DE102006059436A1 - Projection optics, particularly microscope, comprises objective and tubular optics where objective and tubular optics are formed as reflector optics, and tubular optics has two reflector surfaces - Google Patents

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Abstract

The projection optics (1) has an objective (2) and a tubular optics (3), where the objective and the tubular optics are formed as reflector optics. The tubular optics has two reflector surfaces (4,5). The reflector surfaces of the tubular optics are spherically curved. The objective has two reflector surfaces (6,7) where one of the two reflector surfaces of the objective is spherically curved and the other of the reflective surfaces of the objective is spherically curved.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abbildungsoptik, insbesondere eine Mikroskopoptik.The The present invention relates to an imaging optics, in particular a microscope optics.

Im Zuge der fortschreitenden Verkleinerung der Strukturbreiten in der Halbleiterherstellung werden auch die Anforderungen an z. B. Mikroskopoptiken, die zur Analyse von Lithographiemasken eingesetzt werden, immer größer. Ferner geht die Tendenz hin zu elektromagnetischer Strahlung mit kürzerer Wellenlänge, wie z. B. 193 nm, was die möglichen Linsenmaterialien stark einschränkt.in the Course of the progressive reduction of the structural widths in the Semiconductor manufacturing are also the requirements for z. B. Microscope optics, which are used for analysis of lithography masks, always greater. Further there is a tendency towards shorter wavelength electromagnetic radiation, such as z. B. 193 nm, what the possible Limits lens materials severely.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Abbildungsoptik bereitzustellen, mit der hohe Auflösung auch bei Wellenlängen im tiefen UV-Bereich möglich ist.outgoing It is an object of the invention to provide an imaging optics, with the high resolution also at wavelengths possible in the deep UV range is.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Abbildungsoptik mit einem Objektiv und einer Tubusoptik, wobei sowohl das Objektiv als auch die Tubusoptik jeweils als reine Spiegeloptik ausgebildet sind. Durch die Ausbildung als reine Spiegeloptik sind chromatische Abbildungsfehler nicht mehr limitierend, so daß mit einer relativen geringen Anzahl von Bauelementen eine Abbildungsoptik mit sehr guten optischen Eigenschaften realisiert werden kann.According to the invention Task solved by an imaging optics with a lens and a tube optics, where both the lens and the tube optics each as pure Mirror optics are formed. Through the training as pure mirror optics chromatic aberrations are no longer limiting, so that with a Relatively small number of components an imaging optics can be realized with very good optical properties.

Die Abbildungsoptik ist insbesondere als Mikroskopoptik ausgebildet. Die Mikroskopoptik kann insbesondere zur Detektion von Lithographiemasken eingesetzt werden. Sie ist dazu bevorzugt für Wellenlängen von kleiner 200 nm ausgelegt. Ferner weist die Mikroskopoptik einen großen Arbeitsabstand auf, bevorzugt einen Arbeitsabstand im Bereich von 5 bis 10 mm, insbesondere von 8 mm. Das Mikroskopobjektiv weist bevorzugt eine numerische Apertur von größer als 0,6 (beispielsweise im Bereich von 0,6–0,7) auf.The Imaging optics is designed in particular as a microscope optics. The microscope optics can in particular for the detection of lithography masks be used. It is preferably designed for wavelengths of less than 200 nm. Furthermore, the microscope optics has a large working distance, preferably one Working distance in the range of 5 to 10 mm, in particular of 8 mm. The microscope objective preferably has a numerical aperture of greater than 0.6 (for example in the range of 0.6-0.7).

Die Abbildungsoptik kann jedoch auch als Mikrolithographie-Projektionsobjektiv verwendet werden. Die Abbildungsoptik kann gemäß den abhängigen Ansprüchen 2 bis 12 weitergebildet werden.The However, imaging optics can also be used as a microlithography projection lens be used. The imaging optics may according to the dependent claims 2 to 12 be further developed.

Sofern hier von gekrümmten Spiegeln die Rede ist, wird in der Regel die entsprechende Spiegelfläche, also eine gekrümmte Spiegelfläche gemeint sein.Provided here from curved Mirroring is the speech, is usually the corresponding mirror surface, ie a curved one mirror surface be meant.

Die Spiegeloptiken sind so ausgelegt, daß der Strahlengang an jeder Spiegelfläche maximal zweimal gefaltet ist. In der Regel liegt nur eine einmalige Faltung vor. Lediglich bei dem Objektiv mit drei Spiegeln finden an einem der drei Spiegel zwei Strahlengangfaltungen statt.The Mirror optics are designed so that the beam path at each mirror surface folded at most twice. As a rule, there is only one-off Folding before. Only in the lens with three mirrors find one of the three mirrors two optical path folds instead.

Ferner wird eine Abbildungsoptik mit einem Objektiv und einer Tubusoptik bereitgestellt, wobei sowohl das Objektiv als auch die Tubusoptik jeweils als reine refraktive Optik ausgebildet sind, wobei alle refraktiven Elemente des Objektivs aus dem gleichen Material gebildet sind. Dies erleichtert den Aufbau des Objektives.Further is an imaging optics with a lens and a tube optics provided, wherein both the lens and the tube optics are each designed as a pure refractive optics, all of them Refractive elements of the lens formed from the same material are. This facilitates the structure of the lens.

Eine gewünschte Korrektur des chromatischen Querfehlers kann gut mit der feldnahen Tubusoptik realisiert werden.A desired Correcting the chromatic cross error can be good with the field near Tubusoptik be realized.

Dazu kann die Tubusoptik beispielsweise genau zwei refraktive Elemente aufweisen, wobei eines der Elemente der Tubusoptik aus dem gleichen Material wie das der Elemente des Objektivs und das andere Element der Tubusoptik aus einem anderen Material gebildet ist.To For example, the tube optic can have exactly two refractive elements have, wherein one of the elements of the tube optics of the same Material like that of the elements of the lens and the other element the tube optic is made of a different material.

