CN1965259A - 反射折射投影物镜 - Google Patents

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Abstract

一种反射折射投影物镜，用于将布置在投影物镜的物面内的离轴有效物场成像至布置在所述投影物镜的像面内的离轴有效像场上，其包括：光轴；有效物场，完全位于所述光轴外部，沿第一方向具有长度A并沿与所述第一方向垂直的第二方向具有宽度B，使得包围所述有效物场的尺寸最小的圆形区域根据(I)定义所述有效物场的半径REOF；圆形设计物场，以所述光轴为中心，具有设计物场半径RDOF，其中所述投影物镜在径向坐标小于RDOF的区域内基本上得到图像像差校正，且其中所述投影物镜在径向坐标大于RDOF的区域没有得到完全校正。下述条件：RDOF＝γREOF且1≤γ＜1.4得以满足。采用紧凑设计可实现非常高的像侧数值孔径NA＞1。优选使用弓形有效物场。

Description

反射折射投影物镜
本申请要求了于2004年4月8日递交的美国临时申请60/560,267的优先权。该临时申请的全部公开内容包括在本申请中作为参考。
技术领域
本发明涉及一种反射折射投影物镜，用于将布置于该投影物镜物面(object surface)上的离轴有效物场(object field)投影到布置于该投影物镜像面(image surface)上的离轴有效像场(imagefield)。
背景技术
反射折射投影物镜例如在投影曝光系统中使用，尤其是晶片扫描器或晶片步进器中，用于制造半导体器件和其他类型的微器件，并用于将光掩模或分划板(reticle)上的图案以缩小尺度超高分辨率地成像到具有光敏涂层的对象上，以下将光掩模或分划板通称为“掩模”或“分划板”。
为了制作更精细的结构，需要探索的是，既增大该投影物镜的像侧数值孔径(NA)又采用更短的波长，优选波长小于约260nm的紫外光。然而，存在的材料非常少，特别是合成石英玻璃和结晶氟化物，在该波长区域足够透明，从而可用于制作光学元件。由于那些可用材料的阿贝数(Abbe number)彼此非常接近，因此难以提供被充分彻底颜色校正(校正色差)的纯折射系统。
存在的问题为，所涉及的材料价格昂贵，且尺寸大得足以用于制作大透镜的结晶氟化钙的利用率有限。因此期望一种能够降低所采用透镜的数目和尺寸并同时有助于维持或甚至改善成像保真度(imagingfidelity)的措施。
在光学光刻技术中，必需获得高分辨率和良好的校正状态以实现相对较大、几乎为平面的像场。已经指出，人们对于任何光学设计可以提出的最困难的要求是该光学设计具有平面像，尤其如果该光学设计是全折射(all-refractive)设计。提供平面像要求相对的透镜光学能力(lens power)，这导致更强的透镜、更大的系统长度、更大的系统玻璃质量以及由更强的透镜曲率引起的更大更高阶像差。在文章″New lenses for microlithography″by E.G1atzel，SPIE Vol.237(1980)，pp.310-320中描述了使像场变平的传统装置，即用于校正微光刻投影物镜中佩兹伐和(Petzval sum)的传统装置。
有段时间使用凹面镜用于帮助解决颜色校正和像场修正(imageflattening)。凹面镜具有正的光学能力，类似于正透镜，但是佩兹伐曲率(Petzval curvature)符号相反。此外，凹面镜并不引起颜色问题。因此，组合了折射和反射元件尤其是透镜以及一个或多个凹面镜的反射折射系统，主要用于配置前述类型的高分辨率投影物镜。不幸的是，凹面镜难以集成到光学设计内，这是因为凹面镜将辐射直接沿着入射方向反射回去。在未导致机械问题或者由于光束渐晕(beamvignetting)或光瞳模糊(pupil obscuration)所引起的问题的情况下，集成了凹面镜的智能设计是理想的。
另一个设计目标是优化物场的尺寸和形状，所述物场可以在给定数值孔径不发生渐晕的情况下通过投影物镜有效成像。在下文中相应的物场将被表示成“有效物场”。有效物场的尺寸和相应的有效像场的尺寸通过该投影物镜的放大倍率相关联。通常期望有效场的尺寸最大化，从而改善涉及该投影物镜的制造工艺的生产率。对于给定的物侧数值孔径，有效物场的尺寸对应于“有效几何光传导数值”(或“有效光学扩展量(etendue)”)，其在此定义为物侧数值孔径与包括该有效物场的尺寸最小圆的半径REOF之间的乘积。
在设计投影物镜时需要遵守的另一个参数为物场尺寸，投影物镜必须对像差进行充分校正以获得期望性能。这些像差包括色差、图像曲率像差、畸变、球形像差、散光等。在下文将投影物镜必须被充分校正的场表示为“设计物场”。如果设计物场尺寸增大则光学元件的数目和尺寸则通常急剧增加，因此通常期望该设计物场的尺寸最小化。在给定的物侧数值孔径，投影物镜可以用“设计光学扩展量”的特定数值进行表征，其在本申请中定义为物侧数值孔径与该设计物场的外半径RDOF(即设计物场半径)之间的乘积。
在纯折射投影物镜中，可以使用以光轴为中心的有效物场。同样，有中心的有效物场可以用于具有物理分束器(例如具有偏振选择分束器表面的分束器)的反射折射投影物镜，或者用于具有中心光瞳模糊的系统。在这些系统中，有效光学扩展量等于设计光学扩展量(即REOF=RDOF)，表示最佳尺寸有效场可以与最小尺寸设计物场使用。然而，由于颜色校正在高孔径折射投影物镜中变得愈加困难且由于具有物理分束器的设计在偏振控制方面难以处理，因此已经研发了备选的反射折射设计(离轴系统)，该设计可以细分为使用一个或多个平面折叠式反射镜的几何分束的设计以及具有所有光学元件共用的直线(展开的)光轴的所谓“同轴系统(in-line system)”的设计。
在这些离轴系统中，必须使用离轴有效物场，即，完全定位于光轴外部的有效物场，从而避免渐晕。在这种类型的设计中，已经提出了矩形有效物场以及具有弓形形状的有效物场，通常用“环形场”或“环状场”表示。
在US 2003/0234912 A1或US2004/0160677 A1中给出了折叠式反射折射投影物镜的代表性示例，该折叠式反射折射投影物镜使用了与单一反射折射组组合的平面折叠式反射镜，该单一反射折射组在光瞳面或其附近具有凹面镜且在该凹面镜前方具有负折射光学能力。这些类型的设计通常使用矩形有效物场。
已经提出了各种反射折射同轴投影物镜。从光学的角度出发，同轴系统是有利的，这是因为可以避免由使用平面折叠式反射镜所导致的光学问题，例如偏振效应。此外，从制造的角度出发，可以设计同轴系统，使得可以利用光学元件的传统安装技术，由此改善投影物镜的机械稳定性。
专利US 6,600,608 B1公开了一种反射折射同轴投影物镜，该反射折射同轴投影物镜具有：第一纯折射物镜部件，用于将布置于投影物镜的物平面(object plane)内的图案成像为第一中间图像；第二物镜部件，用于将该第一中间图像成像为第二中间图像；以及第三物镜部件，用于将该第二中间图像直接地(即没有另外的中间图像的情况下)成像到像平面(image plane)上。该第二物镜部件为反射折射物镜部件，其包括具有中心孔的第一凹面镜和具有中心孔的第二凹面镜，这些凹面镜的反射镜面彼此面对并在其间界定了镜间(intermirror)空间或反射折射腔。第一中间图像形成于邻接物平面的凹面镜的中心孔内，而第二中间图像形成于邻接物平面的凹面镜的中心孔内。该物镜呈轴对称，具有以该光轴为中心的场，并提供了良好的轴向和横向颜色校正。然而，由于暴露于辐射的该凹面镜的反射区域在孔处被中断，因此模糊了该系统的光瞳。
专利EP 1069448 B1公开了反射折射投影物镜，其具有彼此面对的两个凹面镜以及离轴物场和像场。这些凹面镜为第一反射折射物镜部件的一部分，第一反射折射物镜部件将物体成像为与凹面镜毗邻定位的中间图像。这是被第二纯折射物镜部件成像到像平面的唯一中间图像。物体以及该反射折射成像系统的像定位在由彼此面对反射镜所界定的镜间空间的外部。在美国专利申请US 2002/0024741 A1中公开了类似的光学系统，该光学系统具有两个凹面镜、共用直线光轴以及由反射折射成像系统形成并定位于该凹面镜之一旁边的一个中间图像。
美国专利申请US 2004/0130806(对应于欧洲专利申请EP1336887)公开了反射折射投影物镜，其具有离轴物场和像场、一个共用直线光轴，以及按照顺序的用于产生第一中间图像的第一反射折射物镜部件、用于由该第一中间图像产生第二中间图像的第二反射折射物镜部件、用于由该第二中间图像成像的折射第三物镜部件。每个反射折射系统具有彼此面对的两个凹面镜。这些中间图像位于由凹面镜界定的镜间空间的外部。
日本专利申请JP 2003114387 A和国际专利申请WO 01/55767 A公开了具有离轴物场和像场的反射折射投影物镜，其具有一个共用直线光轴、用于形成中间图像的第一反射折射物镜部件以及用于将该中间图像成像到该系统的像平面上的第二反射折射物镜部件。组合使用了凹面镜和凸面镜。
美国专利申请US 2003/0234992 A1公开了具有离轴物场和像场的反射折射投影物镜，其具有一个共用直线光轴、用于形成中间图像的第一反射折射物镜部件以及用于将该中间图像成像到像平面上的第二反射折射物镜部件。在每个反射折射物镜部件中，凹面镜和凸面镜与一个单独透镜组合使用。
国际专利申请WO 2004/107011 A1公开了具有离轴物场和像场的各种反射折射投影物镜，其具有一个共用直线光轴，设计成用于使用弓形有效物场的浸渍光刻，其中该弓形有效物场具有远离该光轴的场中心。这些投影物镜包括各种类型的反射镜组，所述反射镜组包括两个、四个或六个曲面镜。公开了具有两个至四个中间图像的实施例。美国专利申请US 2004/0218164 A1公开了设计成用于提供弓形照明场的照明系统。还公开了反射折射投影物镜与偏振选择物理分束器的组合。
本申请人于2004年1月14日提交的序号为60/536,248的美国临时申请公开了一种反射折射投影物镜，其具有非常高的NA并适用于在NA＞1下的浸渍光刻。该投影物镜包括：第一物镜部件，用于将设于物平面内的图案成像为第一中间图像；第二物镜部件，用于将该第一中间图像成像为第二中间图像；以及第三物镜部件，用于将该第二中间图像直接成像到像平面上。第二物镜部件包括具有第一连续镜面的第一凹面镜和具有第二连续镜面的第二凹面镜，这些凹面镜表面彼此面对并界定了镜间空间。所有反射镜均光学定位成远离光瞳面。该系统在适当的透镜质量消耗下具有非常高的数值孔径的潜能。
发明内容
