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DE102008054737A1 - Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage sowie Objektiv hierfür - Google Patents

Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage sowie Objektiv hierfür Download PDF

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DE102008054737A1
DE102008054737A1 DE102008054737A DE102008054737A DE102008054737A1 DE 102008054737 A1 DE102008054737 A1 DE 102008054737A1 DE 102008054737 A DE102008054737 A DE 102008054737A DE 102008054737 A DE102008054737 A DE 102008054737A DE 102008054737 A1 DE102008054737 A1 DE 102008054737A1
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DE
Germany
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lens
optical element
microlithographic projection
spectral width
light
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Application number
DE102008054737A
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English (en)
Inventor
Hans-Jürgen Rostalski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

Eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage (10) weist ein Beleuchtungssystem (12) sowie ein Objektiv (20; 120; 220; 320; 420) auf. Ein von dem Beleuchtungssystem (12) vorgegebenes breitbandiges Wellenlängenspektrum erstreckt sich um eine Mittenwellenlänge herum, die größer als 254 nm ist und eine spektrale Breite von mehr als 0,2 nm hat. Das zum Betrieb mit diesem besonders breitbandigen Wellenlängenspektrum ausgelgte Objektiv (20; 120; 220; 320; 420) enthält ein diffraktives optisches Element (132; 232; 332; 432) und ein refraktives optisches Element (L101 bis L114; L201 bis L214; L301 bis L316; L401 bis L415).

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage sowie ein Objektiv, die zum Betrieb mit einem besonders breitbandigen Wellenlängenspektrum ausgelegt sind.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Integrierte elektrische Schaltkreise und andere mikrostrukturierte Bauelemente werden üblicherweise hergestellt, indem auf ein Substrat, bei dem es sich beispielsweise um einen Silizium-Wafer handeln kann, mehrere strukturierte Schichten aufgebracht werden. Zur Strukturierung der Schichten werden diese zunächst mit einem Fotolack bedeckt, der für Licht eines bestimmten Spektralbereiches, z. B. Licht im ultravioletten (UV) oder tiefultravioletten Spektralbereich (DUV, "deep ultraviolet"), empfindlich ist. Anschließend wird der so beschichtete Wafer in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage belichtet. Dabei wird ein Muster aus beugenden Strukturen, das auf einer Maske angeordnet ist, auf den Fotolack mit Hilfe eines Projektionsobjektivs abgebildet. Da der Abbildungsmaßstab dabei im Allgemeinen kleiner als 1 ist, werden derartige Projektionsobjektive häufig auch als Reduktionsobjektive bezeichnet.
  • Nach dem Entwickeln des Fotolacks wird der Wafer einem Ätzprozess unterzogen, wodurch die Schicht entsprechend dem Muster auf der Maske strukturiert wird. Der noch verbliebene Fotolack wird dann von den verbleibenden Teilen der Schicht entfernt. Dieser Prozess wird so oft wiederholt, bis alle Schichten auf den Wafer aufgebracht sind.
  • Aufgrund des Trends zu immer höher integrierten elektrischen Schaltkreisen und der damit verbundenen Verkleinerung der Strukturen werden stetig höhere Anforderungen an das Auflösungsvermögen der in den mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlagen verwendeten Objektive gestellt. Diese Anforderungen spielen nicht nur bei der Auslegung des Projektionsobjektivs eine wichtige Rolle, sondern beispielsweise auch bei der des sogenannten ReMa-Objektiv, das in einem Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage dazu verwendet wird, eine Feldblende auf die Maske abzubilden. Da das Auflösungsvermögen auch von der zur Belichtung verwendeten Wellenlänge abhängt, wird zudem mit Strahlungsquellen, wie beispielsweise KrF-Laser mit einer Mittenwellenlänge von 248 nm, ArF-Laser mit 193 nm Mittenwellenlänge oder F2-Laser mit 157 nm Mittenwellenlänge, immer kurzwelligeres Projektionslicht zur Belichtung erzeugt.
