DE10304599A1

DE10304599A1 - Producing at least two lens arrangements for projection objective involves producing lens arrangements that are identical in basic structure and differ in lens material, apart from individual lenses

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Publication number: DE10304599A1
Application number: DE10304599A
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz Schuster
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2003-11-27

Abstract

The method involves producing at least two lens arrangements, whereby a first lens arrangement is configured for radiation of a first wavelength and at least one further lens arrangement is configured for radiation of a second wavelength. The lens arrangements are identical in their basic structure and differ in the lens material, apart from individual lenses.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff den Patentanspruchs 1. The invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1.

Es sind beispielsweise aus der US 5,990,926 und DE 18 91 8444 A1 Projektionsobjektive mit Linsenanordnungen, die für die Wellenlänge 248 nm ausgelegt sind, bekannt. There are, for example, projection lenses from US Pat. No. 5,990,926 and DE 18 91 8444 A1 with lens arrangements, which are designed for the wavelength 248 nm, are known.

Aus der US 6,088,171 ist eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie bekannt. Aus dieser Schrift sind mehrere Linsenanordnungen für Projektionsobjektive bekannt, die für eine Beleuchtungswellenlänge von 193 nm ausgelegt sind. A projection exposure system for microlithography is known from US Pat. No. 6,088,171 known. Several lens arrangements for projection lenses are known from this document, which are designed for an illumination wavelength of 193 nm.

Aus der EP 1 139138 Al sind verschiedene Projektionsobjektive für die Mikrolithographie bekannt, die Linsenanordnungen umfassen, die entweder für die Wellenlänge 193 nm oder für die Wellenlänge 157 nm ausgelegt sind. Various projection objectives for microlithography are known from EP 1 139138 A1 known, which include lens arrangements, either for the wavelength 193 nm or for the wavelength is designed to be 157 nm.

Für den Aufbau solcher Projektionsobjektive mit derartigen Linsenanordnungen sind von der Struktur der jeweiligen Linsenanordnung bzw. von den einzelnen Linsendaten abhängige Montageaufbauten erforderlich. Auch sind auf die Linsendaten bzw. auf einzelne die Komponenten abgestimmte Prüfoptiken erforderlich. For the construction of such projection lenses with such lens arrangements are of the Structure of the respective lens arrangement or dependent on the individual lens data Assembly structures required. Also on the lens data or on the individual Compatible test optics required.

Weiterhin sind unterschiedliche Justierverfahren in Abhängigkeit von dem spezifischen Aufbau der Linsenanordnung erforderlich, die zunächst entwickelt werden müssen und dann beim Aufbau der jeweiligen Linsenanordnung angewendet werden. Auch diese Justierverfahren sind von der Struktur der Linsenanordnung abhängig. Auch für die Entwicklung und die Bereitstellung der erforderlichen Prüfoptiken, Montageaufbauten und Justierverfahren ist ein beträchtlicher Entwicklungsaufwand erforderlich. Furthermore, different adjustment methods are dependent on the specific one Structure of the lens assembly required, which must be developed first and then be used in the construction of the respective lens arrangement. This too Adjustment procedures depend on the structure of the lens arrangement. Also for them Development and provision of the required inspection optics, assembly structures and Adjustment procedures require considerable development effort.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Entwicklungsaufwand zur Bereitstellung bzw. Herstellung von Projektionsbelichtungsanlagen und insbesondere den Linsenanordnungen für die Mikrolithographie, die für verschiedene Beleuchtungswellenlängen ausgelegt sind, zu reduzieren. The object of the invention is the development effort for the provision or manufacture of projection exposure systems and in particular the lens arrangements for the Microlithography, which are designed for different illumination wavelengths, too to reduce.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die Maßnahme ein Verfahren bereitzustellen, durch das zwei Projektionsobjektive bzw. Linsenanordnungen, die für verschiedene Wellenlängen ausgelegt sind und die sich durch Maßnahme der speziellen Auswahl von unterschiedlichen Linsenmaterialien von der makroskopischen Struktur nur minimal unterscheiden, konnte der Herstellungs- und Entwicklungsaufwand erheblich reduziert werden. The object of the invention is achieved by the features of patent claim 1. Through the Measure to provide a method by which two projection lenses or Lens arrangements which are designed for different wavelengths and which are characterized by Measure of the special selection of different lens materials from the Macroscopic structure could only differ minimally, the manufacturing and Development effort can be significantly reduced.

Mit einzelnen Korrekturen ist es möglich, jeweils das Projektionsobjektiv auf das konkret vorgesehene Beleuchtungssystem, insbesondere auf die Wellenlänge der von dem Beleuchtungssystem abgegebenen Strahlung, abzustimmen. With individual corrections, it is possible to adjust the projection lens to the specific one provided lighting system, in particular on the wavelength of that Radiation emitted radiation to vote.

Aufgrund der weitgehenden Übereinstimmung von einzelnen Komponenten, die in den Projektionsobjektiven für die verschiedenen Wellenlängen eingesetzt werden, ist es möglich identische Fassungsteile in den Projektionsobjektiven, bzw. in den Linsenanordnungen für die mindestens zwei verschiedenen Wellenlängen, zu verwenden. Dadurch wird der Entwicklungsaufwand für speziell angepaßte Fassungsteile reduziert. Due to the large degree of correspondence between individual components in the It is possible to use projection lenses for the different wavelengths identical frame parts in the projection lenses or in the lens arrangements for to use the at least two different wavelengths. This will make the Development effort for specially adapted frame parts reduced.

