DE102005033564A1

DE102005033564A1 - Projective lens for e.g. optical interferometer, has correction surface compensating non-rotation symmetrical aberration, where plane is pupil plane or pupil near plane of lens, and another plane is field plane or field near plane of lens

Info

Publication number: DE102005033564A1
Application number: DE200510033564
Authority: DE
Inventors: Marco Dr. Pretorius; Alexander Dr. Epple; Heiko Dr. Feldmann
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2005-07-19
Publication date: 2007-02-01

Abstract

The lens has an optical unit (114) that is angularly vertical to a primary optical axis and defines a plane perpendicular to the axis. A correction surface (111a) is arranged in another plane and non-rotationally symmetrical to the axis, and partially compensates non-rotation symmetrical aberration. One of the planes is a pupil plane or pupil near plane of the lens, and another plane is field plane or field near plane of the lens. Independent claims are also included for the following: (1) a micro lithographic projection illumination arrangement including a projective lens (2) a method for lithographically producing a micro-structured component (3) a micro-structured component produced according to a method for producing a micro-structured component (4) a digital projection system including a projective lens (5) an optical interferometer including a projective lens.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System, und insbesondere Abbildungssysteme in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, einem digitalen Projektionssystem oder einem optischen Interferometer.The This invention relates to an optical system, and more particularly to imaging systems in a microlithographic projection exposure apparatus, a digital projection system or an optical interferometer.

In solchen optischen Systemen besteht häufig ein Bedarf, optische Flächen im Lichtdurchtritt schräg zu stellen, wie beispielsweise zur Realisierung eines teildurchlässigen Spiegels, der typischerweise unter einem Winkel von 45° zum Strahlengang angeordnet wird. Damit der überwiegende Lichtweg vor und nach einer solchen schrägstehenden Fläche durch optische Elemente verlaufen kann, die zur primären optischen Achse des Systems rotationssymmetrisch sind, werden herkömmlicherweise aus zwei Prismen zusammengesetzte Strahlteilerwürfel (sogenannte „beam splitter cubes") eingesetzt. Diese haben jedoch im Lichtweg ein großes Materialvolumen, was im Hinblick auf die Kosten des Materials (z.B. Kalziumfluorid), Absorptionsverluste und durch Materialinhomogenitäten verursachte Abbildungsfehler nachteilig ist.In Such optical systems often require optical surfaces in the optical system Light passage at an angle to such as the realization of a semitransparent mirror, typically arranged at an angle of 45 ° to the beam path becomes. Thus the predominant Light path before and after such an inclined surface by optical elements can extend to the primary optical axis of the system are rotationally symmetric, are conventionally made of two prisms composite beam splitter cube (so-called "beam splitter cubes ") used. However, these have a large volume of material in the light path, what in terms of the cost of the material (e.g., calcium fluoride), Absorption losses and caused by material inhomogeneities Aberration is disadvantageous.

Als Alternative zu Strahlteilerwürfeln ist beispielsweise aus US 4,953,960 der Einsatz von schrägstehend (ebenfalls typischerweise unter einem Winkel von 45°) angeordneten Strahlteilerplatten bekannt. Diese haben jedoch den Nachteil, dass sie nicht-rotationssymmetrische Abbildungsfehler in das System einführen. Die durch ein solches schrägstehendes optisches Element verursachten primären Bildfehler sind Koma und Astigmatismus.As an alternative to beam splitter cube is for example US 4,953,960 the use of obliquely arranged (also typically at an angle of 45 °) arranged beam splitter plates. However, these have the disadvantage that they introduce non-rotationally symmetric aberrations into the system. The primary aberrations caused by such an inclined optical element are coma and astigmatism.

Zur Korrektur der durch ein schrägstehendes Element verursachten Bildfehler wird in US 5,490,013 eine Kombination von vier Planplatten vorgeschlagen, die je paarweise um ± 45° um zwei Drehachsen gedreht sind, welche senkrecht zur optischen Achse des Grundsystems und senkrecht zueinander sind (wobei das Grundsystem das System ohne diese schräggestellten Planplatten umfasst). Die spezielle Anwendung dieses Korrektionsprinzips in einem Lithographieobjektiv wird z.B. in US 5,251,070 beschrieben.In order to correct the image defect caused by an inclined element, US 5,490,013 proposed a combination of four plane plates which are each rotated in pairs by ± 45 ° about two axes of rotation which are perpendicular to the optical axis of the basic system and perpendicular to each other (the basic system comprising the system without these inclined plane plates). The special application of this correction principle in a lithography objective is described, for example, in US Pat US 5,251,070 described.

Weiterhin sind z.B. aus US 6,611,383 Systeme bekannt, bei denen ein Strahlteiler in Nähe der Aperturblende oder einer Pupille derart ausgebildet ist, dass die beiden Planflächen des Strahlteilers einen Winkel bilden. Die Drehung der beiden Flächen relativ zueinander ist dabei um dieselbe Achse ausgeführt, um die jede dieser beiden Flächen bezüglich des Strahlengangs gedreht ist.Furthermore, for example US 6,611,383 Systems are known in which a beam splitter in the vicinity of the aperture diaphragm or a pupil is formed such that the two planar surfaces of the beam splitter form an angle. The rotation of the two surfaces relative to each other is carried out about the same axis about which each of these two surfaces is rotated with respect to the beam path.

Die obigen Ansätze erzielen jeweils eine partielle oder vollständige Korrektion der primären nicht-rotationssymmetrischen Bildfehler. Gerade bei extrem hochgeöffneten Lithographieobjektiven bewirken jedoch nicht nur die durch Dezentrierung verursachten primären Abbildungsfehler, sondern auch Bildfehler höherer Ordnung eine Beeinträchtigung der Abbildungsqualität.The above approaches each achieve a partial or complete correction of the primary non-rotationally symmetric Image defects. Especially with extremely high-opening lithography lenses not only cause the primary aberrations caused by decentration, but also higher-order aberrations an impairment the picture quality.

US 6,590,718 B2 offenbart in einem Reduktionsobjektiv insbesondere für die Mikrolithographie u.a. den Einsatz einer Polarisationsstrahlteilerplatte, welche zur Korrektur von Astigmatismus niedriger Ordnung keilförmig ausgebildet ist. US 6,590,718 B2 discloses in a reduction objective, in particular for microlithography, inter alia, the use of a polarization beam splitter plate, which is wedge-shaped for the correction of low-order astigmatism.

Zur Kompensation von verbleibenden Abbildungsfehlern höherer Ordnung weist eine Oberfläche dieser Polarisationsstrahlteilerplatte eine gezielte Asphärisierung („targeted aspherization") auf, welche nicht-rotationssymmetrisch, jedoch symmetrisch zur Meridionalebene des Systems ausgebildet ist.to Compensation of remaining higher-order aberrations has a surface this polarization beam splitter plate targeted aspherization ( "Targeted aspherization ") which are non-rotationally symmetric, but symmetrical to the meridional plane of the system is formed.

Aus US 6,597,511 B2 ist es bekannt, in einem Beleuchtungssystem einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, welches in der Retikelebene ein außeraxiales Objektfeld für ein katoptrisches oder katadioptrisches Projektionsobjektiv ausleuchtet, eines der optischen Elemente des Beleuchtungssystems zwecks Telezentrieanpassung asymmetrisch bezüglich der optischen Achse auszurichten, wobei dieses optische Element in Nähe der Feld- bzw. Retikelebene oder einer dazu konjugierten Ebene angeordnet ist. Dieses optische Element kann als dezentrierte sphärische Linse, als rotationssymmetrische asphärische Linse oder auch mit einer Freiformfläche ausgebildet sein.Out US 6,597,511 B2 It is known that in an illumination system of a microlithographic projection exposure apparatus which illuminates an off-axis object field for a catoptric or catadioptric projection objective in the reticle plane, one of the optical elements of the illumination system is aligned asymmetrically with respect to the optical axis for the purpose of telecentricity adaptation, this optical element being located in the vicinity of the field. or reticle plane or a plane conjugate thereto is arranged. This optical element may be formed as a decentered spherical lens, as a rotationally symmetrical aspherical lens or with a freeform surface.

Des Weiteren erfolgt ein Einsatz von Freiformflächen auch in polarisationsbeeinflussenden optischen Elementen, die aus doppelbrechendem oder optisch aktivem Material bestehen und eine dickenabhängige polarisationsdrehende Wirkung haben, wie im Falle von optisch aktiven Materialien z.B. in der PCT-Anmeldung PCT/EP2005/000320 (angemeldet am 14.01.2005) beschrieben.Of Furthermore, free-form surfaces are also used in polarization-influencing optical elements made of birefringent or optically active Material exist and a thickness-dependent polarization-rotating As in the case of optically active materials, e.g. in PCT application PCT / EP2005 / 000320 (registered on 14.01.2005).

Aus US 2004/0075894 A1 ist es bekannt, in einem katadioptrischen Reduktionsobjektiv eine Mehrbereichslinse („multi-region lens") einzusetzen, welche unmittelbar benachbart zu zwei Faltspiegeln angeordnet und derart mit Bereichen unterschiedlicher Krümmungsradien ausgebildet ist, dass sie einen dem einen Faltspiegel zugeordneten ersten Linsenbereich und einen dem anderen Faltspiegel zugeordneten zweiten Linsenbereich aufweist, wobei die Brechkraft dieser beiden Linsenbereiche unterschiedlich ist.Out US 2004/0075894 A1 is known in a catadioptric reduction objective a multirange lens ("multi-region lens "), which are arranged immediately adjacent to two folding mirrors and is formed with areas of different radii of curvature such that they have a first lens area associated with the one folding mirror and a second lens area associated with the other folding mirror wherein the refractive power of these two lens areas is different is.

Aus US 6,268,903 B1 ist ein Verfahren zum Einstellen einer optischen Projektionsvorrichtung bekannt, bei dem, basierend auf der Messung von Bildfehlern der Projektionsvorrichtung mitsamt eines an einer vorbestimmten Position befindlichen Korrekturelements, die für eine Korrektur dieser Bildfehler geeignete Oberflächenform des Korrekturelements berechnet wird, woraufhin das Korrekturelement entsprechend bearbeitet und wieder an seiner vorbestimmten Position angeordnet wird.Out US 6,268,903 B1 For example, a method of adjusting an optical projection apparatus is known in which, based on the measurement of aberrations of the projection device together with a correction element located at a predetermined position, the surface shape of the correction element suitable for correcting these aberrations is calculated, whereupon the correction element is processed accordingly and again is arranged at its predetermined position.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, schrägstehende optische Elemente auch in präzisen optischen Systemen einsetzbar zu machen, welche nur eine sehr geringe Toleranz bezüglich nicht-rotationssymmetrischer Abbildungsfehler aufweisen, wie beispielsweise in einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, einem digitalen Projektionssystem oder einem optischen Interferometer.task It is the object of the present invention to provide inclined optical elements also in precise optical systems can be used, which only a very small Tolerance regarding have non-rotationally symmetric aberrations, such as in a microlithography projection exposure apparatus, a digital projection system or an optical interferometer.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.These Task becomes according to the characteristics the independent one claims solved.