Ferner wird eine Abbildungsoptik mit einem Objektiv und einer Tubusoptik bereitgestellt, wobei sowohl das Objektiv als auch die Tubusoptik jeweils als reine refraktive Optik ausgebildet sind, wobei jedes der refraktiven Elemente der Tubusoptik und des Objektivs aus einem ersten oder einem zweiten Material ausgebildet ist. Damit ist es möglich, mit nur zwei Materialien eine Abbildungsoptik mit den gewünschten Eigenschaften bereitzustellen.Further is an imaging optics with a lens and a tube optics provided, wherein both the lens and the tube optics each formed as a pure refractive optics, each the refractive elements of the tube optics and the lens of a first or a second material is formed. That's it possible, with only two materials an imaging optics with the desired To provide properties.

Die erfindungsgemäßen Abbildungsoptiken können gemäß den abhängigen Ansprüchen weitergebildet werden. Insbesondere wird ein Mikroskop mit einer erfindungsgemäßen Abbildungsoptik bereitgestellt.The imaging optics according to the invention can developed according to the dependent claims become. In particular, a microscope with an imaging optics according to the invention provided.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhalber noch näher erläutert. Es zeigen:The Invention will now be described by way of example with reference to the drawings even closer explained. Show it:

1 einen Linsenschnitt einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikroskopoptik; 1 a lens section of a first embodiment of the microscope optics according to the invention;

2 eine Darstellung der Mikroskopoptik von 1 zur Erläuterung der Pupillenobskuration; 2 a representation of the microscope optics of 1 to explain the pupil obscuration;

3 ein Diagramm zur Darstellung der durch die Mikroskopoptik bedingten Verzeichnung; 3 a diagram illustrating the distortion caused by the microscope optics;

4 Diagramme zur Darstellung der Queraberrationen der Mikroskopoptik 1; 4 Diagrams showing the transverse aberrations of the microscope optics 1 ;

5 Diagramme zur Darstellung von Aberrationen der Mikroskopoptik; 5 Diagrams showing aberrations of the microscope optics;

6 einen Linsenschnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikroskopoptik; 6 a lens section of a second embodiment of the microscope optics according to the invention;

7 ein Diagramm zur Darstellung der Verzeichnung der Mikroskopoptik von 6; 7 a diagram showing the distortion of the microscope optics of 6 ;

8 Diagramme zur Darstellung der Queraberration der Mikroskopoptik 1 von 6; 8th Diagrams illustrating the transverse aberration of the microscope optics 1 from 6 ;

9 Diagramme zur Darstellung von Aberrationen der Mikroskopoptik 1 von 6; 9 Diagrams illustrating aberrations of the microscope optics 1 from 6 ;

10 einen Linsenschnitt einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikroskopoptik; 10 a lens section of another embodiment of the microscope optics according to the invention;

11 einen Linsenschnitt des Objektivs 2 der Mikroskopoptik 1 von 10; 11 a lens section of the lens 2 the microscope optics 1 from 10 ;

12 ein Diagramm zur Darstellung der erzeugten Verzeichnung der Mikroskopoptik 1 von 10; 12 a diagram illustrating the generated distortion of the microscope optics 1 from 10 ;

13 Diagramme zur Darstellung der Queraberrationen der Mikroskopoptik 1 von 10; 13 Diagrams showing the transverse aberrations of the microscope optics 1 from 10 ;

14 Diagramme zur Darstellung weiterer Aberrationen der Mikroskopoptik 1 von 10; 14 Diagrams showing further aberrations of the microscope optics 1 from 10 ;

15 einen Linsenschnitt einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikroskopoptik; 15 a lens section of another embodiment of the microscope optics according to the invention;

16 eine vergrößerte Darstellung der Tubusoptik 3 der Mikroskopoptik 1 von 15; 16 an enlarged view of the tube optics 3 the microscope optics 1 from 15 ;

17 eine vergrößerte Darstellung des Objektivs 2 der Mikroskopoptik 1 von 15; 17 an enlarged view of the lens 2 the microscope optics 1 from 15 ;

18 ein Diagramm zur Darstellung der Verzeichnungen der Mikroskopoptik 1 von 15; 18 a diagram illustrating the distortions of the microscope optics 1 from 15 ;

19 eine Darstellung für die Queraberrationen des Mikroskopobjektivs 1 von 15, und 19 a representation of the transverse aberrations of the microscope objective 1 from 15 , and

20 Diagramme zur Darstellung von Aberrationen des Mikroskopobjektivs 1 von 15. 20 Diagrams illustrating aberrations of the microscope objective 1 from 15 ,

In 1 ist ein Linsenschnitt einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikroskopoptik 1 gezeigt, die ein Objektiv 2 sowie eine Tubusoptik 3 umfaßt. Sowohl das Objektiv 2 als auch die Tubusoptik 3 ist jeweils als reine Spiegeloptik ohne zusätzliche refraktive oder diffraktive Elemente ausgebildet.In 1 is a lens section of a first embodiment of the microscope optics according to the invention 1 shown a lens 2 as well as a tube optic 3 includes. Both the lens 2 as well as the tube optics 3 is designed in each case as pure mirror optics without additional refractive or diffractive elements.

Die Tubusoptik 3 umfaßt einen konvex gekrümmten Spiegel 4 und einen konkav gekrümmten Spiegel 5, wobei beide Spiegel 4, 5 sphärisch gekrümmt ausgebildet sind. Das Objektiv 2 umfaßt einen konvexen Spiegel 6 sowie einen konkaven Spiegel 7, der einen zentralen Durchtritt 8 aufweist. Ferner ist nahe des Durchtrittes 8 eine Blende 9 angeordnet.The tube optics 3 includes a convexly curved mirror 4 and a concave curved mirror 5 where both mirrors 4 . 5 are formed spherically curved. The objective 2 includes a convex mirror 6 and a concave mirror 7 that passes a central 8th having. Furthermore, it is near the passage 8th a panel 9 arranged.

Der Spiegel 6 ist sphärisch gekrümmt und der Spiegel 7 ist asphärisch gekrümmt.The mirror 6 is spherically curved and the mirror 7 is aspherical curved.