Es hat sich insbesondere als vorteilhaft herausgestellt, wenn sich die Durchmesser von korrespondierenden Linsen der mindestens zwei Linsenanordnungen für die verschiedenen Wellenlängen weniger als 1 mm unterscheiden und die Krümmung der Linsenoberflächen, insbesondere im Randbereich, nicht mehr als 1 × 10^-5 l/mm differieren, da dann gewährleistet werden kann, dass identische Linsenfassungen eingesetzt werden können. It has proven to be particularly advantageous if the diameters of corresponding lenses of the at least two lens arrangements differ for the different wavelengths by less than 1 mm and the curvature of the lens surfaces, in particular in the edge region, does not differ by more than 1 × 10 ^-5 l / mm , because it can then be guaranteed that identical lens frames can be used.

Auch Prüfoptiken, die jeweils für die Überprüfung einzelner optischer Elemente oder Komponenten, insbesondere Linsen, entwickelt und aufgebaut werden müssen, können für die Überprüfung der korrespondierenden Linsen und Komponenten, die abgesehen vom verwendeten Material nahezu identisch sind, eingesetzt werden. Also inspection optics, each for the inspection of individual optical elements or Components, especially lenses, must be developed and built for the review of the corresponding lenses and components aside from the used material are almost identical, are used.

Da insbesondere die Prüfoptiken für asphärische Linsenoberflächen aufwendig sind, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn gemäß den optischen Daten identische asphärische Linsenoberflächen vorgesehen sind. Since the inspection optics for aspherical lens surfaces in particular are complex, it has turned out to be advantageous if, according to the optical data, identical aspherical Lens surfaces are provided.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn sich die weiteren Linsenoberflächen der asphärischen Linsen weniger als 5 µm unterscheiden und/oder sich die Linsendicken der korrespondierenden Linsen nicht mehr als 5 mm, vorzugsweise nicht mehr als 1-2 mm bzw. nicht mehr als 5% voneinander abweichen. It is also advantageous if the other lens surfaces are of the aspherical Lenses differ less than 5 µm and / or the lens thickness of the corresponding lenses not more than 5 mm, preferably not more than 1-2 mm or not differ by more than 5%.

Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn sich die Kehrwerte die Radien der korrespondierenden Linsen weniger als 1 × 10^-4 mm^-1 unterscheiden. Sind die korrespondierenden Radien der Linsen kleiner als 10 000 mm, so hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn sich die Kehrwerte der Radien um weniger als 5 × 10^-5 mm^-1 unterscheiden, damit gewährleistet werden kann, dass eine Prüfoptik für die Charakterisierung der korrespondierenden Linsen eingesetzt werden kann. It is particularly advantageous if the reciprocal values of the radii of the corresponding lenses differ less than 1 × 10 ^-4 mm ^-1 . If the corresponding radii of the lenses are less than 10,000 mm, it has proven to be advantageous if the reciprocal values of the radii differ by less than 5 × 10 ^-5 mm ^-1 , so that it can be guaranteed that a test lens for the characterization the corresponding lenses can be used.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn sich die Öffnungszahl der jeweiligen korrespondierenden Linsenflächen weniger als 3% unterscheiden. It has proven to be advantageous if the number of openings of the respective corresponding lens surfaces differ less than 3%.

Damit werden die benötigten Prüfoptiken zur Breitstellung der Linsenanordnungen für die mindestens zwei verschiedenen Wellenlänge erheblich reduziert. Daraus resultiert eine massive Reduzierung der Herstellungskosten der Linsenanordnung und damit auch des jeweiligen Projektionsobjektives, da sich natürlich auch die Kosten für die Prüfoptiken auf den Preis der Projektionsobjektive niederschlagen. This means that the inspection optics required to provide the lens arrangements for the significantly reduced at least two different wavelengths. This results in one massive reduction in the manufacturing cost of the lens assembly and thus the respective projection objective, since of course the costs for the inspection optics also increase knock down the price of projection lenses.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die unterschiedlichen eingesetzten Linsenmaterialien derart auszuwählen, dass die Brechzahl der eingesetzten Linsenmaterialien beim ersten Projektionsobjektiv für Strahlung einer ersten Wellenlänge der Brechzahl der im weiteren Projektionsobjektiv eingesetzten Materialien bei der weiteren Wellenlänge zumindestens nahezu entspricht. Sind verschiedene Medien für Linsen und Linsenzwischenräume vorgesehen, so ist der Quotient der Brechzahlen eines Objektives mit dem Quotient der Brechzahl des zweiten Objektives zu vergleichen. The different lens materials used have proven to be advantageous to be selected such that the refractive index of the lens materials used at the first Projection lens for radiation of a first wavelength, the refractive index in the further Projection lens used materials at least at the further wavelength almost corresponds. Are different media for lenses and spaces between lenses provided, the quotient of the refractive indices of a lens is the quotient of the refractive index of the second lens.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, identische Montageaufbauten und/oder Justierverfahren für den Aufbau des Projektionsobjektives bzw. der Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie einzusetzen. Furthermore, it has proven advantageous to have identical assembly structures and / or Adjustment procedure for the construction of the projection lens or Use projection exposure systems for microlithography.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in weiteren Unteransprüchen beschrieben. Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigt: Further advantageous measures are described in further subclaims. in the The invention is described in more detail below using exemplary embodiments. It shows:

Fig. 1 Projektionsbelichtungsanlage; Fig. 1 projection exposure system;

Fig. 2 erstes Projektionobjektiv für die Wellenlängen 351 nm; Fig. 2 first projection lens for wavelengths of 351 nm;

Fig. 3 Projektionsobjektiv für die Wellenlängen 248 nm; Fig. 3 projection lens for wavelengths of 248 nm;

Fig. 4 Projektionsobjektiv für die Wellenlänge 193 nm; und Fig. 4 projection lens for the wavelength of 193 nm; and

Fig. 5 korrespondierendes Projektionsobjektiv für die Wellenlänge 157 nm. Fig. 5 corresponding projection lens for the wavelength of 157 nm.

