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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft optische Abbildungseinrichtungen und Abbildungsverfahren für die Mikroskopie. Die Erfindung lässt sich im Zusammenhang mit der Inspektion beliebiger Oberflächen bzw. Körper anwenden.
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In vielen technischen Bereichen ist es unter anderem erforderlich, Körper und deren Oberflächen einer genauen optischen Inspektion zu unterziehen, um beispielsweise die Qualität eines Herstellungsprozesses beurteilen zu können, und gegebenenfalls korrigierend eingreifen zu können, sofern anhand der Inspektion festgestellt wird, dass vorgegebene Qualitätskriterien nicht erfüllt werden. Hierbei sind natürlich an die Präzision der für die Inspektion verwendeten Abbildungseinrichtung im Vergleich zu den für den Herstellungsprozess des zu inspizierenden Körpers verwendeten Einrichtungen die gleichen, wenn nicht sogar höhere Anforderungen zu stellen.
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Von besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang die Fähigkeit der für die Inspektion verwendeten Abbildungseinrichtung, Licht unterschiedlicher Wellenlängen mit möglichst geringen Abbildungsfehlern zu verarbeiten, um der Abbildungseinrichtung ein breites Anwendungsfeld zu sichern. So ist es insbesondere im Zusammenhang mit Herstellungsverfahren, die einen optischen Prozess umfassen, wünschenswert bzw. von Vorteil, wenn die verwendete Abbildungseinrichtung mit minimierten Abbildungsfehlern den Wellenlängenbereich verarbeiten kann, der auch während des optischen Prozesses verwendet wird. Hierbei handelt es sich beispielsweise um den Wellenlängenbereich von 193 nm (so genannter VUV-Bereich) bis 436 nm (so genannte Hg g-Linie).
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Problematisch sind hierbei die chromatischen Aberrationen, also die von der Wellenlänge des Lichts abhängigen Abbildungsfehler. Wird für die Inspektion beispielsweise eine Abbildungseinrichtung mit refraktiven optischen Elementen (wie Linsen oder dergleichen) verwendet, sind die Abbildungsfehler der Abbildungseinrichtung mit vertretbarem Aufwand in der Regel nur für einen vergleichsweise engen Wellenlängenbereich minimiert. Eine so genannte Achromatisierung einer solchen refraktive optische Elemente umfassenden Abbildungseinrichtung, also eine Eliminierung solcher chromatischer Aberrationen, ist über einen breitbandigen Wellenlängenbereich (wie den oben genannten) kaum noch mit vertretbarem Aufwand möglich.
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Häufig kommen auch so genannte katadioptrische Abbildungseinrichtungen zum Einsatz, die neben refraktiven optischen Elementen auch reflektive optische Elemente umfassen. Die oben genannten Nachteile refraktiver Systeme gelten jedoch auch für solche katadioptrischen Systeme, wie sie beispielsweise aus der
DE 10 2005 056 721 A1 (Epple et al.), der
US 6,600,608 B1 (Shafer et al.), der
US 6,639,734 B1 (Omura) und der
US 5,031,976 A (Shafer) bekannt sind, deren gesamte Offenbarung hierin jeweils durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
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Eine Möglichkeit, die mit den chromatischen Aberrationen einhergehenden Probleme weitestgehend zu vermeiden, besteht darin, so genannte katoptrische Systeme zu verwenden, bei denen ausschließlich reflektive optische Elemente (wie Spiegel oder dergleichen) für die Abbildungseinrichtung genutzt werden. Beispiele für derartige katoptrische Systeme sind aus der
EP 0 267 766 A2 (Phillips), der
US 4,863,253 A (Shafer et al.) und der
US 2004/0114217 A1 (Mann et al.) bekannt, deren gesamte Offenbarung hierin jeweils durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
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Problematisch ist bei diesen bekannten katoptrischen Systemen allerdings, dass für eine mit möglichst wenigen optischen Elementen zu erzielende, wünschenswert große Vergrößerung, insbesondere bei den objektnahen optischen Elementen, vergleichsweise große Einzelbrechkräfte erforderlich sind. Dies ist jedoch im Hinblick auf die mit einem solchen katoptrischen System erzeugten Abbildungsfehler von Nachteil, sodass häufig dem Einsatz von mehr als vier Spiegeln der Vorzug gegeben wird, wie dies aus der
US 2004/0114217 A1 (Mann et al.), der
US 6,975,385 B2 (Ohsaki et al.) und der
US 7,283,206 B2 (Takahashi) bekannt ist, oder kleinere Vergrößerungen bzw. größere Abbildungsfehler in Kauf genommen werden.
