CN101243360B - 具有大孔径和平面端面的投影物镜 - Google Patents

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Abstract

一种适合于微光刻投影曝光机的投影物镜，其用于将该投影物镜的物平面(OP)中提供的图案成像到该投影物镜的像平面(IP)上，其具有多个光学元件，其对于该投影物镜的工作波长处的辐射是透明的。至少一个光学元件(LOE1，LOE2)是由在工作波长处折射率n≥1.6的高折射率材料制成的高折射率光学元件。

Description

具有大孔径和平面端面的投影物镜 
技术领域
本发明涉及一种投影物镜，其用于将该投影物镜的物平面中提供的图案成像到该投影物镜的像平面上。该投影物镜可用于微光刻投影曝光机。本发明尤其涉及用于半导体结构的曝光机，其为浸没(immersion)操作而设计，也就是在像方数值孔径NA大于0.1的孔径范围内。 
背景技术
在使光学成像缩小的情况下，特别是在投影光刻法的情况下，像方数值孔径NA受像空间中的周围介质的折射率的限制。在浸没光刻法中，理论上可能的数值孔径NA受浸没介质(immersion medium)的折射率的限制。浸没介质可以是液体或固体。在后者的情况中也谈到(speak of)固体浸没。 
但是，出于实际的原因，孔径不应当任意地接近最后一个介质(即最接近于像的介质)的折射率，因为传播角会因此变得相对于光轴非常大。已经证明，孔径基本上不超过像方最后一个介质的折射率的大约95％是可行的。这对应于相对光轴约为72°的传播角。对于193nm，这对应于在水(nH2O＝1.43)作为浸没介质的情况下数值孔径为NA＝1.35。 
在液体的折射率大于最后一个透镜材料的折射率的情况下，或者在固体浸没的情况下，如果最后一个端面(投影物镜的出射表面)设计为平面或者仅仅略弯曲，那么最后一个透镜元件(即，投影物镜中最靠近像的最后一个光学元件)的材料作为一种限制。平面的设计例如对于测量晶片和物镜之间的距离、对于待曝光的晶片和最后一个物镜表面之间浸没介质的流体动力学性能，以及晶片和物镜的清洁都是有利的。对于固体浸没来说，最后一个端面必须是平面的设计，特别是用以对同样是平面的晶片进行曝光。 
对于DUV(工作波长为248nm或193nm)来说，通常用于最后一个透镜的材料是折射率为nSiO2＝1.56的熔融的硅石(合成硅石玻璃，SiO2)或者折射率为nCaF2＝1.50的CaF2。在下文中，该合成硅石玻璃材料也简 称为“硅石”。由于在最后几个透镜元件中的高辐射负载，因此在193nm处，最后一个透镜优选使用氟化钙，特别是，因为从长远观点来看辐射负载将会损坏合成硅石玻璃。这导致能够达到大约1.425的数值孔径(n＝1.5时的95％)。如果接受辐射损伤的缺点，那么硅石玻璃仍然能够达到1.48的数值孔径(对应于在193nm处硅石的折射率的大约95％)。这些关系在248nm处是类似的。 
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种大孔径的投影物镜，其防止出现利用诸如水的浸没介质或者诸如熔融的硅石和CaF2的透镜材料的常规设计的缺点。本发明的另一个目的在于提供适合于浸没光刻法且在像方数值孔径至少为NA＝1.35的投影物镜，该投影物镜具有适中的尺寸和材料消耗。 
作为该目的和其他目的的解决方案，本发明根据一种设计而提供一种适合于微光刻投影曝光机的投影物镜，其用于将该投影物镜的物平面中提供的图案成像到该投影物镜的像平面上，该投影物镜包括：多个光学元件，这些光学元件对于在该投影物镜的工作波长处的辐射是透明的；其中至少一个光学元件是由在工作波长处折射率为n≥1.6的高折射率材料制成的高折射率光学元件。 
一个实施例是防辐射的光刻物镜，其像方数值孔径优选大于或等于NA＝1.35，为此至少最后一个透镜元件由高折射率材料构成(折射率n＞1.6，特别是n＞1.8)。在光刻中习惯的(绝对)4∶1(|β|＝0.25)的缩小比率的情况下，物方(掩模侧)数值孔径因此为NAobj≥0.33，优选为NAobj≥0.36。 
下面利用对于193nm的示范性实施例来更详细地说明本发明的各个方面。在这些例子中，最后一个透镜元件或其一部分所使用的材料是蓝宝石(Al2O3)，而其余透镜由熔融的硅石制成。但是，这些例子适用于(transfer to)其他高折射率透镜材料和其他波长。例如对于248nm，可以将二氧化锗(GeO2)用作最后一个透镜或其一部分的材料。与蓝宝石相比，该材料具有不发生双折射的优点。但是，该材料在193nm不再是透明的。 
在浸没液体的情况下，如果使用折射率大于水的较高折射率的浸 没液体，那么可以达到NA＞1.35。在一些应用例子中，使用环己烷(cyclo-hexane)(折射率为n＝1.556)。 
具有n＞1.6的浸没介质目前被认为是很实际的。 
如果使用浸没液体，那么高折射率液体的厚度优选在0.1和10mm之间，所述高折射率液体即浸没液体。由于这种高折射率浸没介质通常也表现出较高的吸收，因此在该范围内的较小厚度可能是有利的。 
在优选实施例中，投影物镜具有最接近像平面的最后一个光学元件，其中该最后一个光学元件至少部分由折射率为n＞1.6的高折射率材料制成。在这种情况下，像方数值孔径NA可以扩大到接近某些情况下的高折射率材料的折射率。最后一个光学元件可以是由高折射率材料制成的单个(monolytic)平凸透镜。在其他实施例中，最后一个光学元件由沿着分界面(splitting interface)彼此光学接触的至少两个光学元件构成，其中形成最后一个光学元件的至少一个光学元件由折射率为n＞1.6的高折射率材料构成。通过利用这种平凸复合透镜可以获得更多的设计自由度。 
该复合的最后一个光学元件可以具有入射侧平凸透镜元件以及沿着平面的分界面与该平凸透镜元件光学接触的出射侧平面平行板，所述入射侧平凸透镜具有弯曲的入射表面和平面的出射表面。 
在其他实施例中，最后一个光学元件包括平凸复合透镜，该平凸复合透镜具有像方平凸第二透镜元件和物方第一透镜元件，所述平凸第二透镜元件具有弯曲的入射表面和基本上是平面的出射表面，所述第一透镜元件具有弯曲的入射表面和与其弯曲的入射表面光学接触的弯曲的出射表面。这样得到了弯曲的分界面。优选的是，第一透镜元件的弯曲的入射表面的第一曲率半径R1大于第二透镜元件的入射表面的第二曲率半径R2。这样能够减小随场而变化的像差。第一透镜元件可以具有第一折射率n1，其小于第二透镜元件的第二折射率n2，从而使折射率差Δn＝n2-n1满足条件Δn≥0.25。由此在像平面附近折射率沿光传播方向逐步增大。 
位于像方的第二透镜元件优选使用高折射率结晶材料，而第一透镜元件(在物方)优选由玻璃状材料制成。结晶材料可以从下面的组中选择，所述组由氧化铝(Al2O3)、氧化铍(BeO)、氧化镁铝(MgAlO4、尖晶石)、氧化镁(MgO)、氧化钇铝(Y3Al5O12)、氧化钇(Y2O3)和 氧化镧(LaF3)构成。二氧化硅(熔融的硅石、SiO2)优选用于第一透镜元件。 
通过压扭(wringing)可以使第一和第二透镜元件光学接触。但是在通过压扭而形成的界面处可能出现因第一和第二透镜元件的热膨胀系数差而产生的问题。因此，在一些实施例中，将折射率为n1的浸没介质置于第一透镜元件的出射表面与第二透镜元件的入射表面之间的间隙中，由此可以将这些透镜元件机械地分离。可以将折射率在1.3≤n1≤1.6范围内的浸没液体用于此目的。小的间隙宽度可能是优选的，从而得到在50μm≤GW≤2mm的范围内的最大间隙宽度GW。这里，对于第二透镜元件的弯曲的入射表面上的每个点，将间隙宽度定义为到第一透镜元件的出射表面上的对应点的最小距离。 
在为NA≥1.6，例如1.7≤NA≤1.8的非常大的像方数值孔径而设计的一些实施例中，已经发现，有益的是最后一个光学元件包括超半球形透镜，该超半球形透镜具有曲率半径为R2的弯曲的入射表面、基本上是平面的出射表面，以及轴向透镜厚度T，该轴向透镜厚度T定义为沿透镜光轴测得的入射表面和出射表面之间距离，其中T＞R2。在这种情况下，入射表面的曲率中心位于该透镜中与出射表面相隔距离T-R2的位置。该超半球形透镜的形状可以是半球形部分和圆柱形部分的组合，该圆柱形部分的半径等于半球形部分的曲率半径。在其他实施例中，该超半球形透镜具有球形的入射表面，该入射表面球形地延伸超过经该球形入射表面的曲率中心的中心截面并垂直于该透镜的光轴。这种透镜可以在两步法中制造，其中第一步包括由所希望的透镜材料形成球体，例如NA＞1.6的结晶材料，第二步是通过从该球体去掉球面拱顶而在该透镜元件上形成平面的出射表面，例如通过切割。该超半球形透镜可以用于形成上述复合的平凸的最后一个光学元件的像方第二透镜元件。 
在一些实施例中，特别在诸如NA＝1.5或以上的非常大的像方数值孔径是所希望的实施例中，已经发现，在投影物镜的选择区域中具有空间上紧密连续的多个非球面透镜表面是有益的，所述选择区域例如接近物平面和/或接近像平面。为此，投影物镜的优选实施例包括至少一个非球面透镜组，该非球面透镜组由数量为NASPL的至少两个紧接连续的非球面透镜构成，所述非球面透镜提供数量为NASP的非球面透镜表 面，其中非球面比率AR＝NASP/NASPL满足条件AR＞1。换句话说：在满足该条件的非球面透镜组中，非球面的数量大于非球面透镜的数量。因此，在该非球面透镜组中形成至少一个“双非球面”。这里所用的术语“双非球面”描述了两个非球面透镜表面沿光路彼此直接紧随的情况。该双非球面可以由两个分开且邻近的透镜的彼此面对的非球面来形成，或者由一个双非球面透镜(双非球面)来形成，该双非球面透镜的两个透镜表面都是非球面。非球面透镜组也可以包括至少一个三非球面(三个紧接连续的非球面)，或者更高程度的多个非球面，其中可能存在例如4、5、6或更多紧接连续的非球面。 
在一些实施例中，刚好在非球面透镜组中存在一个球面，从而在该非球面透镜组中形成非球面-球面-非球面的顺序。在这些情况下，满足条件NASP＝2·NASPL-1。根据需要，非球面透镜的数量NASPL例如可以是两个或三个或四个或五个。由于非球面在非球面透镜组中的空间密度很大，因此该非球面透镜组在下文中也表示为“大孔径密度透镜组”或“HADLG”。 
非球面密度大的像方非球面透镜组(HADLG)可以直接安排在最后一个光学元件的上游，即光学地接近像平面。该非球面透镜组的非球面透镜表面可以设计成能够校正球面像差和斜球面像差(切向和径向(sagitta1))，同时大孔径基本上满足正弦条件。优选提供至少一个双非球面，其中更优选的是直接在最后一个光学元件的上游提供至少三个或至少四个紧接连续的非球面透镜表面。 