  • Für das maximal erreichbare Auflösungsvermögen der Objektive ist aber auch die spektrale Breite des Projektionslichts von großer Bedeutung. Aufgrund der Dispersion, d. h. der Abhängigkeit des Brechungsindexes von der Wellenlänge des Lichts, werden nämlich die verschiedenen Wellenlängen des Projektionslichts an den in den Objektiven verwendeten Linsen und anderen refraktiven optischen Elementen unterschiedlich gebrochen. Der dadurch auftretende Farbfehler, die sogenannte chromatische Aberration, begrenzt dann zusätzlich das Auflösungsvermögen der Belichtungsanlage. Daher wird versucht, möglichst schmalbandige Lichtquellen zu verwenden. So hat das Licht der für eine Mittenwellenlänge von 248 nm üblicher weise verwendeten KrF-Laser beispielsweise eine spektrale Breite von 0.3 nm FWHM ("Full Width Half Maximum", d. h. volle Breite bei halber Höhe). Diese wird aber vorzugsweise mit im Oszillator des Lasers angeordneten Elementen zur Auswahl der Wellenlänge auf spektrale Breiten von 1.0–1.5 pm begrenzt.
  • Um das reale Auflösungsvermögen möglichst nahe an das durch die Mittenwellenlänge des Projektionslichts theoretisch vorgegebene Auflösungsvermögen heranzuführen, wird zudem versucht, die chromatische Aberration des Projektionsobjektivs sowie des ReMa-Objektivs innerhalb der spektralen Breite mit geeigneten Mitteln weitgehend zu korrigieren. Eine solche Achromatisierung wird herkömmlich durch die Verwendung von Kombinationen unterschiedlicher Linsengläser und Linsenmaterialien erreicht.
  • Transparente optische Materialien lassen sich anhand der Abbeschen Zahl, welche einen groben Anhaltspunkt für die Größe der Dispersion im Bereich des sichtbaren Lichts gibt, in Kron- und Flintgläser unterteilen. Historisch bedingt werden dabei auch andere optische Materialien wie etwa Kristalle von dem Begriff "Glas" umfasst. Die Abbesche Zahl νd ist definiert als
    Figure 00030001
    wobei nd, nF und nC die Brechungsindizes des Materials bei den Wellenlängen der d-, F- und C-Fraunhoferlinien sind. Ein Material mit einer niedrigen Dispersion hat somit eine hohe Abbesche Zahl. Krongläser haben eine Abbesche Zahl größer als 55 (für Brechungsindizes über 1.6 größer 50) und weisen somit eine niedrigere Dispersion auf. Flintgläser, die eine Abbesche Zahl kleiner als 50 bzw. 55 haben, weisen eine höhere Dispersion als Krongläser auf.
  • Durch den zusätzlichen Freiheitsgrad aufgrund der verschiedenen Dispersionen können dann Kombinationen aus Sammel- und Zerstreuungslinsen aus Kron- und Flintglas zur Achromatisierung verwendet werden. Die dazu notwendigen Flintgläser sind jedoch bei Wellenlängen im UV-Bereich wegen ihrer speziellen Anforderungen an Reinheit und Strahlungsfestigkeit besonders aufwändig in der Herstellung und damit teuer. Zudem geht mit der Achromatisierung mittels Flintglaslinsen meist eine Erhöhung der Gesamtzahl an Linsen einher, da im allgemeinen für jede Flintglaslinse mehrere zusätzliche Kronglaslinsen benötigt werden, um die optischen Eigenschaften zu erhalten. Es ist deshalb besonders günstig, mit möglichst wenig Flintglaslinsen auszukommen.
  • Im tiefultravioletten Spektralbereich ab 248 nm abwärts stehen nur noch sehr wenige Materialien wie beispielsweise Quarzglas (SiO2) und Kalziumfluorid (CaF2) als Linsenmaterialien zur Verfügung, da die meisten optischen Materialien in diesem Spektralbereich keine ausreichend guten Transmissionseigenschaften mehr haben. Da es sich sowohl bei Quarzglas als auch bei Kalziumfluorid um Krongläser handelt und beide Materialien somit ein ähnliches Dispersionsverhalten aufweisen, wird es bei kleiner werdenden Wellenlängen zunehmend schwieriger, die chromatische Aberration zu korrigieren. Erschwerend kommt hinzu, dass der relative Einfluss der spektralen Breite des Projektionslichts auf die chromatische Aberration bei kürzer werdenden Wellenlängen steigt und somit eine gute chromatische Korrektur immer aufwändigere und damit kostspieligere Projektions- und ReMa-Objektive erfordert.