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Werden bei dem System aus der
US 2004/0114217 A1 (Mann et al.) lediglich vier Spiegel verwendet, so kann nur eine vergleichsweise geringe numerische Apertur von NA = 0,7 erzielt werden. Zudem weist der dem Objekt räumlich nächstliegende Spiegel einen vergleichsweise großen Durchmesser auf, was eine vergleichsweise große Dickenabmessung und damit einen großen Arbeitsabstand (zwischen reflektiver Fläche und Objektoberfläche) nach sich zieht.
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Ein weiteres Problem in diesem Zusammenhang ist die möglichst geringe Obskuration bei einfacher Herstellbarkeit der Abbildungseinrichtung. So müssen bei vielen Systemen die zentralen Durchgangsöffnungen in den Spiegeln konisch ausgeführt werden, um eine möglichst geringe Obskuration zu erzielen. Derartige konische Durchgangsöffnungen sind jedoch vergleichsweise aufwändig in ihrer Herstellung, sodass hierdurch der Aufwand für die Abbildungseinrichtung erheblich steigt.
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Aus der
EP 0 267 766 A2 (Phillips) ist in diesem Zusammenhang bekannt, anstelle der herkömmlichen Abbildungseinrichtungen mit vier jeweils mit einer Durchgangsöffnung versehenen Spiegeln ein System mit zwei optischen Elementgruppen zu verwenden, von denen jede einen konvexen, nicht mit einer Durchgangsöffnung versehenen Spiegel und einen konkaven, mit einer Durchgangsöffnung versehenen Spiegel umfasst. Problematisch ist auch hier, dass zum einen eine sehr geringe numerische Apertur (NA = 0,3) erzielt werden kann und der dem Objekt benachbarte Spiegel wiederum einen sehr großen Durchmesser aufweist.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine optische Abbildungseinrichtung sowie ein optisches Abbildungsverfahren zur Verfügung zu stellen, welche die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweisen und insbesondere bei vertretbarer Größe der verwendeten optischen Elemente eine hohe Vergrößerung sowie eine hohe numerische Apertur bei minimierten Abbildungsfehlern ermöglichen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass man auf einfache Weise bei vertretbarer Größe der verwendeten optischen Elemente eine hohe Vergrößerung sowie eine hohe numerische Apertur bei minimierten Abbildungsfehlern ermöglicht, wenn bei einem System mit zwei optischen Elementgruppen aus jeweils zwei optischen Elementen zum einen die zweite optische Elementgruppe ein Flächenpaar aus einer konkaven optischen Fläche und einer konvexen optischen Fläche ohne Durchgangsöffnung umfasst und zum anderen die erste optische Elementgruppen ein erstes optisches Element mit einer konkaven optischen Fläche umfasst.
