DE3439297C2 - Spiegellinsenobjektiv - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spiegellinsenobjektiv gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Das Objektiv kann beispielsweise als optisches System in ei­ ner Projektions-Belichtungs-Vorrichtung, genauer gesagt einer Ausrichtungs- und Belichtungsvorrichtung zur Herstellung von integrierten Schaltungen in großem Maßstab etc. verwendet werden

Für den Einsatz in derartigen Ausrichtungs- und Belichtungs­ vorrichtungen sind bereits verschiedene Typen von Spiegellin­ senobjektiven beschrieben worden. Ein solches Objektiv um­ faßt beispielsweise einen Konkavspiegel und einen Konvexspie­ gel, die konzentrisch oder exzentrisch angeordnet sind. Ein anderes derartiges Spiegellinsenobjektiv (DE 28 01 882 A1) umfaßt einen Konkavspiegel und einen Konvexspiegel, die im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet sind, sowie eine Meniskuslinse und einen Korrekturmechanismus für chroma­ tische Aberrationen.

Bei diesen Spiegellinsenobjektiven für derartige Ausrich­ tungs- und Belichtungsvorrichtungen wird ein Bildbereich in einem im Abstand von der optischen Achse angeordneten bogen­ förmigen Bereich ausgebildet. Ein Bild eines Teiles einer Maske, die diesem Bildbereich entspricht, wird auf einem Plättchen erzeugt, während die Maske und das Plättchen zusam­ men als Einheit relativ zum Spiegellinsenobjektiv bewegt wer­ den, so daß Maske und Plättchen schlitzabgetastet werden, wo­ durch das Bild der gesamten Maske auf dem Plättchen erzeugt wird. Bei derartigen Spiegellinsenobjektiven ist jedoch die Breite des Bildbereiches (die Breite des Abtastschlitzes) sehr gering und liegt beispielsweise in der Größenordnung von 1 mm. Wenn daher diese Systeme bei Ausrichtungs- und Belich­ tungsvorrichtungen verwendet werden, ist eine längere Abtast­ zeit, d. h. eine längere Belichtungszeit, erforderlich, was zu einem niedrigeren Wert der Plättchenbelichtungsvorgänge pro Zeiteinheit führt.

Im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird von einem System ausgegangen, wie es in der DE 28 01 882 A1 gezeigt ist. Lichtstrahlen in dem Objektiv nach der DE 28 01 882 A1, die von einem einen vorbestimmten Abstand von der optischen Achse aufweisenden Abschnitt einer Objektebene ausgehen, treffen auf die Oberfläche des Konkavspiegels auf und werden an die­ ser derart reflektiert, daß sie anschließend auf den Konvex­ spiegel auftreffen. Nach Reflexion an dem Konvexspiegel treffen die Lichtstrahlen wiederum auf den Konkavspiegel auf, werden an diesem zum zweiten Mal reflektiert und auf der Bildebene abgebildet. Zur Aberrationskorrektion ist im Strah­ lengang zwischen der Objektebene und dem Konkavspiegel sowie zwischen dem Konkavspiegel und der Bildebene jeweils eine Korrektionsvorrichtung angeordnet, die konzentrische Menis­ kuselemente sowie eine planparallele Platte, die als Farbkom­ pensationseinrichtung dient, umfaßt. Die planparallele Platte kann aber auch durch ein weiteres Meniskuselement ersetzt oder derart modifiziert werden, daß eine der Flächen der planparallelen Platte asphärisch ausgebildet ist. Eine derartige Korrektionsvorrichtung weist eine Vielzahl von Bau­ teilen auf, die einen relativ großen Bauraum erfordern und hinsichtlich einer einfachen und kostengünstigeren Herstel­ lung der Korrektionsvorrichtung unvorteilhaft sind.

Aus der US 4,043,643 ist ein katadioptrisches Teleskop be­ kannt, bei dem die Objektebene im Unendlichen liegt und die Bildebene hinter dem Konkavspiegel angeordnet ist. Es findet eine erste Reflexion am Konkavspiegel und eine zweite Refle­ xion am Konvexspiegel statt, danach jedoch keine erneute Re­ flexion am Konkavspiegel. Vorgesehen bei diesem katadioptri­ schen Teleskop ist eine Korrektionsplatte mit einer ebenen Linsenfläche auf der Eintrittsseite sowie einer asphärischen Fläche auf der Austrittsseite. Diese Korrektionsplatte wird einmal durchlaufen, nämlich zwischen der Objektebene und dem Konkavspiegel, nicht jedoch erneut vor der Bildebene.

Ein weiteres katadioptrisches Teleskop mit asphärisch ausge­ bildetem Konvex- und Konkavspiegel ist ferner noch der US 4,342,503 entnehmbar.

