反射折射投影物鏡的制作方法

專利名稱：反射折射投影物鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及將布置在物面中的圖形成像在像面上的反射折射投影物鏡。
背景技術：
這些類型的投影物鏡被用于投影曝光系統上，特別是用于制作半導體器件和其他類型微器件的晶片掃描器或者晶片步進機，用于將光掩模或者刻度片(reticle)(以后稱作是“掩模”或者“刻度片”)上的圖形以超高分辨率按照減小比例投影到具有光敏涂層的物體上。為了制作更加精細的結構，人們試圖增加將被使用的投影物鏡的圖像端數值孔徑 (NA)并且使用較短的波長，優選的是具有波長大約小于^Onm的紫外光。然而，對于制作所需要光學元件的波長區域來講足夠透明的材料非常有限，特別是合成石英玻璃以及結晶氟化物。由于可獲得的這些材料的阿貝數相當接近，因此很難提供具有足夠彩色校正(用于色差的校正)的純粹的折射系統。考慮到上述情況，主要使用組合了折射和反射元件(特別是透鏡和反射鏡)的反射折射系統來配置上述提到類型的高分辨率投影物鏡。所使用材料的高價格和在尺寸上大到足以制作大透鏡的大尺寸結晶氟化鈣的有限可獲得性產生了問題，特別是在用于非常大數值孔徑NA (例如是NA = 0. 80和更大)的 157nm處的微光刻領域產生了問題。因此所期望的是，允許降低所使用的透鏡數量和尺寸并且同時保持或者甚至改進成像保真度。已經提出了具有至少兩個凹面鏡的反射折射投影物鏡，以提供具有良好彩色校正和適度透鏡物質需要的系統。美國專利US6600608B1公開了反射折射投影物鏡，具有第一純折射物鏡部分，用于將投影物鏡的物面中的圖形成像為第一中間圖像；第二物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像；以及第三物鏡部分，用于將第二中間圖像直接成像到像面上(沒有另外的中間圖像)。所述第二物鏡部分是這樣的反射折射物鏡部分，其具有帶有中心孔的第一凹面鏡和帶有中心孔的第二凹面鏡，這些凹面鏡具有相互面對的鏡面，并且在所述鏡面之間定義鏡間間隔或者反射折射腔。在相鄰于物面的凹面鏡的中心孔內形成第一中間圖像，而在相鄰于物面的凹面鏡的中心孔內形成第二中間圖像。所述物鏡具有軸對稱性并且在軸向和橫向上提供良好的彩色校正。然而，由于凹面鏡的反射表面在所述孔處被中斷，因此所述系統的光瞳變得昏暗。專利EP1069448B1公開了另一種反射折射投影物鏡，具有兩個相互面對的凹面鏡。所述凹面鏡是部分第一反射折射物鏡部分，用于將物體成像為相鄰于凹面鏡放置的中間圖像。這僅僅是通過第二純粹折射物鏡部分成像到像面的中間圖像。所述物體以及反射折射成像系統的圖像定外在由相互面對的凹面鏡所定義的鏡間間隔的外部。在日本專利申請JP2002208551A以及美國專利申請US2002/00241A1中公開了類似的系統，所述系統具有兩個凹面鏡，公共直線光軸以及通過一個反射折射成像系統形成并且定位在其中一個凹面鏡旁邊的一個中間圖像。歐洲專利申請EP1336887(對應于US2004/0130806A1)公開了具有一個公共直線光軸的反射折射投影物鏡，以及(按照順序)第一反射折射物鏡部分，用于產生第一中間圖像；第二反射折射物鏡部分，用于從第一中間圖像中建立第二中間圖像；折射第三物鏡部分，用于從第二中間圖像中形成圖像。每個反射折射系統具有相互面對的兩個凹面鏡。中間圖像位于由凹面鏡定義的鏡間間隔的外部。凹面鏡放置成比投影物鏡的中間圖像光學上更靠近光瞳面。B. W. Smith f共 ^ =Optical microl ithography XVII, Proc. of SPIE5377. 65(2004),由 Τ. Matsuyama, Τ. Ishiyama and Y. Ohmura 的文 $"Nikon Projection Lens Update”中，示出了反射折射投影物鏡的設計實例，所述投影物鏡是常規的屈光DUV系統和插入在DUV系統的透鏡組之間的6個反射鏡EUV反射系統。第一中間圖像在凸面鏡上游的反射(純反射的)組的第三反射鏡之后形成。第二中間圖像通過純反射 (反射的)的第二物鏡部分形成。在用于Petzval和校正的第三物鏡部分內，在最小光束直徑的腰(waist)處第三物鏡部分是具有負折射光學能力的純折射。日本專利申請JP 2003114387A和國際專利申請WO 01/55767A公開了反射折射投影物鏡，具有一個公共直線光軸，用于形成中間圖像的第一反射折射物鏡部分，和用于將中間圖像成像到該系統的像面上的第二反射折射物鏡部分。由本申請人在2003年10月17日提交的序列號60/511673的美國臨時申請公開了具有非常大NA并且在NA > 1處適用于浸液光刻(Immersion Lithography)的反射折射投影物鏡。在優選的實施例中，建立了正好三個中間圖像。截面形狀的實施例具有第一折射物鏡部分，用于從物體中創建第一中間圖像；第二反射折射物鏡部分，用于從第一物體中創建第二中間圖像；第三反射折射物鏡部分，用于從第二中間圖像中創建第三中間圖像； 第四折射物鏡部分，用于將第三中間圖像成像到像面。每個反射折射物鏡部分具有一個凹面鏡以及相關聯的平面折疊鏡。通過凹面鏡鏡面使得凹面鏡相互面對。折疊鏡布置在由凹面鏡定義的中間或者鏡間間隔中。凹面鏡可以是同軸的，并且反射折射部分的光軸可以垂直于折射成像系統中定義的光軸或者與折射成像系統中定義的光軸成一個角度。上述所提到文件的全部內容包含在此作為參考。在SPIE. Vol. 237 (1980) ρ· 292-298 中 D. DeJager 的文章〃 Camera view finder using tilted concave mirror erecting elements “公開了照相機取景器，包括作為 1 1望遠鏡安裝中繼系統的元件的兩個凹面鏡。所述系統設計成將無窮遠處的物體成像為實像，所述實像是直立并且可以通過目鏡觀察到。反射中繼系統上游和下游的折射系統部分的分離的光軸相互平行偏移。為了建立使得凹面鏡相互面對的系統，凹面鏡必須傾斜。
10作者認為這種類型的物理上可實現的系統具有差的圖像質量。國際專利申請 WO 92/0M62 和 WO 94/06047 以及 OSA/SPIEProceedings (1994)第 389ff頁公開的文章Innovative Wide-Field Binocular Design”公開了反射折射光學系統，特別用于雙筒望遠鏡和設計作為具有單個未折疊光軸的直列式系統的其它觀察儀器。 一些實施例具有第一凹面鏡，所述凹面鏡具有布置在光軸一側上的物側鏡面；以及第二凹面鏡，所述凹面鏡具有朝著第一凹面鏡并且布置在光軸相對側上的鏡面，使得這些凹面鏡的表面曲率定義鏡間間隔。前折射組形成靠近第一凹面鏡的第一中間圖像，并且第二中間圖像形成在由兩個面對的凹面鏡所形成的間隔的外部。在水平方向比垂直方向大的窄場布置成相對于光軸偏移。物側折射組具有校準后的輸入，像側折射組具有校準后的輸出，并且形成遠離焦闌的入射光瞳和出射光瞳。所述光瞳形狀是半圓形的，不像光刻投影透鏡中的光瞳面，所述光刻投影透鏡中的光瞳面是圓形的并且中心位于光軸上。PCT申請WO 01/04682A1公開了用于晶片檢查的UV成像系統，所述系統具有設計作為Mangin鏡的一個凹面鏡。

發明內容
本發明的一個目的在于提供一種適用于用在真空紫外線(VUV)范圍的反射折射投影物鏡，所述投影物鏡具有用于非常高像側數值孔徑的可能性，所述非常高像側數值孔徑可以延伸到數值孔徑NA > 1時允許浸液光刻的數值。本發明的另一個目的在于提供可以使用相對少量的光學材料構建的反射折射投影物鏡。作為本發明的這些和其他目的的解決方案，根據一個公式，提供一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像在投影物鏡的像面上，包括第一物鏡部分，用于將提供在物面中的圖形成像為第一中間圖像；第二物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像；第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像到像面上；其中具有第一連續鏡面的第一凹面鏡和具有第二連續鏡面的至少一個第二凹面鏡布置在第二中間圖像的上游；光瞳面形成在物面和第一中間圖像之間，形成在第一和第二中間圖像之間，并且形成在第二中間圖像和像面之間；所有凹面鏡布置成光學遠離光瞳在根據本發明的這個方面進行設計時，中心位于光軸附近的圓形光瞳可以提供在中心光學系統中。提供了對于形成第二中間圖像有貢獻的系統部分中的兩個或者多個凹面鏡，其中凹面鏡的所使用區域嚴重偏離了軸對稱的情況。在優選的實施例中，恰好提供了兩個凹面鏡，并且足以獲得優良的成像質量和非常高的數值孔徑。可以提供具有一個公共未折疊光軸(直線的)系統，這樣簡化制造、調節、并且集成為光刻曝光系統。不需要非平面折疊鏡。然而，可以使用一個或者多個平面折疊鏡來獲得更緊湊的設計。所有的凹面鏡都布置成“光學遠離”光瞳面，這樣就意味著它們布置在光瞳面的光學附近的外部。它們可以光學布置成比光瞳面更靠近場表面。光學遠離光瞳面(即，光瞳面的光學附近的外部)的優選位置其特征在于射線高度比H = h。/hM> 1，其中h。是主光線的高度，hM是成像過程的邊緣光線的高度。邊緣光線高度hM是從內部場點(靠近于光軸) 到孔徑光闌邊緣的邊緣光線的高度，而主光線高度h。是從相對于光軸平行或者成一個小角
11度的最外邊的場點(距離光軸最遠)發出并且在可以定位孔徑光闌的光瞳面位置處與光軸相交的主光線的高度。換句話說，所有的凹面鏡放置在主光線高度超出邊緣光線高度的位置。“光學遠離”光瞳面的位置是這樣的位置，在該位置光束的截面形狀嚴重偏離了在光瞳面中或者在其中間附近發現的圓形形狀。這里使用的術語“光束”描述了從物面到像面的所有光線束。光學遠離光瞳面的鏡位置可以定義成這樣的位置，其中在與光束傳播方向正交的相互垂直方向中光束的束直徑相互偏離50%以上或者100%。換句話說，凹面鏡上的照射區域可以具有這樣的形狀，該形狀具有嚴重偏離圓形的形式，并且在用于晶片掃描器的光刻投影物鏡中類似于對應于優選場形狀的高寬高比矩形。因此，可以使用具有緊湊矩形的小的凹面鏡或者一個方向比另一個方向短許多的近矩形形狀。在鏡邊緣沒有漸暈的情況下，因此通過所述系統可以引導高孔徑的光束。當在該說明書中使用術語“上游”或者“下游”時，這些術語指的是沿著光束的光學路徑從投影物鏡的物面到像面的相對位置。因此，第二中間圖像上游的位置是光學位于物面和第二中間圖像之間的位置。根據本發明的另一方面，提供一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像到投影物鏡的像面上，包括第一物鏡部分，用于將提供在物面中的圖形成像為第一中間圖像；第二物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像；第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像到像面上；其中第二物鏡部分包括具有第一連續鏡面的第一凹面鏡和具有第二連續鏡面的第二凹面鏡，所述凹面鏡的凹面鏡鏡面相互面對并且定義鏡間間隔；其中至少第一中間圖像在幾何上位于第一凹面鏡和第二凹面鏡之間的鏡間間隔內。在該說明書中，術語“中間圖像”通常指的是通過完整的光學系統形成的“旁軸中間圖像”并且位于與物面光學共軛的平面內。因此，當提到中間圖像的位置時，指的是與物面光學共軛的該平面的軸向位置。基于下面的總體考慮，可以更清楚地理解本發明的上述方面。如Jan Hoogland在一些公開中所知出的，你所需要的任何光學設計其最困難的要求是，所述光學設計具有低反差圖象(flat image)，特別是如果所述光學設計是全折射設計的話。假設低反差圖象需要相反的透鏡光學能力，這樣導致較強的透鏡、較大的系統長度、較大的系統玻璃物質以及從較強的透鏡彎曲導致的較大高階圖像像差。與此相對照的是，允許系統具有彎曲的圖像自動導致低的透鏡光學能力、較弱的彎曲、具有更少玻璃物質的更緊湊設計、以及具有較小高階圖像像差。Siafer示出了具有僅僅使用正透鏡(不是非球面)的彎曲圖像并且具有非常好性能的透鏡設計。位于前面的4或者5個弱正透鏡的組可以提供球面像差和慧形像差的校正，厚的正浸液透鏡可以提供像散校正。圖像被高度彎曲。然而，對于光刻來講低反差圖像是重要的。因此，問題就變成如何以良好性能的最小波動(當允許彎曲圖像時所導致的)來提供低反差圖像。某些傳統的透鏡類型，諸如Cooke Triplet和Double-Gauss設計通過在設計中間放置強負光學能力實現了低反差圖像。但是這樣完全破壞了剛才所列出的具有彎曲圖像的優點，并且透鏡光學能力變強，所述彎曲導致差的高階像差。通過傳統的場平坦Petzval透鏡設計提供了更好的解決方案，其中僅在圖像的前方放置強的負透鏡，越靠近圖像效果越好。就在所述設計的結束處，該負透鏡提供了所述設計的所有圖像平坦工具，所述設計的剩余部分具有弱的彎曲、低的透鏡光學能力、小的玻璃體積等。另外，像差校正性能非常高。這就是為什么該設計形式用于20世紀60年代的極高分辨率空中偵察的原因。然而，所述大的設計不能夠用于光刻中，這是由于將強負透鏡剛好放置在圖像的前面導致遠離于焦闌的出射光瞳位置。在光刻中總是需要焦闌出射光瞳。使得場平坦的Petzval透鏡具有焦闌出射光瞳的唯一可能方式是，在設計的前端移動孔徑光闌非常的遠，為了良好的高階像差校正，使得孔徑光闌遠離將需要它的地方。與此對照的是，一些其它的設計類型，例如Double-Gauss可以被修改，使得在孔徑光闌位置沒有太大變化的情況下，相對于所述孔徑光闌的優選位置來講具有焦闌出射光瞳。由于在光刻中需要該焦闌出射光瞳，因此人們被迫放棄最佳的設計形式而采取不太滿意的設計形式。本發明考慮到了上述方面并且提供了良好的折衷解決方案。如果人們可以找到一些方式來使得圖像平坦，具有焦闌出射光瞳，并且為了好的像差校正仍然使得孔徑光闌保持靠近最需要它的地方，這樣人們就可以保持彎曲圖像設計的所有眾多的優點。如果正光學能力透鏡可以給定相對于其實際具有的Petzval曲率相反的Petzval 曲率，則是優選的。這種“魔術透鏡”如果存在的話，可以放置在緊靠近彎曲圖像設計的彎曲圖像。然后，使得圖像平坦，并且甚至有助于給出焦闌出射光瞳，同時使得設計的孔徑光闌留在需要的地方。對于上述問題來講凹面鏡是理想的。凹面鏡具有正光學能力，如同正透鏡一樣，但是具有相反的Petzval曲率符號。因此，正好放置在圖像前面的凹面鏡可以使得彎曲圖像透鏡設計的圖像平坦，具有正光學能力以有助于提供焦闌光瞳，并且沒有顏色問題。遺憾的是，所述凹面鏡使得最終的圖像完全不能見到，這是由于所述凹面鏡使得光沿著傳播來的方向反射回去。一個解決方案可能是使用遠離軸的透鏡系統，然后有可能正好靠近圖像具有一個或者兩個反射，并且使得最終的圖像“離開”凹面鏡且位于入射光線的外部。但是稍后的研究將會顯示這一點對于設計的高NA端是不實際的，或者將導致正使用的主透鏡系統(即，像側聚焦透鏡系統)離軸更遠，使得具有非常差的性能。這樣的情況在例如大約4倍放大率的光刻設計的其它端非常好。在低的NA圖像 “離開”透鏡對之前，主折射系統不一定是離軸使用。通過使用兩個凹面鏡而不是一個凹面鏡，光可以保持沿著相同的方向傳播并且圖像是可以見到的。當以最小量的離軸使用主透鏡系統時，產生最好的性能結果。但是通過使得光線穿過凹面鏡對，使用遠離軸的主透鏡系統，有助于不產生漸暈。這些是不可兼容的目標。為了最小化漸暈問題，并且使得漸暈對于系統上全部數值孔徑不敏感，有利的是使得具有低NA的中間圖像靠近在反射之前和之后兩個光線束在幾何上分開但是相互接近的所有位置。通過場大小主要確定了空隙，并且比例隨著數值孔徑變化很小。這一點對于
