專利名稱：反射折射投影物鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)：
這些類型的投影物鏡被用于投影曝光系統(tǒng)上，特別是用于制作半導(dǎo)體器件和其他類型微器件的晶片掃描器或者晶片步進(jìn)機(jī)，用于將光掩?；蛘呖潭绕?reticle)(以后稱作是“掩?！被蛘摺翱潭绕?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(xì)的結(jié)構(gòu)，人們?cè)噲D增加將被使用的投影物鏡的圖像端數(shù)值孔徑 (NA)并且使用較短的波長(zhǎng)，優(yōu)選的是具有波長(zhǎng)大約小于^Onm的紫外光。然而，對(duì)于制作所需要光學(xué)元件的波長(zhǎng)區(qū)域來(lái)講足夠透明的材料非常有限，特別是合成石英玻璃以及結(jié)晶氟化物。由于可獲得的這些材料的阿貝數(shù)相當(dāng)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(tǒng)。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(tǒng)來(lái)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(jià)格和在尺寸上大到足以制作大透鏡的大尺寸結(jié)晶氟化鈣的有限可獲得性產(chǎn)生了問(wèn)題，特別是在用于非常大數(shù)值孔徑NA (例如是NA = 0. 80和更大)的 157nm處的微光刻領(lǐng)域產(chǎn)生了問(wèn)題。因此所期望的是，允許降低所使用的透鏡數(shù)量和尺寸并且同時(shí)保持或者甚至改進(jìn)成像保真度。已經(jīng)提出了具有至少兩個(gè)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(zhì)需要的系統(tǒng)。美國(guó)專利US6600608B1公開(kāi)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(méi)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(duì)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(nèi)形成第一中間圖像，而在相鄰于物面的凹面鏡的中心孔內(nèi)形成第二中間圖像。所述物鏡具有軸對(duì)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(tǒng)的光瞳變得昏暗。專利EP1069448B 1公開(kāi)了另一種反射折射投影物鏡，具有兩個(gè)相互面對(duì)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(guò)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(tǒng)的圖像定外在由相互面對(duì)的凹面鏡所定義的鏡間間隔的外部。在日本專利申請(qǐng)JP2002208551A以及美國(guó)專利申請(qǐng)US2002/00241A1中公開(kāi)了類似的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有兩個(gè)凹面鏡，公共直線光軸以及通過(guò)一個(gè)反射折射成像系統(tǒng)形成并且定位在其中一個(gè)凹面鏡旁邊的一個(gè)中間圖像。歐洲專利申請(qǐng)EP1336887(對(duì)應(yīng)于US2004/0130806A1)公開(kāi)了具有一個(gè)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(chǎn)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(gè)反射折射系統(tǒng)具有相互面對(duì)的兩個(gè)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(xué)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(shè)計(jì)實(shí)例，所述投影物鏡是常規(guī)的屈光DUV系統(tǒng)和插入在DUV系統(tǒng)的透鏡組之間的6個(gè)反射鏡EUV反射系統(tǒng)。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(guò)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(nèi)，在最小光束直徑的腰(waist)處第三物鏡部分是具有負(fù)折射光學(xué)能力的純折射。日本專利申請(qǐng)JP 2003114387A和國(guó)際專利申請(qǐng)WO 01/55767A公開(kāi)了反射折射投影物鏡，具有一個(gè)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(tǒng)的像面上的第二反射折射物鏡部分。由本申請(qǐng)人在2003年10月17日提交的序列號(hào)60/511673的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)公開(kāi)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(yōu)選的實(shí)施例中，建立了正好三個(gè)中間圖像。截面形狀的實(shí)施例具有第一折射物鏡部分，用于從物體中創(chuàng)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(chuàng)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(chuàng)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(gè)反射折射物鏡部分具有一個(gè)凹面鏡以及相關(guān)聯(lián)的平面折疊鏡。通過(guò)凹面鏡鏡面使得凹面鏡相互面對(duì)。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(tǒng)中定義的光軸或者與折射成像系統(tǒng)中定義的光軸成一個(gè)角度。上述所提到文件的全部?jī)?nèi)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(kāi)了照相機(jī)取景器，包括作為 1 1望遠(yuǎn)鏡安裝中繼系統(tǒng)的元件的兩個(gè)凹面鏡。所述系統(tǒng)設(shè)計(jì)成將無(wú)窮遠(yuǎn)處的物體成像為實(shí)像，所述實(shí)像是直立并且可以通過(guò)目鏡觀察到。反射中繼系統(tǒng)上游和下游的折射系統(tǒng)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(duì)的系統(tǒng)，凹面鏡必須傾斜。作者認(rèn)為這種類型的物理上可實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)具有差的圖像質(zhì)量。國(guó)際專利申請(qǐng) WO 92/05462 和 WO 94/06047 以及 OSA/SPIE Proceedings (1994) 第389ff頁(yè)公開(kāi)的文章Innovative Wide-Field Binocular Design”公開(kāi)了反射折射光學(xué)系統(tǒng)，特別用于雙筒望遠(yuǎn)鏡和設(shè)計(jì)作為具有單個(gè)未折疊光軸的直列式系統(tǒng)的其它觀察儀器。一些實(shí)施例具有第一凹面鏡，所述凹面鏡具有布置在光軸一側(cè)上的物側(cè)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(duì)側(cè)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(gè)面對(duì)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(chǎng)布置成相對(duì)于光軸偏移。物側(cè)折射組具有校準(zhǔn)后的輸入，像側(cè)折射組具有校準(zhǔn)后的輸出，并且形成遠(yuǎn)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(qǐng)WO 01/04682A1公開(kāi)了用于晶片檢查的UV成像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)作為Mangin鏡的一個(gè)凹面鏡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)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(cè)數(shù)值孔徑的可能性，所述非常高像側(cè)數(shù)值孔徑可以延伸到數(shù)值孔徑NA > 1時(shí)允許浸液光刻的數(shù)值。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供可以使用相對(duì)少量的光學(xué)材料構(gòu)建的反射折射投影物鏡。作為本發(fā)明的這些和其他目的的解決方案，根據(jù)一個(gè)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(xù)鏡面的第一凹面鏡和具有第二連續(xù)鏡面的至少一個(gè)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(xué)遠(yuǎn)離光瞳在根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，中心位于光軸附近的圓形光瞳可以提供在中心光學(xué)系統(tǒng)中。提供了對(duì)于形成第二中間圖像有貢獻(xiàn)的系統(tǒng)部分中的兩個(gè)或者多個(gè)凹面鏡，其中凹面鏡的所使用區(qū)域嚴(yán)重偏離了軸對(duì)稱的情況。在優(yōu)選的實(shí)施例中，恰好提供了兩個(gè)凹面鏡，并且足以獲得優(yōu)良的成像質(zhì)量和非常高的數(shù)值孔徑?？梢蕴峁┚哂幸粋€(gè)公共未折疊光軸(直線的)系統(tǒng)，這樣簡(jiǎn)化制造、調(diào)節(jié)、并且集成為光刻曝光系統(tǒng)。不需要非平面折疊鏡。然而，可以使用一個(gè)或者多個(gè)平面折疊鏡來(lái)獲得更緊湊的設(shè)計(jì)。所有的凹面鏡都布置成“光學(xué)遠(yuǎn)離”光瞳面，這樣就意味著它們布置在光瞳面的光學(xué)附近的外部。它們可以光學(xué)布置成比光瞳面更靠近場(chǎng)表面。光學(xué)遠(yuǎn)離光瞳面(即，光瞳面的光學(xué)附近的外部)的優(yōu)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(guò)程的邊緣光線的高度。邊緣光線高度hM是從內(nèi)部場(chǎng)點(diǎn)(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(duì)于光軸平行或者成一個(gè)小角度的最外邊的場(chǎng)點(diǎn)(距離光軸最遠(yuǎn))發(fā)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(shuō)，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?！肮鈱W(xué)遠(yuǎn)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(yán)重偏離了在光瞳面中或者在其中間附近發(fā)現(xiàn)的圓形形狀。這里使用的術(shù)語(yǔ)“光束”描述了從物面到像面的所有光線束。光學(xué)遠(yuǎn)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(shuō)，凹面鏡上的照射區(qū)域可以具有這樣的形狀，該形狀具有嚴(yán)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(duì)應(yīng)于優(yōu)選場(chǎng)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(gè)方向比另一個(gè)方向短許多的近矩形形狀。在鏡邊緣沒(méi)有漸暈的情況下，因此通過(guò)所述系統(tǒng)可以引導(dǎo)高孔徑的光束。當(dāng)在該說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“上游”或者“下游”時(shí)，這些術(shù)語(yǔ)指的是沿著光束的光學(xué)路徑從投影物鏡的物面到像面的相對(duì)位置。因此，第二中間圖像上游的位置是光學(xué)位于物面和第二中間圖像之間的位置。根據(jù)本發(fā)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(xù)鏡面的第一凹面鏡和具有第二連續(xù)鏡面的第二凹面鏡，所述凹面鏡的凹面鏡鏡面相互面對(duì)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(nèi)。在該說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“中間圖像”通常指的是通過(guò)完整的光學(xué)系統(tǒng)形成的“旁軸中間圖像”并且位于與物面光學(xué)共軛的平面內(nèi)。因此，當(dāng)提到中間圖像的位置時(shí)，指的是與物面光學(xué)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(fā)明的上述方面。如Jan Hoogland在一些公開(kāi)中所知出的，你所需要的任何光學(xué)設(shè)計(jì)其最困難的要求是，所述光學(xué)設(shè)計(jì)具有低反差圖象(flat image)，特別是如果所述光學(xué)設(shè)計(jì)是全折射設(shè)計(jì)的話。假設(shè)低反差圖象需要相反的透鏡光學(xué)能力，這樣導(dǎo)致較強(qiáng)的透鏡、較大的系統(tǒng)長(zhǎng)度、較大的系統(tǒng)玻璃物質(zhì)以及從較強(qiáng)的透鏡彎曲導(dǎo)致的較大高階圖像像差。與此相對(duì)照的是，允許系統(tǒng)具有彎曲的圖像自動(dòng)導(dǎo)致低的透鏡光學(xué)能力、較弱的彎曲、具有更少玻璃物質(zhì)的更緊湊設(shè)計(jì)、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(shè)計(jì)。位于前面的4或者5個(gè)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(duì)于光刻來(lái)講低反差圖像是重要的。因此，問(wèn)題就變成如何以良好性能的最小波動(dòng)(當(dāng)允許彎曲圖像時(shí)所導(dǎo)致的)來(lái)提供低反差圖像。某些傳統(tǒng)的透鏡類型，諸如Cooke Triplet和Double-Gauss設(shè)計(jì)通過(guò)在設(shè)計(jì)中間放置強(qiáng)負(fù)光學(xué)能力實(shí)現(xiàn)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(yōu)點(diǎn)，并且透鏡光學(xué)能力變強(qiáng)，所述彎曲導(dǎo)致差的高階像差。通過(guò)傳統(tǒng)的場(chǎng)平坦Petzval透鏡設(shè)計(jì)提供了更好的解決方案，其中僅在圖像的前方放置強(qiáng)的負(fù)透鏡，越靠近圖像效果越好。就在所述設(shè)計(jì)的結(jié)束處，該負(fù)透鏡提供了所述設(shè)計(jì)的所有圖像平坦工具，所述設(shè)計(jì)的剩余部分具有弱的彎曲、低的透鏡光學(xué)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(shè)計(jì)形式用于20世紀(jì)60年代的極高分辨率空中偵察的原因。然而，所述大的設(shè)計(jì)不能夠用于光刻中，這是由于將強(qiáng)負(fù)透鏡剛好放置在圖像的前面導(dǎo)致遠(yuǎn)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(chǎng)平坦的Petzval透鏡具有焦闌出射光瞳的唯一可能方式是，在設(shè)計(jì)的前端移動(dòng)孔徑光闌非常的遠(yuǎn)，為了良好的高階像差校正，使得孔徑光闌遠(yuǎn)離將需要它的地方。與此對(duì)照的是，一些其它的設(shè)計(jì)類型，例如Double-Gauss可以被修改，使得在孔徑光闌位置沒(méi)有太大變化的情況下，相對(duì)于所述孔徑光闌的優(yōu)選位置來(lái)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(shè)計(jì)形式而采取不太滿意的設(shè)計(jì)形式。本發(fā)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(lái)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(shè)計(jì)的所有眾多的優(yōu)點(diǎn)。如果正光學(xué)能力透鏡可以給定相對(duì)于其實(shí)際具有的Petzval曲率相反的Petzval 曲率，則是優(yōu)選的。這種“魔術(shù)透鏡”如果存在的話，可以放置在緊靠近彎曲圖像設(shè)計(jì)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(shí)使得設(shè)計(jì)的孔徑光闌留在需要的地方。對(duì)于上述問(wèn)題來(lái)講凹面鏡是理想的。凹面鏡具有正光學(xué)能力，如同正透鏡一樣，但是具有相反的Petzval曲率符號(hào)。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(shè)計(jì)的圖像平坦，具有正光學(xué)能力以有助于提供焦闌光瞳，并且沒(méi)有顏色問(wèn)題。遺憾的是，所述凹面鏡使得最終的圖像完全不能見(jiàn)到，這是由于所述凹面鏡使得光沿著傳播來(lái)的方向反射回去。