Der Erfindung liegt gegenüber dem aus der DE 28 01 882 A1 be­ kannten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Spiegel­ linsenobjektiv der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ange­ gebenen Art derart weiterzubilden, daß die radiale Breite des astigmatismusfrei bzw. astigmatismusarm abgebildeten ring­ förmigen Objektabschnittes möglichst groß ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale auf besonders vorteilhafte Art und Weise gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Zusammengefaßt basiert die vorliegende Erfindung auf den fol­ genden Erkenntnissen:

Wie vorstehend erläutert, ist die Breite des Bildbereiches und somit die Breite des Abtastschlitzes bei den herkömmlich ausgebildeten Spiegellinsenobjektiven nur sehr gering. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das Spiegellinsenobjektiv so angeordnet ist, daß nur ein von einem oder im wesentlichen einem Punkt auf der Objektebene abgegebener Hauptstrahl, der parallel zur optischen Achse des Spiegellinsenobjektivs ver­ läuft, auf den Scheitelpunkt des Konvexspiegels (dem Schnitt­ punkt zwischen der Spiegelfläche und der optischen Achse) trifft. Eine derartige Anordnung bringt daher automatisch einen beträchtlichen Astigmatismus mit sich. Aufgrund dieses beträchtlichen Astigmatismus muß die Breite des Bildbereiches (die Breite des Abtastschlitzes) sehr klein gehalten werden, um eine gute Auflösung zu erzielen. Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß dann, wenn alle von verschiedenen Objekt­ punkten, die innerhalb eines vorgegebenen Höhenbereiches liegen, der im Abstand von der optischen Achse des Spiegel­ linsenobjektivs angeordnet ist, abgegebenen Hauptstrahlen, die parallel zur optischen Achse verlaufen, auf den Scheitel­ punkt des konvexen Spiegels treffen, der Astigmatismus korri­ giert und der Bildbereich des Spiegellinsenobjektivs vergrö­ ßert werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 das Spiegel­ linsenobjektiv gemäß einem Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung;

die Fig. 2A bis 2D den Astigmatismus bei der Ausfüh­ rungsform der Fig. 1;

Fig. 3 das Spiegellinsenobjektiv nach einer zweiten Ausführungsform der Erfin­ dung,

die Fig. 4A-4D den Astigmatismus bei der Ausfüh­ rungsform der Fig. 3;

Fig. 5 das Spiegellinsenobjektiv nach einer dritten Ausführungsform der Erfin­ dung;

die Fig. 6A-6D den Astigmatismus bei der Ausfüh­ rungsform nach der Fig. 5;

die Fig. 7A und 7B Ansichten, die die Asphären-Größe ΔS erläutern;

Fig. 8 die optische Anordnung einer Aus­ richtungs- und Belichtungsvorrich­ tung, die mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Spiegellinsenobjektiv versehen ist; und

Fig. 9 eine Vorderansicht der Vorrichtung nach der Fig. 8.

Bei der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform umfaßt das Spiegellinsenobjektiv einen Konkavspiegel M1 und einen Konvexspiegel M2, der einen geringeren Krümmungsradius als der Spiegel M1 aufweist. Diese Spiegel sind koaxial zueinan­ der angeordnet, so daß sie die gleiche optische Achse 0 be­ sitzen. Die Krümmungsmittelpunkte dieser Spiegel befinden sich in der gleichen Richtung, so daß die Spiegelflächen ein­ ander gegenüberliegen. Eine Objektebene S1 und eine Bildebene S2 befinden sich in der gleichen Ebene und sind relativ zu einem Punkt 01, bei dem es sich um den Schnittpunkt zwischen der optischen Achse 0 und der die Objektebene S1 und die Bildebene S2 enthaltenden Ebene handelt, symmetrisch zuein­ ander angeordnet.

Die von der Objektebene S1 austretenden Lichtstrahlen werden vom Konkavspiegel M1 und dann vom Konvexspiegel M2 und wie­ derum vom Konkavspiegel M1 reflektiert. Nach dreimaliger Re­ flexion, über die beiden Spiegel M1 und M2, wird somit das eine Höhe P1 aufweisende Objekt im Maßstab 1 : 1 auf der Bild­ ebene S2 abgebildet, wobei das Bild eines Punktes P1 am Punkt P2 erzeugt wird. Der Konvexspiegel M2 wirkt darüberhinaus als Apertureblende des Spiegellinsenobjektivs. Da das Spiegellin­ senobjektiv relativ zum Mittelpunkt 02 des wirksamen Durch­ messers des Konvexspiegels M2 symmetrisch angeordnet ist, tritt keine Koma oder Verzeichnung auf, bei denen es sich um asymmetrische Aberrationen handelt. Astigmatimus verbleibt jedoch. Dieses Problem wird durch die vorliegende Erfindung gelöst.