13實現實高NA反射折射設計來講是重要的。最好的解決方案是使得兩個凹面鏡不要位于主透鏡系統和它的低NA物體端之間。這樣為了不在凹面鏡處產生漸暈避免了大量主透鏡的離軸使用。所述凹面鏡應當物理地(不一定是光學上)位于低NA物體的任意側上。然后主透鏡系統可以以更靠近光軸的方式使用。一個不太優選的解決方案是使得兩個凹面鏡位于主系統和它的低NA端物體的外部。在最后提到的兩種類型的任意情況中，存在重新成像低NA物體的需要，這是由于所述低NA物體不再是整個系統的端部。當將所述物體重新成像到第一實中間圖像時，可以設計該第一中繼系統的系統放大率，使得所述系統是放大系統。這樣進一步降低了中間圖像處的NA，從而緩解了漸暈問題。漸暈越來越小地受到系統NA的影響。在優選的設計中，在主透鏡系統的低NA物面的任意側上存在兩個凹面鏡(物理地，不一定是光學上)，在沒有凹面鏡漸暈的情況下所述系統盡可能地靠近軸使用。然后使用另一折射系統或者反射折射系統，例如在大約1倍或者1. 5倍放大率的情況下工作，從而將該隱藏的物體中繼到另一實像位置。另一解決方案是，兩個凹面鏡物理上和光學上位于低NA物體的外部，這樣給出了僅僅兩個相同的凹面鏡進行重新成像的可能性。但是在沒有漸暈問題的情況下(需要使用遠離軸的主系統)需要使用相當大的工作距離以及后凹面鏡襯底，使得該解決方案不太實際。因此，該另一解決方案也受益于使用單獨的1倍或者1. 5倍放大折射或者反射折射中繼系統。在所有的這些情況中，使用一對凹面鏡來使得一個或者兩個折射系統的圖像平坦。沒有使用凸面鏡。然后所述折射系統可以具有所描述的彎曲圖像設計的優點。根據本發明的具有僅僅兩個反射表面的優選實施例的設計，相對于現有技術來講，兩個凹面鏡具有多個優點。與具有中心光瞳昏暗的現有技術系統相比，根據本發明一些實施例的設計具有小的鏡尺寸、根本沒有昏暗、沒有雙通或者三通透鏡以及由于強的鏡光學能力使得具有非常有效的場平坦性能。在其它的實施例中，可以存在雙通或者三通透鏡。根據本發明的一些實施例，優選的具有兩個折射中繼組，從靠近晶片的折射組 (即從第三物鏡部分)可以具有大約3倍或者4倍的縮小率，因此僅僅在一端具有高的NA， 并且其它的折射組(第一物鏡部分)在兩端具有低的NA。最終，需要較小的透鏡光學能力， 并且為了得到期望的像差校正需要相對少的元件。已經發現有些現有技術的系統是有限的NA系統。相對照的是，根據本發明的優選設計不具有這樣的問題，并且對于浸液系統來講可以處理接近NA = 1或者更高的非常高的 NA值。優選的是，兩個中間圖像都具有低的NA值，并且在凹面鏡的邊緣處所述凹面鏡與彼此的間隔之間不存在干涉問題。應當注意的是，對于軸向顏色來講，根據本發明很難校正某些有用的設計。然而， 在優選實施例中的透鏡足夠小，它們的光學能力足夠弱，使得新設計的軸向顏色處于可接受的數值。其它現有技術的用于光刻的高NA反射折射系統，或者在設計中需要至少一個凸面鏡，或者具有多個反射鏡并且傾向于給出非常長的軌道長度設計。使用凸面鏡，結合凹
14面鏡和一些透鏡可以成為反射折射設計的基礎，并且有可能具有清楚的設計(為了避免漸暈，不一定太遠的離軸使用)。這是某些現有技術專利設計的特征，這些現有技術專利設計是沒有平面折疊鏡的同軸系統。反射折射部分是在系統的刻度片端。使用這樣的設計存在至少兩個問題。一個問題是，在刻度片之后第一中間圖像應當從凹面鏡中清除，并且離開凹面鏡的光線相對于光軸來講傾向于具有相對陡峭的角度，以便在沒有漸暈的情況下使得凹面鏡的邊緣清楚。然后需要一些場透鏡或者場鏡來捕捉這些光線并且使得它們彎曲而朝著光軸和主聚焦透鏡組。這些場透鏡或者場鏡在光學能力方面需要相當的大和強，以捕捉光線并且朝著主聚焦透鏡組來重新成像光瞳。如果是場透鏡的話，則它們在直徑上較大，具有強的正光學能力，并且導致設計中額外的玻璃體積。另外，所述場透鏡具有大量的正光學能力并且使得在校正系統的Petzval曲率中進一步變得困難。相反，如果使用場鏡，則在直徑上相當的大，并且為了避免光線的漸暈很難配置所述場鏡。然而，所述場鏡有助于Petzval 校正，這是由于所述場鏡相對于場透鏡來講具有相反的符號。使用這些類型系統的第二個問題在于，系統中的凸面鏡對于幫助圖像平坦來講具有錯誤的Petzval曲率符號。為了找到一種使用多個鏡來通過主要凹面鏡向系統提供足夠好的Petzval校正使得這些負擔不是完全落在主聚焦透鏡組上的方式，容易導致4個或者6個鏡系統。相對照的是，本發明的優選實施例并不具有任何凸面鏡并且具有一些特性，所述特性使得優選實施例在沒有昏暗或者漸暈的情況下以非常接近光軸的方式工作。這就意味著中間圖像尺寸并不是如此的大，并且設計中的場透鏡不需要太大。由于不存在凸面鏡，僅僅使用兩個凹面鏡，所以相對于現有技術的多鏡系統來講新設計非常簡單。這兩個凹面鏡對于系統中的透鏡來講可以提供正確數量的Petzval校正，所述Petzval校正可能幾乎都是正的，并且最終的設計具有相對短的軌道長度、小尺寸元件、小玻璃體積、非常好的像差校正以及以非常高浸液NA數值工作的能力。對于根據本發明的新設計來講，存在其它特別有用的特征。隨著設計的NA數值增大，對于鏡的尺寸或者所述設計如何靠近光軸工作來講沒有什么差別。對于源自于現有技術的所有其它同軸設計來講，隨著NA的增大，需要保持在離軸越來越遠的工作，以便避免漸暈和昏暗。這導致反射折射部分中較大元件尺寸、性能降低、差的高階像差。由于新設計不具有這樣的問題，因此新設計非常特殊。對于具有一個公共直線光軸的實施例的替換是通過反射折射設計來提供的，所述反射折射設計具有至少一個平面折疊鏡。然后，部分光軸被折疊，例如相對于光軸折疊90 度，然后再次向后折疊，使得刻度片和晶片平行。在一些實施例中，輸入和輸出軸(即光軸的物測和像側部分)可能是同軸的，或者在一些其它實施例中具有橫向的偏移。在該系統中這樣的設計可以具有僅僅一個具有光學能力的鏡，即凹面鏡和兩個平面折疊鏡。在本申請人于2003年10月17日在美國的臨時申請中公開了一些設計，序列號為60/511673，所述設計具有兩個凹面鏡和兩個平面折疊鏡。這些折疊的設計可以具有根據本發明的新設計(正在這里所討論的)的許多好特性。然而，使用這些折疊鏡可能出現偏振問題，在不使用折疊鏡的情況下，將使得該優選的實施例更加具有吸引力。在一些實施例中，存在布置在鏡間間隔內的具有自由入射表面和自由出射表面的至少一個透鏡，其中所述透鏡在中間圖像和凹面鏡之間或者相反方向的光路中被透射至少兩次。這樣的鏡相關透鏡可以具有負折射光學能力，并且可以設計成其曲率指向類似于凹面鏡(將被指定的)的曲率指向的凹凸透鏡。彩色校正可以受到正面的影響。透鏡可以設計為專門布置在光軸側上(相關凹面鏡所處的位置)的截短透鏡(truncated lens)。如果鏡相關透鏡橫越光軸延伸，所述透鏡可能被輻射透射三次，這樣在沒有相當大地增加透鏡物質的情況下增加了光學效果。一個或者這兩個凹面鏡都可以具有鏡相關透鏡。在一些實施例中，第一凹面鏡和第二凹面鏡設計成具有基本相同或者正好相同的曲率。這樣允許從相同的母板材料中同時制作這些凹面鏡，首先，制作用于第一和第二凹面鏡的鏡母板，其次，將所述鏡母板劃分成用作第一和第二凹面鏡的兩個截短鏡。這樣可以簡化制作并且更加節省成本。同樣，用作兩個類似截短鏡相關透鏡的透鏡材料可以從一個透鏡母板中制作，所述透鏡母板先被成形，然后劃分成為兩個截短透鏡。可以以合理制作費用的方式來提供具有反射折射子組的系統，所述子組設計相同或者幾乎相同，并且可以相互對稱的布置。在一些實施例中，凹面鏡的至少一個鏡面是非球面的。在一些實施例中，兩個凹面鏡的鏡面是非球面的。非球面的凹面鏡有助于光學校正并且允許減少透鏡物質。在一些實施例中已經發現，在中間圖像和相關凹面鏡之間布置至少一個透鏡是有用的，其中所述透鏡的至少一個表面是非球面的。所述非球面的表面可以是朝著中間圖像的表面。采用這樣的方式，可以有效地校正場像差。在一些實施例中，兩個凹面鏡都具有球面鏡面，這樣有助于制作和提高光學性能。 已經發現，如果滿足下面的關系將是有用的1 < D/ (I C11 +1 C21) · IO-4 < 6。其中D是第三物鏡部分的透鏡元件的最大直徑，單位mm，并且C1和C2是凹面鏡的曲率，單位是mm 1。如果滿足該條件的話，則由于投影物鏡中的凹面鏡因此在第三成像系統的正光學能力和Petzval 校正之間存在最佳平衡。該條件適用于球面和非球面凹面鏡。如果適用的話，作為基本的形狀，為了制作具有定義的光學性質的高質量鏡，理想的是，凹面鏡的非球面特征強烈影響凹面鏡的光學性質、制作方法。已經發現，如果滿足關系Pmax < 0. 22R，其中pmax = R-(R2-D2/4)°_5，則可以以特別高的光學質量來制作相對“平坦” 的凹面鏡，即在凹面側上制作具有相對潛深度的凹面鏡。在這個關系式中，R是非球面表面的曲率半徑，D是非球面鏡的直徑。優選的是，滿足條件D < 1.3R，或者更優選的是，滿足條件DS1.2R。參數ρ表示的是位于光學表面上的點的“矢”或者“上升高度”。在文獻中該參數有時候表示為SAG(對于矢來講)。矢ρ是高度h的函數，即相應點的距離光軸的徑向距離。通常，從制作的觀點來講優選的是，使得凹面鏡的曲率在鏡面的頂點處(頂點曲率)盡可能的相似。如果第一和第二凹面鏡的頂點曲率半徑表示為Rl和R2，則優選的是滿足下面的條件0. 8 < I R1/R2 I <1.2。一些實施例這樣的設計，使得第一中間圖像幾何上位于鏡間間隔的內部，而第二中間圖像布置在鏡間隔的外部。第一和第二物鏡部分可以是反射折射物鏡部分，其中第一凹面鏡是建立第一中間圖像的第一物鏡部分的一部分，而第二凹面鏡對于通過第二物鏡部分從第一中間圖像中形成第二中間圖像是有貢獻的。由相互面對的第一和第二凹面鏡定義的凹面鏡組可以具有凹面鏡組入口和凹面鏡組出口，每個入口和出口定位成靠近最接近的凹面鏡，所述最接近的凹面鏡靠近朝著光軸的凹面鏡邊緣。投影物鏡的光瞳面可以布置在凹面鏡組入口和凹面鏡組出口附近，使得所述凹面鏡組在凹面鏡組入口和凹面鏡組出口之間執行光瞳成像。然后第一和第二凹面鏡可以布置在光軸的一側上。在其它的實施例中，其中場面位于凹面鏡組入口和凹面鏡組出口附近，所述第一和第二凹面鏡可以定位在光軸的相對側上。根據本發明的另一方面，提供具有第一和至少一個第二凹面鏡的投影物鏡，其中第一凹面鏡具有第一非球面鏡面，第二凹面鏡具有第二非球面鏡面，并且其中第一和第二鏡面具有基本相同的非球面形狀。所述非球面形狀可以是一致的，即可以通過相同的非球面常數和基本球面半徑來描述。在所有的凹面鏡布置成光學遠離光瞳面的實施例中可以利用本發明的這個方面，特別是在正好使用兩個凹面鏡的情況下。然而在一個或者多個凹面鏡定位在光瞳面或者光學上靠近光瞳面的情況下，在投影物鏡中仍可以使用這樣的優點。 如果第一和第二鏡面具有基本相同或者一致的非球面形狀，由于使用基本相同的研磨和拋光步驟或者從球面基本形狀中除去材料的其它步驟可以制作非球面形狀，從而可以簡化制作。另外，可以以節省成本的方式來組織在非球面表面制作期間所使用的測試過程，這是由于可以使用用于表征非球面形狀的相同測試裝置來測試一個以上的凹面鏡鏡面。從這個意義上講，術語“基本相同的非球面形狀”應當理解成是包括非球面表面形狀，所述非球面表面形狀可以通過相同的光學測試裝置來測試。如果適用的話，從這種意義上講表面形狀可能是類似的，以至于可以使用相同的光學測試裝置，但是具有不同的工作距離。在一個實施例中，第二物鏡部分具有兩個凹面鏡，每個凹面鏡具有非球面表面，其中第一和第二鏡面具有基本相同的非球面形狀。在一個實施例中，這種類型的第二物鏡部分是反射物鏡部分，即是由具有非球面鏡面(具有基本相同的非球面形狀)的僅僅兩個凹面鏡構成。這種類型的反射折射第二物鏡部分也是可能的。根據另一方面，本發明提供了具有至少一個凹面鏡的反射折射投影物鏡，其中凹面鏡的鏡面具有拋物線形狀。在一個實施例中，提供了兩個凹面鏡，其中至少一個凹面鏡具有拋物線形狀。特別對于測試凹面鏡的非球面表面形狀來講，使用拋物面鏡(即，鏡的子午線是拋物線的凹面鏡)已經證明是具有優越性的。拋物面鏡將平行入射光會聚在一個單個焦點上，從而作用在拋物面鏡鏡面上的平行光線在沒有球面像差的情況下被會聚在一個焦點。使用相對簡單的光學測試裝置可以容易光學測試這種類型的拋物面鏡，所述簡單的光學測試裝置設計成用于建立具有平面波前的測試光束。可以使用具有簡單結構的光學測試裝置，從而使得非球面鏡的測試比較便宜。在光學性質對于獲得需要的投影物鏡功能的情況下，與制作光學系統相關的成本所涉及的其它因素和/或影響光學系統形狀和整個尺寸的因素可能都是關鍵的因素。另外，透鏡支架和包括的透鏡操作裝置也必須考慮。從這個方面來講，一種類型的實施例是特別有利的，原因在于，提供了具有少量透鏡元件的投影物鏡，特別是在第一物鏡部分中。在一個實施例中，第一物鏡部分僅僅具有正透鏡。在這里使用的術語“透鏡”指的是具有相當大折射光學能力的指定的光學元件。從這個方面來講，具有基本平行板表面的板不是透鏡， 因此除了正透鏡之外還可以插入基本平行板表面的板。僅僅使用正透鏡能夠提供具有相對小的最大透鏡直徑的軸向緊湊第一物鏡部分。在一個實施例中，第一物鏡部分僅僅具有包括相當大折射光學能力的6個透鏡。在第一物鏡部分中可以提供一個或者多個非球面表面。通過使用適當的非球面透鏡表面的非球面形狀，可以得到緊湊的設計。作為一種趨勢， 使用的非球面表面越多，可以設計更緊湊的第一物鏡部分。在優選的實施例中，透鏡元件數量和非球面表面數量之間的比例小于1.6。在一個實施例中，緊接著物面之后的第一物鏡部分的第一透鏡元件具有朝著物面的非球面表面，其中該非球面表面是基本平坦的，在非球面表面的每個點處具有曲率的局部半徑R，其中R > 300mm。采用這樣的方式可以得到物側焦闌和場像差諸如失真的有效校正。如果所有的負透鏡(即，具有相當大的負折射光學能力的透鏡)布置成光學遠離光瞳面，則還可以簡化屈光系統的緊湊形狀。換句話說，如果相對于緊湊形狀來講將設計進行優化，則應當可以避免使用光學靠近光瞳面的負透鏡。提供在光學元件諸如透鏡上的非球面表面，鏡和/或基本平坦的板面、棱鏡等可以用于提高光學系統的校正狀態和整個尺寸以及材料消耗。從理論考慮和/或數值計算上可以得出非球面表面的最佳表面形狀。然而，是否能夠制作光學系統取決于所討論的是否能夠以所必須的光學質量按照期望的形狀來實際制作非球面表面的其它因素。本發明的可行性研究已經示出控制光學系統中非球面表面使用的一些基本規則，特別是適用于微光刻的高分辨率投影物鏡。根據一個實施例，投影物鏡具有包括非球面表面的至少一個光學元件，所述非球面表面具有在該非球面表面的光學使用區域中不含有拐點(inflection point)的表面形狀。在旋轉對稱非球面表面中，“拐點”的特征在于沿著子午線方向的點，其中在非球面表面的局部曲率中出現符號變化。換句話說，在幾何上位于非球面表面的局部凸起表面區域和局部凹陷表面區域之間找到了拐點。當提供具有至少一個非球面表面的多個光學元件時，優選的是所有的非球面表面具有不含有拐點的表面形狀。作為一種折衷方案，可能有用的是設計這樣的系統，使得非球面表面的至少50%、或者60%、或者70%、或者80%、或者 90%不含有拐點。非球面表面上避免含有拐點已經證明相對于含有拐點的非球面表面來講將提高精加工非球面表面的光學質量。預期的是，如果避免了拐點的話，可以使得表面準備工具的材料除去效應更加均勻。另一方面，拋光工具作用在包括拐點的表面區域上，位于拐點任意側上的所述工具的材料除去作用可能差別很大，這樣導致精加工表面的光學質量中的不規則。根據本發明的另一方面，投影物鏡包括具有至少一個非球面表面的多個光學元件，其中在光軸外部所有的非球面表面具有不含有極值點的表面形狀，其中通過下面的等式定義了極值點^ = 0,^^0 dh dh在這個等式中，參數“P”表示的是平行于光學元件的光軸測量的在高度h處距離表面頂點(定位在光軸上)的點的距離，如結合上面給出的非球面表面的數學表達等式所解釋的。參數p(h)表示為光學表面上點的“矢”或者“上升高度”。基于這些考慮，“極值點”是函數p(h)的最大值或者最小值。本發明人的研究已經表明光軸外部的極值點(此處h = 0)在非球面表面的制作期間可能是關鍵的，這是由于在極值點的區域中，用于精加工工具的材料除去作用對于施加在極值點周圍區域上的效果差別很大，從而可能導致不均勻的光學表面質量。在包括光學使用區域的區域(通過光學使用半徑h。pt來定義)中應當遵守這樣的條件，但是超過該區域一直到最大高度hmax > h。pt的區域也滿足這樣的條件，其中hmax =