另外，所希望的是提供直接安排在物平面下游并且设计为如上所述的非球面密度大的透镜组的物方非球面透镜组。这些非球面可以设计成特别是用于校正畸变并且在大的入射侧数值孔径处提供物方远心。优选的是，可以提供至少三个连续的非球面透镜表面，其中四个或更多连续的非球面透镜表面对于校正光瞳面中具有短周期性的非常复杂的波前变型可能是有用的。 
上述和其他性质不仅在权利要求书中而且在说明书和附图中可以了解到，其中各个特性可以单独地使用或者将其再组合为本发明的实施例来使用，并且可以用在其他领域中，所述各个特性可以单独地代表有利的且可取得专利的实施例。 
附图说明
图1是根据本发明的折反射(catadioptric)投影物镜的第一实施例的纵向截面图； 
图2是根据本发明的折反射投影物镜的第二实施例的纵向截面图； 
图3是根据本发明的折反射投影物镜的第三实施例的纵向截面图； 
图4是根据本发明的折反射投影物镜的第四实施例的纵向截面图； 
图5是根据本发明的折反射投影物镜的第五实施例的纵向截面图； 
图6是根据本发明的折反射投影物镜的第六实施例的纵向截面图； 
图7是根据本发明的折反射投影物镜的第七实施例的纵向截面图； 
图8是根据本发明的折反射投影物镜的第八实施例的纵向截面图； 
图9是图6中的投影物镜的像方端截面的放大详图；以及 
图10是包括超半球形晶体透镜和浸没层的最后一个光学元件的示意图。 
具体实施方式
在本发明的优选实施例的下面描述中，术语“光轴”应当指的是通过所包含的光学元件的曲率中心的一条直线或连续的直线段。折叠式反射镜(偏转镜)可以使光轴发生折叠。在这里介绍的例子的情况下，所涉及的物体是承载集成电路的图案或一些其他图案的掩模(掩模版(reticle))，例如光栅图案。在本文介绍的例子中，将物体的像投射到用作衬底的晶片上，所述晶片涂敷有光致抗蚀剂层，但是其他类型的衬底也是可行的，如液晶显示器的部件或光栅的衬底。 
提供了一些表来公开图中所示的设计的规格，所述一个或多个表用与各自的图相同的编号来命名。 
图1示出了根据本发明为大约(ca.)193nm的UV工作波长而设计的折反射投影物镜100的第一实施例。该折反射投影物镜设计为将物平面OP中安排的掩模版(或者掩模)上的图案的像以例如4∶1的缩小比例而投射到像平面IP中，同时正好形成两个真实的中间像IMI1和IM12。第一折射物镜部分ROP1设计为将物平面中的图案成像为第一中间像IMI1，第二折反射(纯反射)物镜部分COP2将第一中间像IMI1以接近1∶1的放大率成像为第二中间像IMI2，第三折射物镜部分ROP3以强缩小比率将第二中间像IMI2成像到像平面IP上。第二物镜部分 COP2包括第一凹面镜CM1和第二凹面镜CM2，第一凹面镜CM1的凹镜面面对物方，第二凹面镜CM2的凹镜面面对像方。这些镜面都是连续的或未破损的，即它们不具有洞或孔。这些彼此面对的镜面限定了由凹面镜限定的曲面所围起的镜间空间。中间像IMI1、IMI2在几何学上都位于该镜间空间的内部，至少旁轴中间像差不多位于适当(well)远离这些镜面的镜间空间的中间。 
凹面镜的每个镜面都限定了“曲率表面”或“曲率的表面”，其是延伸超过物理镜面的边缘并包含该镜面的数学表面。第一和第二凹面镜是具有旋转对称的公共轴的旋转对称的曲率表面的一部分。 
系统100是旋转对称的，并具有所有折射和反射光学部件共有的一条直线光轴AX。该系统不存在折叠式反射镜。这些凹面镜具有小的直径，使这些凹面镜靠拢而不使其接近位于其中间的中间像。这些凹面镜都构成并解释为轴向对称表面的离轴部分。光束经过面向光轴的凹面镜的边缘，不出现渐晕。 
例如在2004年1月14日申请的序号为60/536248、2004年7月14日申请的序号为60/587504的美国临时中请中，以及在2004年10月13日申请的随后的扩展申请(subsequent extended application)中公开了具有这种通用结构的折反射投影物镜。这些申请的内容在此引入作为参考。这种类型的折反射投影物镜的一个特点在于物平面和第一中间像之间、第一和第二中间像之间、以及第二中间像和像平面之间形成光瞳面(在主光线与光轴相交的轴向位置)，并且将所有凹面镜安排为光学上远离光瞳面，特别是在成像过程的主光线高度超过该成像过程的边缘光线高度的位置。此外，优选的是，至少第一中间像在几何学上位于在第一凹面镜和第二凹面镜之间的镜间空间中。优选的是，第一和第二中间像在几何学上都位于在凹面镜之间的镜间空间中。 
下面描述的示范性例子共同具有这些基本特征，这些基本特征使浸没光刻法利用相对少量的光学材料建立的光学系统达到数值孔径为NA＞1。 
图1示出了作为第一示范性实施例的用于193nm的光刻物镜，其具有蓝宝石透镜和作为浸没介质的环己烷，且像方数值孔径为NA＝1.45。该蓝宝石透镜是最接近像平面的最后一个光学元件LOE。像 方工作距离是1mm。该折反射设计具有两个凹面镜和分别位于这一对反射镜上游和下游的中间像，所述两个凹面镜主要用于色差校正和Petzval校正。但是，这些中间像不能被完全校正，其主要用作该设计的几何学限制并用于将朝反射镜传播和反射之后从反射镜传播的两个光束路径分开。(在晶片上的)像场是矩形的。(在晶片侧的)外部场半径是15.5mm，内部场半径是4.65mm。其结果是26×3.8mm的矩形场。 
在第一示范性实施例中，孔径光圈(孔径光阑AS，系统光阑)安排在第一折射物镜部分ROP1中。这是有利的，以便一方面形成较小的可变孔径光圈，另一方面在缩小该孔径光圈时主要保护随后的物镜部分(从物平面(掩模平面)看时)不受无用的且干扰的辐射负载影响。像方物镜部分ROP3中的后光圈平面，即能够放置孔径光阑的位置，位于会聚光束路径中最大直径的透镜LMD和像平面IP之间的区域中。 
在物方前折射部分物镜ROP1中形成腰部(光束和透镜直径的收缩)，其主要用于校正像场曲率(Petzval总和)。将孔径光阑AS安排在该腰部。 
CaF2用于最后一个透镜并不是优选的，因为这需要数值孔径尽可能不大于1.425(CaF2的折射率的～95％)。在193nm处，蓝宝石(Al2O3)在该例子中用作最后一个透镜元件LOE中的高折射率材料。在附图所示的所有实施例中，为了更容易参考，将蓝宝石制成的光学元件都画成灰色阴影。 
使用蓝宝石时所发生的双折射主要通过将最后一个透镜(最后一个光学元件LOE)分成两个透镜元件LOE1和LOE2并使这两个透镜元件绕光轴相对于彼此发生旋转来进行补偿。在这种情况下，分离界面SI(两个透镜元件LOE1和LOE1的接触面)优选是弯曲的，从而使这两个透镜元件具有类似的屈光力(refractive power)。可选择的是，为了进行补偿可以使用由蓝宝石制成的第二元件，其位于物镜中按照光学的观点类似地起作用的位置，例如在中间像附近或者在物平面附近。在目前的情况下，将最后一个蓝宝石透镜LOE分成实际上起相同作用的两个透镜元件LOE1和LOE2。蓝宝石透镜LOE的前半径(即光入射侧的半径)设计成朝向像场中心的孔径光束实际上不发生折射地通过该界面，也就是说实际上垂直地透过该界面(透镜半径实际上与像 平面和光轴的交点同中心)，所述孔径光束即在会聚光束的周边(parimeter)朝像传播的光束。在分开的蓝宝石透镜的两个透镜元件之间的分界面SI的半径是比较平坦的(半径＞与放置晶片的像平面的距离的1.3倍)。 
在本申请人的专利申请DE10123725A1(例如对应于US2004/0190151A1)或WO 03/077007A2中详细地描述了通过由双折射材料制成的元件的相对转动来补偿双折射效应。从US6717722 B中可以获知将具有最接近像平面的最后一个透镜元件设计为由双折射材料(氟化钙)制成的分开的最后一个透镜的这种折反射投影物镜。 
图1的设计规格概括在表1中。最左边的一列列出了折射、反射或其他指定表面的编号，第二列列出了该表面的半径r[mm]，第三列列出了在该表面和下一个表面之间的距离d[mm]，即称作光学元件的“厚度”的参数，第四列列出了用于制作该光学元件所使用的材料，第五列列出了为制作该光学元件而使用的材料的折射率。第六列列出了光学部件的光学可利用的纯半直径(clear semi diameter)[mm]。在这些表中，对于具有无穷大半径的平面给出了半径值f＝0。 
在该特定实施例的情况下，第15表面是非球面。表1A列出了那些非球面的相关数据，根据这些数据，采用下面的方程式可以计算出作为高度h的函数的非球面表面形状的矢(sagitta)：p(h)＝[((1/r)h2)/(1+SQRT(1-(1+K)(1/r)2h2))]+C1·h4+C2·h6+....， 
其中半径的倒数值(1/r)是所讨论的表面在该表面的顶点处的曲率，h是该表面上的点与光轴的距离。因此，矢p(h)代表沿z方向测量的所述点与所讨论的表面的顶点的距离，所述沿z方向即沿光轴。表1A中列出了常数K、C1、C2等。 
同样，按照类似的方式在对应于图2的表2、2A中，对应于图3的表3、3A中，对应于图4的表4、4A中和对应于图5的表5、5A中列出了下面实施例的规格。 
依照图2的投影物镜200，位于像方的最后一个光学元件LOE具有平凸透镜的整体形状。该透镜细分成两个光学元件LOE1和LOE2，这两个光学元件沿着平面分界面SI接触。特别是，将具有曲率半径为正的入射表面和后平面的硅石玻璃透镜LOE1压扭到由蓝宝石制成的一个 (或两个)平面平行板LOE2上。这使硅石玻璃的NA的值不可能更大，但是其优点在于，由于高折射率介质而使孔径最大的最后一个物镜部分中光束传播角减小。当考虑在界面处以及在最后一个端面上的可能的保护层处的反射损失和散射光效应时这是有利的，其构成对于这些其他非常大的传播角的问题。最大的角因此仅出现在硅石透镜LOE1和第一高折射率平面平行板LOE2之间的压扭面处。对该压扭面(通过压扭使相邻光学元件彼此粘附的接触界面)保护使其不受污染和损坏，并且可将其设计为具有同样对环境影响敏感的涂层。如果利用两个平面平行板来形成平面平行的高折射率元件LOE2，那么可以使蓝宝石制成的这两个平面平行板实际上理想地绕光轴相对于彼此发生旋转，从而因在x和y方向上的S和P偏振而对双折射效应进行补偿，主要需要将所述S和P偏振用于对半导体结构成像。 
但是，由于硅石透镜LOE1的较低折射率，因此该硅石透镜LOE1在本文中的影响为，由于其聚集作用较小，因而甚至对于实际上不是很大的有限总长度的投影物镜的像方数值孔径都需要非常大的透镜直径。在第二示范性实施例中(图2)，孔径是NA＝1.35，但是透镜直径大于在第一示范性实施例中的透镜直径。在该实施例中，透镜直径已经大于143mm，因此实际上是数值孔径的212倍，而在图1中的示范性实施例中，仅达到该数值孔径的200倍。特别是，在图2的示范性实施例中，在143mm处的最大透镜半径甚至大于在大约136mm处的反射镜半径。 