Ein erfindungsgemäßes optisches System umfasst:

– eine primäre optische Achse, welche eine von einer Mehrzahl der optischen Elemente des optischen Systems aufgespannte Symmetrieachse ist;
– wenigstens ein zu dieser primären optischen Achse schrägstehendes optisches Element, durch dessen Schnittpunkt mit der primären optischen Achse eine erste, zur primären optischen Achse senkrechte Ebene definiert wird; und
– wenigstens eine in einer zweiten Ebene angeordnete Korrekturfläche, welche durch das schrägstehende optische Element verursachte, nicht-rotationssymmetrische Abbildungsfehler wenigstens teilweise kompensiert und nicht-rotationssymmetrisch zu der primären optischen Achse ist;
– wobei eine Ebene von der ersten und der zweiten Ebene eine Pupillenebene oder pupillennahe Ebene des optischen Systems ist und die andere Ebene von der ersten und der zweiten Ebene eine Feldebene oder feldnahe Ebene des optischen Systems ist.

An optical system according to the invention comprises:

A primary optical axis which is an axis of symmetry subtended by a plurality of the optical elements of the optical system;
At least one optical element inclined to said primary optical axis, by the intersection of which with the primary optical axis a first plane perpendicular to the primary optical axis is defined; and
At least one correction surface arranged in a second plane, which is caused by the oblique optical element, is at least partially compensated for non-rotationally symmetric aberrations and is non-rotationally symmetrical to the primary optical axis;
Wherein one plane of the first and second planes is a pupil plane or pupil-near plane of the optical system and the other plane of the first and second planes is a field plane or near-field plane of the optical system.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird der Begriff „primäre optische Achse" zur Bezeichnung der Referenzachse verwendet, bezüglich der ein „schrägstehendes optisches Element" verkippt ist. Unter „primärer optischer Achse" ist dabei im Rahmen der vorliegenden Anmeldung die von der Mehrzahl der optischen Elemente gebildete Symmetrieachse zu verstehen. Mit anderen Worten ist die „primäre optische Achse" jeweils eine gerade Linie oder eine Aufeinanderfolge von geraden Linienabschnitten, die durch die Krümmungsmittelpunkte der rotationssymmetrischen optischen Komponenten verläuft.in the For the purposes of the present application, the term "primary optical Axis "designating the Reference axis used, with respect the one "inclined optical element "tilted is. Under "primary optical Axis "is included in the context of the present application, the majority of the optical elements to understand the symmetry axis formed. In other words, the "primary optical Axis "one each straight line or a succession of straight line sections, through the centers of curvature the rotationally symmetrical optical components runs.

Die Formulierung, dass die eine Ebene von der ersten und der zweiten Ebene eine Pupillenebene oder pupillennahe Ebene des optischen Systems ist und die andere Ebene von der ersten und der zweiten Ebene eine Feldebene oder feldnahe Ebene des optischen Systems ist, ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung so zu verstehen, dass erfindungsgemäß auch Abweichungen von der exakten Positionierung in einer Pupillenebene bzw. einer Feldebene, also „pupillennahe" bzw. „feldnahe" Positionierungen, möglich sind und von der vorliegenden Anmeldung umfasst werden. Dabei soll unter einer „pupillennahen Ebene" eine Ebene verstanden werden, deren Abstand von der nächstliegenden Pupillenebene entlang der primären optischen Achse maximal 20% des Abstandes von der nächstliegenden Feldebene entlang der primären optischen Achse beträgt. Entsprechend soll unter einer „feldnahen Ebene" eine Ebene verstanden werden, deren Abstand von der nächstliegenden Feldebene entlang der primären optischen Achse maximal 20% des Abstandes von der nächstliegenden Pupillenebene entlang der primären optischen Achse beträgt.The Formulation that the one level of the first and the second Plane a pupil plane or pupil-near plane of the optical system is and the other level of the first and the second level one Field level or near-field level of the optical system is in the Meaning of the present application so that according to the invention also deviations from the exact positioning in a pupil plane or a Field level, ie "pupil-near" or "field-near" positioning, possible and are encompassed by the present application. It should under a pupil-close Level "one level be understood, whose distance from the nearest pupil plane along the primary optical axis maximum 20% of the distance from the nearest Field level along the primary optical axis is. Accordingly, under a "near field Level "one level be understood, whose distance from the nearest field level along the primary optical axis maximum 20% of the distance from the nearest Pupil plane along the primary optical axis is.

Im Rahmen der Erfindung wurde überraschend festgestellt, dass eine Kompensation der durch ein schrägstehendes Element in das System eingeführten nicht-rotationssymmetrischen Abbildungsfehler nicht möglichst nahe am Entstehungsort dieser Abbildungsfehler oder einem zu diesem Entstehungsort optisch konjugierten Ort erfolgen muss. Vielmehr ist es vorteilhaft, wenn die zur Kompensation der durch ein schrägstehendes optisches Element hervorgerufenen nicht-rotationssymmetrischen Abbildungsfehler verwendete, nicht-rotationssymmetrische Korrekturfläche dann benachbart zu einer Feldebene angeordnet wird, falls sich das schrägstehende optische Element nahe einer Pupillenebene befindet. Hingegen ist die besagte Korrekturfläche dann zumindest unmittelbar benachbart zu einer Pupillenebene angeordnet, wenn sich das schrägstehende optische Element in einer Feldebene befindet. Hierbei hat es sich insbesondere gezeigt, dass sich durch den Einsatz bereits einer einzigen nicht-rotationssymmetrischen Korrekturfläche auch Abbildungsfehler bis zu hoher Ordnung kompensieren lassen.In the context of the invention, it has surprisingly been found that a compensation of the non-rotationally symmetric aberrations introduced by an inclined element into the system need not occur as close as possible to the origin of these aberrations or to a location optically conjugated to this origin. Rather, it is advantageous if the non-rotationally symmetric aberration used to compensate for the non-rotationally symmetric imaging aberration caused by an inclined optical element is then arranged adjacent to a field plane if the oblique optical element is located near a pupil plane. On the other hand, the said correction surface then arranged at least immediately adjacent to a pupil plane when the inclined optical element is located in a field plane. In this case, it has been found, in particular, that it is also possible to compensate for aberrations up to high order by using a single non-rotationally symmetrical correction surface.

Mit anderen Worten ist als Ort für eine die nicht-rotationssymmetrischen Abbildungsfehler kompensierende Korrekturfläche im Wesentlichen ein „Fourier-transformierter Ort" bzw. eine Fourier-transformierte Ebene (d.h. Pupillenebene zu Feldebene oder Feldebene zu Pupillenebene) vorteilhaft.With other words, as a place for one is the non-rotationally symmetric Aberration compensating correction surface substantially a "Fourier transformed Place "or a Fourier-transformed Plane (i.e., pupil plane to field plane or field plane to pupil plane) advantageous.

Gemäß einem weiteren Ansatz umfasst daher ein erfindungsgemäßes optisches System:

– eine primäre optische Achse, welche eine von einer Mehrzahl der optischen Elemente des optischen Systems aufgespannte Symmetrieachse ist;
– wenigstens ein zu dieser primären optischen Achse schrägstehendes optisches Element, durch dessen Schnittpunkt mit der primären optischen Achse eine erste, zur primären optischen Achse senkrechte Ebene definiert wird; und
– wenigstens eine in einer zweiten Ebene angeordnete Korrekturfläche, welche durch das schrägstehende optische Element verursachte, nicht-rotationssymmetrische Abbildungsfehler wenigstens teilweise kompensiert und nicht-rotationssymmetrisch zu der primären optischen Achse ist;
– wobei die zweite Ebene im Wesentlichen eine Fouriertransformierte Ebene zu der ersten Ebene ist.

According to another approach, therefore, an optical system according to the invention comprises:

A primary optical axis which is an axis of symmetry subtended by a plurality of the optical elements of the optical system;
At least one optical element inclined to said primary optical axis, by the intersection of which with the primary optical axis a first plane perpendicular to the primary optical axis is defined; and
At least one correction surface arranged in a second plane, which is caused by the oblique optical element, is at least partially compensated for non-rotationally symmetric aberrations and is non-rotationally symmetrical to the primary optical axis;
- wherein the second plane is substantially a Fourier transformed plane to the first plane.

Dabei kann entweder die erste Ebene im Wesentlichen eine Feldebene und die zweite Ebene im Wesentlichen eine Pupillenebene sein, oder die erste Ebene kann im Wesentlichen eine Pupillenebene und die zweite Ebene im Wesentlichen eine Feldebene sein.there either the first level can essentially be a field level and the second level will be essentially a pupil level, or the first level can be essentially one pupil level and the second Level essentially be a field level.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist für den Fall, dass die Strahlteilerplatte pupillennah angeordnet ist, die nicht-rotationssymmetrische Korrekturfläche derart im Abbildungsstrahlengang angeordnet, dass die Bedingung D₁ < D₂ erfüllt ist, wobei D₁ der Durchmesser eines für die optische Abbildung genutzten Lichtbündels, welches von einem in der Mitte des Objektfeldes angeordneten Objektpunkt ausgeht, an der nicht-rotationssymmetrischen Korrekturfläche ist, und wobei D₂ der gesamte zur optischen Abbildung genutzte Durchmesser an der nicht-rotationssymmetrischen Korrekturfläche ist. Vorzugsweise ist hierbei die Bedingung

erfüllt. Hierbei ist vorzugsweise das schrägstehende optische Element derart im Abbildungsstrahlengang angeordnet, dass für das Verhältnis einer Strahlhöhe y₁ eines Hauptstrahls eines radial maximal von der primären optischen Achse entfernten Feldpunktes zu einer Strahlhöhe y₂ eines Randstrahls des Feldpunktes auf der primären optischen Achse die Bedingung |y₂/y₁| > 2, bevorzugt |y₂/y₁| > 3, und noch bevorzugter |y₂/y₁| > 5 erfüllt ist. Bei dieser pupillennahen Positionierung bewirkt das schrägstehende optische Element (z.B. eine Strahlteilerplatte) hauptsächlich Fehler in der Pupillenabbildung des optischen Systems, die teilweise auch durch die Freiheitsgrade rotationssymmetrischer optischer Wirkflächen kompensiert werden können, sowie nicht-rotationssymmetrische Verzeichungs- und Telezentriefehler, die besonders gut durch eine erfindungsgemäße Korrekturfläche in der Nähe der Objekt- oder einer Zwischenbildebene korrigierbar sind.According to a preferred embodiment, in the case where the beam splitter plate is arranged close to the pupil, the non-rotationally symmetric correction surface is arranged in the imaging beam path in such a way that the condition D ₁ <D _{2 is} satisfied, where D _{1 is} the diameter of a light beam used for the optical imaging, which originates from an object point arranged in the center of the object field, at which non-rotationally symmetrical correction surface is, and where D _{2 is} the total diameter used for the optical imaging on the non-rotationally symmetrical correction surface. Preferably, this is the condition

Fulfills. In this case, the oblique optical element is preferably arranged in the imaging beam path in such a way that for the ratio of a beam height y _{1 of} a main beam to a beam height y _{2 of} an edge beam of the field point on the primary optical axis, the field | y is predominantly radially remote from the primary optical axis ₂ / y ₁ | > 2, preferably | y ₂ / y ₁ | > 3, and more preferably | y ₂ / y ₁ | > 5 is fulfilled. In this pupil near positioning causes the inclined optical element (eg a beam splitter plate) mainly errors in the pupil image of the optical system, which can be partially compensated by the degrees of freedom of rotationally symmetric optical active surfaces, as well as non-rotationally symmetric distortion and telecentricity errors, which are particularly well Correction surface according to the invention in the vicinity of the object or an intermediate image plane can be corrected.