18h。pt+0R，OR是靠近光學使用區域的“超出區域”的徑向寬度，其中當光學使用區域的外圍被拋光時，旋轉工具將與光學表面接觸。通常所述超出區域的寬度取決于工具尺寸，并且可能是在5mm到15mm的數量級。在從制作觀點來講，非球面表面上的極值點是關鍵的情況下，從光學上講，為了提供徑向(子午線)中非球面表面的折射光學能力的所需要變化，極值點可能是人們所期望的。作為一種折衷方案，已經發現有利的是，具有至少一個極值點的非球面表面在整個可用直徑上應當是基本平坦的。換句話說，具有至少一個極值點的非球面表面的基本形狀應當是平面或者對于平面來講應當僅僅具有小的偏差。從這些方面來講，投影物鏡優選的是具有包括至少一個極值點的至少一個非球面表面，其中對于這些非球面表面來講滿足下面的條件p(h) I < pmax,其中pmax = 0. 5。更加優選的是 Pmax = 0. 25。從對本發明的特定實施例所進行的可行性研究已經得出用于上面給出的非球面表面的優選條件。然而，在具有非球面表面的光學元件的其它類型光學系統上仍然可以使用這些條件。因此，本發明的這些方面是有用的，而不管本發明優選實施例的其它特征如何。根據本發明的另一方面，第一物鏡部分包括具有彎曲鏡面的凹面鏡和至少一個附加鏡，其中凹面鏡和附加鏡的彎曲鏡面相互面對。在該實施例中，具有彎曲鏡面的這兩個鏡對于第一中間圖像的形成有貢獻。優選的是，這種類型的第一物鏡部分是反射折射的，即除了該凹面鏡和附加鏡之外還提供至少一個透鏡。所述凹面鏡和附加鏡優選共享公共直線光軸，所述公共直線光軸是與第二和第三物鏡部分的光軸重合，使得所有的物鏡部分共享一個公共直線光軸。優選的是，這種類型的第一物鏡部分設計成放大成像系統。在一些實施例中，所述附加鏡是具有補償至少部分該物鏡部分的凹面鏡效果的凸面鏡鏡面的凸面鏡。優選的是，這種類型的第一物鏡部分與具有第一和第二凹面鏡的第二物鏡部分結合，所述凸面鏡鏡面相互面對并且定義鏡間間隔。通常，在這些實施例中，在第一中間圖像可以定位在該鏡間間隔外部的情況下，第二中間圖像可以定位在鏡間間隔的內部。具有至少三個凹面鏡的實施例，優選的是可以設計布置在兩個物鏡部分(第一物鏡部分和第二物鏡部分)中的正好三個凹面鏡，使得所有的凹面鏡布置成光學遠離光瞳面。然而，如果需要的話，也有可能的是至少一個凹面鏡(特別是定位在第一物鏡部分中的凹面鏡)被定位成光學上靠近光瞳面。在這種類型的實施例中，由凹面鏡提供的校正能力可以有利地分布在被中間圖像分開的兩個物鏡部分之間，從而可以得到校正作用之間的好的平衡和補償。也有可能設計第一和第二物鏡部分，使得由凹面鏡提供的特定校正效果在光路中出現兩次。然而，校正裝置可以布置在所述校正裝置具有不同光學效果的光學位置中，這是由于主光線和邊緣光線的高度對于不同物鏡部分中的不同凹面鏡來講可能是不同的。可以保持光學元件的同軸布置(一個公共直線光軸)所提供的所有優點。不僅在權利要求書中，而且在說明書和附圖中都可以看到先前的和其它的性質， 其中單獨的特征可以單獨使用或者結合使用作為本發明和其它領域的實施例，并且可以單獨代表有利的和可專利性的實施例。


圖1是根據本發明投影物鏡的第一實施例的縱向截面視圖；圖2是穿過圖1系統的內部離軸光束的表示；圖3是穿過圖1系統的內部離軸光束的表示；圖4是根據本發明投影物鏡的第二實施例的縱向截面視圖；圖5和6是在圖4中所示實施例的凹面鏡上的光束覆蓋區域視圖；圖7，8，9示出了具有不同NA值和不同孔徑光闌位置的圖4實施例的變型；圖10，11示出了根據本發明投影物鏡的第三實施例的各個透鏡部分和表示；圖12，13示出了根據本發明投影物鏡的第四實施例的各個透鏡部分和表示；圖14是為了表示鏡幾何結構的第三實施例的反射折射物鏡部分的透視圖；圖15是表示在凹面鏡之間具有雙通透鏡和傾斜場的另一實施例的表示(圖 15a)；圖16是根據圖15構建的實施例的透鏡部分；圖17示出了根據圖15的原理構建的另一實施例的透鏡部分；圖18是在凹面鏡之間具有三通透鏡的實施例的表示；圖19是根據圖18所示原理構建的實施例的透鏡部分；圖20是具有靠近一個凹面鏡的鏡相關透鏡的實施例的透鏡部分；圖21是根據本發明投影物鏡的另一實施例的透鏡部分；圖22是根據本發明具有類似、潛凹面鏡的投影物鏡另一實施例的透鏡部分；圖23是根據本發明具有類似、潛凹面鏡的投影物鏡另一實施例的透鏡部分；圖M是定義凹面鏡的插入深度的視圖；圖25示出根據本發明的投影物鏡的另一實施例的透鏡部分，具有僅僅一個鏡間間隔內的中間圖像以及靠近鏡組的入口和出口的光瞳面；圖沈是在物面和第一中間圖像之間，圖25中所示實施例的截面的放大視圖；圖27是本發明實施例的透鏡部分，其中反射第二透鏡部分具有兩個凹面鏡，所述兩個凹面鏡具有正好相同的非球面形狀；圖觀是具有反射第二物鏡部分的實施例的透鏡部分，其中第一凹面鏡設計為拋物面鏡；圖四是用于光學測試拋物面鏡的測試裝置的視圖；圖30-32是具有緊湊第一物鏡部分的投影物鏡的實施例，所述緊湊第一物鏡部分僅僅具有正透鏡和不同數量的非球面表面；圖33(a)和圖33(b)是具有拐點的傳統非球面表面的示意圖；圖34是其中所有的非球面表面都不具有拐點情況下的實施例的透鏡部分；圖35是示出具有極值點的非球面表面的示意圖；圖36是在避免了由于極值點存在所導致問題的情況下，投影物鏡實施例的透鏡部分；圖37是具有少量非球面表面的另一實施例的透鏡部分；圖38是具有少量非球面表面的另一實施例的透鏡部分；
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圖39示出具有反射折射第一物鏡部分和反射折射第二物鏡部分的實施例的透鏡部分，所述反射折射第一物鏡部分包括兩個彎曲鏡，所述反射折射第二物鏡部分具有兩個凹面鏡；以及圖40示出具有第一物鏡部分和反射折射第二物鏡部分的另一實施例的透鏡部分，所述第一物鏡部分包括兩個彎曲鏡，所述反射折射第二物鏡部分具有兩個凹面鏡；
具體實施例方式在本發明優選實施例的下面詳細描述中，術語“光軸”指的是穿過所涉及光學元件的曲率中心的直線或者直線段序列。通過折疊鏡(偏轉鏡)或者其它的反射表面折疊光軸。 在這里所給出實例的情況下，所涉及的物體是承載集成電路圖形或者其它圖形例如柵格圖形的掩模(刻度片)。在所給出的實例中，將物體的圖像投影到作為襯底的晶片上，所述襯底被涂覆有光致抗蝕劑層，盡管其它類型的襯底，諸如液晶顯示器的部件或者用于光柵的襯底也是可行的。在提供表格來揭示圖中所示設計的規格的情況下，這些表格與相應的附圖使用相同的編號。圖1示出了根據本發明設計的用于大約193nm UV工作波長的反射折射投影物鏡 100的第一實施例。所述實施例設計成將布置在物面101中刻度片上的圖形的圖像以縮小比例(例如4 1)投影到像面102上，同時正好地建立兩個實中間圖像103、104。第一折射物鏡部分110設計成將物面中的圖形以放大的比例成像為第一中間圖像103，第二反射折射物鏡部分120將第一中間圖像103以放大率接近1 1的比例成像為第二中間圖像104， 第三折射物鏡部分130將第二中間圖像104以高的縮小比例成像到像面102上。第二物鏡部分120包括具有朝著物側的凹面鏡鏡面的第一凹面鏡121，以及具有朝著像側的凹面鏡鏡面的第二凹面鏡122。這些鏡面是連續的或者沒有斷開，即所述鏡面沒有洞或者孔。相互面對的鏡面定義了由凹面鏡限定的曲面所包圍的反射折射腔125，所述反射折射腔125還被表示為鏡間間隔125。中間圖像103、104都位于反射折射腔125的內部，至少旁軸中間圖像幾乎位于遠離鏡面的中間部分內。凹面鏡的每個鏡面定義了“曲面”或者“曲率的表面”，所述“曲面”或者“曲率的表面”是延伸超過物理鏡面的邊緣并且包含該鏡面的數學表面。所述第一和第二凹面鏡是具有旋轉對稱公共軸的旋轉對稱曲面的部分。為了改進穿過光學系統的光路的清晰度，圖2和3示出了從離軸物場發出的兩個不同的光束。圖2中的光束是從最靠近光軸的物體點發出的，而圖3中的光束是從最遠離光軸的物體點發出的。在該表示中可以清楚看見幾乎位于凹面鏡之間中間的中間圖像的位置。在圖2中，在鏡與鏡之間所示出的交叉光束的相交位置靠近旁軸中間圖像的位置。與此對照的是，在圖3中，在鏡與鏡之間所示出的交叉光束的相交位置或者區域更加偏離旁軸中間圖像的位置。系統100是旋轉對稱的，并且具有對于所有的折射和反射光學部件是公共的一個直線光軸105。并不存在折疊鏡。凹面鏡具有小的直徑，這樣允許將它們放置在一起，并且非常靠近位于它們之間的中間圖像。凹面鏡是作為軸向對稱表面的離軸部分而被構建和照射的。穿過朝著光軸的凹面鏡邊緣傳輸的光束沒有漸暈(與例如圖4或者圖7-9相比較來講)°在凹面鏡處的最大光束高度幾乎與第三物鏡部分內的最大光束高度相同。優選的是，在凹面鏡處的最大光束高度小于第三物鏡部分內最大光束高度的1. 5倍或者小于1. 2 倍。這樣就允許這樣的結構，在所述結構中投影物鏡內的所有光束位于圍繞所述第三物鏡部分的光軸的圓柱體所限定空間內，所述圓柱體從物面延伸到像面，并且具有所述第三物鏡部分內最大光束高度的1. 5倍優選是1. 2倍的最大半徑。所述系統具有良好的橫向彩色校正，而軸向顏色沒有完全校正。在該實施例中，凹面鏡都設計成為Mangin鏡。每個Mangin鏡是由具有凸面鏡鏡面的負凹凸透鏡構成。通過負透鏡的過校正球面像差使得鏡的欠校正球面像差偏移。凹面鏡都具有非常小的折射光學能力。凹面鏡還可以被設計成為簡單的鏡(相對于圖4來講)。如果凹面鏡是簡單的鏡 (沒有凹凸透鏡)，那么使用的透明光學材料物質較少，但是對于切割這些鏡來講則是必須的。投影物鏡設計成為浸液透鏡。校正狀態在沈· 5. Omm2場上、在1. INA處是大約9 毫波(milliwaves)。場半徑是65mm。不再必須的是，非球面表面相對于最佳擬合球面(變形)其偏差都大于1. 0mm。用于最大元件的220mm的最大直徑示出了用于低透鏡物質消耗的可能性。所述設計具有1160mm的軌道長度(位于物面和像面之間的軸向距離)和少的玻璃物質。為了浸液，靠近像面的最后的透鏡是由氟化鈣制成的。該新設計具有非常高的橫向彩色校正，但是對于軸向顏色來講則沒有這種性質。 但是小的透鏡尺寸相對于相同NA的全折射設計來講給出了較少的軸向顏色。光瞳像差被很好地校正，并且主光線幾乎正好焦闌的位于兩端。僅僅使用兩個反射和小玻璃體積的設計不存在昏暗的問題，因此鏡可以具有良好的尺寸——不至于太大，并且所述設計的強光學能力提供了系統的幾乎所有Petzval校正。 在該實施例中，兩個中間圖像幾乎正好位于反射折射腔的中間。一個在這里沒有示出的變型是具有第一折射物鏡部分和第三折射物鏡部分，所述第一折射物鏡部分和第三折射物鏡部分非常類似于本申請人于2003年10月17日提交的、 序列號60/511673的美國臨時申請中公開的第一折射物鏡部分和第三折射物鏡部分。其相應的說明包含在此作為參考。甚至通過較少數量的光學材料體積，特別是如果Mangin鏡將它們的玻璃除去，仍有可能實現該基本設計(與圖4相比較)。在圖4中，示出了第二實施例。與圖1中的結構和/或功能相同或者類似的特征 /特征組使用在原附圖標記基礎上加100的類似附圖標記表示。投影物鏡200設計為用于λ = 193納米的浸液透鏡，所述投影物鏡200在與高系數浸液流體例如位于物鏡出射面和像面之間的純水結合使用時，具有像側數值孔徑NA = 1.20。場尺寸為沈*5.0讓2。在表4中概括出了用于該設計的規格。最左邊的列列出了折射、反射或者其它指定表面的編號，第二列列出了這些表面的半徑r，單位mm，第三列列出了這些表面與下個表面之間的距離d，單位mm，所述參數d被稱為光學元件的“厚度”，第四列列出了用于制作這些光學元件的材料，第五列列出了制作中使用的材料的折射系數。第六列列出了光學部件的光學有效、清晰、半徑(單位mm)。表中的半徑r = 0表示一個(具有無窮大半徑)平坦表面。
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在特定實施例的情況下，十二個表面，即表4中的表面2，3，8，12，15，16，17，19， 22，30，33，35為非球面表面。圖4A列出了用于該非球面表面的相關數據，根據這些數據利用下列等式可以計算作為高度h函數的表面圖形的漸暈或者上升高度ρ (h)p(h) = [((l/r)h2)/(l+SQRT(l-(l+K) (1/r) 2h2)) ]+Cl · h4+C2 · h6+....,其中半徑的倒數值(1/r)是在表面頂點處所討論表面的曲率，h是其上的點距光軸的距離。因此，漸暈或者上升高度P (h)表示沿著Z-方向(即沿著光軸)測量的距所討論表面頂點的點的距離。在表4A中列出了常數K、Cl、C2等。由于物鏡具有17個透鏡，這些透鏡的50%或者60%以上都是非球面透鏡。類似于圖1的實施例，并不存在折疊鏡，存在的是一個對于所有光學部件來講公共的、直線未折疊光軸。與第一實施例相對照的是，相互面對的兩個凹面鏡221和222是代替Mangin鏡的簡單鏡，這允許減少系統的總物質。為了顯示經過反射(純反射)組220的光路，圖5和6示出了位于所述凹面鏡上的光束的“覆蓋區域”。在圖5中示出了位于第一凹面鏡221位置處的覆蓋區域。下面的一組橢圓線表示了在第一凹面鏡221處反射的光束， 上面的一組橢圓線表示的是從第二凹面鏡222向第二折射部分230傳輸的光束。在圖6中示出了位于第二凹面鏡222位置處的覆蓋區域。下面的部分表示了從第一折射部分210向第一凹面鏡221傳播的光束，而上面的橢圓線表示的是在第二凹面鏡222處反射并朝著像面傳輸的光束。可以看出所述鏡上的使用區域具有簡單連續的形狀，使得可以容易制作所述鏡，例如制作為容易安裝的矩形鏡。一個特性特征是，位于凹面鏡處的整個截面光束形狀嚴重偏離了光瞳位置處出現的圓形形狀。在該實施例中，互相垂直方向上的光束直徑具有大約1 3的比例，而在掃描方向y中的直徑小于交叉掃描方向χ中直徑的50%或30%。光束形狀與矩形場形狀類似表示凹面鏡比光瞳面更靠近于場表面，即凹面鏡光學上遠離光瞳面放置。因此，小的窄鏡可以用作凹面鏡。這樣即使當數值孔徑較高時，仍有助于在一側引導光通量通過凹面鏡，而不出現漸暈。通常，在根據本發明的實施例中，凹面鏡的尺寸并不直接與數值孔徑耦合，使得在沒有過度增加鏡尺寸的情況下可以得到非常高的NA值，例如NA大于1. 3或者NA大于1. 4。在圖7至圖9中示出了第二實施例的一些有利變型。使用相似的附圖標記表示在結構和/或功能上與圖4的結構和/或功能相同或者相似的特征/特征組。所有的變型都設計成用于λ = 193nm的浸液透鏡，當與高系數浸液流體例如物鏡的出射面和像面之間的純水結合使用時，具有像側數值孔徑NA彡1。場尺寸是^mm · 5. 0mm。在用于圖7的表7 和7A中以及用于圖8和圖9的表8和8A中給出了規格。圖8和圖9中的設計是相同，區別在于孔徑光闌A的位置。圖7(NA= 1. 1)的變型，其特征在于這樣的事實，在凹面鏡上所使用的區域小于圖 4中實施例的情況。從而，可以進一步降低矩形形狀凹面鏡的尺寸。圖8 (NA= 1.15)的變型，其特征在于這樣的事實，孔徑光闌A放置在最大光束直徑區域中的第三純折射部分230中。與此對照的是，在圖9 (NA= 1. 15)緊密相關的變型中， 孔徑光闌A放置在第一折射物鏡部分210中。這就證明了所述設計使得可以放置孔徑光闌的位置具有靈活性。上述實施例的特征在于，對于所有光學元件來講一個公共的直線未折疊光軸。這種設計的潛在問題可能在于，為凹面鏡提供的支架可能導致長的軌道長度，或者可能干涉光路。接下來，作為得到緊湊設計的可替換設計，示出了包括至少一個平面折疊鏡的實施例。在圖10中，示出了第三實施例。與圖1中的結構和/或功能相同或者類似的特征 /特征組使用在原附圖標記基礎上加200的類似附圖標記表示。圖11示出了在圖10所描述基礎上設計的一個實施例的縱向截面視圖。圖10中反射折射投影物鏡300的實施例類似于一些上述實施例，原因在于，該反射折射投影物鏡300包括第一折射物鏡部分310，用于建立第一中間圖像303 ；第二反射物鏡部分320，用于從第一中間圖像建立第二中間圖像304 ；第三折射物鏡330，用于將第二中間圖像重新成像到像面302上。第二物鏡部分可以包括至少一個透鏡，以使其成為反射折射物鏡部分。與上述實施例相對照的是，第二物鏡部分320包括四個反射面，即兩個平面折疊鏡306、307和兩個相互面對的凹面鏡321、322。這些凹面鏡的凹面鏡鏡面定義了一個反射腔325，折疊鏡和中間圖像位于所述反射腔325內。布置緊密靠近第一中間圖像303的第一折疊鏡306，用于將來自物面的輻射反射至第一凹面鏡321，所述凹面鏡321將光直接(即在沒有中間圖像的情況下)反射至第二凹面鏡322。從第二凹面鏡反射來的光撞擊第二折疊鏡307，所述第二折疊鏡307將光反射至物面上，從而在緊密靠近第二折疊鏡的位置建立第二中間圖像。