  • Daher wird in der US 5 754 340 vorgeschlagen, ein diffraktives optisches Element zur Korrektur der chromatischen Aberration zu verwenden. Dabei wird ausgenutzt, dass die Dispersion eines diffraktiven optischen Elements bei qualitativ gleichartiger Brechwirkung (Sammel- oder Zerstreuungswirkung) ein zu einem refraktiven optischen Linsenelement gegensätzliches Dispersionsverhalten aufweist.
  • Die US 6 266 192 offenbart ein Projektionsobjektiv, bei dem vollständig auf ein zweites Linsenmaterial verzichtet wurde und die chromatische Aberration ausschließlich durch die Kombination von refraktiven optischen Elementen aus Quarzglas und diffraktiven optischen Elementen korrigiert wird. Diese Vorgehensweise ist aus wirtschaftlicher Sicht sehr günstig, da es sich bei dem zweiten Linsenmaterial, auf das verzichtet wurde, normalerweise um Kalziumfluorid handelt, das hinsichtlich Herstellung und Bearbeitung aufwändig und damit teuer ist.
  • Die Leistungsfähigkeit der verwendeten Projektionsbelichtungsanlagen wird jedoch nicht nur durch das Auflösungsvermögen und sonstige Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs oder des ReMa-Objektivs, sondern auch durch den Belichtungsdurchsatz der Anlagen bestimmt. Dieser hängt wiederum maßgeblich von der zur Belichtung verfügbaren Lichtmenge ab.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage sowie ein Objektiv anzugeben, mit welchen sich ein höherer Durchsatz erreichen lässt.
  • Bezüglich des Objektivs wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Objektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage gelöst, das zum Betrieb mit einem von einem Beleuchtungssystem vorgegebenen breitbandigen Wellenlängenspektrum ausgelegt ist. Das Wellenlängenspektrum erstreckt sich dabei um eine Mittelwellenlänge herum, die größer als 254 nm ist und eine spektrale Breite von mindestens 0.2 nm hat. Ferner weist das Objektiv ein diffraktives optisches Element und ein refraktives optisches Element auf.
  • Die Erfindung geht dabei nicht den herkömmlichen Weg, mit Hilfe von diffraktiven optischen Elementen eine bestmögliche Korrektur der chromatischen Aberration bei immer kürzeren Wellenlängen und kleinerer Bandbreite des Projektionslichts herbeizuführen, um höchste Auflösungen zu erreichen. Stattdessen wird vorgeschlagen, die bekannten diffraktiven optischen Elemente auch bei der Verwendung von langwelligem Projektionslicht zur Achromatisierung des Objektivs zu verwenden. Für den Verzicht auf höchste Auflösungen erhält man dafür eine ausreichend gute chromatische Aberration über eine sehr große Bandbreite hinweg, und zwar mit einer relativ geringen Gesamtzahl an Linsen. Infolge der größeren nutzbaren Bandbreite des Projektionslichts erhöht sich die zur Abbildung zur Verfügung stehende Lichtmenge, was kürzere Belichtungszeiten und damit einen höheren Durchsatz bei dennoch sehr guten Abbildungseigenschaften ermöglicht. So lässt sich z. B. trotz der großen Bandbreite die Queraberration über das nutzbare Feld leicht auf Werte unter 0.5 μm mit einem quadratischen Mittel kleiner als 0.1 μm begrenzen.
  • Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßes Objektiv mindestens ein refraktives optisches Element auf, das einen Körper aus Flintglas hat. Dies hat den Vorteil, dass ein Großteil der chromatischen Aberration durch das refraktive optische Element aus Flintglas korrigiert wird und somit das verwendete diffraktive optische Element eine geringere Brechkraft aufweisen muss.