一個(gè)解決方案可能是使用遠(yuǎn)離軸的透鏡系統(tǒng)，然后有可能正好靠近圖像具有一個(gè)或者兩個(gè)反射，并且使得最終的圖像“離開(kāi)”凹面鏡且位于入射光線的外部。但是稍后的研究將會(huì)顯示這一點(diǎn)對(duì)于設(shè)計(jì)的高NA端是不實(shí)際的，或者將導(dǎo)致正使用的主透鏡系統(tǒng)(即，像側(cè)聚焦透鏡系統(tǒng))離軸更遠(yuǎn)，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(shè)計(jì)的其它端非常好。在低的NA圖像 “離開(kāi)”透鏡對(duì)之前，主折射系統(tǒng)不一定是離軸使用。通過(guò)使用兩個(gè)凹面鏡而不是一個(gè)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(jiàn)到的。當(dāng)以最小量的離軸使用主透鏡系統(tǒng)時(shí)，產(chǎn)生最好的性能結(jié)果。但是通過(guò)使得光線穿過(guò)凹面鏡對(duì)，使用遠(yuǎn)離軸的主透鏡系統(tǒng)，有助于不產(chǎn)生漸暈。這些是不可兼容的目標(biāo)。為了最小化漸暈問(wèn)題，并且使得漸暈對(duì)于系統(tǒng)上全部數(shù)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(gè)光線束在幾何上分開(kāi)但是相互接近的所有位置。通過(guò)場(chǎng)大小主要確定了空隙，并且比例隨著數(shù)值孔徑變化很小。這一點(diǎn)對(duì)于實(shí)現(xiàn)實(shí)高NA反射折射設(shè)計(jì)來(lái)講是重要的。最好的解決方案是使得兩個(gè)凹面鏡不要位于主透鏡系統(tǒng)和它的低NA物體端之間。這樣為了不在凹面鏡處產(chǎn)生漸暈避免了大量主透鏡的離軸使用。所述凹面鏡應(yīng)當(dāng)物理地(不一定是光學(xué)上)位于低NA物體的任意側(cè)上。然后主透鏡系統(tǒng)可以以更靠近光軸的方式使用。一個(gè)不太優(yōu)選的解決方案是使得兩個(gè)凹面鏡位于主系統(tǒng)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(gè)系統(tǒng)的端部。當(dāng)將所述物體重新成像到第一實(shí)中間圖像時(shí)，可以設(shè)計(jì)該第一中繼系統(tǒng)的系統(tǒng)放大率，使得所述系統(tǒng)是放大系統(tǒng)。這樣進(jìn)一步降低了中間圖像處的NA，從而緩解了漸暈問(wèn)題。漸暈越來(lái)越小地受到系統(tǒng)NA的影響。在優(yōu)選的設(shè)計(jì)中，在主透鏡系統(tǒng)的低NA物面的任意側(cè)上存在兩個(gè)凹面鏡(物理地，不一定是光學(xué)上)，在沒(méi)有凹面鏡漸暈的情況下所述系統(tǒng)盡可能地靠近軸使用。然后使用另一折射系統(tǒng)或者反射折射系統(tǒng)，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(shí)像位置。另一解決方案是，兩個(gè)凹面鏡物理上和光學(xué)上位于低NA物體的外部，這樣給出了僅僅兩個(gè)相同的凹面鏡進(jìn)行重新成像的可能性。但是在沒(méi)有漸暈問(wèn)題的情況下(需要使用遠(yuǎn)離軸的主系統(tǒng))需要使用相當(dāng)大的工作距離以及后凹面鏡襯底，使得該解決方案不太實(shí)際。因此，該另一解決方案也受益于使用單獨(dú)的1倍或者1. 5倍放大折射或者反射折射中繼系統(tǒng)。在所有的這些情況中，使用一對(duì)凹面鏡來(lái)使得一個(gè)或者兩個(gè)折射系統(tǒng)的圖像平坦。沒(méi)有使用凸面鏡。然后所述折射系統(tǒng)可以具有所描述的彎曲圖像設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的具有僅僅兩個(gè)反射表面的優(yōu)選實(shí)施例的設(shè)計(jì)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)來(lái)講，兩個(gè)凹面鏡具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。與具有中心光瞳昏暗(obscuration)的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)相比，根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的設(shè)計(jì)具有小的鏡尺寸、根本沒(méi)有昏暗、沒(méi)有雙通或者三通透鏡以及由于強(qiáng)的鏡光學(xué)能力使得具有非常有效的場(chǎng)平坦性能。在其它的實(shí)施例中，可以存在雙通或者三通透鏡。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，優(yōu)選的具有兩個(gè)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(xué)能力， 并且為了得到期望的像差校正需要相對(duì)少的元件。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有些現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)是有限的NA系統(tǒng)。相對(duì)照的是，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)計(jì)不具有這樣的問(wèn)題，并且對(duì)于浸液系統(tǒng)來(lái)講可以處理接近NA = 1或者更高的非常高的 NA值。優(yōu)選的是，兩個(gè)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(wèn)題。應(yīng)當(dāng)注意的是，對(duì)于軸向顏色來(lái)講，根據(jù)本發(fā)明很難校正某些有用的設(shè)計(jì)。然而， 在優(yōu)選實(shí)施例中的透鏡足夠小，它們的光學(xué)能力足夠弱，使得新設(shè)計(jì)的軸向顏色處于可接受的數(shù)值。其它現(xiàn)有技術(shù)的用于光刻的高NA反射折射系統(tǒng)，或者在設(shè)計(jì)中需要至少一個(gè)凸面鏡，或者具有多個(gè)反射鏡并且傾向于給出非常長(zhǎng)的軌道長(zhǎng)度設(shè)計(jì)。使用凸面鏡，結(jié)合凹面鏡和一些透鏡可以成為反射折射設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，并且有可能具有清楚(imobscured)的設(shè)計(jì) (為了避免漸暈，不一定太遠(yuǎn)的離軸使用)。這是某些現(xiàn)有技術(shù)專利設(shè)計(jì)的特征，這些現(xiàn)有技術(shù)專利設(shè)計(jì)是沒(méi)有平面折疊鏡的同軸系統(tǒng)。反射折射部分是在系統(tǒng)的刻度片端。使用這樣的設(shè)計(jì)存在至少兩個(gè)問(wèn)題。一個(gè)問(wèn)題是，在刻度片之后第一中間圖像應(yīng)當(dāng)從凹面鏡中清除，并且離開(kāi)凹面鏡的光線相對(duì)于光軸來(lái)講傾向于具有相對(duì)陡峭的角度，以便在沒(méi)有漸暈的情況下使得凹面鏡的邊緣清楚。然后需要一些場(chǎng)透鏡或者場(chǎng)鏡來(lái)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(chǎng)透鏡或者場(chǎng)鏡在光學(xué)能力方面需要相當(dāng)?shù)拇蠛蛷?qiáng)，以捕捉光線并且朝著主聚焦透鏡組來(lái)重新成像光瞳。如果是場(chǎng)透鏡的話，則它們?cè)谥睆缴陷^大，具有強(qiáng)的正光學(xué)能力，并且導(dǎo)致設(shè)計(jì)中額外的玻璃體積。另外，所述場(chǎng)透鏡具有大量的正光學(xué)能力并且使得在校正系統(tǒng)的Petzval曲率中進(jìn)一步變得困難。相反，如果使用場(chǎng)鏡，則在直徑上相當(dāng)?shù)拇螅⑶覟榱吮苊夤饩€的漸暈很難配置所述場(chǎng)鏡。然而，所述場(chǎng)鏡有助于Petzval校正，這是由于所述場(chǎng)鏡相對(duì)于場(chǎng)透鏡來(lái)講具有相反的符號(hào)。使用這些類型系統(tǒng)的第二個(gè)問(wèn)題在于，系統(tǒng)中的凸面鏡對(duì)于幫助圖像平坦來(lái)講具有錯(cuò)誤的Petzval 曲率符號(hào)。為了找到一種使用多個(gè)鏡來(lái)通過(guò)主要凹面鏡向系統(tǒng)提供足夠好的Petzval校正使得這些負(fù)擔(dān)不是完全落在主聚焦透鏡組上的方式，容易導(dǎo)致4個(gè)或者6個(gè)鏡系統(tǒng)。相對(duì)照的是，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)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(yōu)選實(shí)施例在沒(méi)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(shè)計(jì)中的場(chǎng)透鏡不需要太大。由于不存在凸面鏡，僅僅使用兩個(gè)凹面鏡，所以相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的多鏡系統(tǒng)來(lái)講新設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單。這兩個(gè)凹面鏡對(duì)于系統(tǒng)中的透鏡來(lái)講可以提供正確數(shù)量的Petzval校正，所述Petzval校正可能幾乎都是正的，并且最終的設(shè)計(jì)具有相對(duì)短的軌道長(zhǎng)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(shù)值工作的能力。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的新設(shè)計(jì)來(lái)講，存在其它特別有用的特征。隨著設(shè)計(jì)的NA數(shù)值增大，對(duì)于鏡的尺寸或者所述設(shè)計(jì)如何靠近光軸工作來(lái)講沒(méi)有什么差別。對(duì)于源自于現(xiàn)有技術(shù)的所有其它同軸設(shè)計(jì)來(lái)講，隨著NA的增大，需要保持在離軸越來(lái)越遠(yuǎn)的工作，以便避免漸暈和昏暗。這導(dǎo)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(shè)計(jì)不具有這樣的問(wèn)題，因此新設(shè)計(jì)非常特殊。對(duì)于具有一個(gè)公共直線光軸的實(shí)施例的替換是通過(guò)反射折射設(shè)計(jì)來(lái)提供的，所述反射折射設(shè)計(jì)具有至少一個(gè)平面折疊鏡。然后，部分光軸被折疊，例如相對(duì)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(shí)施例中，輸入和輸出軸(即光軸的物測(cè)和像側(cè)部分)可能是同軸的，或者在一些其它實(shí)施例中具有橫向的偏移。在該系統(tǒng)中這樣的設(shè)計(jì)可以具有僅僅一個(gè)具有光學(xué)能力的鏡，即凹面鏡和兩個(gè)平面折疊鏡。在本申請(qǐng)人于2003年10月17日在美國(guó)的臨時(shí)申請(qǐng)中公開(kāi)了一些設(shè)計(jì)，序列號(hào)為60/511673，所述設(shè)計(jì)具有兩個(gè)凹面鏡和兩個(gè)平面折疊鏡。這些折疊的設(shè)計(jì)可以具有根據(jù)本發(fā)明的新設(shè)計(jì)(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(xiàn)偏振問(wèn)題，在不使用折疊鏡的情況下，將使得該優(yōu)選的實(shí)施例更加具有吸引力。在一些實(shí)施例中，存在布置在鏡間間隔內(nèi)的具有自由入射表面和自由出射表面的至少一個(gè)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(guān)透鏡可以具有負(fù)折射光學(xué)能力，并且可以設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)為專門(mén)布置在光軸側(cè)上(相關(guān)凹面鏡所處的位置)的截短透鏡(truncated lens)。如果鏡相關(guān)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(méi)有相當(dāng)大地增加透鏡物質(zhì)的情況下增加了光學(xué)效果。一個(gè)或者這兩個(gè)凹面鏡都可以具有鏡相關(guān)透鏡。在一些實(shí)施例中，第一凹面鏡和第二凹面鏡設(shè)計(jì)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(shí)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(gè)截短鏡。這樣可以簡(jiǎn)化制作并且更加節(jié)省成本。同樣，用作兩個(gè)類似截短鏡相關(guān)透鏡的透鏡材料可以從一個(gè)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(gè)截短透鏡?？梢砸院侠碇谱髻M(fèi)用的方式來(lái)提供具有反射折射子組的系統(tǒng)，所述子組設(shè)計(jì)相同或者幾乎相同，并且可以相互對(duì)稱的布置。在一些實(shí)施例中，凹面鏡的至少一個(gè)鏡面是非球面的。在一些實(shí)施例中，兩個(gè)凹面鏡的鏡面是非球面的。非球面的凹面鏡有助于光學(xué)校正并且允許減少透鏡物質(zhì)。在一些實(shí)施例中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在中間圖像和相關(guān)凹面鏡之間布置至少一個(gè)透鏡是有用的，其中所述透鏡的至少一個(gè)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(chǎng)像差。在一些實(shí)施例中，兩個(gè)凹面鏡都具有球面鏡面，這樣有助于制作和提高光學(xué)性能。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果滿足下面的關(guān)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(tǒng)的正光學(xué)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(xué)性質(zhì)的高質(zhì)量鏡，理想的是，凹面鏡的非球面特征強(qiáng)烈影響凹面鏡的光學(xué)性質(zhì)、制作方法。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果滿足關(guān)系Pmax < 0. 22R，其中pmax = R-(R2-D2/4)°_5，則可以以特別高的光學(xué)質(zhì)量來(lái)制作相對(duì)“平坦” 的凹面鏡，即在凹面?zhèn)壬现谱骶哂邢鄬?duì)潛深度的凹面鏡。在這個(gè)關(guān)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(yōu)選的是，滿足條件D < 1.3R，或者更優(yōu)選的是，滿足條件DS1.2R。參數(shù)ρ表示的是位于光學(xué)表面上的點(diǎn)的“矢”或者“上升高度”。在文獻(xiàn)中該參數(shù)有時(shí)候表示為SAG(對(duì)于矢來(lái)講)。矢ρ是高度h的函數(shù)，即相應(yīng)點(diǎn)的距離光軸的徑向距離。通常，從制作的觀點(diǎn)來(lái)講優(yōu)選的是，使得凹面鏡的曲率在鏡面的頂點(diǎn)處(頂點(diǎn)曲率)盡可能的相似。如果第一和第二凹面鏡的頂點(diǎn)曲率半徑表示為Rl和R2，則優(yōu)選的是滿足下面的條件0. 8 < I R1/R2 I <1.2。一些實(shí)施例這樣的設(shè)計(jì)，使得第一中間圖像幾何上位于鏡間間隔的內(nèi)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(duì)于通過(guò)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(xiàn)的。由相互面對(duì)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(gè)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(zhí)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(cè)上。在其它的實(shí)施例中，其中場(chǎng)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(duì)側(cè)上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供具有第一和至少一個(gè)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(guò)相同的非球面常數(shù)和基本球面半徑來(lái)描述。在所有的凹面鏡布置成光學(xué)遠(yuǎn)離光瞳面的實(shí)施例中可以利用本發(fā)明的這個(gè)方面，特別是在正好使用兩個(gè)凹面鏡的情況下。然而在一個(gè)或者多個(gè)凹面鏡定位在光瞳面或者光學(xué)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(yōu)點(diǎn)。 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(jiǎn)化制作。另外，可以以節(jié)省成本的方式來(lái)組織在非球面表面制作期間所使用的測(cè)試過(guò)程，這是由于可以使用用于表征非球面形狀的相同測(cè)試裝置來(lái)測(cè)試一個(gè)以上的凹面鏡鏡面。