Wie dem Linsenschnitt ferner entnommen werden kann, läuft der Strahlengang der Mikroskopoptik von der zu detektierenden Fläche FI (beispielsweise eine Lithographiemaske) zum Spiegel 7, wird dort zum Spiegel 6 reflektiert und läuft dann durch den Durchtritt 8 zur Tubusoptik 3, wo eine Reflexion an dem konkaven Spiegel 5 zum konvexen Spiegel 4 hin folgt, am konvexen Spiegel 4 findet wiederum eine Reflexion statt und der Strahlengang läuft durch einen Durchtritt 10 am Spiegel 5 bis zur Bildebene F0, in der z. B. ein Bilddetektor in Form eines CCD-Chips angeordnet sein kann.As can also be seen from the lens section, the beam path of the microscope optics runs from the surface FI to be detected (for example a lithography mask) to the mirror 7 , becomes a mirror there 6 reflects and then passes through the passage 8th to the tube optics 3 where a reflection on the concave mirror 5 to the convex mirror 4 follows, at the convex mirror 4 In turn, a reflection takes place and the beam path passes through a passage 10 at the mirror 5 to the image plane F0, in the z. B. an image detector may be arranged in the form of a CCD chip.

In der nachfolgenden Tabelle 1 Tabelle 1: Fläche Radius [mm] Abstand [mm] F0 Unendlich 146,933 Spiegel 4 1,719 –40,998 konvex Spiegel 5 84,605 149,269 konkav Blende 9 Unendlich 15,784 Spiegel 6 15,921 –15,784 konvex Spiegel 7 31,024 44,795 konkav F1 Unendlich sind die Krümmungsradien sowie die Abstände der entsprechenden Flächen bzw. Elemente angegeben. So beträgt beispielsweise der Abstand von der Bildebene F0 zum ersten Spiegel 4 146,933 mm. Die Abstände sind natürlich immer entlang der optischen Achse OA der Mikroskopoptik 1 angegeben.In the following Table 1 Table 1: area Radius [mm] Distance [mm] F0 infinitely 146.933 mirror 4 1,719 -40.998 convex mirror 5 84.605 149.269 concave cover 9 infinitely 15.784 mirror 6 15.921 -15.784 convex mirror 7 31.024 44.795 concave F1 infinitely are given the radii of curvature and the distances of the corresponding surfaces or elements. For example, the distance from the image plane F0 to the first mirror 4 146,933 mm. Of course, the distances are always along the optical axis OA of the microscope optics 1 specified.

Das in 1 gezeigte Mikroskopobjektiv weist eine numerische Apertur von 0,65, ein in der Objektebene FI aufnehmbare Objektfläche von 10 × 10 μm2 bei einer 500-fachen Vergrößerung auf. Die Spiegel sind für eine Wellenlänge für 193 nm ausgelegt und aufgrund ihrer Eigenschaft als Spiegel äußerst breitbandig. Die gesamte Baulänge (Abstand F0–FI) beträgt ca. 300 mm. Der Systemaufbau kann auch als Zwei-Spiegel-Schwarzschild-Obiektiv plus Zwei-Spiegel-Tubusoptik bezeichnet werden.This in 1 The microscope objective shown has a numerical aperture of 0.65, an object area of 10 × 10 μm 2 that can be recorded in the object plane FI at a magnification of 500 ×. The mirrors are designed for a wavelength of 193 nm and because of their property as a mirror extremely broadband. The overall length (distance F0-FI) is approx. 300 mm. The system design may also be referred to as a two-mirror Schwarzschild objective plus two-mirror tube optics.

Die Pupillenobskuration beträgt ca. 54% im Durchmesser, wie in der schematischen Darstellung von 2 angedeutet ist.The pupil obscuration is about 54% in diameter, as in the schematic representation of 2 is indicated.

In 3 ist die Hauptstrahlverzeichnung (Chief ray distortion) sowie die Schwerpunktverzeichnung (centroid distortion) in nm über die Feldhöhe (field hight) in mm aufgetragen. Ferner weist das Mikroskopobjektiv eine außerordentlich kleine Restverzeichnung von kleiner 1 nm auf.In 3 the chief ray distortion and the centroid distortion in nm are plotted over the field height in mm. Furthermore, the microscope objective has an extremely small residual distortion of less than 1 nm.

In 4 sind die Queraberrationen der Mikroskopoptik 1 für verschiedene Feldpunkte gezeigt. In 5 sind in den drei Diagrammen von links nach rechts die longitudinale sphärische Aberration (longitudinal spherical aber.), die astigmatischen Feldkurven (astigmatic field curves) sowie die Verzeichnung des Systems (distortion) angegeben. Daraus läßt sich ablesen, daß ein Wellenfrontfehler von kleiner 4,4 mλ (wobei λ gleich die Wellenlänge der Detektionsstrahlung ist) vorliegt.In 4 are the transverse aberrations of the microscope optics 1 shown for different field points. In 5 in the three diagrams from left to right, the longitudinal spherical aberration (longitudinal spherical but.), the astigmatic field curves (astigmatic field curves) and the distortion of the system (distortion) are given. It can be seen that a wavefront error of less than 4.4 mλ (where λ is equal to the wavelength of the detection radiation) is present.

