektionsobjektiv nach Anspruch 2 kompakt gestalten. Als Aspektverhältnis wird nachfolgend immer ein Verhältnis zweier aufeinander senkrecht stehender Abmessungen eines Objekts verstanden, wobei immer das Verhältnis der längeren Abmessung zur kürzeren Abmessung betrachtet wird, sodass das Aspektverhältnis definitionsgemäß immer größer oder gleich 1 ist. Bei den bisher bekannten Projektionsobjektiven mit entweder exakt oder angenähert um eine Rotations-Symmetrieachse angeordneten Komponenten ist das Querdimensions-Aspektverhältnis entweder exakt 1 oder nahe 1, also deutlich kleiner als 1,1. Das erfindungsgemäße Projektionsobjektiv mit einem Querdimensions-Aspektverhältnis von mindestens 1,1 lässt sich in Richtung der jeweils kurzen Querdimension kompakt gestalten. Ansonsten entsprechen die Vorteile des Projektionsobjektivs nach Anspruch 2 denen des Projektionsobjektivs nach Anspruch 1.
Mindestens eine Freiformfläche nach Anspruch 3 vereinfacht das Design eines erfindungsgemäßen Projektionsobjektivs. Freiformflächen sind beispielsweise bekannt aus der US 2007/0058269 A1 . Eine Verringerung der Abbildungsqualität im Vergleich zu einem konventionellen Design mit Apertur-Aspektverhältnis von 1 kann praktisch gänzlich vermieden werden.
Querdimensions-Aspektverhältnisse nach Anspruch 4 ermöglichen eine besonders große Kompaktheit des Projektionsobjektivs in Richtung der jeweils kurzen Aperturachse.
Rechteckige Felder nach Anspruch 5 sind an die typischen Anwendungen derartiger Projektionsobjektive, insbesondere an die Anwendungen FPD und WLP, gut angepasst. Alternativ zu rechteckigen Feldern sind auch in anderer Weise randseitig begrenzte Felder mit einem Feld-Aspektverhältnis von mindestens 1,5 möglich, beispielsweise bogenförmige bzw. ringsegmentförmige Felder.
Besonders gut an insbesondere die Anwendungen FPD und WLP angepasst sind Feld-Aspektverhältnisse nach Anspruch 6, die im Zusammenhang mit einer scannenden Projektion mit Scanrichtung längs der kurzen Feldachse zum Einsatz kommen können. Insbesondere sind Gestaltungen des Projektionsobjektives nach Anspruch 1 möglich, bei denen das Projektionsobjektiv senkrecht zu einer Ebene, die von den beiden langen Dimensionen des Objektfeldes und des Bildfeldes aufgespannt wird, weniger Bauraum einnimmt als das Objektfeld längs der langen Felddimension ausgedehnt ist. Senkrecht zur von den beiden langen Felddimensionen aufgespannten Ebene kann das Projektionsobjektiv daher besonders kompakt gestaltet sein.
Eine von der Objektebene beabstandete Bildebene nach Anspruch 7 erlaubt eine Ausgestaltung des Projektionsobjektivs ohne Faltspiegel, was die Kompaktheit des Projektionsobjektivs nochmals erhöht.
Eine katoptrische Ausführung des Projektionsobjektivs nach Anspruch 8 ist breitbandig. Mit Querdimensions-Aspektverhältnissen von mindestens 1,1 lassen sich zumindest in der Hauptebene, die die kurze Seite dieses Apertur-Aspektverhältnisses beinhaltet, kleine Einfallswinkel auf den Spiegeln des katoptrischen Projektionsobjektivs realisieren. Dies führt zur Möglichkeit des Einsatzes von hocheffizienten hochreflektierenden Beschichtungen für die Spiegel-Oberflächen des katoptrischen Projektionsobjektivs.
Eine gerade Anzahl von Spiegeln nach Anspruch 9 erzwingt in der Regel eine Separation von Objekt- und Bildfeld. Zudem ist es dann nicht erforderlich, eine Aperturblende auf oder direkt vor einem Spiegel vorzusehen.
Sechs Spiegel nach Anspruch 10 erlauben ein gleichzeitig kompaktes und eine gute Abbildungsqualität aufweisendes Projektionsobjektiv.
Ein spiegelsymmetrisches Projektionsobjektiv nach Anspruch 11 bietet herstellungstechnische Vorteile.
Ein Projektionsobjektiv nach Anspruch 12 kann an entsprechende bauliche Anforderungen hinsichtlich von das Projektionsobjektiv umgebenden Komponenten angepasst werden. Objekt- und Bildfeld müssen dann nicht zwingend in einer Flucht liegen.
Ein nach den Ansprüchen 13 und/oder 14 telezentrisches Projektionsobjektiv reduziert die Anforderungen an die Positioniergenauigkeit des Abstandes eines Objekts zur ersten optisch wirkenden Oberfläche des Projektionsobjektivs oder des Abstandes eines Bildelements, auf das abgebildet werden soll, zur letzten optisch wirkenden Oberfläche des Projektionsobjektivs.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 einen Schnitt durch ein Projektionsobjektiv in einer ausgewählte Abbildungsstrahlen enthaltenden y-z-Ebene;