  • Noch günstiger ist es, wenn das Objektiv genau ein refraktives optisches Element aufweist, das einen Körper aus Flintglas hat. Da die zur Achromatisierung notwendigen Flintgläser teuer sind und die zur Achromatisierung notwendige entgegengesetzte Brechkraft der Flintglaslinsen durch entsprechend stärkere und mehr Kronglaslinsen ausgeglichen werden muss, ist es günstig, mit möglichst wenig Flintglaslinsen auszukommen.
  • Durch die Kombination aus relativ langwelligem Projektionslicht und der Verwendung eines oder mehrerer diffraktiver optischer Elemente ist es möglich, das Objektiv zum Betrieb mit einem Wellenlängenspektrum auszulegen, das eine spektrale Breite von mindestens 1 nm oder sogar mindestens 3 nm hat. Entsprechend groß ist dann die Lichtmenge, die zur Belichtung der Strukturen zur Verfügung steht.
  • In diesem Zusammenhang ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Wellenlängenspektrum im Bereich zwischen 363.5 nm und 366.5 nm liegt, da dadurch ein großer Anteil der Lichtmenge aus der i-Linie einer Quecksilberdampflampe verwendet werden kann.
  • Bezüglich der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage wird die eingangs gestellte Aufgabe durch eine Anlage gelöst, die ein Beleuchtungssystem aufweist, mit dem breitbandiges Projektionslicht auf eine Maske richtbar ist, wobei es vorteilhaft ist, dass das Beleuchtungssystem einen XeF-Laser, eine Quecksilberdampflampe oder eine LED als Lichtquelle enthält. Ferner weist die Anlage ein Objektiv auf, das ein diffraktives optisches Element und ein refraktives optisches Element aufweist und das entweder in dem Beleuchtungssystem enthalten ist oder mit dem die Maske in eine Bildebene abbildbar ist. Da das Objektiv an das breitbandige Projektionslicht der Lichtquelle, das eine spektrale Breite von mindestens 0.2 nm hat und dessen Mittelwellenlänge größer als 254 nm ist, angepasst ist, ergibt sich eine optimale Nutzung des von der Lichtquelle erzeugten Lichts.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHUNGEN
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:
  • 1 eine stark vereinfachte perspektivische Darstellung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage;
  • 2 einen Meridionalschnitt durch ein besonders für einen Stepperbetrieb geeignetes Projektionsobjektiv, das zur Nutzung von Projektionslicht der Wellenlänge 351 nm und einer spektralen Breite von 1 nm ausgelegt ist;
  • 3 einen Meridionalschnitt durch ein besonders für einen Scannerbetrieb geeignetes Projektionsobjektiv, das zur Nutzung von Projektionslicht der Wellenlänge 365 nm und einer spektralen Breite von 3 nm ausgelegt ist;
  • 4 einen Meridionalschnitt durch ein besonders für einen Stepperbetrieb geeignetes Projektionsobjektiv, das zur Nutzung von Projektionslicht der Wellenlänge 365 nm und einer spektralen Breite größer als 3 nm ausgelegt ist;
  • 5 einen Meridionalschnitt durch ein sowohl für einen Stepperbetrieb als auch für einen Scannerbetrieb geeignetes Projektionsobjektiv, das zur Nutzung mit Projektionslicht der Wellenlänge 365 nm und einer spektralen Breite von 3 nm ausgelegt ist.
  • BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Die 1 zeigt in einer stark schematisierten perspektivischen Darstellung eine Projektionsbelichtungsanlage 10, die für die lithographische Herstellung mikrostrukturierter Bauteile geeignet ist. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 enthält ein Beleuchtungssystem 12, das mit Hilfe eines sogenannten ReMa-Objektivs auf einer Maske 14 ein schmales, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel rechteckiges Beleuchtungsfeld 16 ausleuchtet. Das Beleuchtungssystem 12 enthält eine Lichtquelle, mit der Projektionslicht erzeugbar ist, dessen Mittenwellenlänge größer als 254 nm ist. Als Lichtquelle in Betracht kommt beispielsweise eine Quecksilberdampflampe, deren i-Linie eine Mittenwellenlänge von 365.5 nm und einen Spektralbereich von 363.5 nm bis 366.5 nm hat. Als Lichtquelle geeignet sind auch XeF-Laser, die Licht mit einer Mittenwellenlänge von 351 nm und einer spektralen Breite von 0.2 nm erzeugen. Ferner kann die Lichtquelle auch eine oder mehrere lichtstarke LED-Anordnungen enthalten.