为了将投影物镜的最大的几个透镜元件的直径减为最小，并且同时使双折射的影响最小，在具有NA＝1.45的设计例子的可选择实施例(投影物镜300)中，最后一个透镜元件LOE包括薄的蓝宝石透镜LOE1，其具有正的屈光力、球面弯曲的入射表面和平面的出射表面，将该薄的蓝宝石透镜LOE1压扭到薄的硅石玻璃板LOE2上(图3中的示范性实施例)。因此，可以将提供物镜出射表面的平面平行硅石玻璃板在由于辐射负载而出现损坏时进行替换(interchange)。被压扭的硅石板因此也作为蓝宝石透镜LOE1的可替换的保护，使其不受污染和/或划痕或破坏。实施例3改用环己烷作为浸没流体，其折射率(n＝1.556)与接触该浸没流体的板所用的熔融的硅石(n＝1.560)的折射率相似。 
在这些情况下，NA受硅石玻璃的折射率的限制。但是，通过与最 后一个透镜由纯硅石玻璃制成的设计相比，结果是在最后一个透镜的上游光束孔径角较小，因此整个物镜的直径也较小，最后一个透镜元件的敏感性(对制造公差的干扰敏感性)较小。在实施例3中，在135mm处的最大透镜直径现在大约是数值孔径的186倍。 
当然，本发明也能够用于小数值孔径的物镜，以便相当大地减小先前的投影物镜的直径。因为相当大地减少了材料的用量，因此对投影物镜的价格具有有利的影响。 
示范性的第四实施例(图4)示出了用于193nm的光刻物镜400，其具有由蓝宝石制成的单块的最后一个透镜，并将水(nB20＝1.43)用作浸没介质，且NA＝1.35，工作距离为1mm。单块(一个部件，没有分开)蓝宝石透镜LOE的顶面(入射侧)是非球面，孔径光阑AS位于像方折射物镜部分ROP3的后面部分中，并处于具有最大直径的双凸透镜LMD处的第三物镜部分ROP3中的最大光束直径区域与像平面IP之间的会聚辐射的区域中。将该最大透镜直径限制为小于数值孔径的190倍。 
借助于至少最后一个透镜元件的高折射率材料，甚至比NA＝I.45更大的数值孔径也是可能的。 
第五示范性实施例500(图5)为固体浸没(接触投影光刻法)而设计成具有平凸的蓝宝石透镜LOE(n蓝宝石＝1.92)，且NA＝1.6。因此，原则上甚至达到NA＞1.8的数值孔径也是可行的。在该例子中，晶片侧的外部场半径是15.53mm，内部场半径是5.5mm，也就是说在该实施例中矩形场的尺寸是26×3mm。 
由于孔径为NA＞0.52的大孔径光束在平面出射表面处从蓝宝石向空气传递时发生全反射，因此对于固体浸没来说，必须实现小于波长的工作距离，以便将倏逝波有效地用于对晶片的曝光。这可以通过将在最后一个透镜表面附近经常暴露在例如100nm(≈λ/2)的晶片进行压扭而在真空中实现。 
但是，由于根据随距离而按照指数规律下降的功率传输，穿过渐逝场的距离的小变化会导致均匀地强烈波动，这对于使晶片与投影物镜的最后一个端面(出射表面)直接机械接触是有利的。为了将晶片曝光，可以将晶片为此目的而压扭在最后一个平面透镜表面(接触面CS)上，以便获得投影物镜的出射表面与和衬底相关联的向内耦合表面之间的机械接触。在这种情况下，步进和扫描模式的曝光或者曝光 的缝合法都是优选的，也就是说，在各个步骤中将大于像场的区域曝光，为了对准相应地调整掩模版掩模而不是如先前的惯例那样调整晶片。这也是有利的，因为缩小成像能够以比晶片调整更低的精度来调整掩模版。由此通过掩模版掩模的横向和轴向运动以及转动能够使相互邻接的曝光区域(目标区)或者从随后的曝光步骤开始的半导体结构的顺序级(sequential level)达到重叠，从而以优于几nm的重叠精度将该半导体结构曝光到可能也有缺陷的压扭的晶片上。为此目的，使例如掩模版的对准标记与已经在晶片上曝光的对准标记一致。 
优选在真空中将晶片从最后一个表面释放。如果需要，薄层(薄膜/膜片)位于晶片和最后一个平面透镜表面之间，例如在每个曝光步骤之后可以交换该薄层。该薄膜例如也能够保持结合在晶片上，并参与分离，特别是用作最后一个平面透镜表面的保护。此外，后者能够任选地由薄的保护层来进行保护。 
在固体浸没的情况下，在曝光过程中由于成像干扰的情况可能在最后一个透镜表面的边缘区域中产生高强度的驻波。因此，这对于当使晶片由于压扭而偶然不准确地位于几微米的特定范围内时将结构重复曝光到晶片上是有利的，其通过利用掩模版进行调整能够稍微得以补偿，以便防止系统结构被烧进(burn into)最后一个透镜中。 
如果希望在193nm获得32nm节点的分辨率，那么像方数值孔径1.7≤NA≤1.75是所希望的。可供该波长使用的通常的抗蚀剂材料具有在上述范围内的折射率，即，1.7≤n≤1.75。如果可以使用接近n＝1.75的高折射率的抗蚀剂材料，那么利用油浸法或光学近场上的投影可以在例如NA＝1.73时将足够的光能耦合到该抗蚀剂材料中。在下文中，介绍多个技术措施，所述技术措施有助于获得在所希望的范围内的NA值，特别是对于上面示范性示出的折反射的成行排列的(in-line)投影物镜。 
用于获得非常大的NA的一个贡献涉及改进最后一个光学元件的构造，以便适应极大的孔径角。另一个贡献涉及在光学系统中使用非球面透镜表面。 
图6示出了为193nm处且像方工作距离为1mm的微光刻而设计的投影物镜600的第六示范性实施例的子午线透镜截面，其具有在像场尺寸为4mm·20mm的像方数值孔径NA＝1.73，其中离轴的矩形像场位于 光轴之外4.375mm的距离处。轨道长度(在物平面和像平面之间的轴向距离)是1308.7mm。像差的光学校正的特征在于波前误差(RMS)小于7.0mλ。最接近像平面的光学元件(参见图9中的细节)用蓝宝石制成，其中使光学单轴材料的晶轴CA平行于透镜元件的光轴。在光学计算中，寻常光束的折射率(no)与投影辐射的正切偏振结合使用。表6、6A中给出了规格。 
该实施例中解决的一个问题是最后一个光学元件的入射表面的曲率的半径(曲率半径)，其应当相当短从而在不引起不可容忍的像差的情况下适应大的NA。关于像场的所希望的尺寸，为了避免随场变化的像差或将其减为最小，较大的曲率半径是所希望的。但是，提供较大的曲率半径将需要最后一个光学元件的厚度很大(其中，该厚度是沿光轴测得的透镜的入射侧与透镜的出射侧之间的轴向距离)。为了解决这些问题，该实施例的最后一个光学元件LOE是平凸复合透镜，其具有像方平凸第二透镜元件LOE2和物方第一透镜元件LOE1，该LOE2具有弯曲的入射表面和基本上是平面的出射表面，该LOE1具有弯曲的入射表面以及与第二透镜元件LOE2的弯曲的入射表面光学接触的弯曲的出射表面。第一透镜元件LOE1的弯曲的入射表面的第一曲率半径R1大于第二透镜元件LOE2的入射表面的第二曲率半径R2。鉴于最接近像平面的第二透镜元件LOE2由具有高的第一折射率n2＝1.92的蓝宝石制成，因此该第一透镜元件由具有小的第一折射率n1＝1.52的熔融的硅石制成，因此折射率差Δn＝n2-n1＝0.40。在这种构形中，具有较大半径的第一透镜元件LOE1上的凸的入射表面部分地提供校正的作用，第二透镜元件LOE2的较大半径已经具有了该校正作用。 
使最后一个光学元件的第一和第二透镜元件沿它们的弯曲接触面接触的不同方式都是可能的。在一个实施例(未示出)中，通过压扭使这些透镜元件接触。但是，由于像方第二透镜元件的结晶材料和物方第一元件的玻璃状材料之间的热膨胀系数差，可能会出现一些问题。熔融的硅石的热膨胀系数是大约0.52·10-6m/K。相比之下，适合的结晶材料的热膨胀系数要高得多，通常是至少10倍。下面的表列出了在193nm处透明的多个适合的结晶材料(左列)，以及用10-4m/K来表示的平行于晶轴的这些材料各自的线性热膨胀系数β，(中间列)和垂直于晶轴的这些材料各自的线性热膨胀系数β⊥(右列)。 
 材料  β11[10-5m/K] β⊥[10-6m/K]
 Al2O3  6,65  7,15
 BeO  5,64  7,47
 MgAlO4  6,97  9,4
 MgO  10,6  10,6
 Y3Al5O12  7,7  7,7
 Y2O3  6,56  6,56
 LaF3  15,6  11,0
鉴于热膨胀的差，将折射率为n1的浸没介质置于第一透镜元件的出射表面与第二透镜元件的入射表面之间的间隙(间隙宽度GW＝0.2mm)中，从而通过该浸没液体IL提供光学接触。优选的是1.3≤n1≤1.6，在该实施例中n1＝1.561。已经发现，包括由玻璃状材料制成的具有像方凹面的物方凸凹透镜(negativ meniscus)以及与浸没体光接触的高折射率结晶材料制成的像方平凸透镜元件的平凸复合透镜能够在不引起显著的像差影响时输送(transport)非常大的数值孔径，如NA＞1.6或NA＞1.7，其中所述高折射率结晶材料与玻璃状材料具有至少Δn＝0.25的折射率差。这种复合透镜可以用在能够提供在该范围内的像方数值孔径的任何类型的投影物镜中。 
可能留下剩余像差。特别是，球面像差和斜球面像差(切向和径向)的校正以及满足正弦条件施加了重要的挑战。已经发现，有益的是，特别是在接近最后一个光学元件的位置提供空间密度大的非球面，以获得在像场上基本上恒定的放大倍数。为此，将像方非球面透镜组ALCI直接安排在最后一个光学元件LOE的上游，该最后一个光学元件由两个凹凸透镜(positive meniscus)构成，其具有像方凹面，其中每个透镜是具有非球面的入射和出射表面的“双球面”，从而直接在最后一个光学元件LOE的上游提供四个紧接连续的非球面透镜表面。根据NASPL＝2和NASP＝4，非球面之比AR＝2。在其他实施例中，直接位于最后一个光学元件上游的四个透镜表面中的三个是非球面。 
其他像差问题在投影物镜的物方得以解决，其中将直接位于物平面下游的透镜的设计进行优化，以便提供物方远心和程度非常低的畸变。在物平面和第一光瞳面P1(在这里，主光线CR与光轴AX相交) 之间设置的第一折射物镜部分ROP1的入射侧部分在功能上细分为三个组G1、G2、G3，每个组由一个或多个透镜构成。在孔径光阑的上游没有提供负透镜。第一组G1由两个正的双非球面弯月透镜形成，其中在顶点处和光轴外面的局部曲率的曲率半径主要位于像方以保证物方远心。第二组G2由一个具有非球面的入射正弦和球面的出射侧的单个正透镜G2形成，该第二组G2设计为至少对于大于最大高度的70％的透镜表面的外部，局部曲率半径的曲率中心位于物方。在非球面透镜表面的情况下，优选的是，对于超过90％最大高度的透镜高度，局部曲率基本上朝向透镜的边缘而增大。优选的是，缩短曲率半径R，或者将曲率1/R从中心(在光轴上)朝边缘增大至少30％。由此提供具有五个紧接连续的非球面透镜表面的物方非球面透镜组ALGO。对于较小的孔径来说，四个或三个连续的非球面透镜表面可能是足够的。 
第三组G3由主要为校正球面像差而设计的一个正透镜来形成。由于物方数值孔径很大，因此这种校正变得极其困难。因此，优选的是使用直接位于第一光瞳面上游的双非球面透镜，其中孔径光阑AS位于该第一光瞳面。该透镜组的屈光力优选从透镜的中心向边缘减小，从而提供所需的球面过校正的量。这种透镜优选位于与孔径光阑相隔一定距离处，该距离小于孔径光阑的直径。 