本发明的目标是提供一种可以使用相对少量透明光学材料构建的紧凑的反射折射同轴投影物镜。本发明的另一个目标是提供一种用于微光刻的反射折射同轴投影物镜，其适合于真空紫外(VUV)范围，具有非常高的像侧数值孔径的潜能，该数值孔径可扩展到允许在数值孔径NA＞1下进行浸渍光刻的数值。本发明的另一个目标是提供一种具有沿轴向紧凑布置的反射镜的反射折射同轴投影物镜，其中这些反射镜可有效补偿该投影物镜内具有正光学能力的透镜所致的图像曲率像差。本发明另一个目标是提供一种反射折射投影物镜，其具有物场(有效用于投影)尺寸与场(必须进行图像像差校正的投影物镜的场)尺寸之间的有益的比例。本发明另一个目标是提供一种反射折射同轴投影物镜，以实现有效地用于投影的物场的最佳形状，从而使必须进行图像像差校正的投影物镜的场的尺寸最小化。
作为本发明这些和其他目标的解决方案，根据一个方案，提供了一种反射折射投影物镜，用于将布置于投影物镜的物面内的离轴有效物场成像至布置于该投影物镜的像面内的离轴有效像场，其包括：
光轴；
有效物场，完全位于该光轴外部，沿第一方向具有长度A并沿与第一方向垂直的第二方向具有宽度B，使得包围该有效物场的尺寸最小的圆形区域根据下式定义该有效物场的半径REOF：
R EOF = ( A / 2 ) 2 + ( B / 2 ) 2 ;
以该光轴为中心的圆形设计物场，具有设计物场半径RDOF，其中该投影物镜在径向坐标小于RDOF的区域内基本上得到图像像差校正，且其中该投影物镜在径向坐标大于RDOF的区域没有得到完全校正，其中满足下述条件：
RDOF＝γREOF
且
1≤γ＜1.4
根据本发明这个方面的投影物镜允许使用大的有效物场，同时投影物镜必须被充分校正的物场半径即使在高数值孔径下仍相对较小，使得使用沿径向的尺寸紧凑的投影物镜，即小透镜和镜面直径的投影物镜，可以获得用于浸渍光刻的像侧数值孔径NA＞1。
在优选实施例中，获得γ的更小数值，使得γ可以小于1.3或者甚至小于1.2。以下讨论γ偏离1约5％左右的实施例。
在尤其适用于获得大NA数值的一些实施例中，针对弓形离轴环形场优化光学设计，尤其可以确定该场的尺寸，使得沿与长度方向垂直的宽度方向上的有效物场的横向边缘区域与穿过该光轴的子午截面(cross-meridional)交叠，而内部边缘的中心部分与沿长度方向的光轴的径向距离为D1。该距离变得相当小，即，有效物场可以定位得非常靠近光轴。在一些实施例中，距离D1为设计物场半径RDOF的60％以下。
优选实施例具有偶数个反射镜，特别是偶数个曲面镜，此处所有曲面镜都是凹面镜。在一些实施例中，在反射镜组中正好提供了两个凹面镜。在其他实施例中，在反射镜组中正好提供了四个凹面镜。至少一个凹面镜可以是球面镜，从而实现改善的像差校正，特别是光瞳球形像差。
根据另一个方案，本发明提供了一种反射折射投影物镜，用于将布置于投影物镜的物面内的离轴有效物场成像至布置于所述投影物镜的像面内的离轴有效像场上，其沿光轴依次包括：
前透镜组，具有正折射光学能力，用于将来自所述有效物场的辐射会聚到反射镜组的反射镜组入口；
反射镜组，具有物侧反射镜组入口和像侧反射镜组出口；以及
后透镜组，具有正折射光学能力，用于将从反射镜组出口出射的辐射聚焦到所述有效像面上；
其中所述反射镜组包括至少两个曲面镜，其中曲面镜具有弯曲镜面，用于接收在反射第一区域从所述有效物场传递到有效像场的投影束辐射，所述曲面镜表面定义了包括所述反射镜表面并延伸到所述曲面镜边缘以外的弯曲表面；
其中所述投影束在偏离所述反射第一区域的第二区域内入射到所述弯曲表面上至少一次；
且其中对于所有曲面镜，主光线高度比RCRH＝CRH1/CRH2满足条件：
(1)|RCRH|＜1/α或|RCRH|＞α
且
(2)α＝1.4
所述主光线高度比为所述反射第一区域内主光线的第一主光线高度CRH1与相关第二区域内相同主光线的第二主光线高度CRH2之比。
已经发现，如果控制投影束截面使得凹面镜区域内该投影束的各段可以彼此交错(interleave)或紧贴(nestle)，则对于在高数值孔径下相对小的设计物场可以获得大的离轴有效物场。已经发现，通过下述方法使得上述这一点变得非常容易，即，对该投影束进行导向和定形，使得参照轴(comparable axial)位置处投影束的主光线高度显著不同，所述参照轴位于将投影束导向至凹面镜和从凹面镜导向投影束或者经过凹面镜边缘导向投影束的区域内。主光线大的高度差可实现显著不同的场足迹尺寸(例如场表面附近的光束截面)，使得交错布置的足迹变得可能。
上文给出的条件(1)和(2)从某种意义上可以措辞为：所有凹面镜都不应当满足条件：1/α＜|RCRH|＜α且α＝1.4。换而言之，应该避免|RCRH|数值等于1或接近1。
本发明进一步涉及一种包括照明系统和反射折射投影物镜的投影曝光系统，该照明系统用于接收来自光源的光并在该照明系统的出射面上形成布置于该照明系统光轴外部的离轴照明场，其中该照明系统适合于根据本发明的反射折射投影物镜的实施例。优选地，设计该照明系统以产生弓形形状照明场，在一些实施例中，确定该照明场的大小，以使得沿与长度方向垂直的宽度方向的照明场的横向边缘区域与穿过该光轴的子午截面交叠，而该内部边缘的中心部分与沿长度方向的光轴存在径向距离。
不仅可以在权利要求书中看出前述及其他特性，而且可以在说明书和附图看出，其中作为本发明的实施例或者在其他领域中独立特征可以单独使用或者进行组合使用，并可单独代表有利的和可专利性的实施例。
附图说明
图1示出了用于微光刻的投影曝光系统的示意性图示，其中该系统具有设计成用于产生弓形形状照明场的照明系统以及具有四个凹面镜的反射折射投影物镜；
图2示出了有效物场的形状和位置、相关的有效物场半径以及相关的设计物场半径之间的关系；
图3示出反射折射同轴投影物镜的实施例的子午透镜截面，该反射折射同轴投影物镜包括具有四个凹面镜的反射镜组；
图4在(a)中示出了图3的投影物镜的另一个表示，在(b)中示出了在像侧反射镜M2、M4的区域内该投影束的足迹的形状和位置，在(c)中示出了在物侧反射镜M1、M3的区域内该投影束的足迹的形状和位置；
图5示出了对于各种主光线高度比例RCRH，反射镜组凹面镜的预定曲面内足迹的代表性示例；
图6示出了具有各种弯曲度的弓形有效物场的足迹；
图7示意性示出了有效物场的各种足迹形状，其是有效物场的弯曲B＝b/a以及与光学扩展量比例γ＝RDOF/REOF的函数；
图8示出了穿过另一个实施例的反射折射同轴投影物镜的子午截面，该反射折射同轴投影物镜包括的反射镜组具有正好两个彼此面对的凹面镜；
图9在(a)中示出了图8的投影物镜的另一表示，在(b)中示出了在像侧第一反射镜的附近区域内该投影束的足迹的形状和位置，在(c)中示出了在物侧第二反射镜的附近区域内该投影束的足迹的形状和位置；
图10示出了由图8和9的投影物镜的光学元件定义的光学通道的示意图；
图11和12示出了反射和透射的足迹的示意性表示，以示出边缘光线高度和主光线高度对交错足迹的形状和位置的影响；以及
图13示出了穿过另一个实施例的反射折射同轴投影物镜的子午截面，该反射折射同轴投影物镜包括的反射镜组具有正好两个彼此面对的凹面镜。
具体实施方式
在对本发明优选实施例的下述描述中，术语“光轴”应指穿过光学元件的曲率中心的直线或者一系列直线段。对于这里给出的示例的情形，物体为承载集成电路图案或者某些其他图案(例如，光栅图案)的掩模(分划板)。尽管其他类型的衬底，例如液晶显示器的部件或者用于光学光栅的衬底也是可行的，但是在这里给出的示例中，物体的图像被投影到涂敷了光敏抗蚀剂层的用做衬底的晶片上。
描述了具有多个反射镜的实施例。除非另外声明，这些反射镜是根据辐射在反射镜上被反射的顺序进行编号的。换而言之，反射镜的编号表示根据沿辐射光学路径的位置的反射镜，而非根据几何位置。
术语“前”和“后”以及术语“上游”和“下游”是指沿光学路径的相对位置，其中“前”和“上游”是指更靠近物面的位置。
在适当的情况下，使用相似的附图标记表示不同实施例中相同或相似的特征或特征组。在使用附图标记时，实施例之间的附图标记以100或100的倍数递增。
在提供表格以公开图中所示设计的规格时，该表格或这些表格采样与相应图示相同的编号表示。
图1以晶片扫描器WS的形式示意性示出了微光刻投影曝光系统，所述微光刻投影曝光系统用于以逐步扫描(step-and-scan)模式通过浸渍光刻制造大规模集成半导体元件。该投影曝光系统包括作为光源的工作波长为193nm的准分子激光器L，其他工作波长例如157nm或248nm也是可行的。下游照明系统ILL在其出射表面ES产生大的、清晰地界定、且被均匀照射的照明场IF，该照明场IF适合下游的反射折射投影物镜PO的远心(telecentric)要求。照明系统ILL具有用于选择照明模式的装置，且在该示例中可以在具有可变的相干程度的传统轴上(on-axis)照明与离轴照明特别是环形照明(在照明系统的光瞳表面具有环状的照明区域)及双极或四极照明之间改变。
在照明系统的下游布置的是用于保持和操纵掩模M的装置RS(分划板台)，使得该掩模位于与投影物镜PO的物面OS重合的该照明系统的出射表面ES内，而且可以在该平面内移动从而沿扫描方向(Y方向)进行扫描操作，所述扫描方向与该照明系统和投影物镜的共用光轴OA垂直(即Z方向)。
缩小投影物镜PO设计成将由掩模提供的图案的图像按照4∶1的缩小比例成像到涂敷了光敏抗蚀剂层的晶片W上。其他的缩小比例，例如5∶1或8∶1也是可以的。用做感光衬底的晶片W被布置成使得具有光敏抗蚀剂层的平面衬底表面SS基本上与投影物镜的平面像面IS重合。该晶片由装置WS(晶片台)支持，该装置W包括扫描驱动器以平行于掩模M与掩模M同步地移动该晶片。装置WS还包括操纵器，从而沿平行于光轴OA的Z方向以及沿垂直所述轴的X和Y方向移动该晶片。集成了具有至少一个倾斜轴的倾斜装置，该倾斜轴垂直于该光轴延伸。
被提供用于支持晶片W的装置WS(晶片台)构造成用于浸渍光刻。装置WS包括接收装置RD，其可被扫描驱动器移动且在其底部具有平坦凹陷用于接收晶片W。外围边缘形成了平坦、向上敞开的、用于液体浸渍介质IM的液密接收器，该液体浸渍介质IM可以通过未示出的装置引入到该接收器以及从该接收器释放。确定边缘高度的大小使得已经填充的浸渍介质可以完全覆盖晶片W的表面SS，而且假定正确设定了物体出射和晶片表面的间距，投影物镜PO的出射侧端区域可以浸入该浸渍液体。
投影物镜PO把平凸透镜PCL作为最靠近像面IS的最后光学元件，所述透镜的平面出射表面为投影物镜PO的最后光学表面。在该投影曝光系统工作期间，最后光学元件的出射表面被完全浸渍在浸渍液体IM内，并被浸渍液体IM润湿。在示范性情形中，使用折射率为ni≈1.437(193nm)的超纯水作为该浸渍液体。
如图1的插图示意性所示，照明系统ILL能够产生具有弓形形状的照明场IF(环形场或环状场)。该弓形照明场的尺寸和形状确定了投影物镜的有效物场OF的尺寸和形状，该投影物镜实际上用于将掩模上图案的图像投影到该投影物镜像面内。照明场IF具有平行于扫描方向的长度A以及垂直于扫描方向的宽度B。更靠近该光轴的弯曲内部边缘IE和更远离该光轴并沿Y方向径向偏移了长度A的外部边缘OE具有相同的边缘半径。沿宽度方向(X方向)的横向边缘区域与由X方向和光轴(Z方向)界定的子午截面CMP交叠，而位于Y轴上的内部边缘IE的中心部分与光轴存在径向距离。表征特征在于，该照明场并不包括光轴(离轴照明场)，而是跨越垂直于扫描方向的子午截面在两侧上延伸。照明系统和投影物镜之间的界面处的具体条件(该条件还结合图2以及投影物镜的各种实施例进行讨论)使得可以使用具有紧凑的轴向和径向尺寸的高NA浸渍物镜，这将在下文中详细描述。