Anhand von Fig. 1 wird zunächst der prinzipielle Aufbau einer Projektionsbelichtungsanlage 101 beschrieben, wie sie in der Mikrolithographie eingesetzt werden. Die Projektionsbelichtungsanlage 101 weist ein Beleuchtungssystem 103 und ein erstes Projektionsobjektiv 105 auf. Das Projektionsobjektiv 105 umfasst eine Linsenanordnung 119 mit einer Aperturblende AP, wobei durch die Linsenanordnung 119, 219, 319, 419 eine optische Achse 107 definiert wird. Zwischen Beleuchtungseinrichtung 103 und Projektionsobjektiv 105 ist eine Maske 109 angeordnet, die mittels eines Maskenhalters 111 im Strahlengang gehalten wird. Solche in der Mikrolithographie verwendeten Masken 109 weisen eine Mikrometer- bis Nanometerstruktur auf, die mittels des Projektionsobjektives 105 bis zu einem Faktor von 10, insbesondere um den Faktor 4, verkleinert auf eine Bildebene 113 abgebildet wird. In der Bildebene 113 wird ein durch einen Substrathalter 117 positioniertes Substrat bzw. ein Wafer 115 gehalten. Die noch auflösbaren minimalen Strukturen hängen von der Wellenlänge X des für die Beleuchtung verwendeten Lichtes sowie von der bildseitigen Apertur des Projektionsobjektives 105 ab, wobei die maximal erreichbare Auflösung der Projektionsbelichtungsanlage 101 mit abnehmender Wellenlänge der Beleuchtungseinrichtung 103 und mit zunehmender bildseitiger Apertur des Projektionsobjektives 105 steigt. The basic structure of a projection exposure system 101 , as used in microlithography, is first described with reference to FIG. 1. The projection exposure system 101 has an illumination system 103 and a first projection objective 105 . The projection objective 105 comprises a lens arrangement 119 with an aperture diaphragm AP, an optical axis 107 being defined by the lens arrangement 119 , 219 , 319 , 419 . A mask 109 is arranged between the illumination device 103 and the projection objective 105 and is held in the beam path by means of a mask holder 111 . Such masks 109 used in microlithography have a micrometer to nanometer structure, which is imaged on the image plane 113 reduced by a factor of 10, in particular by a factor of 4, by means of the projection objective 105 . A substrate or a wafer 115 positioned by a substrate holder 117 is held in the image plane 113 . The minimum structures that can still be resolved depend on the wavelength X of the light used for the illumination and on the aperture of the projection lens 105 on the image side, the maximum achievable resolution of the projection exposure system 101 increasing with decreasing wavelength of the illumination device 103 and with increasing aperture on the image side of the projection lens 105 .

In Fig. 2 ist die Linsenanordnung 119 eines ersten Projektionsobjektives dargestellt. Die Linsenanordnung 119 ist für Strahlung einer ersten Wellenlänge von 351 nm ausgelegt. Dazu im Vergleich ist in Fig. 3 eine weitere Linsenanordnung 219 dargestellt, die für die Beleuchtungswellenlänge von 248 nm ausgelegt ist. Das in Fig. 3 dargestellte Projektionsobjektiv korrespondiert zu dem in Fig. 2 dargestellten Projektionsobjektiv. Korrespondierend bedeutet hier, dass sich die an der identischen Stelle im jeweiligen Objektiv 119 und 219 angeordneten Linsen L sowohl in der räumlichen Anordnung, als auch in der Oberflächenform nur geringfügig unterscheiden. In FIG. 2, the lens assembly 119 is shown of a first projection lens. The lens arrangement 119 is designed for radiation of a first wavelength of 351 nm. In comparison, a further lens arrangement 219 is shown in FIG. 3, which is designed for the illumination wavelength of 248 nm. The projection lens shown in FIG. 3 corresponds to the projection lens shown in FIG. 2. Corresponding here means that the lenses L arranged at the identical location in the respective objective 119 and 219 differ only slightly in the spatial arrangement and also in the surface shape.

Der prinzipielle Aufbau einer Projektionsbelichtungsanlage 101 in der das in Fig. 3 dargestellte Projektionsobjektiv 219 eingesetzt werden kann, ist in Fig. 1 dargestellt. The basic structure of a projection exposure system 101 in which the projection objective 219 shown in FIG. 3 can be used is shown in FIG. 1.

Im folgenden wird der Aufbau der in Fig. 2 und 3 dargestellten Linsenanordnungen 119, 219 detaillierter erläutert. Die numerische Apertur der für 351 mm und 248 mm ausgelegten Projektionsobjektive 105 beträgt 0,75. Die Baulänge von Objektebene 0 zu Bildebene 0' beträgt bei beiden Linsenanordnungen 119, 219 jeweils 1000 mm. Beide Linsenanordnungen bestehen aus 31 Linsen, die in sechs Linsengruppen unterteilbar sind. The structure of the lens arrangements 119 , 219 shown in FIGS. 2 and 3 is explained in more detail below. The numerical aperture of the projection objectives 105 designed for 351 mm and 248 mm is 0.75. The overall length from object plane 0 to image plane 0 'is 1000 mm for both lens arrangements 119 , 219 . Both lens arrangements consist of 31 lenses, which can be divided into six lens groups.