Erfindungsgemäß ist eine asphärische Linse L1 vorgesehen, die in Fig. 1 gezeigt ist. Die obere Hälfte der asphärischen Linse ist zwischen der Objektebene S1 und dem Konvexspiegel M2 vorgesehen, während die untere Hälfte der asphärischen Linse L1 zwischen dem Konvexspiegel M2 und der Bildebene S2 angeordnet ist. Die obere Hälfte und die untere Hälfte der asphärischen Linse L1 sind relativ zur optischen Achse 0 sym­ metrisch ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform ist die asphärische Linse L1 als einstückiges Element gezeigt; sie kann jedoch auch durch getrennte Elemente gebildet werden.

Bei dem Spiegellinsenobjektiv der vorliegenden Erfindung wird der Astigmatismus durch die asphärische Linse L1 korrigiert. Um dies zu erreichen, ist die asphärische Linse L1 so ausge­ bildet, daß sämtliche von Objektpunkten mit Bildhöhen inner­ halb eines vorgegebenen Bereiches (der in Fig. 2 dargestell­ te Korrekturbereich h) abgegebenen Hauptstrahlen, die paral­ lel zur optischen Achse 0 verlaufen, auf den Mittelpunkt oder Scheitelpunkt 02 des Konvexspiegels M2 treffen, während sämt­ liche vom Mittelpunkt 02 des Konvexspiegels M2 reflektierten Hauptstrahlen auf die Bildebene parallel zur optischen Achse treffen. In den Fig. 2A-2D sind verschiedenartige Er­ scheinungsformen von Astigmatismus bei Anordnungen mit unter­ schiedlichen asphärischen Formen gezeigt.

Alternativ dazu kann die asphärische Linse L1 so ausgebildet sein, daß sämtliche Hauptstrahlen an Punkten auf die Oberflä­ che des Spiegels M2 treffen, die gegenüber dem Mittelpunkt 02 geringfügig versetzt sind, oder daß ein Teil der Hauptstrah­ len an Punkten auf die Oberfläche des Spiegels M2 trifft, die vom Mittelpunkt 02 abweichen, wenn die Aberration innerhalb eines gut korrigierten Bereiches liegt. Darüberhinaus kann die asphärische Linse L1 so geformt sein, daß sämtliche oder ein Teil der Hauptstrahlen in einer geringfügig nicht-paral­ lelen Relation relativ zur optischen Achse auf die Bildebene treffen, wenn die Aberration innerhalb eines gut korrigierten Bereiches liegt.

In Fig. 1 hat der Konkavspiegel M1 die Funktion einer Sam­ mellinse. Das bedeutet, daß der Konkavspiegel M1 eine be­ stimmte positive sphärische Aberration für einen auf die Flä­ che des Spiegels M1 in einer bestimmten Höhe auftreffenden Strahl bewirkt. Die asphärische Linse L1 dient daher dazu, in Abhängigkeit von einer derartigen unterschiedlichen positiven sphärischen Aberration, die von dem Konkavspiegel M1 erzeugt wird, entsprechend der unterschiedlichen Einfallshöhe, die den unterschiedlichen Bildhöhen innerhalb eines bogenförmigen Korrekturbereiches h (Fig. 2) entspricht, eine variierende negative sphärische Aberration relativ zu den Lichtstrahlen zu erzeugen, die von Objektpunkten auf Objekthöhen innerhalb eines dem Korrekturbereich h entsprechenden Bereiches abgege­ ben werden und in die asphärische Linse L1 eindringen. Mit anderen Worten, die Form der asphärischen Linse L1 ist so ausgewählt, daß bei jeder beliebigen Bildhöhe innerhalb des Korrekturbereiches h die vom Konkavspiegel M1 erzeugte posi­ tive sphärische Aberration durch die negative sphärische Aberration kompensiert wird. Mit einer derartigen Anordnung treffen sämtliche Hauptstrahlen parallel zur optischen Achse 0, die von den Objekthöhen abgegeben und auf die Bildhöhe im Korrekturbereich h treffen sollen, auf den Mittelpunkt 02 des optischen Reflexionssystems. Mit anderen Worten, in bezug auf die Bildhöhen innerhalb des Korrekturbereiches h treffen die von Unendlich abgegebenen Hauptstrahlen immer auf den Mittel­ punkt 02 des Spiegellinsenobjektivs. Hierdurch wird der Astigmatismus des ganzen Spiegellinsenobjektivs korrigiert.

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird der Korrekturbereich h durch die Beziehung zwischen der Neigung der Sagittalbildfeldschale s, der Neigung der Meridianbildfeldschale m und der zulässigen Tiefe bestimmt. Die asphärische Linse L1 wird daher dazu ver­ wendet, um den Astigmatismus zu korrigieren, d. h. die astig­ matische Differenz zwischen der Sagittalbildfeldschale s und der Meridianbildfeldschale m zu beseitigen und dadurch den Korrekturbereich h und somit die Schlitzbreite zu vergrößern.

