DE102005023939A1 - Imaging system, such as objective or illuminator of microlithographic projection illumination installation, includes two specified lens types and arrangement - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Abbildungssystem, insbesondere ein Objektiv oder eine Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage. Genauer betrifft die Erfindung ein Abbildungssystem, welches eine oder mehrere schiefbestrahlte Linsen aufweist, und bei dem der Effekt der intrinsischen Doppelbrechung reduziert ist.The The invention relates to an imaging system, in particular a lens or a lighting device of a microlithographic projection exposure apparatus. More particularly, the invention relates to an imaging system which is a or more obliquely irradiated lenses, and in which the effect the intrinsic birefringence is reduced.
Unter einer schiefbestrahlten Linse ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung eine Linse zu verstehen, für welche die Hauptstrahlrichtung deutlich von der optischen Achse abweicht. Insbesondere wird eine Linse hier als schiefbestrahlt bezeichnet, bei der der Winkel, den ein Hauptstrahl innerhalb dieser Linse mit der optischen Achse einnimmt (d.h. der Winkel zwischen einer Gerade durch den betreffenden Abschnitt des Hauptstrahls und der optischen Achse) wenigstens 10° beträgt. Derartige schiefbestrahlte Linsen treten z.B. (jedoch nicht ausschließlich) in der Mikrolithographie in sog. „off-axis-Systemen" (d.h. in Systemen mit einem außeraxialem Bildfeld, welches nicht die optische Achse enthält), auf.Under an obliquely irradiated lens is within the meaning of the present application to understand a lens for which the main beam direction clearly from the optical axis differs. In particular, a lens is here as obliquely irradiated denotes the angle at which a main ray within this Lens with the optical axis (i.e., the angle between a straight line through the relevant section of the main beam and the optical axis) is at least 10 °. Such obliquely irradiated Lentils occur e.g. (but not limited to) in microlithography in so-called "off-axis systems" (i.e., in systems with an off-axis Image field which does not contain the optical axis).
Die intrinsische Doppelbrechung in Kalzium-Fluorid-Einkristallen wurde insbesondere in der Internet-Publikation „Preliminary Determination of an Intrinsic Birefringence in CaF2" von John H. Burnett et al., NIST Gaithersburg MD 20899 USA (verbreitet am 07.05.01) nachgewiesen. Die dort präsentierten Messungen zeigen, dass die intrinsische Doppelbrechung stark richtungsabhängig ist und mit kleiner werdender Wellenlänge deutlich zunimmt. Die intrinsische Doppelbrechung verschwindet insbesondere für einen sich in der <111>-Kristallrichtung oder in der <100>-Kristallrichtung ausbreitenden Strahl, und wird für Strahlausbreitung in der <110>-Kristallrichtung maximal.The intrinsic birefringence in calcium fluoride single crystals has been particularly demonstrated in the Internet publication "Preliminary Determination of Intrinsic Birefringence in CaF 2 " by John H. Burnett et al., NIST Gaithersburg MD 20899 USA (distributed on 07.05.01). The measurements presented there show that the intrinsic birefringence is strongly direction-dependent and increases markedly as the wavelength decreases.The intrinsic birefringence disappears in particular for a beam propagating in the <111> crystal direction or in the <100> crystal direction Beam propagation in the <110> crystal direction maximum.
