DE102008041144A1 - Optical arrangement for e.g. projection lens, has structure for optimizing arrangement with respect to angle of incident angle-dependent polarization division in phase and amplitude, and another structure compensating change of wave front - Google Patents

Optical arrangement for e.g. projection lens, has structure for optimizing arrangement with respect to angle of incident angle-dependent polarization division in phase and amplitude, and another structure compensating change of wave front Download PDF

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Abstract

The arrangement (1) has a coating (3) with a correction structure (6) that locally changes optical path length and/or intensity of a light coming through the coating. The structure is designed for realizing local optimization of the arrangement with respect to an angle of incident angle-dependent polarization division in phase and amplitude and transmission change. A wave front of the light coming through the coating is changed. Another correction structure (7) formed on a surface (4) of an element body (2) and compensates change of the wave front caused by the former structure. Independent claims are also included for the following: (1) a method for manufacturing an optical element (2) a method for optimizing an optical imaging system.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung mit einem Elementkörper sowie mit einer Beschichtung, die mindestens eine erste Korrekturstruktur umfasst, welche die optische Weglänge und/oder die Intensität für durch die Beschichtung hindurch tretendes Licht gegebenenfalls polarisationsabhängig lokal verändert, ein optisches Abbildungssystem mit mindestens einer solchen optischen Anordnung, ein Verfahren zum Optimieren eines optischen Abbildungssystems sowie ein Verfahren zum Herstellen eines einen Elementkörper und eine Beschichtung aufweisenden optischen Elements zur Verwendung in einem optischen Abbildungssystem.The The invention relates to an optical arrangement with an element body and with a coating that has at least a first correction structure includes which optical path length and / or intensity optionally for light passing through the coating polarization dependent locally changed, an optical Imaging system with at least one such optical arrangement, a method for optimizing an optical imaging system as well a method for producing a one element body and a coating-containing optical element for use in an optical imaging system.

Ein optisches Element mit einem Elementkörper und einer Beschichtung mit mindestens einer Korrekturstruktur ist aus der WO2004/057378 A1 bekannt geworden. Zur lokalen Veränderung der optischen Weglänge wird dort vorgeschlagen, an mindestens einer Einzelschicht der Beschichtung durch einen Materialabtrag oder eine lokale Veränderung im Brechungsindex eine Korrekturstruktur anzubringen. Die Korrekturstruktur dient der Passeänderung des optischen Elements zur Bildfeldoptimierung und kann sowohl an der Abschlussschicht der Beschichtung als auch an einer oder mehreren Zwischenschichten der Beschichtung gebildet sein.An optical element with an element body and a coating with at least one correction structure is known from WO2004 / 057378 A1 known. For locally changing the optical path length, it is proposed there to apply a correction structure to at least one individual layer of the coating by means of a material removal or a local change in the refractive index. The correction structure serves to change the passe of the optical element for image field optimization and can be formed both on the outer layer of the coating and on one or more intermediate layers of the coating.

Auch ist es aus dem Stand der Technik, wie er z. B. in der DE 102 58 715 A1 beschrieben ist, bekannt, eine Korrekturstruktur unmittelbar auf der Oberfläche des Elementkörpers des optischen Elements und nicht in der Beschichtung vorzunehmen. Hierbei wird zunächst das optische Element unbeschichtet in einer Fassung in ein optisches Abbildungssystem eingebracht und dieses Abbildungssystem nachfolgend im Hinblick auf die skalare Wellenfront vermessen, um eine optimierte Korrekturstruktur auf der Oberfläche des Elementkörpers zu ermitteln. Nach dem Aufbringen der Korrekturstruktur auf die Oberfläche erlaubt der in die Fassung eingesetzte Elementkörper nur noch eine geringfügige Erwärmung bei der nachfolgenden Beschichtung, so dass diese nicht bei hoher Temperatur aufgebracht und daher mechanisch instabil werden kann. Dies ist insbesondere bei optischen Elementen, welche unter hohen Einfallswinkeln betrieben werden und daher eine hohe Anzahl von Einzelschichten aufweisen, problematisch. Die in der WO 2004/057378 beschriebene Verlagerung der Korrekturstruktur zur Passe- bzw. Wellenfrontoptimierung von der Oberfläche des optischen Elements in die Beschichtung soll eine erhöhte mechanische Stabilität der Beschichtung dadurch bewirken, dass diejenigen Schichten, welche sich unterhalb der Einzelschicht mit der Korrekturstruktur befinden, bei höheren Temperaturen aufgebracht werden können.It is also from the prior art, as he z. B. in the DE 102 58 715 A1 It is known to apply a correction structure directly on the surface of the element body of the optical element and not in the coating. In this case, first the optical element is introduced uncoated in a socket into an optical imaging system and this imaging system is subsequently measured with respect to the scalar wavefront in order to determine an optimized correction structure on the surface of the element body. After applying the correction structure to the surface of the body used in the version allows only a slight warming in the subsequent coating, so that it can not be applied at high temperature and therefore mechanically unstable. This is particularly problematic in optical elements which are operated at high angles of incidence and therefore have a high number of individual layers. The in the WO 2004/057378 described displacement of the correction structure for Passe- or wavefront optimization of the surface of the optical element in the coating to cause increased mechanical stability of the coating in that those layers which are located below the single layer with the correction structure can be applied at higher temperatures.

Neben der Korrektur der Wellenfront ist es insbesondere in hochaperturigen Projektionsobjektiven, in denen einzelne optische Elemente unter hohen Einfallswinkeln betrieben werden, erforderlich, die einfallswinkelabhängige Polarisationsaufspaltung und Transmissionsänderung über das Feld korrigieren, da u. a. der Kontrast bei der Abbildung von der Polarisationsrichtung abhängt (sog. Vektoreffekt). Die Polarisationsaufspaltung in Amplitude und Phase ist hierbei in der Regel umso größer, je höher der Einfallswinkel ist. Nicht nur bei reflektiven, sondern auch bei transmissiven optischen Elementen ist es bei den in hochaperturigen optischen Systemen zum Einsatz kommenden großen Feldern daher erforderlich, Korrekturstrukturen vorzusehen, welche das optische System hinsichtlich solcher Effekte korrigieren, die nicht allein durch eine Optimierung der Wellenfront korrigiert werden können.Next the correction of the wavefront is particularly in high-aperture Projection lenses in which individual optical elements under high angles of incidence are required, the angle of incidence dependent Polarization splitting and transmission change over correct the field, as u. a. the contrast in the picture of the polarization direction depends (so-called vector effect). The Polarization splitting in amplitude and phase is in this case Usually the larger, the higher the angle of incidence is. Not only in reflective, but also in transmissive optical Elements are in the high-aperture optical systems for Use coming large fields therefore required correction structures provide which the optical system with respect to such effects correct, which is not corrected by optimizing the wavefront alone can be.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine optische Anordnung und ein optisches Abbildungssystem mit einer solchen optischen Anordnung, ein Verfahren zum Optimieren eines optischen Abbildungssystems und ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche im Hinblick auf polarisations- und einfallswinkelabhängige Effekte sowie bevorzugt im Hinblick auf die skalare Wellenfront optimiert sind.task The invention is an optical arrangement and an optical Imaging system with such an optical arrangement, a method for Optimizing an optical imaging system and method for To provide an optical element of the type mentioned, which with regard to polarization and incident angle dependent Effects as well as preferred with regard to the scalar wavefront are optimized.