Bei der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform sind der Konkavspiegel M1 und der Konvexspiegel M2 exzentrisch ange­ ordnet. Das asphärische Element L1 umfaßt zwei schwach posi­ tive Linsen mit zum Konkavspiegel M1 liegenden konvexen asphärischen Flächen. Der asphärische Flächenbereich, durch den die dem Korrekturbereich h entsprechenden Hauptstrahlen dringen, ist so ausgebildet, daß er im Vergleich zu der sphärischen Referenzfläche eine ansteigende negative Brechkraft vorsieht, die mit einer Zunahme der Bildhöhe ansteigt.

Fig. 3 zeigt ein Spiegellinsenobjektiv nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Fig. 4 zeigt die verschiedenen Erscheinungsformen des Astigmatismus für unterschiedliche asphärische Formen. Bei dieser Ausführungs­ form sind Elemente, die entsprechende Funktionen erfüllen wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 mit den gleichen Bezugs­ ziffern gekennzeichnet. Gemäß Fig. 3 sind ein Konkavspiegel M1 und ein Konvexspiegel M2 konzentrisch angeordnet. Ein asphärisches Element L2 umfaßt je eine Linse geringer positi­ ver Brechkraft mit einer asphärischen Fläche, die auf der Ob­ jektseite und der Bildseite S2 konvex ausgebildet sind. Der asphärische Flächenbereich, durch den die Hauptstrahlen rela­ tiv zu den Bildhöhen innerhalb des Korrekturbereiches h drin­ gen, ist derart angeordnet bzw. ausgebildet, daß er eine an­ steigende negative Brechkraft im Vergleich zu der der sphäri­ schen Referenzfläche vorsieht, die mit einer Zunahme der Bildhöhe ansteigt, d. h. einem Ansteigen der Einfallshöhe auf den Konkavspiegel M1.

Fig. 5 zeigt ein Spiegellinsenobjektiv nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 6 zeigt den Astigma­ tismus für unterschiedliche asphärische Formen. In den Fig. 3 und 4 bezeichnen die gleichen Bezugsziffern Elemente oder Teile, die entsprechende Funktionen besitzen wie die der Ausführungsform der Fig. 1. Das Spiegellinsenobjektiv umfaßt einen Konkavspiegel M1 und einen Konvexspiegel M2, die exzen­ trisch angeordnet sind. Ein asphärisches Linsenelement L3 be­ steht aus einer flachen Platte, die auf beiden Seiten mit asphärischen Oberflächen versehen ist. Innerhalb eines Berei­ ches, durch den die Hauptstrahlen in bezug auf die Bildhöhen im Korrekturbereich h dringen, ist das asphärische Linsenele­ ment L3 so ausgebildet, daß es eine negative Brechkraft be­ sitzt. Diese negative Brechkraft steigt mit einer Zunahme der Bildhöhe an.

Numerische Werte der optischen Anordnungen der gezeigten Aus­ führungsformen sind in den nachfolgenden Tabellen 1-3 auf­ geführt.

In diesen Tabellen ist mit Ri der Krümmungsradius der i-ten Fläche des Objektives in Strahlrichtung in den Fig. 1, 3 und 5 bezeichnet. Mit Di ist die Dicke oder der Luftraum des i-ten optischen Elementes zum darauffolgenden Element längs der optischen Achse bezeichnet. Die Richtung von links nach rechts wird als positiv bezeichnet.

Tabelle 1

In der vorstehenden Tabelle sind mit dem Symbol "*" asphäri­ sche Flächen bezeichnet, die relativ zur optischen Achse sym­ metrisch zueinander ausgebildet sind und von der Referenzflä­ che auf einer Höhe h von der optischen Achse um den Betrag X abweichen, der durch die nachfolgende Gleichung wiedergegeben wird:

Der asphärische Wert wird mit ΔS bezeichnet.

(1) Fig. 2A
*1 R = -6882.06
B = 4.59302·10^-8
C = -2.32609·10^-12
D = -1.19195·10^-18
E = 5.56425·10^-22
ΔS = 5.58·10^-2

(2) Fig. 2B
*1 R= -6882.06
B = 4.73080·10^-8
C = -2.39587·10^-12
D = -1.22770·10^-18
E = 5.73117·10^-22
ΔS = 5.75·10^-2

(3) Fig. 20
*1 R = -6882.06
B = 4.82267·10^-6
C = -2.44240·10^-12
D= -1.25155·10^-18
E = 5.84246·10^-22
ΔS = 5.86·10^-2