從這個(gè)意義上講，術(shù)語(yǔ)“基本相同的非球面形狀”應(yīng)當(dāng)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(guò)相同的光學(xué)測(cè)試裝置來(lái)測(cè)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(xué)測(cè)試裝置，但是具有不同的工作距離。在一個(gè)實(shí)施例中，第二物鏡部分具有兩個(gè)凹面鏡，每個(gè)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(gè)實(shí)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(gè)凹面鏡構(gòu)成。這種類型的反射折射第二物鏡部分也是可能的。根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了具有至少一個(gè)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(gè)實(shí)施例中，提供了兩個(gè)凹面鏡，其中至少一個(gè)凹面鏡具有拋物線形狀。特別對(duì)于測(cè)試凹面鏡的非球面表面形狀來(lái)講，使用拋物面鏡(即，鏡的子午線是拋物線的凹面鏡)已經(jīng)證明是具有優(yōu)越性的。拋物面鏡將平行入射光會(huì)聚在一個(gè)單個(gè)焦點(diǎn)上，從而作用在拋物面鏡鏡面上的平行光線在沒(méi)有球面像差的情況下被會(huì)聚在一個(gè)焦點(diǎn)。使用相對(duì)簡(jiǎn)單的光學(xué)測(cè)試裝置可以容易光學(xué)測(cè)試這種類型的拋物面鏡，所述簡(jiǎn)單的光學(xué)測(cè)試裝置設(shè)計(jì)成用于建立具有平面波前的測(cè)試光束?？梢允褂镁哂泻?jiǎn)單結(jié)構(gòu)的光學(xué)測(cè)試裝置，從而使得非球面鏡的測(cè)試比較便宜。在光學(xué)性質(zhì)對(duì)于獲得需要的投影物鏡功能的情況下，與制作光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的成本所涉及的其它因素和/或影響光學(xué)系統(tǒng)形狀和整個(gè)尺寸的因素可能都是關(guān)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(gè)方面來(lái)講，一種類型的實(shí)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(gè)實(shí)施例中，第一物鏡部分僅僅具有正透鏡。在這里使用的術(shù)語(yǔ)“透鏡”指的是具有相當(dāng)大折射光學(xué)能力的指定的光學(xué)元件。從這個(gè)方面來(lái)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(duì)小的最大透鏡直徑的軸向緊湊第一物鏡部分。在一個(gè)實(shí)施例中，第一物鏡部分僅僅具有包括相當(dāng)大折射光學(xué)能力的6個(gè)透鏡。在第一物鏡部分中可以提供一個(gè)或者多個(gè)非球面表面。通過(guò)使用適當(dāng)?shù)姆乔蛎嫱哥R表面的非球面形狀，可以得到緊湊的設(shè)計(jì)。作為一種趨勢(shì)， 使用的非球面表面越多，可以設(shè)計(jì)更緊湊的第一物鏡部分。在優(yōu)選的實(shí)施例中，透鏡元件數(shù)
11量和非球面表面數(shù)量之間的比例小于1.6。在一個(gè)實(shí)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(gè)點(diǎn)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(cè)焦闌和場(chǎng)像差諸如失真的有效校正。如果所有的負(fù)透鏡(即，具有相當(dāng)大的負(fù)折射光學(xué)能力的透鏡)布置成光學(xué)遠(yuǎn)離光瞳面，則還可以簡(jiǎn)化屈光系統(tǒng)的緊湊形狀。換句話說(shuō)，如果相對(duì)于緊湊形狀來(lái)講將設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，則應(yīng)當(dāng)可以避免使用光學(xué)靠近光瞳面的負(fù)透鏡。提供在光學(xué)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(xué)系統(tǒng)的校正狀態(tài)和整個(gè)尺寸以及材料消耗。從理論考慮和/或數(shù)值計(jì)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(xué)系統(tǒng)取決于所討論的是否能夠以所必須的光學(xué)質(zhì)量按照期望的形狀來(lái)實(shí)際制作非球面表面的其它因素。本發(fā)明的可行性研究已經(jīng)示出控制光學(xué)系統(tǒng)中非球面表面使用的一些基本規(guī)則，特別是適用于微光刻的高分辨率投影物鏡。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，投影物鏡具有包括非球面表面的至少一個(gè)光學(xué)元件，所述非球面表面具有在該非球面表面的光學(xué)使用區(qū)域中不含有拐點(diǎn)(inflection point)的表面形狀。在旋轉(zhuǎn)對(duì)稱非球面表面中，“拐點(diǎn)”的特征在于沿著子午線方向的點(diǎn)，其中在非球面表面的局部曲率中出現(xiàn)符號(hào)變化。換句話說(shuō)，在幾何上位于非球面表面的局部凸起表面區(qū)域和局部凹陷表面區(qū)域之間找到了拐點(diǎn)。當(dāng)提供具有至少一個(gè)非球面表面的多個(gè)光學(xué)元件時(shí)，優(yōu)選的是所有的非球面表面具有不含有拐點(diǎn)的表面形狀。作為一種折衷方案，可能有用的是設(shè)計(jì)這樣的系統(tǒng)，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(diǎn)。非球面表面上避免含有拐點(diǎn)已經(jīng)證明相對(duì)于含有拐點(diǎn)的非球面表面來(lái)講將提高精加工非球面表面的光學(xué)質(zhì)量。預(yù)期的是，如果避免了拐點(diǎn)的話，可以使得表面準(zhǔn)備工具的材料除去效應(yīng)更加均勻。另一方面，拋光工具作用在包括拐點(diǎn)的表面區(qū)域上，位于拐點(diǎn)任意側(cè)上的所述工具的材料除去作用可能差別很大，這樣導(dǎo)致精加工表面的光學(xué)質(zhì)量中的不規(guī)則。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，投影物鏡包括具有至少一個(gè)非球面表面的多個(gè)光學(xué)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(diǎn)的表面形狀，其中通過(guò)下面的等式定義了極值點(diǎn)^ = 0,^^0 dh dh在這個(gè)等式中，參數(shù)“P”表示的是平行于光學(xué)元件的光軸測(cè)量的在高度h處距離表面頂點(diǎn)(定位在光軸上)的點(diǎn)的距離，如結(jié)合上面給出的非球面表面的數(shù)學(xué)表達(dá)等式所解釋的。參數(shù)p(h)表示為光學(xué)表面上點(diǎn)的“矢”或者“上升高度”?；谶@些考慮，“極值點(diǎn)”是函數(shù)p(h)的最大值或者最小值。本發(fā)明人的研究已經(jīng)表明光軸外部的極值點(diǎn)(此處h = 0)在非球面表面的制作期間可能是關(guān)鍵的，這是由于在極值點(diǎn)的區(qū)域中，用于精加工工具的材料除去作用對(duì)于施加在極值點(diǎn)周圍區(qū)域上的效果差別很大，從而可能導(dǎo)致不均勻的光學(xué)表面質(zhì)量。在包括光學(xué)使用區(qū)域的區(qū)域(通過(guò)光學(xué)使用半徑h。pt來(lái)定義)中應(yīng)當(dāng)遵守這樣的條件，但是超過(guò)該區(qū)域一直到最大高度hmax > h。pt的區(qū)域也滿足這樣的條件，其中hmax =h。pt+0R，OR是靠近光學(xué)使用區(qū)域的“超出區(qū)域”的徑向?qū)挾?，其中?dāng)光學(xué)使用區(qū)域的外圍被拋光時(shí)，旋轉(zhuǎn)工具將與光學(xué)表面接觸。通常所述超出區(qū)域的寬度取決于工具尺寸，并且可能是在5mm到15mm的數(shù)量級(jí)。在從制作觀點(diǎn)來(lái)講，非球面表面上的極值點(diǎn)是關(guān)鍵的情況下，從光學(xué)上講，為了提供徑向(子午線)中非球面表面的折射光學(xué)能力的所需要變化，極值點(diǎn)可能是人們所期望的。作為一種折衷方案，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有利的是，具有至少一個(gè)極值點(diǎn)的非球面表面在整個(gè)可用直徑上應(yīng)當(dāng)是基本平坦的。換句話說(shuō)，具有至少一個(gè)極值點(diǎn)的非球面表面的基本形狀應(yīng)當(dāng)是平面或者對(duì)于平面來(lái)講應(yīng)當(dāng)僅僅具有小的偏差。從這些方面來(lái)講，投影物鏡優(yōu)選的是具有包括至少一個(gè)極值點(diǎn)的至少一個(gè)非球面表面，其中對(duì)于這些非球面表面來(lái)講滿足下面的條件| p(h) | < pmax, 其中pmax = 0. 5。更加優(yōu)選的是 Pmax = 0. 25。從對(duì)本發(fā)明的特定實(shí)施例所進(jìn)行的可行性研究已經(jīng)得出用于上面給出的非球面表面的優(yōu)選條件。然而，在具有非球面表面的光學(xué)元件的其它類型光學(xué)系統(tǒng)上仍然可以使用這些條件。因此，本發(fā)明的這些方面是有用的，而不管本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的其它特征如何。根據(jù)本發(fā)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(gè)附加鏡，其中凹面鏡和附加鏡的彎曲鏡面相互面對(duì)。在該實(shí)施例中，具有彎曲鏡面的這兩個(gè)鏡對(duì)于第一中間圖像的形成有貢獻(xiàn)。優(yōu)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(gè)透鏡。所述凹面鏡和附加鏡優(yōu)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(gè)公共直線光軸。優(yōu)選的是，這種類型的第一物鏡部分設(shè)計(jì)成放大成像系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，所述附加鏡是具有補(bǔ)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(yōu)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(jié)合，所述凸面鏡鏡面相互面對(duì)并且定義鏡間間隔。通常，在這些實(shí)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(nèi)部。具有至少三個(gè)凹面鏡的實(shí)施例，優(yōu)選的是可以設(shè)計(jì)布置在兩個(gè)物鏡部分(第一物鏡部分和第二物鏡部分)中的正好三個(gè)凹面鏡，使得所有的凹面鏡布置成光學(xué)遠(yuǎn)離光瞳面。然而，如果需要的話，也有可能的是至少一個(gè)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(xué)上靠近光瞳面。在這種類型的實(shí)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(kāi)的兩個(gè)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(bǔ)償。也有可能設(shè)計(jì)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(xiàn)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(xué)效果的光學(xué)位置中，這是由于主光線和邊緣光線的高度對(duì)于不同物鏡部分中的不同凹面鏡來(lái)講可能是不同的?？梢员３止鈱W(xué)元件的同軸布置(一個(gè)公共直線光軸)所提供的所有優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種投影物鏡，用于將提供在所述投影物鏡的物面中的圖形成像到所述投影物鏡的像面上，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；以及第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像到所述像面上；其中，所述投影物鏡包括正好兩個(gè)凹面鏡和正好兩個(gè)中間圖像，并且其中，所述投影物鏡是沒(méi)有光瞳昏暗的清楚的系統(tǒng)。不僅在權(quán)利要求書(shū)中，而且在說(shuō)明書(shū)和附圖中都可以看到先前的和其它的性質(zhì)， 其中單獨(dú)的特征可以單獨(dú)使用或者結(jié)合使用作為本發(fā)明和其它領(lǐng)域的實(shí)施例，并且可以單獨(dú)代表有利的和可專利性的實(shí)施例。


圖1是根據(jù)本發(fā)明投影物鏡的第一實(shí)施例的縱向截面視圖；圖2是穿過(guò)圖1系統(tǒng)的內(nèi)部離軸光束的表示；圖3是穿過(guò)圖1系統(tǒng)的內(nèi)部離軸光束的表示；圖4是根據(jù)本發(fā)明投影物鏡的第二實(shí)施例的縱向截面視圖；圖5和6是在圖4中所示實(shí)施例的凹面鏡上的光束覆蓋區(qū)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(shí)施例的變型；圖10，11示出了根據(jù)本發(fā)明投影物鏡的第三實(shí)施例的各個(gè)透鏡部分和表示；圖12，13示出了根據(jù)本發(fā)明投影物鏡的第四實(shí)施例的各個(gè)透鏡部分和表示；圖14是為了表示鏡幾何結(jié)構(gòu)的第三實(shí)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(chǎng)的另一實(shí)施例的表示(圖 15a)；圖16是根據(jù)圖15構(gòu)建的實(shí)施例的透鏡部分；圖17示出了根據(jù)圖15的原理構(gòu)建的另一實(shí)施例的透鏡部分；圖18是在凹面鏡之間具有三通透鏡的實(shí)施例的表示；圖19是根據(jù)圖18所示原理構(gòu)建的實(shí)施例的透鏡部分；圖20是具有靠近一個(gè)凹面鏡的鏡相關(guān)透鏡的實(shí)施例的透鏡部分；圖21是根據(jù)本發(fā)明投影物鏡的另一實(shí)施例的透鏡部分；圖22是根據(jù)本發(fā)明具有類似、潛凹面鏡的投影物鏡另一實(shí)施例的透鏡部分；圖23是根據(jù)本發(fā)明具有類似、潛凹面鏡的投影物鏡另一實(shí)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(jù)本發(fā)明的投影物鏡的另一實(shí)施例的透鏡部分，具有僅僅一個(gè)鏡間間隔內(nèi)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(shí)施例的截面的放大視圖；圖27是本發(fā)明實(shí)施例的透鏡部分，其中反射第二透鏡部分具有兩個(gè)凹面鏡，所述兩個(gè)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(shí)施例的透鏡部分，其中第一凹面鏡設(shè)計(jì)為拋物面鏡；圖四是用于光學(xué)測(cè)試拋物面鏡的測(cè)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(shí)施例，所述緊湊第一物鏡部分僅僅具有正透鏡和不同數(shù)量的非球面表面；
圖33(a)和圖33(b)是具有拐點(diǎn)的傳統(tǒng)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(diǎn)情況下的實(shí)施例的透鏡部分；圖35是示出具有極值點(diǎn)的非球面表面的示意圖；圖36是在避免了由于極值點(diǎn)存在所導(dǎo)致問(wèn)題的情況下，投影物鏡實(shí)施例的透鏡部分；圖37是具有少量非球面表面的另一實(shí)施例的透鏡部分；圖38是具有少量非球面表面的另一實(shí)施例的透鏡部分；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(shí)施例的透鏡部分，所述反射折射第一物鏡部分包括兩個(gè)彎曲鏡，所述反射折射第二物鏡部分具有兩個(gè)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(shí)施例的透鏡部分，所述第一物鏡部分包括兩個(gè)彎曲鏡，所述反射折射第二物鏡部分具有兩個(gè)凹面鏡；