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die mindestens eine erste Korrekturstruktur zur lokalen Optimierung der optischen Anordnung im Hinblick auf einfallswinkelabhängige Polarisationsaufspaltung in Phase und Amplitude und Transmissionsänderung ausgelegt ist und hierbei die Wellenfront des durch die Beschichtung hindurch tretenden Lichts verändert, und dass an der Oberfläche des Elementkörpers eine zweite Korrekturstruktur gebildet ist, welche die durch die erste Korrekturstruktur hervorgerufene Veränderung der Wellenfront kompensiert.These The object is achieved according to the invention that the at least one first correction structure for local optimization the optical arrangement with respect to angle of incidence Polarization splitting in phase and amplitude and transmission change is designed and here the wavefront of the through the coating changed light passing through, and that on the surface of the Element body a second correction structure is formed, which is the change caused by the first correction structure the wavefront compensates.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Optimierung eines optischen Elements im Hinblick auf polarisations- und einfallswinkelabhängige Effekte durch eine erste Korrekturstruktur und somit getrennt von der Optimierung im Hinblick auf die skalare Wellenfront durchzuführen, welche mittels einer zweiten Korrekturstruktur erreicht wird. Im Gegensatz zu einer gemeinsamen Optimierung hinsichtlich aller oben aufgeführten Effekte durch eine einzige Korrekturstruktur kann hierdurch eine größere Flexibilität und ein höheres Korrekturpotential bei der Optimierung hinsichtlich der polarisations- und einfallswinkelabhängigen Effekte erzielt werden, da bei einer solchen Optimierung der Einfluss auf die Wellenfront aufgrund der Kompensation durch die zweite Korrekturstruktur nicht berücksichtigt werden muss. Es ist besonders vorteilhaft, die erste Korrekturstruktur zur Korrektur der polarisations- und einfallswinkelabhängigen Effekte in der Beschichtung vorzusehen, da diese Effekte sich im Regelfall nicht durch das Vorsehen einer Korrekturstruktur auf der Oberfläche des optischen Elements korrigieren lassen.According to the invention, it is proposed to carry out the optimization of an optical element with regard to polarization-dependent and incident-angle-dependent effects by a first correction structure and thus separately from the optimization with regard to the scalar wavefront, which is achieved by means of a second correction structure. In contrast to a common optimization with regard to all the above-mentioned effects by means of a single correction structure, this allows greater flexibility and a higher correction potential in the Op With regard to the polarization and incident angle-dependent effects, the influence on the wavefront due to the compensation by the second correction structure need not be taken into account in such an optimization. It is particularly advantageous to provide the first correction structure for correcting the polarization and incident angle-dependent effects in the coating, since these effects can generally not be corrected by the provision of a correction structure on the surface of the optical element.

Die ersten Korrekturstrukturen können an den optischen Elementen gebildet werden, indem die Schichtdicke lokal variiert wird, z. B. indem ein lokaler Abtrag von Schichten (z. B. mittels ion beam figuring, IBF) erfolgt, nachdem diese auf den Elementkörper aufgebracht wurden, oder indem mittels spezieller Beschichtungsmasken eine lokale Schichtdickenvariation erzeugt wird. Die optische Schichtdicke kann aber auch durch lokale Variation der Brechzahl verändert werden. Für Details hinsichtlich der Verfahren, die zum Erzeugen von Korrekturstrukturen zum Einsatz kommen können, sei auf die eingangs genannte WO 2004/057378 verwiesen, welche bezüglich dieses Aspekts durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Weiterhin ist es möglich, als Korrekturstruktur streuende und/oder absorbierende Partikel in die Beschichtung einzubringen oder Korrekturstrukturen zu erzeugen, welche auf polarisationsabhängigen Effekten wie z. B. Doppelbrechung oder Dichroismus beruhen. Hierzu können bei der Beschichtung doppelbrechende Materialien wie MgF2 oder LaF3 oder dichroitische Materialien wie Turmalin zum Einsatz kommen.The first correction structures can be formed on the optical elements by locally varying the layer thickness, e.g. For example, by local removal of layers (eg by means of ion beam figuring, IBF), after they have been applied to the element body, or by means of special coating masks a local layer thickness variation is generated. The optical layer thickness can also be changed by local variation of the refractive index. For details regarding the methods that can be used for generating correction structures, to the above-mentioned WO 2004/057378 Reference is made to the content of this application by reference for this aspect. Furthermore, it is possible to introduce as a correction structure scattering and / or absorbing particles in the coating or to produce correction structures, which on polarization-dependent effects such. B. birefringence or dichroism. For this purpose, birefringent materials such as MgF 2 or LaF 3 or dichroic materials such as tourmaline can be used in the coating.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform besteht die optische Anordnung aus einem Elementkörper, an einer von dessen Oberflächen die zweite Korrekturstruktur gebildet ist, und einer auf dem Elementkörper aufgebrachten, die mindestens eine erste Korrekturstruktur aufweisenden Beschichtung. In diesem Fall werden beide Korrekturstrukturen an demselben optischen Element gebildet, wodurch dieses sowohl im Hinblick auf Wellenfrontaberrationen als auch im Hinblick auf einfallswinkelabhängige Polarisationsaufspaltung und Transmissionsänderung optimiert werden kann. Ein solches optisches Element wird in der Regel unter hohen Einfallswinkeln, beispielsweise bei 35° oder mehr, bevorzugt bei 45° oder mehr betrieben. Bei transmissiven optischen Elementen, welche zwei optisch aktive Oberflächen an gegenüberliegenden Seiten des Elementkörpers aufweisen, kann die erste und zweite Korrekturstruktur an derselben Oberfläche aufgebracht werden. Alternativ ist es möglich, die Beschichtung mit der ersten Korrekturstruktur auf der ersten Oberfläche aufzubringen und die zweite Korrekturstruktur an der gegenüberliegenden Oberfläche zu bilden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die erste Korrekturstruktur in der Beschichtung nur mit einer geringeren Genauigkeit als die zweite Korrekturstruktur auf der Oberfläche erzeugt werden kann. In diesem Fall kann das optische Element vermessen werden, bevor die zweite Korrekturstruktur gebildet wird, so dass ggf. beim Aufbringen der ersten Korrekturstruktur aufgetretene, bei der Berechnung der zweiten Korrekturstruktur noch nicht berücksichtigte Ungenauigkeiten, die eine zusätzliche Veränderung der Wellenfront mit sich bringen, durch geeignetes Modifizieren der Wellenfront mittels einer entsprechend modifizierten zweiten Korrekturstruktur kompensiert werden können.at an advantageous embodiment, the optical Arrangement of an element body, at one of its Surfaces the second correction structure is formed, and one applied to the element body, the at least a first correction structure having coating. In this Case both correction structures on the same optical element which makes this both with regard to wavefront aberrations as also with regard to angle of incidence-dependent polarization splitting and transmission change can be optimized. Such optical element is usually under high angles of incidence, for example at 35 ° or more, preferably at 45 ° or more operated. In transmissive optical elements, which two optically active surfaces on opposite sides of the element body, the first and second Correction structure are applied to the same surface. Alternatively, it is possible to coat the first Apply correction structure on the first surface and the second correction structure on the opposite Surface to form. This is especially advantageous if the first correction structure in the coating with only one lower accuracy than the second correction pattern on the surface can be generated. In this case, the optical element can be measured before the second correction structure is formed, so that possibly occurred when applying the first correction structure, not yet considered in the calculation of the second correction structure Inaccuracies that are an additional change bring along the wave front, by appropriate modification the wavefront by means of a correspondingly modified second Correction structure can be compensated.