作为对本发明所解决问题之一的介绍，图2示出了位于投影物镜的物场侧上的轴向视图的各种示意性图示，以说明微光刻投影工艺中实际使用的有效物场OF在投影物镜的设计物场DOF内可以如何布置。
图2(a)至(c)示出了传统设计的示例，而图2(d)示出了本发明的实施例(比较图1中的插图)。在(e)中说明了术语RDOF和REOF。在所有示例中，关于长度A和宽度B，有效物场OF的尺寸并且因此纵横比AR＝B/A是相同的。优选地，该纵横比可以在2∶1至10∶1的范围内。包围该有效物场的圆形区域的半径为REOF，在图2的所有示例中相同。在各个示例中，有效物场OF相对于光轴OA定位，使得该有效物场内的所有场点在特定数值孔径下成像，而没有投影束渐晕。
设计物场DOF为包围该有效物场与光轴OA同心的最小半径RDOF的圆形区域。设计物场包括可以被投影物镜以足够用于预定光刻工艺的成像保真度投影的该物面的所有场点。换而言之，在径向坐标小于RDOF的区域内，所有成像像差都被充分校正以用于计划的投影目的，而对于位于该设计物场之外的场点而言，至少一个像差高于期望的阈值。根据该有效物场的形状和位置，可以充分地校正该设计物场的所有场点，包括位于和靠近光轴的场点。在设计成用于离轴有效物场特别是具有弓形的投影物镜中，具有充分校正状态的场点可围绕光轴形成环形区域(包括该有效物场的位置)，而该光轴上及其周围的区域无需充分校正。该设计物场的尺寸由设计物场半径RDOF表征。由于设计物场半径越小，投影物镜的校正变得越容易，通常期望该设计物场半径最小化。
另一方面，为了获得有效的投影工艺，例如用于制造微结构的半导体器件，期望具有足够大尺寸的有效使用物场OF。在设计成用于扫描操作的多数投影曝光系统中，使用了狭缝形状的物场OF，且待成像的图案以及待曝光的衬底在投影步骤期间沿扫描方向Y同步移动。传统上，使用了矩形有效物场OF，该矩形有效物场OF具有平行于扫描方向Y的长度A和垂直于扫描方向的宽度B(比较(a)和(b))。已经公知的是使用弓形物场，通常称做“环状场”或“环形场”。如图(c)所表明，可以确定弓形场的大小以在交叉扫描方向X(垂直于扫描方向Y)具有相同的宽度B。更靠近光轴的内部边缘IE以及更远离光轴的外部边缘OE具有相同的边缘半径RE，其在图(c)的示例中恰巧对应于设计物场半径RDOF，但是根据该有效物场的弯曲，其可以不同于该半径(比较图6)。有效物场OF的长度A由内部边缘IE和外部边缘OE之间沿扫描方向Y的径向偏移决定。
如前所述，包围有效物场的圆形区域具有半径REOF，该半径仅由A和B决定，并且对于所有示例按下式计算：
R EOF = ( A / 2 ) 2 + ( B / 2 ) 2
示例(a)示出了以光轴OA为中心的有效物场OF，该有效物场对于下述投影物镜是典型的：例如纯折射投影物镜，或者具有物理分束器(例如偏振分束器)的反射折射投影物镜，或者具有中心光瞳模糊的反射折射投影物镜。这里，对于中心有效物场的设计物场半径RDOF cent下述条件成立：
R DOF cent = R EOF
考虑到“有效光学扩展量”在此定义为物侧数值孔径与有效物场的半径REOF的乘积，而“设计光学扩展量”在此定义为物侧数值孔径与设计物场的半径RDOF的乘积，因此光学扩展量比例γ定义如下：
γ＝RDOF/REOF
由此可见，具有中心有效物场的设计具有的最优光学扩展量比例γ＝1，其表示可以使用相对小尺寸的设计物场成像相对大的有效物场。
如说明书开始时所解释，在具有一个或多个平面折叠式反射镜的反射折射投影物镜中不能使用中心有效物场，所述平面折叠式反射镜用于将辐射导向凹面镜和/或从凹面镜引导辐射。相反，必须使用离轴物场。在图(b)中示出了一个实例。作为最低要求，矩形有效物场OF的内部边缘IE必须正好被置于光轴OA的外部，其中Y≈0。这种情况下，偏心(离轴)有效物场周围的设计物场的半径RDOF exc-min将满足以下条件：
R DOF exc - min = ( B / 2 ) 2 + A 2 > R EOF
然而在现实系统中，由于必须遵从制造容差且由于通常不建议或者不可能将中间图像恰好置于可折叠的反射镜上，因此在有效物场OF的内部边缘IE和光轴OA之间将存在有限偏移OY。因此认为，对于该现实情形中的矩形有效物场，设计物场半径的合理最小值RDOF exc-real将遵从以下条件：
R DOF exc - real = 1.05 · ( B / 2 ) 2 + A 2 > R EOF
通过比较图2(a)和(b)而显而易见的是，具有离轴有效物场的投影物镜通常要求较大的设计物场半径。对于特定的数值孔径而言，与纯折射系统或者具有中心有效物场的其他系统相比，该要求通常对应于需要增加透镜以及其他光学元件的尺寸。
当使用离轴弓形场时(比较(c))，也需要类似的考虑。通常，需要沿扫描方向的偏移OY最小以避免渐晕。
稍后将示出，根据本发明优选实施例的反射折射同轴投影物镜可以在不发生渐晕的情况下成像有效物场，所述有效物场长度为A、宽度为B且定位在设计物场内，该设计物场具有半径：
R DOF γ = ( A / 2 ) 2 + ( B / 2 ) 2 = γ R EOF
其中
1≤γ＜1.4
考虑到已经发现具有矩形有效物场的优选设计的特征在于γ≥1.4，或者通过设计投影物镜使得具有预定形状的弓形有效物场可以在不发生渐晕的情况下成像，可以获得朝向更优光学扩展量的更大改进。这里可以获得光学扩展量比例γ＜1.2。在一些实施例中，允许离轴有效物场在横向边缘区域与子午截面CMP交叠(见图2(d))。这里可以获得光学扩展量比例γ＜1.1。
现在将详细描述适合于在结合图1示意性描述的微光刻投影曝光系统中使用的反射折射投影物镜的优选实施例。
在以下给出的所有实施例中，所有曲面镜的弯曲表面具有公共的旋转对称轴，也称为反射镜组轴。该反射镜组轴与投影物镜的光轴OA重合。由此提供具有偶数个反射镜的反射折射投影物镜，尤其是轴向对称系统，也称为同轴系统。这些设计中没有使用或者不需要平面折叠式反射镜。有效物场与像场是离轴的，即，定位在距离该光轴的预定径向距离处。所有系统具有以该光轴为中心的圆形光瞳，由此作为微光刻的投影物镜使用。
图3示出了反射折射投影物镜300的一个实施例的子午透镜截面(在Y-Z平面内)，该反射折射投影物镜300设计成将分划板上(布置于平面物面OS(物平面)内)图案的图像以缩小的比例(例如4∶1)投影到平面像面IS(像平面)上，同时正好产生四个中间实像IMI1、IMI2、IMI3和IMI4。由此定位在光轴OA外部的离轴有效物场OF被投影到离轴像场IF上。有效物场OF为弓形的“环形场”，其形状通常如图2(d)所示。在子午面(制图平面)内离轴物场OF的外部场点的主光线CR的轨迹绘制成粗体，以助于追踪该射束路径。
出于本申请的目的，术语“主光线”(也称为主要光线)表示从有效使用物场OF的最外场点(距离与光轴最远)发出且在至少一个光瞳表面位置与光轴相交的光线。
由于系统的旋转对称性，该主光线可从子午面内物高为RDOF的等效场点中选择，如为了示范目的的图中所示。在基本上位于物侧的远心的投影物镜中，主光线平行于光轴或者与光轴成非常小的角度从物面射出。该成像过程可用边缘光线的轨迹进一步表征。这里提到的“边缘光线”是指从轴向物场点(位于光轴上)至孔径光阑AS边缘的光线。当使用离轴有效物场时，由于渐晕，边缘光线对成像没有贡献。选择主光线和边缘光线以表征投影物镜的光学性能。
紧随物面具有由五个透镜提供的正折射光学能力的第一透镜组LG1充当成像子系统以形成第一中间图像IMI1。形成于物面和第一中间图像之间的前光瞳表面FPS，定位在第一透镜组LG1的像侧端区内主光线CR与光轴OA相交的轴向位置。
纯反射(反射的)镜组MG设计成由该第一中间图像形成第二中间图像，以及由该第二中间图像形成第三中间图像，其中该反射镜组MG由四个凹面镜M1、M2、M3和M4组成，这些凹面镜布置成相对于与光轴垂直的反射镜组平面MGP镜面对称。所有中间图像IMI1、IMI2、IMI3定位在由这些凹面镜界定的反射折射腔内。
具有由四个正透镜提供的正折射光学能力的第二透镜组LG2为一成像子系统，用于由该第三中间图像IMI3形成第四中间图像IMI4。形成于第三和第四中间图像之间的后光瞳表面RPS位于靠近第二透镜组第一透镜入口表面的该组的入口区域内。
具有由十二个透镜(仅两个负透镜)提供的正折射光学能力的第三透镜组LG3设计成为具有缩小的放大倍率的聚焦透镜组，以按照缩小的比例将第四中间图像IMI4成像于像面IS上。
其特征为射束直径局部最小的收缩区(constriction region)CON被定义为第二透镜组LG2和第三透镜组LG3之间，包括第四中间图像IMI4的位置。
第一透镜组LG1形成前透镜组FLG，其设计成将来自物场的辐射朝向反射镜组入口会聚。第二透镜组LG2和第三透镜组LG3组合作为后透镜组RLG，用于将从反射镜组出口MGO出射的辐射聚焦在像面上。
纯反射(反射的)镜组MG设计成提供了对佩兹伐和的强过校正，抵消了该反射镜组的透镜上游和下游正折射光学能力的相对作用。为此，反射镜组MG包括第一凹面镜M1，置于与物场OF相对的光轴侧上；第二凹面镜M2，置于光轴的物场侧上；第三凹面镜M3，也置于光轴的物场侧上；以及第四凹面镜M4，置于与物场相对的侧上。凹面镜的各个镜表面定义了“曲面”或“弯曲的表面”，其为延伸超出物理镜表面边缘并包括该镜表面的数学表面。所有凹面镜为在光轴上具有公共旋转对称轴的旋转对称曲面的一部分。
物侧反射镜M2和M4形成了一反射镜对，其具有形成于公共反射镜衬底上的公共曲面。反射镜组入口MGI由包括反射镜M2和M4之间光轴的反射镜衬底内的通孔形成。由于该反射镜结构关于与光轴垂直的对称平面(反射镜组平面MGP)成镜面对称，在出口侧给出对称条件，其中反射镜组出口MGO由第三反射镜M3和第一反射镜M1之间的公共反射镜衬底内的通孔形成。反射镜组入口MGI和反射镜组出口MGO都包括该光轴。