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Die Gestaltung der zweiten optischen Elementgruppe mit einem konvexen optischen Element ohne Durchgangsöffnung bringt zum einen dank der fehlenden Durchgangsöffnung den Vorteil einer erheblichen Erleichterung der Herstellung mit sich. Zum anderen ermöglicht die konkave optische Fläche des ersten optischen Elementes die Realisierung einer hohen numerischen Apertur bei geringen Abmessungen der optischen Elemente der ersten optischen Elementgruppe. Bei gleich bleibendem Aspektverhältnis (Verhältnis kleinste axiale Dicke zu größtem Durchmesser) kann somit ein geringerer Arbeitsabstand zum Objekt mit großem Bildfeld erzielt werden. Zudem ist mit einem solchen System eine gute Bildfehlerkorrektur möglich.
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Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher eine optische Abbildungseinrichtung, insbesondere für die Mikroskopie, mit einer ersten optischen Elementgruppe und einer zweiten optischen Elementgruppe, wobei die erste optische Elementgruppe und die zweite optische Elementgruppe einen Objektpunkt einer Objektebene über wenigstens einen Abbildungsstrahl mit einem Abbildungsstrahlverlauf auf eine Bildebene abbilden. Die erste optische Elementgruppe umfasst ein erstes optisches Element mit einer reflektiven im Abbildungsstrahlverlauf ersten optischen Fläche und ein zweites optisches Element mit einer reflektiven im Abbildungsstrahlverlauf zweiten optischen Fläche, wobei die erste optische Fläche konkav ausgebildet ist. Die zweite optische Elementgruppe umfasst ein drittes optisches Element mit einer konkaven, reflektiven, im Abbildungsstrahlverlauf dritten optischen Fläche und ein viertes optisches Element mit einer konvexen, reflektiven, im Abbildungsstrahlverlauf vierten optischen Fläche ohne Lichtdurchgangsöffnung
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Mikroskop, insbesondere für die Inspektion von Substraten, mit einer Substrateinrichtung zur Aufnahme eines zu inspizierenden Substrats, einer Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des Substrats mit wenigstens einem Abbildungsstrahl, einer Projektionseinrichtung und einer Bildaufnahmeeinrichtung, wobei die Projektionseinrichtung zum Projizieren des Abbildungsstrahls auf die Bildaufnahmeeinrichtung ausgebildet ist. Die Projektionseinrichtung umfasst ihrerseits eine erfindungsgemäße optische Abbildungseinrichtung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Abbildungsverfahren, insbesondere für die Mikroskopie, bei dem über eine erste optische Elementgruppe und eine zweite optische Elementgruppe mittels wenigstens eines einen Abbildungsstrahlverlauf aufweisenden Abbildungsstrahls ein Objektpunkt einer Objektebene auf eine Bildebene abgebildet wird, wobei die erste optische Elementgruppe ein erstes optisches Element mit einer reflektiven im Abbildungsstrahlverlauf ersten optischen Fläche und ein zweites optisches Element mit einer reflektiven im Abbildungsstrahlverlauf zweiten optischen Fläche umfasst, während die zweite optische Elementgruppe ein drittes optisches Element mit einer konkaven, reflektiven, im Abbildungsstrahlverlauf dritten optischen Fläche und ein viertes optisches Element mit einer konvexen, reflektiven, im Abbildungsstrahlverlauf vierten optischen Fläche ohne Lichtdurchgangsöffnung umfasst. Als erste optische Fläche wird eine optische Fläche verwendet, die konkav ausgebildet ist.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroskops mit einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Abbildungseinrichtung, mit der sich eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abbildungsverfahrens durchführen lässt;
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2 ist eine schematische Ansicht der optischen Abbildungseinrichtung aus 1;
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3 ist ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abbildungsverfahrens, welches sich mit dem Mikroskop aus 1 durchführen lässt;
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4 ist eine Darstellung der Verzeichnung des Objektivs aus 1;
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5 ist eine Darstellung der Quer- und Längsaberrationen des Objektivs aus 1.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 wird im Folgenden eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops 101 mit einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Abbildungseinrichtung 102 beschrieben.