Bei einer vorteilhaften alternativen Ausführungsform ist die Beschichtung mit der ersten Korrekturstruktur auf den Elementkörper eines ersten optischen Elements aufgebracht und die zweite Korrekturstruktur an der Oberfläche eines Elementkörpers mindestens eines zweiten, bevorzugt eine Beschichtung ohne eine Korrekturstruktur aufweisenden optischen Elements gebildet. In diesem Fall wird die von der ersten Korrekturstruktur hervorgerufene Wellenfrontänderung an der Oberfläche eines zweiten optischen Elements korrigiert, welches bevorzugt nicht unter Einfallswinkeln betrieben wird, bei denen das Vorsehen einer ersten Korrekturstruktur notwendig ist. Alternativ kann auch an dem zweiten Element eine erste Korrekturstruktur vorgesehen sein und die durch diese hervorgerufene Wellenfrontänderung an der Oberfläche von dessen Elementkörper oder der Oberfläche des Elementkörpers eines weiteren optischen Elements korrigiert werden.at an advantageous alternative embodiment is the Coating with the first correction structure on the element body a first optical element applied and the second correction structure on the surface of an element body at least a second, preferably a coating without a correction structure formed optical element. In this case, the wavefront change caused by the first correction structure corrected on the surface of a second optical element, which is preferably not operated at angles of incidence, at where the provision of a first correction structure is necessary. Alternatively, a first correction structure can also be applied to the second element be provided and caused by this wavefront change on the surface of its elementary body or the surface of the element body of another be corrected optical element.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung wird das erste optische Element bei Einfallswinkeln von 25° oder mehr, bevorzugt von 35° oder mehr, besonders bevorzugt von 45° oder mehr betrieben und das zweite optische Element wird bei Einfallswinkeln von weniger als 45°, bevorzugt von weniger als 35° betrieben. In diesem Fall kann in der Regel auf das Vorsehen einer Korrekturstruktur in der Beschichtung des zweiten optischen Elements verzichtet werden.at An advantageous development is the first optical element at angles of incidence of 25 ° or more, preferably 35 ° or more, more preferably operated by 45 ° or more and the second optical element becomes less at angles of incidence operated as 45 °, preferably of less than 35 °. In this case, usually can be to provide a correction structure dispensed with in the coating of the second optical element.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Beschichtung eine Antireflexbeschichtung. Antireflexbeschichtungen bestehen in der Regel aus einer Mehrzahl von Einzelschichten und sollen das Auftreten von unerwünschten Reflexionen an den Oberflächen von transmissiven optischen Elementen unterbinden. An einer oder mehreren der Einzelschichten kann jeweils eine erste Korrekturstruktur vorgesehen sein. Es versteht sich, dass alternativ auch eine reflexionserhöhende Beschichtung, die an einem Elementkörper eines reflektiven optischen Elements gebildet ist, mit einer oder mehreren ersten Korrekturstrukturen versehen werden kann.at In a particularly advantageous embodiment, the coating an anti-reflective coating. Antireflection coatings exist in the Usually a plurality of single layers and are intended to occur of unwanted reflections on the surfaces of transmissive optical elements. At one or a plurality of the individual layers can each have a first correction structure be provided. It is understood that alternatively also a reflection-increasing Coating on an element body of a reflective optical element is formed, with one or more first Correction structures can be provided.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die erste und/oder die zweite Korrekturstruktur nicht rotationssymmetrisch. Die Korrekturstrukturen können in diesem Fall z. B. zur bevorzugt außeraxialen Asphärisierung optischer Elemente dienen, deren Elementkörper in der Regel eine sphärisch gekrümmte Oberfläche aufweist. Diejenigen Schichten der Beschichtung, welche nicht mit einer Korrekturstruktur versehen sind, weisen hingegen in der Regel einen rotationssymmetrischen Dickenverlauf über das Feld auf. Insbesondere kann die Dicke über das Feld konstant sein oder einen rotationssymmetrisch polynomialen Dickenverlauf niedriger Ordnung aufweisen.In a particularly preferred Ausfüh The first and / or the second correction structure are not rotationally symmetrical. The correction structures can in this case z. B. serve for preferably off-axis aspherizing optical elements whose element body usually has a spherically curved surface. On the other hand, those layers of the coating which are not provided with a correction structure generally have a rotationally symmetrical thickness profile over the field. In particular, the thickness over the field may be constant or have a rotationally symmetrical polynomial thickness profile of low order.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Beschichtung eine Mehrzahl von Einzelschichten auf, wobei mindestens eine der Einzelschichten die bzw. eine der ersten Korrekturstrukturen enthält. Die jeweilige Korrekturstruktur wird bevorzugt innerhalb einer Einzelschicht vorgesehen und erstreckt sich nicht über mehrere Schichten hinweg, um eine individuelle Optimierung der einzelnen Schichten zu erreichen. Wenn die Korrekturstruktur mittels eines Abtragverfahrens erzeugt wird, wird das Schichtmaterial somit maximal bis zur Gesamtdicke der Einzelschicht abgetragen.at Another preferred embodiment has the coating a plurality of individual layers, wherein at least one of Single layers containing or one of the first correction structures. The respective correction structure is preferably within a single layer provided and does not extend over several layers to optimize the individual layers to reach. If the correction structure by means of a removal process is produced, the layer material is thus up to the total thickness of the Single layer removed.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Einzelschichten ohne erste Korrekturstruktur eine konstante oder im Wesentlichen rotationssymmetrische Schichtdicke auf. Die Einzelschichten ohne Korrekturstruktur können in diesem Fall ohne zusätzlichen Aufwand mittels der üblichen Beschichtungsverfahren aufgebracht werden.at In a preferred embodiment, the individual layers without first correction structure a constant or substantially rotationally symmetrical layer thickness. The single layers without Correction structure can in this case without additional Expenditure applied by the usual coating method become.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform besteht der Elementkörper aus einem für Wellenlängen im UV-Bereich transparenten Material. In diesem Fall kann das optische Element für die Mikrolithographie eingesetzt werden. Die Beschichtung ist typischerweise eine Antireflexbeschichtung zur Vermeidung von Reflexionen an den optischen Oberflächen des Elements.at an advantageous embodiment, the element body consists made of a transparent to wavelengths in the UV range Material. In this case, the optical element for microlithography can be used. The coating is typical an antireflective coating to avoid reflections on the optical surfaces of the element.

Die Erfindung ist auch realisiert in einem optischen Abbildungssystem, insbesondere einem Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie mit mindestens einer optischen Anordnung wie oben beschrieben. In der Mikrolithographie werden insbesondere in der Immersionslithographie hochaperturige Projektionsobjektive eingesetzt, bei denen einzelne optische Elemente unter hohen Einfallswinkeln betrieben werden. Diese können durch das Vorsehen zumindest einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung im Hinblick auf Uniformität, Telezentrie, Pupillenelliptizität, Pupillenapodisierung, Doppelbrechung etc. optimiert werden. Designtypen von Projektionsobjektiven, in denen die Erfindung Verwendung finden kann, sind beispielsweise in der WO2003/075096 an einem rein refraktiven System, in der US 6,665,126 für ein katadioptrisches Design mit einem Zwischenbild und zwei Umlenkspiegeln und in der WO 2005/069055 für ein katadioptrisches Design mit zwei Zwischenbildern beschrieben. Die genannten Druckschriften werden allesamt bezüglich der optischen Designs der dort dargestellten Abbildungssysteme durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht.The invention is also realized in an optical imaging system, in particular a projection objective for microlithography with at least one optical arrangement as described above. In microlithography, particularly in immersion lithography, high-aperture projection lenses are used, in which individual optical elements are operated at high angles of incidence. These can be optimized by providing at least one optical arrangement according to the invention with regard to uniformity, telecentricity, pupil ellipticity, pupil apodization, birefringence, etc. Design types of projection lenses in which the invention can be used, for example, in the WO2003 / 075096 on a purely refractive system in which US 6,665,126 for a catadioptric design with an intermediate image and two deflecting mirrors and in the WO 2005/069055 described for a catadioptric design with two intermediate images. The cited references are all made with respect to the optical designs of the imaging systems shown therein by reference to the content of this application.

Die Erfindung ist weiterhin realisiert in einem Verfahren zum Herstellen eines einen Elementkörper und eine Beschichtung aufweisenden optischen Elements zur Verwendung in einem optischen Abbildungssystem, umfassend die Schritte: Bereitstellen des Elementkörpers, Bestimmen mindestens einer ersten Korrekturstruktur für die Beschichtung, welche zur Optimierung des optischen Elements und/oder des optischen Abbildungssystems im Hinblick auf einfallswinkelabhängige Polarisationsaufspaltung in Phase und Amplitude und Transmissionsänderung die optische Weglänge und/oder die Intensität für durch die Beschichtung hindurch tretendes Licht gegebenenfalls polarisationsabhängig lokal verändert, Ermitteln einer durch die erste Korrekturstruktur hervorgerufenen Veränderung der Wellenfront, und Bestimmen einer zweiten Korrekturstruktur zum Kompensieren der Veränderung der Wellenfront durch die erste Korrekturstruktur, Bilden der zweiten Korrekturstruktur an einer Oberfläche des Elementkörpers, und Aufbringen der die mindestens eine erste Korrekturstruktur aufweisenden Beschichtung auf eine Oberfläche des Elementkörpers. Das Bestimmen der ersten Korrekturstruktur kann durch Vermessen des optischen Elements, insbesondere wenn dieses in ein optisches Abbildungssystem eingebracht wird, und anschließende Berechnungen erfolgen. Das mittels des Verfahrens hergestellte optische Element ist sowohl im Hinblick auf die skalare Wellenfront als auch im Hinblick auf die einfallswinkelabhängige Polarisationsaufspaltung und Transmissionsänderung optimiert.The The invention is further realized in a method for manufacturing one having an element body and a coating optical element for use in an optical imaging system, comprising the steps of: providing the element body, Determining at least one first correction structure for the coating, which is used to optimize the optical element and / or the optical imaging system with respect to angle of incidence Polarization splitting in phase and amplitude and transmission change the optical path length and / or intensity for through optionally the light passing through the coating polarization-dependent locally changed, determining one by the first correction structure caused change of the wavefront, and determining a second correction structure for compensating for the change the wavefront through the first correction structure, forming the second Correction structure on a surface of the element body, and Applying the at least one first correction structure having Coating on a surface of the element body. The determination of the first correction structure can be done by surveying of the optical element, in particular when this in an optical Imaging system is introduced, and subsequent calculations respectively. The optical element produced by the method is both in terms of the scalar wavefront and in terms of on the angle of incidence-dependent polarization splitting and transmission change optimized.