(4) Fig. 2D
*1 R = -6882.06
B = 4.36337·10^-8
C = -2.20978·10^-12
D = -1.13235·10^-18
E = 5.28603·10^-22
ΔS = 5.30·10^-2

Tabelle 2

(1) Fig. 4A
*1 R = 3602.40
B = -1.47378·10^-8
C = 5.18559·10^-13
D = -2.02057·10^-18
E = 3.46421·10^-23
ΔS = 3.01·10^-2

(2) Fig. 4B
*1 R= 3602.40
B = -1.51799·10^-8
C = 5.34115·10^-13
D = -2.08118·10^-18
E = 3.56813·10^-23
ΔS = 3.10·10^-2

(3) Fig. 4C
*1 R = 3602.40
B = -1.54747·10^-8
C = 5.44486·10^-13
D = -2.12160·10^-18
E = 3.63742·10^-23
ΔS = 3.16·10^-2

(4) Fig. 4D
*1 R = 3602.40
B = -1.36324·10^-8
C = 4.79667·10^-13
D = -1.86903·10^-18
E = 3.20440·10^-23
ΔS = 2.80·10^-2

Tabelle 3

(1) Fig. 6A
*1 R = ∞
B = 1.43677·10^-8
C = 5.16459·10^-13
D = 1.38587·10^-16
E = -1.48093·10^-20
ΔS = 5.25·10^-2
*2 R = ∞
B = 8.51816·10^-9
C = 2.05192·10^-12
D = -8.62761·10^-17
E = -3.58277·10^-21
ΔS = 4.93·10^-2

(2) Fig. 6B
*1 R = ∞
B = 1.47980·10^-8
C = 5.31950·10^-13
D = 1.42744·10^-16
E = -1.52535·10^-20
ΔS = 5.43·10^-2
*2 R = ∞
B = 8.77370·10^-9
C = 2.11348·10^-12
D = -8.88643·10^-17
E = -3.69025·10^-21
ΔS = 5.10·10^-2

(3) Fig. 6C
*1 R = ∞
B = 1.50853·10^-8
C = 5.42289·10^-13
D = 1.45516·10^-16
E = -1.55497·10^-20
ΔS = 5.55·10^-2
*2 R = ∞
B = 8.94407·10^-9
C = 2.15451·10^-12
D = -9.05899·10^-17
E = -3.76190·10^-21
ΔS = 5.21·10^-2

(4) Fig. 6D
*1 R = ∞
B = -1.36486·10^-8
C = 4.90636·10^-13
D = 1.31658·10^-16
E = -1.40688·10^-20
ΔS = 4.95·10^-2
*2 R = ∞
B = 8.09225·10^-9
C = 1.949323·10^-12
D = -8.19623·10^-17
E = -3.40363·10^-21
ΔS = 4.65·10^-2

Der asphärische Wert ΔS wird wie folgt definiert:

ΔS = (ΔRH2-ΔRH1)/ΔH

wobei ΔRH1 und ΔRH2 die Werte der asphärischen Abweichung von der sphärischen Bezugsfläche auf den Höhen H1 und H2 darstel­ len (siehe die Fig. 7A und 7B). Bei dem Wert "ΔRH2-ΔRH1" handelt es sich somit um die asphärische Abweichungsdiffe­ renz. In Fig. 7B zeigt die durchgezogene Linie A die Bezugs­ fläche mit einem Mittelpunkt 03, während die gestrichelte Li­ nie B die asphärische Fläche zeigt.

Bei der vorstehenden Gleichung für den Asphärenwert ΔS kenn­ zeichnet das Symbol "ΔH" den höheren Bildbereich bogenförmi­ ger Gestalt (siehe Fig. 7A), der durch den Bereich "H2-H1" definiert und von der asphärischen Linse L gebildet wird.

Aus den vorangehenden Tabellen kann man entnehmen, daß der Asphärenwert ΔS zwischen 1/10⁴ und 1/10 liegt und daß dann, wenn der Wert ΔS kleiner wird als 1/10⁴, die Änderung der Brechkraft gering wird, wodurch der Effekt der asphärischen Fläche verringert wird. Folglich ist eine größere Schlitz­ breite nicht mehr möglich. Wenn andererseits ΔS größer wird als 1/10, wird die Änderung der Brechkraft groß, so daß die Sagittalbildfeldschale s und die Meridianbildfeldschale m allmählich voneinander getrennt werden. Hieraus folgt, daß eine größere Schlitzbreite nicht mehr möglich ist.

Aus den Tabellen geht ferner hervor, daß sich der zulässige Bereich des Wertes ΔS in Abhängigkeit von der Abmessung der sphärischen Bezugsfläche ändert.

Wenn der Betrag des Radius R der sphärischen Bezugsfläche größer ist als 1000 Längeneinheiten, liegt ΔS zwischen 1/10³ und 1/10. Wenn der untere Grenzwert oder der obere Grenzwert überschritten werden, treten ähnliche Nachteile wie vorste­ hend beschrieben auf. Wenn der Betrag des Radius R der sphä­ rischen Bezugsfläche nicht größer ist als 200 Längeneinhei­ ten, liegt der Wert ΔS zwischen 1/10⁴ und 1/10³. Wenn der untere Grenzwert und der obere Grenzwert überschritten wer­ den, treten entsprechende Nachteile auf.