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的下面詳細(xì)描述中，術(shù)語(yǔ)“光軸”指的是穿過(guò)所涉及光學(xué)元件的曲率中心的直線或者直線段序列。通過(guò)折疊鏡(偏轉(zhuǎn)鏡)或者其它的反射表面折疊光軸。 在這里所給出實(shí)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(shí)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(lái)揭示圖中所示設(shè)計(jì)的規(guī)格的情況下，這些表格與相應(yīng)的附圖使用相同的編號(hào)。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的用于大約193nm UV工作波長(zhǎng)的反射折射投影物鏡 100的第一實(shí)施例。所述實(shí)施例設(shè)計(jì)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(shí)正好地建立兩個(gè)實(shí)中間圖像103、104。第一折射物鏡部分110設(shè)計(jì)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(cè)的凹面鏡鏡面的第一凹面鏡121，以及具有朝著像側(cè)的凹面鏡鏡面的第二凹面鏡122。這些鏡面是連續(xù)的或者沒(méi)有斷開(kāi)，即所述鏡面沒(méi)有洞或者孔。相互面對(duì)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(nèi)部，至少旁軸中間圖像幾乎位于遠(yuǎn)離鏡面的中間部分內(nèi)。凹面鏡的每個(gè)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(guò)物理鏡面的邊緣并且包含該鏡面的數(shù)學(xué)表面。所述第一和第二凹面鏡是具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱公共軸的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱曲面的部分。為了改進(jìn)穿過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的光路的清晰度，圖2和3示出了從離軸物場(chǎng)發(fā)出的兩個(gè)不同的光束。圖2中的光束是從最靠近光軸的物體點(diǎn)發(fā)出的，而圖3中的光束是從最遠(yuǎn)離光軸的物體點(diǎn)發(fā)出的。在該表示中可以清楚看見(jiàn)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(duì)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(qū)域更加偏離旁軸中間圖像的位置。系統(tǒng)100是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，并且具有對(duì)于所有的折射和反射光學(xué)部件是公共的一個(gè)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?？拷挥谒鼈冎g的中間圖像。凹面鏡是作為軸向?qū)ΨQ表面的離軸部分而被構(gòu)建和照射的。穿過(guò)朝著光軸的凹面鏡邊緣傳輸?shù)墓馐鴽](méi)有漸暈(與例如圖4或者圖7-9相比較來(lái)講)°在凹面鏡處的最大光束高度幾乎與第三物鏡部分內(nèi)的最大光束高度相同。優(yōu)選的是，在凹面鏡處的最大光束高度小于第三物鏡部分內(nèi)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(jié)構(gòu)，在所述結(jié)構(gòu)中投影物鏡內(nèi)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(nèi)，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(nèi)最大光束高度的1. 5倍優(yōu)選是1. 2倍的最大半徑。所述系統(tǒng)具有良好的橫向彩色校正，而軸向顏色沒(méi)有完全校正。在該實(shí)施例中，凹面鏡都設(shè)計(jì)成為Mangin鏡。每個(gè)Mangin鏡是由具有凸面鏡鏡面的負(fù)凹凸透鏡構(gòu)成。通過(guò)負(fù)透鏡的過(guò)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(xué)能力。凹面鏡還可以被設(shè)計(jì)成為簡(jiǎn)單的鏡(相對(duì)于圖4來(lái)講)。如果凹面鏡是簡(jiǎn)單的鏡 (沒(méi)有凹凸透鏡)，那么使用的透明光學(xué)材料物質(zhì)較少，但是對(duì)于切割這些鏡來(lái)講則是必須的。投影物鏡設(shè)計(jì)成為浸液透鏡。校正狀態(tài)在沈· 5. Omm2場(chǎng)上、在1. INA處是大約9 毫波(milliwaves)。場(chǎng)半徑是65mm。不再必須的是，非球面表面相對(duì)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(zhì)消耗的可能性。所述設(shè)計(jì)具有1160mm的軌道長(zhǎng)度(位于物面和像面之間的軸向距離)和少的玻璃物質(zhì)。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(shè)計(jì)具有非常高的橫向彩色校正，但是對(duì)于軸向顏色來(lái)講則沒(méi)有這種性質(zhì)。 但是小的透鏡尺寸相對(duì)于相同NA的全折射設(shè)計(jì)來(lái)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(gè)反射和小玻璃體積的設(shè)計(jì)不存在昏暗的問(wèn)題，因此鏡可以具有良好的尺寸——不至于太大，并且所述設(shè)計(jì)的強(qiáng)光學(xué)能力提供了系統(tǒng)的幾乎所有Petzval校正。 在該實(shí)施例中，兩個(gè)中間圖像幾乎正好位于反射折射腔的中間。一個(gè)在這里沒(méi)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(qǐng)人于2003年10月17日提交的、 序列號(hào)60/511673的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)中公開(kāi)的第一折射物鏡部分和第三折射物鏡部分。其相應(yīng)的說(shuō)明包含在此作為參考。甚至通過(guò)較少數(shù)量的光學(xué)材料體積，特別是如果Mangin鏡將它們的玻璃除去，仍有可能實(shí)現(xiàn)該基本設(shè)計(jì)(與圖4相比較)。在圖4中，示出了第二實(shí)施例。與圖1中的結(jié)構(gòu)和/或功能相同或者類似的特征 /特征組使用在原附圖標(biāo)記基礎(chǔ)上加100的類似附圖標(biāo)記表示。投影物鏡200設(shè)計(jì)為用于λ = 193納米的浸液透鏡，所述投影物鏡200在與高系數(shù)浸液流體例如位于物鏡出射面和像面之間的純水結(jié)合使用時(shí)，具有像側(cè)數(shù)值孔徑NA = 1.20。場(chǎng)尺寸為沈*5.0讓2。在表4中概括出了用于該設(shè)計(jì)的規(guī)格。最左邊的列列出了折射、反射或者其它指定表面的編號(hào)，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(gè)表面之間的距離d，單位mm，所述參數(shù)d被稱為光學(xué)元件的“厚度”，第四列列出了用于制作這些光學(xué)元件的材料，第五列列出了制作中使用的材料的折射系數(shù)。第六列列出了光學(xué)部件的光學(xué)有效、清晰、半徑(單位mm)。表中的半徑r = 0表示一個(gè)(具有無(wú)窮大半徑)平坦表面。在特定實(shí)施例的情況下，十二個(gè)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(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)利用下列等式可以計(jì)算作為高度h函數(shù)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(shù)值(1/r)是在表面頂點(diǎn)處所討論表面的曲率，h是其上的點(diǎn)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(cè)量的距所討論表面頂點(diǎn)的點(diǎn)的距離。在表4A中列出了常數(shù)K、Cl、C2等。由于物鏡具有17個(gè)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(shí)施例，并不存在折疊鏡，存在的是一個(gè)對(duì)于所有光學(xué)部件來(lái)講公共的、直線未折疊光軸。與第一實(shí)施例相對(duì)照的是，相互面對(duì)的兩個(gè)凹面鏡221和222是代替Mangin鏡的簡(jiǎn)單鏡，這允許減少系統(tǒng)的總物質(zhì)。為了顯示經(jīng)過(guò)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(qū)域”。在圖5中示出了位于第一凹面鏡221位置處的覆蓋區(qū)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?shù)墓馐?。在圖6中示出了位于第二凹面鏡222位置處的覆蓋區(qū)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?zhèn)鬏數(shù)墓馐??？梢钥闯鏊鲧R上的使用區(qū)域具有簡(jiǎn)單連續(xù)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(gè)特性特征是，位于凹面鏡處的整個(gè)截面光束形狀嚴(yán)重偏離了光瞳位置處出現(xiàn)的圓形形狀。在該實(shí)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(chǎng)形狀類似表示凹面鏡比光瞳面更靠近于場(chǎng)表面，即凹面鏡光學(xué)上遠(yuǎn)離光瞳面放置。因此，小的窄鏡可以用作凹面鏡。這樣即使當(dāng)數(shù)值孔徑較高時(shí)，仍有助于在一側(cè)引導(dǎo)光通量通過(guò)凹面鏡，而不出現(xiàn)漸暈。通常，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，凹面鏡的尺寸并不直接與數(shù)值孔徑耦合，使得在沒(méi)有過(guò)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(shí)施例的一些有利變型。使用相似的附圖標(biāo)記表示在結(jié)構(gòu)和/或功能上與圖4的結(jié)構(gòu)和/或功能相同或者相似的特征/特征組。所有的變型都設(shè)計(jì)成用于λ = 193nm的浸液透鏡，當(dāng)與高系數(shù)浸液流體例如物鏡的出射面和像面之間的純水結(jié)合使用時(shí)，具有像側(cè)數(shù)值孔徑NA彡1。場(chǎng)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(guī)格。圖8和圖9中的設(shè)計(jì)是相同，區(qū)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(shí)，在凹面鏡上所使用的區(qū)域小于圖 4中實(shí)施例的情況。從而，可以進(jìn)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(shí)，孔徑光闌A放置在最大光束直徑區(qū)域中的第三純折射部分230中。與此對(duì)照的是，在圖9 (NA= 1. 15)緊密相關(guān)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(shè)計(jì)使得可以放置孔徑光闌的位置具有靈活性。上述實(shí)施例的特征在于，對(duì)于所有光學(xué)元件來(lái)講一個(gè)公共的直線未折疊光軸。這種設(shè)計(jì)的潛在問(wèn)題可能在于，為凹面鏡提供的支架可能導(dǎo)致長(zhǎng)的軌道長(zhǎng)度，或者可能干涉光路。接下來(lái)，作為得到緊湊設(shè)計(jì)的可替換設(shè)計(jì)，示出了包括至少一個(gè)平面折疊鏡的實(shí)施例。在圖10中，示出了第三實(shí)施例。與圖1中的結(jié)構(gòu)和/或功能相同或者類似的特征 /特征組使用在原附圖標(biāo)記基礎(chǔ)上加200的類似附圖標(biāo)記表示。圖11示出了在圖10所描述基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)施例的縱向截面視圖。圖10中反射折射投影物鏡300的實(shí)施例類似于一些上述實(shí)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(gè)透鏡，以使其成為反射折射物鏡部分。與上述實(shí)施例相對(duì)照的是，第二物鏡部分320包括四個(gè)反射面，即兩個(gè)平面折疊鏡306、307和兩個(gè)相互面對(duì)的凹面鏡321、322。這些凹面鏡的凹面鏡鏡面定義了一個(gè)反射腔325，折疊鏡和中間圖像位于所述反射腔325內(nèi)。布置緊密靠近第一中間圖像303的第一折疊鏡306，用于將來(lái)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(méi)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(lái)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(jié)構(gòu)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(cè)和像側(cè)部分305”和305”’完全垂直或者幾乎垂直，所述凹面鏡在該實(shí)施例中橫向偏移。折疊鏡相對(duì)于光軸的傾斜角可以為45度或者相當(dāng)大地偏離45度，例如到達(dá)5或10度。因此，在凹面鏡的公共光軸和該光軸的物側(cè)和像側(cè)之間可能出現(xiàn)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(xué)上沒(méi)有中間圖像。這樣的結(jié)構(gòu)使得凹面鏡上具有小的點(diǎn)直徑，這一點(diǎn)對(duì)于降低幾何光導(dǎo)值 (etendue)是有利的。光瞳面309位于距兩個(gè)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?？梢詫⒖讖焦怅@定位在此處。如果至少一個(gè)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(gè)曲率。將離軸物場(chǎng)轉(zhuǎn)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(xué)能力的第一透鏡組LGll和具有負(fù)光學(xué)能力的第二透鏡組LG12?？梢栽谶@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(xué)能力的第一透鏡組LG31和具有正光學(xué)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(gè)凹面鏡411和412以及兩個(gè)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(jié)構(gòu)和/或功能相同或者類似的特征/特征組使用在原附圖標(biāo)記基礎(chǔ)上加100的類似附圖標(biāo)記表示。圖13示出了根據(jù)圖12描述所設(shè)計(jì)的實(shí)施例的縱向截面圖。與圖10、11所示的實(shí)施例相對(duì)照的是，凹面鏡421、422并沒(méi)有共享公共直線光軸。 相反，凹面鏡421的光軸對(duì)應(yīng)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(jié)構(gòu)空間位于連接物面和像面的光軸的外部，這一點(diǎn)是有利的。 注意，光軸的物側(cè)和像側(cè)部分是同軸的。作為位于光軸405—側(cè)上的凹面鏡，第一和第二折疊鏡可以設(shè)計(jì)為具有朝著凹面鏡的鏡面并且在光通過(guò)時(shí)兩次使用的一個(gè)單平面鏡406。另外，兩個(gè)單獨(dú)的凹面鏡421、422可以結(jié)合以形成一個(gè)使用了兩次的單個(gè)凹面鏡。圖14示出了第三實(shí)施例的反射物鏡部分的透視圖以表示鏡的幾何結(jié)構(gòu)?？梢钥闯稣郫B鏡和凹面鏡可以具有幾何上簡(jiǎn)單的形狀，這是因?yàn)樗境龅膮^(qū)域是形狀簡(jiǎn)單并且連續(xù)。在該實(shí)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(jìn)光學(xué)性質(zhì)特征和簡(jiǎn)化制作特征的投影物鏡500的另一實(shí)施例的視圖。圖16示出了根據(jù)圖15所示原理設(shè)計(jì)的投影物鏡的透鏡部分。該實(shí)施例的規(guī)格在表16和16A中示出。與圖1中的結(jié)構(gòu)和/或功能相同或者類似的特征/特征組使用在原附圖標(biāo)記基礎(chǔ)上加400的類似附圖標(biāo)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(xué)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(xué)元件共享的光軸同軸的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱公共軸。用在第一和第二凹面鏡上的連續(xù)鏡面位于光軸505的相對(duì)側(cè)上。第一鏡相關(guān)透鏡551光學(xué)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(guān)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(guān)透鏡551被設(shè)計(jì)成布置在光軸外部的截?cái)嗤哥R。第二鏡相關(guān)透鏡552被設(shè)計(jì)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(guān)透鏡552。透鏡552被截?cái)?，使得透鏡552沒(méi)有延伸進(jìn)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(guān)透鏡551、552是具有自由入射和出射表面的獨(dú)立透鏡。特別是，朝著相應(yīng)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(shí)施例相比，允許附加的自由度(與圖1相比較)。鏡相關(guān)透鏡551、552被設(shè)計(jì)成其曲率類似于相關(guān)凹面鏡曲率的負(fù)凹凸透鏡，即具有朝著相關(guān)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(fù)折射光學(xué)能力用于改進(jìn)顏色長(zhǎng)度像差校正(CHL)。