Die Erfindung ist weiterhin realisiert in einem Verfahren zur Optimierung eines optischen Abbildungssystems, bevorzugt eines Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie, umfassend die Schritte: Einbringen mindestens eines ersten Referenzelements, welches eine Beschichtung bevorzugt ohne Korrekturstruktur aufweist, in das optische Abbildungssystem, Vermessen des optischen Abbildungssystems im Hinblick auf dessen Abbildungseigenschaften, Bestimmen einer ersten Korrekturstruktur für das erste Referenzelement, welche zur lokalen Optimierung der Abbildungseigenschaften des optischen Abbildungssystems die optische Weglänge und/oder die Intensität für durch die Beschichtung hindurch tretendes Licht gegebenenfalls polarisationsabhängig lokal verändert, Bereitstellen eines ersten optischen Elements mit einer die erste Korrekturstruktur aufweisenden Beschichtung, und Austauschen des ersten Referenzelements gegen das erste optische Element.The invention is furthermore realized in a method for optimizing an optical imaging system, preferably a projection objective for microlithography, comprising the steps: introducing at least one first reference element, which has a coating preferably without correction structure, into the optical imaging system, measuring the optical imaging system with respect to on its imaging properties, determining a first correction structure for the first reference element, which local variation of the imaging properties of the optical imaging system locally changes the optical path length and / or the intensity for light passing through the coating optionally polarization dependent, providing a first optical element with a first correction structure having coating, and replacing the first reference element against the first optical element.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zur Vermessung des optischen Abbildungssystems im Hinblick auf Abbildungseigenschaften wir Uniformität, Telezentrie, Pupillenelliptizität, Pupillenapodisierung und Doppelbrechung ein beschichtetes Referenzelement in das optische Abbildungssystem einzubringen. Die Nutzung von beschichteten Referenzelementen ist vorteilhaft, weil die oben genannten Systemmessgrößen bei der Vermessung des Systems mit einem unbeschichteten optischen Element sehr weit entfernt von den optimalen Designwerten des optischen Abbildungssystems liegen würden. Die bei der Messung verwendeten Messgeräte weisen aber in der Regel nur einen begrenzten Dynamikbereich auf, so dass hohe Abweichungen mit einer niedrigen Genauigkeit einhergehen. Durch die Nutzung eines oder mehrerer beschichteter Referenzelemente sind die Abweichungen vom optimierten Zustand gering, und dementsprechend ist die Genauigkeit bei der Messung hoch. Ausgehend von diesen Abweichungen wird berechnet, welche ersten Korrekturstrukturen in der Beschichtung des Referenzelements für eine Optimierung vorgesehen werden sollten. Diese Korrekturstrukturen werden nachfolgend an der Beschichtung eines oder mehrerer ersten optischen Element(e) aufgebracht, die dann gegen die Referenzelemente ausgetauscht werden. Die Referenzelemente können nachfolgend zur Vermessung weiterer optischer Abbildungssysteme genutzt werden. Nach dem Einbau der ersten optischen Elemente kann sich ein weiterer Vermessungsschritt anschließen, um zu überprüfen, ob die Abbildungseigenschaften im gewünschten Maße optimiert sind; erforderlichenfalls kann die Schichtoptimierung iteriert werden.According to the invention proposed for measuring the optical imaging system in terms on imaging properties we uniformity, telecentricity, Pupil ellipticity, pupil apodization and birefringence a coated reference element in the optical imaging system contribute. The use of coated reference elements is advantageous because the above system measures when measuring the system with an uncoated optical Element very far from the optimal design values of the optical Imaging system would lie. The ones used in the measurement However, gauges usually have only a limited Dynamic range up, allowing high deviations with a low Accuracy goes hand in hand. By using one or more coated Reference elements are the deviations from the optimized state low, and accordingly, the accuracy in the measurement is high. outgoing These deviations are used to calculate which first correction structures in the coating of the reference element for optimization should be provided. These correction structures will be below on the coating of one or more first optical element (s) applied, which are then exchanged for the reference elements. The reference elements can subsequently be used for surveying other optical imaging systems are used. After installation The first optical elements may be another surveying step connect to check if the Image properties optimized to the desired extent are; if necessary, the layer optimization can be iterated.

Die Referenzelemente bzw. die ersten optischen Elemente werden bevorzugt an Positionen in dem optischen Abbildungssystem vorgesehen, an denen Simulationsrechnungen ein hohes Korrekturpotential aufzeigen. Dies ist insbesondere an pupillennahen optischen Elementen mit Winkelbelastungen oberhalb von 30° der Fall. Da aufgrund der optischen Konjugation Winkel in pupillennahen Bereichen mit Orten im Feld korrespondieren, lässt sich über eine Variation der Einfallswinkelcharakteristik an diesen optischen Elementen eine Feldvariation korrigieren.The Reference elements or the first optical elements are preferred provided at positions in the optical imaging system, where simulation calculations show a high potential for correction. This is especially true pupil near optical elements with angular loads above of 30 ° the case. Because of the optical conjugation Angles in pupil-like areas correspond to locations in the field, can be over a variation of the incident angle characteristic correct a field variation on these optical elements.

Bei einer besonders vorteilhaften Variante umfasst das Verfahren zusätzlich die Schritte: Einbringen mindestens eines zweiten Referenzelements, welches bevorzugt eine Beschichtung ohne Korrekturstruktur aufweist, in das optische Abbildungssystem, Vermessen einer durch die erste Korrekturstruktur hervorgerufenen Veränderung der Wellenfront, Bestimmen einer zweiten Korrekturstruktur für das zweite Referenzelement zum Kompensieren der Veränderung der Wellenfront durch die erste Korrekturstruktur, Bereitstellen eines zweiten optischen Elements mit einem die zweite Korrekturstruktur aufweisenden Elementkörper, sowie Austauschen des zweiten Referenzelements gegen das zweite optische Element. Mittels des zweiten optischen Elements kann die Wirkung der ersten Korrekturstruktur auf die Wellenfront kompensiert werden. Es versteht sich, dass die zweite Korrekturstruktur auch zur Korrektur von Wellenfrontfehlern verwendet werden kann, die nicht allein von der ersten Korrekturstruktur, sondern durch weitere optische Elemente in dem optischen Abbildungssystem hervorgerufen werden. Es versteht sich weiterhin, dass die Optimierung auch unter Verwendung von mehr als einem ersten/zweiten Referenzelement erfolgen kann und dass das zweite Referenzelement bzw. das zweite optische Element nicht notwendigerweise mit einer Beschichtung versehen sein müssen.at In a particularly advantageous variant, the method additionally comprises the steps: introducing at least one second reference element, which preferably has a coating without a correction structure, into the optical imaging system, measuring one by the first Correction structure caused change in the wavefront, Determining a second correction structure for the second Reference element for compensating the change of wavefront by the first correction structure, providing a second optical Element having an element body having the second correction structure, and replacing the second reference element with the second one optical element. By means of the second optical element, the Effect of the first correction structure on the wavefront compensated become. It is understood that the second correction structure also can be used to correct wavefront errors that not just the first correction structure, but more optical elements are produced in the optical imaging system. It goes without saying that the optimization is also using can be done by more than a first / second reference element and that the second reference element or the second optical element not necessarily be provided with a coating.

Bei einer weiteren vorteilhaften Variante wird auf dem Elementkörper des zweiten optischen Elements vor dem Einbringen in das optische Abbildungssystem eine Beschichtung aufgebracht, welche bevorzugt keine Korrekturstruktur aufweist. In diesem Fall stimmt die Beschichtung des zweiten optischen Elements im Wesentlichen mit der Beschichtung des zweiten Referenelements überein, wodurch sichergestellt wird, dass der einmal bezüglich der Abbildungseigenschaften optimierte Systemzustand des optischen Abbildungssystems erhalten bleibt.at a further advantageous variant is on the element body of the second optical element before insertion into the optical Imaging system applied a coating, which is preferred has no correction structure. In this case, the coating is right of the second optical element substantially with the coating of the second reference element, thereby ensuring that that once optimized for imaging properties System state of the optical imaging system is maintained.