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Das Mikroskop 101 wird im vorliegenden Beispiel zur Inspektion der auf einem Substrat 103.1 gebildeten Strukturen (die beispielsweise über einen optischen Prozess hergestellt wurden). Es versteht sich jedoch, dass das erfindungsgemäße Mikroskop bei anderen Varianten der Erfindung für einen Abbildungsprozess im Zusammenhang mit beliebigen anderen Anwendungen, insbesondere der Inspektion beliebiger anderweitiger Körper, Substrate, Oberflächen oder Flüssigkeiten etc. zum Einsatz kommen kann.
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1 zeigt eine schematische Darstellung des Mikroskops 101, das eine optische Abbildungseinrichtung in Form eines Objektivs 102 (mit einer optischen Achse 102.1 und einem Beleuchtungssystem 102.2), eine Substrateinrichtung 103 und eine Bildaufnahmeeinrichtung 104 umfasst. Das Beleuchtungssystem 102.2 beleuchtet (über eine nicht näher gezeigte Lichtleiteinrichtung) das Substrat 103.1, das auf einem Substratstisch 103.2 der Substrateinrichtung 103 angeordnet ist, mit einem (nur teilweise unter anderem durch seine Hüllstrahlen dargestellten) Abbildungslichtbündel 105, welches mehrere Abbildungsstrahlen 105.1 umfasst.
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Die auf der dem Objektiv 102 zugewandten Oberfläche des Substrats 103.1 in einer so genannten Objektebene 106 befindlichen Strukturen, werden mittels des Abbildungslichtbündels 105 über die im Objektiv 102 angeordneten optischen Elemente einer ersten optischen Elementgruppe 107 und einer zweiten optischen Elementgruppe 108 auf eine Bildebene 109 eines Bildsensors 110 der Bildaufnahmeeinrichtung 104 abgebildet. Die aus den Signalen des Bildsensors 110 gewonnenen Daten werden dann in herkömmlicher Weise zur Inspektion der Oberfläche des Substrats 103.1 verwendet.
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Die erste optische Elementgruppe 107 umfasst ein im Abbildungsstrahlengang der Abbildungsstrahlen 105.1 (von den Abbildungsstrahlen 105.1 als erstes optisches Element erreichtes) erstes optisches Element 111 und ein im Abbildungsstrahlengang der Abbildungsstrahlen 105.1 (von den Abbildungsstrahlen 105.1 als zweites optisches Element erreichtes) zweites optisches Element 112. Die zweite optische Elementgruppe 108 umfasst ein im Abbildungsstrahlengang der Abbildungsstrahlen 105.1 (von den Abbildungsstrahlen 105.1 als drittes optisches Element erreichtes) drittes optisches Element 113 und ein im Abbildungsstrahlengang der Abbildungsstrahlen 105.1 (von den Abbildungsstrahlen 105.1 als viertes optisches Element erreichtes) viertes optisches Element 114.
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Bei den optischen Elementen 111 bis 114 der optischen Elementgruppen 107 und 108 (die eine optische Achse 102.1 des Objektivs 102 bzw. gegebenenfalls eine Symmetrieachse des Objektivs 102 definieren) handelt es sich im vorliegenden Beispiel um reflektive optische Elemente (in Form von Spiegeln oder dergleichen) mit zumindest teilweise asphärischen optischen Flächen 111.1 bis 114.1.
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Die ausschließliche Verwendung reflektiver optischer Flächen hat den Vorteil, dass es bei der Abbildung eines Punktes der Objektebene 106 auf einen Punkt der Bildebene 109 mit dem gegebenenfalls hinsichtlich eventueller Abbildungsfehler entsprechend korrigierten Objektiv 102 bei unterschiedlichen Wellenlängen des Abbildungslichtbündels 105 zu keinen nennenswerten chromatischen Aberrationen kommt. Mithin kann also für das Abbildungslichtbündel 105 Licht in einem breiten Wellenlängenbereich verwendet werden. Insbesondere kann die Wellenlänge des Abbildungslichtbündels 105 an die Wellenlänge des Lichts angepasst sein, welches zur Herstellung der Strukturen auf dem Substrat 103.1 verwendet wurde.