Aus US 2004/0105170 A1 und WO 02/093209 A2 ist es zur Reduzierung des negativen Einflusses der intrinsischen Doppelbrechung in Fluoridkristall-Linsen auf die optische Abbildung unter anderem bekannt, Fluoridkristall-Linsen des gleichen Kristallschnitts gegeneinander verdreht anzuordnen (sogenanntes „Clocking") sowie zusätzlich auch mehrere Gruppen solcher Anordnungen mit unterschiedlichen Kristallschnitten (z.B. aus (100)-Linsen und (111)-Linsen) miteinander zu kombinieren. Durch Kombination von gegeneinander geeignet verdrehten Linsen des gleichen Schnitts wird die Verteilung der Verzögerung azimutal symmetrisch. Bei Kombination z.B. von Gruppen aus (100)- bzw. (111)-Material tritt eine weitere, gegenseitige Kompensation der Verzögerungen aus den einzelnen Gruppen und damit eine weitere Reduzierung der für die maximale Verzögerung in der Doppelbrechungsverteilung erhaltenen Werte ein. Mit „Verzögerung" wird die Differenz der optischen Wege zweier orthogonaler (senkrecht zueinander stehender) Polarisationszustände bezeichnet.Out US 2004/0105170 A1 and WO 02/093209 A2 it is to reduce the negative influence of intrinsic birefringence in fluoride crystal lenses on the optical imaging, among other known, fluoride crystal lenses the same crystal cut twisted against each other to order (so-called "clocking") and in addition several Groups of such arrangements with different crystal sections (e.g., from (100) lenses and (111) lenses). By combination of mutually suitable twisted lenses of the Similarly, the distribution of the delay becomes azimuthally symmetric. In combination e.g. of groups of (100) or (111) material occurs another, mutual compensation of delays from the individual groups and thus a further reduction of for the maximum delay values obtained in the birefringence distribution. With "delay" the difference becomes the optical paths of two orthogonal (perpendicular to each other) Polarization states called.
Ein Problem bei den im obigen Sinne „schiefbestrahlten" Linsen besteht nun insofern, als etwa für eine solche schiefbestrahlte Linse im (111)- oder im (100)-Kristallschnitt der Effekt der intrinsischen Doppelbrechung für den Hauptstrahl nicht verschwindet. Hingegen ist der Effekt der intrinsischen Doppelbrechung für einen Hauptstrahl in einer nicht-schiefbestrahlten Linse im Projektionsobjektiv (für die der Winkel, den ein Hauptstrahl innerhalb dieser Linse zur optischen Achse einnimmt, klein, also insbesondere etwa kleiner als 10° ist) nur sehr gering, so dass diese nicht-schiefbestrahlten Linsen insbesondere auch keine Kompensation des Effektes der intrinsischen Doppelbrechung in den schiefbestrahlten Linsen bewirken können. Da i.d.R. die überwiegende Zahl der Linsen im Objektiv nicht-schiefbestrahlt sind, verbleibt somit eine Verzögerung aufgrund der intrinsischen Doppelbrechung in einer oder wenigen schiefbestrahlten Linsen, in denen der Hauptstrahl nicht parallel zur optischen Achse, also nicht in <111>-Kristallrichtung oder <100>-Kristallrichtung verläuft. Insbesondere lässt sich bei nur einer schiefbestrahlten Linse gar keine Kompensation erreichen, da die intrinsische Doppelbrechung für einen Hauptstrahl praktisch nur in dieser einen schiefbestrahlten Linse signifikant auftritt.One Problem with the above in the sense "obliquely irradiated" lenses is now insofar as about one such obliquely irradiated lens in the (111) or (100) crystal section of Effect of intrinsic birefringence on the main ray does not disappear. On the other hand is the effect of intrinsic birefringence for one Main beam in a non-oblique lens in the projection lens (for which the angle, which occupies a main ray within this lens to the optical axis, small, ie in particular about less than 10 °) is only very small, so this not obliquely irradiated lenses in particular also no compensation effect of intrinsic birefringence in obliquely irradiated Lens effect. Since i.d.R. the vast number the lenses in the lens are not skewed, thus there is a delay due to intrinsic birefringence in one or a few obliquely irradiated Lenses in which the main beam is not parallel to the optical axis, that is, not in the <111> crystal direction or <100> crystal direction. Especially let yourself achieve no compensation with only one obliquely irradiated lens, since the intrinsic birefringence for a main beam is practical Significantly occurs only in this one obliquely irradiated lens.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Abbildungssystem mit einer oder mehreren schiefbestrahlten Linsen bereitzustellen, bei dem der Effekt der intrinsischen Doppelbrechung reduziert ist.task The present invention is an imaging system with a or more obliquely irradiated lenses, in which the effect of intrinsic birefringence is reduced.