Vorzugsweise soll die Abbe′sche Zahl ν des die asphärischen Linsen L1, L2, L3 oder L4 bildenden Glases die folgende Be­ dingung erfüllen:

60 < ν < 100.

Wenn die Abbe′sche Zahl ν kleiner ist als 60, tritt eine be­ trächtliche chromatische Aberration auf, die die nutzbaren Wellenlängenbereiche in signifikanter Weise begrenzt. Ein op­ tisches Glas mit einer Abbe′schen Zahl ν größer als 100 gibt es gegenwärtig nicht.

Bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind der Konkavspiegel M1 und der Konvexspiegel M2 koaxial zuein­ ander angeordnet. Wenn bei einem derartigen Spiegellinsenob­ jektiv keine asphärische Linse verwendet wird, wird der Hauptstrahl, der von einem Objektpunkt auf einer vorgegebenen Objekthöhe H0 abgegeben wird und parallel zur optischen Achse 0 verläuft, vom Konkavspiegel M1 reflektiert und trifft auf den Scheitelpunkt des Konvexspiegels M2, bei dem es sich um den Schnittpunkt zwischen der Spiegelfläche und der opti­ schen Achse 0 handelt. Der vom Scheitelpunkt des Konvexspie­ gels M2 reflektierte Hauptstrahl wird wiederum vom Konkav­ spiegel M1 reflektiert und parallel zur optischen Achse auf die Bildebene gerichtet. Dieses optische System ist somit sowohl auf der Eingangsseite als auch auf der Ausgangsseite telezentrisch. Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungs­ formen ist der vorstehend erwähnte Punkt H0 auf der Höhe H1 (Fig. 7A und 7B) oder auf einer Höhe angeordnet, die nied­ riger ist als der Wert H1. Aus diesem Grunde ist die asphäri­ sche Linse so angeordnet bzw. ausgebildet, daß sie eine dem Betrag nach ansteigende negative Brechkraft besitzt, die mit Zunahme der Entfernung von der optischen Achse stärker wird, wie vorstehend beschrieben.

Wie vorstehend erläutert, wird das Spiegellinsenobjektiv in erfindungsgemäßer Weise mit einer asphärischen Linse verse­ hen, mittels der die Sagittalbildfeldschale s und die Meridi­ anbildfeldschale m in bezug auf die Bildhöhen innerhalb des Korrekturbereiches in einem breiteren Bereich überlagert wer­ den. Dadurch kann der höhere Bildbereich, d. h. die Schlitz­ breite, vergrößert werden, wodurch die Belichtungszeit herab­ gesetzt werden kann. Insbesondere ist die asphärische Linse nicht auf den Fall beschränkt, bei dem sie konzentrisch zu dem Konkavspiegel M1 und dem Konvexspiegel M2 angeordnet ist. Im Gegensatz zu einem Objektiv, das nur durch sphärische Flä­ chen gebildet wird, ist die Anordnung der asphärischen Linse keinen Beschränkungen unterworfen. Eine angemessene Berück­ sichtigung der Korrektur durch die asphärische Fläche ist ausreichend. Auf diese Weise kann daher ein Spiegellinsenob­ jektiv mit einer besseren Funktionsweise in einfacher Weise zur Verfügung gestellt werden. Die Versuchsergebnisse zeigten eine Vergrößerung des höheren Bildbereiches, wobei der Bild­ höhenbereich h (Korrekturbereich) zwischen 100 und 90 Längen­ einheiten, d. h. die Schlitzbreite etwa 10 Längeneinheiten, betragen konnte.

Eine mit einem Spiegellinsenobjektiv nach der Erfindung ver­ sehene Halbleiterbelichtungsvorrichtung ist in den Fig. 8 und 9 dargestellt. Fig. 8 zeigt die optische Anordnung der Belichtungsvorrichtung, bei der ein optisches System zur Be­ leuchtung einer Maske 8 vorgesehen ist. Das optische Beleuch­ tungssystem umfaßt einen sphärischen Spiegel 2, eine Licht­ quelle 3, beispielsweise eine Quecksilberbogenlampe, eine Linse 4, ein Filter 5, einen 45°-Spiegel 6 und eine Linse 7, die entlang der optischen Achse des optischen Beleuchtungssystems angeordnet sind. Der Filter 5 dient dazu, die Lichtkom­ ponente, gegenüber der ein Plättchen 9 sensitiv ist, zu ent­ fernen, und kann während eines Ausrichtungsvorganges für die Maske und das Plättchen in die Bahn des Lichtes eingesetzt werden. Das optische Beleuchtungssystem 1 dient dazu, einen Beleuchtungsbereich bogenförmiger Gestalt für die Maske 8 vorzusehen, so daß das Spiegellinsenobjektiv einen Bildbe­ reich bogenförmiger Gestalt bildet. Die Maske 8 ist horizon­ tal angeordnet und wird von einem nicht gezeigten Maskenhal­ ter bekannter Bauart gehalten. Unter der Maske 8 ist ein er­ findungsgemäß ausgebildetes Spiegellinsenobjektiv 10 zur Er­ zeugung des Bildes der Maske 8 auf dem Plättchen 9 vorgese­ hen. Das Spiegellinsenobjektiv 10 umfaßt einen Konkavspiegel M1 und einen Konvexspiegel M2 wie bei den vorstehend be­ schriebenen Ausführungsformen. Asphärische Linsen besitzen entsprechende Funktionen wie die entsprechenden Elemente der vorhergehenden Ausführungsformen. Die asphärischen Linsen sind jedoch im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Aus­ führungsformen voneinander getrennt, wobei eine (L1) der Ob­ jektebene (Maske 8) und die andere (L2) der Bildebene (Plättchen 9) zugeordnet ist. Das Spiegellinsenobjektiv um­ faßt desweiteren Spiegel 11 und 12 zur Ablenkung der Strahlen von der ersten asphärischen Linse L1 und der Strahlen zu der asphärischen Linse L2. Das Plättchen 9 wird von einem nicht gezeigten bekannten Plättchenhalter gelagert, der zur Fein­ einstellung in X-, Y- und Θ-Richtung bewegbar ist.