Gemäß einem anderen Ansatz ist vorzugsweise das schrägstehende optische Element derart im Abbildungsstrahlengang angeordnet, dass in der ersten Ebene die Randstrahlen eines für die optische Abbildung genutzten Lichtbündels, welches von einem in der Mitte des Objektfeldes angeordneten Objektpunkt ausgeht, im Wesentlichen parallel zueinander sind. Vorzugsweise ist dabei der Sinus des Winkels zwischen dem jeweiligen Randstrahl und der primären optischen Achse betragsmäßig kleiner als 0.2, bevorzugt kleiner als 0.1.According to one Another approach is preferably the inclined optical element arranged in the imaging beam path such that in the first Plane the marginal rays of a for the optical image used light beam, which of a in the center of the object field arranged object point goes out, in Are substantially parallel to each other. Preferably, the Sine of the angle between the respective marginal ray and the primary optical Axis smaller in size than 0.2, preferably less than 0.1.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die nicht-rotationssymmetrische Korrekturfläche als einzige Symmetrie eine Spiegelsymmetrie bezüglich einer Meridionalebene des Abbildungssystems auf.According to one preferred embodiment indicates the non-rotationally symmetric correction area the only symmetry is a mirror symmetry with respect to a meridional plane of the imaging system.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist nicht-rotationssymmetrische Korrekturfläche eine Freiformfläche.According to one another preferred embodiment is non-rotationally symmetric Correction surface one Freeform surface.

Die nicht-rotationssymmetrische Korrekturfläche kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in Bezug auf die primäre optische Achse eine 4-zählige Symmetrie aufweisen.The non-rotationally symmetric correction surface can according to a another preferred embodiment in terms of primary optical axis a 4-fold Have symmetry.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die nicht-rotationssymmetrische Korrekturfläche eine Toroidfläche oder weist eine torische Grundform auf. Eine solche torische Grundform bewirkt eine gute Korrektion des primären durch die Strahlteilerplatte verursachten Astigmatismus, da die unterschiedlichen Schnittweiten im meridionalen und sagittalen Schnitt getrennt beeinflusst werden können. Insbesondere in Anwendungen bzw. Systemen mit geringeren Genauigkeitsanforderungen (z.B. Digitalprojektor) kann die Korrekturfläche eine rein torische Fläche sein.According to a further embodiment, the non-rotationally symmetrical correction surface is a To roidfläche or has a toric basic shape. Such a toric basic shape causes a good correction of the primary astigmatism caused by the beam splitting plate, since the different cutting widths in the meridional and sagittal sections can be influenced separately. Especially in applications or systems with lower accuracy requirements (eg digital projector), the correction surface can be a purely toric surface.

Die nicht-rotationssymmetrische Korrekturfläche kann insbesondere durch eine Polynomentwicklung nach Koordinaten in zwei senkrecht zur Bezugsachse liegenden Koordinatenrichtungen (z.B. x und y) beschreibbar sein, die eine maximal auftretende Ordnung hat, für welche die Bedingung 4 < n < ∞ erfüllt ist. Dabei ist unter der „maximal auftretenden Ordnung" der Polynomentwicklung die höchste, in den Entwicklungsgliedern der Polynomentwicklung auftretende Exponentensumme (d.h. der Summe der Exponenten in den Potenzen bezüglich der Koordinaten x und y) zu verstehen, bei der die Polynomentwicklung abbricht (d.h. eine mit dem Term x³y⁴ abbrechende Polynomentwicklung hat die maximal auftretende Ordnung 7).The non-rotationally symmetric correction surface can in particular be described by a polynomial winding according to coordinates in two coordinate directions lying perpendicular to the reference axis (eg x and y), which has a maximum occurring order for which the condition 4 <n <∞ is satisfied. The term "maximum occurring order" of the polynomial winding is understood to mean the highest exponent sum occurring in the development terms of the polynomial winding (ie the sum of the exponent in the powers with respect to the coordinates x and y) at which the polynomial winding terminates (ie one with the Term x ³ y ⁴ breaking polynomial winding has the maximum occurring order 7).

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind in einem Abbildungssystem wenigstens zwei nicht-rotationssymmetrische Korrekturflächen vorhanden. Dies ist insbesondere aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft, da sich beispielsweise zwei Freiformflächen mit kleineren Abweichungen von einer rotationssymmetrischen Grundform einfacher herstellen lassen als eine Freiformfläche mit größerer Abweichung, da das zur Herstellung insbesondere geeignete IBF-Verfahren (IBF = „Ion Beam Figuring") nur relativ geringe Materialabträge erlaubt.According to one another embodiment are at least two non-rotationally symmetric in an imaging system correction surfaces available. This is particularly advantageous for manufacturing reasons, for example, there are two free-form surfaces with smaller deviations make easier from a rotationally symmetric basic shape let as a freeform surface with greater deviation, since the IBF process (IBF = "Ion Beam Figuring ") only relatively small material removal allowed.

Gemäß einer Ausführungsform ist das schrägstehende optische Element eine Strahlteilerplatte.According to one embodiment is the sloping optical element a beam splitter plate.

Das schrägstehende optische Element kann z.B. auch ein Plankeil mit zwei miteinander einen Winkel einschließenden Planflächen sein.The inclined optical element can e.g. also a plan wedge with two with each other including an angle plane surfaces be.

In einer Anwendung der Erfindung weist das schrägstehende optische Element eine Beschichtung auf, die für einfallendes Licht eine vom Polarisationszustand oder vom Einfallswinkel abhängige Transmission bewirkt, oder eine Beschichtung, die eine vom Polarisationszustand oder vom Einfallswinkel abhängige Verzögerung zwischen zueinander senkrechten Polarisationszuständen bewirkt.In An application of the invention comprises the inclined optical element a coating on that for incident light one from the polarization state or from the angle of incidence dependent Transmission causes, or a coating, one of the polarization state or dependent on the angle of incidence delay between mutually perpendicular polarization states causes.

Auch in solchen Anwendungen ist es erforderlich, das die betreffende Platte als Trägerfläche mindestens eine Fläche aufweist, die einen erheblich von Null abweichenden Winkel zum Strahlengang bildet. Die Schwächung und/oder Verzögerung kann insbesondere dazu genutzt werden, die Homogenität der Beleuchtungsstärke im Bild zu verbessern, die beispielsweise auf Grund von Apodisationseffekten beeinträchtigt sein kann. Apodisationseffekte können aufgrund von Polarisationseinflüssen bei der Abbildung mit hochgeöffneten Bündeln auftreten, oder sie können die Folge unterschiedlicher Länge der durchlaufenen Glaswege für verschiedene Feldbündel sein. Im ersten Falle ist die Planplatte mit der Beschichtung vorzugsweise in der Nähe der Pupille des optischen Systems angeordnet. Im zweiten Falle ist die Planplatte vorzugsweise in der Nähe des Objektes oder eines Zwischenbildes angeordnet, und die Beschichtung ist vorzugsweise zusätzlich lateral strukturiert, so dass die Schwächungsunterschiede aufgrund unterschiedlicher Glaswege gerade kompensiert werden können.Also in such applications, it is necessary that the relevant Plate as support surface at least an area having a significantly different from zero angle to the beam path forms. The weakening and / or delay can be used in particular to the homogeneity of the illuminance in the picture to improve, for example, due to apodization effects impaired can be. Apodization effects can due to polarization influences occur when imaging with high-open bundles, or you can the sequence of different lengths the passed glass paths for different field bundles be. In the first case, the plane plate with the coating is preferably near the Pupil of the optical system arranged. In the second case is the Planplatte preferably near the Object or an intermediate image arranged, and the coating is preferably additional laterally structured so that the attenuation differences due different glass paths can be compensated just.

In einer weiteren Anwendung der Erfindung ist das schrägstehende optische Element zur Kompensation von nicht-rotationssymmetrischen Abbildungsfehlern des Abbildungssystems zum Strahlengang dezentrierbar und/oder um eine zur Meridionalebene senkrechte Achse drehbar.In Another application of the invention is the inclined optical element for compensation of non-rotationally symmetric aberrations of the imaging system to the beam path decentered and / or order an axis perpendicular to the Meridionalebene axis rotatable.

Ein weiterer Anwendungsbereich der Erfindung beruht darauf, dass ein optisches System aufgrund fertigungsbedingter Fehler von Oberflächen, Fehlern bei den mechanischen Anlageflächen, statischen oder thermisch-induzierten Brechzahlinhomogenitäten im Glas etc. nicht-rotationssymmetrische Fehler aufweisen kann, die zu nicht-rotationssymmetrischen Fehlern in der Abbildung führen.One Another application of the invention is based on that a optical system due to manufacturing errors of surfaces, defects at the mechanical contact surfaces, static or thermally-induced refractive index inhomogeneities in the glass etc. non-rotationally symmetric May have errors leading to non-rotationally symmetric errors in the Lead picture.

Diese Abbildungsfehler können gezielt beeinflusst werden, also insbesondere verringert werden, indem man eine in dem optischen System angeordnete schräggestellte Platte um kleine Winkelbeträge um eine vorbestimmte Nullstellung dreht, oder indem man eine schräggestellte Platte durch außerhalb des optisch genutzten Bereichs angreifende Kräfte (durch Aktuatoren in mittels FEM-Rechnungen simulierbarer Weise) gezielt deformiert. Durch Einstellen äußerer Kräfte kann dann die Platte gezielt „verbogen" werden, wobei auch eine mit Bezug zur Plattennormale symmetrische Durchbiegung nicht-rotationssymmetrische Bildfehler beeinflusst, da die Platte schräg zum Strahlengang steht. Auf diese Weise lassen sich definierte Beträge von dem durch die schräggestellte Platte verursachten Astigmatismus und der durch die schräggestellte Platte verursachten Koma erzeugen, die den fertigungsbedingten Fehlern entgegenwirken. Dabei kann die vorliegende Erfindung dazu genutzt werden, den Einfluss dieser schräggestellten Platte (d.h. der durch die schräggestellte Platte erzeugten nicht-rotationssymmetrischen Abbildungsfehler) im kräftefreien, undeformierten Zustand der schräggestellten Platte möglichst vollständig zu eliminieren.These aberrations can be selectively influenced, ie in particular be reduced by rotating a tilted plate arranged in the optical system by small angular amounts by a predetermined zero position, or by an inclined plate by forces acting outside the optically used range (by actuators in means of FEM calculations simulatable manner) selectively deformed. By setting external forces, the plate can then be deliberately "bent", whereby a deflection symmetrical with respect to the plate normal also influences non-rotationally symmetric aberrations, since the plate is oblique to the beam path, thus allowing defined amounts to be determined by the slanted plate caused astigmatism and that caused by the slanted plate verur create coma that counteract production-related errors. In this case, the present invention can be used to eliminate as completely as possible the influence of this slanted plate (ie the generated by the inclined plate non-rotationally symmetric aberrations) in the force-free, undeformed state of the slanted plate.