第四透镜组G4直接位于第一光瞳面P1的下游，该透镜组设计为具有物方凹进入表面的凹凸透镜，其中该弯月透镜的厚度优选小于其直径的60％。可以将直接位于第一光瞳面之后的区域中的一个或多个弯月透镜设计为主要校正像壳(shell)差和与场有关的像差。曲率半径优选小于该透镜的直径的1.2倍。 
透镜组G5具有总的正屈光力，其直接位于第一凹面镜CM1的上游，从而使辐射朝该反射镜会聚。第五透镜组的每个透镜元件具有平均曲率半径RM＝1/(1/R1+1/R2)，并且曲率中心位于像方，其中R1和R2分别是透镜的入射侧和出射侧的曲率半径。 
优选的是，在第一凹面镜CM1之前的最后一个透镜是具有强校正作用的双非球面透镜。 
第二折反射(纯反射)物镜部分COP2由两个非球面凹面镜CM1、CM2(分别形成组G6和G7)形成，并用作成像子系统以便将第一中间像IMI1成像到第二中间像IMI2上，其发生强烈畸变。 
透镜组G8直接位于第二凹面镜之后，该透镜组由具有像方凹面的单个凹凸透镜形成。透镜组G9具有四个连续的负透镜，这些透镜在双凹负透镜周围的弯曲指向相反，该透镜组向随后的透镜组G10的正透镜提供过校正，该透镜组G10设计为主要提供大的像方数值孔径。直接位于负透镜组G9上游和下游的正透镜的弯曲镜面对称提供了基本上对称分布的屈光力，所述屈光力允许将该场上的不对称成像误差减到最小。已经发现，负透镜组G9中的紧密连续的非球面透镜表面对于向该透镜组提供所需的复杂校正作用是有益的。因此，至少三个或至少四个连续的非球面透镜表面在该范围内被认为是有益的。在该实施例中，在出现大的入射角的区域内提供五个连续的非球面表面，由此获得在光束直径上的屈光力的复杂分布。 
上面已经描述了提供孔径的第十透镜组G10的光学作用。值得注意的是，在像方非球面透镜组ALGI的上游的区域中，球面透镜表面看来似乎是足够的。在第三光瞳面P3上游的最大光束直径的区域内提供具有低屈光力的薄弯月透镜。对于较小的NA值，相邻透镜可以提供该透镜的欠校正作用，从而能够省略具有大直径的透镜元件。 
图7中的投影物镜700是图6的设计的变型，其中除了最后一个光学元件LOE之外，透镜和反射镜的数量、类型和顺序与图6中基本上相同。在该范围内参考上述描述。表7、7A中给出了规格。在对于193nm的波前误差为7.0mλ且轨道长度为1332.2mm的矩形场(4.0mm×20mm)中获得像方数值孔径NA＝1.75。一个特征在于，最接近物平面的透镜元件处的上慧差光线(coma ray)COR的光线高度与直接位于第一光瞳面P1上游最后一个透镜G3处的慧差光线高度基本上相同，其中孔径光阑AS位于第一光瞳面(最大高度差为10％)。第三透镜组G3设计为双非球面透镜以便提供球面过校正。 
最后一个光学元件LOE包括曲率半径为R2的弯曲的入射表面和基本上是平面的出射表面以及轴向透镜厚度T的超半球形透镜LOE2，轴向透镜厚度定义为沿透镜光轴的弯曲入射表面和出射表面之间的轴向距离，其中T＞R2(对照图9)。特别是，T比凸进入表面的曲率半径大至少25％，优选大至少30％乃至大至少33％(在该实施例中，T比R2约大34.7％)。如果在最后一个光学元件和置于像平面内的衬底表面之间使用浸没层，那么优选的是，该层的厚度包括在厚度T中。关于 这一方面，参考本申请人于2005年3月2日中请的、题为“Mikrolithographie-Projektionsobjektiv und Projektionsbell-chtungsanlage”的美国临时申请。该申请的公开内容在此被全部引入作为参考。 
图8示出了图6和7的实施例的变型，NA＝1.75，其中波前误差的RMS值已经降到小于4.5mλ。表8、8A中给出了规格。除了投影物镜的入射侧的一个例外，透镜和反射镜的类型和顺序与图6和7的实施例中基本上相同，其中第一透镜组G1现在由具有像方凹面的三个(而不是两个)弯月透镜来形成。每个透镜是双非球面透镜。直接在物平面之后提供七个紧接连续的非球面透镜表面，包括后面的正弯月G2的入射表面。由于直接位于孔径光阑AS的上游的随后的透镜G3是双非球面透镜，因此在五个连续的非球面透镜(NASPL＝5)上提供总共九个非球面(NASP＝9)，从而在物平面之后的物方非球面透镜组ALGO满足AR＝1.8。利用高阶的单一非球面参数和直接彼此跟随的空间紧密连续的非球面，对于各种光线都能获得对光束直径上的波前的非常复杂的校正作用。该例子还示出如果在非球面透镜组中存在一个球面表面(例如G2的凸的出射表面)从而使NASP＝2·NASPL-1，那么非球面透镜组也可以是足够有效的。 
在第三折射物镜部分ROP3的入射侧的收缩区域或腰部附近的透镜组G9的负透镜的区域中提供另一个紧密连续的非球面透镜表面。这里，四个负透镜的每一个是非球面透镜(NASPL＝4)，这些透镜中的三个是双非球面透镜，而一个透镜仅具有一个非球面透镜表面(NASP＝7)。考虑到随后的透镜组G10的第一个透镜的入射侧也是非球面的，因此在G9和G10中存在7个直接连续的非球面透镜，在六个连续的非球面透镜(G8、G9和G10的第一个透镜)中存在九个非球面透镜表面(NASPL＝9)。因此，AR＝1.5。 
此外，直接位于最后一个光学元件LOE并具有像方凹面的三个凹凸透镜(NASPL＝3)提供了五个非球面透镜表面(NASP＝5)，从而使AR＝1.66。此外，由于最后一个光学元件的凸的入射侧也是非球面的，因此接近像平面的位置存在六个紧接连续的非球面透镜表面。 
最后一个光学元件的构成透镜LOE1、LOE2的相互面对的曲面都是球面。平凸透镜元件LOE2是超半球形透镜，其具有球形入射表面，该 入射表面垂直于光轴球形地延伸超过通过弯曲出射表面的曲率中心的中心面(图10)。通过首先制造球形元件，其次去掉该球形的较小部分以提供形成出射表面的平面来制造该透镜元件。该平面的出射表面定向为垂直于光学上单轴透镜材料蓝宝石的晶轴CA。对应的球形出射表面同样是超半球形。熔融的硅石材料分割成使用于插入晶体透镜LOE2的开口半径A大于被截的球形晶体透镜LOE2的半径R2。在该实施例中，在相互面对的球形透镜表面之间的间隙中提供浸没液体IL。 
在具有多个相邻非球面的非球面透镜组中的非球面透镜表面的最佳形状通常根据投影物镜中的非球面的位置而不同。如果相邻非球面的非球面形状不一致但是按照特定方式在连续的非球面中发生变化，那么由紧密连续的非球面透镜表面能够获得复杂的校正作用。在下文中，根据具有非常大的像方数值孔径的图6至8中示出的实施例的严密分析来介绍关于在非球面透镜组中的相邻透镜表面的特定形状的考虑因素，所述非常大的像方数值孔径例如NA＞1.6和/或NA≥1.7。根据物方的严格远心入射光束来进行光学计算。因此，孔径光阑不用于所述计算。 
非球面形状的特征在于相对于球面参考包络面(包络球体)的Zernike系数。对于各自的投影物镜的所有非球面，分别在表6Z、7Z、8Z中给出了为图6、7和8中所示实施例而定义相对于包络球体的Zernike表示和Zernike系数的选择参数。根据包络球体来计算这些参数，所述包络球体规定为在顶点(光轴上)和在光学上使用的面积上的径向外缘处接触非球面透镜表面的数学球体。光学上使用的面积定义为其直径为Dmax＝2·Hmax，其中Hmax[mm]是最大高度。该包络球体具有包络球体半径RENV[mm]。非球面透镜表面的特征进一步在于顶点半径Rv[mm]，其是非球面在光轴上的局部半径，且特征在于形变Def[μm]，其在这里定义为根据高度在包络球体和非球面之间的距离的最大值，平行于光轴测量该形变。 
在利用Zernike系数和Zernike多项式的表示中，如这里所用的，在非球面上的点的矢p根据下面的方程式表示为与光轴的标准化径向距离hn的函数： 
p ( h n ) = h n 2 R ( 1 + 1 - h 2 R 2 ) + K 0 + K 4 · Z 4 + K 9 · Z 9 + K 16 · Z 16 + K 25 · Z 25 +
K 36 · Z 36 + K 49 · Z 49 + K 64 · Z 64 + K 81 · Z 81 + K 100 · Z 100
其中非球面透镜表面的半径R是固定的，因此K4＝0。在下面的方程式中给出了Zernike多项式(其中为了清楚起见，按照简化的方式用参数h来表达标准化高度hn)： 
Z4＝2.h2-1 
Z9＝6.h4-6.h2+1 
Z16＝20·h6-30.h4+12.h2-1 
Z25＝70·h8-140.h6+90·h4-20.h2+1 
Z36＝252·h10-630.h8+560.h6-210.h4+30.h2-1 
Z49＝924·h12-2772.h10+3150.h8-1680·h6+420.h4-42.h2+1 
Z64＝3432·h14-12012·h12+16632·h10-11550·h8+4200·h6-756·h4+56·h2-1 
281＝12870·h16-51480·h14+84084·h12-72072·h10+34650·h8-9240·h6+1260·h4-72·h2+1 
Z100＝48620·h18-218790·h16+411840·h14-420420·h12+252252·h10-90090·h8+18480·h6-1980·h4+90·h3-1 
将标准化的半径hn限定为： 
Figure S2006800296926D00193
其中0＜hn≤1。 
由Zernike多项式Z9产生的表面形状分量促成三阶球面像差。由Zernike多项式Z16产生的部分有助于校正五阶球面像差。由Zernike多项式Z25的作用有助于校正七阶球面像差，Zernike多项式Z36的部 分有助于校正九阶球面像差。 
在表6Z、7Z和8Z中，所有非球面表面的特征在于相对于包络球体的半径的Zernike系数。通常，由于必须将对于复杂的波前变型的特定作用重新分配，因此如果从非球面透镜组增加或去掉一个非球面，那么在密集连续的非球面中的特定形状和形状分布将会改变。尽管如此，但是已经发现，一些非球面性的基本形式看来似乎是有益的，即使在非球面透镜组中略微改变了空间紧密的非球面。在下文中，依据为空间密度大的非球面的透镜组选择的Zernike系数之间的选择比率来描述非球面性的这些基本形式。 
首先，考虑该投影物镜的物方。在由直接位于物平面下游的透镜形成并具有至少三个紧接连续的非球面透镜表面的物方非球面透镜组ALGO中，优选的是，该非球面透镜组的第一个表面(即，最接近物平面的非球面透镜表面)满足下列条件中的至少一个： 
-14≥K9/K16≥-25 
+2≤K16/K25≤8. 