反射镜组入口MGI具有几何上靠近前光瞳表面FPS的轴向位置。由于主光线高度(即，光轴和主光线之间的径向距离)在该前光瞳表面处等于零，因此在该反射镜组入口处透射部分内的入口主光线高度CRH1较小。在图3中，点TI说明了主光线穿过该反射镜组入口的位置。主光线在第一反射镜M1上反射(主光线入射在位置R1(点))之后，辐射束与光轴相交并入射到第二反射镜M2上。第二反射镜上的第二反射区域(足迹)包括主光线入射在第二反射镜上的位置R2(点)。相应的第二主光线高度CRH2大于第一主光线高度(该光线高度被确定为沿径向相对于光轴的高度，在这种情况下位于物场侧具有正值)。在辐射束形成第二中间图像并在第三反射镜M3上反射(主光线入射于R3)之后，辐射束再次与光轴相交，并在包括位置R4(点)的第四反射区域内入射于第四反射镜M4上，在该位置R4该主光线在第四反射镜上被反射。相应的第四主光线高度CRH4小于入口主光线高度CRH1。此外，第二和第四主光线高度CRH2和CRH4具有相反的符号。另外，第一主光线高度CRH1小于出口主光线高度CRHO，而第三主光线高度CRH3大于出口主光线高度CRHO，该出口主光线高度CRHO定义为光束出射该反射镜组时(在TO处)的高度。此外，第一和第三主光线高度CRH1和CRH3具有相反的符号。
入口主光线高度CRH1的绝对值小表明该反射镜组入口紧密邻接光瞳表面。相反，第二和第四反射的主光线高度的绝对值大表明，这些反射发生于光学远离光瞳表面处，光学上更靠近附近的场表面(第二反射对应于IMI2，第四反射对应于IMI3)。由于该反射镜组的对称性，第一和第三反射镜M1和M3上的反射距离场表面比距离光瞳表面更近，表明该反射镜组内的所有反射都发生于光学远离光瞳表面接近场表面处。
由于该反射镜组的对称性，前光瞳表面FPS靠近该反射镜组入口定位，而光学共轭的后光瞳表面RPS位于靠近该反射镜组出口处。在该反射镜组内部定位了三个中间图像(对应于场表面)。当沿光传播路径观察时，第一中间图像IMI1定位于M1处的第一反射的上游，第二中间图像IMI2定位于反射镜M2和M3之间的第二和第三反射之间，第三中间图像IMI3定位于M4处的第四反射的紧接下游。该反射镜组平面MGP被反射镜组入口和反射镜组出口之间的投影束穿过五次。
轴向反射镜组长度MGL被定义为最靠近物面(反射镜M2、M4)的反射镜顶点与最靠近像面(反射镜M1、M3)的反射镜顶点之间的轴向距离，其小于投影物镜的总轨道长度(track length)TT(物面和像面之间的轴向距离)的30％，这表明该反射镜组为轴向紧凑的反射镜组。
第二中间图像基本上是远心的，说明这一点的事实是，在第二中间图像的区域内该主光线CR几乎平行于光轴。在该第一和第二反射镜M1、M2之间存在基本准直的光束，形成靠近第二反射镜焦点的第二光瞳表面P2。类似地，在该第三和第四反射镜M3、M4之间存在准直束，形成靠近第三反射镜M3焦点的第三光瞳表面P3。
投影物镜300设计成用于λ＝193nm的浸渍物镜，当在该物镜的出射面以及该像平面之间结合使用高折射率浸渍液体例如纯水时，像侧数值孔径NA＝1.35。表3中总结了这些规格。最左列列出了折射、反射、或者其他指定表面的编号，第二列列出了表面半径r[mm]，第三列列出了该表面和下一个表面之间的距离d[mm]，该参数被称为该光学表面的“厚度”，第四列列出了制造该光学元件所使用的材料，以及第五列列出了该材料的折射率。第六列列出了该光学元件的光学可利用的、无缺陷的半径[mm]。表中半径r＝0是指平面表面(具有无穷大的半径)。
表3中的许多表面为非球面。表3A列出了这些非球面的相关数据，根据这些数据可以采用下式计算作为高度h的函数的弧矢(sagitta)高度或上升高度p(h)：
p(h)＝[((1/r)h2)/(1+SQRT(1-(1+K)(1/r)2h2))]+C1·h4+C2·h6+...，
其中半径的倒数(1/r)为所讨论表面在表面顶点处的曲率，h为从光轴到该表面上的点的距离。因此弧矢高度或上升高度p(h)代表了沿z方向即沿光轴测量得到该点到所讨论表面顶点的距离。在表3A中列出了常数K、C1、C2等。
在图3的实施例中，物侧反射镜M2和M4具有相同的曲面，使得两个反射镜可以采用公共的反射镜衬底。类似地，像侧反射镜M1、M3的曲面相同，使得这两个反射镜可以使用公共的反射镜衬底。但是，物侧反射镜和像侧反射镜的曲面不同。在其他实施例中，物侧反射镜和像侧反射镜可具有相同的表面曲率，由此方便了该反射镜组的反射镜的制造。此外，可以提供四个分离的反射镜衬底，由此实现对表面曲率以及对各反射镜顶点位置进行更灵活的像差控制。
在下文中给出为了获得有效使用场的高几何光传导数值(光学扩展量，数值孔径和相应的场尺寸的乘积)的一些考虑。如前所述，辐射在几何靠近光瞳表面(前光瞳表面FPS)的反射镜组入口MGI处进入该四个反射镜设计，反射镜组出口MGO也在几何靠近光瞳表面(后光瞳表面RPS)，表明该反射镜组在该光学系统内执行光瞳成像。此外，各个反射镜表面光学靠近场表面(中间图像)定位，在某种意义上，与该光学系统的光瞳表面相比，该反射镜更加光学靠近场表面。具体而言，主光线高度大于边缘光线高度，在反射镜处甚至大于该边缘光线高度的两倍。为了避免该光瞳表面的区域内光束的渐晕，光束必须穿过形成反射镜组入口或反射镜组出口的反射镜的几何最近边缘。对于光束在反射镜上的足迹，必须注意的是，整个足迹落在反射镜的反射区域上，而不是穿过反射镜的边缘(这将导致渐晕)。另外的实践要求为，获得尽可能靠近光轴的充分大的有效物场，从而最小化投影物镜必须被充分校正的设计物场直径。在这些条件下，已经发现这样设计光学系统是有用的，即，使得光瞳的尺寸(即，光束在光瞳表面的光束直径)在几何靠近反射镜组入口和反射镜组出口的光瞳平面处尽可能小。该区域内的小光瞳使得可以将几何靠近场(在相邻反射镜上或其附近)尽可能靠近该光轴放置而光束不射在反射镜边缘。此外，考虑到在光学成像系统中旁轴主光线角CRA和光瞳尺寸的乘积为常数(拉格朗日不变式)，因而在该光瞳表面小光瞳对应于大的主光线角。在本说明书中，已经发现对于具有此处所示类型的反射镜组的反射折射同轴系统，最大主光线角CRAmax超过临界值是有益的，由此可在反射镜组入口和反射镜组出口附近形成小的光瞳以及斜光束路径，反过来，又使得即使在高的数值孔径的情况下也可将大的离轴物场靠近该光轴放置。
在靠近反射镜组入口的前光瞳表面FPS处的最大主光线角CRAmax在图3中约为40°。CRAmax可用的数值在为约20°至约50°范围之间。数值较低时，光瞳尺寸增大，使得更难在不增大待校正的设计物场直径的情况下避免渐晕。在高于上限数值处，反射镜表面必须延伸至距离光轴非常远，由此放大了沿径向的反射镜组尺寸并使得反射镜制造和安装更加困难。
投影物镜适合于投影从类似图2(d)所示的弧形环状场出射的辐射而不发生渐晕。因此，设计物场半径RDOF非常接近可在具有中心轴上物场(图2(a))的系统中获得的最小设计物场半径REOF。这里，对于B＝26mm，A＝5.5mm的环状场，获得了设计物场半径RDOF＝56mm。对于REOF＝53.15，这对应于光学扩展量比例γ＝1.05。
如果需要，对于γ，可以获得接近于γ＝1或甚至γ＝1的甚至更小数值。然而，在这种情况下需要更加极端形状的环状场。
现在参考图4解释穿过投影物镜的投影束的特殊性能。在图3的(a)系统中，示出了延伸穿过光轴的物侧反射镜M2、M4以及像侧反射镜M1、M3的曲面，以示出各对反射镜M1、M3和M2、M4可以作为反射镜对形成于公共衬底上。在图(b)和(c)中，示出了投影束的“足迹”。投影束的“足迹”代表了在横切光轴的特定表面处该投影束的尺寸和形状。通过物侧反射镜或像侧反射镜的曲面上的选定场点的场点足迹轴向投影(平行Z方向)，获得图中的光束足迹。在图4(b)中，该投影示出了靠近反射镜组入口MGI的物侧反射镜M2和M4上的反射以及该投影束入射反射镜组形成MGI的透射部分的情形。相反，图4(c)示出了靠近反射镜组出口MGO的像侧反射镜M1和M3上的情形，由此展示了在像侧反射镜M1、M3上的反射足迹以及该投影束从反射镜组MG出射的光轴周围的透射部分内的足迹。
在两侧上，包括光轴并代表入射或出射该反射镜组时的投影束的中心足迹并不与上方和下方(沿Y方向)的肾形足迹交叠，所述肾形足迹代表沿Y方向该光轴任一侧上的反射镜上的反射。由于在经过时(在MGI或MGO)的足迹与代表在M1至M4处的反射的足迹之间不存在交叠，因此在靠近该反射镜组入口或出口处避免了光束渐晕。
此外，分别代表了在M2、M4或M1、M3处反射的上足迹和下足迹并不交叠。显然这些足迹交错而不交叠。由于沿交叉扫描方向(X方向)的反射足迹的显著尺寸差异，使其成为可能。在各情形中，沿X方向的上反射(分别在M2或M3)的足迹直径分别小于M1、M4处下反射的相应直径的80％或70％。尺寸差异允许足迹交错，使得对于各个足迹，横向边缘(沿X方向)延伸穿过由光轴和交叉扫描的X方向跨越的子午截面CMP。由于足迹可按照这个方式交错而不交叠，弧形有效物场OF可以横向边缘(沿X方向)延伸穿过X-Z平面(子午截面CMP)(见图2(a))的方式靠近物场定位。由此可以获得非常小的设计物场半径DOF，显著有利于光学设计。
在反射镜上的足迹不交叠的实施例中，如图4(b)、(c)所示，该反射镜组的各个反射镜可设计成物理分离的反射镜，所述物理分离的反射镜可具有相同或相似的顶点位置。定义反射镜边缘实际形状的反射镜物理分离必须适合于被反射的各个肾形足迹，从而避免渐晕。
值得注意，在光轴任一侧上的两个反射镜分享公共反射镜衬底上的公共曲面的实施例中，相关的反射光(例如物侧的反射镜M2和M4上的反射光)的足迹可以交叠而不导致光束渐晕。
如上文中指出，已经发现，当确定由曲面镜定义的曲面上的投影束足迹大小使得可以按照交错或紧贴的方式布置这些足迹时，获得小的设计物场半径是有益的。例如，在M2和M4处的反射的肾形足迹被紧贴在中心足迹周围，其中该中心足迹表示投影束穿过在反射镜组入口MGI处由反射镜M2和M4定义的曲面的位置。此外，在M2和M4的反射足迹的不同尺寸使得这些足迹可以彼此紧贴，优选紧贴至足迹的横向边缘区域与子午截面CMP交叠的程度。
值得注意，靠近中间图像的足迹的尺寸主要由光学系统内各个位置处的投影束的主光线高度CRH确定。例如，如果对应于反射的主光线高度和对应于几何靠近透射的主光线高度相等，但是符号相反，则这些足迹的横向边缘直接彼此相对，使得横向边缘无法延伸超出子午截面。在这些条件下，在图2(d)中示意性示出的弧形有效物场的最小尺寸通常是不可能的。
在待观察的足迹位于光学共轭中间图像的区域内的系统中，则待比较的足迹将代表该物场的基本锐利像。这种情况下，在各个足迹处的主光线高度比例将基本上对应于这些中间图像之间的放大比率。如果放大比率与1相差甚远，则可以获得具有显著不同尺寸的足迹，这可实现足迹基本上彼此交错，如图4(b)和(c)所示。然而，如果足迹尺寸待确定的临界表面基本上位于中间图像的外部，则足迹的尺寸还将受到各个位置处边缘光线高度的影响，该边缘光线高度基本上表明散焦的数量或者到下一个中间图像的光学距离。这种情况下，主光线高度的显著差异同样是获得具有显著不同尺寸的足迹以实现类似图4(b)和(c)的交错布置的前提。
