DE102005003557A1 - Optical unit, for microlithography device, has pair of reflecting surfaces that are concavely arranged with respect to each other and having half ellipsoids with focus points, collinear semi-major axes and partial surfaces - Google Patents

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Abstract

Optical unit has a pair of reflecting surfaces that are concavely arranged with respect to each other and image properties. The reflecting surfaces have half ellipsoids (4.1, 4.2) and paraboloids that have common symmetric axes. The half ellipsoids have focus points (6, 7, 8), collinear semi-major axes and partial surfaces that are arranged point-symmetrically with respect to the focus points.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Element eine Mikrolithographieeinrichtung gemäß den oberbegrifflichen Merkmalen von Anspruch 1 zur Erzeugung von 0,05 μm-Strukturen sowie dessen Verwendung innerhalb der Mikrolithographieeinrichtung.The The invention relates to an optical element of a microlithography device according to the above-mentioned Features of claim 1 for the production of 0.05 micron structures and its use within the microlithography device.

Zur Verringerung der Strukturgrößen bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen ist es wesentlich, die Auflösung der für die Halbleiterproduktion verwendeten Mikrolithographieeinrichtungen zu verbessern. Grundsätzlich liegt der optischen Lithographie folgende, die Auflösung bestimmende Gesetzmäßigkeit zugrunde:

Figure 00010001
wobei λ die Wellenlänge des zur Beleuchtung verwendeten Lichts und NA die numerische Apertur des abbildenden Linsensystems sind sowie k1 eine nichtoptische Konstante darstellt, in der prozessspezifische Parameter zusammengefasst werden. Ein Beispiel für eine Möglichkeit, möglichst hohe prozessspezifische Parameter zu erreichen, ist die Verwendung von Phasenshiftmasken für die Mikrolithographie.In order to reduce the feature sizes in the fabrication of semiconductor devices, it is essential to improve the resolution of the microlithography devices used for semiconductor production. Basically, optical lithography is based on the following law, which determines resolution:
Figure 00010001
where λ is the wavelength of the light used for illumination and NA is the numerical aperture of the imaging lens system, and k 1 represents a non-optical constant in which process-specific parameters are combined. An example of a way to achieve the highest possible process-specific parameters is the use of phase shift masks for microlithography.

Im Bestreben, die Auflösung von Mikrolithographieeinrichtungen zu reduzieren, wird insbesondere die Lithographie mit Wellenlängen < 193 nm, insbesondere die EUV-Lithographie mit λ = 11 nm – 14 nm und besonders bevorzugt λ = 13,5 nm, vorgeschlagen. Für solche Mikrolithographieeinrichtungen, die im EUV-Bereich arbeiten, müssen die optischen Komponenten als rein reflektive Systeme mit Multilayer-Schichten ausgebildet sein. Beispiele für Multilayer-Schichtsysteme bei λ = 11 nm sind Mo/Be-Systeme und für λ = 13 nm werden Mo/Si-Systeme bevorzugt. Neben der Problematik, die sich aus den Anforderungen für die Qualität dieser Schichtsysteme ergibt, ist insbesondere ihre limitierte Reflektivität eine der systeminhärenten Schwierigkeiten.in the Endeavor, the dissolution of microlithography devices, in particular the lithography with wavelengths <193 nm, in particular the EUV lithography with λ = 11 nm - 14 nm and more preferably λ = 13.5 nm, proposed. For such microlithography devices operating in the EUV area, have to the optical components as purely reflective systems with multilayer coatings be educated. examples for Multilayer layer systems at λ = 11 nm are Mo / Be systems and for λ = 13 nm Mo / Si systems are preferred. In addition to the problem, which itself from the requirements for the quality gives these layer systems, in particular their limited reflectivity is one of any systemic Difficulties.

Bei Mikrolithographieeinrichtungen für den EUV-Bereich tritt insbesondere die Schwierigkeit auf, dass Projektionsobjektive nur für relativ begrenzte numerische Aperturen hergestellt werden können. Aus der US-A-5686728, EP 0 779 528 , US-A-5815310 sind 6-Spiegel-Projektionsobjektive bekannt, welche numerische Aperturen von 0,2 aufweisen, was für solche EUV-Systeme bereits ein relativ hoher Wert ist. Die Problematik im Hinblick auf eine weitere Steigerung der numerischen Apertur für EUV-Systeme basiert insbesondere auf der Schwierigkeit, eine hinreichende Oberflächengüte der Schichten in Multilayer-Systemen bei derart kleinen Wellenlängen zu erreichen, was wiederum in einer Begrenzung der Ausdehnung der reflektiven Komponenten und damit auch in einer Begrenzung der numerischen Aperturen resultiert.In the case of microlithography devices for the EUV sector, the difficulty arises in particular that projection lenses can only be produced for relatively limited numerical apertures. From US-A-5686728, EP 0 779 528 US-A-5815310 discloses 6-mirror projection lenses having numerical apertures of 0.2, which is already a relatively high value for such EUV systems. The problem with regard to a further increase in the numerical aperture for EUV systems is based in particular on the difficulty of achieving a sufficient surface quality of the layers in multilayer systems at such small wavelengths, which in turn limits the expansion of the reflective components and thus also resulting in a limitation of the numerical apertures.

Weitere Anforderung an EUV-Projektionsobjektive, welche zum Teil in Konkurrenz zueinander stehen, betreffen Obskurationen, Bildfeld, Verzeichnungen, bild- und objektseitige Telezentrie, den freien Arbeitsabstand sowie die Blende. Nachteilig an den bekannten Beleuchtungs- und Projektionssystemen im EUV-Bereich ist unter anderem auch die Verwendung einer Vielzahl von optischen Komponenten, da die Reflektivität der verwendeten Multilayer-Schichten für diesen Wellenlängenbereich bei nur ungefähr 70 % liegt insofern die optischen Komponenten nicht als grazing incidence-Spiegel verwendet werden. Somit bedeutet jedes weitere optische Element, das zur Verbesserung der Abbildungseigenschaften verwendet wird, eine Reduktion in der Beleuchtungsintensität, so dass es vielfach schwierig ist, eine Ausleuchtung bzw. eine Projektion hoher optischer Qualität mit hinreichender Lichtstärke zu verwirklichen.Further Requirement for EUV projection lenses, some of which are in competition relate to each other, concern obscurations, image field, distortions, image and object-side telecentricity, the free working distance as well the aperture. A disadvantage of the known lighting and projection systems Among other things, the use of a large number of people in the EUV sector of optical components, since the reflectivity of the multilayer layers used For this Wavelength range at only about As far as the optical components are concerned, 70% is not grazing incidence mirrors are used. Thus each means more optical element that improves the imaging properties is used, a reduction in the illumination intensity, so that It is often difficult, an illumination or a projection high optical quality with sufficient light intensity to realize.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Element für eine Mikrolithographieeinrichtung anzugeben, für welches die Sammlung von Licht in einem Kollektorsystem bzw. die Abbildung eines Objekts in einem Projektionssystem bei hoher numerischer Apertur erreicht wird. Ferner sollte sich das optische Element dadurch auszeichnen, dass eine möglichst geringe Anzahl von Reflexionen innerhalb des optischen Elements für die Sammlung bzw. die Abbildung verwendet wird.Of the Invention is based on the object, an optical element for a microlithography device indicate for which the collection of light in a collector system or the Illustration of an object in a projection system at high numeric Aperture is achieved. Furthermore, the optical element should thereby excel that one as possible low number of reflections within the optical element for the Collection or illustration is used.