Bei einer weiteren vorteilhaften Variante wird die erste Korrekturstruktur durch lokales Abtragen mindestens einer Schicht der Beschichtung erzeugt, wobei die mindestens eine Schicht bevorzugt in einer Dicke aufgebracht wird, die größer ist als der maximal auftretende Abtrag. In diesem Fall wird die Korrekturstruktur nur innerhalb einer Schicht erzeugt und erstreckt sich nicht über benachbarte Schichten, sodass auch in diese individuell korrigiert werden können.at A further advantageous variant is the first correction structure by locally removing at least one layer of the coating produced, wherein the at least one layer preferably in a thickness is applied, which is greater than the maximum occurring removal. In this case, the correction structure only becomes generated within a layer and does not extend over adjacent layers, so that also in this individually corrected can be.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of embodiments of the invention, based on Figures of the drawing which show details essential to the invention, and from the claims. The individual features can each individually or in any combination be realized in a variant of the invention.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt:embodiments are shown in the schematic drawing and are in the explained below description. It shows:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines optischen Elementes gemäß der Erfindung, und 1 a schematic representation of an embodiment of an optical element according to the invention, and

2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Projektionsobjektivs für die Mikrolithographie. 2 a schematic representation of an embodiment of a projection objective according to the invention for microlithography.

In 1 ist schematisch ein Ausschnitt eines optischen Elements 1 gezeigt, welches einen Elementkörper 2 und eine Beschichtung 3 aufweist. Der Elementkörper 2 besteht aus für Wellenlängen im UV-Bereich transparentem Quarzglas („fused silica") und die an seiner konvex gekrümmten Oberfläche 4 aufgebrachte Beschichtung 3 dient als Antireflexbeschichtung zur Vermeidung von unerwünschten Reflexionen beim Durchtritt von Licht durch den Elementkörper 2.In 1 is a schematic section of an optical element 1 shown, which is an element body 2 and a coating 3 having. The element body 2 consists of fused silica wavelengths in the UV range and the convex surface on its convex surface 4 applied coating 3 serves as an antireflective coating to avoid unwanted reflections when light passes through the element body 2 ,

Die an der Oberfläche 4 gebildete Antireflex-Beschichtung 3 besteht aus einer Abfolge von sechs Einzelschichten 5.1 bis 5.6. Die Schichtdicken und Brechungsindizes der ersten fünf Einzelschichten 5.1 bis 5.5 sind derart aufeinander abgestimmt, dass sie zur Verminderung von Reflexionen beim Durchtritt von Licht durch die Oberfläche 4 beitragen. Die sechste Einzelschicht 5.6 ist eine Abschlussschicht und dient zum Schutz der darunter liegenden Einzelschichten 5.1 bis 5.5 vor Kontaminationen. Die senkrecht zur konvexen Oberfläche 4 zu messenden Schichtdicken der ersten bis vierten und sechsten Einzelschicht 5.1 bis 5.4, 5.6 sind zwar unterschiedlich, jedoch innerhalb der jeweiligen Einzelschicht 5.1 bis 5.4, 5.6 konstant. Lediglich die fünfte Einzelschicht 5.5 weist einen Bereich auf, innerhalb dessen die Schichtdicke lokal variiert. Die lokale Variation der Schichtdicke bildet eine erste Korrekturstruktur 6, welche durch einen ortsabhängigen Materialabtrag von einer maximalen Stärke dA an der fünften Einzelschicht 5.5 gebildet ist. Dieser ist geringer als die Dicke d der fünften Einzelschicht 5.5, sodass die erste Korrekturstruktur 6 auf diese begrenzt ist. Die erste Korrekturstruktur 6 kann statt über ein lokales Abtragverfahren auch mittels anderer Verfahren, beispielsweise durch lokal inhomogenes Aufbringen der fünften Einzelschicht 5.5 mittels geeigneter Beschichtungsmasken erzeugt werden. Alternativ zur lokalen Veränderung der optischen Weglänge durch Dickenvariation kann auch der Brechungsindex des Schichtmaterials verändert werden, z. B. indem beim oder nach dem Beschichten die fünfte Einzelschicht 5.5 einer gerichteten Teilchen- oder elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt wird. Auch können andere Methoden zur Bildung einer Korrekturstruktur an der Beschichtung 3 genutzt werden, z. B. lokales Dotieren mit Teilchen, die eine Veränderung der Streuungseigenschaften und/oder Absorptionseigenschaften bewirken, oder es können polarisationsabhängige Effekte wie Doppelbrechung oder Dichroismus durch Bildung von Korrekturstrukturen erzeugt bzw. korrigiert werden.The on the surface 4 formed anti-reflective coating 3 consists of a sequence of six individual layers 5.1 to 5.6 , The layer thicknesses and refractive indices of the first five individual layers 5.1 to 5.5 are matched to one another in such a way that they reduce reflections when light passes through the surface 4 contribute. The sixth single layer 5.6 is a finishing layer and serves to protect the underlying individual layers 5.1 to 5.5 against contamination. The perpendicular to the convex surface 4 to be measured layer thicknesses of the first to fourth and sixth single layer 5.1 to 5.4 . 5.6 are different, but within each individual layer 5.1 to 5.4 . 5.6 constant. Only the fifth single layer 5.5 has a range within which the layer thickness varies locally. The local variation of the layer thickness forms a first correction structure 6 , which by a location-dependent material removal of a maximum thickness d A at the fifth single layer 5.5 is formed. This is less than the thickness d of the fifth single layer 5.5 so that the first correction structure 6 is limited to this. The first correction structure 6 Instead of using a local removal method by other methods, for example, by locally inhomogeneous application of the fifth single layer 5.5 be produced by means of suitable coating masks. Alternatively to the local change of the optical path length by thickness variation, the refractive index of the layer material can be changed, for. B. by the fifth single layer during or after coating 5.5 a directed particle or electromagnetic radiation is exposed. Also, other methods may be used to form a correction structure on the coating 3 be used, for. B. local doping with particles that cause a change in the scattering properties and / or absorption properties, or polarization-dependent effects such as birefringence or dichroism can be generated or corrected by forming correction structures.

Die erste Korrekturstruktur 6 dient der Optimierung des optischen Elements 1 im Hinblick auf einfallswinkelabhängige Polarisationsaufspaltung und Transmissionsänderung, da das optische Element 1 in einem hochaperturigen Projektionssystem eingesetzt und dort unter hohen Einfallswinkeln betrieben wird. Bei der Optimierung der Beschichtung 3 hinsichtlich dieser Kriterien mittels der ersten Korrekturstruktur 6 wird die skalare Wellenfront gegenüber einer Beschichtung ohne eine solche Korrekturstruktur lokal verändert. Um diese Veränderung der Wellenfront kompensieren zu können, wurde die durch die erste Korrekturstruktur 6 hervorgerufene Veränderung der Wellenfront z. B. durch Simulationsrechnungen bestimmt und eine zur Kompensation der Wellenfront geeignete zweite Korrekturstruktur 7 berechnet, welche auf der Oberfläche 4 des optischen Elements 1 ebenfalls durch lokalen Materialabtrag gebildet ist. Es versteht sich, dass zur Herstellung des optischen Elements 1 zunächst die zweite Korrekturstruktur 7 an der Oberfläche 4 erzeugt wird, bevor auf die Oberfläche 4 die Beschichtung 3 aufgebracht und daran die erste Korrekturstruktur 6 gebildet wird.The first correction structure 6 serves to optimize the optical element 1 with respect to angle of incidence-dependent polarization splitting and transmission change, since the optical element 1 used in a high-aperture projection system and operated there at high angles of incidence. When optimizing the coating 3 with regard to these criteria by means of the first correction structure 6 the scalar wavefront is locally changed compared to a coating without such a correction structure. In order to be able to compensate for this change in the wavefront, this was replaced by the first correction structure 6 caused change in the wave front z. B. determined by simulation calculations and suitable for compensating the wavefront second correction structure 7 calculated which on the surface 4 of the optical element 1 also formed by local material removal. It is understood that for the production of the optical element 1 first the second correction structure 7 on the surface 4 is generated before on the surface 4 the coating 3 applied and the first correction structure 6 is formed.