Die erste Linsengruppe LG1 umfasst jeweils die Linsen mit den Linsenoberflächen 1-11 und weist in ihrer Gesamtheit positive Brechkraft auf. Die jeweils zweite Linsengruppe LG2 umfasst die Linsen mit den Linsenoberflächen 12-19 und weist in ihrer Gesamtheit negative Brechkraft auf. Durch diese Linsengruppe LG2 wird eine Taille gebildet. Die dritte Linsengruppe LG3 umfasst jeweils die Linsen mit den Linsenoberflächen 20-31 und weist insgesamt positive Brechkraft auf. Durch diese Linsengruppe LG3 wird ein zweiter Bauch gebildet. An diese Linsengruppe LG3 schließt sich eine vierte Linsengruppe LG4 an, die jeweils die Linsen mit den Linsenoberflächen 32/37 umfasst. Diese Linsengruppe LG4 weist insgesamt negative Brechkraft auf, wobei durch diese Linsengruppe eine zweite Taille gebildet wird. The first lens group LG1 each comprises the lenses with the lens surfaces 1-11 and has positive refractive power as a whole. The respective second lens group LG2 comprises the lenses with the lens surfaces 12-19 and has a negative refractive power as a whole. A waist is formed by this lens group LG2. The third lens group LG3 each comprises the lenses with the lens surfaces 20-31 and has positive refractive power overall. A second belly is formed by this lens group LG3. At this lens group LG3 is a fourth lens group LG4 includes at each / comprises the lenses of the lens surfaces 32 37th This lens group LG4 has an overall negative refractive power, a second waist being formed by this lens group.

Die fünfte Linsengruppe LG5 umfasst jeweils die Linsen mit den Linsenoberflächen 38-52. Diese Linsengruppe LG5 weist insgesamt positive Brechkraft auf. Durch diese Linsengruppe LG5 wird ein dritter Bauch gebildet. Nach der Linse mit den Linsenoberflächen 42 und 43 ist eine Blende angeordnet. Die letzte Linsengruppe LG6 umfasst jeweils die Linsen mit den Linsenoberflächen 53-64 und weist insgesamt positive Brechkraft auf. Diese Linsengruppe LG6 hat eine sammelnde Funktion. The fifth lens group LG5 comprises the lenses with the lens surfaces 38-52 . This lens group LG5 has positive refractive power overall. A third belly is formed by this lens group LG5. A diaphragm is arranged after the lens with the lens surfaces 42 and 43 . The last lens group LG6 comprises the lenses with the lens surfaces 53-64 and has positive refractive power overall. This lens group LG6 has a collecting function.

Mit diesen Projektionsobjektiven ist ein Bildfeld mit einem Durchmesser von 27,203 mm belichtbar. With these projection lenses there is an image field with a diameter of 27.203 mm exposable.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Linsenanordnung 219 bestehen alle Linsen aus Quarzglas, das bei einer vorbestimmten Temperatur, beispielsweise 22°C, eine Brechzahl von 1,50839641 zur Normalluft aufweist. Als Medium zwischen den Linsen ist Luft bei 950 mbar vorgesehen, die bei der vorbestimmten Temperatur eine Brechzahl von 0,99998200 zur Normalluft aufweist. Für den Verlauf des Strahlenganges ist nur entscheidend, wie das Verhältnis der Brechzahlen der beiden Medien, Linsenmaterial zu dem Medium zwischen den Linsen, zueinander ist. Der bezug zur Normalluft ist ohne Bedeutung, sondern nur der Brechzahlquotient der Medien ist ausschlaggebend. In the lens arrangement 219 shown in FIG. 3, all lenses are made of quartz glass, which has a refractive index of 1.50839641 compared to normal air at a predetermined temperature, for example 22 ° C. Air at 950 mbar is provided as the medium between the lenses, which at the predetermined temperature has a refractive index of 0.99998200 compared to normal air. What is decisive for the course of the beam path is how the ratio of the refractive indices of the two media, lens material to the medium between the lenses, is to one another. The reference to normal air is irrelevant, only the media's refractive index quotient is decisive.

Ausgehend von dem Projektionsobjektiv gemäß Fig. 3, das für die Wellenlänge 248,34 nm ausgelegt ist, war es möglich durch eine geschickte Materialwahl bzw. Wahl der Medien für die Linsen und die Linsenzwischenräume ein weiteres Projektionsobjektiv für eine andere Beleuchtungswellenlänge, hier von 351,14 nm, unter minimalem Entwicklungsaufwand bereitzustellen. In diesem konkreten Fall ist für eine gewünschte Beleuchtungswellenlänge von 351 nm das Material FK5 für die Linsen ausgewählt worden. Dieses Material FKS weist bei einer Beleuchtungswellenlänge von 351,14 nm unter den vorbestimmten Bedingungen von Temperatur und Druck eine Brechzahl von 1,50623 zur Normalluft auf. Als Medium zwischen den Linsen ist wiederum Luft bei 950 mbar gewählt worden. Zur Verbesserung der Performance sind geringfügige Modifikation, die beim Vergleich der Linsenschnitte 119, 219 mit bloßem Auge nicht erkennbar sind, durchgeführt worden. Beide Linsenanordnungen 119, 219 haben vergleichbar gute optische Eigenschaften bei einer bildseitigen numerischen Apertur von 0,75. Starting from the projection lens according to FIG. 3, which is designed for the wavelength 248.34 nm, it was possible by a clever choice of material or choice of media for the lenses and the interstices between lenses, a further projection lens for a different illumination wavelength, here from 351, 14 nm, with minimal development effort. In this specific case, the material FK5 has been selected for the lenses for a desired illumination wavelength of 351 nm. At an illumination wavelength of 351.14 nm, this material FKS has a refractive index of 1.50623 compared to normal air under the predetermined conditions of temperature and pressure. Air at 950 mbar was again chosen as the medium between the lenses. In order to improve the performance, minor modifications have been carried out which cannot be seen with the naked eye when comparing the lens sections 119 , 219 . Both lens arrangements 119 , 219 have comparable good optical properties with a numerical aperture of 0.75 on the image side.