Die asphärische Krümmung des Spiegels 7 kann durch die folgende Asphärengleichung

Figure 00050001
beschrieben werden, wobei h der Abstand zur optischen Achse OA ist, z der Abstand der Scheitelebene (die Ebene, die senkrecht zur optischen Achse OA liegt und den Schnittpunkt des Scheitels der Fläche mit der Ebene enthält) und c die in Tabelle 1 für den Spiegel 7 angegebene sphärische Krümmung ist. Die Asphärenkoeffizienten sind in Tabelle 2 enthalten. Tabelle 2: Asphärenkoeffizienten K A B C D Spiegel 7 0,000000E + 00 –5,378571E – 09 –5,967570E – 12 1,570255E – 15 –8,537940E – 18 The aspheric curvature of the mirror 7 can by the following aspheric equation
Figure 00050001
where h is the distance to the optical axis OA, z is the distance from the apex plane (the plane perpendicular to the optical axis OA and containing the intersection of the vertex of the plane with the plane), and c is the one in Table 1 for the mirror 7 is specified spherical curvature. The aspheric coefficients are included in Table 2. Table 2: aspherical K A B C D mirror 7 0,000000E + 00 -5.378571E - 09 -5.967570E - 12 1,570255E - 15 -8.537940E - 18

Der asphärische Spiegel 7 ist nun sehr schwach aspährisch (< 1 μm), so daß keine aufwendige interferometrische Oberflächenprüfung notwendig ist.The aspherical mirror 7 is now very weak aspheric (<1 micron), so that no complex interferometric surface inspection is necessary.

In 6 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikroskopoptik gezeigt. Diese unterscheidet sich von der Ausführungsform von 1 insbesondere dadurch, daß das Objektiv aus drei Spiegeln aufgebaut ist. Der zusätzliche Spiegel 11 ist ein konkaver Spiegel mit asphärischer Krümmung, der einen Durchtritt 12 aufweist.In 6 a further embodiment of the microscope optics according to the invention is shown. These un differs from the embodiment of 1 in particular the fact that the lens is composed of three mirrors. The additional mirror 11 is a concave mirror with aspherical curvature that passes through 12 having.

Der optische Aufbau kann der nachfolgenden Tabelle 3 entnommen werden. Tabelle 3: Fläche Radius [mm] Abstand [mm] F0 Unendlich 282,149 Spiegel 4 9,768 –121,745 konvex Spiegel 5 254,342 183,745 konkav Blende 9 Unendlich 21,678 Spiegel 6 25,721 –11,294 konvex Spiegel 7 90,270 31,467 konkav Spiegel 11 –169,102 –31,467 konvex Spiegel 7 90,270 45,467 konkav F1 Unendlich The optical design can be seen in Table 3 below. Table 3: area Radius [mm] Distance [mm] F0 infinitely 282.149 mirror 4 9,768 -121.745 convex mirror 5 254.342 183.745 concave cover 9 infinitely 21.678 mirror 6 25.721 -11.294 convex mirror 7 90.270 31.467 concave mirror 11 -169.102 -31.467 convex mirror 7 90.270 45.467 concave F1 infinitely

Die asphärische Krümmung der Spiegel 7 und 11 kann der nachfolgenden Tabelle 4 in Verbindung mit der Asphärengleichung (2) entnommen werden, die sich von der obigen Asphärengleichung (1) nur dadurch unterscheidet, daß noch zwei Terme höherer Ordnung hinzugekommen sind. Tabelle 4: Asphärenkoeffizienten K A B C D E F Spiegel 7 0,000000E + 00 4,115298E – 07 1,213321E – 10 – –2,912265E – 14 2,550081E –17 0,000000E + 00 0,000000E + 00 Spiegel 11 0,000000E + 00 7,802943E – 07 3,081865E – 10 5,616490E – 14 4,354430E – 17 –4,217230E – 20 5,106802E – 23 The aspherical curvature of the mirror 7 and 11 can be taken from the following Table 4 in conjunction with the aspheric equation (2), which differs from the above aspheric equation (1) only in that two more higher-order terms have been added. Table 4: aspherical K A B C D e F mirror 7 0,000000E + 00 4,115,298E - 07 1,213321E - 10 - -2.912265E - 14 2,550081E -17 0,000000E + 00 0,000000E + 00 mirror 11 0,000000E + 00 7,802943E - 07 3,081865E - 10 5,616,490E - 14 4,354430E - 17 -4,217,230E - 20 5,106802E - 23

Figure 00070001
Figure 00070001

Der Arbeitsabstand bei der Mikroskopoptik 1 von 6 beträgt ca. 8 mm. Die gesamte Länge der Mikroskopoptik (Abstand F0–FI) beträgt ca. 400 mm. Die Mikroskopoptik von 6 ist wiederum für eine 500-fache Vergrößerung bei einer Feldgröße von 10 × 10 μm2 mit einer numerischen Apertur NA von 0,65 ausgelegt. Die Pupillenobskuration beträgt hier im Durchmesser ungefähr 25 %. Wie aus 6 ferner ersichtlich ist, findet an dem Spiegel 7 zweimal eine Reflexion statt, so daß das Objektiv 2 mit drei Spiegeln 4 Strahlengangfaltungen durchführt.The working distance in the microscope optics 1 from 6 is about 8 mm. The entire length of the microscope optics (distance F0-FI) is approx. 400 mm. The microscope optics of 6 again is designed for a 500X magnification with a field size of 10x10 μm 2 with a numerical aperture NA of 0.65. The pupil obscuration here is approximately 25% in diameter. How out 6 is also apparent, takes place on the mirror 7 twice a reflection instead, so that the lens 2 with three mirrors 4 Beam path folds performs.

In 7 ist in gleicher Weise wie in 3 die Verzeichnung für den Hauptstrahl sowie den Schwerpunktstrahl dargestellt. Ferner ist die Verzeichnung für den Hauptstrahl kleiner 0,17 nm und für den Schwerpunktstrahl kleiner 0,35 nm.In 7 is the same as in 3 the distortion for the main beam and the center of gravity beam shown. Furthermore, the distortion for the main beam is less than 0.17 nm and for the centroid beam is less than 0.35 nm.

In 8 und 9 ist in gleicher Weise wie in den 4 und 5 die Aberration für die Mikroskopoptik 1 von 6 dargestellt. Daraus ist ersichtlich, daß keine chromatische Aberration auftritt und der Wellenfrontfehler kleiner 1 mλ ist.In 8th and 9 is the same as in the 4 and 5 the aberration for the microscope optics 1 from 6 shown. It can be seen that no chromatic aberration occurs and the wavefront error is less than 1 mλ.