  • Innerhalb des Beleuchtungsfeldes 16 liegende Strukturen 18 auf der Maske 14 werden mit Hilfe eines Projektionsobjektivs 20 auf eine lichtempfindliche Schicht 22 abgebildet. Die lichtempfindliche Schicht 22, bei der es sich zum Beispiel um einen Fotolack handeln kann, ist auf einem Wafer 24 oder einem anderen geeigneten Substrat aufgebracht und befindet sich in der Bildebene des Projektionsobjektivs 20. Da das Projektionsobjektiv 20 im Allgemeinen einen Abbildungsmaßstab |β| < 1 hat, werden die innerhalb des Beleuchtungsfeldes 16 liegenden Strukturen 18 verkleinert als 16' abgebildet.
  • Die Projektionsbelichtungsanlage 10 kann für einen Scannerbetrieb, einen Stepperbetrieb oder beides ausgelegt sein. Im Scannerbetrieb werden die Maske 14 und der Wafer 24 während der Projektion entlang einer üblicherweise als Y-Richtung bezeichneten Richtung verfahren. Das Verhältnis der Verfahrgeschwindigkeit ist dabei gleich dem Abbildungsmaßstab β des Projektionsobjektivs 20. Falls das Projektionsobjektiv 20 eine Invertierung des Bildes erzeugt, verlaufen die Verfahrbewegungen der Maske 14 und des Wafers 22 gegenläufig, wie dies in der 1 durch Pfeile A1 und A2 angedeutet ist. Auf diese Weise wird das Beleuchtungsfeld 16 in einer Scanbewegung über die Maske 14 geführt, so dass auch größere strukturierte Bereiche zusammenhängend auf die lichtempfindliche Schicht 22 projiziert werden können.
  • Bei einem Stepperbetrieb hingegen findet die Verfahrbewegung der Maske 14 und des Wafers 24 nicht während der Projektion statt. Stattdessen werden die Maske 14 und der Wafer 24 während kurzen Belichtungspausen verfahren und so schrittweise der gesamte strukturierte Bereich projiziert.
  • Im Folgenden werden anhand der 2 bis 5 verschiedene Ausführungsbeispiele für das Projektionsobjektiv 20 beschrieben, die für einen Stepperbetrieb, einen Scannerbetrieb oder sowohl für einen Stepperbetrieb als auch einen Scannerbetrieb optimiert sind.
  • Die 2 zeigt in einem Meridionalschnitt ein erstes, mit 120 bezeichnetes Ausführungsbeispiel für das Projektionsobjektiv 20. Entsprechend der in der Optik üblichen Konvention erfolgt die Lichtausbreitung in der Zeichnung von links nach rechts. Das Projektionsobjektiv 120 ist so ausgelegt, dass es eine Maskenebene 126 mit einem Abbildungsmaßstab von β = – 0.25 in eine Bildebene 128 abbildet, d. h. ein verkleinertes Bild der in der Maskenebene 126 liegenden Strukturen 18 erzeugt. Das Projektionsobjektiv 120 stellt hierzu ein Objektfeld von 26 mm × 33 mm Größe bei einer numerischen Apertur von NA = 0.62 zur Verfügung. Ein solches Objektfeld ist besonders für einen Stepperbetrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage 10 geeignet. Wie aus der 2 ersichtlich ist, weist das Projektionsobjektiv 20 hierzu eine Anordnung von refraktiven optischen Elementen L101 bis L114 auf, die ausschließlich aus Krongläsern, nämlich Quarzglas und FK5-Glas, bestehen und gegebenenfalls Antireflexschichten tragen. Die Antireflexschichten können beispielsweise Anordnungen von Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes aufweisen.