在物方非球面透镜组的第一个非球面之后的第二个非球面优选满足下列条件中的至少一个： 
-3，5≥K9/K16≥-7，5 
+7≤K16/K25≤+25. 
如果物方非球面透镜组包括至少四个紧接连续的非球面透镜表面，那么在第一、第二和第三非球面透镜表面之后的第四个非球面透镜表面满足下面两个条件中的至少一个： 
3≤K9/K16≤5 
5≤K16/K25≤15. 
在具有三个、四个、五个或六个紧接连续的非球面透镜表面的物方非球面透镜组中，顶点处的表面曲率优选定向为对于所有的非球面透镜表面来说局部曲率半径的中心位于像方。可选择的是，或者此外，对于物方非球面透镜组的所有非球面透镜表面来说，包络球体的曲率中心优选位于像方。 
如果物方非球面透镜组满足这些条件中的一个或多个或所有，那么能够以程度非常低的畸变来获得物方远心。用于物方非球面透镜组 的优选条件对于具有物方数值孔径为NA0＞0.4的投影物镜是特别有用的。 
已经发现，当非球面的轴向位置从物平面增大时，优选将会出现非球面透镜表面的曲率方向的变化。鉴于最接近物平面的透镜优选具有位于像方的曲率半径中心，第二透镜组G2可以定义为从曲率中心位于物方的第一透镜表面开始的透镜组。优选的是，第二组G2的第一非球面的曲率中心和/或该透镜组的第二非球面透镜表面位于物方。此外，第二组的第一非球面的形状优选满足下面的条件： 
9≤K9/K16≤20. 
注意，第二透镜组G2由在图6至8的实施例中具有像方凸面的单个凹凸透镜来形成。第二透镜组可以具有多于一个透镜，例如具有两个透镜。     
第三透镜组G3优选由通常的双凸透镜来形成。优选的是，在第三透镜组中的第一非球面满足下列条件中的至少一个： 
-20≥K9/K6≥-25 
-2，5≥K16/K25≥-3，5 
通常由双凸、双非球面透镜的出射表面形成的第二非球面透镜表面优选满足下列条件中的至少一个： 
+5，0≤K9/K16≤+8，0 
+4≤K16/K25≤+7. 
在第五透镜组G5中，该第五透镜组直接安排在图6至8的实施例中第一中间像的上游，第一非球面透镜表面具有在顶点处的至少一个曲率中心，以及位于在像方的包络球体的曲率中心，并且该第一非球面透镜表面满足下列条件中的至少一个： 
2，5≤K9/K16≤3 
-4≥K16/K25≥-7. 
在G5中的倒数第二个非球面透镜表面优选具有位于像方的上述曲率中心，并且该倒数第二个非球面透镜表面满足下列条件中的至少一个： 
3≤K9/K16≤5 
6≤K16/K25≤9. 
对于第五透镜组(直接位于第一中间像的上游)的最后一个非球面，包络球体的曲率中心优选位于像方，并且该最后一个非球面满足下列条件中的至少一个： 
12≤K9/K16≤18； 
4≤K16/K25≤7 
6≤K25/K36≤10. 
对于为了接收从折反射第二物镜部分COP2出射的辐射而设置的第八透镜组G8来说，已经发现如果该透镜组的非球面透镜表面满足下列条件中的至少一个，那么其是有益的： 
2，5≤K9/K16≤4； 
2，5≤K16/K25≤4，0 
3，0≤K25/K36≤5. 
在图6至8的实施例中，第九透镜组G9包括多个负透镜，并且该透镜组设计为形成光束直径的腰部，即光束直径的收缩，由此除了对其他像差的校正作用之外，还能获得对Petzval和校正的作用。优选的是，第九组G9的第一非球面透镜表面满足下列条件中的至少一个： 
3≤K9/K16≤5 
3≤K16/K25≤5. 
如果第九透镜组G9包括至少三个且至多五个相邻非球面透镜表面，那么该组的第一非球面透镜表面(沿光束传播方向)优选满足下列条件中的至少一个： 
-3≥K9/K25≥-5 
+5≤K16/K25≤+7. 
该透镜组的第二非球面透镜表面优选满足下列条件中的至少一个： 
0，3≤K9/K16≤0，5 
3，0≤K16/k25≤5.0 
该透镜组的第三非球面透镜表面优选满足下列条件中的至少一个： 
3≤K9/K16≤5 
-25≥K16/K26≥-40. 
第九组的第四非球面透镜表面优选满足下列条件中的至少一个： 
+5≤K9/K16≤+7 
-8≤K16/K25≤-5. 
该第九透镜组的第五非球面透镜表面优选满足下列条件中的至少一个： 
2，0≤K9/K16≤3 
10，0≤K16/K25≤15，0 
第十透镜组G10直接位于最后一个光学元件LOE的上游，其主要设计为提供大的像方数值孔径。为此，该透镜组主要或专门由多个正透镜构成。在该透镜组的正透镜上的第一非球面透镜表面优选满足下列条件中的至少一个： 
500≤K9/K16≤700 
0，2≤K16/K25≤0，3. 
在其之后的第二非球面透镜表面优选满足下列条件中的至少一个： 
-7，0≥K9/K16≥-10，0 
1，3≤K16/K25≤1，8. 
优选在具有低屈光力的透镜上形成的在最大光束直径区域内的非球面透镜表面优选满足下列条件中的至少一个： 
6≤K9/K16≤9 
12≤K16/K25≤17. 
如上所述，有益的是，使包括至少三个且至多五个相邻非球面透镜表面的非球面透镜组直接位于会聚光束范围内的最后一个光学元件的上游。该组的第一非球面透镜优选满足下列条件中的至少一个： 
7，0≤K9/K16≤12 
-2，5≥K16/K25≥5，0. 
接近像平面的非球面透镜表面对于校正和非常大的像方数值孔径是特别重要的。根据在该范围内的实际的非球面数量，可能存在直接位于最后一个光学元件上游的该透镜组的第三非球面透镜表面(沿光束传播方向)，其可以是该透镜组的倒数第二非球面透镜组。优选的是，该非球面优选满足下列条件中的至少一个： 
3≤K9/K16≤5 
10≤K16/K25≤15. 
根据最后一个光学元件LOE是否具有非球面透镜表面，该透镜组的最后一个非球面可以是在像平面之前的投影物镜的最后一个非球面，或者不是该最后一个非球面。该最后一个非球面透镜表面优选满足下列条件中的至少一个： 
+25≤K9/K16≤40 
-2≥K16/K25≥-4. 
该投影物镜的最后一个非球面透镜表面可以是直接位于最后一个光学元件上游的透镜组的最后一个非球面透镜表面或者是最后一个光学元件的非球面透镜表面，其优选满足下列条件中的至少一个： 
-1，8≤K9/K16≤2，5 
+1，3≤K16/K25≤1，7 
+2，5≤K25/K36≤4，0 
+3，5≤K36/K49≤5，0 
+4，5≤K49/K64≤7，0. 
上述关于Zernike系数的条件已经从如图6至8和其他图举例说明的折反射两反射镜成行排列的投影物镜的实施例中得来，该投影物镜具有两个中间像。可以设想，投影物镜的中间区域(例如在透镜组G4至G8或G9中)的非球面透镜表面所满足的条件对于这种类型的投影物镜可以是特定的。但是，也可以设想，为接近物平面的非球面透镜表面(例如，在物方非球面透镜组ALGO中)和接近像平面的非球面透镜表面(例如，在直接位于最后一个光学元件上游的透镜组中和/或在像方非球面透镜组ALGI中)得到的条件代表不考虑特定结构的投影 物镜(折射或折反射，具有或不具有中间像，一个或多个凹面镜等)。特别是，用于像方末端区域的条件被认为是可适用的，如果将投影物镜用在光学极限范围内在NA≥1.3乃至NA≥1.4的大像方数值孔径处，在该极限范围内，与像方数值孔径和最后一个光学元件的折射率nLOE 之间的比率NA/nLOE相对应的在最后一个光学元件LOE中的孔径sinα(角α等于最后一个光学元件中的光束张角的一半)满足下面的条件 
sinα≥0.8 
乃至sinα≥0.9。 
因此，这些条件也被认为是有益的，而不取决于在投影物镜的任何部分中使用折射率为n≥1.6的高折射率材料，特别是在其像方末端。 
因此，特别是对于非常高的NA投影物镜的物方入射区域和像方出射区域而具体获得的原理被认为普遍可用于具有可比较的性能参数的投影物镜，所述性能参数是关于物方数值孔径、放大率、像方数值孔径、物场和像场尺寸等。 
上面讨论的所有示范性实施例是刚好具有两个凹面镜和刚好具有两个中间像的折反射投影物镜，其中所有光学元件沿着一条直的、未折叠的光轴对准。为解释本发明的优选变型而选择的统一的基本类型的投影物镜是用来帮助说明一些基本的变型以及与本发明的不同变型有关的技术效果和优点。但是，已经证明特别是在用于深紫外线区域(DUV)中的工作波长的投影物镜中使用的由高折射率材料(例如，n≥1.6乃至n≥1.8)制成的透镜或透镜元件并不限于这种类型的投影物镜。本发明也能够并入纯折射的投影物镜中。在那些类型中，最接近像平面的最后一个光学元件通常是例如根据上面针对第一至第五实施例的每一个实施例中的最后一个光学元件LOE而制定的规则而设计的平凸透镜。例如在本申请人的序号为10/931051(也参见WO03/075049A)、10/931062(也参见US2004/0004757A1)、10/379809(参见US 2003/01744408)的美国申请中或在WO 03/077036A中给出了多个例子。这些文献的公开内容在此引入作为参考。 
同样，本发明能够在仅具有一个凹面镜的折反射投影物镜中实现，或者在具有与附图所示的不同布置中的两个凹面镜的折反射投影物镜中实现，或者在具有多于两个凹面镜的实施例中实现。并且，可以在不依赖于光学设计中是否存在折叠式反射镜的情况下使用本发明。例 如在本申请人的序号为60/511673、10/743623、60/530622、60/560267或US 2002/0012100A1中给出了折反射系统的多个例子。在US2003/0011755A1和相关的申请中示出了其他例子。 
同样，本发明能够在不具有中间像的投影物镜中实现，或者在具有根据要求具有任何适当数量的中间像的投影物镜中实现。 
表1 
实施例1：NA＝1.45，β＝-0.25.λ＝193.4nm 
    表面   半径   厚度   材料   折射率     半直径
    0   0.000000   37.647680     82.000
    1   200.438805   20.912608   SIO2HL   1.56018811     83.110
    2   747.538013   7.881173     83.845
    3   317.250503   20.945704   SIO2HL   1.56018811     88.831
    4   22587.222485   11.951766     88.988
    5   -354.957551   49.505975   SIO2HL   1.56018811     87.016
    6   -278.404969   31.885410     92.050
    7   133.981210   32.856595   SIO2HL   1.56018811     92.150
    8   188.155059   11.833855     85.480
    9   260.034834   88.111988   SIO2HL   1.56018811     85.440
    10   -248.127931   0.945803     84.087
    11   97.319012   29.883172   SIO2HL   1.56018811     63.308
    12   247.011352   15.182258     54.518
    13   0.000000   13.667911     48.858
    14   -118.535589   9.039902   SIO2HL   1.56018811     47.472
    15   -138.523831   10.289540     49.929
    16   -117.840924   9.240335   SIO2HL   1.58018811     50.901
    17   -267.170322   7.604882     57.478
    18   -147.424814   27.656175   SIO2HL   1.58018811     58.338
    19   -83.904407   29.670597     83.295
    20   -79.022234   16.329258   SIO2HL   1.58018811     66.670
    21   -99.429984   38.001255     76.192
    22   -111.093244   49.234984   SIO2HL   1.56018811     86.007
    23   -144.921880   0.952550     108.817
    24   -6368.151454   44.409555   SIO2HL   1.58018811     119.243
    25   -217.880853   270.750638     120.802
    26   -219.739583   -239.183412   反射     145.235
    27   184.838114   268.507818   反射     128.436
    28   197.874974   37.626342   SIO2HL   1.56018811     68.078
    29   524.125581   15.614096     81.640
    30   -406.239674   6.985971   SIO2HL   1.56018811     81.383
    31   108.800801   32.7009894     77.510
    32   -1162.348319   30.385148   SIO2HL   1.56018811     78.287
    33   -161.881438   8.348534     81.054
    34   -166.445156   11.416724   SIO2HL   1.56018811     81.127
    35   -1076.211334   42.927908     95.134
  36     -548.503260   41.443273   SIO2HL  1.58018811   113.022
  37     -173.835591   0.952741   119.110
  38     -372.875307   32.537548   SIO2HL  1.58018811   128.490
  39     -210.380883   1.042699   131.802
  40     303.213120   50.564748   SIO2HL  1.58018811   145.288
  41     5349.623071   0.921057   144.413
  42     262.055999   33.924888   SIO2HL  1.56018811   133.743
  43     733.813747   0.928913   130.461
  44     163.353188   39.409378   SIO2HL  1.56018811   116.482
  45     349.938998   0.920003   111.971
  46     279.917107   28.082402   SIO2HL  1.56018811   109.138
  47     11299.235097   0.896338   104.077
  48     88.808734   39.730068   SIO2HL  1.58018811   73.898
  49     114.284419   0.751321   58.000
  50     65.720894   25.021454   蓝宝石  1.92674849   49.523
  51     131.441788   25.021469   蓝宝石  1.92674849   39.659
  52     0.000000   1.000000   高折射率  1.55600000   18.066
  53     0.000000   0.000000   空气  0.00000000   15.503
表1A 
非球面的常数 
  SRF     1 6 8 12 16
  K     0 0 0 0 0
  C1     -2.263569e-08 5.432610e-08 -7.143508e-09 2.619298e-07 -3.184960e-07