Auf die oben beschriebene Weise kann die Optimierung der Beschichtung 3 im Hinblick auf die oben genannten Effekte im Wesentlichen ohne Rücksicht auf die hierdurch hervorgerufene Veränderung der Wellenfront durchgeführt werden, da diese mittels der zweiten Korrekturstruktur 7 kompensiert werden kann. Wesentlich hierbei ist, dass die zweite Korrekturstruktur 7 die Optimierung hinsichtlich der polarisations- und einfallswinkelabhängigen Effekte nicht verändert, weil diese an der Oberfläche 4 angebracht wird und daher die Eigenschaften der Beschichtung 3 nicht in nennenswertem Maße beeinflusst. Durch die Optimierung des optischen Elements 1 hinsichtlich von polarisations- und einfallswinkelabhängigen Eigenschaften bzw. hinsichtlich der Wellenfront in zwei unterschiedlichen Korrekturstrukturen 6, 7 kann daher der zur Korrektur zur Verfügung stehende Spielraum vollständig ausgeschöpft werden. Es versteht sich, dass die zweite Korrekturstruktur 7 alternativ auch an der (nicht gezeigten) optischen Oberfläche an der gegenüberliegenden Seite des optischen Elements 1 oder, wenn dieses in einer optischen Anordnung betrieben wird, auch auf einem anderen optischen Element der optischen Anordnung aufgebracht werden kann.In the manner described above, the optimization of the coating 3 in view of the above-mentioned effects, substantially without regard to the variation of the wavefront caused thereby, since this is done by means of the second correction structure 7 can be compensated. Essential here is that the second correction structure 7 the optimization with respect to the polarization and incident angle-dependent effects does not change, because these on the surface 4 is attached and therefore the properties of the coating 3 not influenced to any significant extent. By optimizing the optical element 1 in terms of polarization and incident angle-dependent properties or with respect to the wavefront in two different correction structures 6 . 7 Therefore, the scope available for correction can be completely exhausted. It is understood that the second correction structure 7 alternatively also on the optical surface (not shown) on the opposite side of the optical element 1 or, if operated in an optical arrangement, can also be applied to another optical element of the optical arrangement.

Ein Beispiel für eine solche optische Anordnung in Form eines Projektionsobjektivs 10 für die Mikrolithographie ist in 2 gezeigt. Das Projektionsobjektiv 10 ist ein rein refraktives Reduktionsobjektiv mit einem Verkleinerungsfaktor von 4:1 und ist für eine Arbeitswellenlänge im UV-Bereich, beispielsweise bei 193 nm oder 248 nm ausgelegt.An example of such an optical arrangement in the form of a projection lens 10 for microlithography is in 2 shown. The projection lens 10 is a purely refractive reduction lens with a reduction factor of 4: 1 and is designed for a working wavelength in the UV range, for example at 193 nm or 248 nm.

Das Projektionsobjektiv 10 umfasst eine Vielzahl von optischen Elementen in Form von Linsen, von denen fünf optische Elemente 11 bis 15 beispielhaft in 2 gezeigt sind. Jedes der optischen Elemente 11 bis 15 ist in einer zugehörigen Fassung 16 bis 20 gehalten, welche jeweils durch Abstandshalteringe 21 voneinander getrennt entlang der optischen Achse 22 des Projektionsobjektivs 10 angeordnet sind. Die optischen Oberflächen aller optischen Elemente 11 bis 15 sind mit Antireflex-Beschichtungen versehen, um Lichtverluste im System zu minimieren.The projection lens 10 includes a lot number of optical elements in the form of lenses, of which five optical elements 11 to 15 in example 2 are shown. Each of the optical elements 11 to 15 is in an associated version 16 to 20 each held by spacer rings 21 separated from each other along the optical axis 22 of the projection lens 10 are arranged. The optical surfaces of all optical elements 11 to 15 are provided with anti-reflection coatings to minimize light losses in the system.

Das Projektionsobjektiv 10 ist ausgelegt, ein in einer Objektebene 23 auf einer Maske (Retikel) angeordnetes Muster in verkleinertem Maßstab auf eine Bildebene 24 abzubilden. Zwischen dem dritten und dem vierten optischen Element 13, 14 des Projektionsobjektivs 10 befindet sich die zur Objektebene 23 und zur Bildebene 24 optisch konjugierte Pupillenebene 25 des Projektionsobjektivs 10.The projection lens 10 is designed to be one in an object plane 23 on a mask (reticle) arranged pattern on a reduced scale on an image plane 24 map. Between the third and the fourth optical element 13 . 14 of the projection lens 10 is the object level 23 and to the picture plane 24 optically conjugated pupil plane 25 of the projection lens 10 ,

Obwohl das Projektionsobjektiv 10 vollständig zusammengebaut ist, ist es hinsichtlich seiner Abbildungseigenschaften noch nicht vollständig optimiert. Grundgedanke ist hierbei, dass die Genauigkeit bei der Vermessung der einzelnen optischen Elemente 11 bis 15 und damit die Kosten geringer ausfallen können, wenn an dem Projektionsobjektiv 10 noch nachträgliche Anpassungen möglich sind. Um diese Anpassungen vozunehmen, wird die von einem in Lichtlaufrichtung vor dem Projektionsobjektiv 10 angeordneten Beleuchtungssystem 26 erzeugte Strahlung nach dem Durchgang durch das Projektionsobjektiv 10 in einer Detektoreinheit 27 detektiert und in einer Auswerteeinheit 28 im Hinblick auf die Abbildungseigenschaften wie Telezentrie, Pupillenelliptizität, Pupillenapodisierung, Doppelbrechung, Uniformität etc. des Projektionsobjektivs 10 z. B. mittels Shearing-Interferometrie vermessen. Alternativ ist auch eine Vermessung mit Hilfe einer rotierenden λ/4-Platte im Beleuchtungssystem möglich, wobei die durch das Projektionsobjektiv 10 hindurchgetretene Strahlung hierbei mittels einer Kamera ggf. mit Relay-Optik detektiert wird. Beide Messungen werden vorteilhafter Weise unter Verwendung von Polarisatoren durchgeführt, um polarisationsabhängige Effekte besser erfassen zu können. Hierbei wird ermittelt, welche Korrekturstruktur auf die Antireflex-Beschichtung des als erstes Referenzelement dienenden vierten optischen Elements 14 aufgebracht werden muss, um die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs 10 zu verbessern. Die errechnete Korrekturstruktur wird nachfolgend als erste Korrekturstruktur 6' auf einer Beschichtung 3' eines ersten weiteren, außerhalb des Projektionsobjektivs 10 befindlichen optischen Elements 14' durch lokalen Materialabtrag erzeugt.Although the projection lens 10 is fully assembled, it is not yet fully optimized in terms of its imaging properties. The basic idea here is that the accuracy in the measurement of the individual optical elements 11 to 15 and so that the costs may be lower when attached to the projection lens 10 still subsequent adjustments are possible. To take these adjustments, the one in the direction of light in front of the projection lens 10 arranged lighting system 26 generated radiation after passing through the projection lens 10 in a detector unit 27 detected and in an evaluation unit 28 in view of imaging properties such as telecentricity, pupil ellipticity, pupil apodization, birefringence, uniformity, etc. of the projection lens 10 z. B. measured by means of shearing interferometry. Alternatively, a measurement with the aid of a rotating λ / 4 plate in the lighting system is possible, which by the projection lens 10 Radiation passed through this is detected by means of a camera optionally with relay optics. Both measurements are advantageously carried out using polarizers in order to better capture polarization-dependent effects. In this case, it is determined which correction structure is applied to the antireflection coating of the fourth optical element serving as the first reference element 14 must be applied to the imaging properties of the projection lens 10 to improve. The calculated correction structure is subsequently used as the first correction structure 6 ' on a coating 3 ' a first further, outside the projection lens 10 located optical element 14 ' generated by local material removal.

Das weitere erste optische Element 14' wird nachfolgend gegen das als erstes Referenzelement dienende vierte optische Element 14 des Projektionsobjektivs 10 ausgetauscht, wie durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Durch den Austausch des als Referenzelement dienenden vierten optischen Elements 14, gegen das mit der ersten Korrekturstruktur 3' versehene erste weitere optische Element 14' können die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs 10 verbessert werden. Die Verwendung des beschichteten vierten optischen Elements 14 als Referenzelement hat den Vorteil, dass bei der Vermessung des Projektionsobjektivs 10 dessen Abbildungseigenschaften dichter an den optimalen Abbildungseigenschaften liegen, als dies bei der Verwendung eines unbeschichteten optischen Elements als Referenzelement der Fall wäre.The further first optical element 14 ' is subsequently against the serving as the first reference element fourth optical element 14 of the projection lens 10 exchanged, as indicated by a double arrow. By replacing the serving as a reference element fourth optical element 14 , against that with the first correction structure 3 ' provided first further optical element 14 ' can change the imaging properties of the projection lens 10 be improved. The use of the coated fourth optical element 14 as a reference element has the advantage that when measuring the projection lens 10 its imaging properties are closer to the optimum imaging properties than would be the case when using an uncoated optical element as the reference element.