Die beschriebenen Mikroskopoptiken weisen sehr wenige Elemente (nur 4 oder 5 Spiegel) auf und sind insbesondere auch zur Messung von sowohl Reflexionsmasken als auch Transmissionsmasken geeignet.The described microscope optics have very few elements (only 4 or 5 Mirrors) and are particularly suitable for measuring both reflection masks and transmission masks.

In 10 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikroskopoptik gezeigt, bei der sowohl das Objektiv 2 als auch die Tubusoptik 3 ausschließlich aus refraktiven Elementen (Linsen) gebildet sind, wobei für die Linsen genau zwei verschiedene Materialien verwendet werden.In 10 an embodiment of the microscope optics according to the invention is shown, in which both the objective 2 as well as the tube optics 3 are formed exclusively of refractive elements (lenses), wherein for the lenses exactly two different materials are used.

Das Objektiv 2 ist in 11 vergrößert dargestellt.The objective 2 is in 11 shown enlarged.

Der Abstand zwischen der letzten Linse L1 bzw. der letzten Linsenfläche der letzten Linse L1 und der Bildebene F0 beträgt hier 150 mm. Die gesamte Baulänge des Mikroskopobjekts beträgt 400 mm. Der Arbeitsabstand des Objektivs ist 8 mm.Of the Distance between the last lens L1 and the last lens surface of the last lens L1 and the image plane F0 is 150 mm here. The whole overall length of the microscope object 400 mm. The working distance of the lens is 8 mm.

Die numerische Apertur ist 0,60 bei einem Objektfeld von 10 × 10 μm2. Die Mikroskopoptik 1 von 10 und 11 ist für eine Wellenlänge von 193,368 nm ± 0,250 nm ausgelegt und weist einen Abbildungsmaßstab von 230 × auf. Der minimalste Krümmungsradius beträgt 3 mm und der kleinste Subaperturdurchmesser 0,8 mm. Der maximale Einfallswinkel, der in der Mikroskopoptik auftritt, beträgt 40°. Der Wellenfrontfehler (polychromatisch) ist kleiner 4 mλ.The numerical aperture is 0.60 for an object field of 10 × 10 μm 2 . The microscope optics 1 from 10 and 11 is designed for a wavelength of 193.368 nm ± 0.250 nm and has a magnification of 230 ×. The minimum radius of curvature is 3 mm and the smallest subaperture diameter is 0.8 mm. The maximum angle of incidence that occurs in the microscope optics is 40 °. The wavefront error (polychromatic) is less than 4 mλ.

Die Tubusoptik 3 weist zwei CaF2-Linsen L2 und L4 sowie zwei SiO2-Linsen L1 und L3 auf.The tube optics 3 has two CaF2 lenses L2 and L4 and two SiO2 lenses L1 and L3.

Das Objektiv 2 weist sechs CaF2-Linsen (L6, L8, L9, L11, L12 und L13) sowie drei SiO2-Linsen (L5, L7, L10).The objective 2 has six CaF2 lenses (L6, L8, L9, L11, L12 and L13) and three SiO2 lenses (L5, L7, L10).

Alle gekrümmten Flächen der Linsen L1–L13 (das Element L14 ist eine planparallele Platte) sind sphärisch gekrümmt.All curved surfaces the lenses L1-L13 (the element L14 is a plane-parallel plate) are spherically curved.

Der nachfolgenden Tabelle 5 sind die Krümmungsradien und Abstände der Linsenflächen der Linsen L1–L14 angegeben, wobei die Linsenflächen, in 10 und 11 gesehen, von links nach rechts aufsteigend numeriert sind. Die der Bildebene F0 zugewandte Linsenfläche der Linse L1 wird daher als F1 in Tabelle 5 bezeichnet. Die der Bildebene F0 abgewandte Linsenfläche der Linse L1 wird als F2 bezeichnet. Zwischen der Flächennumerierung der Linse L4 und L5 ist ein Sprung um 1, da zwischen den Linsen L4 und L5 noch die Blende 9 angeordnet ist. Daher wird die der Bildebene F0 zugewandte Seite der ersten Linse L5 des Objektivs 2 mit F10 bezeichnet. Tabelle 5: Fläche Radius [mm] Abstand [mm] Material F1 Unendlich 150,000 F1 4,129 5,000 'SiO2HL' F2 3,000 0,756 F3 –3,000 5,000 'CaF2HL' F4 3,000 139,889 F5 –71,701 2,000 'SiO2HL' F6 45,036 0,500 F7 39,865 6,326 'CaF2HL' F8 –41,327 30,000 Blende 9 Unendlich 0,100 F10 302,564 3,000 'SiO2HL' F11 35,645 0,300 F12 28,496 8,010 'CaF2HL' F13 –34,467 0,533 F14 –31,496 3,000 'SiO2HL' F15 30,984 0,300 F16 31,186 6,247 'CaF2HL' F17 –66,628 0,300 F18 33,996 5,139 'CaF2HL' F19 –122,691 1,428 F20 –43,998 3,000 'SiO2HL' F21 22,719 0,560 F22 24,721 4,495 'CaF2HL' F23 –480,907 0,300 F24 18,569 7,113 'CaF2HL' F25 47,424 0,300 F26 9,608 4,905 'CaF2HL' F27 14,700 1,999 F28 Unendlich 1,500 'SiO2HL' F29 Unendlich 8,000 FI Unendlich 0,000 The following Table 5 shows the radii of curvature and distances of the lens surfaces of the lenses L1-L14, wherein the lens surfaces, in 10 and 11 seen numbered from left to right in ascending order. The lens surface of the lens L1 facing the image plane F0 is therefore referred to as F1 in Table 5. The lens surface of the lens L1 facing away from the image plane F0 is referred to as F2. Between the surface numbering of the lens L4 and L5 is a jump by 1, as between the lenses L4 and L5 still the aperture 9 is arranged. Therefore, the side of the first lens L5 of the lens facing the image plane F0 becomes 2 designated F10. Table 5: area Radius [mm] Distance [mm] material F1 infinitely 150000 F1 4,129 5,000 'SiO2HL' F2 3,000 0,756 F3 -3.000 5,000 'CaF2HL' F4 3,000 139.889 F5 -71.701 2,000 'SiO2HL' F6 45.036 0,500 F7 39.865 6,326 'CaF2HL' F8 -41.327 30,000 cover 9 infinitely 0,100 F10 302.564 3,000 'SiO2HL' F11 35.645 0,300 F12 28.496 8.010 'CaF2HL' F13 -34.467 0.533 F14 -31.496 3,000 'SiO2HL' F15 30.984 0,300 F16 31.186 6,247 'CaF2HL' F17 -66.628 0,300 F18 33.996 5,139 'CaF2HL' F19 -122.691 1,428 F20 -43.998 3,000 'SiO2HL' F21 22.719 0.560 F22 24.721 4,495 'CaF2HL' F23 -480.907 0,300 F24 18.569 7,113 'CaF2HL' F25 47.424 0,300 F26 9.608 4.905 'CaF2HL' F27 14,700 1,999 F28 infinitely 1,500 'SiO2HL' F29 infinitely 8,000 FI infinitely 0,000