  • Damit das Projektionsobjektiv 120 mit Projektionslicht mit einer Mittenwellenlänge von 351 nm und einer Bandbreite von 1 nm betrieben werden kann, wird in diesem Ausführungsbeispiel die chromatische Aberration allein mit Hilfe eines in der Nähe einer Pupilleebene 130 angeordneten diffraktiven optischen Elements 132 korrigiert. Ein solches diffraktives optisches Element 132 kann beispielsweise ähnlich oder genauso wie das in der US 7 149 030 offenbarte diffraktive optische Element ausgebildet sein. Bei dem dort offenbarten diffraktiven optischen Element variiert die Höhe der beugenden Strukturen über den Radius des Elements hinweg derart, dass am Rand des Elements die lokale Beugungseffizienz nicht abfällt, wie dies wegen der kleiner werdenden Beugungsstrukturen normalerweise der Fall ist. Auf diese Weise hat das dort beschriebene diffraktive optische Element eine weitgehend ortsunabhängige Beugungseffizienz.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das diffraktive optische Element 132 eine große Brennweite von etwa f = 1600 mm auf und hat somit nur eine verhältnismäßig schwache Brechkraft. Die minimalen Gitterperioden, die am Rande des diffraktiven optischen Elements 132 auftreten, sind deshalb in einer Größenordnung von circa p = 4 μm und lassen sich mit gängigen Verfahren relativ leicht herstellen.
  • Die 3 zeigt in einem Meridionalschnitt ein zweites, mit 220 bezeichnetes Ausführungsbeispiel für das Projektionsobjektiv 20, das für den Betrieb mit dem Licht der i-Linie einer Quecksilberdampflampe geeignet ist. Das Projektionsobjektiv 220 hat eine nu merische Apertur von NA = 0.65 bei einem Objektfeld von 26 mm × 13.9 mm Größe und ist somit besonders für den Scannerbetrieb geeignet. Wie in der 3 erkennbar ist, bildet eine Anordnung von refraktiven optischen Elementen L201 bis L214 sowie ein diffraktives optisches Element 232, das nahe der Pupillenebene 230 angeordnet ist, die Maskenebene 226 in die Bildebene 228 ab.
  • Im Gegensatz zum vorherigen Ausführungsbeispiel weist das Projektionsobjektiv 220 in diesem Ausführungsbeispiel allerdings eine zerstreuend wirkende Linse L211 auf, deren Linsenkörper aus LF5-Flintglas hergestellt ist und die zu einem großen Teil die Korrektur der chromatischen Aberration übernimmt. Die Kombination von Elementen mit drei unterschiedlichen Dispersionen, nämlich der refraktiven optischen Elemente L201–L210 sowie L212–L214 aus Kronglas, der Flintglaslinse L211 und dem diffraktiven optischen Element 232 macht es möglich, auch das sogenannte sekundäre Spektrum der chromatischen Aberration über einen großen Spektralbereich zu korrigieren (sog. Apochromat). Daher ist das Projektionsobjektiv 220 zur Nutzung bei einer Mittenwellenlänge vom 365 nm und einer spektralen Breite von 3 nm geeignet, ohne dass die Abbildungsqualität wegen chromatischer Aberrationen in untolerierbarer Weise leidet. Da zudem das diffraktive optische Element 232 eine relativ große Brennweite von etwa f = 2000 mm aufweist, sind die minimalen Gitterperioden der Beugungsstrukturen, die am Rande des diffraktiven optischen Elements 232 auftreten, in einer Größenordnung von circa p = 7.5 μm. Das diffraktive optische Element 232 lässt sich daher durch gängige Verfahren noch leichter herstellen als das in 2 gezeigte diffraktive optische Element 132.
  • Die 4 zeigt ein drittes, mit 320 bezeichnetes Ausführungsbeispiel für das Projektionsobjektiv 20. Das Projektionsobjektiv 320 weist eine Anordnung von refraktiven optischen Elementen L301 bis L316 sowie das diffraktive optische Element 332 auf. Wie das Projektionsobjektiv 220 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist es für Projektionslicht mit einer Mittenwellenlänge von 365 nm und einer spektralen Breite von 3 nm ausgelegt. Das vorliegende Projektionsobjektiv 320 stellt jedoch ein Objektfeld von 26 mm × 33 mm Größe bei einer numerischen Apertur von NA = 0.62 zur Verfügung, so dass es besonders für den Stepperbetrieb geeignet ist. Die minimale Gitterperiode am Rand des diffraktiven optischen Elements 332 beträgt p = 10 μm bei einer Brennweite von etwa f = 2300 mm.