在图5中，示出了反射镜组的凹面镜的预定曲面内足迹的代表性示例，以展示主光线高度比例RCRH＝CRH1/CRH2与足迹的相对尺寸之间的关系，所述主光线高度比例RCRH＝CRH1/CRH2为反射第一区域内的第一主光线高度与相关第二区域(反射或透射)内的相同主光线的第二主光线高度CRH2之比。在(c)中主光线CR的入射位置分别被示为CR1和CR2。在各种情况下，通常按照图2(d)(边缘与子午截面CMP交叠)确定有效物场的形状和位置，以实现γ接近1或对于极端环状场γ＝1。这些足迹由示出被圆形包围的每个场点主光线的几个单独场点形成，所述圆形表示散焦，这是由于所观察表面并非正好位于由中间图像定义的表面内的事实所引起的。
如果RCRH＝1(见(a))，则足迹具有基本上相同的尺寸，这导致足迹在横向边缘区域交叠。发生光束渐晕，除非两个足迹对应于反射镜对的相同镜面上的反射。在RCRH＝1.3时仍然发生足迹交叠(见(b))。因为主光线高度比例增大到约RCRH＝1.6，因此在(c)中，第二区域内的下足迹进一步减小。显然，未发生交叠并获得了交错足迹间足够的净空(freeboard，横向距离)，使得有可能在不产生渐晕的情况下成像。当主光线高度比例增大时，例如增大至(e)中的约RCRH＝8.0时，该净空和尺寸差异增大。如果允许镜面更靠近中间图像放置和/或如果选择比所讨论实施例中的有效物场长度更小的有效物场长度A，则对于甚至更小的RCRH，例如RCRH＝1.4，仍可实现足迹的分离。
因此，如果投影束在反射镜组的曲面镜的反射第一区域内产生由第一主光线高度CRH1代表的预定尺寸足迹，且投影束以透射或反射方式入射在相对第一反射区域发生偏移的第二区域内的相同曲面上，则在第二区域内与主光线高度相对应的第二主光线高度CRH2应该与反射第一区域内的第一主光线高度显著不同，从而实现各个足迹的紧密邻近而不导致渐晕。对于该设计的所有曲面镜，必须获得该主光线高度差异。优选地，对于主光线高度比RCRH＝CRH1/CRH2应当满足条件：
|RCH|＜1/α或|RCRH|＞α
且
α＝1.4
其中主光线高度比为该反射第一区域内的第一主光线高度和相关第二区域内的第二主光线高度CRH2之间的比例。该第二区域可以是透射区域，投影束在该区穿过由发生第一反射的曲面镜所定义的曲面。还可能的是，该第二区域与该反射镜组的另一曲面镜的反射区域相关，该曲面镜具有靠近由发生第一反射的曲面镜定义曲面的镜面。优选地，α≥1.6，更优选地，α≥1.8，甚至更优选地，α≥2.0。在图3的实施例中，在TO处的出射束与第三反射镜的反射(R3)之间的像侧上确定为α＝2.92。
在图3和4的实施例中，明显地，代表投影物镜的各个场表面附近内的反射(中间图像)的足迹彼此显著分离。类似地，中心足迹(光瞳足迹)和相邻的场足迹(对应于反射)之间存在显著的横向距离。这种情况在图6(a)中示意性示出，图6(a)为图4(b)所示足迹的示意性表示。在这些条件下，例如通过增加长度A，环形场的尺寸可增大10％、20％或30％。这种情况下，可以获得更大的有效物场，由此改善制造工艺的生产率。
同样可以减小弓形场的曲率(或弯曲)(例如，通过增大该场的内部和外部边缘的边缘半径)。这种情况在图6(b)和(c)中示意性演示。如图6(c)所示，该弓形场的曲率或“弯曲”B可以用参数表示为B＝b/a，其中a为穿过有效物场之间的接触点的割线与设计物场DOF的边缘之间的径向距离，b为该割线与有效物场外部边缘之间的径向距离。这里，对于矩形有效物场B＝0，对于其外部边缘弯曲与相应的设计物场类似的有效物场，B＝1。当0＜B＜1时，子午截面内的足迹被移动得更加彼此靠近，而在该场的横向边缘(沿X方向)的场点基本上保持不变。这种类型的平整环形场可用于降低过扫描并可采用更简单的照明系统。
图7示意性示出了对于各种数值的弯曲参数B和光学扩展量比例γ的凹面镜的曲面内足迹形状，其中在(a)至(c)中示出了弧形有效物场的情形，为了进行比较，在(e)中示出了b＝0的矩形有效物场的情形。
图8为具有反射镜组MG的投影物镜800，该反射镜组MG包括正好两个彼此面对并置于光轴相对侧上的凹面镜。其规格在表8、8A示出。投影物镜具有作为成像子系统的前透镜组FLG，以形成第一中间图像IMI1。第二反射子系统由反射镜组MG形成，并设计成由第一中间图像形成第二中间图像IMI2。后透镜组RLG设计为成像子系统，以将第二中间图像以缩小的比例成像到像面IS上。反射镜MG包括具有面向物侧的连续(未断开)镜面的第一凹面镜M1以及具有面向像侧的连续镜面的第二凹面镜M2。反射镜组入口MGI被定义于由第二反射镜M2定义的曲面与光轴OA相交的区域内，而反射镜组出口MGO被定义于第一反射镜M1的曲面与光轴相交的区域内。两个中间图像(至少其旁轴部分)定位在由凹面镜定义的镜间空间内。两个反射镜都光学靠近中间图像，即光学远离光瞳表面。该反射镜组入口几何上定位于靠近前透镜组FLG出射透镜的前光瞳表面FPS与第一中间图像之间的中间区域内。反射镜组出口MGO光学靠近第二中间图像，且光学远离放置了孔径光阑AS的后光瞳表面RPS。
用于将第二中间图像IMI2以显著缩小的比例成像在像面IS上的折射成像子系统RLG，具有由在靠近收缩区域CON具有小直径的三个负透镜提供的负折射光学能力。这些透镜有助于佩兹伐和校正。
图8的实施例为具有基本设计的双反射镜同轴反射折射投影物镜的变型，在本申请人于2005年2月23日提交的题为“Catadioptricprojection objective”的美国临时申请第60/536,248中公开了所述双反射镜同轴反射折射投影物镜。这些文件的公开内容包括在此作为参考。
现在参考图9解释穿过介于弓形物场OF和缩小像场之间的投影物镜的投影束的具体性能。在(a)中，示出了图8的系统，物侧反射镜M2和像侧反射镜M1的曲面延伸穿过光轴，从而展示了反射镜上反射区域的位置以及投影束穿过反射镜边缘的相应透射区域的位置。在图9(b)中示出了在反射镜M1处的出口侧上的足迹，图9(c)代表了入口侧上的足迹。反射镜组入口MGI处的光束截面的直径小，以及介于靠近场表面的预期肾形状和靠近光瞳表面的圆形形状之间的形状折衷，这表明该反射镜组入口的位置位于前光瞳表面FPS和第一中间图像IMI1的正中间。相反，在M2处的反射的弯曲形状类似于有效物场的形状(图2(d))表明在M2处的反射和第二中间图像之间光学邻近。该情形在出口侧是不同的，如(b)所示。这里，在光学靠近场表面处发生M1处的反射，环形的足迹表明了这一点。与入口侧相反，靠近反射镜组出口MGO的光束截面的形状也非常类似物场的形状，这表明反射镜组出口MGO光学靠近位于第二中间图像IMI2处的场表面，且光学远离定位了孔径光阑AS的下一个光瞳表面RPS。
从图9(b)和(c)显而易见，反射镜M1和M2处的反射与穿过反射镜各曲面的投影束的几何最近透射之间不发生交叠，由此避免了渐晕。此外，在M1和M2处的反射足迹的横向边缘区域延伸超出子午截面CMP，表明相应物场具有相似性能，如图2(d)所示。对于反射和透射处的相应足迹之间的主光线高度比例，在反射镜组的像侧获得的数值为α＝1.67，这表明反射以及相应透射处的主光线高度存在显著差异，足以在小的设计物场半径时实现投影而不产生渐晕。在图9(b)和(c)中以虚线给出了面向光轴的反射镜M1和M2的边缘的可能形状。显然，横向反射镜边缘(沿X方向)允许延伸该子午截面CMP而不导致光束渐晕。此外，反射的足迹(大)与相应的透射足迹(小)之间显著的尺寸差异，使得这些足迹被交错。这里，对于B＝26mm和A＝5.5mm的环形场，获得的设计物场半径为RDOF＝56mm。对于REOF＝53.15，这对应于光学扩展量比例γ＝1.05。
在示意图10中，示出了适用于在非常小的设计物场半径下投影弓形场的优选实施例的另外特征性能。图10(a)示出了物面上的轴向视图。阴影区域OC表示在给定像侧数值孔径NA＝1.35的情况下可被系统成像而不发生渐晕的所有物场点的全体定义的光学通道。显然，该具体光学通道能够对来自子午截面CMP的任意一侧的场点进行成像，所述子午截面CMP位于沿交叉扫描X方向的横向边缘区域内。图(b)和(c)代表了像侧反射镜M1(b)以及物侧反射镜M2(c)区域内的各个足迹。从这些图显而易见，即使对于在光学通道OC外部边缘的场点，透射束(在MGO或MGI)与反射束(在反射镜M1或M2)之间不发生交叠。
基于图8的设计，以下的考虑用于进一步解释优选实施例的特征性能。假设物体被同心(stigmatically)且不失真地成像为中间图像，则反射镜上足迹的形状将类似于仅由于场点的散焦而导致该形状的变型。这种情况下，可以由各个位置的主光线高度和边缘光线高度评估足迹的形状。为了进一步简化表示，在下述图示中，假设沿X方向处于横向边缘处的最外场点定位在子午截面CMP上(如上所述，如果横向边缘与子午截面交叠，则可以获得设计物场尺寸的减小)。
足迹基本上呈三种配置之一，下面将结合图11和12进行说明。在图11中示出了如何定位场表面附近的足迹(肾形)以及光瞳表面附近的足迹(包括光轴的圆形)。渐晕的临界位置在子午截面的区域内(Y-Z平面)，在此处足迹之间应当存在有限的距离d。通过恰当地限定彗形光线的路程，可以控制该临界位置。小的光瞳，即，场足迹的小的边缘光线高度y2以及小的边缘光线高度y1，对于避免渐晕是有益的。
如结合图2(d)所说明的，如果物场的边缘延伸穿过子午截面，则使用环形有效物场获得最小半径的设计物场。这种情况下，位于靠近与物面光学共轭的场表面位置处的各个足迹也延伸穿过子午截面。因此，如果反射以及几何靠近透射靠近场表面发生(例如如图9(b)和图12所示)，则足迹应具有不同尺寸以实现足迹的交错。图12表示足迹置于光轴OA的相对两侧上的情形。另一个情形(未示出)对应于相应的中间图像置于光轴同一侧上的实施例。在该情形中，对彗形光线的控制将实现无渐晕的成像。
在图1 2所示的情形中，要求沿X方向的较小的内部足迹和较大的外部足迹之间的横向距离d应该超过下限d0，即：
d＝(|Y1|-|y1|)-(|Y2|+|y2|)＞d0
其中Yi为主光线高度，yi为在相应位置的边缘光线高度。数值d0＞0对应于足迹之间的净空。在该简化的方法中，假设物场边缘的主光线与有效物场边缘的主光线重合。只有在如具有最小设计光学扩展量的图2(d)示意性所示的最小配置中，才可能出现该极限情况。在更现实的方法中，足迹之间的最小距离将受到从环形场的斜场点出射的光束丛的影响，受到中间图像的像差数量的影响，受到环形场的形状的影响，等等。然而，根据上述条件对横向距离d进行评估是良好的近似。
现在参考图12，其中靠近光学共轭场表面的两个足迹交错，以实现设计物场半径最小化。这在下述条件下是可能的：
|Y1|＞|Y2|
其中y1和y2是小数值。
需要强调，在渐晕的所有临界位置处，边缘光线高度应该小。因此对于反射折射同轴投影物镜，应该满足以下条件：
| y i | a ij < A , | y j | a ij < C
且
| Y i | - | Y j | a ij < D