In Tabelle 6 sind die Brechzahlen der in Tabelle 5 angegeben Materialien SiO2HL und CaF2HL für drei verschiedene Wellenlängen angegeben. Tabelle 6: Wellenlänge [nm] 193,618 193,368 193,118 SiO2HL 1,559796 1,560188 1,560583 CaF2HL 1,501128 1,501373 1,501619 Table 6 shows the refractive indices of the materials SiO 2 HL and CaF 2 H 2 given in Table 5 for three different wavelengths. Table 6: Wavelength [nm] 193.618 193.368 193.118 SiO2HL 1.559796 1.560188 1.560583 CaF2HL 1.501128 1.501373 1.501619

In 12 ist die Verzeichnung für NA = 0,6 mit einem Vergrößerungsfaktor von 500 × für die drei Wellenlängen w1 (= 193,6180 nm), w2 (= 193,3680 nm) und w3 (= 193,1180 nm) für den Hauptstrahl sowie die Verzeichnung für den Schwerpunktstrahl angegeben. Aus den Verzeichnungen für den Hauptstrahl für die drei Wellenlängen (Pfeil P1) läßt sich die chromatische Queraberration ablesen. Diese ist hier kleiner als 1 nm.In 12 is the distortion for NA = 0.6 with a magnification factor of 500 × for the three wavelengths w1 (= 193.6180 nm), w2 (= 193.3680 nm) and w3 (= 193.1180 nm) for the main beam and the Distortion specified for the center of gravity beam. From the distortions for the main beam for the three Wavelengths (arrow P1) can be read off the chromatic transverse aberration. This is less than 1 nm here.

In 13 und 14 ist in gleicher Weise wie in 4 und 5 die Aberration der Meßoptik 1 von 10 gezeigt, wobei in 13 und in den zwei linken Diagrammen von 14 die Aberrationen jeweils für die drei Wellenlängen w1, w2 und w3 dargestellt sind. Der Wellenfrontfehler ist hier kleiner 4 mλ.In 13 and 14 is the same as in 4 and 5 the aberration of the measuring optics 1 from 10 shown in FIG 13 and in the two left diagrams of 14 the aberrations are shown for the three wavelengths w1, w2 and w3, respectively. The wavefront error is less than 4 mλ.

Zwischen dem Objektiv 2 und der Tubusoptik 3 (10), die hier einen Abstand von ca. 30 mm aufweisen, kann beispielsweise ein Strahlteiler eingefügt werden (Pfeil P2). Die Länge des Objektives 2 einschließlich des Arbeitsabstandes (Pfeil P3; 11) beträgt ca. 60 mm.Between the lens 2 and the tube optics 3 ( 10 ), which here have a distance of about 30 mm, for example, a beam splitter can be inserted (arrow P2). The length of the lens 2 including the working distance (arrow P3; 11 ) is about 60 mm.

Bei der Mikroskopoptik 1 von 10 und 11 sind zur Korrektur der chromatischen Bildfehler im Objektiv CaF2-Linsen enthalten. Aufgrund der thermischen Ausdehnung von CaF2 ist die Fassung dieser Linsen bei hohen Stabilitätsanforderungen (beispielsweise: eine Genauigkeit von 1 nm über eine Meßzeit von einer Stunde) sehr schwierig.In the microscope optics 1 from 10 and 11 are used to correct the chromatic aberrations in the lens CaF2 lenses. Due to the thermal expansion of CaF2, the mounting of these lenses is very difficult with high stability requirements (for example: an accuracy of 1 nm over a measurement time of one hour).

Daher ist bei der in 15 gezeigten Mikroskopoptik 1 das Objektiv 2 ausschließlich aus Linsen eines einzigen Materials gebildet. In dem hier gezeigten Beispiel wird als Material Quarz (SiO2) verwendet.Therefore, at the in 15 shown microscope optics 1 the objective 2 formed exclusively of lenses of a single material. In the example shown here, the material used is quartz (SiO 2).

Bei dem Mikroskopobjektiv 2 von 15 sind wiederum alle gekrümmten Flächen der Linsen sphärisch gekrümmt.At the microscope objective 2 from 15 In turn, all curved surfaces of the lenses are spherically curved.

Die Tubusoptik 3 umfaßt eine Linse L1 aus SiO2 sowie eine Linse L2 aus CaF2.The tube optics 3 comprises a lens L1 of SiO2 and a lens L2 of CaF2.

Die fünf Linsen L3 bis L7 sowie die planparallel Platte L8 des Objektivs 2 (17) sind alle aus demselben Material, hier SiO2 gebildet.The five lenses L3 to L7 and the plane-parallel plate L8 of the lens 2 ( 17 ) are all made of the same material, here SiO2.