  C2     -9.879901e-13 -7.797101e-12 1.564097e-11 -3.814641e-11 -3.142211e-11
  C3     3.070713e-17 8.455873e-16 -1.599946e-15 1.148617e-14 -1.728296e-15
  C4     -6.018627e-21 -6.875038-20 3.060476e-19 -4.506119e-18 -1.249207e-18
  C5     4.073174e-28 3.863486e-24 -2.788321e-23 -5.794434e-23 -9.678014e.24
  C6     1.391778e-29 -1.112310e-28 1.126553e-27 4.244063e-26 -4.921692e-26
  C7     0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000e+00
 SRF   22  26   27 28   31
 K   0  0   0 0   0
 C1   2.863527e-08  8.694636e-09   -6.654566e-09 5.614883e-08   -1.288689e-07
 C2   1.884154e-12  1.385871e-13   -1.686449e-13 1.450774e-12   -4.820574e-12
 C3   1.636375e-17  1.727286e-18   -2.470942e-18 1.892047e-16   5.082977e-16
 C4   1.888300e-20  4.461465e-23   -2.362157e-22 0.954696e-21   -1.375138e-19
 C5   -2.021635e-24  -7.172318e-28   7.757389e-27 -1.108417e-24   1.555422e-23
 C6   1.591959e-28  3.081240e-32   -3.330142e-31 2.459404e-28   -2.481857e-28
 C7   0.000000+00  0.000000e+00   0.000000e+00 0.000000e+00   0.000000e+00
 SRF 34 36 41 47  49
 K 0 0 0 0  0
 C1 -1.177998e-07 -2.187776e-09 -1577571e-08 -8.244653e-09 2.024084e-07
 C2 -5.683441e-12 -8.068584e-14 3.706857e-13 4.957466e-12 1.422789e-11
 C3 -5.647064e-16 8.600815e-17 -1.492063e-17 -2.442972e-16 3.923209e-15
 C4 -7.031797e-21 -2.071494e-20 -9.742126e-22 6.741381e-21 4.845684e-19
 C5 -1.902336e-24 1.290940e-24 6.498365e-26 2.034640e-25 -2.134986e-22
 C6 2.891112e-29 -3.884318e-29 -9.630077e-31 -2.570056e-29 5.591977e-26
 C7 0.000000e+00 0.00000e+00 0.000000e+00 9.579172e-34 0.000000e+00
表2 
实施例2(b037b)：NA＝1.35，β＝.0.25，λ＝193.4nm 
    表面   半径   厚度   材料   折射率     半直径
    0   0.000000   37.647680     62.000
    1   526.196808   49.977602   SIO2HL   1.56018811     75.944
    2   -256.668549   1.120100     65.473
    3   696.160336   28.649736   SIO2HL   1.56018811     90.668
    4   -2056.955285   22.244610     92.750
    5   -196.811665   49.974335   SIO2HL   1.56018811     92.870
    6   -158.185918   9.821764     101.539
    7   138.796255   49.218181   SIO2HL   1.56018811     90.394
    8   301.060143   1.660319     80.597
    9   161.646552   42.095627   SIO2HL   1.56018811     78.153
    10   -406.812049   0.979493     70.852
    11   100.020558   24.469422   SIO2HL   1.56018811     52.354
    12   102.330592   10.088496     38.573
    13   0.000000   10.406389     37.226
    14   -157.109979   8.950512   SIO2HL   1.66018811     38.841
    15   618.822068   8.847956     46.776
    16   -561.300665   33.147649   SIO2HL   1.56018811     51.388
    17   -73.150544   9.448760     56.377
    18   -69.300574   8.926672   SIO2HL   1.56018811     57.781
    19   -88.551998   9.003893     84.608
    20   -78.308541   10.360105   SIO2HL   1.56018811     66.592
    21   -117.142798   2.915635     75.827
    22   -356.673528   46.693825   SIO2HL   1.56018811     86.465
    23   -108.386760   266.538313     90.245
    24   -177.092218   -236.552198   反射     129.567
    25   200.462621   288.213928   反射     136.687
    26   604.677438   50.022575   SIO2HL   1.56018811     82.440
    27   125.234518   13.901039     73.274
    28   257.421526   34.367199   SIO2HL   1.56018811     73.449
    29   111.034905   29.307766     73.890
    30   -848.480773   29.119950   SIO2HL   1.56018811     74.404
    31   -194.073508   7.840952     80.032
    32   -225.307336   46.053997   SIO2HL   1.56018811     81.668
    33   -535.709449   0.941640     105.651
    34     -1622.810467   46.410355   SIO2HL   1.56018811   108.373
    35     -173.207717   0.932943   113.398
    36     -236.921577   22.327373   SIO2HL   1.56018811   116.764
    37     -261.220038   0.938270   124.709
    38     364.988031   40.938258   SIO2HL   1.56018811   142.520
    39     11406.698081   0.943482   142.679
    40     379.203162   36.840265   SIO2HL   1.56018811   142.867
    41     -33782.420008   0.921857   141.929
    42     245.879991   49.886843   SIO2HL   1.56018811   134.831
    43     -10061.581161   0.883850   132.020
    44     145.995266   39.892414   SIO2HL   1.56018811   105.854
    45     375.256079   0.817132   99.565
    46     88.107554   37.429431   SIO2HL   1.56018811   73.276
    47     215.234027   0.667291   63.094
    48     52.718236   26.546970   SIO2HL   1.56018811   42.800
    49     0.000000   16.594510   蓝宝石   1.92674849   42.800
    50     0.000000   0.999826   水   1.43612686   42.800
    51     0.000000   0.000000   空气   0.00000000   15.501
表2A 
非球面的常数 
 SRF 1 6 9 12 14
 K 0 0 0 0 0
 C1 -8.448852e-08 -4.108258e-09 -8.153759e-08 4.456016e-07 -6.305745e-07
 C2 -4.761055e-12 -9.598657e-12 -1.480269e-11 1.857407e-11 -7.903687e-11
 C3 -1.420861e-16 1.072661e-15 1.473191e-15 1.064538e-14 -2.534583e-14
 C4 -8.023974e-20 -6.889975e-20 -3.255374e-19 -5.079476e-18 -3.735078e-18
 C5 1.173437e-23 2.314066e-24 3.131875e-23 1.056992e-22 1.905659e-22
 C6 -1.454073e-27 -3.793935e-29 -6.955428e-28 7.981996e-26 -3.500146e-26
 C7 0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000e+00
 SRF   20  24   25  26   29
 K   0  0   0  0   0
 C1   1.209336e.07  1.259532e-08   -4.077497e-09  1.111414e-07   -8.942189e-08
 C2   1.869926e-11  3.424345e-13   -8.690596e-14  3.172584e-13   -1.116520e-13
 C3   1.314270e-15  6.952908e-18   -1.505812e-18  3.429058e-19   4.188290e-16
 C4   3.650689e-19  3.744203e-22   -8.583957e-23  -1.068048e-20   -2.231424e-19
 C5   -5.603440e-23  -1.203108e-26   2.784182e-27  1.935865e-24   2.267328e-23
 C6   9.844086e-27  6.714766e-31   -1.066606e-31  -5.318242e-29   -1.588914e-27
 C7   0.000000e+00  0.000000e+00   0.00000e+00  0.000000e+00   0.000000e+00
 SRF 32 34 39 45  47
 K 0 0 0 0  0
 C1 -9.549663e-08 -5.673614e-09 -1.220571e-08 -2.613273e-08  1.649072e-07
 C2 -3.034519e-12 -5.774683e-14 4.574492e-13 4.882999e-12  -4.962295e-13
 C3 1.985443e-16 -1.715933e-16 -3.026161e-17 -2.171852e-16  -2.4662341e-16
 C4 -1.403621e-20 5.949307e-21 8.480395e-22 8.220913e-21  6.329880e-19
 C5 2.496197e-24 1.220843e-25 -5.629908e-27 2.183741e-25  -1.498580e-22
 C6 -1.598958e-28 -2.178077e.29 -3.377722e-32 -2.816869e-29  1.552461e-26
 C7 0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000e+00 1.520501e-33  0.000000e+00
表3 
实施例3(b037a)：NA＝1.45，β＝-0.25，λ＝193.4nm 
  表面   半径   厚度   材料   折射率   半直径
  0   0.000000   37.647680   62.000
  1   178.09858   47.089109   SIO2HL   1.56018811   63.684
  2   508.791874   0.982161   66.920
  3   260.152118   29.610169   SIO2HL   1.56018811   89.203
  4   -897.660969   14.988854   89.348
  5   224.555868   50.010854   SIO2HL   1.56018811   89.318
  6   -167290149   6.943751   94.603
  7   185.350898   29.083481   SIO2HL   1.56018811   84.200
  8   181.696842   4.567325   74.817
  9   1566.295097   29.687087   SIO2HL   1.56018811   74.801
  10   -1628.579737   27.610587   72.999
  11   118.709207   25.652869   SIO2HL   1.56018811   57.349
  12   3359.816893   2.336800   52.702
  13   0.000000   42.058143   60.890
  14   -114.711496   34.899486   SIO2HL   1.56018811   53.065
  15   -73.282662   4.817213   60.856
  16   -72.166685   17.818288   SIO2HL   1.56018811   60.190
  17   -80.823907   4.905081   66.269
  18   -78.170209   34.842475   SIO2HL   1.58018811   65.802