Ein erfindungsgemäßes Abbildungssystem, insbesondere ein Objektiv oder eine Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, weist gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wenigstens eine erste und wenigstens eine zweite schiefbestrahlte Linse auf, wobei diese schiefbestrahlten Linsen so im Strahlengang angeordnet sind, dass ein Hauptstrahl derart in der ersten Linse durch einen ersten Bereich verläuft und in der zweiten Linse durch einen zweiten Bereich verläuft, dass eine Vorzugsrichtung der schnellen Achse der Verzögerung in dem ersten Bereich und eine Vorzugsrichtung der schnellen Achse der Verzögerung in dem zweiten Bereich zueinander derart angeordnet sind, dass der Effekt der intrinsischen Doppelbrechung wenigstens teilweise kompensiert wird.One Inventive imaging system, in particular a lens or a lighting device of a microlithographic Projection exposure apparatus, according to a first aspect of the invention at least one first and at least one second obliquely irradiated Lens on, with these oblique irradiated lenses so in the beam path are arranged such that a main beam in the first lens passes through a first area and in the second lens passes through a second region that a preferred direction of the fast axis of deceleration in the first region and a preferred direction of the fast axis the delay are arranged in the second region to each other such that the Effect of intrinsic birefringence at least partially compensated becomes.
In einer Ausführungsform ist die erste Linse eine Linse im (111)-Kristallschnitt und die zweite Linse eine Linse im (100)-Kristallschnitt. In einer weiteren Ausführungsform sind die erste Linse und die zweite Linse jeweils Linsen im (111)-Kristallschnitt.In one embodiment, the first lens is a (111) crystal cut lens and the second lens is a (100) crystal cut lens. In a further embodiment, the first lens and the second lens respectively lenses in the (111) crystal section.
Von dem Begriff „Linse" werden im Rahmen der vorliegenden Anmeldung auch im Strahlengang des Abbildungssystems vorhandene Linsenanordnungen oder Linsengruppen, insbesondere auch Planplatten, umfasst. Des Weiteren können die Linsen, also insbesondere die o.g. erste und zweite Linse, jeweils auch (z.B. durch Ansprengen) zu einem einzigen Element zusammengefügt sein.From The term "lens" is used in the context of present application also in the beam path of the imaging system existing lens arrangements or lens groups, in particular flat plates, includes. Furthermore you can the lenses, so in particular the o.g. first and second lens, respectively also be joined together (e.g., by wringing) into a single element.
Erfindungsgemäß wird gezielt dem Umstand Rechnung getragen, dass die intrinsische Doppelbrechung in den schiefbestrahlten Linsen für den Hauptstrahl nicht verschwindet, und es wird eine derartige Anordnung gewählt, dass der Hauptstrahl in den betreffenden Linsen gerade durch zur gegenseitigen Kompensation geeignete Bereiche verläuft.According to the invention is targeted accounted for the fact that the intrinsic birefringence does not disappear in the oblique lenses for the main beam, and such an arrangement is selected that the main beam in the respective lenses straight through for mutual compensation suitable areas runs.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Abbildungssystem, insbesondere ein Objektiv oder eine Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, wenigstens eine erste schiefbestrahlte Linse, sowie wenigstens eine zweite Linse im (110)-Kristallschnitt auf, wobei die erste Linse und die zweite Linse so im Strahlengang angeordnet sind, dass ein Hauptstrahl derart in der ersten Linse durch einen ersten Bereich verläuft und in der zweiten Linse durch einen zweiten Bereich verläuft, dass eine Vorzugsrichtung der schnellen Achse der Verzögerung in dem ersten Bereich und eine Vorzugsrichtung der schnellen Achse in dem zweiten Bereich zueinander derart angeordnet sind, dass der Effekt der intrinsischen Doppelbrechung wenigstens teilweise kompensiert wird.According to one Another aspect of the invention comprises an imaging system, in particular a lens or a lighting device of a microlithographic Projection exposure system, at least one first obliquely irradiated Lens, as well as at least one second lens in the (110) crystal section, wherein the first lens and the second lens are arranged in the beam path are such that a main ray in such a way in the first lens by a first area runs and in the second lens passes through a second region a preferred direction of the fast axis of deceleration in the first area and a preferred direction of the fast axis in the second area are arranged to each other such that the Effect of intrinsic birefringence at least partially compensated becomes.