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Im vorliegenden Beispiel wird für das Abbildungslichtbündel 105 Licht im UV-Bereich mit einer Wellenlänge von 193 nm verwendet. Wie zuvor erwähnt, können jedoch bei anderen Varianten der Erfindung auch andere Wellenlängen verwendet werden. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dem Objektiv 102 um ein breitbandiges Objektiv, welches ohne nennenswerte chromatische Aberrationen für das Abbildungslichtbündel 105 Licht in einem Wellenlängenbereich von 193 nm (so genannter VUV-Bereich) bis 436 nm (so genannte Hg g-Linie) verarbeiten kann. In diesem Bereich können für das Abbildungslichtbündel 105 unter anderem auch die Wellenlängen 248 nm (so genannter DUV-Bereich), 365 nm (so genannte Hg i-Linie) und 405 nm (so genannte Hg h-Linie) verwendet werden.
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Wie insbesondere 2 zu entnehmen ist (welche eine schematisierte Ansicht der ersten und zweiten optischen Elementgruppe 107 und 108 darstellt), weist das erste optische Element 111 eine konkave reflektive erste optische Fläche 111.1 auf, die einer konkaven reflektiven zweiten optischen Fläche 112.1 des zweiten optischen Elements 112 zugewandt ist. Gleichermaßen weist das dritte optische Element 113 eine konkave reflektive dritte optische Fläche 113.1 auf, die einer konvexen reflektiven vierten optischen Fläche 114.1 des vierten optischen Elements 114 zugewandt ist. Es versteht sich hierbei, dass die optischen Flächen bei anderen Varianten der Erfindung auch eine andere Gestalt aufweisen können. Insbesondere die zweite optische Fläche kann gegebenenfalls als Planfläche oder sogar als konvexe Fläche gestaltet sein.
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Die von der Objektebene 106 ausgehenden Abbildungsstrahlen 105.1 durchtreten zunächst eine im Bereich der optischen Achse 102.1 angeordnete zentrale Durchgangsöffnung 112.2 des zweiten optischen Elements 112, welches der Objektebene 106 räumlich am nächsten liegt. Von dort aus treffen die Abbildungsstrahlen 105.1 auf die erste optische Fläche 111.1 und werden an dieser reflektiert. Anschließend treffen die Abbildungsstrahlen 105.1 auf die zweite optische Fläche 112.1 und werden an dieser reflektiert. Anschließend durchtreten die Abbildungsstrahlen 105.1 eine im Bereich der optischen Achse 102.1 angeordnete zentrale Durchgangsöffnung 111.2 des ersten optischen Elements 111.
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Wie der 2 weiterhin zu entnehmen ist, sind die erste optische Fläche 111.1 und die zweite optische Fläche 112.1 derart ausgebildet und einander räumlich zugeordnet, dass die Abbildungsstrahlen 105.1 nach der Reflektion an der zweiten optischen Fläche 112.1 ein reelles Zwischenbild 115 erzeugen. Das Zwischenbild 115 wird im Bereich der Durchgangsöffnung 111.2 des ersten optischen Elements 111 gebildet (genauer gesagt im Abbildungsstrahlverlauf knapp hinter der Durchgangsöffnung 111.2). Hiernach treten die Abbildungsstrahlen 105.1 in den Raum zwischen den beiden optischen Elementen 113 und 114 der zweiten optischen Elementgruppe 108 ein, die nach Art eines Cassegrain-Systems mit einer konkaven dritten optischen Fläche 113.1 und einer konvexen vierten optischen Fläche 114.1 gestaltet ist.