第二物鏡部分的所有光學(xué)有效表面是球面的，這樣大大簡(jiǎn)化制作并且提高光學(xué)性質(zhì)。特別是， 當(dāng)與具有非球面表面(特別是非球面鏡鏡面)的實(shí)施例相比時(shí)，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(chǎng)，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(dāng)與在193nm處作為浸液介質(zhì)的純水結(jié)合使用時(shí)，浸液物鏡具有像側(cè)數(shù)據(jù)孔徑NA= 1.2。系統(tǒng)是焦闌的位于物側(cè)和像側(cè)上，并且基本上沒(méi)有場(chǎng)區(qū)域像差。在圖17中，示出了根據(jù)結(jié)合圖15所解釋原理的系統(tǒng)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(guī)格。與圖1中的結(jié)構(gòu)和/或功能相同或者類似的特征/特征組使用在原附圖標(biāo)記基礎(chǔ)上加500的類似附圖標(biāo)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(fù)凹凸透鏡651、652，并且在通往各個(gè)凹面鏡和遠(yuǎn)離各個(gè)凹面鏡的光路中被使用兩次。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，每個(gè)包括凹面鏡621、622 以及緊接地位于各個(gè)凹面鏡前面的相關(guān)透鏡651、652的光學(xué)元件組被表示為“反射折射子組”。在圖17的實(shí)施例中，反射折射子組621、651和反射折射子組622、652被設(shè)計(jì)成相互對(duì)稱地布置并且相同。特別是，光學(xué)表面的半徑、光學(xué)表面的軸向距離或者厚度以及對(duì)稱相關(guān)透鏡和對(duì)稱相關(guān)凹面鏡的光學(xué)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(shí)制作相應(yīng)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(jié)構(gòu)允許相當(dāng)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(xué)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(xué)元件的相應(yīng)方法中，所述投影透鏡具有設(shè)計(jì)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(gè)截短鏡。在表面準(zhǔn)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(guò)扭(wringing)或者膠結(jié)將兩個(gè)單獨(dú)的母板部分結(jié)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(zhí)行鏡襯底的涂覆?？梢韵鄳?yīng)地制作鏡相關(guān)透鏡。與圖16中所示的實(shí)施例進(jìn)一步的區(qū)別在于這樣的事實(shí)，靠近各個(gè)凹面鏡的透鏡 651、652的至少一個(gè)表面具有非球面的形狀。在該實(shí)施例中，透鏡651、652的每個(gè)凹透鏡鏡面是非球面的。可以設(shè)計(jì)靠近各個(gè)中間圖像布置的非球面表面，該非球面表面是該系統(tǒng)的場(chǎng)表面，使得對(duì)于場(chǎng)相關(guān)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(chǎn)生強(qiáng)烈影響。通常，在中間圖像和光學(xué)靠近中間圖像(中間圖像的上游或者下游)的相關(guān)凹面鏡之間布置至少一個(gè)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(gè)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(shí)施例中，鏡相關(guān)的透鏡(是圖16和17實(shí)施例中的截短透鏡)被設(shè)計(jì)成橫越光軸延伸的全凹凸透鏡形狀的負(fù)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(guān)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(lái)自物面的光透射該透鏡，然后照射在光軸的另一側(cè)上。類似的，與第一凹面鏡621相關(guān)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(yuǎn)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(shí)施例中，在中間圖像的上游和下游中提供透射三次的兩個(gè)非球面表面，這樣有助于光學(xué)校正。另外，當(dāng)與截短透鏡的安裝比較時(shí)，改進(jìn)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(gè)透鏡的投影物鏡700的示意圖。圖19示出了這種類型的實(shí)施例，在表19和19A中給出了這些規(guī)格。與結(jié)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(biāo)記基礎(chǔ)上加100或者200的類似附圖標(biāo)記表示。
20
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(guān)透鏡751被光學(xué)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(cè)上，第二鏡相關(guān)透鏡752光學(xué)布置在第二凹面鏡752和第二中間圖像704之間。 兩個(gè)鏡相關(guān)透鏡751、752橫越光軸延伸進(jìn)入穿過(guò)各個(gè)凹面鏡721、722的光的光束通路。特別是，第二鏡相關(guān)透鏡752延伸進(jìn)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(guān)透鏡751延伸進(jìn)入第二凹面鏡752和像面之間的光束通路中。從而，每個(gè)鏡相關(guān)透鏡751、752被光學(xué)使用三次，從而可以使得透鏡的光學(xué)效果最大化，并且同時(shí)，使得光學(xué)材料的消耗最小化。另外，相對(duì)于截短透鏡的安裝來(lái)講，使得透鏡751、752的安裝簡(jiǎn)化。三通透鏡751、752被優(yōu)選的設(shè)計(jì)為多級(jí)透鏡，所述多級(jí)透鏡具有第一透鏡區(qū)域和第二透鏡區(qū)域，所述第一透鏡區(qū)域與光軸的一側(cè)相關(guān)并且在通向相關(guān)凹面鏡和從相關(guān)凹面鏡出射的光路中被透射兩次，所述第二透鏡區(qū)域與光軸的相對(duì)側(cè)相關(guān)并且被透射一次，在透鏡的至少一側(cè)上第一透鏡區(qū)域和第二透鏡區(qū)域具有不同的透鏡表面曲率，使得多級(jí)透鏡形成作用在公共位置的一對(duì)互相獨(dú)立作用透鏡。這樣可以從單個(gè)透鏡母板中制作在光軸的相對(duì)側(cè)上提供不同光學(xué)能力的單片多級(jí)透鏡，并且可以使用圓形支架來(lái)方便地安裝。位于光軸任意側(cè)上的透鏡區(qū)域可以具有不同的非球面形狀，其中基于相同球面基礎(chǔ)形狀的非球面是優(yōu)選的以簡(jiǎn)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(chǎng)表面放置的，使得對(duì)于校正場(chǎng)像差來(lái)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(shí)施例中，三次使用的透鏡751、752被設(shè)計(jì)為負(fù)凹凸透鏡，所述負(fù)凹凸透鏡具有類似于相關(guān)凹面鏡的曲率指向并且具有弱的負(fù)折射光學(xué)能力。在其它的實(shí)施例中，透鏡可能幾乎都沒(méi)有光學(xué)能力。在這兩種情況下，為了支持光學(xué)校正，至少一個(gè)透鏡表面可能是非球面。在所有的實(shí)施例中，第一屈光物鏡部分用于從平坦的物場(chǎng)中形成第一中間圖像。 通過(guò)第一物鏡部分的光學(xué)性質(zhì)來(lái)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(guān)的像差。如在上述實(shí)施例中所示的，第一物鏡部分可以細(xì)分為具有正折射光學(xué)能力的第一透鏡組LGll和具有正折射光學(xué)能力的第二透鏡組LG12，其中系統(tǒng)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(guò)程中使用的數(shù)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(shí)施例中，在與第三屈光物鏡部分中的光瞳面光學(xué)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(fù)凹凸透鏡752。在圖19的實(shí)施例中，第一透鏡組LGll包括具有像側(cè)凹面和弱光學(xué)能力的正凹凸透鏡781 ；具有像側(cè)凹面和弱負(fù)光學(xué)能力的負(fù)凹凸透鏡782 ；具有物側(cè)凹面的正凹凸透鏡 783 ；雙凸正透鏡784 ；具有像側(cè)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(cè)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(qiáng)彎曲凹面的凹凸透鏡形狀的透鏡787 ；具有物側(cè)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(guān)第二透鏡的主要部分的負(fù)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(duì)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(xué)校正還必定受到通過(guò)布置在第一透鏡組LGll的離散束部分中的負(fù)凹凸透鏡782以及正凹凸透鏡783形成的負(fù)-正對(duì)的正面影響。具有光學(xué)靠近物面的凹出射面的負(fù)凹凸透鏡布置在主光線的高度大于邊緣光線高度的區(qū)域中，從而可以有效地校正場(chǎng)像差例如失真。具有如表20和20A中給出規(guī)格的圖20中所示投影物鏡800的實(shí)施例可以描述為圖19中示出的實(shí)施例的變型。類似于在圖19中的實(shí)施例，負(fù)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(shí)施例相對(duì)照的是，透鏡851是唯一一個(gè)光束透射三次的透鏡。在緊接第二凹面鏡822的前方?jīng)]有負(fù)折射光學(xué)能力或者正折射光學(xué)能力。因此，反射折射物鏡部分所需要的透明光學(xué)材料物質(zhì)少于圖19中示出的實(shí)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(shí)施例，所述投影物鏡900通常是根據(jù)結(jié)合圖15所詳細(xì)解釋的原理來(lái)設(shè)計(jì)的。在表21和21A中給出了規(guī)格。附圖標(biāo)記是類似的，但是增加了 400。特別是，在光學(xué)位于各個(gè)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(gè)凹面鏡921、922布置負(fù)凹凸透鏡951、952。每個(gè)負(fù)凹凸透鏡951、952被設(shè)計(jì)成截?cái)嗤哥R，所述截?cái)嗤哥R僅僅布置在定位相關(guān)凹面鏡的光軸側(cè)。因此， 光線兩次通過(guò)鏡相關(guān)透鏡。第一物鏡部分910可以細(xì)分為兩個(gè)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(shí)施例中，第一透鏡組LGll包括負(fù)-正對(duì)982、 983，所述負(fù)凹凸透鏡982靠近物面布置，并且具有朝著像面的凹出射側(cè)。在該負(fù)透鏡之后的正折射光學(xué)能力被分成兩個(gè)正凹凸透鏡，每個(gè)正凹凸透鏡具有朝著物體的凹面。朝著物體具有強(qiáng)彎曲凹入射側(cè)的凹凸透鏡987緊接地布置在光瞳面911的下游。從光學(xué)上講，該透鏡對(duì)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(qū)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(cè)和出射側(cè)的雙非球面透鏡?；ハ嗯R近并且剛好布置在像面上游的會(huì)聚光路中的非球面表面對(duì)于像差校正具有強(qiáng)烈影響。特別是對(duì)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(gè)負(fù)透鏡991。所述雙凸面的負(fù)透鏡991在第三物鏡部分的光路中定義了一個(gè)潛腰。負(fù)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(qū)域中避免使用負(fù)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(xué)材料。凹面鏡921和922都具有球面鏡面，從而簡(jiǎn)化制作并改進(jìn)光學(xué)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(guò)圖21的實(shí)施例滿足以下條件1<D/(Ci| + |C2|) ·10_4<6。曲率C為頂點(diǎn)處的凹面鏡的半徑的倒數(shù)。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(jié)構(gòu)與圖4 所示的實(shí)施例類似，即具有包括兩個(gè)凹面鏡1021、2022并且不包括折射光學(xué)元件的第二物鏡部分1020。用于類似特征/特征組的附圖標(biāo)記是相似的，所述附圖標(biāo)記在附圖標(biāo)記上加 800。在表22和22Α中給出了該規(guī)格。用于建立第一中間圖像1003的第一屈光物鏡部分 1010被細(xì)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(kāi)始，接著是具有像側(cè)凹面的負(fù)凹凸透鏡1082和雙凸正透鏡1083。特別是在負(fù)凹凸透鏡1082的凹出射側(cè)處出現(xiàn)高入射角，所述負(fù)凹凸透鏡1082布置在光束輕微發(fā)散的區(qū)域中。所述高入射角具有強(qiáng)校正作用。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)透鏡1081、1082、1083提供的序列正-負(fù)-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(gè)凹面，則這可能是優(yōu)選的，所述第一物鏡部分優(yōu)選包括在正-負(fù)-正透鏡序列中。圖23示出了根據(jù)結(jié)合圖4解釋的原理通常設(shè)計(jì)的投影物鏡1100的另一實(shí)施例。 在表23和23A中給出了規(guī)格。第二物鏡部分1120是純反射的，從而不需要透明光學(xué)材料。 現(xiàn)在將結(jié)合該實(shí)施例和圖M解釋關(guān)于簡(jiǎn)化制作的特征的某些方面。然而，這些方面可以在其它的實(shí)施例中實(shí)施。凹面鏡1121、1122都具有相似的表面，這樣有助于簡(jiǎn)化制作并改善光學(xué)性能。通常，凹面鏡的形狀對(duì)于特定像差具有強(qiáng)烈影響。特別是圖像曲率(Petzval曲率)受到鏡頂點(diǎn)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(shù)據(jù)定義了特定場(chǎng)相關(guān)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(gè)因素是光學(xué)設(shè)計(jì)中固有的并且互相相關(guān)。特別是， 關(guān)于非球面類型的第二因素受到第一因素的強(qiáng)烈影響(基本曲率)，這是因?yàn)?，例如凹面鏡的強(qiáng)曲率將降低強(qiáng)場(chǎng)相關(guān)像差。已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的是，某些關(guān)鍵因素影響凹面鏡的制作和光學(xué)性能之間的良好折衷。 由于凹面鏡的制造導(dǎo)致的一個(gè)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(dá)到的深度。結(jié)合圖對(duì)，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(diǎn)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(guān)。在pmax的第一近似(對(duì)于非球面形式)中給出了 pmax = R-(R2-D2/4)°_5。 由于在沒(méi)有強(qiáng)烈影響光學(xué)效應(yīng)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(shù)來(lái)影響可制造性。當(dāng)考慮到制作時(shí)，特別強(qiáng)調(diào)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(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果滿足條件1.3R，則是優(yōu)選的，如果滿足條件D < 1. 2R則是更優(yōu)選的，以便滿足條件Pmax < 0. 22R。如果兩個(gè)凹面鏡的彎曲鏡面頂點(diǎn)處的曲率半徑盡可能的相似，則使得制作簡(jiǎn)化。如果Rl是第一凹面鏡的曲率的頂點(diǎn)半徑，R2是第二凹面鏡的曲率的頂點(diǎn)半徑，則優(yōu)選的是滿足下面的條件0. 8 < R1/R2 <1.2。