Die Erfinder haben erkannt, dass ein optisches Element, welches sich in einem Beleuchtungs- oder einem Projektionssystem in einer Vorrichtung zur Mikrolithographie verwenden lässt, dann mit sehr hoher numerischer Apertur ausbildbar ist, wenn wenigstens zwei bzw. eine gerade Vielzahl einander zugeordneter konkaver Spiegelflächen zweiter Ordnung so miteinander gekoppelt werden, dass jedes Element für sich genommen Licht mit hoher numerischer Apertur sammelt bzw. fokussiert und dabei die Isoplanasiebedingung missachtet wird, dies jedoch für das gesamte optische Element wieder korrigiert wird.The Inventors have recognized that an optical element which is in a lighting or a projection system in a device for Using microlithography, then with very high numerical aperture can be formed, if at least two or a straight plurality of mutually associated concave mirror surfaces second Order so coupled with each other that each item taken separately High numerical aperture light collects and focuses and while disregarding the isoplana condition, but for the entire optical element is corrected again.

Eine Fläche zweiter Ordnung im Raum wird ganz allgemein durch die allgemeine Koordinatengleichung zweiten Grades Ax2 + By2 + Cz2 + Dxy + Exz + Fyz + Gx + Hy + Iz + J = 0beschreiben. Die wichtigsten Spezialfälle von Flächen zweiter Ordnung sind:
Ellipsoid, elliptisches Paraboloid, hyperbolisches Paraboloid, einschaliges Hyperboloid, zweischaliges Hyperboloid, Kegel, elliptischer Zylinder, parabolischer Zylinder, hyperbolischer Zylinder.A second-order surface in space is generally given by the general coordinate equation of the second degree Ax 2 + By 2 + Cz 2 + Dxy + Exz + Fyz + Gx + Hy + Iz + J = 0 describe. The most important special cases of second-order surfaces are:
Ellipsoid, elliptical paraboloid, hyperbolic paraboloid, single-shell hyperboloid, bivalve hyperboloid, cone, elliptical cylinder, parabolic cylinder, hyperbolic cylinder.

In vorliegender Erfindung werden bevorzugt Ellipsoide betrachtet. Eine hinreichend gutes Erfüllen der Isoplanasiebedingung und damit eine hinreichende Abbildungsqualität wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass sich aufgrund der Kopplung bzw. der Einanderzuordnung der konkaven Spiegelflächen zweiter Ordnung die Aberrationen der Einzelkomponenten gegenseitig aufheben.In In the present invention, ellipsoids are preferably considered. A sufficiently good fulfillment of Isoplanase condition and thus a sufficient image quality is inventively characterized achieved that due to the coupling or the assignment to each other the concave mirror surfaces second order the aberrations of the individual components mutually cancel.

Ein solches erfindungsgemäßes optisches Element besteht in einer ersten Ausführungsform aus Teilflächen zweier Ellipsoide, diese können zum Beispiel Ellipsoid-Halbschalen oder in Richtung der großen Halbachse beschnittene Ellipsoide sein. Diese beiden, den Teilflächen zugeordneten Ellipsoide weisen erfindungsgemäß einen gemeinsamen Brennpunkt auf sowie kollineare große Halbachsen.One such inventive optical element consists in a first embodiment from partial surfaces two ellipsoids, these can for example, ellipsoid half-shells or in the direction of the large half-axis be clipped ellipsoids. These two, the sub-areas assigned Ellipsoids according to the invention have a common focal point as well as collinear semi-major axes.

Daraus ergibt sich, dass ein Objekt, welches sich im ersten Brennpunkt, welcher der ersten Ellipse zugeordnet wird, befindet, auf ein Zwischenbild im gemeinsamen Brennpunkt abgebildet wird, das wiederum von den spiegelnden Teilflächen, welche dem zweiten Ellipsoid zugeordnet sind, in ein Bild im entsprechenden zweiten Brennpunkt zugeordnet wird.from that it follows that an object which is in the first focal point, which is assigned to the first ellipse is located on an intermediate image is shown in the common focus, which in turn of the reflecting partial surfaces, which are associated with the second ellipsoid, into an image in the corresponding one second focal point is assigned.

In einer zweiten Ausführungsform besteht das optische Element, welches wie im ersten Fall eine abbildende Wirkung aufweist, aus Teilflächen zweier Paraboloide. Die Paraboloide weisen dabei eine gemeinsame Symmetrieachse auf und sind aufeinander hin geöffnet. Das bedeutet, der Brennpunkt des ersten Paraboloids liegt im Öffnungsbereich des zweiten Paraboloids und umgekehrt. Dabei weisen die Paraboloide die gleichen Öffnungswinkel auf. Ist ferner die Anordnung der Brennpunkte so gestaltet, dass diese außerhalb des Bereichs liegen, welcher durch die beiden Paraboloide eingeschlossen wird, so ist eine Anordnung von Bild und Objekt ebenfalls außerhalb des Bereichs möglich, wodurch eine hinreichende Bewegungsmöglichkeit in einer scannend arbeitenden Vorrichtung zur Mikrolithographie für ein Retikel oder eine Maske, welche sich in der Feld- bzw. der Bildebene befinden, gegeben ist. Um nun eine Abbildung innerhalb des geschlossenen Bereichs zu ermöglichen, ist es notwendig, dass die Teilflächen zumindest im Bereich der Scheitelpunkte der zugeordneten Paraboloide einen Bereich so freilassen, dass ein Strahlengang in dem durch die beiden Paraboloide begrenzten Bereich ausgebildet werden kann.In a second embodiment consists of the optical element, which as in the first case an imaging Has effect, from partial surfaces of two Paraboloid. The paraboloids have a common axis of symmetry open and open to each other. This means that the focal point of the first paraboloid lies in the opening area of the second paraboloid and vice versa. This is shown by the paraboloids the same opening angle on. Furthermore, the arrangement of the focal points is designed so that this outside of the area enclosed by the two paraboloids is, then an arrangement of image and object is also outside of the area possible, whereby a sufficient possibility of movement in a scannend working Microlithography device for a reticle or a mask, which are located in the field or the image plane, is given. In order to allow an image within the closed area, it is necessary that the faces at least in the area of Vertices of the associated paraboloid leave an area open that a ray path in the limited by the two paraboloids Area can be formed.

Das erfindungsgemäßes optisches Element erreicht durch die Koppelung von Einzelkomponenten mit hoher numerischer Apertur eine hinreichende Korrektur der Aberrationen bei der Abbildung von Objektpunkten, die sich nahe des ersten Brennpunkts einer Einzelkomponente befindet.The optical according to the invention Element achieved by the coupling of individual components with high numerical aperture a sufficient correction of the aberrations when imaging object points that are close to the first focus of a Single component is located.

Bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen optischen Elements mit einer numerischen Apertur von NA = 0,95 als Projektionssystem in einer Mikrolithographieeinrichtung kann bei einer Beleuchtungswellenlänge von λ = 126 nm eine Auflösung von < 0,05 μm erreicht werden, wobei ein typisches k1 = 0,37 angenommen wird.When using an optical element according to the invention with a numerical aperture of NA = 0.95 as a projection system in a microlithography device, a resolution of <0.05 μm can be achieved with an illumination wavelength of λ = 126 nm, a typical k 1 = 0, 37 is adopted.