Die zweite Linse, d.h. die (110)-Linse, kann sowohl eine schiefbestrahlte Linse als auch eine nicht-schiefbestrahlte Linse sein, und die erste (schiefbestrahlte) Linse ist z.B. eine Linse im (111)-Kristallschnitt oder eine Linse im (100)-Kristallschnitt. Hierdurch wird dem Umstand Rechnung getragen, dass bei einer (110)-Linse die Verzögerung infolge intrinsischer Doppelbrechung auch für eine nicht-schiefbestrahlte Linse für den Hauptstrahl nicht verschwindet, so dass auch eine nicht-schiefbestrahlte Linse im (110)-Schnitt in Kombination mit einer schiefbestrahlten (111)-Linse oder in Kombination mit einer schiefbestrahlten (100)-Linse bei geeigneter relativer Anordnung zu einer wenigstens teilweisen Kompensation des Effektes der intrinsischen Doppelbrechung führen kann.The second lens, i. the (110) lens, can both be obliquely irradiated Lens as well as a non-skewed lens, and the first (skewed) Lens is e.g. a lens in the (111) crystal cut or a lens in the (100) crystal section. This takes into account the fact that in a (110) lens the delay due intrinsic birefringence even for a non-oblique irradiated Lens for the main beam does not disappear, so even a non-oblique irradiated Lens in (110) cut in combination with an obliquely irradiated (111) lens or in combination with a skewed (100) lens with a suitable relative arrangement to an at least partial Compensation of the effect of intrinsic birefringence can result.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.Further Embodiments of the invention are described in the description and the dependent claims.
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:
Erfindungsgemäß werden
in einer ersten Ausführungsform
in einem Projektionsobjektiv nun zwei schiefbestrahlte Linsen im
(111)-Kristallschnitt so angeordnet, dass sich der Hauptstrahl in
der einen der beiden Linsen im Bereich „A" und in der anderen der beiden Linsen
im Bereich „B" gemäß
Allgemein wird bereits eine teilweise gegenseitige Kompensation auch schon erreicht, wenn die optischen Weglängendifferenzen in den beiden Linsen betragsmäßig unterschiedlich sind und/oder wenn die Richtungen der schnellen Achse der Verzögerung (bzw. deren Vorzugsrichtung) in den beiden Linsen nicht exakt senkrecht aufeinander stehen, sondern einen Winkel miteinander einschließen, der vorzugsweise im Bereich von 70° bis 110, und noch bevorzugter im Bereich von 80° bis 100° liegt, also nicht mehr als 20°, bevorzugt nicht mehr als 10° von der senkrechten Orientierung abweicht.Generally is already a partial mutual compensation already achieved when the optical path length differences in the two Lenses vary in amount and / or if the directions of the fast axis of deceleration (resp. their preferred direction) in the two lenses not exactly vertical each other, but an angle with each other, preferably in the range of 70 ° to 110, and more preferably in the range of 80 ° to 100 °, that is not more than 20 °, preferably not more than 10 ° from the deviates from vertical orientation.