在圖23所示的實(shí)施例中，滿足該條件和兩個(gè)下列條件pmax< 0.22R以及1. 3R。如果除了關(guān)于曲率半徑關(guān)系的條件之外還滿足了上述后面條件中的一個(gè)條件的話，則可能就足夠了。在圖23所示的實(shí)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(xué)元件，從而使得該部分為反射部分。第二物鏡部分1120的光學(xué)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(duì)稱投影物鏡實(shí)施到晶片步進(jìn)機(jī)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(shí)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(xì)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(shè)計(jì)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(gè)投影物鏡1200包括三個(gè)物鏡部分1210、1220、1230，每個(gè)物鏡部分被設(shè)計(jì)成將物鏡部分上游的場(chǎng)面成像到物鏡部分下游的場(chǎng)面中。第一物鏡部分1210包括四個(gè)連續(xù)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(duì)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(tǒng)的自由可接近的孔徑光闌A。與上述實(shí)施例相對(duì)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(nèi)，而第二中間圖像1204位于該鏡間間隔的外部。由相互面對(duì)的兩個(gè)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(lái)自物側(cè)的輻射進(jìn)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(shí)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(duì)照的是，在多數(shù)其它實(shí)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(xué)靠近中間圖像，所述中間圖像是投影透鏡的場(chǎng)面。同樣，在上述實(shí)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(duì)側(cè)處在凹面鏡的反射表面上有效地留下輻射的覆蓋區(qū)域。相對(duì)照的是，在圖25和沈所示的實(shí)施例中，第一和第二凹面鏡1221、1222布置在光軸的同一側(cè)上。由于這個(gè)差異，位于凹面鏡所定義間隔內(nèi)的光路相對(duì)于布置在上述實(shí)施例中凹面鏡頂點(diǎn)之間的中間布置的對(duì)稱點(diǎn)來(lái)講幾乎是點(diǎn)對(duì)稱，從而光軸相對(duì)于垂直于所述光軸并且布置在圖2536實(shí)施例中的凹面鏡頂點(diǎn)之間中間的鏡面來(lái)講是幾乎鏡面對(duì)稱。光學(xué)上講，基本上根據(jù)圖2536所示實(shí)施例的原理設(shè)計(jì)的實(shí)施例，如果所述實(shí)施例是通過(guò)靠近場(chǎng)面的透鏡作用來(lái)按照需要影響場(chǎng)像差，則所述實(shí)施例是有利的，這是因?yàn)槲锩?201和像面1202之間的一個(gè)場(chǎng)面-即第二中間圖像1204的場(chǎng)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(gè)場(chǎng)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(chǎng)透鏡組。第一和第二物鏡部分1210、1220對(duì)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(jié)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(guò)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(zhì)使得通過(guò)第一和第二物鏡部分1210、1220形成的子系統(tǒng)可以用作這樣的中繼系統(tǒng)，所述中繼系統(tǒng)將中繼系統(tǒng)前面和下游的光學(xué)系統(tǒng)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(tǒng)可以設(shè)計(jì)成對(duì)于至少部分補(bǔ)償凹面鏡組上游和下游的正透鏡負(fù)面影響的圖像彎曲具有強(qiáng)烈的影響。
圖27示出了具有類似于圖4所示實(shí)施例的通常結(jié)構(gòu)的投影物鏡1300的變型，即具有包括兩個(gè)凹面鏡1321、1322并且不具有折射光學(xué)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(biāo)記基礎(chǔ)上加1100的類似附圖標(biāo)記表示。在圖27和27A中給出了規(guī)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(gè)都具有正折射光學(xué)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(gè)都具有非球面鏡面。該設(shè)計(jì)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(xué)測(cè)試裝置，用于測(cè)量在制作過(guò)程中兩個(gè)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(shù)(描述了相對(duì)于表面25 J6基本形狀的非球面偏差)是相同的。在其它的實(shí)施例中，基本形狀和非球面常數(shù)在兩個(gè)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(duì)于測(cè)量?jī)蓚€(gè)鏡面來(lái)講可以使用相同的測(cè)量光學(xué)元件，則可以實(shí)現(xiàn)關(guān)于制作過(guò)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(shí)施例的通常結(jié)構(gòu)。因此，相似的特征/特征組使用在原附圖標(biāo)記基礎(chǔ)上加1200的類似附圖標(biāo)記表示。在圖觀和^A中給出了規(guī)格。包括孔徑光闌A的第一屈光物鏡部分1410被設(shè)計(jì)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(gè)凹面鏡結(jié)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(shè)計(jì)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(guò)浸液流體I (水)的薄層。當(dāng)將設(shè)計(jì)最優(yōu)化時(shí)，特別需要關(guān)注的是，在鏡制作期間簡(jiǎn)化非球面鏡面的光學(xué)測(cè)試。為此目的，第一凹面鏡1421的鏡面具有拋物線形狀(相對(duì)于表^A、表面23來(lái)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(jiǎn)化了測(cè)試。通常，非球面鏡面的光學(xué)測(cè)試需要使用特別調(diào)整的光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，所述光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)成產(chǎn)生具有失真波前的測(cè)試輻射，所述具有失真波前的測(cè)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(cè)試波的局部入射角對(duì)于非球面的每個(gè)位置來(lái)講是矩形的。為此目的， 通常使用光學(xué)測(cè)試裝置，所述光學(xué)測(cè)試裝置使用等光程的光學(xué)系統(tǒng)、或者補(bǔ)償系統(tǒng)(K-系統(tǒng))或者計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的全息照相(CGH)或者它們的結(jié)合，以用于整形失真的波前。由于構(gòu)造用于每個(gè)非球面形狀的特殊設(shè)計(jì)的測(cè)試光學(xué)元件昂貴，因此需要的是可替換的方案。相反，可以使用簡(jiǎn)單的測(cè)試設(shè)備來(lái)測(cè)試具有拋物線形狀的非球面鏡。為了進(jìn)一步解釋，考慮到純圓錐旋轉(zhuǎn)對(duì)稱表面形狀可以通過(guò)下面的等式來(lái)描述
Ch2Ρ=ι+Λ/1-Φ+1),2這里，ρ是表面點(diǎn)的軸向坐標(biāo)，k是圓錐常數(shù)，C是在頂點(diǎn)(光軸與鏡面交叉)處的表面曲率(即，半徑r的倒數(shù)(l/r))，h是高度(垂直于光軸測(cè)量的)。使用這樣的等式，根據(jù)圓錐常數(shù)k的值可以產(chǎn)生不同圓錐旋轉(zhuǎn)對(duì)稱表面形狀。例如，球面形狀對(duì)應(yīng)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(diǎn)，即布置在特定位置的物體點(diǎn)(取決于表面的形狀)將在沒(méi)有像差(共點(diǎn)的成像)(stigmatic imaging)的情況下成像。在本發(fā)明的實(shí)施例中或具有凹面鏡的其它投影物鏡中，至少一個(gè)非球面圓錐鏡因此可能是有用的?？紤]到鏡測(cè)試的需要，拋物面形狀(k = -1)是特別有用的，這是因?yàn)槲矬w點(diǎn)(將在沒(méi)有球面像差的情況下成像)被定位在無(wú)窮遠(yuǎn)處。換句話說(shuō)，平行于光軸作用在拋物面表面上的平行光束或者來(lái)自測(cè)試光束的光將被拋物面鏡聚焦成一個(gè)且僅僅一個(gè)焦點(diǎn)。這一點(diǎn)是非常有利的，因?yàn)椴恍枰糜趯y(cè)試波的光束發(fā)散或者會(huì)聚的特殊設(shè)置。該測(cè)試波具有平面波波前。在圖四中示意性地示出了可能的測(cè)試設(shè)置。此處，與通過(guò)鏡表面定義的光軸OA 一起示出了拋物面鏡鏡面1421。測(cè)試設(shè)備包括測(cè)試光學(xué)系統(tǒng)1460，所述測(cè)試光學(xué)系統(tǒng)1460 設(shè)計(jì)成用于建立平行于光軸OA的平行測(cè)試光束，并且入射在拋物面鏡鏡面上。測(cè)試設(shè)置還包括球面鏡1470，所述球面鏡相對(duì)于拋物面鏡1421的所需要形狀來(lái)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(diǎn)重疊。在該布置中，具有通過(guò)光學(xué)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(cè)試波1495首先通過(guò)拋物面鏡在作用到球面鏡1470之前會(huì)聚成拋物面鏡的焦點(diǎn)1490。球面鏡1470將測(cè)試波沿著相同的光路反射回測(cè)試光學(xué)元件1460?？墒褂闷矫鎱⒖疾ê蛷膾佄锩骁R反射回來(lái)的波之間的光程長(zhǎng)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(cè)和像側(cè)上。對(duì)于該物側(cè)焦闌有貢獻(xiàn)的一個(gè)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(cè)的特定凸出形狀。位于物側(cè)上第一兩個(gè)透鏡的非球面表面對(duì)于焦闌有貢獻(xiàn)。焦闌光束在物側(cè)和像側(cè)上基本上沒(méi)有場(chǎng)區(qū)域誤差，即，實(shí)際上沒(méi)有橫越物場(chǎng)或像場(chǎng)的焦闌變化。在圖30至32中，示出了另外三個(gè)投影物鏡1500、1600和1700的實(shí)施例，所述三個(gè)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(jié)構(gòu)。類似的特征/特征組使用在原附圖標(biāo)記基礎(chǔ)上加1300、1400、1500表示。在表30、30A、31、31A、32、32A中給出了規(guī)格。當(dāng)設(shè)計(jì)這些實(shí)施例時(shí)，應(yīng)當(dāng)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(yōu)化，所述第一屈光物鏡部分1510、1610、1710用作將物場(chǎng)成像為第一中間圖像的中繼系統(tǒng)。作為圖30、31和32的所有實(shí)施例的公共特征，第一物鏡部分僅僅具有六個(gè)透鏡元件，即具有相當(dāng)大折射光學(xué)能力的透明光學(xué)元件。由于僅僅使用正透鏡，從而在具有相對(duì)小最大直徑的軸向短物鏡部分中，使用強(qiáng)會(huì)聚光學(xué)能力建立第一物鏡部分。在所有的實(shí)施例中，平面平行板1519、1619、1719緊接著投影物鏡的各個(gè)第一光瞳面1511、1611、1711來(lái)定位。在接近光瞳面處放置至少一個(gè)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(dǎo)致的像差。這種板可以互換。在圖30的實(shí)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(nèi)部。在圖31和32的實(shí)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(qū)域中第三物鏡部分內(nèi)。此處提到的所有實(shí)施例僅僅具有位于像側(cè)光瞳面和像面之間的正透鏡，圖30的實(shí)施例具有五個(gè)這樣的正透鏡，其它的實(shí)施例(圖31、圖32)僅僅具有位于像側(cè)光瞳面和像面之間的四個(gè)正透鏡。圖30到32中實(shí)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(guān)系。在圖30的實(shí)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(guò)300mm。使用6個(gè)非球面表面(通過(guò)點(diǎn)來(lái)表示)。在第一中間圖像1503區(qū)域中交叉的光線是顯而易見(jiàn)的，彗形像差是第一中間圖像1503中一個(gè)最主要的成像誤差。通過(guò)第一中間圖像下游的光學(xué)表面的設(shè)計(jì)補(bǔ)償了該誤差。相反，在圖31示出的實(shí)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(duì)強(qiáng)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(gè)非球面表面。該非球面表面用于彎曲入射表面的光學(xué)效應(yīng)，使得第一中間圖像 1603基本上沒(méi)有彗形像差。這就表明這樣一種趨勢(shì)，即入射側(cè)的強(qiáng)凸曲率對(duì)于獲得具有小量非球面表面的良好質(zhì)量的第一中間圖像來(lái)講是有用的。在圖32示出實(shí)施例的第一物鏡部分1710中，結(jié)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(gè)非球面表面的中間數(shù)量。假設(shè)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(duì)于環(huán)境壓力的壓力波動(dòng)相對(duì)不敏感。當(dāng)非球面表面的數(shù)量等于或者小于所有三個(gè)實(shí)施例的第一物鏡部分中正透鏡的數(shù)量時(shí)，可以看出當(dāng)僅僅使用正透鏡元件并且假如具有折射光學(xué)能力的透鏡數(shù)量和非球面表面數(shù)量之間比值小于1. 6時(shí)，則可以得到緊湊的設(shè)計(jì)。圖30到32的實(shí)施例示出了，在具有對(duì)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(yōu)選設(shè)計(jì)的框架中，有可能在物鏡(第一物鏡部分)的入射側(cè)上設(shè)計(jì)中繼系統(tǒng)，軸向長(zhǎng)度比第三物鏡部分的軸向長(zhǎng)度小許多。軸向長(zhǎng)度(在物體表面和第一中間圖像之間測(cè)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(cè)量的)的軸向長(zhǎng)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(lái)使用所述設(shè)計(jì)。在圖30到32的實(shí)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(duì)于由輻射誘導(dǎo)的密度變化(特別致密)不太敏感，因此相對(duì)于具有由熔融石英制成的最后透鏡的物鏡來(lái)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(jìn)行操作所設(shè)計(jì)的浸液物鏡部分中，由氟化鈣制成的最后透鏡元件是有問(wèn)題的，這是由于氟化鈣溶解于水。因此，可能降低系統(tǒng)的使用壽命。因此，保護(hù)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(hù)層可能是有用的。例如在本申請(qǐng)人于2003年 12月19日在美國(guó)提交的臨時(shí)申請(qǐng)60/530623中描述了適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)層，該公開(kāi)的內(nèi)容包含在此作為參考。在圖30到32的實(shí)施例中，具有厚度0. 3mm的熔融石英的薄平面平行板通過(guò)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(fù)載損傷了熔融石英材料和/或如果熔融石英保護(hù)板上出現(xiàn)雜質(zhì)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(shí)施例作為進(jìn)一步表征根據(jù)本發(fā)明的投影物鏡特征的實(shí)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(chǎng)點(diǎn)(距離光軸AX最遠(yuǎn))延伸并且在三個(gè)連續(xù)的光瞳面位置PI、P2、P3處與光軸交叉，所述三個(gè)光瞳面位置的每個(gè)位置位于成像物鏡部分1710、1720、1730的其中一個(gè)內(nèi)。在下面的描述中，使用“主光線角度”表示沿著主光線在每個(gè)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(fā)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(duì)應(yīng)于第一中間圖像1703下游第一物鏡部分1710的負(fù)主光線交叉長(zhǎng)度。這里，“主光線交叉長(zhǎng)度”定義為中間圖像的