Ferner kann das erfindungsgemäße optische Element als Kollektor in einem Beleuchtungssystem für eine Mikrolithographieeinrichtung verwendet werden, wobei dies auch für Wellenlängen im EUV-Bereich von λ = 11 nm – 14 nm geeignet ist.Further can the optical element according to the invention as a collector in a lighting system for a microlithography device This is also true for wavelengths in the EUV range of λ = 11 nm - 14 nm suitable is.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren genauer beschreiben. Dabei zeigt:in the The invention will be described in more detail below with reference to the figures. Showing:

1 einen achssymmetrischen Schnitt eines erfindungsgemäßen optischen Elements, bestehend aus zwei Halbellipsoiden, welche über einen gemeinsamen Brennpunkt gekoppelt sind 1 an axisymmetric section of an optical element according to the invention, consisting of two semi-ellipsoids, which are coupled via a common focal point

2 eine Abbildung innerhalb einer angenäherten Halbkugelschale 2 an illustration within an approximated hemisphere shell

3 erfindungsgemäß gekoppelte Teilflächen zweier Ellipsoide mit gemeinsamem Brennpunkt, wobei die Ellipsoide sich der Kugelform annähern 3 According to the invention coupled partial surfaces of two ellipsoids with a common focus, wherein the ellipsoids approach the spherical shape

4 erfindungsgemäß gekoppelte Teilflächen von Ellipsoiden, wobei diese in Richtung der großen Halbachsen beschnitten und symmetrisch um die Symmetrieachse angeordnet sind 4 According to the invention coupled partial surfaces of ellipsoids, wherein these are trimmed in the direction of the major half-axes and arranged symmetrically about the axis of symmetry

5 ein Beispiel für die Beschneidung der Teilflächen zweier erfindungsgemäß gekoppelter Ellipsoide in Richtung der großen Halbachse 5 an example of the trimming of the partial surfaces of two ellipsoids coupled according to the invention in the direction of the large semiaxis

6 Aneinanderreihung von mehreren erfindungsgemäß über einen gemeinsamen Brennpunkt gekoppelten Teilflächen, die Teilflächen von Ellipsoiden angenähert sind 6 Stringing together of several according to the invention via a common focus coupled partial surfaces, the partial surfaces of ellipsoids are approximated

7 erfindungsgemäße Kopplung von Teilflächen zweier Paraboloide 7 inventive coupling of partial surfaces of two paraboloids

8 Verwendung eines optischen Elements in einem Beleuchtungssystem für die EUV-Lithographie 8th Use of an optical element in an illumination system for EUV lithography

9 Kopplung zweier erfindungsgemäßer optischer Elemente, bestehend jeweils aus Teilflächen zweier Paraboloide in der Form eines Beleuchtungs- und Projektionssystems 9 Coupling of two inventive optical elements, each consisting of partial surfaces of two paraboloids in the form of a lighting and projection system

Der Ausgangspunkte für die der Erfindung zugrunde liegende Idee ist in schematisch vereinfachter Art und Weise in 2 gezeigt. Dargestellt ist ein Schnitt durch ein Ellipsoid, welches sich dem Spezialfall einer Kugelhalbschale annähert. In der Umgebung des ersten Fokuspunkts sitzt das Objekt 1 und wird in ein Bild 2 in der Umgebung des zweiten Fokuspunkts abgebildet. Offensichtlich wird bei einer solchen Abbildung, die exemplarisch als Strahlbüschel mit drei Strahlen dargestellt wird, Licht über eine besonders große numerische Apertur gesammelt. Aufgrund des beinahe kugelförmig gewählten Halbachsenverhältnisses ist die Lage der jeweiligen Objekt- und Bildpunkte nahe zusammengerückt.The starting points for the idea underlying the invention is shown in a simplified manner in FIG 2 shown. Shown is a section through an ellipsoid, which approximates the special case of a hemisphere of a sphere. The object sits in the vicinity of the first focal point 1 and turns into a picture 2 imaged in the vicinity of the second focal point. Obviously, in such an image, exemplified as a beam of three rays, light is collected over a particularly large numerical aperture. Due to the almost spherical chosen half-axis ratio, the position of the respective object and pixels is close together.

Aus der Skizze gemäß 2 wird deutlich, dass eine solche Abbildung eine sehr hohe numerische Apertur aufweist, die sich dem Wert 1 annähert. Problematisch hierbei ist jedoch, dass die Isoplanasiebedingung nicht erfüllt ist, da es sich, um eine Überdeckung von Objekt und Bild zu verhindern, tatsächlich um keine ideale Kugelhalbschale handeln kann bzw. Objektpunkte nicht direkt im Brennpunkt angeordnet sind. Dabei ist die Isoplanasiebedingung nur dann erfüllt, wenn ein kleines Flächenelement um die optische Achse eines optischen Systems mit Öffnungsfehler ohne Koma abgebildet werden kann. Hierzu wird beispielsweise auf das Lexikon der Optik, Hrsg. Heinz Haferkorn, VEB Bibliographisches Institut Leipzig, 1990 verwiesen, dessen Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mitaufgenommen wird.From the sketch according to 2 It becomes clear that such a figure has a very high numerical aperture, which approaches the value 1. The problem here, however, is that the Isoplanasiebetherung is not met, since it, in order to prevent an overlap of object and image, actually can not be an ideal spherical half-shell or object points are not located directly in focus. The isoplanase condition is fulfilled only if a small surface element around the optical axis of an optical system with aperture aberration can be imaged without coma. Reference is made, for example, to the Lexikon der Optik, Ed. Heinz Haferkorn, VEB Bibliographisches Institut Leipzig, 1990, the disclosure of which is incorporated in full in the present application.

1 zeigt nun die erfindungsgemäße Idee, wie durch eine Kombination zweier Halbellipsoide der Nachteil ausgeglichen werden kann, dass bei der Verwendung eines Einzelelements zwar eine hohe numerische Apertur in der Abbildung erreicht wird, diese aber keinesfalls die Isoplanasiebedingung erfüllt. Wie in der Schnittzeichnung aus 1 dargestellt, sind die beiden aufeinander folgenden Halbellipsoide 4.1, 4.2 so gekoppelt, dass der zweite Brennpunkt des ersten Halbellipsoids 6 und der erste Brennpunkt des zweiten Halbellipsoids 7 örtlich zusammenfallen. Ferner weisen das erste Halbellipsoid 4.1 und das zweite Halbellipsoid 4.2 kolineare Halbachsenpaare auf, d.h., die Brennpunkte des ersten und des zweiten Halbellipsoids 4.1 und 4.2 liegen alle auf einer gemeinsamen Symmetrieachse S, welche auch die beiden großen Halbachsen der den Halbellipsoiden zugeordneten Ellipsoide einschließt. Dabei sind die beiden Ellipsoidhalbschalen 4.1, 4.2 punktsymmetrisch zum gemeinsamen Brennpunkt 6, 7 ausgebildet und liegen somit einander gegenüber, d.h. auf entgegengesetzten Seiten der jeweiligen großen Halbachse der Ellipsoide. 1 now shows the idea according to the invention, as can be compensated by a combination of two Halbellipsoide the disadvantage that when using a single element, although a high numerical aperture is achieved in the figure, but this does not meet the Isoplanasiebonditionung. As in the sectional drawing 1 are the two consecutive half ellipsoids 4.1 . 4.2 coupled so that the second focal point of the first semi-ellipsoid 6 and the first focal point of the second semi-ellipsoid 7 coincide locally. Furthermore, the first half ellipsoid 4.1 and the second half ellipsoid 4.2 colinear half-axis pairs, ie, the foci of the first and second half ellipsoids 4.1 and 4.2 all lie on a common axis of symmetry S, which also includes the two major half-axes of the ellipsoids associated with the semiellipsoids. Here are the two ellipsoid half shells 4.1 . 4.2 point symmetrical to the common focus 6 . 7 formed and thus lie opposite each other, ie on opposite sides of the respective major semi-axis of the ellipsoids.