Die erste Korrekturstruktur 3' erzeugt nach dem Einbringen des ersten weiteren optischen Elements 14' in das Projektionsobjektiv 10 eine Wellenfrontaberration, welche kompensiert werden muss. Hierzu wird das Projektionsobjektiv 10 im Hinblick auf die skalare Wellenfront vermessen, wozu geeignete Mess-Strukturen in der Objektebene 23 und der Bildebene 24 angebracht werden, um eine auf der Shearing-Interferometrie basierende Wellenfrontvermessung durchzuführen, wie beispielsweise in der DE 102 58 715 A1 im Detail dargestellt ist, welche hinsichtlich dieses Aspekts durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.The first correction structure 3 ' generated after the introduction of the first further optical element 14 ' into the projection lens 10 a wavefront aberration, which must be compensated. This is the projection lens 10 with regard to the scalar wavefront, including suitable measurement structures in the object plane 23 and the picture plane 24 be applied to perform a based on the shearing interferometry wavefront measurement, such as in DE 102 58 715 A1 is presented in detail, which is made with respect to this aspect by reference to the content of this application.

Die anhand dieser Vermessung berechnete Wellenfront-Korrekturstruktur an dem ersten optischen Element 11, welches als zweites Referenzelement dient, wird als zweite Korrekturstruktur 7' auf die Oberfläche 4' eines Elementkörpers 2'' eines zweiten weiteren, außerhalb des Projektionsobjektivs 10 befindlichen optischen Elements 11' in Form einer Mikroasphäre aufgebracht. Dieses zweite weitere optische Element 11' wird nachfolgend gegen das im Projektionsobjektiv 10 befindliche erste optische Element 11 ausgetauscht. Es versteht sich, dass die zweite Korrekturstruktur 7' nicht nur die von der ersten Korrekturstruktur 6 erzeugte Veränderung der Wellenfront kompensieren kann, sondern darüber hinaus auch zur Kompensation von weiteren, durch Abweichungen der realen Baukomponenten des Projektionsobjektivs 10 von den idealen Designwerten hervorgerufenen Wellenfrontfehlern verwendet werden kann. Das erste weitere optische Element 11 wird im Projektionsobjektiv 10 unter geringeren Einfallswinkeln betrieben als das zweite weitere optische Element 14', wodurch auf eine Korrekturstruktur in dessen Beschichtung verzichtet werden kann.The wave front correction structure calculated on the basis of this measurement on the first optical element 11 serving as the second reference element is used as the second correction structure 7 ' on the surface 4 ' of an elementary body 2 '' a second further, outside the projection lens 10 located optical element 11 ' applied in the form of a microasphere. This second additional optical element 11 ' is subsequently against the in the projection lens 10 located first optical element 11 replaced. It is understood that the second correction structure 7 ' not just those of the first correction structure 6 generated change in the wavefront can compensate, but also to compensate for further, by deviations of the real components of the projection lens 10 can be used by the ideal design values induced wavefront errors. The first further optical element 11 is in the projection lens 10 operated at lower angles of incidence than the second further optical element 14 ' , which eliminates the need for a correction structure in the coating.

Selbstverständlich können nicht nur die hier beispielhaft als erstes und zweites Referenzelement dienenden optischen Elemente 14, 11 gegen entsprechend optimierte optische Elemente 14', 11' ausgetauscht werden, vielmehr kann der oben beschriebene Vorgang auch mit weiteren optischen Elementen in dem Projektionsobjektiv 10 durchgeführt werden. Die Referenzelemente 11, 14 wurden mit besonders hoher Präzision gefertigt und liegen daher besonders nahe an den gewünschten Spezifikationen. Sie können nach dem Austausch für die Vermessung von weiteren optischen Systemen genutzt werden. Es versteht sich, dass neben dem Vorsehen der Korrekturstrukturen auf den ohnehin im Lichtlaufweg vorgesehenen Linsenelementen 11 bis 15 hierfür auch speziell zu diesem Zweck gefertigte, zusätzliche Elemente vorgesehen sein können, welche auf die Abbildung ansonsten keinen bzw. nur einen geringen Einfluss ausüben, wie beispielsweise beschichtete oder unbeschichtete Planplatten.It goes without saying that not only the optical elements exemplarily serving as first and second reference elements can be used here 14 . 11 against correspondingly optimized optical elements 14 ' . 11 ' rather, the process described above can also be used with other optical elements in the projection lens 10 performed who the. The reference elements 11 . 14 were manufactured with very high precision and are therefore very close to the desired specifications. They can be used after the exchange for the measurement of further optical systems. It is understood that in addition to the provision of the correction structures on the already provided in the light path lens elements 11 to 15 For this purpose, specially manufactured for this purpose, additional elements may be provided which exert on the figure otherwise no or only a small influence, such as coated or uncoated flat sheets.

Selbstverständlich können neben Projektionsobjektiven auch andere optische Systeme auf die oben beschriebene Weise optimiert werden. Auch in diesem Fall besteht für die Korrekturstrukturen, welche zur Korrektur von einfallswinkelabhängiger Polarisationsaufspaltung und Transmissionsänderung einzelner optischer Elemente und/oder der Abbildungseigenschaften optischer Abbildungssysteme dienen, ein größerer Spielraum für die Optimierung, da keine Rücksicht auf Veränderungen der Wellenfront genommen werden muss.Of course In addition to projection lenses, other optical Systems can be optimized in the manner described above. Also in this Case exists for the correction structures which are for correction angle of incidence-dependent polarization splitting and Transmission change of individual optical elements and / or serve the imaging properties of optical imaging systems, a greater scope for optimization, since no consideration for changes in the wavefront must be taken.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • - WO 2005/069055 [0017] WO 2005/069055 [0017]

Claims (18)