2 einen Schnitt durch das Projektionsobjektiv nach 1 in einer ausgewählte Abbildungsstrahlen enthaltenden x-z-Ebene;
3 ein Diagramm, welches den Feldverlauf der Wellenfront über ein Bildfeld des Projektionsobjektivs nach 1 zeigt; und
4 ein zu 3 ähnliches Diagramm, welches den Feldverlauf der Verzeichnung über das Bildfeld des Projektionsobjektivs zeigt.
Zur Verdeutlichung von Lagebeziehungen wird nachfolgend ein kartesisches x-y-z-Koordinatensystem verwendet. In der 1 zeigt die x-Richtung senkrecht zur Zeichenebene auf den Betrachter zu. Die y-Richtung zeigt nach oben und die z-Richtung zeigt nach links.
Ein Projektionsobjektiv 1 zur Abbildung eines Objektfeldes 2 in einer Objektebene 3 in ein Bildfeld 4 in einer Bildebene 5 ist in der 1 in einem y-z-Schnitt dargestellt. Die Objektebene 3 verläuft parallel zur Bildebene 5 und ist von dieser beabstandet. Der Abstand zwischen der Objektebene 3 und der Bildebene 5 beträgt 1.600 mm.
2 zeigt das Projektionsobjektiv 1 in einem x-z-Schnitt.
Das Objektfeld 2 und das Bildfeld 4 sind gleich groß. Das Projektionsobjektiv 1 hat also einen Abbildungsmaßstab von 1. Das Projektionsobjektiv 1 hat objektseitig und bildseitig eine numerische Apertur NA von 0,1. In x-Richtung haben die Felder 2, 4 eine Ausdehnung von 480 mm. In y-Richtung haben die Felder 2, 4 eine Ausdehnung von 8 mm. Die Felder 2, 4 sind rechteckig und haben jeweils eine Ausdehnung x1 in x-Richtung von 480 mm und eine Ausdehnung y1 in y-Richtung von 8 mm, also ein Feld-Aspektverhältnis x/y von 60.
Das Projektionsobjektiv 1 ist katoptrisch ausgeführt und hat insgesamt sechs Spiegel, die nachfolgend in der Reihenfolge des Auftreffens von Abbildungsstrahlen vom Objektfeld 2 bis zum Bildfeld 4 mit M1 bis M6 bezeichnet sind. Das Projektionsobjektiv 1 hat also eine gerade Anzahl von Spiegeln.
Beispielhaft für die Abbildungsstrahlen durch das Projektionsobjektiv 1 sind in der 1 zwei Tripel von Abbildungsstrahlen 6 dargestellt, die jeweils von einem Feldpunkt ausgehen. Zwischen der Objektebene 3 und dem ersten Spiegel M1 und dem letzten Spiegel M6 und der Bildebene 4 verlaufen benachbarte und zu jeweils einem der beiden Feldpunkte gehörende Abbildungsstrahlen zueinander parallel. Das Projektionsobjektiv 1 ist also Objekt- und bildseitig telezentrisch.
Relativ zu einer x-y-Mittelebene 7, die mittig zwischen der Objektebene 3 und der Bildebene 5 liegt, ist das Projektionsobjektiv 1 nicht spiegelsymmetrisch ausgeführt.
Das Projektionsobjektiv 1 hat einen endlichen Objekt-Bild-Versatz, d_OIS also einen Abstand zwischen dem Durchstoßpunkt einer Normalen durch den zentralen Objekt-Feldpunkt durch die Bildebene 5 zum zentralen Bild-Feldpunkt. Dieser Objekt-Bild-Versatz beträgt beim Projektionsobjektiv 1 6.6 mm.
Zwischen den Spiegeln M1 und M2 schneiden sich die Abbildungsstrahlen 6, die zu verschiedenen Objekt-Feldpunkten gehören. Zwischen den Spiegeln M1 und M2 liegt also eine interne Pupille 7a des Projektionsobjektivs 1, die auf einer gekrümmten Fläche liegt. Zwischen den Spiegeln M2 und M3 schneiden sich die Abbildungsstrahlen 6, die zu den gleichen Objekt-Feldpunkten gehören. Dort liegt also ein Zwischenbild des Projektionsobjektivs 1. Eine zugehörige Zwischenbildebene 7b liegt ebenfalls auf einer gekrümmten Fläche. Zwischen den Spiegeln M5 und M6 schneiden sich die zu verschiedenen Objekt-Feldpunkten gehörenden Abbildungsstrahlen 6 abermals. Dort liegt also eine weitere interne Pupille 7c des Projektionsobjektivs 1 vor, die ebenfalls auf einer gekrümmten Fläche liegt. Aufgrund des 1:1 Abbildungsmaßstabes lässt sich das Objektiv auch in entgegengesetzter Lichtrichtung betreiben. In diesem Fall vertauschen also die Objektebene 3 und die Bildebene 5 ihre Rollen.
Die optisch wirkenden, reflektierenden Oberflächen der Spiegel M1 bis M6 sind als Freiformflächen ohne Rotations-Symmetrieachse ausgeführt. Pfeilhöhen Z können als Funktion des Abstandes r² = X² + Y² für die optisch wirkenden Oberflächen der Spiegel M1 bis M6 gemäß folgender Formel angegeben werden:

Nachfolgend sind mehrere Tabellen angegeben, aus denen sich die optischen Daten der Form und der Lage der optisch wirkenden Oberflächen M1 bis M6 ergeben. Diese Daten entsprechen dem Format des optischen ray tracing Programms Code V^®. Tabelle 1

Surface	Radius	Thickness	Mode
Object	INFINITY	794.924
Mirror 1	–633.179	–694.924	REFL
Mirror 2	–447.911	1117.315	REFL
Mirror 3	–1751.552	–858.739	REFL
Mirror 4	1952.900	1143.434	REFL
Mirror 5	359.756	–507.086	REFL
Mirror 6	627.528	605.076	REFL
Image	INFINITY	0.000

Coefficient	M1	M2	M3	M4	M5	M6
K	–5.818400E-01	3.570572E-01	–1.722845E+00	–5.533387E-01	–3.933652E-01	–3.907080E-01
Y	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00
X2	2.591113E-04	7.936708E-04	7.522336E–05	–6.813539E-05	–1.125174E-03	–2.399132E-04
Y2	1.664388E-04	–4.393373E-04	3.575707E-05	–8.369642E-05	6.249251E-04	–6.233788E-05
X2Y	2.541958E-08	–1.159414E-07	4.007329E-09	2.060613E-09	4.643695E-07	–1.074946E-08
Y3	–1.454588E-08	2.256084E-06	–3.214846E-08	–1.794278E-08	–4.863517E-06	1.233397E-07
X4	4.447933E-11	1.439968E-09	–2.031918E-11	–1.226414E-11	–1.205341E-09	–1.200919E-10
X2Y2	–1.962227E-11	1.876320E-08	1.124049E-11	4.900094E-11	1.416431E-09	–2.618665E-10
Y4	–2.620538E-11	–2.585786E-08	2.980775E-10	4.785589E-11	3.622102E-09	4.278076E-10
X4Y	1.224504E-15	8.058907E-12	–3.295990E-15	–3.994639E-15	1.737583E-13	5.337611E-14
X2Y3	6.696668E-14	–1.240693E-10	4.510894E-13	5.239312E-13	–1.607982E-11	–1.030709E-12
Y5	–2.088416E-13	9.965347E-11	1.278004E-12	–8.957047E-13	3.140773E-10	2.724635E-13
X6	2.439707E-18	–5.426596E-15	9.920133E-19	–1.038339E-18	–2.390404E-15	–5.217553E-17
X4Y2	9.419434E-17	–5.333909E-14	–1.884151E-17	–3.242336E-17	–5.653132E-15	7.224733E-16
X2Y4	–3.935167E-16	3.792500E-13	1.747077E-15	1.854305E-15	2.679660E-13	–1.394217E-15
Y6	4.905517E-16	–5.522675E-13	2.936376E-15	–4.674654E-15	–3.821649E-12	–7.964719E-16
X6Y	1.179799E-19	1.543683E-16	–5.845978E-22	–6.199825E-22	2.156843E-17	3.990811E-19
X4Y3	–3.920794E-19	–3.609249E-16	–6.826279E-20	–8.326937E-20	–2.413603E-16	3.058263E-18
X2Y5	1.797166E-19	–2.869144E-15	3.438749E-18	3.287773E-18	1.413442E-15	9.920212E-19
Y7	–9.897840E-19	–4.691690E-16	3.665879E-18	–9.226327E-18	7.667025E-14	–1.821128E-18
X8	–4.183794E-23	3.395472E-20	–4.773630E-25	–2.918876E-25	–1.063758E-21	–1.409741E-22
X6Y2	–4.548378E-22	–2.964584E-19	–3.576166E-24	–2.804184E-24	3.651898E-19	6.378310E-22
X4Y4	–2.974316E-22	3.923714E-18	–9.069379E-23	–9.865968E-23	–1.550636E-17	4.455191E-21
X2Y6	–5.225031E-22	1.302143E-17	2.734568E-21	2.337779E-21	2.493989E-16	4.361250E-21