在該結構中，凹面鏡和這些凹面鏡的支架位于在物面和像面之間延伸的中心主部分的外部。凹面鏡具有公共光軸 305’，所述公共光軸305’可能與該光軸的物側和像側部分305”和305’”完全垂直或者幾乎垂直，所述凹面鏡在該實施例中橫向偏移。折疊鏡相對于光軸的傾斜角可以為45度或者相當大地偏離45度，例如到達5或10度。因此，在凹面鏡的公共光軸和該光軸的物側和像側之間可能出現70度至110度的傾斜角。在中間圖像幾何位于凹面鏡之間的情況下，需要注意的是，在凹面鏡之間光學上沒有中間圖像。這樣的結構使得凹面鏡上具有小的點直徑，這一點對于降低幾何光導值 (etendue)是有利的。光瞳面309位于距兩個凹面鏡一定距離、由凹面鏡定義的光軸305’ 與主光線308交叉的位置。可以將孔徑光闌定位在此處。如果至少一個凹面鏡具有非球面反射表面，所述非球面反射表面具有沿著徑向從光軸至鏡的邊緣減小的一個曲率。將離軸物場轉換成第一中間圖像的純折射第一物鏡部分310包括具有正光學能力的第一透鏡組LGll和具有負光學能力的第二透鏡組LG12。可以在這些凹面鏡組之間主光線308與光軸交叉的地方提供孔徑光闌。反射物鏡部分320將第一中間圖像成像為第二中間圖像，并且具有位于凹面鏡之間的光瞳面。純折射第三物鏡部分330包括具有正光學能力的第一透鏡組LG31和具有正光學能力的第二透鏡組LG32。孔徑光闌A的位置位于 LG31 禾口 LG32 之間。圖12示出了具有兩個凹面鏡411和412以及兩個中間圖像403、404的另一透鏡物鏡400的視圖表示。與圖10中的結構和/或功能相同或者類似的特征/特征組使用在原附圖標記基礎上加100的類似附圖標記表示。圖13示出了根據圖12描述所設計的實施例的縱向截面圖。與圖10、11所示的實施例相對照的是，凹面鏡421、422并沒有共享公共直線光軸。相反，凹面鏡421的光軸對應于物面和像面之間的光軸405。凹面鏡422的光軸幾乎垂直于光軸405。用于鏡支架的結構空間位于連接物面和像面的光軸的外部，這一點是有利的。 注意，光軸的物側和像側部分是同軸的。作為位于光軸405—側上的凹面鏡，第一和第二折疊鏡可以設計為具有朝著凹面鏡的鏡面并且在光通過時兩次使用的一個單平面鏡406。另外，兩個單獨的凹面鏡421、422可以結合以形成一個使用了兩次的單個凹面鏡。圖14示出了第三實施例的反射物鏡部分的透視圖以表示鏡的幾何結構。可以看出折疊鏡和凹面鏡可以具有幾何上簡單的形狀，這是因為所示出的區域是形狀簡單并且連續。在該實施例中的凹面鏡和折疊鏡具有有助于安裝的矩形形狀。圖15示出了具有用于改進光學性質特征和簡化制作特征的投影物鏡500的另一實施例的視圖。圖16示出了根據圖15所示原理設計的投影物鏡的透鏡部分。該實施例的規格在表16和16A中示出。與圖1中的結構和/或功能相同或者類似的特征/特征組使用在原附圖標記基礎上加400的類似附圖標記表示。用作將第一中間圖像503成像為第二中間圖像504的第二物鏡部分520包括第一凹面鏡521和位于第一凹面鏡521光學下游的第二凹面鏡522。第一和第二凹面鏡的曲面具有與投影物鏡的所有光學元件共享的光軸同軸的旋轉對稱公共軸。用在第一和第二凹面鏡上的連續鏡面位于光軸505的相對側上。第一鏡相關透鏡551光學布置在緊接地位于第一凹面鏡前面的第一中間圖像503和第一凹面鏡521之間，使得在第一中間圖像和第一凹面鏡之間的光路中以及第一凹面鏡和第二凹面鏡之間的光路中，該第一鏡相關透鏡551被兩次透射。為了避免影響第二凹面鏡和像面之間的光路，第一鏡相關透鏡551被設計成布置在光軸外部的截斷透鏡。第二鏡相關透鏡552被設計成緊接地位于第二凹面鏡522的前面，使得在第一和第二凹面鏡之間的光路中和在第二凹面鏡與像面502之間的光路中兩次使用第二鏡相關透鏡552。透鏡552被截斷，使得透鏡552沒有延伸進入物面501和第一凹面鏡521之間的光路中。第一和第二鏡相關透鏡551、552是具有自由入射和出射表面的獨立透鏡。特別是，朝著相應凹面鏡的透鏡表面具有不同于凹面鏡曲率的曲率，這樣與具有 Mangin鏡的實施例相比，允許附加的自由度(與圖1相比較)。鏡相關透鏡551、552被設計成其曲率類似于相關凹面鏡曲率的負凹凸透鏡，即具有朝著相關凹面鏡的凹面鏡鏡面的凸面。緊接地布置在凹面鏡前面的負折射光學能力用于改進顏色長度像差校正(CHL)。第二物鏡部分的所有光學有效表面是球面的，這樣大大簡化制作并且提高光學性質。特別是， 當與具有非球面表面(特別是非球面鏡鏡面)的實施例相比時，可以降低雜散光。在圖15a中示出了具有高寬高比矩形形狀的場，所述高寬高比矩形形狀具有沿著交叉掃描方向(X方向)的寬度a和沿著掃描方向(y方向)的較小寬度b，并且離軸布置在距光軸距離為c的位置處。當與在193nm處作為浸液介質的純水結合使用時，浸液物鏡具有像側數據孔徑NA= 1.2。系統是焦闌的位于物側和像側上，并且基本上沒有場區域像差。在圖17中，示出了根據結合圖15所解釋原理的系統的變型透鏡部分。在表17和 17A中給出了具有NA= 1.2的193nm浸液透鏡的規格。與圖1中的結構和/或功能相同或者類似的特征/特征組使用在原附圖標記基礎上加500的類似附圖標記表示。第二物鏡部分620具有緊接地位于球面凹面鏡前面的非球面負凹凸透鏡651、652，并且在通往各個凹面鏡和遠離各個凹面鏡的光路中被使用兩次。為了簡單起見，每個包括凹面鏡621、622以及緊接地位于各個凹面鏡前面的相關透鏡651、652的光學元件組被表示為“反射折射子組”。在圖17的實施例中，反射折射子組621、651和反射折射子組622、652被設計成相互對稱地布置并且相同。特別是，光學表面的半徑、光學表面的軸向距離或者厚度以及對稱相關透鏡和對稱相關凹面鏡的光學表面的直徑相同。這樣使得有可能從相同的母板材料中同時制作相應的透鏡651、652以及鏡621、622。因此，在圖17中示例性示出類型的結構允許相當程度上降低材料成本并且制作第二反射折射物鏡部分中使用的光學元件。在制作用于投影透鏡的反射折射或者反射物鏡部分的光學元件的相應方法中，所述投影透鏡具有設計成截短鏡的第一凹面鏡和第二凹面鏡，以這樣的方式制作第一和第二凹面鏡，首先，制作用于第一和第二凹面鏡的母板以得到所需要鏡面的凹面鏡形狀，其次， 將成形的鏡母板劃分成用作第一和第二凹面鏡的兩個截短鏡。在表面準備好之后，鏡母板可以是劃分成兩片的單片。還有可能在成形鏡面之前，例如通過扭(wringing)或者膠結將兩個單獨的母板部分結合在一起。這樣使得在制作表面之后容易分離。在鏡襯底部分分離之前或者分離之后可以執行鏡襯底的涂覆。可以相應地制作鏡相關透鏡。與圖16中所示的實施例進一步的區別在于這樣的事實，靠近各個凹面鏡的透鏡 651、652的至少一個表面具有非球面的形狀。在該實施例中，透鏡651、652的每個凹透鏡鏡面是非球面的。可以設計靠近各個中間圖像布置的非球面表面，該非球面表面是該系統的場表面，使得對于場相關像差例如物體成像上的失真或者光瞳成像上的球面像差產生強烈影響。通常，在中間圖像和光學靠近中間圖像(中間圖像的上游或者下游)的相關凹面鏡之間布置至少一個透鏡是有用的，其中布置在中間圖像和凹面鏡之間透鏡的至少一個表面是非球面的。特別是，朝著中間圖像的透鏡表面可以是非球面的。在可替換的實施例中，鏡相關的透鏡(是圖16和17實施例中的截短透鏡)被設計成橫越光軸延伸的全凹凸透鏡形狀的負透鏡，使得它們被透射三次。特別是，在第一和第二凹面鏡以及第二凹面鏡和像面之間的光路中，透鏡652 (與第二凹面鏡622相關的)可以橫越光軸605延伸，使得在形成第一中間圖像603之前來自物面的光透射該透鏡，然后照射在光軸的另一側上。類似的，與第一凹面鏡621相關的透鏡651可以橫越光軸延伸，使得在通向第一凹面鏡或者遠離第一凹面鏡的光路中透鏡被使用兩次，并且在第二中間圖像604 和像面之間的光路中第三次使用。在該實施例中，在中間圖像的上游和下游中提供透射三次的兩個非球面表面，這樣有助于光學校正。另外，當與截短透鏡的安裝比較時，改進了所述透鏡的安裝(與圖18和19相比較)。在圖18中，示出了在傳輸中使用三次的兩個透鏡的投影物鏡700的示意圖。圖19示出了這種類型的實施例，在表19和19A中給出了這些規格。與結合圖15到17中的特征相同或者類似的特征使用在原附圖標記基礎上加100或者200的類似附圖標記表示。反射折射第二物鏡部分702用于將第一中間圖像703成像為第二中間圖像704。 第一鏡相關透鏡751被光學布置在第一中間圖像703和第一凹面鏡721之間，而在光軸705 的另一側上，第二鏡相關透鏡752光學布置在第二凹面鏡752和第二中間圖像704之間。 兩個鏡相關透鏡751、752橫越光軸延伸進入穿過各個凹面鏡721、722的光的光束通路。特別是，第二鏡相關透鏡752延伸進入物面751和第一凹面鏡721之間的光束通路中，而第一鏡相關透鏡751延伸進入第二凹面鏡752和像面之間的光束通路中。從而，每個鏡相關透鏡751、752被光學使用三次，從而可以使得透鏡的光學效果最大化，并且同時，使得光學材料的消耗最小化。另外，相對于截短透鏡的安裝來講，使得透鏡751、752的安裝簡化。三通透鏡751、752被優選的設計為多級透鏡，所述多級透鏡具有第一透鏡區域和第二透鏡區域，所述第一透鏡區域與光軸的一側相關并且在通向相關凹面鏡和從相關凹面鏡出射的光路中被透射兩次，所述第二透鏡區域與光軸的相對側相關并且被透射一次，在透鏡的至少一側上第一透鏡區域和第二透鏡區域具有不同的透鏡表面曲率，使得多級透鏡形成作用在公共位置的一對互相獨立作用透鏡。這樣可以從單個透鏡母板中制作在光軸的相對側上提供不同光學能力的單片多級透鏡，并且可以使用圓形支架來方便地安裝。位于光軸任意側上的透鏡區域可以具有不同的非球面形狀，其中基于相同球面基礎形狀的非球面是優選的以簡化制作。注意，最靠近第一中間圖像的部分透鏡752以及最靠近第二中間圖像的部分透鏡751都是靠近場表面放置的，使得對于校正場像差來講這些透鏡是有效的，特別是如果這些透鏡被制作成非球面的情況下更是如此。在圖19中示出的實施例中，三次使用的透鏡751、752被設計為負凹凸透鏡，所述負凹凸透鏡具有類似于相關凹面鏡的曲率指向并且具有弱的負折射光學能力。在其它的實施例中，透鏡可能幾乎都沒有光學能力。在這兩種情況下，為了支持光學校正，至少一個透鏡表面可能是非球面。在所有的實施例中，第一屈光物鏡部分用于從平坦的物場中形成第一中間圖像。 通過第一物鏡部分的光學性質來確定第一中間圖像的尺寸和軸向位置以及與第一中間圖像相關的像差。如在上述實施例中所示的，第一物鏡部分可以細分為具有正折射光學能力的第一透鏡組LGll和具有正折射光學能力的第二透鏡組LG12，其中系統的光瞳面711布置在成像的主光線708與光軸交叉的軸向位置中的透鏡組之間。用于確定成像過程中使用的數值孔徑的孔徑光闌可以被提供在該光瞳面的附近。然而，在圖18和19的實施例中，在與第三屈光物鏡部分中的光瞳面光學共軛的光瞳面附近提供孔徑光闌A。位于光瞳面711和第一中間圖像之間的第二透鏡組LG12包括直接位于第一中間圖像上游的負凹凸透鏡752。在圖19的實施例中，第一透鏡組LGll包括具有像側凹面和弱光學能力的正凹凸透鏡781 ；具有像側凹面和弱負光學能力的負凹凸透鏡782 ；具有物側凹面的正凹凸透鏡 783 ；雙凸正透鏡784 ；具有像側凹面的正凹凸透鏡785以及緊接位于光瞳面711前面的具有像側凹面的正凹凸透鏡786。第二透鏡組LG12包括具有朝著物體的強彎曲凹面的凹凸透鏡形狀的透鏡787 ；具有物側凹面的正凹凸透鏡788以及緊接位于后面的雙凸正透鏡789 ； 以及作為鏡相關第二透鏡的主要部分的負凹凸透鏡752。凹凸透鏡787直接位于光瞳面的后面，并且具有朝著所述光瞳的凹面，物面對于校正第一物鏡部分中的圖像彎曲、像散以及像差是特別有用的。光學校正還必定受到通過布置在第一透鏡組LGll的離散束部分中的負凹凸透鏡782以及正凹凸透鏡783形成的負-正對的正面影響。具有光學靠近物面的凹出射面的負凹凸透鏡布置在主光線的高度大于邊緣光線高度的區域中，從而可以有效地校正場像差例如失真。具有如表20和20A中給出規格的圖20中所示投影物鏡800的實施例可以描述為圖19中示出的實施例的變型。類似于在圖19中的實施例，負凹凸透鏡851緊接地布置在第一凹面鏡821的前面，光線三次透射透鏡851。與圖19的實施例相對照的是，透鏡851是唯一一個光束透射三次的透鏡。在緊接第二凹面鏡822的前方沒有負折射光學能力或者正折射光學能力。因此，反射折射物鏡部分所需要的透明光學材料物質少于圖19中示出的實
27施例中的情況。第一物鏡部分具有放大率I ^1I ^ 1.9。在圖21中，示出了投影物鏡900的另一實施例，所述投影物鏡900通常是根據結合圖15所詳細解釋的原理來設計的。在表21和21A中給出了規格。附圖標記是類似的，但是增加了 400。特別是，在光學位于各個凹面鏡和該凹面鏡上游或者下游的中間圖像之間， 緊接地在凹面鏡前面為所述每個凹面鏡921、922布置負凹凸透鏡951、952。每個負凹凸透鏡951、952被設計成截斷透鏡，所述截斷透鏡僅僅布置在定位相關凹面鏡的光軸側。因此， 光線兩次通過鏡相關透鏡。第一物鏡部分910可以細分為兩個透鏡組，透鏡組LGll和透鏡組LG12，該透鏡組LGll布置在物面和光瞳面911之間，而透鏡組LG12布置在光瞳面和第一中間圖像903之間。如在圖19中所示的實施例中，第一透鏡組LGll包括負-正對982、 983，所述負凹凸透鏡982靠近物面布置，并且具有朝著像面的凹出射側。在該負透鏡之后的正折射光學能力被分成兩個正凹凸透鏡，每個正凹凸透鏡具有朝著物體的凹面。朝著物體具有強彎曲凹入射側的凹凸透鏡987緊接地布置在光瞳面911的下游。從光學上講，該透鏡對于校正第一物鏡部分中的球面像差、像散和圖像彎曲是有用的。第三物鏡部分930包括位于第二中間圖像904和孔徑光闌A之間的第一透鏡組 LG31以及位于孔徑光闌A和像面之間的第二透鏡組LG32。所述孔徑光闌布置在第三物鏡部分的最大光束直徑的區域和像面之間。緊接著位于孔徑光闌A之后的雙凸正透鏡996是具有非球面的入射側和出射側的雙非球面透鏡。互相臨近并且剛好布置在像面上游的會聚光路中的非球面表面對于像差校正具有強烈影響。特別是對于高階球面像差和彗形像差必定具有影響。在第三物鏡部分中僅僅布置一個負透鏡991。所述雙凸面的負透鏡991在第三物鏡部分的光路中定義了一個潛腰。負透鏡991下游的所有透鏡都是正透鏡。在第三物鏡部分光束直徑增加且光束直徑大的區域中避免使用負透鏡，使得可以保持光束直徑較小，從而減少第三物鏡部分的透鏡所使用的光學材料。凹面鏡921和922都具有球面鏡面，從而簡化制作并改進光學性能。如果D是第三物鏡部分的透鏡元件的最大直徑(mm)并且C1和C2是凹面鏡921和922的曲率(mm O， 則通過圖21的實施例滿足以下條件1 <D/(|Cl| + |c2|) ·10_4<6。曲率c為頂點處的凹面鏡的半徑的倒數。如果滿足該條件，則可以獲得第三物鏡部分中Petzval校正和正透鏡之間的良好平衡。圖22示出了投影物鏡1000的變型，所述投影物鏡1000具有的大致結構與圖4 所示的實施例類似，即具有包括兩個凹面鏡1021、2022并且不包括折射光學元件的第二物鏡部分1020。用于類似特征/特征組的附圖標記是相似的，所述附圖標記在附圖標記上加 800。在表22和22Α中給出了該規格。用于建立第一中間圖像1003的第一屈光物鏡部分 1010被細分為第一透鏡組LGll和第二凹面鏡組LG22，所述第一透鏡組LGll位于物面和光瞳面1011之間。所述第二透鏡組LG12位于光瞳面和第一中間圖像之間。第一透鏡組LGll 從雙凸正透鏡1081開始，接著是具有像側凹面的負凹凸透鏡1082和雙凸正透鏡1083。特別是在負凹凸透鏡1082的凹出射側處出現高入射角，所述負凹凸透鏡1082布置在光束輕微發散的區域中。所述高入射角具有強校正作用。已經發現通過透鏡1081、1082、1083提供的序列正-負-正是有用的。因此，假如建立第一中間圖像的第一物鏡部分包括朝著圖像的至少一個凹面，則這可能是優選的，所述第一物鏡部分優選包括在正-負-正透鏡序列中。