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Es versteht sich in diesem Zusammenhang, dass das Zwischenbild bei anderen Varianten der Erfindung auch an anderer Stelle angeordnet sein kann. Insbesondere kann es sich knapp vor der Durchgangsöffnung des ersten optischen Elements oder gegebenenfalls auch in der Durchgangsöffnung des ersten optischen Elements befinden.
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Das Objektiv 102 weist an seinem objektseitigen Ende eine numerische Apertur NA > 0,7 auf. Im vorliegenden Beispiel liegt die objektseitige numerische Apertur bei etwa NA = 0,9. Mithin ist also das objektseitigen Ende des Objektivs 102 ein hochaperturiges Ende des Objektivs 102. Wie der 2 weiterhin zu entnehmen ist, ist die numerische Apertur im Bereich des Zwischenbildes 115 kleiner als die numerische Apertur am objektseitigen Ende, sodass die Abbildung durch die erste optische Elementgruppe 107 auf das Zwischenbild 115 demgemäß eine vergrößernde Abbildung ist.
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Die Anordnung des Zwischenbildes 115 im Bereich der Durchgangsöffnung 111.2 hat den Vorteil, dass die Durchgangsöffnung 111.2 vergleichsweise klein ausgebildet sein kann, um die hierdurch bedingte Obskuration klein zu halten. Die dritte optische Fläche 113.1 und die vierte optische Fläche 114.1 sind so ausgebildet und einander zugeordnet, dass die Abbildungsstrahlen 105.1 nach Durchtreten der Durchgangsöffnung 111.2 zunächst auf die dritte optische Fläche 113.1 auftreffen und an dieser reflektiert werden. Anschließend treffen die Abbildungsstrahlen 105.1 auf die vierte optische Fläche 114.1 auf und werden an dieser derart reflektiert, dass sie durch eine (im Bereich der optischen Achse 102.1 angeordnete) zentrale Durchgangsöffnung 113.2 des dritten optischen Elements 113 hindurch treten. Schließlich treffen die Abbildungsstrahlen 105.1 unter Bildung eines finalen Bildes auf die Objektebene 109.
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Durch die zweite optische Elementgruppe 108 erfolgt eine weitere Nachvergrößerung des Zwischenbildes, sodass insgesamt mit dem Objektiv 102 eine vorteilhafte starke Vergrößerung erzielt werden kann. Mit dem vorliegenden Objektiv 102 lässt sich neben der hohen objektseitigen numerischen Apertur NA = 0.90 unter anderem ein günstiger Felddurchmesser von etwa 1 mm und damit eine günstige Feldgröße von etwa 1,4 mm × 1,4 mm am hochaperturigen Ende erzielen. Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Objektivs beträgt der halbe Felddurchmesser des Objektivs an diesem hochaperturigen Ende in jedem Fall mehr als 0,2 mm, sodass in vorteilhafter Weise eine korrigierte Petzvalsumme für das Objektiv gewährleistet ist. Weiterhin ist in vorteilhafter Weise eine Korrektur von Abbildungsfehler möglich, die oberhalb von 95% Strehlverhältnis (entspricht einer mittleren Wellenfrontabweichung von etwa 35 mλ rms) liegt. Insbesondere liegt der Maximalwert des Wellenfrontfehlers (rms) über das oben genannte Feld bei etwa 2,7 nm (was bei der Wellenlänge 193 nm etwa 14 mλ) entspricht. Die Pupillenobskuration des Objektivs 102 liegt bei maximal 25%, während die die Verzeichnung des Objektivs 102 unterhalb von 0.04% liegt. Die 4 und 5 zeigen die Verzeichnung sowie weitere Quer- und Längsaberrationen des Objektivs 102.
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Das zweite optische Element 112 weist ein Aspektverhältnis (Verhältnis der Dickenabmessung in Richtung der optischen Achse 102.1 im Mittenbereich zum Durchmesser) von weniger als 0,05 (also mit anderen Worten weniger als 5%) auf. Im vorliegenden Beispiel liegt das Aspektverhältnis bei 0,0476 (also 4,76%). Es sind jedoch auch kleinere Aspektverhältnisse erzielbar. Dies ist im Hinblick auf die einfache Fertigung und die thermische, dynamische und statische Stabilität des optischen Elements 112 von Vorteil.