Die Brechzahlen der jeweils bei den verschiedenen Beleuchtungswellenlängen, hier 248 mm und 351 nm, sollten sich nicht mehr als 0,2% unterscheiden. Ein Angleichen der Brechzahlen kann auch dadurch erfolgen, dass die Brechzahl des Zwischenmediums zum Beispiel durch die Wahl eines anderen Gases oder eines anderen Druckes vorgenommen wird. Auch ist ein Angleichen der Brechzahlen durch die Wahl von unterschiedlichen Temperaturen, bei denen die Projektionsobjektive 105 zu betreiben sind bzw. die Linsenanordnungen 119, 219 eingesetzt werden, erreichbar. Ebenfalls ist es möglich ein leicht modifiziertes FK5 Material herzustellen, so dass die Brechzahldifferenz nahezu erfüllt ist. The refractive indices of the different lighting wavelengths, here 248 mm and 351 nm, should not differ by more than 0.2%. The refractive indices can also be matched in that the refractive index of the intermediate medium is carried out, for example, by selecting a different gas or a different pressure. The refractive indices can also be adjusted by selecting different temperatures at which the projection objectives 105 are to be operated or the lens arrangements 119 , 219 are used. It is also possible to manufacture a slightly modified FK5 material so that the difference in refractive index is almost fulfilled.

Die genauen Linsendaten zu dem in Fig. 2 dargestellten Projektionsobjektiv sind Tabelle 1 zu entnehmen. TABELLE 1

The exact lens data for the projection lens shown in FIG. 2 can be found in Table 1. TABLE 1

Die exakten Linsendaten des in Fig. 3 dargestellten Projektionsobjektives sind Tabelle 2 zu entnehmen. TABELLE 2

The exact lens data of the projection objective shown in FIG. 3 can be found in Table 2. TABLE 2

Spezielle Prüfanordnungen bzw. Prüfverfahren sind aus den deutschen Anmeldungen DE 10 00 5171.5, DE 10 00 5172.3 und DE 10 00 7170.7 bekannt, die ausdrücklich zum Offenbarungsinhalt dieser Anmeldung gehören. Special test arrangements and test procedures are from the German applications DE 10 00 5171.5, DE 10 00 5172.3 and DE 10 00 7170.7 are known, which expressly for Disclosure contents of this application include.

Aus der nachfolgenden Tabelle sind die Abweichungen der Linsendaten der korrespondierenden Linsen, der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Projektionsobjektive zu entnehmen. Tabelle 3

The deviations in the lens data of the corresponding lenses from the projection objectives shown in FIGS . 2 and 3 can be seen from the table below. Table 3

In der ersten Spalte ist die Nummerierung der Flächen angegeben, damit eine eindeutige Zuordnung zu den jeweiligen Flächen möglich ist. The numbering of the areas is given in the first column, so that they are unique Allocation to the respective areas is possible.

In der zweiten Spalte ist die Differenz der Kehrwerte der Radien zueinander angegeben. Da die ermittelten Differenzen sehr klein sind, ist jeweils die ermittelte Differenz mit dem Faktor 100 000 multipliziert worden. The second column shows the difference between the reciprocal values of the radii. There the differences determined are very small, is the difference determined with the factor 100,000 has been multiplied.

In der dritten Spalte ist ein Vergleich der Linsendicken angegeben. Zur Darstellung der Abweichung der Linsendicken ist der Quotient der Linsendicken gebildet worden, wobei immer der größere Wert der beiden zu vergleichenden Dicken in den Zähler gesetzt worden ist, so dass der Wert des so gebildeten Quotienten immer einen Wert ergibt, der größer als 1 ist. Von diesem Wert ist dann im Anschluss der Wert 1 subtrahiert worden. Da auch hier die so ermittelten Dickenunterschiede sehr klein waren, ist der Wert mit 1000 multipliziert worden. A comparison of the lens thicknesses is given in the third column. To represent the Deviation of the lens thickness, the quotient of the lens thickness has been formed, whereby the greater value of the two thicknesses to be compared has always been set in the counter is such that the value of the quotient thus formed always gives a value that is greater than 1 is. The value 1 was then subtracted from this value. Because here too Thickness differences determined in this way were very small, the value is multiplied by 1000 Service.

In gleicher Weise wie die Dickenverhältnisse sind die Verhältnisse der S freien Durchmesser ermittelt worden. Die Werte der Dickenverhältnisse sind in Spalte 4 aufgeführt. The ratios of the S free diameters were determined in the same way as the thickness ratios. The values of the thickness ratios are listed in column 4 .