圖23示出了根據結合圖4解釋的原理通常設計的投影物鏡1100的另一實施例。 在表23和23A中給出了規格。第二物鏡部分1120是純反射的，從而不需要透明光學材料。 現在將結合該實施例和圖M解釋關于簡化制作的特征的某些方面。然而，這些方面可以在其它的實施例中實施。凹面鏡1121、1122都具有相似的表面，這樣有助于簡化制作并改善光學性能。通常，凹面鏡的形狀對于特定像差具有強烈影響。特別是圖像曲率(Petzval曲率)受到鏡頂點曲率的影響。如果使用非球面鏡面，則該非球面表面的基本數據定義了特定場相關像差，特別是光瞳的球面像差，所述光瞳的球面像差與y4成比例，其中y是凹面鏡處的光束高度。影響鏡面形狀的這兩個因素是光學設計中固有的并且互相相關。特別是， 關于非球面類型的第二因素受到第一因素的強烈影響(基本曲率)，這是因為，例如凹面鏡的強曲率將降低強場相關像差。已經認識到的是，某些關鍵因素影響凹面鏡的制作和光學性能之間的良好折衷。 由于凹面鏡的制造導致的一個破壞因素是為了建立凹面鏡鏡面工具必須插入至鏡襯底的材料中所達到的深度。結合圖對，該插入深度表示為"Pmax”。在凹面鏡邊緣處的最大矢或者上升高度可以定義為和光軸垂直且與凹面鏡邊緣接觸的平面到與其平行且與凹面鏡頂點接觸的平面之間的軸向間隔。如在圖M中所述的，Pmax與非球面鏡鏡面的曲率半徑R和非球面鏡的直徑D相關。在pmax的第一近似(對于非球面形式)中給出了 pmax = R-(R2-D2/4)°_5。 由于在沒有強烈影響光學效應的情況下不能改變凹面鏡的基本形狀，因此僅僅鏡面直徑可以用作自由參數來影響可制造性。當考慮到制作時，特別強調了在拋光之前，為了定義凹面鏡襯底的基本形狀所必須的凹面鏡襯底的研磨。已經發現，如果滿足條件1.3R，則是優選的，如果滿足條件D < 1. 2R則是更優選的，以便滿足條件Pmax < 0. 22R。如果兩個凹面鏡的彎曲鏡面頂點處的曲率半徑盡可能的相似，則使得制作簡化。如果Rl是第一凹面鏡的曲率的頂點半徑，R2是第二凹面鏡的曲率的頂點半徑，則優選的是滿足下面的條件0. 8 < R1/R2 <1.2。在圖23所示的實施例中，滿足該條件和兩個下列條件Pmax< 0.22R以及1. 3R。如果除了關于曲率半徑關系的條件之外還滿足了上述后面條件中的一個條件的話，則可能就足夠了。在圖23所示的實施例中，鏡1121、1122的曲率幾乎相同(曲率半徑差小于范圍)并且非球面形狀幾乎相同。鏡1121、1122是第二物鏡部分的唯一的光學元件，從而使得該部分為反射部分。第二物鏡部分1120的光學元件的最大直徑小于或者幾乎等于第三物鏡部分中的透鏡的最大直徑。這樣有助于將軸對稱投影物鏡實施到晶片步進機或者晶片掃描器中。盡管在第三物鏡部分中提供了孔徑光闌A，但是也可以在光瞳面1111附近的第一物鏡部分中提供孔徑光闌A。在圖25中，示出了投影物鏡1200的另一實施例。圖沈示出了物面1201和第二中間圖像1204之間部分的詳細視圖，所述第二中間圖像1204是用于將該第二中間圖像以縮小的大約1 4的比例成像到像面1290上的純折射物鏡部分1230的物體。被設計成將布置在物面1201中的物以縮小比例成像到像面1202上的整個投影物鏡1200包括三個物鏡部分1210、1220、1230，每個物鏡部分被設計成將物鏡部分上游的場面成像到物鏡部分下游的場面中。第一物鏡部分1210包括四個連續的透鏡1211、1212、 1213、和1214，緊接著是，第一中間圖像1203上游的第一凹面鏡1221。因此，第一物鏡部分是反射折射物鏡。第二物鏡部分1220也是反射折射物鏡，包括緊接著位于第一中間圖像1203下游的第二凹面鏡1222和正透鏡12沈、1227、12 和12 ，所有這些部件對于將第一中間圖像1203重新聚焦至第二中間圖像1204是有效的。第三物鏡部分1230是純折射且包括系統的自由可接近的孔徑光闌A。與上述實施例相對照的是，僅僅第一中間圖像1203被定位在由凹面鏡1221、1222 所定義的鏡間間隔內，而第二中間圖像1204位于該鏡間間隔的外部。由相互面對的兩個凹面鏡1221、1222所限定的凹面鏡組具有凹面鏡組入口和凹面鏡組出口。在朝著光軸1205 幾何位置靠近第二凹面鏡1222邊緣放置的凹面鏡組入口處，來自物側的輻射進入鏡間間隔，在朝著光軸幾何位置靠近第一凹面鏡1221邊緣放置的凹面鏡組出口處，該輻射在凹面鏡上反射之后從所述鏡間間隔出射。本實施例的特征在于，投影物鏡的第一光瞳面PSl位于凹面鏡組入口附近，而第二光瞳面PS2位于凹面鏡組出口附近。與此對照的是，在多數其它實施例中，例如在圖1至4、7至14中所示的，凹面鏡組入口和凹面鏡組出口是光學靠近中間圖像，所述中間圖像是投影透鏡的場面。同樣，在上述實施例中，從第一凹面鏡反射的輻射在作用在第二凹面鏡之前與光軸交叉，這樣在光軸的相對側處在凹面鏡的反射表面上有效地留下輻射的覆蓋區域。相對照的是，在圖25和沈所示的實施例中，第一和第二凹面鏡1221、1222布置在光軸的同一側上。由于這個差異，位于凹面鏡所定義間隔內的光路相對于布置在上述實施例中凹面鏡頂點之間的中間布置的對稱點來講幾乎是點對稱，從而光軸相對于垂直于所述光軸并且布置在圖2536實施例中的凹面鏡頂點之間中間的鏡面來講是幾乎鏡面對稱。光學上講，基本上根據圖25 J6所示實施例的原理設計的實施例，如果所述實施例是通過靠近場面的透鏡作用來按照需要影響場像差，則所述實施例是有利的，這是因為物面1201和像面1202之間的一個場面-即第二中間圖像1204的場面布置在距由凹面鏡 1221,1222限定的鏡間間隔外部一定距離處自由可接近。如在圖25中所示的，兩個場透鏡 1229、1235布置在緊靠近該中間圖像1204的上游(1229)和下游(123 的靠近該第二中間圖像的位置，從而形成用于像差校正的場透鏡組。第一和第二物鏡部分1210、1220對于相距凹面鏡組(凹面鏡1221、1222所定義的)一定距離、在幾何上位于該凹面鏡組后面形成中間圖像1204是有效的。由于光瞳面 PS2布置在凹面鏡組出口附近，結合作為傅立葉變換透鏡組的透鏡組12 到12 可以用于定位和限定中間圖像1204的特征，然后通過第三物鏡部分1230將所述中間圖像1204重新成像到像面1202上。這些性質使得通過第一和第二物鏡部分1210、1220形成的子系統可以用作這樣的中繼系統，所述中繼系統將中繼系統前面和下游的光學系統的光路鏈接在一起。由于凹面鏡組的凹面鏡1221、1222的作用，該中繼系統可以設計成對于至少部分補償凹面鏡組上游和下游的正透鏡負面影響的圖像彎曲具有強烈的影響。圖27示出了具有類似于圖4所示實施例的通常結構的投影物鏡1300的變型，即具有包括兩個凹面鏡1321、1322并且不具有折射光學元件的第二反射物鏡部分1320。與圖4中的特征/特征組相似的特征/特征組使用在原附圖標記基礎上加1100的類似附圖標記表示。在圖27和27A中給出了規格。用于建立第一中間圖像1303的第一屈光物鏡部分1310具有緊接物體表面1301 后面的第一透鏡元件1312，該第一透鏡元件的入射表面是非球面的，并且朝著物體表面凸起，在每個都具有正折射光學能力的透鏡組之間在第一物鏡部分中提供孔徑光闌A。反射第二物鏡部分1320的凹面鏡1321、1322每個都具有非球面鏡面。該設計的特征在于，凹面鏡1321、1322的非球面鏡面具有相同的非球面形狀。這樣允許正好使用相同的光學測試裝置，用于測量在制作過程中兩個凹面鏡的非球面形狀。如從表27、27A中所看到的，凹面鏡的半徑(描述了鏡面的基本形狀)和非球面常數(描述了相對于表面25 J6基本形狀的非球面偏差)是相同的。在其它的實施例中，基本形狀和非球面常數在兩個凹面鏡之間稍微變化。甚至在這樣的情況下，如果鏡面成形的形狀相似，使得對于測量兩個鏡面來講可以使用相同的測量光學元件，則可以實現關于制作過程成本的大幅度降低。投影物鏡1400(該投影物鏡1400的透鏡部分在圖觀中示出)具有類似于圖4中所示的實施例的通常結構。因此，相似的特征/特征組使用在原附圖標記基礎上加1200的類似附圖標記表示。在圖觀和^A中給出了規格。包括孔徑光闌A的第一屈光物鏡部分1410被設計成用于建立第一中間圖像1403。 第二反射(純反射)物鏡部分1420包括第一凹面鏡1421和第二凹面鏡1422，這兩個凹面鏡結合從第一中間圖像1403中建立第二中間圖像1404。屈光第三物鏡部分1430設計成將第二中間圖像1404成像到像面1402上，從而在操作期間輻射穿過浸液流體I (水)的薄層。當將設計最優化時，特別需要關注的是，在鏡制作期間簡化非球面鏡面的光學測試。為此目的，第一凹面鏡1421的鏡面具有拋物線形狀(相對于表^A、表面23來講)。提供下面的考慮以有助于理解為何拋物線形狀的鏡面簡化了測試。通常，非球面鏡面的光學測試需要使用特別調整的光學測試系統，所述光學測試系統設計成產生具有失真波前的測試輻射，所述具有失真波前的測試輻射適用于所需要鏡面的非球面形狀，使得入射至非球面上的測試波的局部入射角對于非球面的每個位置來講是矩形的。為此目的， 通常使用光學測試裝置，所述光學測試裝置使用等光程的光學系統、或者補償系統(K-系統)或者計算機產生的全息照相(CGH)或者它們的結合，以用于整形失真的波前。由于構造用于每個非球面形狀的特殊設計的測試光學元件昂貴，因此需要的是可替換的方案。相反，可以使用簡單的測試設備來測試具有拋物線形狀的非球面鏡。為了進一步解釋，考慮到純圓錐旋轉對稱表面形狀可以通過下面的等式來描述
Ch2Ρ=ι+Λ/1-Φ+1),2這里，ρ是表面點的軸向坐標，k是圓錐常數，c是在頂點(光軸與鏡面交叉)處的表面曲率(即，半徑r的倒數(l/r))，h是高度(垂直于光軸測量的)。使用這樣的等式，根據圓錐常數k的值可以產生不同圓錐旋轉對稱表面形狀。例如，球面形狀對應于k= 1，值 k = -1描述了一種拋物線，值k < -1描述了雙曲線，值-1 < k < 0描述了橢圓形狀。所有這些形狀具有共同點，即布置在特定位置的物體點(取決于表面的形狀)將在沒有像差 (共點的成像)(stigmatic imaging)的情況下成像。在本發明的實施例中或具有凹面鏡的其它投影物鏡中，至少一個非球面圓錐鏡因此可能是有用的。考慮到鏡測試的需要，拋物面形狀(k = -1)是特別有用的，這是因為物體點(將在沒有球面像差的情況下成像)被定位在無窮遠處。換句話說，平行于光軸作用在拋物面表面上的平行光束或者來自測試光束的光將被拋物面鏡聚焦成一個且僅僅一個焦點。這一點是非常有利的，因為不需要用于將測試波的光束發散或者會聚的特殊設置。該測試波具有平面波波前。在圖四中示意性地示出了可能的測試設置。此處，與通過鏡表面定義的光軸OA一起示出了拋物面鏡鏡面1421。測試設備包括測試光學系統1460，所述測試光學系統1460 設計成用于建立平行于光軸OA的平行測試光束，并且入射在拋物面鏡鏡面上。測試設置還包括球面鏡1470，所述球面鏡相對于拋物面鏡1421的所需要形狀來成形和布置，使得球面鏡1470的曲率1490的中心與拋物面鏡的焦點重疊。在該布置中，具有通過光學元件1460 提供的并且入射在拋物面鏡鏡面1421上的平面波前的測試波1495首先通過拋物面鏡在作用到球面鏡1470之前會聚成拋物面鏡的焦點1490。球面鏡1470將測試波沿著相同的光路反射回測試光學元件1460。可使用平面參考波和從拋物面鏡反射回來的波之間的光程長度偏差以表征該拋物面鏡的拋物面形狀。投影物鏡1400是焦闌的位于物側和像側上。對于該物側焦闌有貢獻的一個特征在于，緊接著物面之后的第一透鏡元件(正凹凸透鏡1412)的入口側的特定凸出形狀。位于物側上第一兩個透鏡的非球面表面對于焦闌有貢獻。焦闌光束在物側和像側上基本上沒有場區域誤差，即，實際上沒有橫越物場或像場的焦闌變化。在圖30至32中，示出了另外三個投影物鏡1500、1600和1700的實施例，所述三個投影物鏡具有類似于圖4中所示包括反射第二物鏡部分的總體結構。類似的特征/特征組使用在原附圖標記基礎上加1300、1400、1500表示。在表30、30A、31、31A、32、32A中給出了規格。當設計這些實施例時，應當特別注意材料消耗和第一屈光物鏡部分1510、1610、 1710所需要的安裝間隔的優化，所述第一屈光物鏡部分1510、1610、1710用作將物場成像為第一中間圖像的中繼系統。作為圖30、31和32的所有實施例的公共特征，第一物鏡部分僅僅具有六個透鏡元件，即具有相當大折射光學能力的透明光學元件。由于僅僅使用正透鏡，從而在具有相對小最大直徑的軸向短物鏡部分中，使用強會聚光學能力建立第一物鏡部分。在所有的實施例中，平面平行板1519、1619、1719緊接著投影物鏡的各個第一光瞳面1511、1611、1711來定位。在接近光瞳面處放置至少一個基本平面平行板的有利之處在于，使得所述板可以用于校正由于制作或者其它因素(校正非球面)導致的像差。這種板可以互換。在圖30的實施例中，孔徑光闌A放置在緊接著平行板1519之前的光瞳位置處的第一物鏡部分1510內部。在圖31和32的實施例中，所述孔徑光闌分別布置在第三光瞳面1631、1731處最大光束直徑區域中第三物鏡部分內。此處提到的所有實施例僅僅具有位于像側光瞳面和像面之間的正透鏡，圖30的實施例具有五個這樣的正透鏡，其它的實施例(圖31、圖32)僅僅具有位于像側光瞳面和像面之間的四個正透鏡。圖30到32中實施例的第一物鏡部分的比較視圖揭示了，使用非球面表面和緊接在物鏡面之后第一透鏡元件的入射表面的曲率之間的特定關系。在圖30的實施例中，第一透鏡元件1512是具有朝著物面的非球面入射面的雙凸正透鏡，該入射面僅僅稍微彎曲，曲率的半徑超過300mm。使用6個非球面表面(通過點來表示)。在第一中間圖像1503區域中交叉的光線是顯而易見的，彗形像差是第一中間圖像1503中一個最主要的成像誤差。通過第一中間圖像下游的光學表面的設計補償了該誤差。相反，在圖31示出的實施例中，第一透鏡元件(正凹凸透鏡1612)的非球面入射表面具有相對強的凸曲率，所述凸曲率具有小于300mm的曲率半徑(在這種情況下R約等于154mm)。在第一物鏡部分1610中，僅僅使用了四個非球面表面。該非球面表面用于彎曲入射表面的光學效應，使得第一中間圖像 1603基本上沒有彗形像差。這就表明這樣一種趨勢，即入射側的強凸曲率對于獲得具有小