Y8	7.963684E-22	1.212175E-17	1.420827E-21	–7.030701E-21	–2.297185E-15	–2.427002E-22
X8Y	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00
X6Y3	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00
X4Y5	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00
X2Y7	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00
Y9	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00
X10	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00
X8Y2	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00
X6Y4	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00
X4Y6	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00
X2Y8	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00
Y10	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00	0.000000E+00
Nradius	1.000000E+00	1.000000E+00	1.000000E+00	1.000000E+00	1.000000E+00	1.000000E+00

(Tabelle 2)

Coefficient

M1

M2

M3

M4

M5

M6

Y-decenter

–141.284

–130.461

24.163

52.036

–11.639

298.294

X-rotation

–10.538

–22.106

0.898

–1.106

1.96

–24.756

Die Tabelle 1 enthält die Grundradien R = 1/c (Radius) und die relativen Abstände (Thickness) der Spiegel zueinander, ausgehend von der Bildebene 5 (Image, Thickness = 0). Die Tabelle 2 enthält die Polynomkoeffizienten C zu den Monomen X^mYⁿ entsprechend der Flächenbeschreibung einer SPS XYP-(Special Surface xy-Polynom-)Fläche in Code V^®. Die Tabelle 3 enthält y-Dezentrierungen und Rotationen der optisch wirkenden Flächen um die x-Achse entsprechend der Vorzeichenkonvention aus Code V^®. x-Dezentrierungen und Rotationen um die y-Achse sowie Polynomkoeffizienten mit ungerader Potenz von x sind identisch Null. Hierdurch wird eine Spiegelsymmetrie des Systems um eine y-z-Mittelebene 9 (vgl. 2) erzwungen. Hinsichtlich dieser y-z-Mittelebene 9 ist das Projektionsobjektiv 1 daher spiegelsymmetrisch.
Vom grundsätzlichen Aufbau her ist das Design des Projektionsobjektivs 1 an ein zur x-y-Mittelebene 7 spiegelsymmetrisches Design angenähert. Die vom Objektfeld 2 aus gesehen ersten Spiegel M1 bis M3 haben jeweils ein Gegenüber M4 bis M6, gesehen vom Bildfeld 4 aus. Dabei ähneln sich die Spiegelpaare M1/M6, M2/M5 und M3/M4 in ihrer Apertur sowie in ihrer Position, projiziert auf die x-y-Mittelebene 7.
In der 2 sind die Abbildungsstrahlen 6 in der x-z-Ebene zu drei ausgewählten Feldpunkten dargestellt, wobei zu jedem Feldpunkt wiederum ein Tripel von Abbildungsstrahlen 6 gezeigt ist. Ein in der 2 jeweils unterster Feldpunkt 10 ist der zentrale Objekt- bzw. Bild-Feldpunkt des Projektionsobjektivs 1.