  19   -161.353349   3.907912   83.613
  20   -250.115507   50.004289   SIO2HL   1.56018811   87.033
  21   -130.504962   244.427626   94.956
  22   -1809.721067   -214.432541   反射   135.011
  23   179.125663   274.568868   反射   126.490
  24   337.886373   47.239794   SIO2HL   1.58018811   107.066
  25   -899.516467   5.847365   104.221
  26   -2346.009271   43.828445   SIO2HL   1.56018811   101.016
  27   101.771490   35.484160   86.055
  28   -4439.596410   23.703533   SIO2HL   1.56018811   86.263
  29   -254.324560   5.801976   87.609
  30   -445.540133   48.164461   SIO2HL   1.56018811   87.772
  31   -735.213902   16.951226   100.097
  32   -650.817086   49.961292   SIO2HL   1.56018811   102.416
  33   -281.005458   31.479288   116.698
  34     -649.019441   49.768062   SIO2HL 1.56018811   130.316
  35     -215.856617   0.928162   134.641
  36     312.849138   39.828764   SIO2HL 1.56018811   135.256
  37     -1022.199791   0.857904   133.831
  38     278.748013   42.635737   SIO2HL 1.56018811   128.369
  39     -3295.326556   0.914469   126.650
  40     128.856616   61.387113   SIO2HL 1.56018811   106.520
  41     -2188.188515   0.730038   100.722
  42     90.065507   -18.596750   SIO2HL 1.56018811   69.706
  43     93.775489   1.000000   60.097
  44     73.203900   33.227474   蓝宝石 1.92674849   55.900
  45     0.000000   11.657723   SIO2HL 1.56018811   55.900
  46     0.000000   0.9999813   高折射率 1.55800000   55.900
  47     0.000000   0.000000   空气 0.00000000   15.520
表3A 
非球面的常数 
 SRF 1 6 8 12 14
 K 0 0 0 0 0
 C1 -3.797021e-08 4.091151e-08 9.284044e-09 1.793476e-07 -3.526769e-07
 C2 -1.858357e-12 -7.880382e-12 2.927990e-11 -4.710051e-11 -5.029864e-11
 C3 6.026920e-17 9.074830e-16 -2.187906e-15  2.197728e-15 -6.353989e-15
 C4 -3.792813e-20 -7.153651e-20 3.131133e-19 -3.553387e-18 -2.243484e-18
 C5 3.121506e-24 2.884237e-24 -3.422295e-23 -7.638265e-23 1.422334e-23
 C6 -1.940311e-28 -4.368943e-29 2.472280e-27  2.576563e-26 -7.652798e-28
 C7 0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000e+00
 SRF 16 22 23  24 27
 K 0 0 0  0 0
 C1 4.805447e-08 1.366493e-08 -7.247654e-09  2.039088e-09 -2.335210e-07
 C2 6.053101e-12 3.157722e-13 -1.844324e-13  4.079171e-12 -3.581428e-12
 C3 1.864225e-16 4.418704e-18 -3.130608e-18  3.415807e-19 8.204876e-16
 C4 1.774391e-19 3.842541e-22 -2.876782e-22  -3.143532e-21 -1.472132e-19
 C5 -1.538124e-23 -1.422352e-26 1.047999e-26  -6.009771e-26 1.193755e-23
 C6 1.486597e-27 5.625242e-31 -4.798652e-31  5.373759e-30 -5.012203e-28
 C7 0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000e+00  0.000000e+00 0.000000e+00
 SRF  30  32   37  41   43
 K  0  0   0  0   0
 C1  -9.015949e-08  -4.710517e-08   2.981775e-08  7.825942e-08   -1.254855e-07
 C2  5.963683e-12  1.502154e-12   -1.562632e-15  -5.678508e-12   4.044789e-11
 C3  -2.709599e-17  -1.006729e-16   -1.924785e-17  9.897699e-16   5.935178e-15
 C4  1.782520e-20  -2.037099e-20   1.470777e-21  -1.257950e-19   -7.518185e-19
 C5  -1.313151e-25  1.244695e-24   -9.2870548-26  1.131690e-23   5.626054e-23
 C6  1.114296e-28  -7.926554e-29   2.464712e-30  -6.106697e-28   5.101190e-26
 C7  0.000000e+00  0.000000e+00   0.000000e+00  1.494562e-32   0.000000e+00
表4 
实施例4：NA ＝ 1.35，β＝-0.25，λ＝193.4nm 
    表面     半径     厚度   材料   折射率     半直径
    0     0.000000     37.647680     62.000
    1     213.097095     21.139875   SIO2HL   1.56018811     81.073
    2     980.962863     0.933467     81.638
    3     312.309311     19.869666   SIO2HL   1.56018811     82.923
    4     7050.227976     14.977212     82.853
    5     -284.845054     46.899913   SIO2HL   1.56018811     82.842
    6     -316.674517     31.820667     87.867
    7     127.504953     32.199127   SIO2HL   1.56016811     90.842
    8     177.68728     14.089304     84.748
    9     233.816949     49.949045   SIO2HL   1.56018811     84.566
    10     -272.601570     1.802731     81.010
    11     92.974202     24.948435   SIO2HL   1.56018811     61.866
    12     228.036841     31.795297     55.983
    13     -128.436888     15.028089   SIO2HL   1.56018811     45.986
    14     -208.039449     19.686225     50.292
    15     -85.822730     9.039605   SIO2HL   1.56018811     51.590
    16     -124.923386     5.248146     59.098
    17     -134.255203     24.981296   SIO2HL   1.56018811     61.621
    18     -86.0281070     70.079618     66.114
    19     -91.784845     49.926992   SIO2HL   1.56018811     78.125
    20     -130.258172     3.354815     102.297
    21     -819.889396     43.461173   SIO2HL   1.56018811     114.993
    22     -193.549016     277.291798     117.6901
    22     -220.432400     -231.344649   反射     147.536
    24     175.171589     261.356424   反射     120.087
    25     222.618410     49.895981   SIO2HL   1.66018811     93.866
    26     227.634130     10.722465     85.687
    27     469.132386     43.799915   SIO2HL   1.56018811     85.491
    28     112.693662     31.313114     76.622
    29     12293.399547     31.702057   SIO2HL   1.56018811     77.313
    30     -155.449841     4.962336     79.575
    31     -219.506451     26.268152   SIO2HL   1.56016811     79.827
    32     -1377.822971     32.354789     93.063
    33     -519.892544     47.183977   SIO2HL   1.56018811     101.635
  34     -163.140684   1.841108   110.786
  35     -340.920966   26.977392   SIO2HL   1.56018811   116.967
  36     -214.582539   2.008234   120.143
  37     271.181444   53.143321   SIO2HL   1.56018811   127.047
  38     -1118.441818   19.790952   125.887
  39     0.000000   -14.609943   112.489
  40     174.102740   52.205661   SIO2HL   1.56018811   107.954
  41     -663.589997   3.836965   104.404
  42     84.561977   46.625084   SIO2HL   1.56018811   71.481
  43     95.046969   0.694913   51.033
  44     64.492898   48.885676   蓝宝石   1.92674849   48.520
  45     0.000000   1.000000   水   1.43612886   18.265
  46     0.000000   0.000000   空气   0.00000000   15.515
表4A 
非球面的常数 
 SRF 1 6 8 12 15
 K 0 0 0 0 0
 C1 -7.766221e-09 3.921777e-08 -1.973978e-08 2.262385e-07 -2.849645e-07
 C2 -1.414298e-12 -7.469962e-12 1.686856e-11 -3.111178e-11 -3.795087e-11
 C3 2.026799e-16 9.877277e-16 -1.521195e-15 8.999889e-15 -4.195519e-15
 C4 -0.311177e-21 -8.240165e-20 2.838141e-19 -4.831502e-18 -2.684995e-18
 C5 8.983777e-26 3.883866e-24 -2.893390e-23 7.225241e-23 -2.249016e-23
 C6 -5.139250e-30 -1.606542e-28 1.372152e-27 5.035383e-28 -5.606361e-26
 C7 0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000e+00
 SRF  19  23 34  25 28
 K  0  0 0  0 0
 C1  2.306275e-08  9.197905e-09 -7.280789e-09  8.044076e-08 -1.035389e-08
 C2  1.672430e-12  1.297990e-13 -2.062090e-13  6.645761e-13 5.752946e-14
 C3  -3.451288e-18  1.447412e-18 -3.885785e-18  8.440855e-17 3.412577e-16
 C4  3.656429e-20  4.002605e-23 -3.101616e-22  -8.233892e-21 -1.247784e-19
 C5  -5.091821e-24  -7.044663e-28 1.113163e-28  1.115110e-24 5.556509e-24
 C6  5.148418e-28  3.011922e-32 -6.186058e-31  -3.079026e-29 1.295943e-27
 C7  0.000000e+00  0.000000e+00 0.000000e+00  0.000000e+00 0.000000e+00
 SRF 31 33 38 41  44
 K 0 0 0 0  0
 C1 -1.291718e-07 -4.530057e-08 -1.801990e-08 -2.662021e-08  -1.900216e-07
 C2 -4.385607e-12 -2.081953e-13 6.277450e-13 7.381672e-12  -4.832504e-11