32量非球面表面的良好質量的第一中間圖像來講是有用的。在圖32示出實施例的第一物鏡部分1710中，結合具有中等曲率(曲率半徑> 300mm)的第一元件(雙凸面透鏡1712)的入射表面使用了 5個非球面表面的中間數量。假設投影物鏡的入射表面不具有曲率(平面表面)或者具有弱曲率(例如曲率的半徑值大于等于500nm)，這樣使得物鏡對于環境壓力的壓力波動相對不敏感。當非球面表面的數量等于或者小于所有三個實施例的第一物鏡部分中正透鏡的數量時，可以看出當僅僅使用正透鏡元件并且假如具有折射光學能力的透鏡數量和非球面表面數量之間比值小于1. 6時，則可以得到緊湊的設計。圖30到32的實施例示出了，在具有對于所有物鏡部分公共的直線光軸和第二反射物鏡部分的優選設計的框架中，有可能在物鏡(第一物鏡部分)的入射側上設計中繼系統，軸向長度比第三物鏡部分的軸向長度小許多。軸向長度(在物體表面和第一中間圖像之間測量的)可能小于第三物鏡部分(在第二中間圖像和像面之間測量的)的軸向長度的 90%或者小于80%。這樣就表明可以以折射物鏡部分之間的第二(反射或者反射折射)物鏡部分的各種不同位置來使用所述設計。在圖30到32的實施例中，最靠近像面的平凸透鏡-即物鏡中最后的透鏡是由氟化鈣制成。由于該材料對于由輻射誘導的密度變化(特別致密)不太敏感，因此相對于具有由熔融石英制成的最后透鏡的物鏡來講，所述物鏡的壽命可能增加。然而，在使用基于水的浸液流體進行操作所設計的浸液物鏡部分中，由氟化鈣制成的最后透鏡元件是有問題的，這是由于氟化鈣溶解于水。因此，可能降低系統的使用壽命。因此，保護最后透鏡元件免受侵蝕性的浸液流體侵蝕造成惡化的保護層可能是有用的。例如在本申請人于2003年 12月19日在美國提交的臨時申請60/530623中描述了適當的保護層，該公開的內容包含在此作為參考。在圖30到32的實施例中，具有厚度0. 3mm的熔融石英的薄平面平行板通過扭被附著到平凸氟化鈣透鏡的平面出射表面上。如果需要的話，提供投影物鏡出射表面的平面平行石英玻璃板可以互換。如果由于高輻射負載損傷了熔融石英材料和/或如果熔融石英保護板上出現雜質和/或劃痕，則互換可能是人們所需要的。下面解釋使用圖32的實施例作為進一步表征根據本發明的投影物鏡特征的實例。為此目的，用粗線條示出了主光線CR以有助于理解，所述主光線是從基本上平行于光軸的最外面場點(距離光軸AX最遠)延伸并且在三個連續的光瞳面位置PI、P2、P3處與光軸交叉，所述三個光瞳面位置的每個位置位于成像物鏡部分1710、1720、1730的其中一個內。在下面的描述中，使用“主光線角度”表示沿著主光線在每個位置處光軸AX和主光線CR之間包含的角度。在第一中間圖像1703的位置處主光線CR是發散的(在光傳播方向上主光線高度增加)。在第一中間圖像之后增加主光線高度對應于第一中間圖像1703下游第一物鏡部分1710的負主光線交叉長度。這里，“主光線交叉長度”定義為中間圖像的位置和在所述中間圖像處與主光線CR相切的交叉點之間的軸向長度。所述交叉點定位在第一物鏡部分1710內的第一中間圖像的物側上。相對于第一中間圖像的負主光線交叉長度對應于第一物鏡部分的負(虛)出射光瞳。相反，在第二中間圖像1704處存在對應于第二中間圖像下游的正主光線交叉長度的會聚主光線，這對應于位于第二中間圖像下游的實出射光瞳。與第二中間圖像1704相關的第二物鏡部分1720的實出射光瞳因此被定位在超出像面的第三物鏡部分1730(實出射光瞳)的外部。第一物鏡部分1710的虛出射光瞳與第二物鏡部分1720的實入射光瞳一致。假設具有這些條件，提供具有至少兩個中間圖像的投影物鏡，其中一個成像物鏡部分(這里是布置在折射第一物鏡部分和折射第三物鏡部分之間的反射折射或者反射第二物鏡部分)在第一和第二中間圖像之間成一個實像，另外， 實入射光瞳成像為實出射光瞳。由于在折射第一物鏡部分內部存在可接近的光瞳面Pl以及第三物鏡部分內的另一可接近的光瞳面P3，因此這種類型的投影物鏡具有兩個可能的用于放置孔徑光闌的位置，以有效地定義在成像過程中使用的數值孔徑。這里，術語“可接近的”指的是在物鏡部分區域中穿過投影物鏡的光僅僅通過一次的可能的孔徑光闌位置。此外，根據此處所討論的優選實施例的投影物鏡具有位于物面和像面之間的三個實光瞳面PI、P2和P3，其中這些光瞳面的其中一個光瞳面中，最大主光線角度小于物側數值孔徑，并且另外滿足下列條件之中的至少一個條件(1)在三個光瞳面的兩個光瞳面中，最大邊緣光線高度最多為第三光瞳面(此處為第三光瞳面P3)中最大邊緣光線高度的 50% ； (2)在所述光瞳面的兩個光瞳面中，最大主光線角度至少為第三光瞳面中最大主光線角度的2倍；(3)在所述光瞳面的兩個光瞳面中，最大主光線角度至少是物側數值孔徑的2 倍。下面，示出了許多實施例，所述實施例在其中所使用的制作和測試非球面表面方面進行了優化。為了闡述在透鏡上制作非球面表面期間所產生的這些問題中的一個問題， 圖33(a)和33(b)中每個圖都示出了通過常規物鏡的子午線透鏡部分的放大部分視圖，所述常規物鏡具有包括非球面入射表面AS的薄正透鏡L。在圖33(a)中，示出了從傳輸光束的周圍延伸的特征光線Rl以及靠近光學系統的光軸延伸的特征光束R2，以闡述非球面透鏡L的光學作用。在常規系統CONV中，非球面表面AS被設計成用作光線靠近光軸通過的正透鏡，并且設計成用作光線靠近光束外圍(光線Rl)的負透鏡。為了在子午線方向獲得折射光學能力的變化，所述非球面表面在光軸附近的區域具有正曲率(C > 0)，在光線Rl通過的外圍區域中具有負曲率(C<0)。拐點的特征在于局部曲率C = O放置在凸出部分(在光軸周圍)和凹陷部分(在外圍)之間。盡管從光學的角度來講，通過這種方式獲得的曲率指向的局部變化可能是人們所期望的，但是當考慮到表面精加工時，拐點是非常關鍵的。 這是因為具有用于有效表面拋光的合理直徑的表面精加工工具(如圖33(b)中示意示出的工具T)在拐點附近區域可能具有相當大的不均勻影響。因此很難獲得具有拐點的充分光學質量的非球面表面。如果這些非球面表面不具有拐點，則這些問題可以避免。設計圖34(在表34和 34A中給出了規格)中示出的投影物鏡1800使得非球面表面不具有拐點。從制作觀點來講，由本發明人所認識到且非常關鍵的非球面表面的另一特征將結合圖35加以解釋。本發明人已經發現的是，如果可以避免光軸外部非球面表面的表面形狀上的極值點(最小或者最大)，則可以得到高光學質量的非球面表面，或者如果不可能避免該極值點，而極值點僅僅在具有基本平坦形狀的非球面表面上使用也可獲得高光學質量的非球面表面。在圖35中，用函數p(h)示意地示出了兩個非球面表面ASl和AS2的表面形狀，其中P為平行于光軸(ζ方向)測量，h為表面點的高度，其中所述高度對應于表面點和光軸之間的軸向距離。如此處使用的參數P表示與光軸正交且與相關表面點相交的平面至與該平面平行且與光軸上的光學元件的頂點V接觸的平面之間的軸向間隔。在該方面，非球面表面上極值點的特征在于這樣的事實，一階導數(表征了表面斜率)由下式給出
— = 0 dh并且二階導數為
Cl2n^O dh(此處二階倒數描述了表面曲率)。因此，圖35中的第一非球面ASl具有與二階導數相反符號的第一極值點EXl 1和第二極值點EX12，而第二非球面AS2僅僅具有一個極值點EX21。在這里所使用的定義中，沒有考慮光學表面的頂點V (此處h = 0)，這是因為此處所考慮的頂點總是為旋轉對稱非球面表面的極值點。在圖35中，在光軸(h = 0)和表面區域的外圍之間示意性描述了表面形狀，所述表面通過工具例如拋光進行精加工。該表面精加工區域的特征在于最大高度hmax。操作中光學使用的最大區域通常較小，使得光學使用的半徑其特征在于，最大值h。pt < hmax。在該區域邊緣和光學部件邊緣之間的位于光學使用區域外部的區域表示為超出區域OR。該區域通常用于安裝光學元件。然而在制作期間，對于最佳表面形狀則必須考慮該超出區域。下面，將解釋如果想要得到最優表面質量為什么非球面表面上的極值點可能非常關鍵。為此目的，在第一極值點EXll的區域中操作具有合理尺寸直徑的旋轉拋光工具T。 根據極值點EXll附近的“谷底”和凹陷底部區域的工具T之間的相對尺寸，谷底可能不能被充分拋光，這是因為在大多數情況下工具“橋接”了關鍵底部區域。因此極值點區域中的表面質量可能與遠離關鍵極值點區域的表面質量不同。另一方面，如果該極值點對應于非球面表面上的凸起“小丘”，該區域可能比周圍區域更強烈地拋光，這可能導致極值點區域中表面質量的不規則。如果非球面表面沒有極值點(除了在頂點處必須的極值點之外)，則這些問題可以避免。當處理光學上使用區域的外圍區域時，由于工具T通常延伸超出最大光學使用區域(在h。pt)，因此期望的是在邊緣區域OR處避免極值點。另一方面，為了獲得在子午線方向非球面表面的折射光學能力的特定變化，可能期望的是具有極值點的非球面表面。本發明人已經發現，如果極值點存在于具有基本平坦基本形狀的光學表面上，則從制作的觀點來講極值點可能是可以接受的。例如，非球面表面可以形成在平凹透鏡或者平凸透鏡的平坦側上，或者平面平行板的表面上。優選的是，具有極值點這種表面的最大ζ變化(Pmax)的絕對值不應超過0.5mm，更加優選的是，應當小于 0. 25mm。因此，在光學表面質量沒有顯著不規則的情況下，可以得到非球面表面上的極值點的光學優勢。在圖36中，示出了投影物鏡1900的實施例，此處所有非球面表面沒有位于光軸外部的極值點。在表36和36A給出了其規格。如果期望得到具有極值點的非球面表面，則應當將其形成在具有基本平坦基本形狀的光學表面上，典型地具有|r| > 2000mm的長半徑。圖37和38示出了根據圖4中的總體結構(即分別具有反射(純反射)第二物鏡部分2020、2120)設計的投影物鏡2000、2100的實施例。類似的特征/特征組分別使用在原附圖標記的基礎上加上1800、1900的類似附圖標記來表示。在表37、37A和38、38A中給出了其規格。當在設計這些實施例時，應將重點特別放在僅具有少量校正裝置(諸如非球面)且透鏡數目適當的平衡設計上。此外，在投影物鏡的不同部分中折射光學能力的平衡分布對于整個光束系統的諧波光束偏差具有貢獻。該諧波的總體結構使得該設計對于單
35個透鏡元件或者透鏡組的失調比較不敏感，并有利于包含動態影響光學系統性能的操作裝置，例如通過在軸向、垂直于光軸的方向和/或通過傾斜移動單個透鏡或者透鏡組。在圖37的實施例中，僅僅使用了 10個非球面表面，根據上面給出的考慮，這可以以相對節省成本的方式測試和制造。最后的光學元件(緊接著像面2002之前的平凸透鏡 2050)由熔融石英制成，在光學使用區域邊緣處具有厚度約為23mm。整個波前相位誤差降低至1. 6πιλ。所有的透鏡都由熔融石英制成，為了制作所有透鏡需要大約60kg的熔融石英母板材料。相反，形成圖38實施例的最后元件的平凸透鏡2150由氟化鈣制成，該材料不容易出現由于輻射造成的密度變化(壓縮和稀疏)。使用通過適當努力就可以制造的12個非球面表面，可能得到其特征為波前相位誤差為2. ImA的性質。該實施例中使用了總母板質量約為63kg的熔融石英以及1. 5kg的氟化鈣。圖39和圖40中，示出了兩個實施例，在其他特征中，所述兩個實施例的特征在于這樣的事實，將物場成像到第一中間圖像的第一物鏡部分為包括具有彎曲鏡面的一個凹面鏡和附加鏡的反射折射物鏡部分，此處，在對于所有物鏡部分具有一個直線共同光軸的優選實施例的投射物鏡中，凹面鏡和附加鏡的彎曲鏡面相互面對使得第一物鏡部分可以用作中繼系統。圖39中示出的投射物鏡2200的規格在表39和表39A(非球面常數)中給出。該系統被設計成用于193nm，使用水(n = 1.436677)作為浸液流體。除了最終像側光學元件 (由氟化鈣制成的平凸透鏡2260)之外的所有透鏡都使用熔融石英制成。在布置在光軸外部21. 8mm的像場大小^mm ·5. 5mm處得到像側數值孔徑NA = 1. 2。軌道長度(物像距離) 為 1125mm。設計第一反射折射物鏡部分2210用于建立第一中間圖像2203。設計成用于從第一中間圖像中建立第二中間圖像2204的第二反射折射物鏡部分2220包括第一凹面鏡2221 和第二凹面鏡2222以及正凹凸透鏡22 ，所述第一凹面鏡和第二凹面鏡具有相互面對且限定了一個鏡間間隔的凹面鏡鏡面，所述正凹凸透鏡22 在緊接著第一中間圖像的下游具有非球面凹面入射表面。屈光第三物鏡部分2230設計成用于將第二中間圖像成像到像面2202，借此，輻射透射過水(浸液流體I)的薄層。孔徑光闌A定位在第三物鏡部分中。第一物鏡部分2210從物場開始的光學序列上講包括具有強非球面入射表面和非球面出射表面的雙凸正透鏡2211 ；具有非球面凹入射表面和球面出射表面的正凹凸透鏡2212 ；具有物側凹面鏡鏡面且被設置成偏心于光軸但是與光軸2205交叉的凹面鏡 2213。從凹面鏡反射回來的輻射以相反方向透射正凹凸透鏡2212，并且與穿過物場和凹面鏡2213之間的輻射相比，大部分作用在光軸的相對側上。通過涂覆在凹透鏡2211像側表面上的一個離軸鏡提供具有凸面鏡鏡面的附加鏡2214。在第一中間圖像形成之前，輻射第三次穿過正凹凸透鏡2212。因此，透鏡2212在橫向偏移透鏡區域使用了三次。凹面鏡2213光學定位在光瞳面附近，而凸面鏡2214光學布置在靠近中間圖像 2203處。因此，場像差和光瞳像差可以通過根據凹面鏡和凸面鏡2213,2214的形狀來選擇性地單獨校正。這樣允許調整第一中間圖像2203的校正狀態，使得可以通過第一中間圖像下游后面的兩個物鏡部分補償殘余像差，所述兩個物鏡部分包括反射折射第二物鏡部分 2220。第一物鏡部分被設計為具有放大率為I β i I > 1的放大系統。第一中間圖像2203幾何上定位成接近于第二物鏡部分的凹面鏡2221和2222之間限定的鏡間間隔外部的凹面鏡2213的最近邊緣，借此，第一中間圖像和第一凹面鏡2221之間的光學距離變得相當大， 而第二凹面鏡2222和第二中間圖像2204之間的光學距離變得相當小。因此，第二物鏡部分的凹面鏡的尺寸顯著不同，第一凹面鏡的光學使用區域大約為第二凹面鏡上相應區域的兩倍。凹面鏡2221和2222定位在光軸外部使得光軸不與光學使用的鏡面交叉。由于相對于主光線和邊緣光線的光線高度之間的比例來講，凹面鏡定位在不同的位置，因此對于不同成像誤差的凹面鏡的校正效果可以分布在兩個反射折射物鏡部分2210和2220之間。圖40示出了投射物鏡2300被設計成具有有限像側工作距離的“固態浸液透鏡”， 該有限像側工作距離是系統的設計波長(193nm)次數或者其一部分(例如λ/2，或者 λ/4，或者以下)。從最后透鏡的出射表面出射的漸消失場可以用于成像。該系統適合于光學近場光刻。參考本申請人在2003年7月9日提出的德國專利申請DE10332112.8，其中規定了用于光學近場光刻的優選條件。在為了得到像側數值孔徑NA > 1的情況下，不需要液體浸液流體。在用于像場尺寸22mm ·4. 5mm的NA = 1. 05的實施例中，離軸39mm布置像場。整個縮小比例為1 4，軌道長度為1294. 4mm。在該設計中，包括最后像側平凸透鏡 2360的所有透鏡均由熔融石英制成。表40和40A(非球面常數)中給出了規格。設計用于以放大比例從物場建立第一中間圖像2303的第一反射折射物鏡部分 2310，沿著光路序列包括具有非球面入射表面和球面出射表面的雙凸正透鏡2311 ；具有物側鏡面的凹面鏡2312 ；具有朝著凹面鏡的微彎曲凸面鏡鏡面的凸面鏡2313，所述凸面鏡 2313由涂覆在透鏡2311的像側透鏡表面的升高部分上的鏡形成；具有凹入射側的雙球面正凹凸透鏡2314 ；和具有定位在第一中間圖像2303的中間附近的強非球面出射表面的雙凸正透鏡2315。第二反射折射物鏡部分2320拾取第一中間圖像2303，并形成幾何定位在由第二物鏡部分的第一凹面鏡2321和第二凹面鏡2322限定的鏡間間隔內的第二中間圖像2304。 第二物鏡部分還包括每個分別定位在緊接相應的凹面鏡2321和2322鏡面表面的負凹凸透鏡2325、2326。這樣就可以得到縱向色差(CHL)的強校正效果。具有物側非球面表面和像側球面表面的雙凸正透鏡23 在第一和第二凹面鏡2321、2322之間延伸橫越整個投影物鏡直徑，并且被輻射穿過三次，一次是在第一中間圖像和第一凹面鏡之間，第二次是在第一和第二凹面鏡2321、2322之間，第三次是在第二凹面鏡2322和第二中間圖像2304之間。在該實施例中，所有三個凹面鏡2312、2321、2322定位成光學遠離投影物鏡的光瞳面。同樣，幾乎平凸面鏡2313清晰地定位在第一光瞳面Pl的外部。這樣的設計允許將反射折射物鏡部分的校正效果分配在第一和第二物鏡部分之間。本發明允許制作反射折射投影物鏡，該反射投影物鏡在實際應用在投影曝光裝置的許多方面中與傳統的折射投影物鏡具有相似的特性，借此，可以大大有利于折射系統和反射折射系統之間的改變。首先，本發明允許建立具有一個直線(未折疊)光軸的反射折射投影物鏡。此外，布置在光軸一側的物場可以成像到布置在光軸相對側上的像場，即，使用“負放大”來執行成像。第三，物鏡可以設計成具有各向同性放大。此處，術語“各向同性放大”是指沒有“圖像翻轉”的成像，即物場和像場之間的手征性沒有改變。換句話講，右手側坐標系中描述的刻度片的特征可以使用圖像中相似的右手側坐標系進行描述。在垂直于光軸的χ方向和y方向均出現負各向同性放大。這允許使用折射投影物鏡成像所使用的相同類型的刻度片。這些特征有助于在設計用于折射投影物鏡的常規曝光裝置中實施根據本發明的反射折射投影物鏡，這是由于不需要主要重構，例如在刻度片臺和晶片臺。同樣，根據本發明，設計用于折射投影物鏡的刻度片在理論上可用于反射折射投影物鏡。這樣對于終端用戶可以得到相當大的成本節省。如前所述，本發明允許構建具有高數值孔徑的反射折射投影物鏡，尤其是允許數值孔徑NA > 1的浸液光刻，這可以使用相對小量的光學材料進行構建。在下面所考慮的參數中證明了小量材料消耗的可能性，所述下面所考慮的參數描述了可以制作特定緊湊投影物鏡的這樣的事實。通常，投影物鏡的尺寸容易隨著像側數值孔徑NA的增加而大幅增加。從經驗上講，已經發現根據Dmax NAk，其中k > 1，最大透鏡直徑Dmax傾向于隨著 NA的增加比線性增加更強的增加。值k = 2是用于該應用目的的一個近似。另外，已經發現，最大透鏡直徑Dmax與像場尺寸成比例的增加(由像場高度Y’表示)。為了該應用的目的，假設線性相關。基于這些考慮，第一緊密度參數COMPl定義為COMPl = Dmax/(Y，· NA2)很顯然的是，對于給定的像場高度和數值孔徑值來講，如果需要緊湊設計的話，第一緊密度參數COMPl應當盡可能的小。考慮到為了提供投影物鏡所必須的整個材料消耗，透鏡的絕對數隊也是相關的。 通常，具有較小數量透鏡的系統對于具有較大數量透鏡的系統來講是優選的。因此，第二緊密度參數C0MP2定義為C0MP2 = COMPl · Nl小數值的C0MP2表示緊湊的光學系統。另外，根據本發明的投影物鏡具有至少三個物鏡部分，用于將入射側場面成像到光學共軛的出射側場面，其中成像物鏡部分在中間圖像處聯系起來。通常，光學系統的成像物鏡部分的數量Nop越高，透鏡的數量以及用于構建投影物鏡所必須的整個材料將增加。 理想的是，保持每個物鏡部分的平均數量的透鏡隊/Nop盡可能的少。因此，第三緊密度參數C0MP3定義為C0MP3 = COMPl · NL/Nop。具有小光學材料消耗的投影物鏡其特征在于小的C0MP3數值。表41概括了用于計算緊密度參數C0MP1、C0MP2、C0MP3所必須的數值以及對于提供有規格表(在表41的第1列中給出了表編號(對應于圖形的相同編號))的每個系統來講這些參數的相應的數值。因此，為了獲得具有至少一個凹面鏡和至少三個成像物鏡部分(即，至少兩個中間圖像)的緊湊反射折射投影物鏡，應當滿足下面條件中的至少一個條件COMPl < 11優選的是COMPl < 10. 8，更優選的是COMPl < 10. 4，甚至更優選的是應當滿足 COMPl < 10。C0MP2 < 300優選的是C0MP2 < 280,更優選的是C0MP2 < 250，甚至更優選的是應當滿足C0MP2 < 230。