27位置和在所述中間圖像處與主光線CR相切的交叉點(diǎn)之間的軸向長(zhǎng)度。所述交叉點(diǎn)定位在第一物鏡部分1710內(nèi)的第一中間圖像的物側(cè)上。相對(duì)于第一中間圖像的負(fù)主光線交叉長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于第一物鏡部分的負(fù)(虛)出射光瞳。相反，在第二中間圖像1704處存在對(duì)應(yīng)于第二中間圖像下游的正主光線交叉長(zhǎng)度的會(huì)聚主光線，這對(duì)應(yīng)于位于第二中間圖像下游的實(shí)出射光瞳。與第二中間圖像1704相關(guān)的第二物鏡部分1720的實(shí)出射光瞳因此被定位在超出像面的第三物鏡部分1730(實(shí)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(shí)入射光瞳一致。假設(shè)具有這些條件，提供具有至少兩個(gè)中間圖像的投影物鏡，其中一個(gè)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(gè)實(shí)像，另外， 實(shí)入射光瞳成像為實(shí)出射光瞳。由于在折射第一物鏡部分內(nèi)部存在可接近的光瞳面Pl以及第三物鏡部分內(nèi)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(gè)可能的用于放置孔徑光闌的位置，以有效地定義在成像過(guò)程中使用的數(shù)值孔徑。這里，術(shù)語(yǔ)“可接近的”指的是在物鏡部分區(qū)域中穿過(guò)投影物鏡的光僅僅通過(guò)一次的可能的孔徑光闌位置。此外，根據(jù)此處所討論的優(yōu)選實(shí)施例的投影物鏡具有位于物面和像面之間的三個(gè)實(shí)光瞳面PI、P2和P3，其中這些光瞳面的其中一個(gè)光瞳面中，最大主光線角度小于物側(cè)數(shù)值孔徑，并且另外滿足下列條件之中的至少一個(gè)條件(1)在三個(gè)光瞳面的兩個(gè)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(gè)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(gè)光瞳面中，最大主光線角度至少是物側(cè)數(shù)值孔徑的2 倍。下面，示出了許多實(shí)施例，所述實(shí)施例在其中所使用的制作和測(cè)試非球面表面方面進(jìn)行了優(yōu)化。為了闡述在透鏡上制作非球面表面期間所產(chǎn)生的這些問(wèn)題中的一個(gè)問(wèn)題， 圖33(a)和33(b)中每個(gè)圖都示出了通過(guò)常規(guī)物鏡的子午線透鏡部分的放大部分視圖，所述常規(guī)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(xué)系統(tǒng)的光軸延伸的特征光束R2，以闡述非球面透鏡L的光學(xué)作用。在常規(guī)系統(tǒng)CONV中，非球面表面AS被設(shè)計(jì)成用作光線靠近光軸通過(guò)的正透鏡，并且設(shè)計(jì)成用作光線靠近光束外圍(光線Rl)的負(fù)透鏡。為了在子午線方向獲得折射光學(xué)能力的變化，所述非球面表面在光軸附近的區(qū)域具有正曲率(C > 0)，在光線Rl通過(guò)的外圍區(qū)域中具有負(fù)曲率(C<0)。拐點(diǎn)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(xué)的角度來(lái)講，通過(guò)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(dāng)考慮到表面精加工時(shí)，拐點(diǎn)是非常關(guān)鍵的。 這是因?yàn)榫哂杏糜谟行П砻鎾伖獾暮侠碇睆降谋砻婢庸すぞ?如圖33(b)中示意示出的工具T)在拐點(diǎn)附近區(qū)域可能具有相當(dāng)大的不均勻影響。因此很難獲得具有拐點(diǎn)的充分光學(xué)質(zhì)量的非球面表面。如果這些非球面表面不具有拐點(diǎn)，則這些問(wèn)題可以避免。設(shè)計(jì)圖34(在表34和 34A中給出了規(guī)格)中示出的投影物鏡1800使得非球面表面不具有拐點(diǎn)。從制作觀點(diǎn)來(lái)講，由本發(fā)明人所認(rèn)識(shí)到且非常關(guān)鍵的非球面表面的另一特征將結(jié)合圖35加以解釋。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)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(diǎn)(最小或者最大)，則可以得到高光學(xué)質(zhì)量的非球面表面，或者如果不可能避免該極值點(diǎn)，而極值點(diǎn)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(xué)質(zhì)量的非球面表面。在圖35中，用函數(shù)p(h)示意地示出了兩個(gè)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(cè)量，h為表面點(diǎn)的高度，其中所述高度對(duì)應(yīng)于表面點(diǎn)和光軸之間的軸向距離。如此處使用的參數(shù)P表示與光軸正交且與相關(guān)表面點(diǎn)相交的平面至與該平面平行且與光軸上的光學(xué)元件的頂點(diǎn)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(diǎn)的特征在于這樣的事實(shí)，一階導(dǎo)數(shù)(表征了表面斜率)由下式給出^ = O dh并且二階導(dǎo)數(shù)為
Cl2n^O dh2(此處二階倒數(shù)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(dǎo)數(shù)相反符號(hào)的第一極值點(diǎn)EXl 1和第二極值點(diǎn)EX12，而第二非球面AS2僅僅具有一個(gè)極值點(diǎn)EX21。在這里所使用的定義中，沒(méi)有考慮光學(xué)表面的頂點(diǎn)V (此處h = 0)，這是因?yàn)榇颂幩紤]的頂點(diǎn)總是為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱非球面表面的極值點(diǎn)。在圖35中，在光軸(h = 0)和表面區(qū)域的外圍之間示意性描述了表面形狀，所述表面通過(guò)工具例如拋光進(jìn)行精加工。該表面精加工區(qū)域的特征在于最大高度hmax。操作中光學(xué)使用的最大區(qū)域通常較小，使得光學(xué)使用的半徑其特征在于，最大值h。pt < hmax。在該區(qū)域邊緣和光學(xué)部件邊緣之間的位于光學(xué)使用區(qū)域外部的區(qū)域表示為超出區(qū)域OR。該區(qū)域通常用于安裝光學(xué)元件。然而在制作期間，對(duì)于最佳表面形狀則必須考慮該超出區(qū)域。下面，將解釋如果想要得到最優(yōu)表面質(zhì)量為什么非球面表面上的極值點(diǎn)可能非常關(guān)鍵。為此目的，在第一極值點(diǎn)EXll的區(qū)域中操作具有合理尺寸直徑的旋轉(zhuǎn)拋光工具T。 根據(jù)極值點(diǎn)EXll附近的“谷底”和凹陷底部區(qū)域的工具T之間的相對(duì)尺寸，谷底可能不能被充分拋光，這是因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下工具“橋接”了關(guān)鍵底部區(qū)域。因此極值點(diǎn)區(qū)域中的表面質(zhì)量可能與遠(yuǎn)離關(guān)鍵極值點(diǎn)區(qū)域的表面質(zhì)量不同。另一方面，如果該極值點(diǎn)對(duì)應(yīng)于非球面表面上的凸起“小丘”，該區(qū)域可能比周圍區(qū)域更強(qiáng)烈地拋光，這可能導(dǎo)致極值點(diǎn)區(qū)域中表面質(zhì)量的不規(guī)則。如果非球面表面沒(méi)有極值點(diǎn)(除了在頂點(diǎn)處必須的極值點(diǎn)之外)，則這些問(wèn)題可以避免。當(dāng)處理光學(xué)上使用區(qū)域的外圍區(qū)域時(shí)，由于工具T通常延伸超出最大光學(xué)使用區(qū)域(在h。pt)，因此期望的是在邊緣區(qū)域OR處避免極值點(diǎn)。另一方面，為了獲得在子午線方向非球面表面的折射光學(xué)能力的特定變化，可能期望的是具有極值點(diǎn)的非球面表面。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果極值點(diǎn)存在于具有基本平坦基本形狀的光學(xué)表面上，則從制作的觀點(diǎn)來(lái)講極值點(diǎn)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(cè)上，或者平面平行板的表面上。優(yōu)選的是，具有極值點(diǎn)這種表面的最大ζ變化(Pmax)的絕對(duì)值不應(yīng)超過(guò)0.5mm，更加優(yōu)選的是，應(yīng)當(dāng)小于 0. 25mm。因此，在光學(xué)表面質(zhì)量沒(méi)有顯著不規(guī)則的情況下，可以得到非球面表面上的極值點(diǎn)的光學(xué)優(yōu)勢(shì)。在圖36中，示出了投影物鏡1900的實(shí)施例，此處所有非球面表面沒(méi)有位于光軸外部的極值點(diǎn)。在表36和36A給出了其規(guī)格。如果期望得到具有極值點(diǎn)的非球面表面，則應(yīng)當(dāng)將其形成在具有基本平坦基本形狀的光學(xué)表面上，典型地具有|r| > 2000mm的長(zhǎng)半徑。圖37和38示出了根據(jù)圖4中的總體結(jié)構(gòu)(即分別具有反射(純反射)第二物鏡部分2020、2120)設(shè)計(jì)的投影物鏡2000、2100的實(shí)施例。類似的特征/特征組分別使用在原附圖標(biāo)記的基礎(chǔ)上加上1800、1900的類似附圖標(biāo)記來(lái)表示。在表37、37A和38、38A中給出了其規(guī)格。當(dāng)在設(shè)計(jì)這些實(shí)施例時(shí)，應(yīng)將重點(diǎn)特別放在僅具有少量校正裝置(諸如非球面)且透鏡數(shù)目適當(dāng)?shù)钠胶庠O(shè)計(jì)上。此外，在投影物鏡的不同部分中折射光學(xué)能力的平衡分布對(duì)于整個(gè)光束系統(tǒng)的諧波光束偏差具有貢獻(xiàn)。該諧波的總體結(jié)構(gòu)使得該設(shè)計(jì)對(duì)于單個(gè)透鏡元件或者透鏡組的失調(diào)比較不敏感，并有利于包含動(dòng)態(tài)影響光學(xué)系統(tǒng)性能的操作裝置，例如通過(guò)在軸向、垂直于光軸的方向和/或通過(guò)傾斜移動(dòng)單個(gè)透鏡或者透鏡組。在圖37的實(shí)施例中，僅僅使用了 10個(gè)非球面表面，根據(jù)上面給出的考慮，這可以以相對(duì)節(jié)省成本的方式測(cè)試和制造。最后的光學(xué)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(xué)使用區(qū)域邊緣處具有厚度約為23mm。整個(gè)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(shí)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(xiàn)由于輻射造成的密度變化(壓縮和稀疏)。使用通過(guò)適當(dāng)努力就可以制造的12個(gè)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(zhì)。該實(shí)施例中使用了總母板質(zhì)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(gè)實(shí)施例，在其他特征中，所述兩個(gè)實(shí)施例的特征在于這樣的事實(shí)，將物場(chǎng)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(gè)凹面鏡和附加鏡的反射折射物鏡部分，此處，在對(duì)于所有物鏡部分具有一個(gè)直線共同光軸的優(yōu)選實(shí)施例的投射物鏡中，凹面鏡和附加鏡的彎曲鏡面相互面對(duì)使得第一物鏡部分可以用作中繼系統(tǒng)。圖39中示出的投射物鏡2200的規(guī)格在表39和表39A (非球面常數(shù))中給出。該系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成用于193nm，使用水(n = 1.436677)作為浸液流體。除了最終像側(cè)光學(xué)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(chǎng)大小^mm ·5. 5mm處得到像側(cè)數(shù)值孔徑NA = 1. 2。軌道長(zhǎng)度(物像距離) 為 1125mm。設(shè)計(jì)第一反射折射物鏡部分2210用于建立第一中間圖像2203。設(shè)計(jì)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(duì)且限定了一個(gè)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(shè)計(jì)成用于將第二中間圖像成像到像面2202，借此，輻射透射過(guò)水(浸液流體I)的薄層?？讖焦怅@A定位在第三物鏡部分中。第一物鏡部分2210從物場(chǎng)開(kāi)始的光學(xué)序列上講包括具有強(qiáng)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(cè)凹面鏡鏡面且被設(shè)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(lái)的輻射以相反方向透射正凹凸透鏡2212，并且與穿過(guò)物場(chǎng)和凹面鏡2213之間的輻射相比，大部分作用在光軸的相對(duì)側(cè)上。通過(guò)涂覆在凹透鏡2211像側(cè)表面上的一個(gè)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(guò)正凹凸透鏡2212。因此，透鏡2212在橫向偏移透鏡區(qū)域使用了三次。凹面鏡2213光學(xué)定位在光瞳面附近，而凸面鏡2214光學(xué)布置在靠近中間圖像 2203處。因此，場(chǎng)像差和光瞳像差可以通過(guò)根據(jù)凹面鏡和凸面鏡2213,2214的形狀來(lái)選擇性地單獨(dú)校正。這樣允許調(diào)整第一中間圖像2203的校正狀態(tài)，使得可以通過(guò)第一中間圖像下游后面的兩個(gè)物鏡部分補(bǔ)償殘余像差，所述兩個(gè)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(shè)計(jì)為具有放大率為I β i I > 1的放大系統(tǒng)。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(xué)距離變得相當(dāng)大， 而第二凹面鏡2222和第二中間圖像2204之間的光學(xué)距離變得相當(dāng)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(xué)使用區(qū)域大約為第二凹面鏡上相應(yīng)區(qū)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(xué)使用的鏡面交叉。由于相對(duì)于主光線和邊緣光線的光線高度之間的比例來(lái)講，凹面鏡定位在不同的位置，因此對(duì)于不同成像誤差的凹面鏡的校正效果可以分布在兩個(gè)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(shè)計(jì)成具有有限像側(cè)工作距離的“固態(tài)浸液透鏡”， 該有限像側(cè)工作距離是系統(tǒng)的設(shè)計(jì)波長(zhǎng)(193nm)次數(shù)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(chǎng)可以用于成像。該系統(tǒng)適合于光學(xué)近場(chǎng)光刻。參考本申請(qǐng)人在2003年7月9日提出的德國(guó)專利申請(qǐng)DE10332112.8，其中規(guī)定了用于光學(xué)近場(chǎng)光刻的優(yōu)選條件。在為了得到像側(cè)數(shù)值孔徑NA > 1的情況下，不需要液體浸液流體。在用于像場(chǎng)尺寸22mm ·4. 5mm的NA = 1. 05的實(shí)施例中，離軸39mm布置像場(chǎng)。整個(gè)縮小比例為1 4，軌道長(zhǎng)度為1294. 4mm。在該設(shè)計(jì)中，包括最后像側(cè)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(shù))中給出了規(guī)格。