Während des Ausrichtungsvorganges wird ein mikroskopisches optisches System 13 zwischen das optische Beleuchtungssystem 1 und die Maske 8 gesetzt, um unterscheiden zu können, ob sich die Maske 8 und das Plättchen 9 in vorgegebenen Positio­ nen relativ zueinander befinden. Wenn die Maske 8 und das Plättchen 9 diese vorgegebene Lagebeziehung nicht aufweisen, wird der Plättchenhalter in X-, Y- und/oder Θ-Richtung einge­ stellt, so daß das Plättchen 9 relativ zur Maske 8 bewegt wird, bis die vorgegebene Lagebeziehung erreicht ist.

Fig. 9 zeigt eine Außenansicht der Belichtungsvorrichtung. Hierbei nimmt ein Lampengehäuse 20 das in Fig. 8 gezeigte optische Beleuchtungssystem 1 auf. Eine Einheit 21 nimmt das mikroskopische optische Ausrichtungssystem 13 auf und kann vor- und zurückbewegt werden. Die Belichtungsvorrichtung um­ faßt desweiteren ein Maskenträgerelement 22 und ein Plätt­ chenträgerelement 23, die über Verbindungselemente 24 mitein­ ander verbunden sind, so daß sie zusammen als Einheit bewegt werden können. Während die Trägerelemente 22 und 23 als Ein­ heit bewegbar sind, ist das Plättchen 9 relativ zum Träger­ element 23 zur Durchführung einer Feineinstellung bewegbar.

An jedem Verbindungselement 24 ist ein Arm 25 befestigt, der von einer Führung 26 getragen wird. Die Führung 26 umfaßt einen horizontal bewegbaren Mechanismus, über den die Träger­ elemente 22 und 23 in Horizontalrichtung als Einheit bewegbar sind. Die Belichtungsvorrichtung umfaßt desweiteren einen Zy­ linderabschnitt 27, der das optische Reflexions-/Abbildungs­ system aufnimmt, eine Basis 28, einen Drehtisch 29 und eine automatische Zuführeinrichtung 30. Über diese automatische Zuführeinrichtung 30 wird das Plättchen 9 automatisch mit Hilfe des Drehtisches 29 zum Plättchenträgerelement 23 geführt.

Im Betrieb der Belichtungsvorrichtung wird zuerst die Rela­ tivlage zwischen der Maske 8 und dem Plättchen 9 eingestellt, um eine Ausrichtung zwischen beiden zu erreichen. Während dieses Ausrichtungsvorganges wird der Filter 5 in die Licht­ bahn des optischen Beleuchtungssystems 1 eingesetzt. Hierbei erzeugen die Linsen 4 und 7 ein bogenförmiges Bild der Licht­ quelle auf der Maske 8. Das Bild wird durch das Licht er­ zeugt, gegenüber dem die Maske 8 unempfindlich ist. Gleich­ zeitig damit wird das optische mikroskopische System 13 zwi­ schen die Linse 7 und die Maske 8 gesetzt. Auf der Maske 8 und dem Plättchen 9 ausgebildete Ausrichtungsmarken werden durch das mikroskopische System 13 beobachtet, und die Lage­ beziehung zwischen diesen Ausrichtungsmarken wird durch Betä­ tigung des Plättchenträgerelementes 23 reguliert. Nach Been­ digung des Ausrichtungsvorganges zwischen der Maske 8 und dem Plättchen 9 werden der Filter und das mikroskopische System 13 aus der optischen Bahn herausbewegt. Zur gleichen Zeit wird die Lichtquelle 3 über einen nicht gezeigten Verschluß­ mechanismus abgeschaltet oder blockiert. Danach wird die Lichtquelle 3 eingeschaltet oder der Verschlußmechanismus für die Lichtquelle ausgelöst, so daß ein bogenförmiges Bild der Lichtquelle über das Licht, gegenüber dem das Plättchen 9 empfindlich ist, auf der Maske 8 ausgebildet wird. Gleichzei­ tig damit beginnt der Arm 25 die Führung 26 in Horizontal­ richtung zu bewegen. Durch diese Horizontalbewegung wird das Bild der gesamten Maske 8 auf dem Plättchen 9 erzeugt oder "gedruckt".