C0MP3 < 100優選的是C0MP3 < 90，更優選的是C0MP3 < 80，甚至更優選的是應當滿足C0MP3 < 75。表41示出根據本發明的優選實施例通常觀察到這些條件中的一個條件，表明根據在該規格中給出的設計規則得到了具有適度材料消耗的緊湊設計。如果需要的話，可以使用各種類型的填充氣體來填充投影物鏡的光學元件之間的空間。例如，根據實施例所需要的性質，可以使用空氣或者氮氣或者氦作為填充氣體。優選實施例的特征在于一個或者多個下面的條件。第一物鏡部分優選的設計成放大系統，優選的具有1< I β」<2.5范圍的放大率。這樣確保了在第一中間圖像處具有低的ΝΑ，并且有助于避免漸暈問題。I β J可以是1 1或者可以略小例如0.8彡I β」彡1。 第二物鏡部分優選的設計為具有接近單位放大率的系統，即幾乎沒有放大或者縮小。特別是，第二物鏡部分可以設計為這樣的系統，所述系統具有的放大率日2在0.4< I β2| <1.5 范圍，更優選的是在0.8 < I β2| < 1.25范圍或者是在0.9 < I β2| < 1. 1范圍。第三物鏡部分優選的具有縮小率I β3| < 1。整個投影物鏡具有放大率日，其中日=^^·^^·^^。 第二中間圖像可以具有大于圖像尺寸的尺寸。優選的是，第一中間圖像和第二中間圖像都幾何上位于第一凹面鏡和第二凹面鏡之間的鏡間間隔內。第一中間圖像和第二中間圖像幾何上位于其中心位于第一凹面鏡和第二凹面鏡之間鏡間間隔內兩個凹面鏡之間的中點附近的中間區域中，其中所述中間區域在具有軸向延伸小于等于第一和第二凹面鏡的曲面頂點之間軸向距離90%的間隔中延伸。如果d是兩個凹面鏡之間光軸上的距離，dl是第一中間圖像和第一凹面鏡之間的光軸上的距離，d2是第二凹面鏡和第二中間圖像之間光軸上的距離，則優選的滿足這樣的關系0. 5d/2 < dl < 1. 5d/2，優選的是0. 5d/2 < d2 < 1. 5d/2。上面提到的距離是將沿著光軸測量的距離，所述光軸可以被折疊。優選的是，大多數離軸場點的主光線在第一中間圖像位置附近中兩個凹面鏡之間d/4和3d/4之間所描述的相同區域中與光軸交叉。然后光瞳位置遠離凹面鏡。已經發現，有用的是，設計這樣的光學系統，使得至少一個中間圖像優選的是所有的中間圖像定位成在中間圖像和下一個光學表面之間存在有限的最小距離，即在大多數實施例中的鏡面。如果保持了有限的最小距離，可以避免的是在光學表面上或者光學表面中的污染物或者故障被尖銳的成像到像面上而造成對圖形的所需要成像的干擾。優選的是， 根據中間圖像處的輻射的數值孔徑來選擇該有限的距離，使得靠近中間圖像的光學表面上的輻射的子孔徑(特別是場點的覆蓋區域)具有最小直徑為至少3mm，或者至少5mm，或者至少10mm，或者至少15mm。從圖形和表中很顯然的是，關于鏡間間隔內的中間圖像和光學上最靠近該中間圖像布置的鏡面之間的距離，大多數或者所有的實施例都容易滿足這些條件。具有布置在凹面鏡之間的中間區域中的中間圖像的實施例在這個方面來講具有本身固有的優越性。上面所描述實施例的所有透明光學部件是由相同的材料制成的，即熔融石英 (SiO2),可能例外的是最后的像側透鏡可能由氟化鈣制成。然而，可以使用其它的材料，特別是在工作波長處透明的晶體堿土金屬的氟化物材料。為了例如幫助色差的校正(如果需要的化)還可以使用至少一個第二種材料。當然，在用于其它波長例如MSnm或者157nm
39的系統的情況下，也可以使用本發明的有利之處。上面描述的部分實施例或者所有的實施例滿足了部分或者所有的條件。應當理解的是，上面描述的所有的系統可能是用于從實物中形成實像(例如在晶片上)的完整的系統。然而，本系統可以作為較大系統的部分系統。例如，上面提到的系統的“物體”可能是由物面上游的成像系統(中繼系統)形成的圖像。同樣，由上面提到的系統形成的圖像可以用作像面下游系統(中繼系統)的物體。已經通過實例給出了優選實施例的上述描述。根據所公開的內容，本領域的技術人員不僅能夠理解本發明和伴隨的優點，并且能夠發現對于所公開的結構和方法進行各種改變和變型是顯而易見的，因此，本發明要求保護的是由本發明的權利要求書以及等效表述所涵蓋的落入本發明精神和范圍的所有修改和變型。通過參考，使得所有權利要求的內容構成了說明書的一部分。表 4J 205
表面半徑厚度材料1/2直徑1151. 64711839.665046SI0286. 1202-1368. 55244769.19717785. 2463158. 99278315.145647SI0275.9074206. 92384138.57034973. 675597.67887240.014335SI0269. 0706-5437. 4606656.81105664. 9247138. 80150916.000000SI0253.0288573. 22663149.29696847. 4489-57. 86217714.263643SI0247. 63010-84. 936107112.50966857. 27411-413. 25047739.459821SI02106.08712-160.6483035.882304109.94213797. 27793334.177152SI02115.56014-430. 752073244.699332115.66115-199. 609067-204.699112REFL134.92516157. 344690246.319295REFL109.28917862. 08449922.994398SI0270. 57118一419. 71908918.72673069.76719-150. 81633615.000000SI0267. 99120131. 97184826.14391470. 18221-1567. 19637519.813697SI0272.65622-217. 59338044.61531476. 74023-2829. 86304639. 782748SI02103. 84524-203. 8244321. 000000107.41125524.68478725.000000SI02114.96026902. 5643651.000000115.45127530. 78114638. 825378SI02116.17828-473. 2106311.000000116.066290.0000000.000000113. 55630322.94858229.038119SI02113.79131-2580. 7997021.000000113.02232512.56976330.174661SI02110.87633-677. 2358771. 000000109.01434106. 34768468.066974SI0290. 29535-1474. 9441390.99971977. 6273654. 29661142.467148CAF245.513370.0000003.000000H2020.998表 4A非球面常數
SRF2381215K00000Cl3.477033e-08-6.813990e-093.966411e-074.439638e-091.447452e-08C2-4.731536e-13-8.621629e-12-4.007014e-121.686758e-132.261476e-13C32.796504e-17-2.762099e-167.436146e-158.011815e-192.580774e-18C4一6.649516e-22-9.615951e-211.520683e-189.201114e-221.377485e-22C5-2.829603e-25-5.726076e-24-9.949722e-22-4.382820e-26-3.426657e-27C61.815473e-293.251913e-287.293926e-251.782591e-301.279942e-31
SRF1617192230K00000Cl4.549402e-081. 523352e-071. 162948e-07-1.982157e-081.201912e-08C2-5.067161e-12-5. 763168e-12-6.089203e-13-5.382822e-13-1.705175e-13C32.777252e-167. 475933e-17-1.025185e-161.200748e-17-8. 926277e-17C4-3.138154e-206. 617515e-202.192456e-20-2.867314e-21-4.435922e-21C52.350745e-24-2. 264827e-24-5.792211e-251.105789e-258.175482e-25C6-7.599030e-29-1. 064596e-285.642674e-28-3. 023003e-31-2.371799e-29
SRF3335K00Cl1.147736e-089.136462e-08C24.202468e-13-5.545932e-13C3-1.260714e-171.560631e-16C4-2.591704e-21-3.601282e-20
4權利要求
1.一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡物面中的圖形成像到投影物鏡的像面上，包括第一物鏡部分，用于將提供在物面中的圖形成像為第一中間圖像；第二物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像；第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像到像面上；其中第二物鏡部分包括具有第一鏡面的第一凹面鏡和具有第二鏡面的第二凹面鏡，所述凹面鏡的凹面鏡鏡面相互面對并且定義鏡間間隔；其中至少第一中間圖像在幾何上位于第一凹面鏡和第二凹面鏡之間的鏡間間隔內。
2.根據權利要求1的投影物鏡，其中存在正好兩個凹面鏡和正好兩個中間圖像。
3.根據權利要求1的投影物鏡，其中第一和第二鏡面是不具有孔洞的連續鏡面。
4.根據權利要求1的投影物鏡，其中投影物鏡是不具有光瞳昏暗的清楚的系統。
5.根據權利要求1的投影物鏡，其中第一中間圖像和第二中間圖像幾何上都位于第一凹面鏡和第二凹面鏡之間的鏡間間隔內。
6.根據權利要求1的投影物鏡，其中第一中間圖像和第二中間圖像幾何上位于其中心位于第一凹面鏡和第二凹面鏡之間鏡間間隔內兩個凹面鏡之間的中點附近的中間區域中， 其中所述中間區域在具有軸向延伸小于等于第一和第二凹面鏡的曲面頂點之間軸向距離 90%的間隔中延伸。
7.根據權利要求1的投影物鏡，其中d是兩個凹面鏡之間光軸上的距離，dl是第一中間圖像和第一凹面鏡之間光軸上的距離，d2是第二凹面鏡和第二中間圖像之間光軸上的距離，并且滿足關系:0. 5d/2 < dl < 1. 5d/2，和 0. 5d/2 < d2 < 1. 5d/2。
8.根據權利要求1的投影物鏡，其中大多數離軸場點的主光線在幾何上位于第一中間圖像位置附近中的兩個凹面鏡之間的光路中與光軸交叉。
9.根據權利要求1的投影物鏡，其中第一物鏡部分設計成放大成像系統。
10.根據權利要求1的投影物鏡，其中第一物鏡部分、第二物鏡部分和第三物鏡部分共享公共直線光軸。
11.根據權利要求1的投影物鏡，其中第一凹面鏡和第二凹面鏡的凹面具有旋轉對稱公共軸。
12.根據權利要求1的投影物鏡，其中第一凹面鏡和第二凹面鏡定義的光軸的反射折射部分或者反射部分相對于所述光軸的物側部分和像側部分傾斜一個角度。
13.根據權利要求1的投影物鏡，其中所述投影物鏡不包括凸面鏡。
14.根據權利要求1的投影物鏡，其中凹面鏡的至少一個鏡面是非球面。
15.根據權利要求14的投影物鏡，其中至少一個凹面鏡滿足關系p>0.22R，其中ρ = R-(R2-D2/4)°_5，其中R是曲率半徑，D是非球面鏡面的直徑。
16.根據權利要求15的投影物鏡，其中滿足條件D> 1. 3R。
17.根據權利要求1的投影物鏡，其中第一物鏡部分是包括第一凹面鏡的反射折射物鏡部分，第二物鏡部分是包括第二凹面鏡的反射折射物鏡部分。
18.根據權利要求1的投影物鏡，其中由相互面對的第一和第二凹面鏡定義的凹面鏡組具有凹面鏡組入口和凹面鏡組出口，凹面鏡組入口定位成幾何上靠近朝著光軸的第二凹面鏡邊緣，凹面鏡組出口定位成幾何上靠近朝著光軸的第一凹面鏡邊緣，并且其中投影物鏡的光瞳面布置在凹面鏡組入口附近和凹面鏡組出口附近。
19.根據權利要求1的投影物鏡，其中這樣設計所述投影物鏡，使得從第一凹面鏡反射的輻射在作用到第二凹面鏡上之前與光軸交叉。
20.一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像到投影物鏡的像面上，包括第一折射物鏡部分，用于將提供在所述物面中的圖形成像為第一中間圖像； 第二反射折射或者反射物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像； 第三折射物鏡部分，用于將第二中間圖像成像在所述像面上； 其中第二物鏡部分包括正好一個具有第一連續鏡面的第一凹面鏡和正好一個具有第二連續鏡面的第二凹面鏡，所述凹面鏡的凹面鏡鏡面相互面對并定義了一個鏡間間隔； 其中第一和第二中間圖像幾何定位在第一凹面鏡和第二凹面鏡之間的鏡間間隔內。
21.一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像到投影物鏡的像面上，包括第一物鏡部分，用于將提供在所述物面中的圖形成像為第一中間圖像； 第二物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像； 第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像在所述像面上；其中第二物鏡部分包括具有第一鏡面的第一凹面鏡和具有第二鏡面的第二凹面鏡，所述凹面鏡的凹面鏡鏡面相互面對并定義一個鏡間間隔； 其中第一物鏡部分被設計成放大成像系統。
22.根據權利要求21所述的投影物鏡，其中第一物鏡部分是折射物鏡，第二物鏡部分為反射折射或者反射物鏡，第三物鏡部分為折射物鏡。