Die Erfindung betrifft ferner eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, ein Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, ein mikrostrukturiertes Bauelement, ein digitales Projektionssystem und ein optisches Interferometer.The Invention further relates to a microlithographic projection exposure apparatus, a method for the microlithographic production of microstructured Devices, a microstructured device, a digital projection system and an optical interferometer.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.Further Embodiments of the invention are the description and the dependent claims to remove.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The Invention is described below with reference to the accompanying drawings illustrated embodiments explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1–3 jeweils einen Meridional-Gesamtschnitt durch ein vollständiges katadioptrisches Projektionsobjektiv gemäß unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung; 1 - 3 in each case a meridional overall section through a complete catadioptric projection objective according to different embodiments of the invention;

4–5 jeweils einen vergrößerten Ausschnitt der Darstellung aus 1; 4 - 5 each an enlarged section of the presentation 1 ;

6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des prinzipiellen Aufbaus einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage; und 6 a schematic representation for explaining the basic structure of a microlithography projection exposure apparatus; and

7 eine Schemadiagramm zur Erläuterung des prinzipiellen Aufbaus eines Digitalprojektors gemäß einer weiteren Anwendung der vorliegenden Erfindung. 7 a schematic diagram for explaining the basic structure of a digital projector according to another application of the present invention.

Gemäß 1 ist der prinzipielle Aufbau eines Abbildungssystems in Form eines katadioptrischen Mikrolithographie-Projektionsobjektivs 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.According to 1 is the basic structure of an imaging system in the form of a catadioptric microlithography projection objective 100 according to an embodiment of the present invention.

Das Projektionsobjektiv 100 dient zur Abbildung einer in einer Objektebene OP positionierbaren Maske auf eine in einer Bildebene IP positionierbare lichtempfindliche Schicht in einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage. Die Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, deren prinzipieller Aufbau noch unter Bezugnahme auf 6 näher erläutert wird, verwendet gemäß dem Ausführungsbeispiel als Lichtquelle einen F₂-Laser (Wellenlänge ca. 157 nm), kann jedoch auch für andere Arbeitswellenlängen, z.B. bei Verwendung eines Argon-Fluorid (ArF) Lasers etwa eine Arbeitswellenlänge von 193 nm, bei Verwendung eines Krypton-Fluorid-Lasers (KrF) eine Arbeitswellenlänge von etwa 248 nm, ausgelegt sein.The projection lens 100 serves for imaging a mask which can be positioned in an object plane OP on a photosensitive layer which can be positioned in an image plane IP in a microlithography projection exposure apparatus. The microlithography projection exposure apparatus whose basic structure is still with reference to 6 is explained in more detail, used according to the embodiment as a light source F ₂ laser (wavelength about 157 nm), but can also for other operating wavelengths, for example, when using an argon-fluoride (ArF) laser about a working wavelength of 193 nm, when using of a krypton-fluoride laser (KrF) has a working wavelength of about 248 nm.

Die Designdaten des Projektionsobjektivs 100 sind in Tabelle 1 aufgeführt, wobei die erste Spalte die laufende Nummer einer brechenden oder in anderer Weise ausgezeichneten Fläche, die zweite Spalte des Radius der Fläche in mm, die dritte Spalte dem als Dicke bezeichneten Abstand der Fläche zur nachfolgenden Fläche in mm, und die vierte und fünfte Spalte das Material bzw. die Brechzahl der optischen Komponente angibt.The design data of the projection lens 100 are listed in Table 1, wherein the first column is the sequence number of a refractive or otherwise marked surface, the second column of the radius of the surface in mm, the third column the distance of the surface to the subsequent surface in mm and the fourth and fifth column indicates the material or the refractive index of the optical component.

Die in Tabelle 2 spezifizierten Flächen des Projektionsobjektivs 100 sind jeweils asphärisch gekrümmt, wobei die Krümmung dieser Flächen durch die nachfolgende Asphärenformel gegeben ist:

The areas of the projection lens specified in Table 2 100 are each aspherically curved, the curvature of these surfaces being given by the following aspherical formula:

Dabei sind P die Pfeilhöhe der betreffenden Fläche parallel zur primären optischen Achse, h der radiale Abstand von der primären optischen Achse, r der Krümmungsradius der betreffenden Fläche, K die konische Konstante und C1, C2, ... die in Tabelle 2 aufgeführten Asphärenkonstanten.there P are the height of the arrow the area concerned parallel to the primary optical axis, h is the radial distance from the primary optical Axis, r the radius of curvature the area concerned, K is the conic constant and C1, C2, ... the aspheric constants listed in Table 2.

Das Projektionsobjektiv 100 weist ein erstes katadioptrisches Teilsystem 110 und ein zweites dioptrisches Teilsystem 120 auf. Durch das erste Teilsystem 110 wird ein Zwischenbild IMI erzeugt, dessen ungefähre Lage in 1 durch den mit „IMI" bezeichneten Pfeil angedeutet ist und das durch das zweite Teilsystem 120 in die Bildebene IP abgebildet wird.The projection lens 100 has a first catadioptric subsystem 110 and a second dioptric subsystem 120 on. Through the first subsystem 110 an intermediate IMI is generated whose approximate Location in 1 is indicated by the arrow labeled "IMI" and that by the second subsystem 120 is imaged in the image plane IP.

In 1 angedeutet ist auch eine primäre optische Achse OA, worunter im Rahmen der vorliegenden Anmeldung die von der Mehrzahl der optischen Elemente gebildete Symmetrieachse zu verstehen ist, d.h. eine gerade Linie oder Aufeinanderfolge von geraden Linienabschnitten, die durch die Krümmungsmittelpunkte der rotationssymmetrischen optischen Komponenten verläuft.In 1 Also indicated is a primary optical axis OA, which in the context of the present application means the symmetry axis formed by the plurality of optical elements, ie a straight line or succession of straight line sections which runs through the centers of curvature of the rotationally symmetrical optical components.

Das erste Teilssystem 110 umfasst entlang der primären optischen Achse OA eine Gruppe von refraktiven Linsen 111 bis 113, auf die in Lichtausbreitungsrichtung folgend eine planparallele Strahlteilerplatte 114 angeordnet ist. Die Strahlteilerplatte 114 weist im Ausführungsbeispiel eine Dicke von 10mm auf und ist aus einem bei Arbeitswellenlänge transparenten Material, im Ausführungsbeispiel Kalzium-Fluorid (CaF₂), hergestellt. Die Strahlteilerplatte 114 ist in einem Winkel von 45° zur primären optischen Achse OA angeordnet.The first subsystem 110 comprises a group of refractive lenses along the primary optical axis OA 111 to 113 , Following in the light propagation direction, a plane-parallel beam splitter plate 114 is arranged. The beam splitter plate 114 in the exemplary embodiment has a thickness of 10 mm and is made of a transparent material at working wavelength material, in the embodiment of calcium fluoride (CaF ₂ ). The beam splitter plate 114 is arranged at an angle of 45 ° to the primary optical axis OA.

Das Projektionsobjektiv 100 weist vier Koordinatensystem-Dezentrierungen oder Koordinatensystem-Drehungen auf, welche (unter Bezugnahme auf die in Tabelle 1 aufgelisteten Designdaten) an den Flächen Nr. 10, 12, 23 und 27 auftreten. Hierbei definiert jede Koordinatensystem-Dezentrierung oder Koordinatensystem-Drehung ein neues (versetztes und/oder gedrehtes) Koordinatensystem, in welchem die auf die jeweilige Fläche nachfolgenden Flächen definiert sind. Die zur quantitativen Beschreibung dieser Koordinatensystem-Dezentrierungen verwendeten Dezentrierungsangaben sind in Tabelle 3 angegeben. Auf eine Dezentrierung folgende Flächen sind entlang der z-Achse des neuen Koordinatensystems angeordnet, die solange gültig ist, bis eine erneute Koordinatensystem-Dezentrierung erfolgt. Die Koordinatensystem-Dezentrierung selbst erfolgt an der betreffenden Fläche durch Versetzung der Achsen X, Y und Z sowie Kippen („Tilt") um die Winkel α, β und γ, jeweils mit den in Tabelle 3 angegebenen Werten.The projection lens 100 has four coordinate system decentrations or coordinate system rotations which occur (with reference to the design data listed in Table 1) at the areas Nos. 10, 12, 23 and 27. Here, each coordinate system decentering or coordinate system rotation defines a new (offset and / or rotated) coordinate system in which the surfaces following the respective surface are defined. The decentration data used for the quantitative description of these coordinate system decentrations are given in Table 3. Dislocation following areas are located along the z axis of the new coordinate system, which is valid until a new coordinate system decentration occurs. The coordinate system decentering itself takes place at the relevant surface by displacement of the axes X, Y and Z and tilting ("tilt") by the angles α, β and γ, each with the values given in Table 3.

Auf die Strahlteilerplatte 114 folgt eine Gruppe von refraktiven Linsen 115 und 116 sowie ein Konkavspiegel 117. Das vom Konkavspiegel 117 reflektierte Licht wird nach erneuter Durchquerung der Linsen 115, 116 an der Strahlteilerplatte 114 teilweise reflektiert, und der reflektierte Lichtanteil trifft nach Durchlaufen einer refraktiven Linse 118 auf einen Faltspiegel 119, nach dem das Zwischenbild IMI erzeugt wird. Das zweite Teilsystem 120 umfasst in einem rein refraktiven Aufbau Linsen 121 bis 137, durch welche das Zwischenbild „IMI" in die Bildebene IP abgebildet wird.On the beam splitter plate 114 follows a group of refractive lenses 115 and 116 as well as a concave mirror 117 , That from the concave mirror 117 reflected light is after re-crossing the lenses 115 . 116 at the beam splitter plate 114 partially reflected, and the reflected light component strikes after passing through a refractive lens 118 on a folding mirror 119 after which the intermediate IMI is generated. The second subsystem 120 includes lenses in a purely refractive structure 121 to 137 , by which the intermediate image "IMI" is mapped into the image plane IP.