設(shè)計(jì)用于以放大比例從物場(chǎng)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(cè)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(cè)透鏡表面的升高部分上的鏡形成；具有凹入射側(cè)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(qiáng)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(nèi)的第二中間圖像2304。 第二物鏡部分還包括每個(gè)分別定位在緊接相應(yīng)的凹面鏡2321和2322鏡面表面的負(fù)凹凸透鏡2325、2326。這樣就可以得到縱向色差(CHL)的強(qiáng)校正效果。具有物側(cè)非球面表面和像側(cè)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(gè)投影物鏡直徑，并且被輻射穿過(guò)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(shí)施例中，所有三個(gè)凹面鏡2312、2321、2322定位成光學(xué)遠(yuǎn)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(shè)計(jì)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(fā)明允許制作反射折射投影物鏡，該反射投影物鏡在實(shí)際應(yīng)用在投影曝光裝置的許多方面中與傳統(tǒng)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(tǒng)和反射折射系統(tǒng)之間的改變。首先，本發(fā)明允許建立具有一個(gè)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(cè)的物場(chǎng)可以成像到布置在光軸相對(duì)側(cè)上的像場(chǎng)，即，使用“負(fù)放大”來(lái)執(zhí)行成像。第三，物鏡可以設(shè)計(jì)成具有各向同性放大。此處，術(shù)語(yǔ)“各向同性放大”是指沒(méi)有“圖像翻轉(zhuǎn)”的成像，即物場(chǎng)和像場(chǎng)之間的手征性沒(méi)有改變。換句話講，右手側(cè)坐標(biāo)系中描述的刻度片的特征可以使用圖像中相似的右手側(cè)坐標(biāo)系進(jìn)行描述。在垂直于光軸的X方向和y方向均出現(xiàn)負(fù)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(shè)計(jì)用于折射投影物鏡的常規(guī)曝光裝置中實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的反射折射投影物鏡，這是由于不需要主要重構(gòu)，例如在刻度片臺(tái)和晶片臺(tái)。同樣，根據(jù)本發(fā)明，設(shè)計(jì)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(duì)于終端用戶可以得到相當(dāng)大的成本節(jié)省。如前所述，本發(fā)明允許構(gòu)建具有高數(shù)值孔徑的反射折射投影物鏡，尤其是允許數(shù)值孔徑NA > 1的浸液光刻，這可以使用相對(duì)小量的光學(xué)材料進(jìn)行構(gòu)建。在下面所考慮的參數(shù)中證明了小量材料消耗的可能性，所述下面所考慮的參數(shù)描述了可以制作特定緊湊投影物鏡的這樣的事實(shí)。通常，投影物鏡的尺寸容易隨著像側(cè)數(shù)值孔徑NA的增加而大幅增加。從經(jīng)驗(yàn)上講，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)根據(jù)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(qiáng)的增加。值k = 2是用于該應(yīng)用目的的一個(gè)近似。另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，最大透鏡直徑Dmax與像場(chǎng)尺寸成比例的增加(由像場(chǎng)高度Y’表示)。為了該應(yīng)用的目的，假設(shè)線性相關(guān)?；谶@些考慮，第一緊密度參數(shù)COMPl定義為COMPl = Dmax/(Y，· NA2)很顯然的是，對(duì)于給定的像場(chǎng)高度和數(shù)值孔徑值來(lái)講，如果需要緊湊設(shè)計(jì)的話，第一緊密度參數(shù)COMPl應(yīng)當(dāng)盡可能的小。考慮到為了提供投影物鏡所必須的整個(gè)材料消耗，透鏡的絕對(duì)數(shù)隊(duì)也是相關(guān)的。 通常，具有較小數(shù)量透鏡的系統(tǒng)對(duì)于具有較大數(shù)量透鏡的系統(tǒng)來(lái)講是優(yōu)選的。因此，第二緊密度參數(shù)C0MP2定義為C0MP2 = COMPl · Nl小數(shù)值的C0MP2表示緊湊的光學(xué)系統(tǒng)。另外，根據(jù)本發(fā)明的投影物鏡具有至少三個(gè)物鏡部分，用于將入射側(cè)場(chǎng)面成像到光學(xué)共軛的出射側(cè)場(chǎng)面，其中成像物鏡部分在中間圖像處聯(lián)系起來(lái)。通常，光學(xué)系統(tǒng)的成像物鏡部分的數(shù)量Nop越高，透鏡的數(shù)量以及用于構(gòu)建投影物鏡所必須的整個(gè)材料將增加。 理想的是，保持每個(gè)物鏡部分的平均數(shù)量的透鏡隊(duì)/Nop盡可能的少。因此，第三緊密度參數(shù)C0MP3定義為C0MP3 = COMPl · NL/Nop。具有小光學(xué)材料消耗的投影物鏡其特征在于小的C0MP3數(shù)值。表41概括了用于計(jì)算緊密度參數(shù)C0MP1、C0MP2、C0MP3所必須的數(shù)值以及對(duì)于提供有規(guī)格表(在表41的第1列中給出了表編號(hào)(對(duì)應(yīng)于圖形的相同編號(hào)))的每個(gè)系統(tǒng)來(lái)講這些參數(shù)的相應(yīng)的數(shù)值。因此，為了獲得具有至少一個(gè)凹面鏡和至少三個(gè)成像物鏡部分(即，至少兩個(gè)中間圖像)的緊湊反射折射投影物鏡，應(yīng)當(dāng)滿足下面條件中的至少一個(gè)條件COMPl < 11優(yōu)選的是COMPl < 10. 8，更優(yōu)選的是COMPl < 10. 4，甚至更優(yōu)選的是應(yīng)當(dāng)滿足 COMPl < 10。C0MP2 < 300優(yōu)選的是C0MP2 < 280,更優(yōu)選的是C0MP2 < 250，甚至更優(yōu)選的是應(yīng)當(dāng)滿足C0MP2
<230。C0MP3 < 100優(yōu)選的是C0MP3 < 90，更優(yōu)選的是C0MP3 < 80，甚至更優(yōu)選的是應(yīng)當(dāng)滿足C0MP3
<75。表41示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例通常觀察到這些條件中的一個(gè)條件，表明根據(jù)在該規(guī)格中給出的設(shè)計(jì)規(guī)則得到了具有適度材料消耗的緊湊設(shè)計(jì)。如果需要的話，可以使用各種類型的填充氣體來(lái)填充投影物鏡的光學(xué)元件之間的空間。例如，根據(jù)實(shí)施例所需要的性質(zhì)，可以使用空氣或者氮?dú)饣蛘吆ぷ鳛樘畛錃怏w。優(yōu)選實(shí)施例的特征在于一個(gè)或者多個(gè)下面的條件。第一物鏡部分優(yōu)選的設(shè)計(jì)成放大系統(tǒng)，優(yōu)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(wèn)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(yōu)選的設(shè)計(jì)為具有接近單位放大率的系統(tǒng)，即幾乎沒(méi)有放大或者縮小。特別是，第二物鏡部分可以設(shè)計(jì)為這樣的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有的放大率β 2在0. 4 < I β 21 < 1. 5 范圍，更優(yōu)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(yōu)選的具有縮小率I β3| < 1。整個(gè)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(yōu)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(nèi)。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(nèi)兩個(gè)凹面鏡之間的中點(diǎn)附近的中間區(qū)域中，其中所述中間區(qū)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(diǎn)之間軸向距離90%的間隔中延伸。如果d是兩個(gè)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(yōu)選的滿足這樣的關(guān)系0. 5d/2 < dl < 1. 5d/2，優(yōu)選的是0. 5d/2 < d2 < 1. 5d/2。上面提到的距離是將沿著光軸測(cè)量的距離，所述光軸可以被折疊。優(yōu)選的是，大多數(shù)離軸場(chǎng)點(diǎn)的主光線在第一中間圖像位置附近中兩個(gè)凹面鏡之間d/4和3d/4之間所描述的相同區(qū)域中與光軸交叉。然后光瞳位置遠(yuǎn)離凹面鏡。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，有用的是，設(shè)計(jì)這樣的光學(xué)系統(tǒng)，使得至少一個(gè)中間圖像優(yōu)選的是所有的中間圖像定位成在中間圖像和下一個(gè)光學(xué)表面之間存在有限的最小距離，即在大多數(shù)實(shí)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(xué)表面上或者光學(xué)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(duì)圖形的所需要成像的干擾。優(yōu)選的是， 根據(jù)中間圖像處的輻射的數(shù)值孔徑來(lái)選擇該有限的距離，使得靠近中間圖像的光學(xué)表面上的輻射的子孔徑(特別是場(chǎng)點(diǎn)的覆蓋區(qū)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(guān)于鏡間間隔內(nèi)的中間圖像和光學(xué)上最靠近該中間圖像布置的鏡面之間的距離，大多數(shù)或者所有的實(shí)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(qū)域中的中間圖像的實(shí)施例在這個(gè)方面來(lái)講具有本身固有的優(yōu)越性。上面所描述實(shí)施例的所有透明光學(xué)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(cè)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(zhǎng)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(gè)第二種材料。當(dāng)然，在用于其它波長(zhǎng)例如MSnm或者157nm 的系統(tǒng)的情況下，也可以使用本發(fā)明的有利之處。上面描述的部分實(shí)施例或者所有的實(shí)施例滿足了部分或者所有的條件。應(yīng)當(dāng)理解的是，上面描述的所有的系統(tǒng)可能是用于從實(shí)物中形成實(shí)像(例如在晶片上)的完整的系統(tǒng)。然而，本系統(tǒng)可以作為較大系統(tǒng)的部分系統(tǒng)。例如，上面提到的系統(tǒng)的“物體”可能是由物面上游的成像系統(tǒng)(中繼系統(tǒng))形成的圖像。同樣，由上面提到的系統(tǒng)形成的圖像可以用作像面下游系統(tǒng)(中繼系統(tǒng))的物體。已經(jīng)通過(guò)實(shí)例給出了優(yōu)選實(shí)施例的上述描述。根據(jù)所公開(kāi)的內(nèi)容，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不僅能夠理解本發(fā)明和伴隨的優(yōu)點(diǎn)，并且能夠發(fā)現(xiàn)對(duì)于所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)和方法進(jìn)行各種改變和變型是顯而易見(jiàn)的，因此，本發(fā)明要求保護(hù)的是由本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)以及等效表述所涵蓋的落入本發(fā)明精神和范圍的所有修改和變型。通過(guò)參考，使得所有權(quán)利要求的內(nèi)容構(gòu)成了說(shuō)明書(shū)的一部分。表 4J20權(quán)利要求
1.一種投影物鏡，用于將提供在所述投影物鏡的物面中的圖形成像到所述投影物鏡的像面上，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；以及第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像到所述像面上；其中，所述投影物鏡包括正好兩個(gè)凹面鏡和正好兩個(gè)中間圖像，并且其中，所述投影物鏡是沒(méi)有光瞳昏暗的清楚的系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的投影物鏡，其中所述兩個(gè)凹面鏡布置在光學(xué)遠(yuǎn)離光瞳面的位置， 在這些位置處主光線高度超過(guò)成像過(guò)程的邊緣光線高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的投影物鏡，其中第一物鏡部分是屈光成像系統(tǒng)；第二物鏡部分包括第一和第二凹面鏡，所述凹面鏡的凹面鏡鏡面相互面對(duì)并且定義鏡間間隔；其中至少一個(gè)第一中間圖像幾何上位于第一凹面鏡和第二凹面鏡之間的鏡間間隔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3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(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)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。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的投影物鏡，其中凹面鏡的至少一個(gè)鏡面是非球面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的投影物鏡，其中這樣設(shè)計(jì)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。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的投影物鏡，其中第一物鏡部分是純折射物鏡，第二物鏡部分是反射或者反射折射物鏡，第三物鏡部分是純折射物鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的投影物鏡，其中投影物鏡不包括凸面鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的投影物鏡，其中所述投影物鏡不包括平面折疊鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的投影物鏡，其中在凹面鏡處的最大光束高度小于第三物鏡部分內(nèi)最大光束高度的1. 5倍。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的投影物鏡，其中所述投影物鏡具有像側(cè)數(shù)值孔徑NA> 0. 9。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的投影物鏡，其中所述投影物鏡設(shè)計(jì)為調(diào)整參考像差的浸液物鏡， 使得最后的光學(xué)元件和像面之間的像側(cè)工作距離被具有折射系數(shù)大于1的浸液媒質(zhì)填充。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的投影物鏡，其中當(dāng)所述投影物鏡與浸液媒質(zhì)結(jié)合使用時(shí)，所述投影物鏡具有像側(cè)數(shù)值孔徑NA > 1. 1。
15.一種用在微光刻中的投影曝光系統(tǒng)，具有照射系統(tǒng)和投影物鏡，其中根據(jù)權(quán)利要求 1來(lái)配置所述投影物鏡。
16.一種用于制造半導(dǎo)體器件或者其它類型微器件的方法，包括提供具有指定圖形的掩模；使用具有指定波長(zhǎng)的紫外線光照射掩模；和使用根據(jù)權(quán)利要求1的投影物鏡將所述圖形的圖像投影到布置在所述投影物鏡的像面附近的光敏襯底上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種反射折射投影物鏡。一種投影物鏡，用于將提供在所述投影物鏡的物面中的圖形成像到所述投影物鏡的像面上，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；以及第三物鏡部分，用于將第二中間圖像成像到所述像面上；其中，所述投影物鏡包括正好兩個(gè)凹面鏡和正好兩個(gè)中間圖像，并且其中，所述投影物鏡是沒(méi)有光瞳昏暗的清楚的系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G02B17/08GK102169226SQ201110158559
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2005年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月14日
發(fā)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(qǐng)人:卡爾蔡司Smt有限責(zé)任公司