其中系数i对应于反射表面，系数j对应于相关的伪(pseudo)表面(由曲面镜定义的其上发生反射或透射的曲面)。这里yi为在镜面上的边缘光线高度，yj为在相应透射位置的边缘光线高度，Yi和Yj为相应的主光线高度，aij为镜面以及相应的伪表面的光学自由直径的最大值，C和D为常数。第一个关系式表示单一场点的足迹应该尽可能小。具体而言，小的光瞳有益于避免在高数值孔径下的渐晕。如果第二个条件得到满足，足迹可交错成例如如图12所示。如果该条件得以满足，则相对于现有技术投影物镜，可以降低设计光学扩展量数值。看上去C＝0.5或0.3或0.2和/或D＝0.5或0.3或0.2将有益于获得无渐晕的投影。
图13示出了具有反射镜组的投影物镜1300的实施例，该反射镜组包括位于光轴相对侧上的正好两个凹面镜以及三个中间图像。在表13、13A中列出了其规格。投影物镜具有作为成像子系统的第一透镜组LG1以形成第一中间图像IMI1。第二反射子系统由反射镜组MG形成，并设计成由该第一中间图像形成第二中间图像IMI2。第二透镜组LG2设计成成像子系统，从而在该反射镜组后面的后透镜组RLG的收缩区域CON内由该第二中间图像形成第三中间图像IMI3。具有正折射光学能力的第三透镜组LG3用于将该中间图像以缩小的比例成像于像面IS上。反射镜MG包括具有面向物侧的镜表面的第一凹面镜M1和位于光轴另一侧上具有面向像侧的镜表面的第二凹面镜M2。反射镜组入口MGI被定义于由第二反射镜定义的曲面与光轴OA相交的区域，而反射镜组出口MGO被定义于第一反射镜M1的曲面与光轴相交的区域。两个中间图像(至少其旁轴部分)定位在由凹面镜定义的镜间空间内。两个反射镜布置成靠近中间图像，即光学远离光瞳表面。该反射镜组入口几何定位于第一透镜组LG1的出射透镜的前光瞳表面下游与第一中间图像之间的中间区域内。类似地，反射镜组出口定位于第二中间图像与第二透镜组LG2的入口部分的后续光瞳表面RPS之间的中间位置。
这种类型的双反射镜同轴投影物镜的表征特征为，主光线CR和光轴之间的夹角(主光线角CRA)可高达70°或80°或者更大，说明这一点的事实为辐射束以几乎直角与第一和第二反射镜之间的光轴交叉。这对应于在该光瞳表面处小的光束截面。在第一和第二中间图像的区域内该反射镜组的上游和下游也可以分别获得大的主光线角度数值。这里，设计物场半径(RDOF＝54mm)几乎等于具有B＝26mm且A＝5.5mm的环形场的REOF＝53.15，因此光学扩展量比例γ≈1。
当和图8的实施例比较时，显然凹面镜M1和M2具有更强的曲率，导致对佩兹伐和校正的更强的效果。此外，在第二中间图像的反射镜组出口下游的区域内，主光线角更大，导致在区域内光束截面更小，其更接近光瞳表面。可自由地得到后透镜组RLG内的附加中间图像IMI3，且如果需要可布置场阑(field stop)。
从上述讨论显而易见，足迹的尺寸和形状受到成像像差的影响。因此，对成像像差的特殊控制可以改善设计的能力以提供交错足迹。例如可优化设计，以实现更小足迹的内部彗形(主光线与光轴的距离小于与斑点重心的距离)以及更大足迹的外部彗形。此外，靠近中间图像的切向场平面对靠近场表面的各个足迹有益。此外，枕形(或正的)失真对更大的足迹有益，而桶形(负的)失真对更小的足迹有益。如果这些像差施加在反射镜组内的成像中，可以获得的α数值小到α＝1.4或者甚至更小。
使用设计成用于NA＞1时的浸渍光刻的高NA反射折射投影物镜，已经解释了本发明的原理。本发明还可以应用于“干系统”，即，应用于像侧工作距离在工作时填充了气体的NA＜1的反射折射投影物镜。
通过实例给出了对优选实施例的上述描述。根据给出的公开内容，本领域技术人员不仅可以理解本发明及其附带优点，还可以发现所公开结构和方法的显而易见的各种改变和变型。因此，应当认为本发明覆盖了落在由所附权利要求书及其等同特征限定的本发明精神和范围内的所有改变和调整。
所有权利要求的内容形成本说明书的一部分作为参考。
表3(k42)
  表面     半径   厚度  材料     折射率     半径
  0123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445     0,000000287,262401-248,845556124,466113263,246412352,132678-273,40819393,362144-435,680384-200,769760-179,043003-183,843209187,695527-183,843209187,6955274087,186611-109,651105213,175889-103,856711128,616108-323,431478102,556421-319,774976711,709873-105,498857-78,928705-275,331705-663,197815285,677243-294,029160-123,117255-422,007649-214,646011-2320,188497-356,24255135285,400373-531,263790554,479388-1039,967270298,4418782799,3152770,000000188,720833474,044327133,9782071121,234888   39,99245336,4166140,99436026,26013010,71402938,9877560,99840025,7179876,46136711,409723267,379504-237,389045237,389045-237,389045274,57472922,8963773,19215131,7651180,98712829,6232570,99390528,63310644,97895939,11371110,38655810,1703894,2781699,99257823,87998036,68025025,03712227,6418000,99427634,99788865,14820937,1851490,99079849,6999600,98238545,76192218,750574-17,77334540,9305431,00000061,4331331,000000 SILUVSILUVSILUVSILUVSILUVREFLREFLREFLREFLSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUV 1,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,560491     56,073,875,273,069,667,460,947,740,336,432,9172,2123,4121,6175,131,638,548,852,356,155,150,546,248,653,553,662,564,772,977,486,0110,4116,8131,8135,4158,7160,5164,0163,2152,1148,2143,4132,0126,8107,795.7
  464748   57,2341570,0000000,000000   53,1558433,0000000,000000 SILUVWATER     1,5604911,430000     53.022,714,0
表3A
非球面常数
 表面     2     8     10     11,13     12,14
 K     0     0     0     -0,212687     -0,215149
 C1C2C3C4C5     -1,416673E-079,599761E-131,203859E-155,550275E-21-2,121542E-24     5,298342E-07-5,377334E-111,659395E-14-1,703261E-18-1,085689E-22     1,697958E-075,775840E-12-9,809143E-15-8,154768E-195,434604E-23     3,329345E-101,122335E-145,343189E-20-3,868210E-241,322546E-29     -7,630291E-104,963086E-14-4,418186E-181,322805E-22-1,853232E-27
 表面     15     26     31     40     43
 K     0     0     0     0     0
 C1C2C3C4C5     -6,834626E-078,151407E-11-2,527564E-147,081708E-19-3,199574E-23     3,335939E-07-5,921226E-12-3,172647E-154,011262E-19-1,778640E-23     -3,366739E-087,684888E-13-2,120859E-178,250262E-22-1,068236E-25     8,091876E-09-7,282660E-141,339592E-17-6,368560E-228,783547E-27     3,326077E-08-4,651032E-13-3,073377E-171,035245E-21-5,604595E-27
 表面     45
 K     0
 C1C2C3C4C5     3,307620E-089,019930E-138,352416E-18-3,589756E-212,362242E-25
表8(k48)
  表面     半径   厚度  材料     折射率     半径