Die Strahlteilerplatte 114 dient in dem Projektionsobjektiv 100 gemäß 1 zur Teilung des zum Konkavspiegel 117 hin führenden und des vom Konkavspiegel 117 zurückführenden Strahlenganges. Der Einsatz der Strahlteilerplatte 114 hat dabei gegenüber dem ebenfalls möglichen Einsatz eines Strahlteilerwürfels den Vorteil, dass die mit einem Strahlteilerwürfel verbundenen Nachteile (Materialkosten, Absorptionsverluste, durch Materialinhomogenitäten verursachte Abbildungsfehler) weitgehend vermieden werden können. Allerdings führt die Strahlteilerplatte, wie bereits eingangs erläutert, nicht-rotationssymmetrische Abbildungsfehler in das System ein. Diese von der Strahlteilerplatte 114 verursachten Abbildungsfehler umfassen sowohl Fehler der Bildgeometrie (Verzeichnung, Telezentrieabweichungen) als auch Wellenfrontfehler (durch die Strahlteilerplatte verursachter Astigmatismus, durch die Strahlteilerplatte verursachte Koma sowie Bildfehler höherer Ordnungen).The beam splitter plate 114 serves in the projection lens 100 according to 1 to divide the concave mirror 117 leading and the concave mirror 117 returning beam path. The use of the beam splitter plate 114 has the advantage over the likewise possible use of a beam splitter cube that the disadvantages associated with a beam splitter cube (material costs, absorption losses, aberrations caused by material inhomogeneities) can be largely avoided. However, as already explained, the beam splitter plate introduces non-rotationally symmetrical aberrations into the system. This from the beam splitter plate 114 aberrations caused include both errors of the image geometry (distortion, telecenter deviations) and wavefront errors (astigmatism caused by the beam splitter plate, coma caused by the beam splitting plate and higher order aberrations).

Zur Kompensation der von der Strahlteilerplatte 114 verursachten Abbildungsfehler ist im Strahlengang des ersten Teilssystems 110 eine nicht-rotationssymmetrische Korrekturfläche 111a vorgesehen, und zwar auf der Lichteintrittsfläche der ersten, auf die Objektebene folgenden Linse 111.For compensation of the beam splitter plate 114 caused aberration is in the beam path of the first subsystem 110 a non-rotationally symmetric correction surface 111 provided, on the light entry surface of the first, following the object plane lens 111 ,

Die zur primären optischen Achse OA nicht-rotationssymmetrische Korrekturfläche 111a ist eine Freiformfläche, die sich quantitativ unter Verwendung einer Polynomentwicklung in der allgemeinen Form in Gleichung (2) beschreiben lässt:

The non-rotationally symmetric to the primary optical axis OA correction surface 111 is a free-form surface that can be quantitatively described using a polynomial winding in the general form in equation (2):

Dabei bezeichnet z(x,y) die Pfeilhöhe z in Abhängigkeit von den Flächenkoordinaten x und y. Der erste Summand auf der rechten Seite von Gleichung (2) stellt die übliche Scheitelpunktform eines Kegelschnitts dar, wobei k der Kegelschnittparameter ist und der Grundradius durch 1/c gegeben ist. Der zweite Summand auf der rechten Seite von Gleichung (2) ist eine allgemeine Polynomentwicklung in x und y mit Potenzen n und m, die unabhängig voneinander bis unendlich laufen können, wobei die Abzählung über die Indizes m und n (d.h. die Exponenten in den Potenzen von x und y) erfolgt.In this case, z (x, y) denotes the arrow height z as a function of the surface coordinates x and y. The first summand on the right side of equation (2) represents the usual vertex shape of a conic, where k is the conic parameter and the base radius is given by 1 / c. The second summand on the right side of equation (2) is a general polynomial winding in x and y with powers n and m that can run independently to infinity, counting over the indices m and n (ie the exponents are in the powers of x and y).

Die auftretenden Entwicklungskoeffizienten C_mn in der Polynomentwicklung gemäß Gleichung (2) sind für das Ausführungsbeispiel gemäß 1 in Tabelle 4 angegeben, und zwar jeweils der Wert von C_mn für ein Wertepaar von m (= Potenz in x) und n (= Potenz in y). Dabei ist in Tabelle 4 beispielsweise der Wert C₂₃ mit X2Y3 bezeichnet, der Wert C₄₂ ist mit X4Y2 bezeichnet etc.The occurring development _coefficients C _mn in the polynomial winding according to equation (2) are for the embodiment according to 1 in Table 4, in each case the value of C _mn for a pair of values of m (= power in x) and n (= power in y). In this case, in Table 4, for example, the value C _{23 is} denoted by X2Y3, the value C ₄₂ is denoted by X4Y2, etc.

Es ist zu beachten, dass selbstverständlich verschiedene Möglichkeiten bestehen, die gleiche erfindungsgemäße Fläche zu beschreiben, wobei z.B. eine Drehung und/oder eine Bezugspunktänderung des Bezugskoordinatensystems jeweils andere Terme ergeben.It It should be noted that, of course, different options to describe the same inventive area, e.g. a rotation and / or a reference point change of the reference coordinate system each result in different terms.

Wie aus Tabelle 4 ersichtlich, weist die allgemeine Polynomentwicklung gemäß Gleichung (1) für die nicht-rotationssymmetrische Korrekturfläche 111a nur Terme auf, für die m geradzahlig ist (d.h. es treten nur gerade Potenzen in X auf). Ferner enthält die Polynomentwicklung Terme bis zur maximalen Ordnung (n + m)_max = 6. Es hat sich gezeigt, dass für n + m ≤ 6 in den meisten Fällen bzw. Anwendungen eine ausreichend gute Korrektion erzielt wird.As can be seen from Table 4, the general polynomial winding of equation (1) is for the non-rotationally symmetric correction surface 111 only terms for which m is even (ie only even powers appear in X). Furthermore, the polynomial winding contains terms up to the maximum order (n + m) _max = 6. It has been found that for n + m ≤ 6 in most cases or applications a sufficiently good correction is achieved.

Es zeigt sich, dass in dem obigen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen, nicht-rotationssymmetrischen Korrekturfläche 111a die Grundform gut durch einen Torus approximiert werden kann. Dieser torische Anteil kommt darin zum Ausdruck, dass in guter Näherung der horizontale und der vertikale Schnitt ausgezeichnete Schnitte darstellen. Insgesamt ergibt sich für die Korrekturfläche 111a gemäß dem Ausführungsbeispiel in niedrigster Näherung ein rotationssymmetrischer Anteil und in nächsthöherer Näherung ein recht stark ausgeprägter torischer Anteil. Darüber hinaus liegen noch höhere Anteile/Ordnungen vor, die eine Abweichung von der torischen Grundform darstellen. Die torische Grundform bewirkt eine gute Korrektion des primären, durch die Strahlteilerplatte verursachten Astigmatismus, da die erfindungsgemäße Korrekturfläche die unterschiedlichen Schnittweiten im meridionalen und sagittalen Schnitt getrennt beeinflusst. Darüber hinaus zeigt sich, dass die Verwendung auch höherer Ordnungen in der allgemeinen Polynomentwicklung zur zusätzlichen Korrektion auch von Bildfehlern höherer Ordnung führt, so dass insgesamt die Qualität der Korrektion weiter verbessert wird. Gleichwohl kann in Anwendungen bzw. Systemen mit geringeren Genauigkeitsanforderungen (z.B. Digitalprojektor) auch eine rein torische Fläche als Korrekturfläche geeignet sein.It can be seen that, in the above embodiment, the non-rotationally symmetrical correction surface according to the invention 111 the basic form can be well approximated by a torus. This toric part is expressed by the fact that, in a good approximation, the horizontal and the vertical section are excellent cuts. Total results for the correction surface 111 According to the embodiment in the lowest approximation, a rotationally symmetric component and in a next higher approximation, a fairly pronounced toric component. In addition, there are even higher proportions / orders that represent a departure from the toric basic form. The toric basic shape effects a good correction of the primary astigmatism caused by the beam splitter plate, since the correction surface according to the invention separately influences the different cutting widths in the meridional and sagittal sections. In addition, it can be seen that the use of even higher orders in the general polynomial winding for additional correction also leads to higher-order aberrations, so that overall the quality of the correction is further improved. Nevertheless, in applications or systems with lower accuracy requirements (eg digital projector), a purely toric surface may also be suitable as a correction surface.

Wie aus 1 ersichtlich, befindet sich die Korrekturfläche 111a entlang der primären optischen Achse OA des Projektionsobjektivs 100 in unmittelbarer Nähe zur Objektebene OP des Projektionsobjektivs 100. Die Strahlteilerplatte 114 befindet sich hingegen in unmittelbarer Nähe eine Pupillenebene des Projektionsobjektivs 100. Die bevorzugten Positionen der nicht rotationssymmetrischen Korrekturfläche 111a einerseits und der Strahlteilerplatte 114 andererseits werden nachfolgend detaillierter erläutert.How out 1 can be seen, there is the correction surface 111 along the primary optical axis OA of the projection lens 100 in the immediate vicinity of the object plane OP of the projection objective 100 , The beam splitter plate 114 however, in the immediate vicinity is a pupil plane of the projection objective 100 , The preferred positions of the non-rotationally symmetric correction surface 111 on the one hand and the beam splitter plate 114 On the other hand, explained in more detail below.

Was zunächst die Nähe der Korrekturfläche 111a zur Objektebene betrifft, so ist diese gemäß einem geeigneten, quantitativen Kriterium darüber definierbar, dass sich zwischen Strahlenbündeln, die von verschiedenen Objektpunkten ausgehen, am Ort der Korrekturfläche 111a ein geringer Bündelüberlapp ergibt, oder mit anderen Worten eine gute Trennung verschiedener „Subaperturen" vorliegt. Unter „Subapertur" an einer Fläche wird hier der von einem einzelnen Strahlenbündel genutzte Teil dieser Fläche, genauer der Durchmesser des für die optische Abbildung genutzten Lichtbündels an der jeweiligen Fläche verstanden.First, the proximity of the correction surface 111 As far as the object plane is concerned, it is definable in accordance with a suitable quantitative criterion that between bundles of rays emanating from different object points, at the location of the correction surface 111 is a small bundle overlap or, in other words, a good separation of different "subapertures." Here, "subaperture" on a surface is the portion of that surface used by a single beam, more precisely the diameter of the light beam used for optical imaging at the respective one Surface understood.