Die Krümmungsradien der Linsen sowie die Abstände der Linsenflächen sind aus der nachfolgenden Tabelle 7 zu entnehmen. Tabelle 7: Fläche Radius [mm] Abstand [mm] Material F0 Unendlich 300,000 F1 –3,000 0,850 'SiO2HL' F2 3,260 51,986 F3 –46,657 2,868 'CaF2HL' F4 –19,098 21,504 Blende 9 Unendlich 4,317 F6 –14,734 9,457 'SiO2HL' F7 –32,287 0,900 F8 112,595 4,164 'SiO2HL' F9 –58,564 0,100 F10 35,852 4,000 'SiO2HL' F11 –3193,265 0,100 F12 17,844 4,000 'SiO2HL' F13 36,809 0,100 F14 10,505 4,354 'SiO2HL' F15 16,467 1,799 F16 INFINITY 1,500 'SiO2HL' F17 INFINITY 8,000 FI INFINITY 0,000 The radii of curvature of the lenses and the distances of the lens surfaces are shown in Table 7 below. Table 7: area Radius [mm] Distance [mm] material F0 infinitely 300000 F1 -3.000 0,850 'SiO2HL " F2 3,260 51.986 F3 -46.657 2,868 'CaF2HL' F4 -19.098 21,504 cover 9 infinitely 4,317 F6 -14.734 9.457 'SiO2HL' F7 -32.287 0.900 F8 112.595 4,164 'SiO2HL " F9 -58.564 0,100 F10 35.852 4,000 'SiO2HL' F11 -3,193.265 0,100 F12 17.844 4,000 'SiO2HL' F13 36.809 0,100 F14 10.505 4,354 'SiO2HL' F15 16.467 1,799 F16 INFINITY 1,500 'SiO2HL' F17 INFINITY 8,000 FI INFINITY 0,000

Auch hier sind wiederum die Linsenflächen von links nach rechts (in 15, 16, 17 gesehen) aufsteigend numeriert, wobei die der Bildebene F0 zugewandte Seite der Linsen L1 mit F1 bezeichnet wird. Aufgrund der Blende 9 zwischen der Tubusoptik 3 und dem Objektiv 2 ist ein Sprung um 1 in der Numerierung der Flächen, so daß die der Bildebene F0 zugewandte Seite der Linse L3 mit F6 bezeichnet ist.Again, the lens surfaces from left to right (in 15 . 16 . 17 seen) numbered ascending, wherein the image plane F0 facing side of the lens L1 is denoted by F1. Due to the aperture 9 between the tube optics 3 and the lens 2 is a jump of 1 in the numbering of the areas, so that the side of the lens L3 facing the image plane F0 is denoted by F6.

In der nachfolgenden Tabelle 8 sind die Brechungsindize für drei verschiedene Wellenlängen für die verwendeten Linsenmaterialien angegeben. Tabelle 8: Wellenlänge [nm] 193,380 193,370 193,360 SiO2HL 1,560172 1,560188 1,560204 CaF2HL 1,501363 1,501373 1,501383 Table 8 below shows refractive indices for three different wavelengths for the lens materials used. Table 8: Wavelength [nm] 193.380 193.370 193,360 SiO2HL 1.560172 1.560188 1.560204 CaF2HL 1.501363 1.501373 1.501383

Die Mikroskopoptik 1 von 15 weist keinen Zwischenfokus auf. Der minimale Subaperturdurchmesser beträgt 0,7 mm und die Tubusoptik 3 ist mit einem starken Telefaktor versehen.The microscope optics 1 from 15 has no intermediate focus. The minimum subaperture diameter is 0.7 mm and the tube optics 3 is equipped with a strong Telefaktor.

Die gesamte Baulänge der Mikroskopoptik 1 von 15 beträgt 420 mm, wobei der Abstand der Linse L1 bzw. der der Bildebene F0 zugewandten Fläche F1 zur Bildebene F0 300 mm beträgt.The entire length of the microscope optics 1 from 15 is 420 mm, wherein the distance of the lens L1 and the image plane F0 facing surface F1 to the image plane F0 is 300 mm.

In 18 ist in gleicher Weise wie in 12 die Verzeichnung für die Mikroskopoptik 1 von 15 gezeigt. In 19 und 20 sind in gleicher Weise wie in 13 und 14 die Aberrationen dargestellt. Aus den Darstellungen von 19 und 20 ergibt sich, daß der dominierende Bildfehler die chromatische Längsaberration ist, die hier ca. 50 nm/pm beträgt. Daraus folgt, daß die Bandbreite der Beleuchtungsstrahlung maximal 1 pm betragen darf.In 18 is the same as in 12 the distortion for the microscope optics 1 from 15 shown. In 19 and 20 are the same as in 13 and 14 the aberrations are presented. From the representations of 19 and 20 shows that the dominant aberration is the longitudinal chromatic aberration, which is about 50 nm / pm here. It follows that the bandwidth of the illumination radiation must not exceed 1 pm.

Die Tubusoptiken 3 bei den beschriebenen Mikroskopoptiken sind jeweils als Telesystem ausgelegt (sie besitzen also bei kurzer Baulänge große Brennweite).The tube optics 3 in the described microscope optics are each designed as a telesystem (so they have a short focal length long focal length).

Die Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen können, soweit sinnvoll, beliebig untereinander kombiniert werden.The Features of the described embodiments can, as far as appropriate, can be combined with each other.