Wie aus der Tabelle 3 zu ersehen ist, ist die absolute Abweichung der Linsenkrümmung bei mindestens 95% der Linsen kleiner als 10 × 10^-5 mm^-1. Insbesondere wenn die Abweichung des freien Durchmessers der Linsen bzw. der Unterschied der absoluten Durchmesser Meiner als lmm ist, so können in der Regel die gleichen Fassungen verwendet werden. Ist die Abweichung etwas größer so wird nur die Auflagefläche angepasst. Die Zwischenringe variieren dann je nach Linsenkrümmung der Linse. As can be seen from Table 3, the absolute deviation of the lens curvature is smaller than 10 × 10 ^-5 mm ^-1 in at least 95% of the lenses. In particular, if the deviation of the free diameter of the lenses or the difference in the absolute diameter of mine is less than 1 mm, the same frames can generally be used. If the deviation is a little larger, only the contact surface is adjusted. The intermediate rings then vary depending on the curvature of the lens.

Es hat sich insbesondere als vorteilhaft herausgestellt, in den korrespondierenden Linsenanordnungen identische asghärische Linsenoberflächen vorzusehen. Gerade die Asphären machen eine komplex aufgebaute Prüfanordnung erforderlich, so dass schon allein aufgrund dieser Maßnahme eine enorme Kostenreduzierung erreicht wird. It has proven to be particularly advantageous in the corresponding Lens arrangements to provide identical aspherical lens surfaces. Just that Aspheres require a complex test set-up, so that alone an enormous cost reduction is achieved due to this measure.

Weichen die Kehrwerte der Radien bei sphärischen Linsenoberflächen mit einem Radienbetrag < 1000 mm weniger als 5 × 10-5 mm^-1 voneinander ab, so können identische Prüfoptiken für die Überprüfung der Krümmung der Linsenoberfläche herangezogen werden. Die Prüfoptik wird dann für die bezüglich Öffnung und Schnittweite anspruchsvollere Linse ausgelegt. If the reciprocal values of the radii deviate less than 5 × 10-5 mm ^-1 from one another with spherical lens surfaces with a radius amount <1000 mm, then identical inspection optics can be used to check the curvature of the lens surface. The test optics are then designed for the lens that is more demanding in terms of aperture and focal length.

Die Justierverfahren sind insbesondere von axialen und lateralen Empfindlichkeiten abhängig und müssen insbesondere in Abhängigkeit von Linsenkrümmungen stark variiert werden. Da in dem vorangegangenen Beispiel die Projektionsobjektive nur geringe Abweichungen in den für den Justierprozess relevanten Parametern aufweisen, sind identische Justierverfahren anwendbar. The adjustment methods are particularly dependent on axial and lateral sensitivities and must be varied widely, especially depending on lens curvatures. There in the previous example, the projection lenses have only slight deviations in the have parameters relevant for the adjustment process are identical adjustment procedures applicable.

In den Fig. 4 und 5 sind zwei sich makroskopisch nicht unterscheidende Linsenanordnungen 319, 419 dargestellt. Die in Fig. 4 dargestellte Linsenanordnung 319 ist für die Beleuchtungswellenlänge von 193 nm ausgelegt. Die in Fig. 5 dargestellte Linsenanordnung 419 ist für die Beleuchtungswellenlänge von 157 nm ausgelegt, wobei die Linsen dieses Designs in einer Stickstoffumgebung gelagert sind. Beide Linsenanordnungen 319, 419 weisen bei der jeweiligen Beleuchtungswellenlänge eine numerische Apertur von 0,85 auf. Die Baulänge von Bildebene 0' zur Objektebene 0 beträgt 1000 mm. Mit diesen Linsenanordnungen 319, 419 ist ein Bildfeld mit einem Durchmesser von 28,04 mm belichtbar. Diese Linsenanordnungen 319, 419 umfassen 29 Linsen, die in sechs Linsengruppen LG1 bis LG6 unterteilbar sind. In Figs. 4 and 5 two non macroscopically distinctive lens arrays 319, 419 are shown. The lens arrangement 319 shown in FIG. 4 is designed for the illumination wavelength of 193 nm. The lens arrangement 419 shown in FIG. 5 is designed for the illumination wavelength of 157 nm, the lenses of this design being stored in a nitrogen environment. Both lens arrangements 319 , 419 have a numerical aperture of 0.85 at the respective illumination wavelength. The overall length from image plane 0 'to object plane 0 is 1000 mm. With these lens arrangements 319 , 419 , an image field with a diameter of 28.04 mm can be exposed. These lens arrangements 319 , 419 comprise 29 lenses which can be subdivided into six lens groups LG1 to LG6.