Im ersten Halbellipsoids 5 ist ein Objekt 1 angeordnet, welches als reelles Zwischenbild Z in den Bereich des Brennpunkts des ersten Halbellipsoids 6 abgebildet wird. Von dort findet eine weitere Abbildung durch das zweite Halbellipsoid 4.2 auf ein Bild 2 statt, welches im zweiten Halbellipsoids 8 zu liegen kommt. Diese Abbildung wird illustrierend anhand eines Strahlbüschels mit drei Strahlen gezeigt. Durch diese Abfolge in der Abbildung werden die durch das erste Halbellipsoid 4.1 eingeführten Abbildungsfehler, die aufgrund der Nichterfüllung der Isoplanasiebedingung entstehen, durch ein zweites identisches und erfindungsgemäß angeordnetes zweites Halbellipsoid korrigiert.In the first half ellipsoid 5 is an object 1 arranged as a real intermediate image Z in the region of the focal point of the first semi-ellipsoid 6 is shown. From there you will find another picture through the second half ellipsoid 4.2 on a picture 2 instead of which in the second half ellipsoid 8th to come to rest. This figure is illustrated by a beam of three beams. Through this sequence in the figure, those through the first half ellipsoid 4.1 introduced aberrations that arise due to the non-fulfillment of Isoplanasiebonditionung, corrected by a second identical and inventively arranged second Halbellipsoid.

Aus 1 ist eine Problematik der Abbildung mit einem erfindungsgemäßen optischen Element offensichtlich: Eine hinreichende Abbildungsqualität ergibt sich nämlich nur dann, wenn ein ausreichend kleines Objekt verwendet wird, welches die direkte Umgebung des ersten Brennpunkts des ersten Halbellipsoids 5 nicht verlässt. Somit liegt ein räumlich eingeengter Objekt- und auch ein entsprechend eingeengter zugeordneter Bildbereich vor. Wird ein solches erfindungsgemäßes optisches Element jedoch für eine Mikrolithographieeinrichtung verwendet, indem beispielsweise eine Maske bzw. ein Retikel 11 rasternd auf ein lichtempfindliches Objekt, wie ein Wafer 12 mit Photoresist, abgebildet wird, kann dieser Nachteil durch die synchrone Bewegung des Retikels 11 und des Wafers 12 in diesem räumlich begrenzten Objekt- bzw. Bildbereich ausgeglichen werden.Out 1 is a problem of imaging with an optical element according to the invention is obvious: A sufficient image quality results namely only if a sufficiently small object is used, which is the immediate vicinity of the first focal point of the first half ellipsoid 5 does not leave. Thus, there is a spatially constricted object and also a correspondingly narrowed assigned image area. However, if such an optical element according to the invention is used for a microlithography device, for example by a mask or a reticle 11 scanning a photosensitive object, like a wafer 12 With photoresist, this drawback can be explained by the synchronous movement of the reticle 11 and the wafer 12 be compensated in this spatially limited object or image area.

Kennzeichnend für ein erfindungsgemäßes optisches Element gemäß 1 ist eine extrem hohe Apertur von bis zu NA = 0,95. Bei einer Wellenlänge von λ = 126 nm wäre somit eine Abbildung mit einer Auflösung von 50 nm möglich. Ferner ist kennzeichnend, dass durch das erfindungsgemäße optische Element eine Abbildung mit einem Abbildungsmaßstab β' = –1,0 entsteht, d.h. es wird keine Vergrößerung vorgenommen und es entsteht ein invertiertes Bild.Characteristic of an inventive optical element according to 1 is an extremely high aperture of up to NA = 0.95. At a wavelength of λ = 126 nm, an image with a resolution of 50 nm would thus be possible. It is also characteristic that an image with a magnification β '= -1.0 is produced by the optical element according to the invention, ie no magnification is performed and an inverted image is formed.

Je weiter die Ellipsoidhalbschalen 4.1 und 4.2 sich von der Kugelform entfernen, umso kleiner wird das nutzbare Bildfeld, da insbesondere in Richtung der Symmetrieachse S die Aberrationen anwachsen. Somit wird insbesondere die Abbildung von Strukturen, die sich in tangentialer Richtung erstrecken, d.h. in die durch die Symmetrieachse vorgegebene Richtung, durch eine Annäherung des Halbachsenverhältnisse der Ellipsoidhalbschalen an den Wert A/B = 1, und damit an eine Kugelform, verbessert. Für Strukturen, die sagittal vom ersten Brennpunkt des ersten Halbellipsoids 5 abweichen, d.h. senkrecht zur oben definierten tangentialen Erstreckung, ist diese Problematik des Abweichens des Halbachsenverhältnisses vom Wert 1 weniger stark ausgeprägt.The further the ellipsoid halves 4.1 and 4.2 move away from the spherical shape, the smaller the usable image field, since in particular in the direction of the axis of symmetry S, the aberrations increase. Thus, in particular the mapping of structures which extend in the tangential direction, ie in the direction predetermined by the axis of symmetry, is improved by an approximation of the half-axis ratios of the ellipsoid half-shells to the value A / B = 1, and thus to a spherical shape. For structures sagittal from the first focal point of the first semiellipsoid 5 deviate, ie perpendicular to the tangential extent defined above, this problem of deviation of the half-axis ratio of value 1 is less pronounced.

Eine solche Annäherung der Halbellipsoide an die Kugelform wird beispielhaft in 3 gezeigt. Hierbei werden Bezugszeichen verwendet, welchen denjenigen aus 1 entsprechen. Anhand von drei exemplarischen Strahlbüscheln wird die Abbildung eines Punktes eines Objekts 1 über das erste Halbellipsoid 4.1, welches ein Zwischenbild Z erzeugt, und die nachfolgende Abbildung des Zwischenbilds Z über das zweite Halbellipsoid 4.2 auf einem korrespondierenden Punkt im Bild 2 dargestellt.Such an approximation of the hemi-ellipsoids to the spherical shape is exemplified in 3 shown. Here, reference numerals are used, which those of 1 correspond. Using three exemplary pencils, the image of a point of an object 1 over the first half ellipsoid 4.1 , which generates an intermediate image Z, and the subsequent mapping of the intermediate image Z over the second semiellipsoid 4.2 on a corresponding point in the picture 2 shown.

Werden jedoch die beiden Halbellipsoide wie dargestellt der Kugelform angenähert, so ist zu beachten, dass, um ein scannendes System auszubilden, ein genügend großer Bewegungsraum für das Retikel im Bereich des Objekts 1 und den Wafer im Bereich des Bilds 2 vorhanden sein muss.However, if the two hemi-ellipsoids are approximated to the spherical shape as shown, it should be noted that in order to form a scanning system, a sufficiently large space for the movement of the reticle in the area of the object 1 and the wafer in the area of the image 2 must be present.

1 zeigt in schematisch vereinfachter Art und Weise den Bewegungsraum für das Retikel 11 und entsprechend für den Wafer 12 durch die Benennung eines Abstands D zwischen der Außenabmessung der jeweils abbildenden Teilkomponenten des erfindungsgemäßen optischen Elements, bestehend aus dem ersten Halbellipsoid 4.1 und dem zweiten Halbellipsoid 4.2 und dem ersten Brennpunkt des ersten Halbellipsoids 5 und dem zweiten Brennpunkt des zweiten Halbellipsoids 8, welche jeweils die Position des Objekts 1 und des Bildes 2 als Teilbereiche des Retikels 11 in der Feldebene 9 und des Wafers 12 in der Bildebene 10 festlegen. 1 shows in a schematically simplified manner the movement space for the reticle 11 and accordingly for the wafer 12 by naming a distance D between the outer dimensions of the respective imaging subcomponents of the optical element according to the invention, consisting of the first half ellipsoid 4.1 and the second half ellipsoid 4.2 and the first focus of the first half ellipsoid 5 and the second focal point of the second semi-ellipsoid 8th , which respectively indicate the position of the object 1 and the picture 2 as parts of the reticle 11 in the field level 9 and the wafer 12 in the picture plane 10 establish.