Hierbei ist, unter Bezugnahme auf die vergrößerte Darstellung der Position der nicht-rotationssymmetrischen Korrekturfläche 111a gemäß 4, vorzugsweise die Bedingung D₁ < D₂ erfüllt, wobei D₁ der Durchmesser des für die optische Abbildung genutzten Lichtbündels eines in der Mitte des Objektfeldes angeordneten Objektpunktes an der nicht-rotationssymmetrischen Fläche 111a und D₂ der gesamte zur optischen Abbildung genutzte Durchmesser an der nicht-rotationssymmetrischen Fläche 111a ist. Weiter bevorzugt ist hierbei die Bedingung

bevorzugt

und noch bevorzugter

erfüllt. Im Ausführungsbeispiel gemäßHere, with reference to the enlarged illustration, the position of the non-rotationally symmetric correction surface 111 according to 4 , preferably satisfies the condition D ₁ <D ₂ , where D _{1 is} the diameter of the light beam used for the optical imaging of an object point arranged in the center of the object field on the non-rotationally symmetrical surface 111 and D _{2 is} the total diameter used for optical imaging on the non-rotationally symmetric surface 111 is. More preferred here is the condition

prefers

and more preferably

Fulfills. In the embodiment according to

1 beträgt

1 is

Im Gegensatz zu der Korrekturfläche 111a ist die Strahlteilerplatte 114 nicht „feldnah", sondern „pupillennah" angeordnet, d.h. an einer Position, wo sich die Feldbündel der einzelnen Objektpunkte vergleichsweise stark überlappen Die Strahlteilerplatte 114 befindet sich also vorzugsweise dort, wo nahezu kollimierte Strahlenbündel vorliegen, d.h. die Randstrahlen der Strahlenbündel zueinander im Wesentlichen parallel sind.Unlike the correction area 111 is the beam splitter plate 114 not "close to the field", but arranged "close to the pupil", ie at a position where the field beams of the individual object points overlap comparatively strongly The beam splitter plate 114 Thus, it is preferably located where almost collimated radiation beams are present, ie the marginal rays of the radiation beams are substantially parallel to one another.

Zur quantitativen Beschreibung der bevorzugten Position der Strahlteilerplatte 114 kann unter Bezugnahme auf die vergrößerte Darstellung in 5 das Kriterium herangezogen werden, wonach die Strahlteilerplatte 114 derart im Abbildungsstrahlengang angeordnet ist, dass ein Abstand „a1" zwischen den Randstrahlen eines für die optische Abbildung genutzten Lichtbündels, welches von einem in der Mitte des Objektfeldes angeordneten Objektpunkt ausgehen, an einer Lichteintrittsfläche der Strahlteilerplatte 114 wenigstens 50%, bevorzugt wenigstens 70%, noch bevorzugter wenigstens 90% des Abstandes „a2" zwischen den äußersten zur optischen Abbildung genutzten Randstrahlen an der Lichteintrittsfläche der Strahlteilerplatte 114 ist.For a quantitative description of the preferred position of the beam splitter plate 114 can with reference to the enlarged view in 5 the criterion be used, according to which the beam splitter plate 114 is arranged in the imaging beam path such that a distance "a1" between the marginal rays of a light beam used for the optical imaging, which emanate from an object point arranged in the center of the object field, at a light entrance surface of the beam splitter plate 114 at least 50%, preferably at least 70%, more preferably at least 90% of the distance "a2" between the outermost edge beams used for optical imaging at the light entry surface of the beam splitter plate 114 is.

Gemäß einem anderen Ansatz ist die Strahlteilerplatte 114 derart im Abbildungsstrahlengang angeordnet, dass für das Verhältnis einer Strahlhöhe y₁ eines Hauptstrahls eines radial maximal von der primären optischen Achse entfernten Feldpunktes zu einer Strahlhöhe y2 eines Randstrahls des Feldpunktes auf der primären optischen Achse die Bedingung |y₂/y₁| > 2, bevorzugt |y₂/y₁| > 3, und noch bevorzugter |y₂/y₁| > 5 erfüllt ist.According to another approach, the beam splitter plate 114 arranged in the imaging beam path such that for the ratio of a beam height y _{1 of} a main beam of a radially maximally distant from the primary optical axis field point to a beam height y2 of a marginal beam of the field point on the primary optical axis, the condition | y ₂ / y ₁ | > 2, preferably | y ₂ / y ₁ | > 3, and more preferably | y ₂ / y ₁ | > 5 is fulfilled.

Allgemein ist erfindungsgemäß dann, wenn sich das schrägstehende optische Element in einer Pupillenebene befindet, die zur Kompensation der durch ein schrägstehendes optisches Element hervorgerufenen nicht-rotationssymmetrischen Abbildungsfehler verwendete, nicht-rotationssymmetrische Korrekturfläche zumindest unmittelbar benachbart zu einer Feldebene (d.h. der Objektebene oder einer hierzu optisch konjugierten Ebene, also einer Zwischenbildebene) angeordnet.Generally is according to the invention then, when the sloping optical element is located in a pupil plane, for compensation the one by a tilted optical element caused non-rotationally symmetric aberration used, non-rotationally symmetric correction area at least immediately adjacent to a field plane (i.e., the object plane or an optically conjugate plane, ie an intermediate image plane) arranged.

Die bei solchen „feldnahen Positionierungen" erfindungsgemäß erzielbare gute Korrektionswirkung der nicht-rotationssymmetrischen Korrekturfläche lässt sich gemäß einem möglichen Erklärungsmodell auf die an derartigen Positionen verbesserte Möglichkeit zur gezielten Beeinflussung feldabhängiger Bildfehler zurückführen. Hierbei ist die pupillennahe Positionierung der Strahlteilerplatte 114 insofern von Vorteil, als die Strahlteilerplatte 114 bei pupillennaher Positionierung hauptsächlich Fehler in der Pupillenabbildung des Abbildungssystems, die teilweise auch durch die Freiheitsgrade der rotationssymmetrischen Korrekturflächen kompensiert werden können, sowie Verzeichungs- und Telezentriefehler bewirkt, die besonders gut durch die erfindungsgemäße Korrekturfläche in Nähe der Objekt- oder einer Zwischenbildebene korrigierbar sind.The good correction effect of the non-rotationally symmetrical correction surface which can be achieved according to the invention in such "near-field positions" can be attributed, according to a possible explanatory model, to the possibility of selectively influencing field-dependent aberrations at such positions 114 insofar advantageous as the beam splitter plate 114 in pupil-near positioning mainly errors in the pupil imaging of the imaging system, which can be partially compensated by the degrees of freedom of the rotationally symmetric correction surfaces, as well as distortion and telecentricity causes, which are particularly well corrected by the inventive correction surface in the vicinity of the object or an intermediate image plane.

Umgekehrt ist die Korrekturfläche 111a vorzugsweise dann zumindest in unmittelbarer Nähe zu einer Pupillenebene angeordnet, wenn sich die Strahlteilerplatte 114 zumindest in unmittelbarer Nähe zu einer Feldebene oder einer hierzu optisch konjugierten Ebene, also einer Zwischenbildebene, befindet (wobei für eine quantitative Beschreibung die obigen Kriterien analog herangezogen werden können).Conversely, the correction surface 111 preferably then arranged at least in the immediate vicinity of a pupil plane when the beam splitter plate 114 at least in the immediate vicinity of a field plane or a plane optically conjugated thereto, ie an intermediate image plane (with the above criteria being able to be used analogously for a quantitative description).

Zur quantitativen Beschreibung von in dem Projektionsobjektiv 100 vorhandenen Abbildungsfehlern sind in Tabelle 5 die Werte für Verzeichnung, Telezentrie und Wellenfrontfehler aufgelistet. Dabei ist in der ersten Spalte („XOB") jeweils die X-Koordinate eines Objektpunktes (in mm) in der Objektebene, in der zweiten Spalte („YOB") jeweils die Y-Koordinate des Objektpunktes (in mm) in der Objektebene, in der dritten Spalte („VZX") die Verzeichnung des Hauptstrahls in Richtung der X-Koordinate (in mm) in der Bildebene, in der vierten Spalte („VZY") die Verzeichnung des Hauptstrahls in Richtung der Y-Koordinate (in mm) in der Bildebene, in der fünften Spalte („TZI") der Telezentriefehler (Winkel des Hauptstrahls zur optischen Achse des Grundsystems (in mrad) und in der sechsten Spalte („WFE") der mittlere quadratische Wellenfrontfehler in der Austrittspupille (in mm) angegeben. Unter dem Hauptstrahl ist hierbei der von einem Objektpunkt durch die Mitte der Aperturblende gehende Strahl zu verstehen.For the quantitative description of in the projection lens 100 Existing aberrations are listed in Table 5 for distortion, telecentricity, and wavefront errors. In each case, in the first column ("XOB") the X coordinate of an object point (in mm) in the object plane, in the second column ("YOB") in each case the Y coordinate of the object point (in mm) in the object plane, in the third column ("VZX") the distortion of the principal ray in the direction of the X-coordinate (in mm) in the image plane, in the fourth column ("VZY") the distortion of the principal ray in the direction of the Y-coordinate (in mm) in the image plane, in the fifth column ("TZI"), the telecentricity error (angle of the principal ray to the optical axis of the fundamental system (in mrad) and in the sixth column ("WFE") the mean square wavefront error in the exit pupil (in mm) In this case, the principal ray is to be understood as meaning the ray passing through the center of the aperture diaphragm from an object point.

In 2 ist ein Projektionsobjektiv 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Designdaten des Projektionsobjektivs 200 sind in Tabelle 6 aufgeführt, wobei in Tabelle 7 spezifizierten Flächen des Projektionsobjektivs 200 asphärisch gekrümmt sind. Das Projektionsobjektiv 200 weist ebenfalls vier Koordinatensystem-Dezentrierungen auf, wobei die zur quantitativen Beschreibung dieser Koordinatensystem-Dezentrierungen verwendeten Dezentrierungsangaben in Tabelle 8 angegeben sind. In zum Projektionsobjektiv 100 analoger Weise sind für die nicht-rotationssymmetrische Korrekturfläche 211a die auftretenden Entwicklungskoeffizienten C_mn in der Polynomentwicklung gemäß Gleichung (2) in Tabelle 9 angegeben. Zur quantitativen Beschreibung von in dem Projektionsobjektiv 200 vorhandenen Abbildungsfehlern sind in Tabelle 10 die Werte für Verzeichnung, Telezentrie und Wellenfrontfehler aufgelistet.In 2 is a projection lens 200 represented according to a second embodiment of the invention. The design data of the projection lens 200 are listed in Table 6, with areas of the projection lens specified in Table 7 200 aspherically curved. The projection lens 200 also has four coordinate system decentrations, the decentration data used to quantitatively describe these coordinate system decentrations are given in Table 8. In to the projection lens 100 analogous way are for the non-rotationally symmetric correction surface 211 the development _coefficients C _mn occurring in the polynomial winding according to equation (2) are given in Table 9. For the quantitative description of in the projection lens 200 Existing aberrations are listed in Table 10 for distortion, telecentricity, and wavefront errors.

Das Projektionsobjektiv 200 entspricht im grundsätzlichen Aufbau (d.h. bis auf die quantitativen designspezifischen Werte) dem Projektionsobjektiv 100 aus 1, wobei einander entsprechende Elemente mit um einhundert erhöhten Bezugsziffern versehen sind.The projection lens 200 In the basic structure (ie, except for the quantitative design-specific values) corresponds to the projection objective 100 out 1 , wherein corresponding elements are provided with increased by one hundred reference numerals.