Die Spiegel M1 bis M6 haben ein Apertur-Aspektverhältnis x/y, welches jeweils von 1 verschieden ist. Die Spiegel M1 bis M6 haben eine jeweils im Wesentlichen rechteckige Apertur, wobei die Ausdehnung dieser Aper tur in Richtung der langen Feldachse x wesentlich größer ist als in Richtung der kurzen Feldachse y. Die genauen Apertur-Aspektverhältnisse der Spiegel M1 bis M6 ergeben sich aus der nachfolgenden Tabelle:

Spiegel	Apertur in x-Richtung [mm]	Apertur in y-Richtung [mm]	Apertur-Aspektverhältnis x/y
M1	666	166	4.0
M2	306	22	13.9
M3	1765	146	12.1
M4	1731	166	10.4
M5	249	34	7.3
M6	604	131	4.6

Der maximale Einfallswinkel eines der Abbildungsstrahlen 6 auf einen der Spiegel M1 bis M6 tritt in der xz-Ebene auf dem Spiegel M2 auf und beträgt ca. 38.2°.
Der maximale Einfallswinkel der innerhalb der yz-Symmetrieebene (Meridionalebene) verlaufenden Abbildungsstrahlen auf einen der Spiegel M1 bis M6 tritt auf dem Spiegel M2 auf und beträgt 12.3°.
3 zeigt den Feldverlauf der Wellenfront über das Bildfeld 4. Es sei auf die unterschiedlichen Skalierungen der x- und y-Achse hingewiesen. Die Korrektur der Wellenfront liegt unterhalb eines rms-Wertes von 17 mλ. Bei einer Arbeitswellenlänge von Abbildungslicht von 365 nm entspricht dies einem rms-Wert von 6 nm.
4 zeigt die Verzeichnung über das Bildfeld 4. Der Maximalwert der Verzeichnung über das Feld liegt bei etwa 170 nm.
Die optisch wirkenden Oberflächen M1 bis M6 des Projektionsobjektivs 1 nehmen einen Bauraum ein, der in eine quaderförmige Einhüllende 11 eingeschrieben werden kann. Die sechs Seitenflächen der Einhüllenden 11 verlaufen paarweise parallel zur xy-Ebene, zur xz-Ebene und zur yz-Ebene. Das Seitenflächen-Paar der Einhüllenden 11, das parallel zur xy-Ebene verläuft, fällt mit der Objektebene 3 und der Bildebene 5 zusammen. Die anderen beiden Seitenflächen-Paare sind in den 1 und 2 strichpunktiert dargestellt.
Die Einhüllende 11 wird aufgespannt von einer Längendimension z2 in z-Richtung und von zwei Querdimensionen x2, y2 in x- und y-Richtung. Die Längendimension z2 der Einhüllenden 11 ist durch die Länge des Projektionsobjektivs 1 zwischen der Objektebene 3 und der Bildebene 5 bestimmt und beträgt 1600 mm. Die Querdimension x2 der Einhüllenden 11 ist bestimmt durch die maximale x-Dimension der größten optisch wirkenden Oberfläche, also durch die Apertur des Spiegels M3 in x-Richtung, die 1765 mm beträgt. Die Querdimension y2 der Einhüllenden 11 ist sehr viel geringer als die x-Querdimension und beträgt 380 mm. Ein Querdimensions-Aspektverhältnis zwischen der x-Querdimension und der y-Querdimension ist also größer als 4,6. Die Ausdehnung des Projektionsobjektivs 1 in y-Richtung (y2 = 380 mm) ist kleiner als die Feldausdehnung in x-Richtung (x1 = 480 mm).
Bei anderen, nicht dargestellten Ausführungen entsprechender Projektionsobjektive können auch andere Querdimensions-Aspektverhältnisse zwischen der x-Querdimension und der y-Querdimension vorliegen, bei spielsweise ein Querdimensions-Aspektverhältnis von 1,5 oder mehr, von 2 oder mehr, von 2,5 oder mehr, von 3 oder mehr oder von 4 oder mehr.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform ist das Projektionsobjektiv spiegelsymmetrisch zur x-y-Mittelebene 7 ausgeführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 4796984 [0002]
- US 6813098 B2 [0002]
- US 3748015 [0002]
- JP 10340848 A [0002]
- US 2007/0058269 A1 [0008]