In 4 ist ein Ausführungsbeispiel der ertindungsgemäßen Idee gezeigt, welches durch eine Kopplung eines beschnittenen ersten Ellipsoids 4.11 mit einem beschnittenen zweiten Ellipsoid 4.22 charakterisiert ist. Dabei ist die Beschneidung in Richtung der Symmetrieachse bzw. in Richtung der großen Halbachse vorgenommen. Erfindungsgemäß haben diese beiden Elemente wiederum eine übereinstimmende Symmetrieachse S sowie einen gemeinsamen Brennpunkt, in welchem ein Zwischenbild Z bei der Abbildung eines Punktes auf dem Objekt 1 auf einen korrespondierenden Punkt im Zwischenbild 2 entsteht. Abweichend vom voranstehenden Ausführungsbeispiel ist somit, dass hier nicht nur Halbellipsoide optisch gekoppelt werden, sondern die beschnittenen ersten und zweiten Ellipsoide erstrecken sich zu beiden Seiten der Symmetrieachse S.In 4 an embodiment of the inventive idea is shown, which by a coupling of a truncated first ellipsoid 4.11 with a trimmed second ellipsoid 4.22 is characterized. Here, the circumcision is made in the direction of the axis of symmetry or in the direction of the major axis. According to the invention these two elements in turn have a matching axis of symmetry S and a common focus, in which an intermediate image Z in the image of a point on the object 1 to a corresponding point in the intermediate image 2 arises. Notwithstanding the above embodiment is thus that not only semi-ellipsoids are optically coupled here, but the truncated first and second ellipsoids extend to both sides of the axis of symmetry S.

Da es folglich nötig ist, die Brennpunkte, in denen das Objekt 1, das Zwischenbild Z und das Bild 2 untergebracht ist, räumlich zugänglich zu gestalten, werden beschnittene Ellipsoide so verbunden, dass die oben beschriebene Kopplung über einen zusammenfallenden Brennpunkt entsteht. Hierbei bleibt es dem Fachmann überlassen, ob er für die beschnittenen ersten und zweiten Ellipsoide 4.11, 4.22 in Umfangsrichtung geschlossene Strukturen verwendet oder ob hierfür einzelne konkave Spiegelsegmente verwendet werden, welche zusammengesetzt die Form des beschnittenen ersten Ellipsoids und des beschnittenen zweiten Ellipsoids oder Teile davon zusammensetzen.As it is therefore necessary, the foci in which the object 1 , the intermediate Z and the picture 2 In order to make it spatially accessible, clipped ellipsoids are connected in such a way that the coupling described above arises over a coincident focal point. It remains up to the expert, whether he for the trimmed first and second ellipsoids 4.11 . 4.22 use circumferentially closed structures or whether individual concave mirror segments are used which, when assembled, form the shape of the trimmed first ellipsoid and the trimmed second ellipsoid or parts thereof.

Insbesondere sind hierfür auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die genannten Elemente aus konkaven Einzelsegmenten zusammengesetzt sind, welche sich nur über einen Teil des Umfangs erstrecken. Der Aufbau eines erfindungsgemäßen optischen Elements aus Einzelsegmenten ist insbesondere aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft. Ferner ist es möglich, die Einzelspiegelsegmente unabhängig voneinander zu positionieren und zu justieren, wodurch es möglich ist, zusätzliche Korrekturen in der Abbildung vorzunehmen.Especially are for this also embodiments conceivable in which the said elements consist of concave individual segments are composed, which are only about a part of the circumference extend. The structure of an optical element according to the invention Single segments is particularly advantageous for manufacturing reasons. It is also possible the individual mirror segments independently from each other to position and adjust, making it possible additional corrections in the picture.

Eine weitere Führung des erfindungsgemäßen Gedankens führt zu einem optischen Element, welches in schematisch vereinfachter Art und Weise als Schnitt in der 5 gezeigt ist. Dargestellt wird das beschnittene erste Ellipsoid 4.11 und das beschnittene zweite Ellipsoid 4.22, wobei die objektseitigen und bildseitigen Öffnungen und damit die Beschneidung des ersten und des zweiten Ellipsoids 4.11, 4.22 besonders stark ausgeprägt sind. Damit wird ein besonders kompaktes und bauraumsparendes erfindungsgemäßes optisches Element erreicht, wobei jedoch die numerische Apertur des optischen Elements eingeschränkt wird. Im Sinne der erfindungsgemäßen Idee findet auch hier eine Kopplung des beschnittenen ersten Ellipsoids 4.11 und des beschnittenen zweiten Ellipsoids 4.22 über einen gemeinsamen Brennpunkt Z und das Zusammenfallen der Symmetrieachse S statt. Ferner wird in 5 anhand der äußeren begrenzten Teilstrahlen die Abbildung eines Punktes des Objekts 1 über ein Zwischenbild Z auf einen Punkt des Bildes 2 gezeigt.Another guide of the inventive concept leads to an optical element, which in a schematically simplified manner as a section in the 5 is shown. The circumcised first ellipsoid is shown 4.11 and the circumcised second ellipsoid 4.22 , wherein the object-side and image-side openings and thus the circumcision of the first and the second ellipsoid 4.11 . 4.22 are particularly pronounced. Thus, a particularly compact and space-saving inventive optical element is achieved, but the numerical aperture of the optical element is limited. In the sense of the idea according to the invention, a coupling of the truncated first ellipsoid is also found here 4.11 and the truncated second ellipsoid 4.22 over a common focal point Z and the coincidence of the axis of symmetry S instead. Further, in 5 the image of a point of the object on the basis of the outer limited partial beams 1 via an intermediate image Z on a point of the image 2 shown.

6 zeigt eine Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Gedankens, wobei ein optisches Element so ausgebildet wird, dass es aus mehreren gekoppelten und wechselseitig angeordneten Einzelkomponenten besteht, welche für sich genommen die Isoplanasiebedingung nicht erfüllen, jedoch diese Bedingung aufgrund der Anordnung über eine Kopplung gemeinsamer Brennpunkte, die auf einer gemeinsamen Achse liegen, in hinreichender Art und Weise als Gesamtsystem erfüllen. 6 shows a further development of the inventive concept, wherein an optical element is formed so that it consists of a plurality of coupled and mutually arranged individual components, which do not meet the isoplanase condition per se, but this condition due to the arrangement via a coupling of common foci, on a common axis in a satisfactory manner as an overall system.