In einem Ausführungsbeispiel können z.B. zwei schiefbestrahlte (111)-Linsen um ihre Linsenachsen gegeneinander um einen Winkel von etwa 60° verdreht sein, so dass die resultierende maximale Weglängendifferenz kleiner ist als die einzelnen Beträge dieser Linsen.In an embodiment can e.g. two obliquely irradiated (111) lenses about their lens axes against each other rotated by an angle of about 60 ° so that the resulting maximum path length difference is less than the individual amounts of these lenses.
Gemäß einem weiteren Aspekt können die Dicken der beiden Linsen auch gezielt an eine gewünschte resultierende Doppelbrechung angepasst werden.According to one another aspect The thicknesses of the two lenses also targeted to a desired resulting Birefringence can be adjusted.
Erfindungsgemäß werden
in einer zweiten Ausführungsform
in einem Projektionsobjektiv eine schiefbestrahlte Linsen im (111)-Kristallschnitt
und eine schiefbestrahlte Linsen im (100)-Kristallschnitt so angeordnet,
dass sich der Hauptstrahl in der (111)-Linse in dem in
In einem Ausführungsbeispiel können z.B. eine (111)-Linse und eine (100)-Linse um ihre Linsenachsen um einen Winkel von etwa 60° verdreht sein, so dass die resultierende maximale Weglängendifferenz kleiner ist als die einzelnen Beträge von den jeweiligen Linsen und z.B. 1.3 nm betragen kann. In einem weiteren Ausführungsbeispiel können z.B. zwei schiefbestrahlte (111)-Linsen und eine schiefbestrahlte (100)-Linse so angeordnet sein, dass die erste (111)-Linse um ihre Linsenachse um 95° gedreht ist, die zweite (111)-Linse um ihre Linsenachse um 35° verdreht ist, und die dritte (100)-Linse um ihre Linsenachse um 40° verdreht ist, wobei die resultierende maximale Weglängendifferenz kleiner ist als die einzelnen Beträge dieser Linsen.In an embodiment can e.g. a (111) lens and a (100) lens about their lens axes rotated by an angle of about 60 ° so that the resulting maximum path length difference is less than the individual amounts from the respective lenses and e.g. Can be 1.3 nm. In one another embodiment can e.g. two obliquely irradiated (111) lenses and an obliquely irradiated (100) lens may be arranged so that the first (111) lens is around its Lens axis is rotated by 95 °, the second (111) lens is rotated about its lens axis by 35 ° and the third one (100) lens is rotated about its lens axis by 40 °, with the resulting maximum path length difference smaller than the individual amounts of these lenses.
Tendenziell ergeben sich bei geeigneter relativer Anordnung von mehr als zwei Linsen oder Linsengruppen bessere Kombinationsmöglichkeiten des Effektes der intrinsischen Doppelbrechung.The trend result in a suitable relative arrangement of more than two Lenses or lens groups better possible combinations of the effect of intrinsic birefringence.
Gemäß einem weiteren Aspekt können die Dicken der beiden Linsen auch hier gezielt an eine gewünschte resultierende Doppelbrechung angepasst werden.According to one another aspect The thicknesses of the two lenses also targeted to a desired resulting Birefringence can be adjusted.
Erfindungsgemäß werden
in einer dritten Ausführungsform
in einem Projektionsobjektiv eine schiefbestrahlte Linse im (111)-Kristallschnitt
und eine nicht-schiefbestrahlte Linse im (110)-Kristallschnitt so
angeordnet, dass sich der Hauptstrahl in der (111)-Linse in dem
in
In einem Ausführungsbeispiel können z.B. eine (110)-Linse und eine (111)-Linse derart angeordnet sein, dass die (110)-Linse um ihre Linsenachse um 40° gedreht ist und die (111)-Linse um ihre Linsenachse um 35° gedreht ist, so dass die resultierende maximale Weglängendifferenz kleiner ist als die einzelnen Beträge von diesen Linsen.In an embodiment can e.g. a (110) lens and a (111) lens be arranged such the (110) lens is rotated about its lens axis by 40 ° and the (111) lens rotated about its lens axis by 35 ° is such that the resulting maximum path length difference is less than the individual amounts from these lenses.