  01234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344     0,000000414,154916-251,443942302,619283-965,765933-174,202868-159,966132173,487964207,745286155,423324-241,621912197,683110-1125,629272-398,907070-277,207561-192,027915226,376561586,7055861407,872088-260,399403-199,441632170,12154293,862430-229,404315150,063202503,615657213,385648-270,267873-276,767060-386,490510-173,755650-619,484694-227,9277964379,630621-480,324458850,544409-825,4379910,000000351,1802134242,748414175,8096424956,221240224,9586651144,92806856,937617   39,98391329,6939470,99453724,57837517,87908317,39334116,02433316,4870845,50274128,28122713,74767118,3711876,12550914,197301322,429579-282,426918323,42712520,45073424,10124417,7173661,40475910,13841542,5677679,99823519,4919149,99563729,11009025,3279844,42111359,1511500,99894158,3037090,99905651,8160510.99891140,19948532.498755-31,50649146,6112011,00000073 2968501,00000031,3920111,00000051,828050 SILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVREFLREFLSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUV 1,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,560491     56,072,774,575,875,274,776,067,764,662,358,546,741,838,640,6168,5164,395,993,692,592,376,267,566,967,569,074,778,394,198,4117,0135,6145,1160,2163,3165,0164,9158,1157,9155,4136,3129,4105,395,652,4
4546   0,0000000,000000   3,0000000,000000  WATER     1,430000     22,414,0
表8A
非球面常数
表面     8     10     15     16     17
K     0     0     -0,327385     -0,385756     0
C1C2C3C4C5     -9,111079E-09-2,404920E-113,322000E-15-4,477158E-198,082527E-23     3,056444E-071,565332E-11-3,420157E-151,042424E-18-1,950099E-22     -6,621878E-10-4,607284E-15-6,473032E-191,108993E-23-3,461838E-28     2,083380E-095,011209E-151,199726E-18-2,508362E-233,773652E-28     6,859017E-08-3,386127E-121,727284E-16-1,539260E-204,864804E-25
表面     25     28     35     41     43
K     0     0     0     0     0
C1C2C3C4C5     -1,789368E-07-8,101285E-125,023064E-161,259088E-191,486355E-23     6,545399E-08-2,441464E-12-6,219885E-171,946218E-201,113058E-25     -6,523291E-09-1,196568E-135,386390E-18-1,112692E-23-5,182350E-28     2,791725E-08-7,439764E-137,713298E-181,043881E-22-6,610517E-28     1,323479E-082,630285E-12-1,005323E-164,504573E-212,732991E-26
表13(k79)
 表面   半径     厚度 材料     折射率     半径
 012345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546   0,000000-230,398018-119,256541-205,394925-123,432289-175,951557-150,627075178,277785-402,815216149,859839-363,431291-123,203340123,203340-548,062029-150,642724-1694,360406-140,930182205,903990-510,286226105,525606542,56453967 92330186,151059309,216144133,456208-50,938283-74,048559745,925108370,195362-1354,693259-170,103679-466,186436-225,954297-479,438604-249,5181301307,945539-559,725724312,626967-527,4344820,000000255,7900781079,279378131,4859508194,98526549,9471670,0000000,000000     50,37996026,17091618,13541825,8890751,68350213,86662411,20505635,6760554,98355928,406091215,025819-185,024962215,99115517,48445920,13582935,72060922,75832136,3363361,22600545,1809522,65739233,38459644,3578849,99603836,48362440,4523970,99873315,46342625,07992243,7423980,99682035,3333740,99768529,2176750,99882840,97287834,52260666,3930246,632516-5,63511342,9843501,00000052,7831871,00000044,9562033,0000000,000000 SILUVSILUVSILUVSILUVSILUVREFLREFLSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVSILUVWATER 1,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,5604911,430000     54,068,472,576,279,077,879,275,973,362,257,2109,6107,241,046,058,365,283,083,481,676,858,846,939,542,044,366,388,397,5101,5109,3122,7128,0133,4137,8148,9150,0149,3147,0135,9125,8117,097,989,246,322,313,5
表13A
非球面常数
 表面     6     9     11     11     13
 K     0     0     -0,241871     -0,241871     0
 C1C2C3C4C5C6     3,090609E-085,939577E-12-4,233897E-166,239589E-20-3,087232E-241,428951 E-28     -1,243595E-07-3,448799E-12-7,663097E-16-3,219118E-201,378537E-23-4,582128E-28     -2,966437E-09-7,160681E-14-1,488516E-18-1,918169E-226,528296E-27-2,514965E-31     2,966437E-097,160681E-141,488516E-181,918169E-22-6,528296E-272,514965E-31     -1,418028E-072,222350E-12-2,557965E-165,215213E-201,363923E-23-6,639720E-27
 表面     27     29     33     38     41
 K     0     0     0     0     0
 C1C2C3C4C5C6     -8,299389E-083,475458E-132,059103E-16-5,318292E-21-4,847427E-25-1,143525E-29     -4,747508E-081,702713E-12-1,005708E-16-1,019780E-211,905050E-254,339499E-31     -2,849100E-089,091221E-13-9,292932E-184,432955E-22-3,500712E-26-3,289541E-31     1,876526E-08-5,083847E-132,356455E-17-2,156287E-217,801854E-26-9,384109E-31     2,087506E-08-7,288055E-135,977819E-17-1,384305E-211,105339E-25-5,351937E-30
 表面     43
 K     0
 C1C2C3C4C5C6     4,345046E-083,542263E-13-1,904662E-162,454764E-20-1,505323E-246,676183E-29
                                    ----------

Claims (46)

1.一种反射折射投影物镜，用于将布置于投影物镜的物面内的离轴有效物场成像至布置于所述投影物镜的像面内的离轴有效像场上，其包括：
光轴；
有效物场，完全位于所述光轴外部，沿第一方向具有长度A，并沿与所述第一方向垂直的第二方向具有宽度B，使得包围所述有效物场的尺寸最小的圆形区域根据下式定义所述有效物场的半径REOF：
R EOF = ( A / 2 ) 2 + ( B / 2 ) 2 ;
以所述光轴为中心的圆形设计物场，具有设计物场半径RDOF，其中所述投影物镜在径向坐标小于RDOF的区域内基本上得到图像像差校正，且其中所述投影物镜在径向坐标大于RDOF的区域没有得到完全校正，其中满足下述条件：
RDOF＝γREOF