Die erste Linsengruppe LG1 umfasst die Positivlinsen mit den Linsenoberflächen 2-7. Die Linsenoberflächen 2 und 4 sind jeweils asphärisiert. Diese Linsengruppe weist insgesamt positive Brechkraft auf. An diese erste Linsengruppe LG1 schließt sich eine zweite Linsengruppe LG2 an, die negative Brechkraft aufweist und durch die eine erste Taille gebildet wird. Diese Linsengruppe LG2 umfasst die Linsen mit den Linsenoberflächen 8-13. Die Linsenoberflächen 8 und 13 sind jeweils asphärisiert. Die dritte Linsengruppe LG3 umfasst die Linsen mit den Linsenoberflächen 14-23, wobei die Linsenoberfläche 23 asphärisiert ist. Durch diese Linsengruppe LG3 wird ein Bauch gebildet. Diese Linsengruppe LG3 weist insgesamt positive Brechkraft auf. Die sich daran anschließende vierte Linsengruppe LG4 weist insgesamt negative Brechkraft auf. Durch diese Linsengruppe LG4 wird eine zweite Taille gebildet. Diese Linsengruppe umfasst die Linsen mit den Linsenoberflächen 24-31. Die fünfte Linsengruppe LG5 umfasst die Linsen mit den Linsenoberflächen 31-39 und 41-48 in dieser Linsengruppe ist eine Blende 40 angeordnet. Diese Linsengruppe weist positive Brechkraft auf. Die letzte Linsengruppe LG6 weist ebenfalls positive Brechkraft auf und umfasst die Linsen mit den Linsenoberflächen 49-60. The first lens group LG1 comprises the positive lenses with the lens surfaces 2-7 . The lens surfaces 2 and 4 are each aspherized. This lens group has positive refractive power overall. This first lens group LG1 is followed by a second lens group LG2, which has negative refractive power and through which a first waist is formed. This lens group LG2 comprises the lenses with the lens surfaces 8-13 . The lens surfaces 8 and 13 are each aspherized. The third lens group LG3 comprises the lenses with the lens surfaces 14-23 , the lens surface 23 being aspherical. A belly is formed by this lens group LG3. This lens group LG3 has positive refractive power overall. The adjoining fourth lens group LG4 has an overall negative refractive power. A second waist is formed by this lens group LG4. This lens group includes the lenses with the lens surfaces 24-31 . The fifth lens group LG5 comprises the lenses with the lens surfaces 31-39 and 41-48 in this lens group an aperture 40 is arranged. This lens group has positive refractive power. The last lens group LG6 also has positive refractive power and comprises the lenses with the lens surfaces 49-60 .

Bei der in Fig. 4 dargestellten Linsenanordnung 319 ist als Linsenmaterial Quarzglas vorgesehen. Der Raum zwischen den Linsen ist mit Luft bei 950 mbar gefüllt. Quarzglas hat bei der Beleuchtungswellenlängen von 193 nm eine Brechzahl von 1,56028895. Die Luft zwischen den Linsen hat bei den vorbestimmten Bedingungen eine Brechzahl von 0,99998200 gegenüber Normluft. Die Normalluft wird auf einen Druck von 1013,25 mbar und 20° bezogen. In the lens arrangement 319 shown in FIG. 4, quartz glass is provided as the lens material. The space between the lenses is filled with air at 950 mbar. Quartz glass has a refractive index of 1.56028895 at the illumination wavelength of 193 nm. The air between the lenses has a refractive index of 0.99998200 compared to standard air under the predetermined conditions. The normal air is based on a pressure of 1013.25 mbar and 20 °.

Die Linsen der in Fig. 5 dargestellten Linsenanordnung 419 sind aus dem Material Kalziumfluorid hergestellt, das bei einer Beleuchtungswellenlänge von 157,6 nm eine Brechzahl von 1,55929035 aufweist. Der Raum zwischen den Linsen ist mit Stickstoff gefüllt, das bei 157,6 nm eine Brechzahl von 1,00031429 gegenüber Normluft hat. The lenses of the lens arrangement 419 shown in FIG. 5 are made of the material calcium fluoride, which has a refractive index of 1.55929035 at an illumination wavelength of 157.6 nm. The space between the lenses is filled with nitrogen, which at 157.6 nm has a refractive index of 1,000,31429 compared to standard air.

Durch diese gezielte Auswahl der Medien für die Linsen und die Zwischenräume, konnte das Design einer Linsenanordnung 319 für 193 nm auf eine Beleuchtungswellenlänge von 157 nm übertragen werden, wobei mittels minimale Modifikationen die optischen Eigenschaften der Linsenanordnung 419 noch verbessert worden sind. Through this targeted selection of the media for the lenses and the gaps, the design of a lens arrangement 319 for 193 nm could be transferred to an illumination wavelength of 157 nm, the optical properties of the lens arrangement 419 having been further improved by means of minimal modifications.

Der Quotient der Brechzahl von Quarzglas und Luft ist bei 193 nm 1,560317036. Der Quotient der Brechzahlen von Kalziumfluorid und Helium ist bei 157 nm 1,558800435. Damit weichen die Brechzahlverhältnisse des Objektives für 193 nm von dem für 157 nm ausgelegten Objektiv um 0,0973% voneinander ab. The quotient of the refractive index of quartz glass and air is 1.560317036 at 193 nm. The The quotient of the refractive indices of calcium fluoride and helium is 1.558800435 at 157 nm. The refractive index ratios of the lens for 193 nm thus differ from that for 157 nm designed lens by 0.0973% from each other.

Vorzugsweise sollten die Brechzahlen bzw. die Brechzahl von dem Linsenmaterial und dem zwischen den Linsen vorhandenen Gas im Bezug zueinander d. h. Brechzahl von Stickstoff im Bezug zu Kalziumfluorid im Verhältnis zu Brechzahl von Luft bei 950 mbar zur Brechzahl von Quarzglas nicht mehr als 0,2% voneinander abweichen. The refractive indices or the refractive index of the lens material and the gas present between the lenses in relation to each other d. H. Refractive index of nitrogen in the Reference to calcium fluoride in relation to the refractive index of air at 950 mbar to the refractive index not differ from quartz glass by more than 0.2%.