6 zeigt hierzu beispielhaft vier konkave optische Elemente 13.1 bis 13.4, die sich Halbellipsoiden annähern. Skizziert ist ferner der Verlauf von zwei Strahlbüscheln, welche von einem Bild des Objekts 1 ausgehen und auf einen Punkt des Bildes 2 gesammelt werden. Da es sich bei den konkaven optischen Elementen nur angenähert um Halbellipsoide handelt, werden im Allgemeinen die gemeinsamen Brennpunkte nicht mehr genau punktförmig sein. Ferner ist es denkbar, Korrekturen zur Ausrichtung der entsprechenden Halbachsen der konkaven optischen Elemente vorzunehmen. Diese Anpassung wird ein Fachmann im Rahmen der erfindungsgemäßen Idee ausführen, wonach die Isoplanasiebedingung nicht durch die Abfolge eines einzelnen Paars von Halbellipsoiden erreicht wird, sondern diese Aufgabe erst durch eine gerade Anzahl von angenäherten Halbellipsoiden gelöst wird. Der Vorteil hierbei kann darin gesehen werden, weitere Freiheitsgrade in der Ausformung der konkaven Elemente und damit zur Korrektur der Abbildung zu erreichen. 6 shows four exemplary concave optical elements 13.1 to 13.4 that approximate semiellipsoids. Also sketched is the course of two ray bundles, which are from an image of the object 1 go out and on a point of the picture 2 to be collected. Since the concave optical elements are only approximately half ellipsoids, in general the common foci will no longer be exactly punctiform. Furthermore, it is conceivable to make corrections to align the corresponding semiaxes of the concave optical elements. This adaptation will be carried out by a person skilled in the art within the scope of the idea according to the invention, according to which the isoplana- tion condition is not achieved by the sequence of a single pair of half ellipsoids, but this task is only solved by an even number of approximated half ellipsoids. The advantage here can be seen in achieving further degrees of freedom in the formation of the concave elements and thus to correct the image.

7 zeigt eine weitere Kombination zweier optischer Komponenten, so dass ein erfindungsgemäßes abbildendes optisches Element mit hoher numerischer Apertur entsteht, welches sich durch die Kopplung von Einzelkomponenten auszeichnet. 7 shows a further combination of two optical components, so that an inventive imaging optical element with high numerical aperture is formed, which is characterized by the coupling of individual components.

Dabei wird mit 15.1 ein erstes Paraboloid bezeichnet, welches so orientiert ist, dass das Objekt 1 im Wesentlichen in dessen Brennpunkt liegt. Ferner wird ein zweites Paraboloid 15.2 so zum ersten Paraboloid 15.1 ausgerichtet, dass diese eine gemeinsame Symmetrieachse S aufweisen, die beiden Brennpunkte jedoch nicht zusammenfallen. Hierbei soll das zweite Paraboloid 15.2 erfindungsgemäß so zum ersten Paraboloid 15.1 stehen, dass das Objekt noch außerhalb des Bereichs zu liegen kommt, welcher durch das erste Paraboloid 15.1 und das zweite Paraboloid 15.2 begrenzt wird.It is with 15.1 denotes a first paraboloid, which is oriented so that the object 1 essentially lies at the focal point. Furthermore, a second paraboloid 15.2 so for the first paraboloid 15.1 aligned so that they have a common axis of symmetry S, but the two foci do not coincide. Here is the second paraboloid 15.2 According to the invention as the first paraboloid 15.1 stand that the object still lies outside the range, which by the first paraboloid 15.1 and the second paraboloid 15.2 is limited.

Wie in 7 dargestellt, entsteht nun durch eine Abbildung des Objekts 1 ein Bild 2, welches wiederum außerhalb des genannten Bereichs liegt. Wird nun am ersten Paraboloid 15.1 und am zweiten Paraboloid 15.2 im Bereich des Scheitels eine Öffnung vorgesehen, die für die optische Zugänglichkeit des Objekts 1 und des zugeordneten Bildes 2 sorgt, so ist eine Abbildung mit dem genannten optischen Element für sehr hohe numerische Aperturen möglich.As in 7 represented, now arises by a picture of the object 1 a picture 2 , which in turn lies outside the stated range. Will now be on the first paraboloid 15.1 and on the second paraboloid 15.2 in the area of the vertex an opening provided, for the optical accessibility of the object 1 and the associated image 2 ensures an image with the said optical element for very high numerical apertures is possible.

Voranstehend wurde das erfindungsgemäße optische Element in einer Vorrichtung zur Mikrolithographie für die Abbildung eines Retikels 11 auf einen Wafer 12 und somit als Projektionsobjektiv vorgeschlagen, die im Bereich von Objekt 1 und Bild 2 rasternd bewegt werden.In the foregoing, the optical element of the present invention has been used in a microlithography apparatus for imaging a reticle 11 on a wafer 12 and thus proposed as a projection lens, which is in the range of object 1 and picture 2 be moved raster.

Die erfindungsgemäße Idee der Kopplung zweier Halbellipsoide über einen gemeinsamen Brennpunkt verbunden mit der Ausbildung kolinearer Halbachsenpaare kann auch für ein Beleuchtungssystem eingesetzt werden. Dabei ist auch eine Verwendung in einem EUV-Beleuchtungssystem denkbar, welches für Wellenlängen von λ = 11 – 14 nm ausgelegt ist.The inventive idea the coupling of two semi-ellipsoids over a common focal point associated with the formation of colinear half-axis pairs can also for a Lighting system can be used. It is also a use conceivable in an EUV illumination system, which is designed for wavelengths of λ = 11-14 nm is.

In 8 ist ein entsprechendes Ausführungsbeispiel hierzu skizziert. Gezeigt wird die erfindungsgemäße Kopplung eines ersten Halbellipsoids 4.1 mit einem zweiten Halbellipsoid 4.2 über einen zusammenfallenden Brennpunkt 6, 7 und die Lage der beiden weiteren Brennpunkte 5 und 8 auf der gemeinsamen Symmetrieachse S über eine Laserbeleuchtung 16, welche auf einen Punkt einer Metallplatte fokussiert wird, der im Wesentlichen in der Nähe des ersten Brennpunkts des ersten Halbellipsoids 5 angeordnet ist. Durch den hochenergetischen Laserbeschuss entsteht dann in diesem Bereich ein Plasma, welches wiederum in alle Richtungen des Halbraums Licht ausstrahlt und welches die eigentliche Beleuchtungsquelle für das EUV-Beleuchtungssystem darstellt. Das erfindungsgemäße optische Element dient nun zur Sammlung dieses Lichts mit hoher numerischer Apertur, d.h. ein entsprechend großer Anteil des Lichts kann aufgenommen werden.In 8th is a corresponding embodiment outlined this. Shown is the inventive coupling of a first semi-ellipsoid 4.1 with a second half ellipsoid 4.2 about a coincidental focus 6 . 7 and the location of the two other foci 5 and 8th on the common axis of symmetry S via a laser illumination 16 which is focused on a point of a metal plate substantially in the vicinity of the first focal point of the first semi-ellipsoid 5 is arranged. The high-energy laser bombardment then creates a plasma in this area, which in turn emits light in all directions of the half-space and which represents the actual illumination source for the EUV lighting system. The optical element according to the invention now serves to collect this light with a high numerical aperture, ie a correspondingly large proportion of the light can be recorded.