Gemäß einem weiteren Aspekt können die Dicken der beiden Linsen auch hier gezielt an eine gewünschte resultierende Doppelbrechung angepasst werden.According to one another aspect The thicknesses of the two lenses also targeted to a desired resulting Birefringence can be adjusted.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung können die oben beschriebenen Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden, also insbesondere z.B. zwei schiefbestrahlte, gemäß der ersten Ausführungsform angeordnete (111)-Linsen mit einem gemäß der dritten Ausführungsform angeordneten Paar aus einer schiefbestrahlten (111)- oder (100)-Linse und einer nicht-schiefbestrahlten oder schiefbestrahlten (110)-Linse in Kombination vorgesehen sein.According to one another aspect of the invention the embodiments described above also be combined with each other, in particular, e.g. two obliquely irradiated, according to the first embodiment arranged (111) lenses with a according to the third embodiment arranged pair of obliquely irradiated (111) or (100) lens and a non-oblique irradiated or obliquely irradiated (110) lens may be provided in combination.
Allgemein ergibt sich erfindungsgemäß eine gute bzw. eine wenigstens teilweise Kompensation des Effektes der intrinsischen Doppelbrechung dann, wenn der Hauptstrahl in zwei (separaten oder zu einem einzigen Element zusammengefügten) Linsen oder Linsengruppen durch solche Bereiche verläuft, dass die intrinsische Doppelbrechung in diesen jeweiligen Bereichen zwar eine ähnliche Verteilung der Verzögerung bzw. optischen Weglängendifferenz ergibt, aber die Orientierungen der schnellen Achsen der Verzögerung im Wesentlichen senkrecht zueinander sind. Hierzu werden erfindungsgemäß insbesondere ein oder mehrere schiefbestrahlte (111)-Linsen mit einer oder mehreren schiefbestrahlten (111)-Linsen, ein oder mehrere schiefbestrahlte (111)-Linsen mit einer oder mehreren schiefbestrahlten (100)-Linsen, und/oder ein oder mehrere (110)-Linsen (die schiefbestrahlt oder auch nicht-schiefbestrahlt sein können) mit einer oder mehreren schiefbestrahlten (111)-Linsen oder mit einer oder mehreren schiefbestrahlten (100)-Linsen kombiniert.In general, according to the present invention, good or at least partial compensation of the effect of intrinsic birefringence results when the principal ray passes through such regions in two lenses or lens groups (separate or assembled into a single element), that the intrinsic birefringence in these respective regions a similar distribution of Delay or optical path length difference results, but the orientations of the fast axes of the delay are substantially perpendicular to each other. For this purpose, according to the invention, in particular one or more obliquely irradiated (111) lenses with one or more obliquely irradiated (111) lenses, one or more obliquely irradiated (111) lenses with one or more obliquely irradiated (100) lenses, and / or one or more (110) lenses (which may be skew-irradiated or even skew-irradiated) combined with one or more obliquely irradiated (111) lenses or with one or more obliquely irradiated (100) lenses.
Gemäß
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.If the invention has also been described with reference to specific embodiments, open up for the Skilled in numerous variations and alternative embodiments, e.g. by combination and / or exchange of features of individual embodiments. Accordingly, it is understood by those skilled in the art that such Variations and alternative embodiments are covered by the present invention, and the range the invention only in the sense of the appended claims and their equivalents limited is.
Claims (17)
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| DE102007012564A1 (en) * | 2007-03-13 | 2008-09-25 | Carl Zeiss Smt Ag | Projection objective for microlithographic projection illumination system has polarization correction element positioned so no light beam passing between correction element, final lens has polarization rotation angle more than 8 degrees |
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2005
- 2005-05-20 DE DE200510023939 patent/DE102005023939A1/en not_active Ceased
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