Dadurch wird gewährleistet, dass durch geringe Modifikationen auch die von der Linsenanordnung einer ersten Beleuchtungswellenlänge abgeleitete Linsenanordnung für einen Einsatz bei einer weiteren Beleuchtungswellenlänge mit ausgezeichneten optischen Eigenschaften aufweist. This ensures that minor modifications can also be made to the Lens arrangement of a first illumination wavelength derived lens arrangement for use at a further illumination wavelength with excellent optical Has properties.

Selbstverständlich ist es auch möglich eine größere Differenz der Brechzahlen zuzulassen, jedoch ist dies mit dem Nachteil verbunden, dass weitgehendere Abweichungen erforderlich sind bzw. die optischen Eigenschaften der abgeleiteten Linsenanordnung nicht ganz so gut sind. Daraus resultieren gegebenenfalls schlechtere optische Eigenschaften des Projektionsobjektivs, in dem die Linsenanordnung verwendet wird. Of course, it is also possible to allow a larger difference in the refractive indices, however, this has the disadvantage that larger deviations are required or the optical properties of the derived lens arrangement are not quite as good are. This may result in poorer optical properties of the Projection lens in which the lens arrangement is used.

Im folgenden sind die exakten Linsendaten von dem in Fig. 4 dargestellten Projektionsobjektiv der Tabelle 4 zu entnehmen. TABELLE 4

The exact lens data from the projection lens shown in FIG. 4 can be found in Table 4 below. TABLE 4

Die exakten Linsendaten des in Fig. 5 dargestellten Projektionsobjektives sind Tabelle 5 zu entnehmen. TABELLE 4

The exact lens data of the projection lens shown in FIG. 5 can be found in Table 5. TABLE 4

Aus der nachfolgenden Tabelle 6 sind die Radiendifferenzen und die Dickendifferenzen und die Abweichungen der freien Durchmesser zu entnehmen, die nach den selben Rechenvorschriften wie bei Tabelle 3 bestimmt worden sind, aufgeführt.

The following table 6 shows the radius differences and the thickness differences and the deviations of the free diameters, which were determined according to the same calculation rules as in table 3.

Die durch die Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiele dienen zur Verdeutlichung der Erfindung, wobei die Erfindung nicht eingeschränkt auf diese Ausführungsbeispiele zu verstehen ist. The exemplary embodiments shown by FIGS. 2 to 4 serve to illustrate the invention, the invention being not restricted to these exemplary embodiments.

Anhand diesen Ausführungsbeispielen lässt sich insbesondere erkennen, dass es vorteilhaft ist, wenn der Radius der asphärischen Linsenoberfläche der korrespondierenden Linsen nicht mehr als 0,1 mm voneinander oder der Kehrwert der Radien nicht mehr als 1.10^-6 l/mm voneinander abweichen. Für die sphärische Linsenoberfläche der asphärischen Linse weicht der Kehrwert des Radius nicht mehr als 5 × 10-6 mm^-1 voneinander ab. Die Dicken der korrespondierenden asphärischen Linsen weichen weniger als 0,5 mm absolut bzw. weniger als 3% voneinander ab. From these exemplary embodiments it can be seen in particular that it is advantageous if the radius of the aspherical lens surface of the corresponding lenses does not differ from one another by more than 0.1 mm or the reciprocal of the radii does not differ from one another by more than 1.10 ^-6 l / mm. For the spherical lens surface of the aspherical lens, the reciprocal of the radius does not differ by more than 5 × 10-6 mm ^-1 . The thicknesses of the corresponding aspherical lenses differ less than 0.5 mm absolute or less than 3% from each other.

Claims

1. A method for providing at least two lens arrangements for a projection objective, a first lens arrangement being designed for radiation of a first wavelength and at least one further lens arrangement for radiation of a different wavelength, characterized in that the basic arrangement of the lens arrangements ( 105 ) is identical and, apart from individual lenses, differ in the lens material used.

2. The method according to claim 1, characterized in that two lens arrangements are identical in their basic structure with respect to the surface curvature if the lenses of the first ( 219 , 319 ) and further lens arrangement ( 119 , 419 ) corresponding in the basic structure are less in the reciprocal of their radius differentiate as 5.5 × 10 ^-5 mm ^-1 .

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that two lens arrangements ( 219 , 319 and 119 , 419 ) are identical in their basic structure with respect to the center thicknesses of the lenses when the corresponding lenses are not more than 5%, preferably around less than 1%.

4. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that at least 60% of the lenses (L) used in the lens arrangement ( 119 , 219 , 319 , 419 ), apart from the lens material used, are identical in their basic structure.

5. The method according to any one of claims 1-4, characterized in that specially adapted frame parts are used in the first lens arrangement ( 219 , 319 ) and in the further lens arrangement ( 119 , 419 ).

6. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first lens arrangement ( 219 , 319 ) and the further lens arrangement ( 119 , 419 ) are constructed using identical assembly structures and / or adjustment methods.

7. The method according to claim 1, characterized in that the optical properties of 95% of the optical elements (L), which are used in the lens arrangements ( 119 , 219 , 319 , 419 ), can be characterized using the same inspection optics.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the lens data of aspherical lens surfaces of the corresponding lens arrangements ( 219 , 119 and 319 , 4 ) match.

9. Manufacturing method of a first and a further projection objective or a first and a further projection exposure system for microlithography, which are each designed for different wavelengths and have different lighting systems ( 103 ) for providing the radiation, characterized in that the lighting systems ( 103 ) lens arrangements ( 119 , 219 , 319 , 419 ) for the respective illumination wavelength are respectively assigned, which were generated according to one of claims 1-8.