Claims (7)

1. Spiegellinsenobjektiv, mit
einem Konkavspiegel und einem Konvexspiegel, die ko­ axial zueinander angeordnet sind,
wobei Strahlen, die von einem vorbestimmten Abschnitt einer Objektebene abgegeben werden, der innerhalb eines vor­ bestimmten Abstandsbereichs von der optischen Achse des Kon­ kavspiegels liegt, auf den Konkavspiegel auftreffen, nach ei­ ner ersten Reflexion an dem Konkavspiegel auf den Konvexspie­ gel auftreffen, nach ihrer Reflexion an dem Konvexspiegel wiederum auf den Konkavspiegel auftreffen und nach einer zweiten Reflexion an dem Konkavspiegel von diesem auf eine Bildebene gerichtet werden und
wobei im Strahlengang zwischen der Objektebene und dem Konkavspiegel und zwischen dem Konkavspiegel und der Bildebene jeweils eine Korrekturvorrichtung zur Verminderung der Abbildungsfehler vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß
jede Korrekturvorrichtung lediglich eine Linse mit einer asphärischen Fläche umfaßt, wobei diese Linsen dicht bei der Objektebene (S1) bzw. der Bildebene (S2) angeordnet sind und zumindest eine ebene Linsenfläche aufweisen,
daß die Asphäre jeder asphärischen Linse der folgen­ den Bedingung genügt 1/10⁴ |(ΔRH2-ΔRH1)/ΔH)| 1/10,in der ΔH die Breite des vorbestimmten Abschnitts der Ob­ jektebene (S1) zwischen einer Höhe H1 über der optischen Achse und einer Höhe H2 über der optischen Achse ist, die größer als die Höhe H1 ist, und in der ΔRH1 bzw. ΔRH2 die Größe der asphärischen Abweichung der asphärischen Fläche je­ der Linse von einer sphärischen Bezugsfläche in der Höhe H1 bzw. H2 über der optischen Achse ist, wobei der Krümmungsmit­ telpunkt der sphärischen Bezugsfläche auf der optischen Achse (0) liegt und der Betrag ihres Radius mehr als 1000 Längen­ einheiten oder weniger als 200 Längeneinheiten beträgt und wobei die asphärische Abweichung in derjenigen Richtung, in der die negative Brechkraft der Linse (L1; L2; L3) zunimmt, positiv ist,
und daß sämtliche Hauptstrahlen, die von Punkten der Objektebene (S1) parallel zur optischen Achse (0) abgegeben werden, infolge der im Strahlengang zwischen der Objektebene (S1) und dem Konkavspiegel (M1) angeordneten Linse nach ihrer ersten Reflexion an dem Konkavspiegel (M1) durch den Schnitt­ punkt (02) zwischen dem Konvexspiegel (M2) und der optischen Achse (0) verlaufen und nach ihrer zweiten Reflexion an dem Konkavspiegel (M1) infolge der im Strahlengang zwischen dem Konkavspiegel (M1) und der Bildebene (S2) angeordneten Linse parallel zu der optischen Achse (0) auf die Bildebene (S) auftreffen, wobei der Astigmatismus des Reflexionssystems durch Zusammenwirken der beiden Linsen korrigierbar ist.

2. Spiegellinsenobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen gleiche asphärische Oberflächenform be­ sitzen und relativ zur optischen Achse (0) symmetrisch zuein­ ander angeordnet sind.

3. Spiegellinsenobjektiv nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen durch Abschnitte eines einstückig ausge­ bildeten asphärischen Elementes (L1; L2; L3) gebildet sind.

4. Spiegellinsenobjektiv nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen aus Glas bestehen, das eine Abbe′sche Zahl ν aufweist, die die nachfolgende Bedingung erfüllt: 60 < ν < 100.

5. Projektionsbelichtungsgerät mit einem Spiegellinsen­ objektiv nach einem der vorherigen Ansprüche zum Projizieren des Musters einer Maske (8) auf ein Substrat (9).

6. Verfahren zur Herstellung einer Einrichtung mittels eines Projektionsbelichtungsgeräts nach Anspruch 5.

7. Einrichtung, die mittels eines Projektionsbelich­ tungsgeräts nach Anspruch 6 hergestellt wurde.