Claims (19)

Abbildungsoptik (1) mit einem Objektiv (2) und einer Tubusoptik (3), wobei sowohl das Objektiv (2) als auch die Tubusoptik (3) jeweils als reine Spiegeloptik ausgebildet sind.Imaging optics ( 1 ) with a lens ( 2 ) and a tube optic ( 3 ), where both the lens ( 2 ) as well as the tube optics ( 3 ) are each designed as pure mirror optics. Abbildungsoptik nach Anspruch 1, bei der die Tubusoptik (3) genau zwei Spiegelflächen (4, 5) aufweist.Imaging optics according to claim 1, wherein the tube optics ( 3 ) exactly two mirror surfaces ( 4 . 5 ) having. Abbildungsoptik nach Anspruch 2, bei der beide Spiegelflächen (4, 5) der Tubusoptik sphärisch gekrümmt sind.An imaging optic according to claim 2, wherein both mirror surfaces ( 4 . 5 ) of the tube optic are spherically curved. Abbildungsoptik nach einem der obigen Ansprüche, bei der das Objektiv genau zwei Spiegelflächen (6, 7) aufweist.Imaging optics according to one of the above claims, in which the objective has exactly two mirror surfaces ( 6 . 7 ) having. Abbildungsoptik nach Anspruch 4, bei der eine der Spiegelflächen des Objektivs (2) sphärisch gekrümmt und die andere der Spiegelflächen des Objektivs (2) asphärisch gekrümmt ist.An imaging optic according to claim 4, wherein one of the mirror surfaces of the objective ( 2 ) spherically curved and the other of the mirror surfaces of the lens ( 2 ) is curved aspherically. Abbildungsoptik nach Anspruch 5, bei der die asphärisch gekrümmte Spiegelfläche des Objektivs konkav und die sphärisch gekrümmte Spiegelfläche des Objektivs konvex ausgebildet ist.An imaging optic according to claim 5, wherein the aspherically curved mirror surface of the Lens concave and spherical curved mirror surface of the lens is convex. Abbildungsoptik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Objektiv (2) genau drei Spiegelflächen (6, 7, 11) aufweist.An imaging optics according to one of claims 1 to 3, in which the objective ( 2 ) exactly three mirror surfaces ( 6 . 7 . 11 ) having. Abbildungsoptik nach Anspruch 7, bei der zwei Spiegelflächen des Objektivs (2) asphärisch gekrümmt sind und die dritte Spiegelfläche des Objektivs (2) sphärisch gekrümmt ist.An imaging optic according to claim 7, wherein two mirror surfaces of the objective ( 2 ) are aspherically curved and the third mirror surface of the objective ( 2 ) is curved spherically. Abbildungsoptik nach Anspruch 8, bei der die asphärisch gekrümmten Spiegelfläche des Objektivs jeweils einen Durchtritt für ein Strahlbüschel aufweisen und die sphärisch gekrümmte Spiegelfläche des Objektivs keinen Durchtritt für ein Strahlbüschel aufweist.An imaging optic according to claim 8, wherein the aspherically curved mirror surface of the objective each have a passage for a beam tuft and the spherically curved mirror surface of the objek tivs has no passage for a ray tufts. Abbildungsoptik nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der die sphärisch gekrümmte Spiegelfläche des Objektivs konvex und die asphärisch gekrümmten Spiegelfläche des Objektivs konkav ausgebildet sind.Imaging optics according to one of claims 7 to 9, in which the spherical curved mirror surface of the lens convex and the aspherical curved mirror surface of the Lens are concave. Abbildungsoptik nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei der der Strahlengang im Objektiv (2) so gefaltet ist, daß ein Strahlbüschel auf eine der asphärisch gekrümmten Spiegelflächen des Objektivs genau zweimal trifft und auf die restlichen Spiegelflächen des Objektivs genau einmal trifft.Imaging optics according to one of Claims 7 to 10, in which the beam path in the objective ( 2 ) is folded so that a beam tuft on one of the aspherical curved mirror surfaces of the lens hits exactly twice and hits the remaining mirror surfaces of the lens just once. Abbildungsoptik nach einem der obigen Ansprüche, bei der zumindest eine der Spiegelflächen der Tubusoptik einen Durchtritt für ein Strahlbüschel und zumindest eine der Spiegelflächen der Tubusoptik keinen Durchtritt für ein Strahlbüschel aufweist.An imaging optics according to any of the above claims, wherein the at least one of the mirror surfaces the tube optics a passage for a ray tuft and at least one of the mirror surfaces the tube optics has no passage for a bundle of rays. Abbildungsoptik mit einem Objektiv (2) und einer Tubusoptik (3), wobei sowohl das Objektiv als auch die Tubusoptik jeweils als reine refraktive Optik ausgebildet sind, wobei alle refraktiven Elemente des Objektivs aus dem gleichen Material gebildet sind.Imaging optics with a lens ( 2 ) and a tube optic ( 3 ), wherein both the lens and the tube optics are each formed as a pure refractive optics, wherein all refractive elements of the lens are formed of the same material. Abbildungsoptik nach Anspruch 13, bei der die Tubusoptik (3) genau zwei refraktive Elemente aufweist und eines der Elemente der Tubusoptik aus dem gleichen Material wie das der Elemente des Objektivs und das andere Element der Tubusoptik aus einem anderen Material gebildet ist.An imaging optics according to claim 13, wherein the tube optics ( 3 ) has exactly two refractive elements and one of the elements of the tube optic is made of the same material as that of the elements of the objective and the other element of the tube optic is made of a different material. Abbildungsoptik mit einem Objektiv (2) und einer Tubusoptik (3), wobei sowohl das Objektiv als auch die Tubusoptik jeweils als reine refraktive Optik ausgebildet sind, wobei jedes der refraktiven Elemente der Tubusoptik und des Objektivs aus einem ersten oder einem zweiten Material ausgebildet ist.Imaging optics with a lens ( 2 ) and a tube optic ( 3 ), wherein both the lens and the tube optics are each formed as a pure refractive optics, wherein each of the refractive elements of the tube optics and the lens is formed of a first or a second material. Abbildungsoptik nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Abbildungsoptik für Wellenlängen von kleiner als 200 nm ausgelegt ist.An imaging optics according to any of the above claims, wherein the imaging optics for wavelength is designed smaller than 200 nm. Abbildungsoptik nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Abbildungsoptik als Mikroskop ausgebildet ist.An imaging optics according to any of the above claims, wherein the imaging optics is designed as a microscope. Abbildungsoptik nach einem der obigen Ansprüche, welche als Mikroskopoptik ausgebildet ist.An imaging optics according to any of the above claims, which is designed as a microscope optics. Mikroskop mit einer Abbildungsoptik nach einem der obigen Ansprüche.Microscope with an imaging optics according to one of the above claims.
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