Optische Anordnung (1, 10) mit einem Elementkörper (2, 2', 2'') sowie mit einer Beschichtung (3, 3'), die mindestens eine erste Korrekturstruktur (6, 6') umfasst, welche die optische Weglänge und/oder die Intensität für durch die Beschichtung (3, 3') hindurch tretendes Licht lokal verändert, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Korrekturstruktur (6, 6') zur lokalen Optimierung der optischen Anordnung (1, 10) im Hinblick auf einfallswinkelabhängige Polarisationsaufspaltung in Phase und Amplitude und Transmissionsänderung ausgelegt ist und hierbei die Wellenfront des durch die Beschichtung (3, 3') hindurch tretenden Lichts verändert, und dass an der Oberfläche (4, 4') des Elementkörpers (2, 2'') eine zweite Korrekturstruktur (7, 7') gebildet ist, welche die durch die erste Korrekturstruktur (6, 6') hervorgerufene Veränderung der Wellenfront kompensiert.Optical arrangement ( 1 . 10 ) with an element body ( 2 . 2 ' . 2 '' ) as well as with a coating ( 3 . 3 ' ) containing at least a first correction structure ( 6 . 6 ' ), which determines the optical path length and / or the intensity for through the coating ( 3 . 3 ' locally changed light, characterized in that the at least one first correction structure ( 6 . 6 ' ) for local optimization of the optical arrangement ( 1 . 10 ) is designed with respect to angle of incidence-dependent polarization splitting in phase and amplitude and transmission change and in this case the wavefront of the through the coating ( 3 . 3 ' ) passing through light, and that on the surface ( 4 . 4 ' ) of the element body ( 2 . 2 '' ) a second correction structure ( 7 . 7 ' ) formed by the first correction structure ( 6 . 6 ' ) compensated change in the wavefront compensated. Optische Anordnung nach Anspruch 1, welche aus einem optischen Element (1) mit einem Elementkörper (2), an einer von dessen Oberflächen (4) die zweite Korrekturstruktur (6) gebildet ist, und einer auf dem Elementkörper (2) aufgebrachten, die mindestens eine erste Korrekturstruktur (6) aufweisenden Beschichtung (3) besteht.Optical arrangement according to claim 1, which consists of an optical element ( 1 ) with an element body ( 2 ), on one of its surfaces ( 4 ) the second correction structure ( 6 ) is formed, and one on the element body ( 2 ), which has at least one first correction structure ( 6 ) ( 3 ) consists. Optische Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher die Beschichtung (3') mit der ersten Korrekturstruktur (6') auf den Elementkörper (2') eines ersten optischen Elements (14') aufgebracht ist und die zweite Korrekturstruktur (7') an der Oberfläche (4') eines Elementkörpers (2'') mindestens eines zweiten, bevorzugt eine Beschichtung (3'') ohne eine Korrekturstruktur aufweisenden optischen Elements (11') gebildet ist.An optical arrangement according to claim 1, wherein the coating ( 3 ' ) with the first correction structure ( 6 ' ) on the element body ( 2 ' ) of a first optical element ( 14 ' ) and the second correction structure ( 7 ' ) on the surface ( 4 ' ) of an elementary body ( 2 '' ) at least a second, preferably a coating ( 3 '' ) without a correction element having optical element ( 11 ' ) is formed. Optische Anordnung nach Anspruch 3, bei welcher das erste optische Element (14') bei Einfallswinkeln von 25° oder mehr, bevorzugt von 35° oder mehr, besonders bevorzugt von 45° oder mehr betrieben wird und bei welcher dasOptical arrangement according to Claim 3, in which the first optical element ( 14 ' ) is operated at angles of incidence of 25 ° or more, preferably of 35 ° or more, more preferably of 45 ° or more and in which the zweite optische Element (11') bei Einfallswinkeln von weniger als 45°, bevorzugt von weniger als 35° betrieben wird.second optical element ( 11 ' ) is operated at angles of incidence of less than 45 °, preferably less than 35 °. Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Beschichtung (3, 3', 3'') eine Antireflexbeschichtung ist.Optical arrangement according to one of the preceding claims, in which the coating ( 3 . 3 ' . 3 '' ) is an antireflective coating. Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die erste und/oder die zweite Korrekturstruktur (6, 6'; 7, 7') nicht rotationssymmetrisch ist.Optical arrangement according to one of the preceding claims, in which the first and / or the second correction structure ( 6 . 6 '; 7 . 7 ' ) is not rotationally symmetric. Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Beschichtung (3, 3') eine Mehrzahl von Einzelschichten (5.1 bis 5.6) aufweist, wobei mindestens eine der Einzelschichten (5.5) die bzw. eine der ersten Korrekturstrukturen (6) enthält.Optical arrangement according to one of the preceding claims, in which the coating ( 3 . 3 ' ) a plurality of individual layers ( 5.1 to 5.6 ), wherein at least one of the individual layers ( 5.5 ) or one of the first correction structures ( 6 ) contains. Optische Anordnung nach Anspruch 7, bei der Einzelschichten (5.1 bis 5.4, 5.6) ohne Korrekturstruktur eine konstante oder im Wesentlichen rotationssymmetrische Schichtdicke aufweisen.An optical arrangement according to claim 7, wherein the individual layers ( 5.1 to 5.4 . 5.6 ) have a constant or substantially rotationally symmetrical layer thickness without correction structure. Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Elementkörper (2, 2', 2'') aus einem für Wellenlängen im UV-Bereich transparenten Material besteht.Optical arrangement according to one of the preceding claims, in which the element body ( 2 . 2 ' . 2 '' ) consists of a transparent material for wavelengths in the UV range. Optisches Abbildungssystem, insbesondere Projektionsobjektiv (10) für die Mikrolithographie mit mindestens einer optischen Anordnung (11', 14') nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Optical imaging system, in particular projection lens ( 10 ) for microlithography with at least one optical arrangement ( 11 ' . 14 ' ) according to any one of the preceding claims. Verfahren zum Herstellen eines einen Elementkörper (2) und eine Beschichtung (3) aufweisenden optischen Elements (1) zur Verwendung in einem optischen Abbildungssystem, umfassend die Schritte: Bereitstellen des Elementkörpers (2), Bestimmen mindestens einer ersten Korrekturstruktur (6) für die Beschichtung (3), welche zur Optimierung des optischen Elements (1) und/oder des optischen Abbildungssystems im Hinblick auf einfallswinkelabhängigeMethod for producing an element body ( 2 ) and a coating ( 3 ) having optical element ( 1 ) for use in an optical imaging system, comprising the steps of: providing the element body ( 2 ), Determining at least one first correction structure ( 6 ) for the coating ( 3 ), which are used to optimize the optical element ( 1 ) and / or the optical imaging system with respect to angle of incidence Polarisationsaufspaltung in Phase und Amplitude und Transmissionsänderung die optische Weglänge und/oder die Intensität für durch die Beschichtung (3) hindurch tretendes Licht gegebenenfalls polarisationsabhängig lokal verändert, Ermitteln einer durch die erste Korrekturstruktur (6) hervorgerufenen Veränderung der Wellenfront und Bestimmen einer zweiten Korrekturstruktur (7) zum Kompensieren der Veränderung der Wellenfront durch die erste Korrekturstruktur (6), Bilden der zweiten Korrekturstruktur (7) an einer Oberfläche (4) des Elementkörpers (2), und Aufbringen der die mindestens eine erste Korrekturstruktur (6) aufweisenden Beschichtung (3) auf eine Oberfläche (4) des Elementkörpers (2).Polarization splitting in phase and amplitude and transmission change the optical path length and / or the intensity for through the coating ( 3 light passing through it is optionally locally changed as a function of the polarization, determining a light passing through the first correction structure ( 6 ), and determining a second correction structure ( 7 ) for compensating the change of the wavefront by the first correction structure ( 6 ), Forming the second correction structure ( 7 ) on a surface ( 4 ) of the element body ( 2 ) and applying the at least one first correction structure ( 6 ) ( 3 ) on a surface ( 4 ) of the element body ( 2 ). Verfahren zur Optimierung eines optischen Abbildungssystems, bevorzugt eines Projektionsobjektivs (10) für die Mikrolithographie, umfassend die Schritte: Einbringen mindestens eines ersten Referenzelements (14), welches eine Beschichtung bevorzugt ohne Korrekturstruktur aufweist, in das optische Abbildungssystem, Vermessen des optischen Abbildungssystems im Hinblick auf dessen Abbildungseigenschaften, Bestimmen einer ersten Korrekturstruktur (6') für das erste Referenzelement (14), welche zur lokalen Optimierung der Abbildungseigenschaften des optischen Abbildungssystems die optische Weglänge und/oder die Intensität für durch die Beschichtung hindurch tretendes Licht gegebenenfalls polarisationsabhängig lokal verändert, Bereitstellen eines ersten optischen Elements (14') mit einer die erste Korrekturstruktur (6') aufweisenden Beschichtung (3'), und Austauschen des ersten Referenzelements (14) gegen das erste optische Element (14').Method for optimizing an optical imaging system, preferably a projection objective ( 10 ) for microlithography, comprising the steps of: introducing at least one first reference element ( 14 ), which has a coating preferably without correction structure, into the optical imaging system, measuring the optical imaging system with regard to its imaging properties, determining a first correction structure ( 6 ' ) for the first reference element ( 14 ) leading to the local opti tion of the imaging properties of the optical imaging system, the optical path length and / or the intensity for light passing through the coating optionally polarization-dependent locally changed, providing a first optical element ( 14 ' ) with a first correction structure ( 6 ' ) ( 3 ' ), and replacing the first reference element ( 14 ) against the first optical element ( 14 ' ). Verfahren nach Anspruch 12, weiter umfassend die Schritte: Einbringen mindestens eines zweiten Referenzelements (11), welches bevorzugt eine Beschichtung ohne Korrekturstruktur aufweist, in das optische Abbildungssystem,The method of claim 12, further comprising the steps of: introducing at least one second reference element ( 11 ), which preferably has a coating without a correction structure, into the optical imaging system, Vermessen einer durch die erste Korrekturstruktur (6') hervorgerufenen Veränderung der Wellenfront, Bestimmen einer zweiten Korrekturstruktur (7') für das zweite Referenzelement (11) zum Kompensieren der Veränderung der Wellenfront durch die erste Korrekturstruktur (6'), Bereitstellen eines zweiten optischen Elements (11') mit einem die zweite Korrekturstruktur (7') aufweisenden Elementkörper (2''), sowie Austauschen des zweiten Referenzelements (11) gegen das zweite optische Element (11').Measuring one by the first correction structure ( 6 ' ), determining a second correction structure ( 7 ' ) for the second reference element ( 11 ) for compensating the change of the wavefront by the first correction structure ( 6 ' ), Providing a second optical element ( 11 ' ) with a second correction structure ( 7 ' ) having element body ( 2 '' ), and replacing the second reference element ( 11 ) against the second optical element ( 11 ' ). Verfahren nach Anspruch 13, bei dem auf dem Elementkörper (2'') des zweiten optischen Elements (11') vor dem Einbringen in das optische Abbildungssystem eine Beschichtung (3'') aufgebracht wird, welche bevorzugt keine Korrekturstruktur aufweist.Method according to claim 13, in which on the element body ( 2 '' ) of the second optical element ( 11 ' ) prior to introduction into the optical imaging system, a coating ( 3 '' ), which preferably has no correction structure. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem die erste Korrekturstruktur (6') durch lokales Abtragen mindestens einer Schicht der Beschichtung (3') erzeugt wird, wobei die mindestens eine Schicht bevorzugt in einer Dicke aufgebracht wird, die größer ist als der maximal auftretende Abtrag.Method according to one of Claims 12 to 14, in which the first correction structure ( 6 ' ) by locally removing at least one layer of the coating ( 3 ' ) is produced, wherein the at least one layer is preferably applied in a thickness which is greater than the maximum occurring erosion.
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