  • Die 5 zeigt ein viertes, mit 420 bezeichnetes Ausführungsbeispiel für das Projektionsobjektiv 20, das sowohl im Scannerbetrieb mit einem Objektfeld von 26 mm × 13.9 mm Größe und einer numerischen Apertur von NA = 0.65, als auch im Stepperbetrieb mit einem Objektfeld von 26 mm × 33 mm Größe und einer numerischen Apertur von NA = 0.62 nutzbar ist. Da das Projektionsobjektiv 420 wiederum für eine Mittenwellenlänge von 365 nm und einer spektralen Breite von 3 nm des Projektionslichts ausgelegt ist, ist es zum Betrieb mit dem breitbandigen Licht der i-Linie einer Quecksilberdampflampe als Projektionslicht geeignet.
  • All die oben aufgeführten Erfindungsgedanken lassen sich auch in entsprechender Weise bei der Konstruktion eines ReMa-Objektivs verwenden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 5754340 [0010]
    • - US 6266192 [0011]
    • - US 7149030 [0033]

Claims (14)

  1. Objektiv (20; 120; 220; 320; 420) einer mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage (10), das a) zum Betrieb mit einem von einem Beleuchtungssystem (12) vorgegebenen breitbandigen Wellenlängenspektrum ausgelegt ist, das – sich um eine Mittenwellenlänge herum erstreckt, die größer als 254 nm ist, und – das eine spektrale Breite von mindestens 0.2 nm hat, und das b) ein diffraktives optisches Element (132; 232; 332; 432) und c) ein refraktives optisches Element aufweist (L101 bis L114; L201 bis L214; L301 bis L316; L401 bis L415).
  2. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein refraktives optisches Element (L211; L312; L411) einen Körper aus Flintglas hat.
  3. Objektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein refraktives optisches Element (L211; L312; L411) einen Körper aus Flintglas hat.
  4. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die spektrale Breite mindestens 1 nm beträgt.
  5. Objektiv nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die spektrale Breite mindestens 3 nm beträgt.
  6. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenlängenspektrum im Bereich zwischen 363.5 nm und 366.5 nm liegt.
  7. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit a) einem Beleuchtungssystem (12), mit dem breitbandiges Projektionslicht auf eine Maske (14) richtbar ist, das eine spektrale Breite von mindestens 0.2 nm hat und dessen Mittenwellenlänge größer als 254 nm ist, und b) einem Objektiv (20; 120; 220; 320; 420), das ein diffraktives optisches Element (132; 232; 332; 432) und ein refraktives optisches Element (L101 bis L114; L201 bis L214; L301 bis L316; L401 bis L415) aufweist und das entweder in dem Beleuchtungssystem (12) enthalten ist oder mit dem die Maske (14) in eine Bildebene (128; 228; 328; 428) abbildbar ist.
  8. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem einen XeF-Laser enthält.
  9. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem (12) eine Quecksilberdampflampe als Lichtquelle enthält, wo bei die i-Linie der Quecksilberdampflampe als Projektionslicht verwendet wird und das Beleuchtungssystem (12) einen Monochromator aufweist, mit dem die spektrale Breite des Projektionslichts festlegbar ist.
  10. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem (12) eine LED als Lichtquelle enthält.
  11. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (20; 120; 220; 320; 420) mindestens ein refraktives optisches Element (L211; L312; L411) aufweist, das einen Körper aus Flintglas hat.
  12. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (20; 120; 220; 320; 420) genau ein refraktives optisches Element (L211; L312; L411) aufweist, das einen Körper aus Flintglas hat.
  13. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die spektrale Breite des Projektionslichts mindestens 1 nm beträgt.
  14. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die spektrale Breite des Projektionslichts mindestens 3 nm beträgt.
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