Das Projektionsobjektiv 200 unterscheidet sich vom Projektionsobjektiv 100 dadurch, dass die Strahlteilerplatte 214 des Projektionsobjektivs 200 eine Dicke von 20 mm aufweist, also doppelt so dick ist wie die Strahlteilerplatte 114 des Projektionsobjektivs 100, so dass die einzelnen Designparameter der übrigen optischen Komponenten des Projektionsobjektivs 200, insbesondere der nicht-rotationssymmetrischen Korrekturfläche 211a, entsprechend angepasst sind.The projection lens 200 is different from the projection lens 100 in that the beam splitter plate 214 of the projection lens 200 has a thickness of 20 mm, which is twice as thick as the beam splitter plate 114 of the projection lens 100 , so that the individual design parameters of the other optical components of the projection lens 200 , in particular the non-rotationally symmetrical correction surface 211 , are adjusted accordingly.

In 3 ist ein Projektionsobjektiv 300 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Designdaten des Projektionsobjektivs 300 sind in Tabelle 11 aufgeführt, wobei in Tabelle 12 spezifizierten Flächen des Projektionsobjektivs 300 asphärisch gekrümmt sind. Das Projektionsobjektiv 300 weist ebenfalls vier Koordinatensystem-Dezentrierungen auf, wobei die zur quantitativen Beschreibung dieser Koordinatensystem-Dezentrierungen verwendeten Dezentrierungsangaben in Tabelle 13 angegeben sind. In zum Projektionsobjektiv 100 bzw. 200 analoger Weise sind für die nicht-rotationssymmetrische Korrekturflächen die auftretenden Entwicklungskoeffizienten C_mn in der Polynomentwicklung gemäß Gleichung (2) in Tabelle 14 angegeben. Zur quantitativen Beschreibung von in dem Projektionsobjektiv 300 vorhandenen Abbildungsfehlern sind in Tabelle 15 die Werte für Verzeichnung, Telezentrie und Wellenfrontfehler aufgelistet.In 3 is a projection lens 300 shown according to a third embodiment of the invention. The design data of the projection lens 300 are listed in Table 11, with areas of the projection lens specified in Table 12 300 aspherically curved. The projection lens 300 also has four coordinate system decentrations, the decentration data used to quantitatively describe these coordinate system decentrations are given in Table 13. In to the projection lens 100 respectively. 200 analogously, the development _coefficients C _mn in the polynomial winding according to equation (2) in Table 14 are given for the non-rotationally symmetrical correction _surfaces . For the quantitative description of in the projection lens 300 Existing aberrations are listed in Table 15 for distortion, telecentricity, and wavefront errors.

Das Projektionsobjektiv 300 entspricht wiederum im grundsätzlichen Aufbau (d.h. bis auf die quantitativen designspezifischen Werte) dem Projektionsobjektiv 100 aus 1, wobei einander entsprechende Elemente mit um zweihundert erhöhten Bezugsziffern versehen sind. Das Projektionsobjektiv 200 unterscheidet sich jedoch vom Projektionsobjektiv 100 dadurch, dass nicht nur eine, sondern zwei nicht-rotationssymmetrische Korrekturflächen 311a, 312a vorgesehen sind, welche jeweils an den Lichteintrittsflächen der Linsen 311 und 312 vorgesehen sind. Die Strahlteilerplatte 314 weist wie die Strahlteilerplatte 114 von 1 eine Dicke von 10mm auf.The projection lens 300 corresponds again in the basic structure (ie, except for the quantitative design-specific values) the projection lens 100 out 1 , wherein corresponding elements are provided with increased by two hundred reference numerals. The projection lens 200 differs, however, from the projection lens 100 in that not only one but two non-rotationally symmetric correction surfaces 311 . 312a are provided, which in each case at the light entry surfaces of the lenses 311 and 312 are provided. The beam splitter plate 314 points like the beam splitter plate 114 from 1 a thickness of 10mm.

Die in dem Projektionsobjektiv 300 von 3 erfolgende „Aufteilung" der Kompensation der durch Strahlteilerplatte 314 verursachten nicht-rotationssymmetrischen Abbildungsfehler auf die zwei nicht-rotationssymmetrischen Korrekturflächen 311a, 312a hat zum einen eine weitere Verbesserung der Korrektion zur Folge.The in the projection lens 300 from 3 taking place "division" of the compensation by beam splitter plate 314 caused non-rotationally symmetric aberrations on the two non-rotationally symmetric correction surfaces 311 . 312a on the one hand results in a further improvement of the correction.

Eine weitere Konsequenz der „Aufteilung" der Kompensation auf zwei nicht-rotationssymmetrische Korrekturflächen besteht darin, dass die Abweichung dieser nicht-rotationssymmetrischen Korrekturflächen von einer rotationssymmetrischen Grundform verringert werden kann. Dies ist fertigungstechnisch vorteilhaft, da das zur Herstellung insbesondere geeignete IBF-Verfahren (IBF = „Ion Beam Figuring") nur relativ geringe Materialabträge erlaubt, so dass sich zwei Freiformflächen mit kleineren Abweichungen von einer rotationssymmetrischen Grundform einfacher herstellen lassen als eine Freiformfläche mit größerer Abweichung.A Another consequence of the "division" of the compensation on two non-rotationally symmetric correction surfaces is that the Deviation of this non-rotationally symmetric Correction surfaces of a rotationally symmetrical basic shape can be reduced. This is manufacturing technology advantageous, since that for the production in particular suitable IBF process (IBF = "Ion Beam Figuring") allows only relatively small material removal, so that there are two freeform surfaces with minor deviations from a rotationally symmetric basic shape easier to produce than a freeform surface with greater deviation.

Gemäß weiterer Ausführungsformen können auch zwei oder mehr nicht-rotationssymmetrische Korrekturflächen vorhanden sein, wobei deren bevorzugte Positionen jeweils zumindest in der Nähe einer Feldebene, d.h. der Objektebene OP oder einer Zwischenbildebene IMI, liegen. Geeignete „feldnahe" Positionen können wiederum anhand der oben beschriebenen Kriterien bestimmt werden.According to others embodiments can There are also two or more non-rotationally symmetric correction surfaces be whose preferred positions each at least in the Near one Field level, i. the object plane OP or an intermediate image plane IMI, lie. Suitable "near-field" positions can turn be determined on the basis of the criteria described above.

Anhand von 6 wird der prinzipielle Aufbau einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage beschrieben. Gemäß 6 weist eine Projektionsbelichtungsanlage 600 eine Beleuchtungseinrichtung 601 und ein Projektionsobjektiv 602 auf. Das Projektionsobjektiv 602 umfasst eine lediglich schematisch angedeutete Linsenanordnung 603 mit einer Aperturblende AP, wobei durch die Linsenanordnung 603 eine optische Achse OA definiert wird. Zwischen der Beleuchtungseinrichtung 601 und dem Projektionsobjektiv 602 ist eine Maske 604 angeordnet, die mittels eines Maskenhalters 605 im Strahlengang gehalten wird. Solche in der Mikrolithographie verwendeten Masken 604 weisen eine Struktur im Mikrometer- bis Nanometer-Bereich auf, die mittels des Projektionsobjektives 602 beispielsweise um den Faktor 4 oder 5 verkleinert auf eine Bildebene IP abgebildet wird. In der Bildebene IP wird ein durch einen Substrathalter 607 positioniertes lichtempfindliches Substrat 615, bzw. ein Wafer, gehalten. Die noch auflösbaren minimalen Strukturen hängen von der Wellenlänge λ des für die Beleuchtung verwendeten Lichtes sowie von der bildseitigen numerischen Apertur des Projektionsobjektives 602 ab, wobei die maximal erreichbare Auflösung der Projektionsbelichtungsanlage 600 mit abnehmender Wellenlänge λ der Beleuchtungseinrichtung 601 und mit zunehmender bildseitiger numerischer Apertur des Projektionsobjektivs 602 steigt.Based on 6 describes the basic structure of a microlithography projection exposure apparatus. According to 6 has a projection exposure system 600 a lighting device 601 and a projection lens 602 on. The projection lens 602 includes a merely schematically indicated lens arrangement 603 with an aperture stop AP, whereby through the lens arrangement 603 an optical axis OA is defined. Between the lighting device 601 and the projection lens 602 is a mask 604 arranged by means of a mask holder 605 is held in the beam path. Such masks used in microlithography 604 have a structure in the micrometer to nanometer range, by means of the projection lens 602 for example, by a factor of 4 or 5 reduced to an image plane IP is mapped. In the image plane IP is a through a substrate holder 607 positioned photosensitive substrate 615 , or a wafer held. The still resolvable minimum structures depend on the wavelength λ of the light used for the illumination and on the image-side numerical aperture of the projection objective 602 with the maximum achievable resolution of the projection exposure system 600 with decreasing wavelength λ of the illumination device 601 and with the image-side numerical aperture of the projection lens 602 increases.

In 7 ist zur Erläuterung einer weiteren Anwendung der vorliegenden Erfindung der prinzipielle Aufbau eines Digitalprojektors in Form eines LCOS-Projektors (LCOS = „Liquid Crystal On Silicon") dargestellt. Ein solcher LCOS-Projektor weist gemäß 7 in bekannter Weise eine Lichtquelle 701, ein Beleuchtungssystem 702, einen Vorpolarisator 703, einen Polarisationsstrahlteiler (PBS = "Polarization Beam Splitter") 704, eine LCOS-Vorrichtung 705, ein Clean-Up 906 und ein Projektionsobjektiv 707 auf. Beispiele von Digitalprojektoren sind etwa aus US 6,234,634 B1 und US 6,447,120 B2 bekannt.In 7 In order to explain a further application of the present invention, the basic structure of a digital projector in the form of an LCOS (Liquid Crystal On Silicon) projector is illustrated 7 in a known manner, a light source 701 , a lighting system 702 , a pre-polarizer 703 , a polarization beam splitter (PBS = "polarization beam splitter") 704 , an LCOS device 705 , a clean-up 906 and a projection lens 707 on. Examples of digital projectors are about US 6,234,634 B1 and US 6,447,120 B2 known.

Die Verwendung des Polarisationsstrahlteilers 704 in Form einer planparallelen Platte hat auch in dem Digitalprojektor 700 im Vergleich zur Verwendung eines Strahlteilerwürfels oder Prismensystemen u.a. Vorteile eines kürzeren Glasweges und einer Reduzierung von Kontrastverlusten infolge Spannungsdoppelbrechung führt zu geringeren thermischen Problemen und einem reduziertem Bauraum und Gewicht. Der Einsatz der Strahlteilerplatte führt auch nicht-rotationssymmetrische Bildfehler ein, wobei als dominierende Bildfehler wiederum der durch die Strahlteilerplatte verursachte Astigmatismus und die durch die Strahlteilerplatte verursachte Koma auftreten. Zur Korrektur dieser Bildfehler wird somit auch hier erfindungsgemäß wenigstens eine nicht-rotationssymmetrische Korrekturfläche im Strahlengang angeordnet, die durch den schrägstehenden Strahlteiler 704 hervorgerufene Abbildungsfehler wenigstens teilweise kompensiert.The use of the polarization beam splitter 704 in the form of a plane-parallel plate also has advantages in the digital projector 700 compared to the use of a beam splitter cube or prism systems, inter alia, a shorter glass path and a reduction of contrast losses due to stress birefringence leads to lower thermal problems and a reduced space and weight. The use of the beam splitter plate also introduces non-rotationally symmetric aberrations, the dominating aberrations in turn being the astigmatism caused by the beam splitter plate and the coma caused by the beam splitter plate. In order to correct these aberrations, at least one non-rotationally symmetrical correction surface is thus also arranged in the beam path in accordance with the invention, which is caused by the obliquely arranged beam splitter 704 caused aberrations at least partially compensated.

Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist. TABELLE 1 - DESIGNDATEN ZU FIG. 1

TABELLE 2 – ASPHÄRISCHE KONSTANTEN ZU FIG. 1

TABELLE 3 – DEZENTRIERUNGSANGABEN ZU FIG. 1

TABELLE 4 – FREIFORMFLÄCHE ZU FIG. 1

TABELLE 5 – VERZEICHNUNG, TELEZENTRIE UND WELLENFRONTFEHLER ZU FIG. 1

TABELLE 6 – DESIGNDATEN ZU FIG. 2

TABELLE 7 – ASPHÄRISCHE KONSTANTEN ZU FIG. 2

TABELLE 8 – DEZENTRIERUNGSANGABEN ZU FIG. 2

TABELLE 9 – FREIFORMFLÄCHE ZU FIG. 2

TABELLE 10 – VERZEICHNUNG, TELEZENTRIE UND WELLENFRONTFEHLER ZU FIG. 2

TABELLE 11 – DESIGNDATEN ZU FIG. 3

TABELLE 12 – ASPHÄRISCHE KONSTANTEN ZU FIG. 3

TABELLE 13 – DEZENTRIERUNGSANGABEN ZU FIG. 3

TABELLE 14 – FREIFORMFLÄCHEN ZU FIG. 3

TABELLE 15 – VERZEICHNUNG, TELEZENTRIE UND WELLENFRONTFEHLER ZU FIG. 3

Although the invention has also been described with reference to specific embodiments, numerous variations and alternative embodiments will be apparent to those skilled in the art, eg, by combining and / or replacing features of individual embodiments. Accordingly, it will be understood by those skilled in the art that such variations and alternative embodiments are intended to be embraced by the present invention, and the scope of the invention is limited only in terms of the appended claims and their equivalents. TABLE 1 - DESIGN DATA FOR FIG. 1

TABLE 2 - ASPHARICAL CONSTANTS FOR FIG. 1

TABLE 3 - DECENTRATION DETAILS FOR FIG. 1

TABLE 4 - FREQORM AREA FOR FIG. 1

TABLE 5 - DIRECTORY, TELECENTRIC AND SHAFT FRONT FAULT TO FIG. 1

TABLE 6 - DESIGN DATA FOR FIG. 2

TABLE 7 - ASPHARICAL CONSTANTS FOR FIG. 2

TABLE 8 - DECENTRATION DETAILS FOR FIG. 2

TABLE 9 - FREE-FORM SURFACE TO FIG. 2

TABLE 10 - DIRECTORY, TELECENTRIC AND SHAFT FRONT ERROR FOR FIG. 2

TABLE 11 - DESIGN DATA FOR FIG. 3

TABLE 12 - ASPHARIC CONSTANTS FOR FIG. 3

TABLE 13 - DECENTRATION DETAILS FOR FIG. 3

TABLE 14 - FREE-FORM SURFACES FOR FIG. 3

TABLE 15 - DIRECTORY, TELECENTRIC AND SHAFT FRONT ERROR FOR FIG. 3

Claims

Optical system ( 100 . 200 . 300 ) having • a primary optical axis (OA) which is an axis of symmetry subtended by a plurality of the optical elements of the optical system; At least one optical element inclined to this primary optical axis (OA) ( 114 . 214 . 314 ) whose intersection with the primary optical axis defines a first plane perpendicular to the primary optical axis (OA); and at least one correction surface arranged in a second plane ( 111 . 211 . 311 . 312a ), which by the oblique optical element ( 114 . 214 . 314 ), non-rotationally symmetric aberrations at least partially compensated and non-rotationally symmetric to the primary optical Ach is; Wherein one plane of the first and second planes is a pupil plane or near-pupil plane of the optical system and the other plane of the first and second planes is a field plane or near-field plane of the optical system.

Optical system ( 100 . 200 . 300 ) having • a primary optical axis (OA) which is an axis of symmetry subtended by a plurality of the optical elements of the optical system; At least one optical element inclined to this primary optical axis (OA) ( 114 . 214 . 314 ) whose intersection with the primary optical axis defines a first plane perpendicular to the primary optical axis (OA); and at least one correction surface arranged in a second plane ( 111 . 211 . 311 . 312a ), which by the oblique optical element ( 114 . 214 . 314 ) is at least partially compensated for and non-rotationally symmetric to the primary optical axis; Wherein the second level is substantially a Fourier transformed plane to the first level.

Optical system according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the first level is substantially a pupil plane of the optical system and the second level is essentially one Field level of the optical system is.

Optical system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the non-rotationally symmetrical correction surface ( 111 . 211 . 311 ) is arranged in the imaging beam path such that the condition

prefers

and more preferably

is satisfied, where D _{1 is} the diameter of a light beam used for the optical imaging, which emanates from an object point arranged in the center of the object field, at the non-rotationally symmetrical correction surface (FIG. 111 . 211 . 311 D _{2 is} the total diameter used for the optical imaging on the non-rotationally symmetric correction area (FIG. 111 . 211 . 311 ).

Optical system according to claim 4, characterized that the particular condition for all the non-rotationally symmetric one present in the optical system correction surfaces Fulfills is.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the oblique optical element ( 114 . 214 . 314 ) is arranged in the imaging beam path such that in the first plane the marginal rays of a light beam used for the optical imaging, which emanates from an object point arranged in the middle of the object field, are substantially parallel to one another.

Optical system according to claim 6, characterized that the sine of the angle between the respective marginal ray and the primary smaller in terms of optical axis than 0.2, preferably less than 0.1.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the oblique optical element ( 140 ) is arranged in the imaging beam path such that in the first plane for the ratio of a beam height y _{1 of} a main beam of a radially maximally remote from the primary optical axis field point to a beam height y _{2 of} a marginal ray of the field point on the primary the condition | y ₂ / y ₁ | > 2, preferably | y ₂ / y ₁ | > 3, and more preferably | y ₂ / y ₁ | > 5 is fulfilled.

Optical system according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the first level is essentially a field level of the optical system and the second level is essentially one Pupil plane of the optical system is.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the non-rotationally symmetrical correction surface ( 111 . 211 . 311 . 312a ) as a single symmetry a mirror symmetry with respect to a meridional plane of the optical system ( 100 . 800 ) having.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the non-rotationally symmetrical correction surface ( 111 . 211 . 311 . 312a ) is a freeform surface.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the non-rotationally symmetrical correction surface ( 111 . 211 . 311 . 312a ) has a 4-fold symmetry with respect to the primary optical axis.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the non-rotationally symmetrical correction surface ( 111 . 211 . 311 . 312a ) is a toroidal surface.

Optical system according to one of claims 1 to 12, characterized in that the non-rotationally symmetrical correction surface ( 111 . 211 . 311 . 312a ) is a surface deviating from a toroidal surface.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the non-rotationally symmetrical correction surface ( 111 . 211 . 311 . 312a ) is describable by a general polynomial winding having an order n for which the condition 4 <n <∞ is satisfied.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that it has precisely one such non-rotationally symmetrical correction surface ( 111 . 211 ) having.

Optical system according to one of claims 1 to 15, characterized in that it comprises at least two non-rotationally symmetrical correction surfaces ( 311 . 312a ) having.

Optical system according to claim 17, characterized that there are more than two non-rotationally symmetric correction surfaces having.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the non-rotationally symmetrical correction surface ( 111 . 211 . 311 . 312a ) is formed on a refractive element of material substantially transparent to light of a working wavelength, the working wavelength being less than 250 nm, preferably less than 200 nm, and more preferably less than 160 nm.

Optical system according to one of claims 1 to 18, characterized in that the non-rotationally symmetric correction surface on a reflective element is formed.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that an optically active surface of the inclined optical element ( 114 . 214 . 314 ) at an angle of at least 15 °, preferably at least 30 °, and more preferably substantially 45 ° to the primary optical axis.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the oblique optical element ( 114 . 214 . 314 ) is arranged symmetrically with respect to the meridional plane of the optical system.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the oblique optical element ( 114 . 214 . 314 ) is a beam splitter plate.

Optical system according to one of claims 1 to 22, characterized in that the oblique optical element ( 114 ) is a plan wedge with two planar surfaces enclosing an angle.

Optical system according to one of claims 1 to 22, characterized in that the inclined optical element has a coating which is one of the incident light Polarization state and / or dependent on the angle of incidence transmission and / or delay between mutually perpendicular polarization states causes.

Optical system according to one of claims 1 to 22, characterized in that the inclined optical element for compensation of non-rotationally symmetric Abbildfehler of the optical system to the beam path decentered and / or is rotatable about an axis perpendicular to the Meridionalebene axis.

Optical system according to one of claims 1 to 22, characterized in that the inclined optical element targeted to compensate for aberrations of the optical system is deformable.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized characterized in that it is an imaging system, in particular an imaging system a microlithography projection exposure machine.

Optical system according to claim 28, characterized that it is essentially telecentric object and image plane side is.

Optical system according to claim 28 or 29, characterized characterized in that one for imaging by means of the optical system object field is a rectangular field.

Optical system according to one of claims 28 to 30, characterized in that the optical system is a catadioptric System with at least one geometric beam splitter.

Optical system according to one of claims 28 to 31, characterized in that it is a picture-side numerical Aperture (NA) of at least 0.8, preferably at least 1.0 more preferably at least 1.2.

Optical system according to one of the preceding claims, characterized marked that it is for a Working wavelength less than 250 nm, preferably less than 200 nm, and more preferably less than 160 nm is designed.

Microlithographic projection exposure equipment, which comprises an optical system according to one of the preceding claims.

Process for the microlithographic production of microstructured components comprising the following steps: 606 ) to which is at least partially applied a layer of a photosensitive material; • Providing a mask ( 604 ) having structures to be imaged; Providing a projection exposure apparatus ( 600 ) according to claim 34; • projecting at least part of the mask ( 604 ) to a region of the layer using the projection exposure apparatus ( 600 ).

Microstructured device that works by a method according to claim 35 is made.

Digital projection system, characterized that it is an optical system according to one of claims 1 to 33 has.

Optical interferometer, characterized that it is an optical system according to one of claims 1 to 33 has.