 C3 -2.255698e-18 1.680387e-16 -6.258278e-17 -3.951877e-18  -1.233010e-14
 C4 -2.117620e-21 -4.155797e-20 -4.688822e-21 1.434967e-20  7.440284e-19
 C5 -1.322919e-24 3.040355e-24 4.497908e-25 -3.980440e-26  1.430823e-22
 C6 1.074049e-28 -1.238033e-28 -9.348185e-30 -2.642973e-29  -3.924075e-25
 C7 0.000000e+00  0.000000e+00 0.000000e+00 1.163864e-33  0.0000
表5 
实施例5：NA=1.6，β＝-0.25，λ＝193.4nm 
  表面     半径   厚度   材料  折射率   半直径
  0     0.000000   37.663108   62.000
  1     192.084227   26.622297   SIO2V   1.56078570   87.833
  2     1075.649718   0.946458   88.233
  3     491.402040   19.101530   SIO2V   1.56078570   88.867
  4     -934.209447   36.905290   88.935
  5     125.340633   9.623977   SIO2V   1.56078570   90.013
  6     122.019859   23.963817   87.312
  7     252.185057   44.239148   SIO2V   1.56078570   87.669
  8     -204.394078   0.923049   87.161
  9     102.471834   52.852020   SIO2V   1.58078570   67.768
  10     254.533994   9.305878   48.073
  11     0.000000   52.418816   46.820
  12    -75.641582   66.872834   SIO2V   1.56078570   58.068
  13    -124.953275   89.621161   93.864
  14    -835.558655   54.318921   SIO2V   1.58078570   126.993
  15    -178.850083   0.948020   130.230
  16    2111.392648   22.857019   SIO2V   1.56078570   132.098
  17   -901.583067   358.679202   132.071
  18   -225.015829   -231.613549   反射   160.876
  19   168.185189   261.594619   反射   120.144
  20   -736.571530   23.114077   SIO2V   1.56078570   81.485
  21   182.965130   38.406211   86.933
  22   -512.908458   28.535664   SIO2V   1.56078570   87.821
  23   -185.099986   6.615931   92.898
  24   -544.628556   33.807132   SIO2V   1.58078570   99.839
  25   -547.481224   19.995820   114.885
  26   -359.224408   99.479683   SIO2V   1.56078570   119.014
  27   -168.873887   12.916761   143.505
  28   313.449462   92.758623   SIO2V   1.58078570   165.026
  29   983.057723   1.167054   158.153
  30   227.152511   48.817483   SIO2V   1.56078570   148.584
  31   684.382976   0.981700   144.866
  32   144.775480   60.829967   SIO2V   1.5078570   121.541
  33   1285.387522   0.899534   116.276
  34   99.002284   39.642669   SIO2V 1.56078570   84.155
  35   243.117451   0.805490   74.674
  36   65.952055   54.681070   蓝宝石 1.92674849   54.379
  37   0.000000   0.000000   空气 0.00000000   15.530
表5A 
非球面的常数 
 SRF 4 5 10 14 18
 K 0 0 0 0 0
 C1 4.332466e-08 5.983847e-08 4.678448e-07 -5.502311e-09 9.581997e-09
 C2 -4.251613e-12 -1.394334e-11 1.214772e-11 6.759433e-14 1.191548e-13
 C3 8.548420e-16 -1.065935e-19 1.462858e-14 -2.777895e-18 5.628084e-19
 C4 -7.822847e-20 -2.065935e-19 -5.084805e-18 1.850960e-22 7.255139e-23
 C5 3.463295e-24 1.861321e-23 4.192361e-22 -7.883399e-27 -1.691943e-27
 C6 -7.495559e-29 -7.372680e-28 1.456331e-26 1.533878e-31 3.619856e-32
 C7 0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000+00 0.000000e+00 0.000000e+00
SRF 19 20 21 24 26
K 0 0 0 0 0
C1 -5.661490e-08 8.762490e-08 -3.207763e-08 -6.520443e-08 4.364974e-09
C2 -1.921628e-13 -1.093121e-11 -5.311243e-12 4.777722e-13 -1.522836e-12
C3 -7.055884e-19 1.359734e-15 6.816058e-16 -7.895875e-17 -6.658442e-18
C4 -6.935220e-22 -2.479964e-19 -2.253013e-19 1.733738e-20 -2.640069e-21
C5 3.152816e-26 2.421781e-23 2.354847e-23 -2.097861e-24 2.889539e-25
C6 -1.191863e-30 -1.346005e-27 -1.003551e-27 1.235456e-28 -1.101803e-29
C7 0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000e+00
 SRF 29 33 35
 K 0 0 0
 C1 8.788855e-09 3.258556e-08 1.084860e-07
 C2 -6.482954e-13 1.588293e-12 6.094001e-12
 C3 -1.551858e-17 -1.752790e-16 1.646644e-16
 C4 1.099566e-21 1.227022e-20 -9.287322e-20
 C5 -1.930245e-26 -5.178475e-25 1.657126e-23
 C6 1.160550e-31 1.295964e-29 -1.278529e-27
 C7 0.000000e+00 0.000000e+00 0.000000e+00
表6 
Figure DEST_PATH_G200680029692620080409D000011
表6A 
非球面的常数 
Figure DEST_PATH_G200680029692620080409D000021
Figure DEST_PATH_G200680029692620080409D000031
Figure DEST_PATH_G200680029692620080409D000041
Figure DEST_PATH_G200680029692620080409D000051
Figure DEST_PATH_G200680029692620080409D000061
表7 
Figure DEST_PATH_G200680029692620080409D000071
表7A 
非球面的常数 
Figure DEST_PATH_G200680029692620080409D000081
Figure DEST_PATH_G200680029692620080409D000091
Figure DEST_PATH_G200680029692620080409D000101
Figure DEST_PATH_G200680029692620080409D000111
Figure DEST_PATH_G200680029692620080409D000121
表8 
表8A 
非球面的常数 
Figure DEST_PATH_G200680029692620080409D000141
Figure DEST_PATH_G200680029692620080409D000151
Figure DEST_PATH_G200680029692620080409D000161
Figure DEST_PATH_G200680029692620080409D000171
Figure DEST_PATH_G200680029692620080409D000181

Claims (32)

1.适合于微光刻投影曝光机的投影物镜，其用于将该投影物镜的物平面中提供的图案成像到该投影物镜的像平面上，该投影物镜包括：
多个光学元件，所述光学元件对于在该投影物镜的工作波长处的辐射是透明的；
其中该投影物镜具有最接近像平面的最后一个光学元件；
其中该最后一个光学元件包括平凸复合透镜，该平凸复合透镜具有像方平凸第二透镜元件和物方第一透镜元件，所述像方平凸第二透镜元件具有弯曲的入射表面和基本上是平面的出射表面，所述物方第一透镜元件具有弯曲的入射表面和与所述第一透镜元件的弯曲的入射表面光学接触的弯曲的出射表面，
其中第一透镜元件和第二透镜元件中的至少一个由折射率为n＞1.6的高折射率材料构成。
2.根据权利要求1的投影物镜，其中第一透镜元件的弯曲的入射表面的第一曲率半径R1大于第二透镜元件的入射表面的第二曲率半径R2。
3.根据权利要求1或2的投影物镜，其中第一透镜元件具有第一折射率n1，其小于第二透镜元件的第二折射率n2，使得折射率差Δn＝n2-n1满足条件Δn≥0.25。
4.根据权利要求1或2的投影物镜，其中第二透镜元件由高折射率结晶材料制成，并且第一透镜元件由玻璃状材料制成。
5.根据权利要求4的投影物镜，其中所述结晶材料从包括下述的组中选择：氧化铝(Al2O3)、氧化铍(BeO)、氧化镁铝(MgAlO4、尖晶石)、氧化镁(MgO)、氧化钇铝(Y3Al5O12)、氧化钇(Y2O3)和氟化镧(LaF3)。
6.根据权利要求1或2的投影物镜，其中折射率为n1的浸没介质置于第一透镜元件的出射表面和第二透镜元件的入射表面之间的间隙中。
7.根据权利要求6的投影物镜，其中第一透镜元件具有第一折射率n1，其小于第二透镜元件的第二折射率n2，使得折射率差Δn＝n2-n1满足条件Δn≥0.25，并且其中浸没介质的折射率在1.3≤n1≤1.6的范围内。
8.根据权利要求6的投影物镜，其中该间隙具有在50μm≤GW≤2mm的范围内的最大间隙宽度GW。
9.根据权利要求1或2的投影物镜，其中该最后一个光学元件包括超半球形透镜，该超半球形透镜具有曲率半径为R2的弯曲的入射表面、基本上是平面的出射表面，以及轴向透镜厚度T，该轴向透镜厚度T定义为沿透镜光轴测得的入射表面和出射表面之间的距离，其中T＞R2。
10.根据权利要求9的投影物镜，其中该投影物镜的像方数值孔径为1.7≤NA≤1.8。
11.根据权利要求9的投影物镜，其中该超半球形透镜的形状是半球形部分和圆柱形部分的组合，该圆柱形部分的半径等于半球形部分的曲率半径。
12.根据权利要求9的投影物镜，其中该超半球形透镜具有球形的入射表面，该入射表面球形地延伸超过经该球形入射表面的曲率中心的中心截面并垂直于该透镜的光轴。
13.根据权利要求9的投影物镜，其中该超半球形透镜形成复合平凸的最后一个光学元件的像方第二透镜元件。
14.根据权利要求1或2的投影物镜，其中该高折射率材料在工作波长处具有折射率n≥1.8。
15.根据权利要求1或2的投影物镜，其中该高折射率材料是蓝宝石。
16.根据权利要求1或2的投影物镜，其中物方数值孔径NAOjb大于0.3。
17.根据权利要求16的投影物镜，其中该物方数值孔径NAObj＞0.36，以及绝对缩小比率为|β|≤0.25。
18.根据权利要求1或2的投影物镜，其中将该投影物镜设计为参考像差来修改的浸没物镜，使得最后一个光学元件和像平面之间的像方工作距离充满折射率大于1的浸没介质。
19.根据权利要求18的投影物镜，其中该投影物镜适用于在工作波长处折射率大于1.4的浸没流体。
20.根据权利要求19的投影物镜，其中该投影物镜是为193nm工作波长而设计的，并且其中该浸没流体是环己烷。
21.根据权利要求1或2的投影物镜，其中该投影物镜设计为固体浸没物镜，其具有约为工作波长或以下的有限像方工作距离，使得能够将该投影物镜的像方出射表面射出的倏逝场用于成像。
22.根据权利要求1或2的投影物镜，其中将该投影物镜设计为固体浸没光刻，其中该投影物镜的像方出射表面与和待曝光的衬底相关联的内耦合表面机械接触。
23.根据权利要求1或2的投影物镜，其中像方数值孔径NA大于1.3。
24.根据权利要求1或2的投影物镜，其中置于最接近像平面的光瞳面位于最接近像平面的光束直径的局部最大值的区域和像平面之间的会聚光束的区域中。
25.根据权利要求1或2的投影物镜，其中该投影物镜包括至少一个非球面透镜组，该非球面透镜组由数量为NASPL的至少两个紧接连续的非球面透镜构成，所述非球面透镜提供数量为NASP的非球面透镜表面，其中非球面比率AR＝NASP/NASPL满足条件AR＞1。
26.根据权利要求1或2的投影物镜，其中像方非球面透镜组直接安排在最后一个光学元件的上游，该非球面透镜组由数量为NASPL的至少两个紧接连续的非球面透镜构成，所述非球面透镜提供数量为NASP的非球面透镜表面，其中非球面比率AR＝NASP/NASPL满足条件AR＞1.5。
27.根据权利要求1或2的投影物镜，其中在最后一个光学元件的上游直接提供至少三个紧接连续的非球面透镜表面。
28.根据权利要求26的投影物镜，其中该像方非球面透镜组包括具有面向像面的凹透镜表面的至少两个连续的凹凸透镜。
29.根据权利要求1或2的投影物镜，其具有第一折射物镜部分，其用于将物平面中提供的图案成像成第一中间像；第二物镜部分，其包括用于将第一中间像成像成第二中间像的至少一个凹面镜；第三物镜部分，其用于将第二中间像成像到像平面上。
30.微光刻投影曝光方法，其用于将投影物镜的物平面中设置的掩模上提供的图案成像到该投影物镜的像平面中提供的衬底上，其中使用根据权利要求1或2的微光刻投影物镜，并且在微光刻投影物镜的最后一个透镜和待曝光的衬底之间引入浸没流体。
31.根据权利要求30的方法，其中使用在投影物镜的工作波长处折射率大于1.4的浸没流体。
32.根据权利要求31的方法，其中该浸没流体在工作波长处具有大于1.5的折射率。
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