23.一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像到投影物鏡的像面上，包括第一物鏡部分，用于將提供在所述物面中的圖形成像為第一中間圖像； 第二物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像； 第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像在所述像面上；其中第一物鏡部分為純折射部分；第二物鏡部分包括一個具有第一連續鏡面的第一凹面鏡和一個具有第二連續鏡面的第二凹面鏡，所述凹面鏡的凹面鏡鏡面相互面對并定義了一個未折疊的或者折疊的鏡間間隔；其中在兩個凹面鏡之間的光路中凹面鏡沒有形成中間圖像；和其中第三物鏡部分為純折射部分。
24.一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像到投影物鏡的像面上，包括第一物鏡部分，用于將提供在所述物面中的圖形成像為第一中間圖像； 第二物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像； 第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像在所述像面上； 其中第二物鏡部分按照下列順序包括第一平面折疊鏡，第一凹面鏡，第二凹面鏡，第二平面折疊鏡，其中凹面鏡的公共軸傾斜但是幾乎平行或者平行于物面和像面。
25.一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像到投影物鏡的像面上，包括第一物鏡部分，用于將提供在所述物面中的圖形成像為第一中間圖像； 第二物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像； 第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像在所述像面上；其中第二物鏡部分為反射折射物鏡部分或者反射物鏡部分，并且按照下列順序包括 第一凹面鏡，第一平面折疊鏡，第二凹面鏡，第二平面折疊鏡，其中兩個平面鏡被布置為單獨使用兩次的平面鏡
26.一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像到投影物鏡的像面上，包括第一物鏡部分，用于將提供在所述物面中的圖形成像為第一中間圖像； 第二物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像； 第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像在所述像面上；其中具有第一連續鏡面的第一凹面鏡和具有第二連續鏡面的第二凹面鏡布置在第二中間圖像的上游；其中第一凹面鏡和第二凹面鏡的曲面定義了旋轉對稱公共軸； 其中所述旋轉對稱公共軸相對于由第一物鏡部分定義的光軸的物側部分和由第三物鏡部分定義的光軸的像側部分以70°至110°的傾斜角度傾斜；和其中至少一個凹面鏡布置在光學遠離光瞳面的位置，在該位置處主光線高度超過邊緣光線高度。
27.根據權利要沈的投影物鏡，其中所有的凹面鏡布置成光學遠離光瞳面。
28.一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像到投影物鏡的像面上，包括第一物鏡部分，用于將提供在所述物面中的圖形成像為第一中間圖像； 第二物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像； 第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像在所述像面上； 其中第一物鏡部分是純折射的；其中第二物鏡部分是反射物鏡部分，具有第一凹面鏡和至少一個第二凹面鏡并且不包括透鏡；和其中第三物鏡部分是折射物鏡部分。
29.根據權利要求觀的投影物鏡，其中第一和第二凹面鏡的凹面鏡鏡面相互面對并且定義了具有旋轉對稱公共軸的凹面。
30.根據權利要求觀的投影物鏡，其中第一物鏡部分、第二物鏡部分、和第三物鏡部分共享一個公共光軸。
31.根據權利要求觀的投影物鏡，其中提供相對于物側部分朝著光軸傾斜的至少一個平面折疊鏡，其中凹面鏡的旋轉對稱公共軸相對于光軸的物側部分傾斜。
32.根據權利要求觀的投影物鏡，其中第二反射物鏡部分正好具有兩個凹面鏡。
33.一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像到投影物鏡的像面上，包括第一物鏡部分，用于將提供在物面中的圖形成像為第一中間圖像；第二物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像；第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像在像面上；其中第一物鏡部分是包括單個第一凹面鏡的反射折射或者反射物鏡部分，第二物鏡部分是包括單個第二凹面鏡的反射折射或者反射物鏡部分。
34.根據權利要求33的投影物鏡，其中第三物鏡部分是純折射的。
35.一種投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像到投影物鏡的像面上， 包括第一和至少一個第二凹面鏡，其中第一凹面鏡具有第一非球面鏡面，第二凹面鏡具有第二非球面鏡面，其中第一和第二鏡面具有基本相同的非球面形狀。
36.根據權利要求35的投影物鏡，其中第一和第二凹面鏡的非球面鏡面的非球面形狀是一致的。
37.根據權利要求35的投影物鏡，其中投影物鏡是除了凹面鏡之外具有至少一個透鏡的反射折射投影物鏡。
38.一種投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像到投影物鏡的像面上， 包括至少一個凹面鏡，其中所述凹面鏡的鏡面具有拋物面形狀。
39.根據權利要求38的投影物鏡，其中投影物鏡是除了凹面鏡之外具有至少一個透鏡的反射折射投影物鏡。
40.一種投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像到投影物鏡的像面上， 包括具有非球面表面的至少一個光學元件，所述非球面表面具有在該非球面表面的光學使用區域中不含有拐點的表面形狀。
41.根據權利要求40的投影物鏡，其中提供具有至少一個非球面表面的多個光學元件，其中所述非球面表面的至少50%不含有拐點。
42.根據權利要求40的投影物鏡，其中提供具有至少一個非球面表面的多個光學元件，其中所有非球面表面具有不含有拐點的表面形狀。
43.一種投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像到投影物鏡的像面上， 包括具有非球面表面的至少一個光學元件，所述非球面表面具有在光軸外部的該非球面表面的光學使用區域中不含有極值點的表面形狀，其中通過下式定義了極值點壘=0年0dh dh其中參數P表示的是平行于光學元件的光軸測量的在高度h處距表面頂點的點的距1 O
44.根據權利要求43的投影物鏡，包括具有至少一個極值點的至少一個非球面表面，其中所述非球面表面在光學元件的整個光學使用區域上是基本平坦的，使得對于非球面表面滿足下面的條件 P(h) I) < Pmax, 其中 Pmax = 0. 5mmο
45.一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像到投影物鏡的像面上，包括第一物鏡部分，用于將提供在物面中的圖形成像為第一中間圖像； 第二物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像； 第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像到像面上；其中第一物鏡部分包括具有彎曲鏡面的凹面鏡和至少一個附加鏡，其中所述凹面鏡和附加鏡的彎曲鏡面相互面對；其中第二物鏡部分包括具有第一連續鏡面的第一凹面鏡和具有第二連續鏡面的至少一個第二凹面鏡，這些凹面鏡布置在第二中間圖像的上游；光瞳面形成在物面和第一中間圖像之間，形成在第一和第二中間圖像之間，并且形成在第二中間圖像和像面之間；和至少一個凹面鏡布置成光學遠離光瞳面。
46.根據權利要求45的投影物鏡，其中所有凹面鏡布置成光學遠離光瞳面。
47.根據權利要求45的投影物鏡，其中所述附加鏡是凸面鏡。
48.一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像到投影物鏡的像面上，包括第一折射物鏡部分，用于將提供在所述物面中的圖形成像為第一中間圖像； 包括至少一個凹面鏡的第二反射折射或者反射物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像；第三折射物鏡部分，用于將第二中間圖像成像到所述像面上；其中所述投影物鏡具有最大透鏡直徑Dmax，最大像場高度Y’，像側數值孔徑NA，在中間圖像處聯系起來的透鏡數量隊和成像物鏡部分的數量Nop ；其中 COMPl = Dmax/(Y，· NA2) C0MP2 = Dmax · Nl/(Y，· NA2) C0MP3 = Dmax · NL/ (Nop · Y，· NA2)； 其中滿足下面條件中的至少一個條件(1)COMPl< 11(2)C0MP2 < 300(3)C0MP3< 100。
49.根據權利要求48的投影物鏡，其中COMPl< 11并且COMP2 < 300。
50.根據權利要求48的投影物鏡，其中COMPl< 11，C0MP2 < 300并且C0MP3 < 100。
51.根據權利要求48的投影物鏡，其中所述投影物鏡設計成具有像側數值孔徑NA> 1 的浸液物鏡。
52.根據權利要求48的投影物鏡，其中具有第一連續鏡面的第一凹面鏡和具有第二連續鏡面的至少一個第二凹面鏡布置在第二物鏡部分中；光瞳面形成在物面和第一中間圖像之間，形成在第一和第二中間圖像之間，并且形成在第二中間圖像和像面之間；和所有的凹面鏡布置成光學遠離光瞳面。
53.一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像到投影物鏡的像面上，包括第一折射物鏡部分，用于將提供在所述物面中的圖形成像為第一中間圖像； 包括至少一個凹面鏡的第二反射折射或者反射物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像；第三折射物鏡部分，用于將第二中間圖像成像在所述像面上； 其中最靠近像面的最后的透鏡是由氟化鈣制成的平凸透鏡，其中熔融石英的薄平面平行板附著到平凸氟化鈣透鏡的平面出射表面。
54.根據權利要求53的投影物鏡，其中所述板的厚度小于0.5mm。
55.根據權利要求53的投影物鏡，其中所述投影物鏡設計成具有像側數值孔徑NA> 1 的浸液物鏡。
56.根據權利要求53的投影物鏡，其中具有第一連續鏡面的第一凹面鏡和具有第二連續鏡面的至少一個第二凹面鏡布置在第二物鏡部分中；光瞳面形成在物面和第一中間圖像之間，形成在第一和第二中間圖像之間，并且形成在第二中間圖像和像面之間；和所有的凹面鏡布置成光學遠離光瞳面。
57.一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像在投影物鏡的像面上，包括第一物鏡部分，用于將提供在物面中的圖形成像為第一中間圖像； 第二物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像； 第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像到像面上；其中三個實光瞳面提供在物面和像面之間，其中一個光瞳面中的最大主光線角度小于物側數值孔徑，并且另外滿足下列條件中的至少一個條件(1)在三個光瞳面的兩個光瞳面中，最大邊緣光線高度最多為第三光瞳面中最大邊緣光線高度的50% ；(2)在所述光瞳面的兩個光瞳面中，最大主光線角度至少為第三光瞳面中最大主光線角度的2倍；(3)在所述光瞳面的兩個光瞳面中，最大主光線角度至少是物側數值孔徑的2倍。
58.根據權利要求57的投影物鏡，其中第一物鏡部分是屈光物鏡部分，第二物鏡部分是包括至少一個凹面鏡的反射或者反射折射物鏡部分，并且第三物鏡部分是屈光物鏡部分。
59.一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像在投影物鏡的像面上，包括第一物鏡部分，用于將提供在物面中的圖形成像為第一中間圖像； 第二物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像； 第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像到像面上；其中第一物鏡部分具有處于第一中間圖像下游的負(虛)出射光瞳，其中第二物鏡部分具有處于第二中間圖像下游的實出射光瞳。
60.根據權利要求59的投影物鏡，其中第一物鏡部分是屈光物鏡部分，第二物鏡部分是包括至少一個凹面鏡的反射或者反射折射物鏡部分，并且第三物鏡部分是屈光物鏡部分。
61.一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像在投影物鏡的像面上，包括第一物鏡部分，用于將提供在物面中的圖形成像為第一中間圖像； 第二物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像； 第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像到像面上；其中第二物鏡部分執行第一中間圖像和第二中間圖像之間的實像形成，并且另外將實入射光瞳成像為實出射光瞳。
62.一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像在投影物鏡的像面上，包括光軸；具有連續鏡面的至少一個凹面鏡和多個透鏡； 其中所述投影物鏡是沒有光瞳昏暗的清楚的系統，和其中所述投影物鏡具有負各向同性放大率，使得布置在光軸一側上的物場在沒有圖像翻轉的情況下被成像為布置在光軸相對側上的像場，從而在所述物場和像場之間沒有出現手征性變化。
63.根據權利要求62的投影物鏡，其中所有透鏡和至少一個凹面鏡共享公共直線光軸ο
64.根據權利要求62的投影物鏡，包括第一折射物鏡部分，用于將提供在物面中的圖形成像為第一中間圖像； 第二反射或者反射折射物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像； 第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像到像面上。
65.根據權利要求64的投影物鏡，其中具有第一連續鏡面的第一凹面鏡和具有第二連續鏡面的至少一個第二凹面鏡布置在第二中間圖像的上游；光瞳面形成在物面和第一中間圖像之間，形成在第一和第二中間圖像之間，并且形成在第二中間圖像和像面之間；和所有的凹面鏡布置成光學遠離光瞳面。
66.一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡的物面中的圖形成像在投影物鏡的像面上，包括具有連續鏡面的至少一個凹面鏡和多個透鏡，布置成沿著對于所有透鏡和至少一個凹面鏡是公共的一個直線光軸；其中所述投影物鏡是沒有光瞳昏暗的清楚的系統，和其中提供兩個可能的位置，用于放置孔徑光闌以有效地定義投影物鏡的像側數值孔徑。
全文摘要
一種反射折射投影物鏡，用于將提供在投影物鏡物面中的圖形成像到投影物鏡的像面上，包括第一物鏡部分，用于將提供在物面中的圖形成像為第一中間圖像；第二物鏡部分，用于將第一中間圖像成像為第二中間圖像；第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像到像面上；其中第二物鏡部分包括具有第一鏡面的第一凹面鏡和具有第二鏡面的第二凹面鏡，所述凹面鏡的凹面鏡鏡面相互面對并且定義鏡間間隔；其中至少第一中間圖像在幾何上位于第一凹面鏡和第二凹面鏡之間的鏡間間隔內。
文檔編號G03F7/20GK102207609SQ20111015971
公開日2011年10月5日 申請日期2005年1月13日 優先權日2004年1月14日
發明者A.埃普勒, A.多多克, D.謝弗, H.-J.曼, R.馮比瑙, W.烏爾里希 申請人:卡爾蔡司Smt有限責任公司