Wie in 8 dargestellt, ist es hierfür notwendig, dass die Laserbeleuchtung 16 in einem Bereich das erste Halbellipsoid 4.1 durchdringen kann. Hierzu kann beispielsweise eine Blendenöffnung mit entsprechender Größe ausgebildet sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird an ein leitfähiges Gitter hinter der Plasmaquelle eine Spannung gegen die Reflexionsfläche des ersten Halbellipsoids 4.1 angelegt. Somit kann verhindert werden, dass die durch den hochenergetischen Laserbeschuss entstehenden ionisierten Partikel, welche sich von der Metallplatte als Schmutz ablösen, auf die Spiegelfläche angelagert werden. Aufgrund der Ionisierung werden sie im elektrischen Feld zum Gitter 18 abgelenkt und das Beleuchtungssystem bleibt weitestgehend frei von der Debris der Plasmaquelle 17.As in 8th shown, it is necessary for this that the laser illumination 16 in one area the first half ellipsoid 4.1 can penetrate. For this purpose, for example, an aperture with a corresponding size can be formed. In an advantageous embodiment, a voltage is applied to a conductive grid behind the plasma source against the reflection surface of the first semi-ellipsoid 4.1 created. Thus, it can be prevented that the resulting by the high-energy laser bombardment ionized particles, which detach from the metal plate as dirt, are deposited on the mirror surface. Due to the ionization, they become a grid in the electric field 18 distracted and the illumination system remains largely free of the debris of the plasma source 17 ,

In einer Gestaltung des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems wird nachfolgend zum zweiten Brennpunkt des zweiten Halbellipsoids 8 ein Hohlleiter 19 angeordnet. Dies ist deshalb besonders vorteilhaft, da das vom erfindungsgemäßen optischen Element gesammelte Licht der Plasmaquelle 17 mit hoher numerischer Apertur am zweiten Brennpunkt des zweiten Halbellipsoids 8 vorliegt. Durch die Verwendung eines Hohlleiters kann eine Sammlung des Lichts und ein paralleler Lichtaustritt am gegenüberliegenden Ende erreicht werden.In one embodiment of the illumination system according to the invention, the second focal point of the second half ellipsoid subsequently becomes the second focal point 8th a waveguide 19 arranged. This is therefore particularly advantageous since the light collected by the optical element according to the invention of the plasma source 17 with high numerical aperture at the second focal point of the second half ellipsoid 8th is present. By using a waveguide, a collection of the light and a parallel light emission at the opposite end can be achieved.

In 8 ist als mögliche Beleuchtung eines Wafers 12 in der Feldebene 9 eine weitere optische Komponente gezeigt, welche hier beispielsweise als offenes Spiegelsystem 20 ausgebildet ist.In 8th is as possible illumination of a wafer 12 in the field level 9 shown another optical component, which here for example as an open mirror system 20 is trained.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Mikrolithographie, welche die erfindungsgemäße Idee aufnimmt, besteht darin, sowohl im Beleuchtungs- wie auch im Projektionssystem ein der Erfindung entsprechendes optisches Element aufzunehmen. Ein entsprechendes Beispiel ist in 9 als Schnitt in vereinfachender Art und Weise skizziert. Gezeigt wird die Hintereinanderanordnung von zwei optischen Elementen, jeweils bestehend aus Teilflächen zweier Paraboloide 15.11, 15.21, 15.12, 15.22. Diese weisen alle eine gemeinsame Symmetrieachse S auf sowie jeweils einander zugeordnete Paraboloide, d.h. solche, die sich zueinander hin öffnen. Ferner weisen diese den gleichen Öffnungswinkel auf und besitzen außerdem räumlich getrennte Brennpunkte. In den Brennpunkten befinden sich jeweils eine Lichtquelle 17, ein Objekt 1, welches beispielsweise ein Retikel 11 sein kann sowie nachfolgend ein Bild 2, typischerweise ein Wafer 12.An advantageous device for microlithography, which accommodates the idea according to the invention, is to record an optical element corresponding to the invention both in the illumination and in the projection system. A corresponding example is in 9 outlined as a cut in a simplistic way. Shown is the series arrangement of two optical elements, each consisting of part surfaces of two paraboloids 15:11 . 15:21 . 15:12 . 15:22 , These all have a common axis of symmetry S and respectively associated with each other paraboloids, ie those that open to each other. Furthermore, these have the same opening angle and also have spatially separate foci. The focal points each have a light source 17 , an object 1 which, for example, a reticle 11 can be as well as below a picture 2 typically a wafer 12 ,

Wie bereits voranstehend beschrieben, muss der jeweilige Bereich der Brennpunkte so räumlich zugänglich sein, dass es möglich ist, diese Baukomponenten des Mikrolithographiesystems unterzubringen. Dies kann beispielsweise dadurch bewerkstelligt werden, indem im Bereich der Scheitel der Teilflächen der jeweiligen Paraboloide eine Blende mit hinreichend großem Querschnitt vorgesehen ist. Befindet sich die Lichtquelle 17 bzw. das Objekt 1 oder das Bild jeweils außerhalb des Bereichs, der durch die einander zugeordneten Paraboloide begrenzt wird, so ist typischerweise eine hinreichende Bewegungsmöglichkeit senkrecht zur Achse der jeweiligen Objekte gegeben.As already described above, the respective area of the focal points must be spatially accessible so that it is possible to accommodate these building components of the microlithography system. This can be accomplished, for example, by providing a diaphragm with a sufficiently large cross-section in the region of the vertices of the partial surfaces of the respective paraboloid. Is the light source 17 or the object 1 or the image in each case outside the area which is delimited by the associated paraboloids, so there is typically given a sufficient possibility of movement perpendicular to the axis of the respective objects.

In 9 ist diese Bewegungsmöglichkeit für das Objekt 1 und dessen Bild 2 durch die Pfeilrichtungen oberhalb und unterhalb der Symmetrieachse S dargestellt. Dies würde in einem typischen Mikrolithographiesystem der scannenden Bewegung des Retikels 11 und des Wafers 12 entsprechen.In 9 is this possibility of movement for the object 1 and his picture 2 represented by the arrow directions above and below the axis of symmetry S. This would be in a typical microlithography system of the scanning motion of the reticle 11 and the wafer 12 correspond.

Ferner ist es auch möglich, die beiden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Elements, nämlich die gekoppelten Teilflächen zweier Ellipsoide und die gekoppelten Teilflächen zweier Paraboloide in einer sukzessiven Abfolge als Beleuchtungs- und Projektionssystem zur Mikrolithographie zu verwenden. Dies ist insbesondere deshalb möglich, da sich das erfindungsgemäße optische Element durch hohe numerische Aperturen auszeichnet und somit die unterschiedlichen Bauformen ohne eine Begrenzung der Apertur miteinander kombinierbar sind. Ist eine Verknüpfung mit weiteren optischen Komponenten innerhalb eines Mikrolithographiesystems gewünscht, welche mit niedrigeren numerische Aperturen arbeitet, ist es wie oben genannt möglich, eine entsprechende Anpassung, etwa durch Hohlleiter, vorzunehmen.Further it is also possible the two embodiments of the optical element according to the invention, namely the coupled faces of two Ellipsoids and the coupled faces of two paraboloids in a successive sequence as a lighting and projection system to use for microlithography. This is especially possible because the optical element according to the invention characterized by high numerical apertures and thus the different Designs without a limitation of the aperture can be combined with each other are. Is a link with other optical components within a microlithography system desired which works with lower numerical apertures, it is like above mentioned possible, to make a corresponding adjustment, such as through waveguide.