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Durch die Gestaltung der zweiten optischen Elementgruppe 108 mit dem konvexen vierten optischen Element 114 ohne Durchgangsöffnung bringt zum einen dank der fehlenden Durchgangsöffnung den Vorteil einer erheblichen Erleichterung der Herstellung des Objektivs 102 mit sich.
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Zum anderen ermöglicht die konkave erste optische Fläche 111.1 des ersten optischen Elementes 111 die Realisierung einer hohen numerischen Apertur bei geringen Abmessungen der optischen Elemente 111 und 112 der ersten optischen Elementgruppe 107. so sind im vorliegenden Beispiel für das erste optische Element 111 und das zweite optische Element 112 (in der Ebene senkrecht zur optischen Achse 102.1) Durchmesser unterhalb von 100 mm erzielbar. Bei gleich bleibendem Aspektverhältnis (Verhältnis kleinste axiale Dicke zu größtem Durchmesser) kann somit ein geringer Arbeitsabstand zur Objektebene 106 mit dem oben beschriebenen großem Bildfeld erzielt werden. Zudem ist mit einem solchen System eine gute Bildfehlerkorrektur möglich.
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Es versteht sich jedoch, was bei anderen Varianten der Erfindung insbesondere für das der Objektebene räumlich nächstgelegene zweite optische Element ein größerer Durchmesser gewählt werden kann, um gegebenenfalls eine höhere Randdicke zu erzielen, welche die statische, dynamische und thermische Stabilität dieses optischen Elements erhöht.
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Das Objektiv 102 ist im vorliegenden Beispiel auf der Seite der Objektebene 106 telezentrisch ausgebildet, sodass sich der Abbildungsmaßstab bei axialer Objektverschiebung nicht ändert. Es versteht jedoch, dass bei anderen Varianten der Erfindung auch eine andere, nicht telezentrische Gestaltung gewählt werden kann.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer bevorzugten Variante eines erfindungsgemäßen Abbildungsverfahrens des optischen Elements 106.1, welches mit dem Mikroskop 101 durchgeführt wird.
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Zunächst werden in einem Schritt 116.1 die Komponenten des Mikroskops 101 zur Verfügung gestellt und in der Weise positioniert, wie dies oben beschrieben wurde.
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In einem Schritt 116.2 wird das Substrat 103.1 über die Beleuchtungseinrichtung 102 mit dem Abbildungslichtbündel 105 beleuchtet und dann die entsprechenden Bereiche der Oberfläche des Substrats 103.1 über das Objektiv 102 auf die Sensoroberfläche des Bildsensors 110 abgebildet, wie dies oben beschrieben wurde.
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In einem Schritt 116.3 wird dann überprüft, ob ein weiterer Abbildungsvorgang erfolgen soll. Ist dies der Fall, wird zu dem Schritt 116.2 zurück gesprungen. Andernfalls wird der Verfahrensablauf in einem Schritt 116.4 beendet.
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Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand eines Beispiels mit vier optischen Elementen beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass der anderen Varianten auch neben den vier optischen Elementen weitere optische Elemente, beispielsweise eine weitere Spiegelgruppe, zum Einsatz kommen können. Diese weiteren optischen Elemente können gegebenenfalls an beliebiger geeigneter Stelle in dem Abbildungsstrahlengang angeordnet sein.
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Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend ausschließlich anhand eines Beispiels aus dem Bereich der Inspektion eines Substrats beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung ebenso auch für beliebige andere Anwendungen bzw. Abbildungsverfahren, insbesondere bei beliebigen Wellenlängen des zur Abbildung verwendeten Lichts, eingesetzt werden kann.