Claims

Projektionsobjektiv (1) zur Abbildung eines Objektfeldes (2) in einer Objektebene (3) mit einem Feld-Aspektverhältnis (x/y) von mindestens 1,5 in ein Bildfeld (4) in einer Bildebene (5), – mit mindestens zwei optisch wirkenden Oberflächen (M1 bis M6) zur Führung von Abbildungslicht (6) im Strahlengang zwischen dem Objektfeld (2) und dem Bildfeld (4), dadurch gekennzeichnet, dass die optisch wirkenden Oberflächen (M1 bis M6) des Projektionsobjektivs (1) sowie dessen Objektfeld (2) und dessen Bildfeld (4) einen Bauraum mit einer quaderförmigen Einhüllenden (11) einnehmen, die aufgespannt ist von einer Längendimension (z2) und von zwei aufeinander senkrecht stehenden Querdimensionen (x2, y2), wobei – die Längendimension (z2) der quaderförmigen Einhüllenden (11) bestimmt ist durch eine Länge des Projektionsobjektivs (1) zwischen der Objektebene (3) und der Bildebene (4), – diejenige Querdimension (y2) der quaderförmigen Einhüllenden (11), welche parallel zu einer kurzen Abmessung (y1) des Objektfeldes (2) verläuft, kleiner ist als eine lange Abmessung (x1) des Objektfeldes (2).
Projektionsobjektiv (1) zur Abbildung eines Objektfeldes (2) in einer Objektebene (3) mit einem Feld-Aspektverhältnis (x/y) von mindestens 1,5 in ein Bildfeld (4) in einer Bildebene (5), – mit mindestens zwei optisch wirkenden Oberflächen (M1 bis M6) zur Führung von Abbildungslicht (6) im Strahlengang zwischen dem Objektfeld (2) und dem Bildfeld (4), dadurch gekennzeichnet, dass die optisch wirkenden Oberflächen (M1 bis M6) des Projektionsobjektivs (1) einschließlich des Objektfeldes (2) und des Bildfeldes (4) bei einer faltspiegelfreien Ausführung des Projektionsobjektivs (1) einen Bauraum mit einer quaderförmigen Einhüllenden (11) einnehmen, die aufgespannt ist von einer Längendimension (z2) und von zwei aufeinander senkrecht stehenden Querdimensionen (x2, y2),, wobei – eine der beiden Querdimensionen (x2) der quaderförmigen Einhüllenden (11) um ein Querdimensions-Aspektverhältnis (x2/y2) von mindestens 1,1 größer ist als die andere (y2) der beiden Querdimensionen.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der optisch wirkenden Oberflächen (M1 bis M6) als Freiformfläche ohne Rotations-Symmetrie ausgeführt ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Querdimensions-Aspektverhältnis (x2/y2) von 1,5 oder mehr, bevorzugt von 2 oder mehr, bevorzugt von 2,5 oder mehr, noch mehr bevorzugt von 3 oder mehr, noch mehr bevorzugt von 3,5 oder mehr und noch mehr bevorzugt von 4 oder mehr.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektfeld (2) und das Bildfeld (4) rechteckig sind.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Feld-Aspektverhältnis von 2 oder mehr, bevorzugt von 5 oder mehr, noch mehr bevorzugt von 10 oder mehr, noch mehr bevor zugt von 25 oder mehr, noch mehr bevorzugt von 40 oder mehr, noch mehr bevorzugt von 50 oder mehr und noch mehr bevorzugt von 60 oder mehr.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildebene (5) von der zur Bildebene (5) parallelen Objektebene (3) beabstandet ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv (1) katoptrisch ausgeführt ist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv (1) eine gerade Anzahl von Spiegeln (M1 bis M6) aufweist.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv (1) sechs Spiegel (M1 bis M6) aufweist.
Projektionsobjektiv nach einem der Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv einen Abbildungsmaßstab von 1 aufweist und spiegelsymmetrisch zu einer Ebene ausgeführt ist, die mittig zwischen der Objektebene und der Bildebene liegt.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv (1) einen von Null verschiedenen Objekt-Bild-Versatz (d_OIS) aufweist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es objektseitig telezentrisch ist.
Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es bildseitig telezentrisch ist.