11
Objektobject
22
Bildimage
33
Halbellipsoid mit einer annähernd kugelförmigen Gestalthemiellipsoid with an approximate spherical shape
4.14.1
erstes Halbellipsoidfirst hemiellipsoid
4.24.2
zweites Halbellipsoidsecond hemiellipsoid
55
erster Brennpunkt des ersten Halbellipsoidsfirst Focus of the first half ellipsoid
66
zweiter Brennpunkt des ersten Halbellipsoidssecond Focus of the first half ellipsoid
77
erster Brennpunkt des zweiten Halbellipsoidsfirst Focal point of the second semi-ellipsoid
88th
zweiter Brennpunkt des zweiten Halbellipsoidssecond Focal point of the second semi-ellipsoid
99
Feldebenefield level
1010
Bildebeneimage plane
1111
Retikelreticle
1212
Waferwafer
13.1, 13.2, 13.3, 13.4 13.1, 13.2, 13.3, 13.4
konkave optische Elementeconcave optical elements
1414
optische Achseoptical axis
4.114.11
beschnittenes erstes Ellipsoidcircumcised first ellipsoid
4.22 4.22
beschnittenes zweites Ellipsoidcircumcised second ellipsoid
15.115.1
erstes Paraboloid first paraboloid
15.215.2
zweites Paraboloid second paraboloid
16 16
Laserlicht für die Plasmaerzeugung laser light for the plasma generation
1717
Plasmaplasma
1818
elektrisch leitfähiges Gitterelectrical conductive grid
1919
Hohlleiter waveguide
2020
offenes Spiegelsystem Restricted mirror system
ZZ
Zwischenbildintermediate image
S S
Symmetrieachse axis of symmetry
DD
Abstand zwischen dem ersten Halbellipsoid 4.1 und dem zweiten Halbellipsoid 4.2 Distance between the first half ellipsoid 4.1 and the second half ellipsoid 4.2

Claims (12)

Optisches Element für eine Vorrichtung zur Mikrolithographie, wobei die Vorrichtung zur Mikrolithographie 1.1 eine Feldebene (8); 1.2 eine Bildebene; 1.3 eine Lichtquelle (17); 1.4 ein Beleuchtungssystem, welches Licht von der Lichtquelle (17) sammelt und ein Feld in der Feldebene (8) ausleuchtet; 1.5 ein Projektionssystem; 1.6 ein Retikel (11), das sich in der Feldebene (8) befindet und mit dem Projektionssystem in die Bildebene abgebildet wird umfasst, wobei das optische Element dadurch gekennzeichnet ist, dass es 1.7 eine abbildende Wirkung aufweist; und 1.8 wenigstens ein Paar einander zugeordneter, konkaver Spiegelflächen umfasst, welche annähernd aus Teilflächen zweier Ellipsoide bestehen, wobei 1.9 die Ellipsoide im Wesentlichen einen gemeinsamen Brennpunkt und im Wesentlichen kollineare große Halbachsen aufweisen sowie die einander zugeordneten Teilflächen im Wesentlichen punktsymmetrisch zum gemeinsamen Brennpunkt der Ellipsoide angeordnet sind.Optical element for a device for microlithography, wherein the device for microlithography 1.1 a field plane ( 8th ); 1.2 an image plane; 1.3 a light source ( 17 ); 1.4 a lighting system which receives light from the light source ( 17 ) and a field in the field level ( 8th ) illuminates; 1.5 a projection system; 1.6 a reticle ( 11 ), which is at the field level ( 8th ) and imaged with the projection system in the image plane, wherein the optical element is characterized in that it 1.7 has an imaging effect; and 1.8 comprises at least one pair of associated, concave mirror surfaces which approximately consist of partial surfaces of two ellipsoids, wherein the ellipsoids essentially have a common focal point and substantially collinear semiaxes and the associated partial surfaces are arranged substantially point-symmetrically to the common focal point of the ellipsoids are. Optisches Element für eine Vorrichtung zur Mikrolithographie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugeordneten Teilflächen, im Wesentlichen formgleich ausgebildet sind.Optical element for a device for microlithography according to claim 1, characterized in that the mutually associated Subareas, are formed substantially the same shape. Optisches Element für eine Vorrichtung zur Mikrolithographie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilflächen der Ellipsoide als Halbellipsoide ausgeformt sind.Optical element for a device for microlithography according to claim 1, characterized in that the partial surfaces of the Ellipsoids are formed as Halbellipsoide. Optisches Element für eine Vorrichtung zur Mikrolithographie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilflächen der Ellipsoide in Richtung der großen Halbachse beschnitten sind.Optical element for a device for microlithography according to claim 1, characterized in that the partial surfaces of the Ellipsoids in the direction of the big ones Half axis are circumcised. Optisches Element für eine Vorrichtung zur Mikrolithographie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es mehr als ein Paar einander zugeordneter, konkaver Spiegelflächen zweiter Ordnung umfasst.Optical element for a device for microlithography according to claim 1, characterized in that it is more than a pair comprising second-order concave mirror surfaces. Optisches Element für eine Vorrichtung zur Mikrolithographie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilflächen, die jeweils zu einem der Ellipsoide gehören, symmetrisch zur großen Halbachse angeordnet sind.Optical element for a device for microlithography according to claim 1, characterized in that the partial surfaces, the each belong to one of the ellipsoids, symmetrical to the semi-major axis are arranged. Optisches Element für eine Vorrichtung zur Mikrolithographie nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ellipsoide annähernd kugelförmig ausgebildet sind.Optical element for a device for microlithography according to one of the claims 1-6, characterized in that the ellipsoids are formed approximately spherical are. Optisches Element für eine Vorrichtung zur Mikrolithographie, wobei die Vorrichtung zur Mikrolithographie 8.1 eine Feldebene (8); 8.2 eine Bildebene; 8.3 eine Lichtquelle (17); 8.4 ein Beleuchtungssystem, welches Licht von der Lichtquelle (17) sammelt und ein Feld in der Feldebene ausleuchtet; 8.5 ein Projektionssystem; 8.6 ein Retikel (11), das sich in der Feldebene befindet und mit dem Projektionssystem in die Bildebene abgebildet wird, umfasst, wobei das optische Element dadurch gekennzeichnet ist, dass es 8.7 eine abbildende Wirkung aufweist; und 8.8 wenigstens ein Paar einander zugeordneter, konkaver Spiegelflächen umfasst, welche annähernd aus Teilflächen zweier Paraboloide bestehen (15.1, 15.2), wobei die Paraboloide eine gemeinsame Symmetrieachse, den gleichen Öffnungswinkel und räumlich getrennte Brennpunkte aufweisen.Optical element for a device for microlithography, wherein the device for microlithography 8.1 a field plane ( 8th ); 8.2 an image plane; 8.3 a light source ( 17 ); 8.4 a lighting system which receives light from the light source ( 17 ) and illuminates a field in the field level; 8.5 a projection system; 8.6 a reticle ( 11 ), which is located in the field plane and imaged with the projection system in the image plane, wherein the optical element is characterized in that it has an imaging effect 8.7; and 8.8 comprises at least one pair of mutually associated, concave mirror surfaces which approximately consist of partial surfaces of two paraboloids (15.1, 15.2), the paraboloids having a common axis of symmetry, the same aperture angle and spatially separated focal points. Optisches Element für eine Vorrichtung zur Mikrolithographie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennpunkte außerhalb des durch die beiden Paraboloide begrenzten Bereichs angeordnet sind.Optical element for a device for microlithography according to claim 8, characterized in that the foci are outside of the area bounded by the two paraboloids are. Vorrichtung zur Mikrolithographie mit einem Projektionssystem, das wenigstens ein optisches Element nach einem der Ansprüche 1 – 9 umfasst.Device for microlithography with a projection system, which comprises at least one optical element according to any one of claims 1-9. Vorrichtung zur Mikrolithographie mit einem Beleuchtungssystem, das wenigstens ein optisches Element nach einem der Ansprüche 1 – 9 umfasst.Device for microlithography with a lighting system, which comprises at least one optical element according to any one of claims 1-9. Vorrichtung zur Mikrolithographie mit einem Projektionssystem und einem Beleuchtungssystem, welche jeweils wenigstens ein optisches Element nach einem der Ansprüche 1 – 9 umfassen.Device for microlithography with a projection system and a lighting system, each having at least one optical Element according to one of the claims 1 - 9 include.
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