且
1≤γ＜1.4
2.根据权利要求1所述的投影物镜，其中1≤γ＜1.2。
3.根据权利要求1所述的投影物镜，其中所述有效物场为具有弓形形状的环形场，面对所述光轴的有效物场的内部边缘与远离所述光轴的有效物场的外部边缘横贯第一方向排列并具有相同的弓形形状，沿第一方向的所述内部边缘和外部边缘之间的平移偏移定义所述有效物场的长度A。
4.根据权利要求3所述的投影物镜，其中所述外部边缘具有位于所述光轴上的曲率中心，且边缘半径等于所述设计物场的半径RDOF。
5.根据权利要求3所述的投影物镜，其中确定所述环形场的大小使得沿与所述长度方向垂直的宽度方向(第二方向)上的所述有效物场的横向边缘区域与穿过所述光轴的子午截面交叠，而所述内部边缘的中心部分与所述光轴存在径向距离。
6.根据权利要求1所述的投影物镜，其中所述有效物场具有宽度B和长度A的纵横比AR＝B/A，且其中所述纵横比在2∶1至10∶1的范围。
7.根据权利要求1所述的投影物镜，其中所述投影物镜具有偶数个反射镜。
8.根据权利要求1所述的投影物镜，其中所述投影物镜具有偶数个曲面镜，所有曲面镜都是凹面镜。
9.根据权利要求8所述的投影物镜，其中所述偶数为二和四其中之一。
10.根据权利要求1所述的投影物镜，其中所述投影物镜为具有一个所有光学元件共用的直线光轴的同轴系统。
11.根据权利要求1所述的投影物镜，进一步包括：
至少一个反射镜组，具有物侧反射镜组入口、像侧反射镜组出口以及横贯光轴排列并布置成几何上介于所述反射镜组入口和所述反射镜组出口之间的反射镜组平面，所述反射镜组包括：
第一反射镜，具有第一镜表面，用于在第一反射区域接收来自所述反射镜组入口的辐射；
至少一个第二反射镜，具有面向所述第一镜表面的第二镜表面，用于在第二反射区域接收来自所述第一反射镜的辐射；
所述第一和第二反射镜的至少一个为具有凹面镜表面的凹面镜，所述凹面镜表面具有在所述光轴上定义了反射镜轴的曲面；
其中，布置所述反射镜组的反射镜，使得至少一个中间图像定位于介于所述反射镜组入口和反射镜组出口之间的反射镜组内部，且来自所述反射镜组入口的辐射在从所述反射镜组出口出射之前，穿过所述反射镜组平面至少四次并在所述反射镜组的凹面镜表面上反射至少两次。
12.根据权利要求11所述的投影物镜，其中所述反射镜组为纯反射(反射的)镜组。
13.根据权利要求11所述的投影物镜，其中所述反射镜组包括第一反射镜，用于在第一反射区域上接收来自所述反射镜组入口的辐射；第二反射镜，用于在第二反射区域上接收从所述第一反射镜反射的辐射；第三反射镜，用于在第三反射区域上接收从所述第二反射镜反射的辐射；以及第四反射镜，用于在第四反射区域内接收从所述第三反射镜反射的辐射并将所述辐射反射到所述反射镜组出口。
14.根据权利要求13所述的投影物镜，其中所述第一、第二、第三和第四反射镜为凹面镜。
15.根据权利要求11所述的投影物镜，其中所述反射镜组包括至少一个反射镜对，所述反射镜对包括两个凹面镜，所述两个凹面镜的镜表面分享提供在共用反射镜衬底上的共用曲面，所述共用反射镜衬底具有提供在所述反射镜对的所述凹面镜之间的透射部分。
16.根据权利要求15所述的投影物镜，其中所述透射部分包括所述光轴。
17.根据权利要求15所述的投影物镜，其中所述透射部分由反射镜衬底内的孔洞形成。
18.根据权利要求1所述的投影物镜，进一步包括具有物侧反射镜组入口和像侧反射镜组出口的至少一个反射镜组，其中所述投影物镜的轴向反射镜组长度MGL和总轨道长度TT之间的长度比例LR小于50％，所述反射镜组长度为最靠近所述物面的反射镜顶点与最靠近所述像面的反射镜顶点之间的轴向距离，所述总轨道长度为所述物面和所述像面之间的轴向距离。
19.根据权利要求11所述的投影物镜，其中所述反射镜组入口靠近所述投影物镜的前光瞳表面几何定位，使得从所述物场出射的辐射束包括所述反射镜组入口的区域内的所述光轴。
20.根据权利要求19所述的投影物镜，其中在所述物面和所述反射镜组入口之间布置了前透镜组，所述前透镜组设计成傅立叶透镜组，用于执行单一的傅立叶变换或者奇数个连续傅立叶变换。
21.根据权利要求20所述的投影物镜，其中所述前透镜组为纯折射的，并执行单一傅立叶变换。
22.根据权利要求19所述的投影物镜，其中所述反射镜组出口布置成几何上靠近与所述前光瞳表面光学共轭的后光瞳表面。
23.根据权利要求11所述的投影物镜，其中所述两个和三个中间图像之一形成于所述反射镜组内。
24.根据权利要求11所述的投影物镜，其中所述反射镜组入口靠近所述投影物镜的前光瞳表面几何定位，使得从所述有效物场出射的辐射束包括所述反射镜组入口的区域内的光轴，其中所述反射镜组出口布置成几何上靠近与所述前光瞳表面光学共轭的后光瞳表面，且其中所述两个和三个中间图像之一形成于所述反射镜组内。
25.根据权利要求19所述的投影物镜，其中所述反射镜组出口布置成几何上靠近后光瞳表面，且提供了后透镜组，其包括傅立叶透镜组用于在所述后透镜组的收缩区域内形成中间图像，以及所述中间图像下游的透镜组，其设计成成像子系统用于将由所述傅立叶透镜组形成的中间图像以缩小的比例成像在所述像面上。
26.根据权利要求11所述的投影物镜，其中所述反射镜组的反射镜上的所有反射区域定位在所述光轴外部。
27.根据权利要求11所述的投影物镜，其中所述反射镜组的反射镜上的所有反射区域光学远离光瞳表面定位。
28.根据权利要求1所述的投影物镜，进一步包括：
反射镜组，具有物侧反射镜组入口、像侧反射镜组出口、第一反射镜以及刚好一个第二反射镜，所述第一反射镜具有第一反射镜表面，用于在第一反射区域接收来自所述反射镜组入口的辐射，所述第二反射镜具有面向所述第一反射镜表面、用于在第二反射区域接收来自所述第一反射镜的辐射并将所述辐射朝向所述反射镜出口反射的第二反射镜表面；
所述第一和第二反射镜为具有凹面镜表面的凹面镜，所述凹面镜表面具有在光轴上定义反射镜轴的曲面并布置在所述光轴的相对侧上；
其中所述第一和第二反射区域光学远离光瞳表面定位。
29.根据权利要求28所述的投影物镜，其中所述反射镜组为纯反射(反射的)镜组。
30.根据权利要求29所述的投影物镜，其中所述反射镜组入口几何上靠近所述投影物镜的前光瞳表面定位，使得从所述有效物场出射的辐射束包括位于所述反射镜组入口区域内的光轴。
31.根据权利要求30所述的投影物镜，其中设计成傅立叶透镜组用于执行单一傅立叶变换的折射前透镜组布置在所述物面和所述反射镜组入口之间。
32.根据权利要求28所述的投影物镜，其中所述反射镜组出口布置在光学靠近中间图像的所述光轴外部，且其中设计为成像子系统的后透镜组布置在所述反射镜组出口和所述像面之间，所述成像子系统用于将所述中间图像以缩小比例成像于所述像面上。
33.根据权利要求1所述的投影物镜，设计成适应参考像差的浸渍物镜，使得最后光学元件和所述像平面之间的像侧工作距离填充有折射率基本上大于1的浸渍介质。
34.根据权利要求1所述的投影物镜，当结合浸渍使用时具有像侧数值孔径NA＞1.1。
35.一种反射折射投影物镜，用于将布置于投影物镜的物面内的离轴有效物场成像至布置于所述投影物镜的像面内的离轴有效像场上，其沿光轴依次包括：
前透镜组，具有正折射光学能力，用于将来自所述有效物场的辐射会聚到反射镜组的反射镜组入口；
反射镜组，具有物侧反射镜组入口和像侧反射镜组出口；以及
后透镜组，具有正折射光学能力，用于将从反射镜组出口出射的辐射聚焦到所述有效像面上；
其中所述反射镜组包括至少两个曲面镜，其中曲面镜具有弯曲镜面，用于接收在反射第一区域从所述有效物场传递到有效像场的投影束辐射，所述曲面镜表面定义了包括所述反射镜表面并延伸到所述曲面镜边缘以外的弯曲表面；
其中所述投影束在偏离所述反射第一区域的第二区域内入射到所述弯曲表面上至少一次；
且其中对于所有曲面镜，主光线高度比RCRH＝CRH1/CRH2满足条件：
(1)|RCRH|＜1/α或|RCRH|＞α
且
(2)α＝1.4
所述主光线高度比为所述反射第一区域内主光线的第一主光线高度CRH1与相关第二区域内相同主光线的第二主光线高度CRH2之比。
36.根据权利要求35所述的投影物镜，其中α＝1.8。
37.根据权利要求35所述的投影物镜，其中所述第二区域为横向偏移到所述反射镜表面的透射区域，所述投影束经过所述曲面镜的反射镜边缘穿过所述曲面。
38.根据权利要求35所述的投影物镜，其中所述第二区域与所述反射镜组的另一个曲面镜的反射区域相关，所述另一个曲面镜在所述曲面镜的曲面的邻近区域或者与其重合的区域内具有反射镜表面。
39.根据权利要求35所述的投影物镜，其中所有曲面镜为凹面镜。
40.根据权利要求35所述的投影物镜，其中所述投影物镜为具有一个所有光学元件共用的直线光轴的同轴系统。
41.根据权利要求35所述的投影物镜，设计成适应参考像差的浸渍物镜，使得最后光学元件和所述像平面之间的像侧工作距离填充了折射率基本上大于1的浸渍介质。
42.根据权利要求35所述的投影物镜，当结合浸渍使用时具有像侧数值孔径NA＞1.1。
43.投影曝光系统，包括：
照明系统，用于接收来自光源的光并将在所述照明系统的出射面上形成布置于所述照明系统光轴外部的离轴照明场；
反射折射投影物镜，用于将布置于所述投影物镜的物面内的图案结构的像投影到所述投影物镜的像面上；
其中所述投影物镜的所述物面与所述照明系统的所述出射表面重合，且所述照明系统的所述照明场定义了布置在所述投影物镜光轴外部的所述投影物镜离轴有效物场的尺寸和形状；
扫描装置，用于沿与所述投影物镜的光轴垂直的扫描方向移动所述图案结构；
所述有效物场沿所述扫描方向具有长度A以及沿与所述扫描方向垂直的方向具有宽度B，使得包围所述有效物场的尺寸最小的圆形区域根据下式定义所述有效物场的半径REOF：
R EOF = ( A / 2 ) 2 + ( B / 2 ) 2 ;
以所述光轴为中心的圆形设计物场，具有设计物场半径RDOF，其中所述投影物镜在径向坐标小于RDOF的区域内基本上得到图像像差校正，且其中所述投影物镜在径向坐标大于RDOF的区域没有得到完全校正，其中满足下述条件：
RDOF＝γREOF
且
1≤γ＜1.4
44.根据权利要求43所述的投影曝光系统，其中所述有效物场为具有弓形形状的环形场，其中面向光轴的所述有效物场内部边缘以及远离所述光轴的所述有效物场的外部边缘横贯所述扫描方向布置并具有相同的弓形形状，所述内部边缘和所述外部边缘之间沿扫描方向的平移偏移定义了所述长度A。
45.根据权利要求44所述的投影曝光系统，其中确定所述环形场大小，使得沿与所述扫描方向垂直的宽度方向的所述有效物场的横向边缘区域与穿过所述光轴的子午截面交叠，且所述内部边缘的中心部分与所述光轴存在径向距离。
46.根据权利要求44所述的投影曝光系统，其中所述外部边缘在所述光轴上具有曲率中心。
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