DE10125487A1

DE10125487A1 - Optisches Element, Projektionsobjektiv und Mikrolithographic-Projektionsbelichtungsanlage mit Fluoridkristall-Linsen

Info

Publication number: DE10125487A1
Application number: DE2001125487
Authority: DE
Inventors: Martin Brunotte; Winfried Kaiser; Michael Gerhard; Manfred Maul; Christian Wagner; Daniel Kraehmer; Wilhelm Ulrich; Birgit Enkisch
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2003-01-02
Also published as: DE10125487A9

Abstract

Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einer Mehrzahl von Linsen, wobei mindestens eine Linse aus einem Fluorid-Kristall besteht. Diese Linse ist eine (100)-Linse mit einer Linsenachse, welche annähernd senkrecht auf den {100}-Kristallebenen oder auf den dazu äquivalenten Kristallebenen des Fluorid-Kristalls steht. Zur Reduzierung der Werte der Doppelbrechungsverteilung werden (100)-Linsen einer Gruppe gegeneinander verdreht. Dieses Verfahren ist auch auf (111)-Linsen anwendbar, deren Linsenachsen annähernd senkrecht auf den {111}-Kristallebenen oder auf den dazu äquivalenten Kristallebenen des Fluorid-Kristalls stehen. Eine weitere Reduzierung des störenden Einflusses der Doppelbrechung erzielt man durch den gleichzeitigen Einsatz von Gruppen mit gegeneinander verdrehten (100)-Linsen und Gruppen mit gegeneinander verdrehten (111)-Linsen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Projektionsobjektiv nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Projektionsobjektive sind aus der US 6,201,634 bekannt. Dort ist offenbart, daß bei der Herstellung von Fluorid-Kristall-Linsen idealerweise die Linsenachsen senkrecht zu den {111}-Kristallebenen der Fluorid-Kristalle ausgerichtet werden, um die Spannungsdoppelbrechung zu minimieren. Die US 6,201,634 geht dabei davon aus, daß Fluorid-Kristalle keine intrinsische Doppelbrechung aufweisen.
Aus der Internet-Publikation "Preliminary Determination of an Intrinsic Birefringence in CaF2" von John H. Burnett, Eric L. Shirley, and Zachary H. Levine, NIST Gaithersburg MD 20899 USA (verbreitet am 07.05.01) ist jedoch bekannt, daß Kalzium-Fluorid- Einkristalle auch nicht spannungsinduzierte, also intrinsische Doppelbrechung aufweisen. Die dort präsentierten Messungen zeigen, daß bei Strahlausbreitung in der <110>- Kristallrichtung eine Doppelbrechung von (6.5 ± 0.4) nm/cm bei einer Wellenlänge von λ = 156.1 nm, von (3.6 ± 0.2) nm/cm bei einer Wellenlänge von λ = 193.09 nm und von (1.2 ± 0.1) nm/cm bei einer Wellenlänge von λ = 253.65 nm für Kalzium-Fluorid auftritt. Bei einer Strahlausbreitung in der <100>-Kristallrichtung und in der <111>-Kristallrichtung weist Kalzium-Fluorid dagegen keine intrinsische Doppelbrechung auf, wie dies auch von der Theorie vorhergesagt wird. Die intrinsische Doppelbrechung ist somit stark richtungsabhängig und nimmt mit kleiner werdender Wellenlänge deutlich zu.
Auf Grund der Symmetrieeigenschaften der kubischen Kristalle gelten in den folgenden Ausführungen Aussagen zur Strahlausbreitung in <110>-Kristallrichtung auch immer für die Strahlausbreitung in <101>-, <101>-, <101>-, <101>- <011>-, <011>-, <011>-, <011>-, <110>-, <110>-, und <110>-Kristallrichtung. Gleiches gilt auch für Aussagen zur Strahlausbreitung in <100>-Kristallrichtung, <010>-Kristallrichtung und <001>-Kristallrichtung, beziehungsweise den Kristallrichtungen, bei denen der Index "1" negatives Vorzeichen hat, also "1". Die Kristallrichtung gibt dabei immer die Richtung der Flächennormalen auf die entsprechende Kristallebene an. So zeigt die Kristallrichtung <100> in Richtung der Flächennormalen der Kristallebene {100}. Aussagen zu den auf Grund der Kristallsymmetrie äquivalenten Kristallrichtungen, die sich in der Regel nur durch Permutationen der Ziffern "0", "1" und "1" ergeben, werden deshalb nicht explizit aufgeführt, sondern sollten implizit mitgelesen werden, wenn zu einer dieser Kristallrichtungen, beziehungsweise Kristallebene Feststellungen getroffen werden.
Projektionsobjektive und Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen sind beispielsweise aus der Patentanmeldung PCT/EP 00/13184 der Anmelderin und den darin zitierten Schriften bekannt. Die Ausführungsbeispiele dieser Anmeldung zeigen geeignete rein refraktive und katadioptrische Projektionsobjektive mit numerischen Aperturen von 0.8 und 0.9, bei einer Betriebswellenlänge von 193 nm sowie 157 nm.
Die Drehung von Linsenelementen zur Kompensation von Doppelbrechungseffekten ist auch in der Patentanmeldung "Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie, Optisches System und Herstellverfahren" mit dem Aktenzeichen des Anmelders 01055P und dem Einreichungstag 15.05.2001 beschrieben. Der Inhalt dieser Anmeldung soll auch Teil der vorliegenden Anmeldung sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, Projektionsobjektive für eine Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage anzugeben, bei denen der Einfluss der intrinsischen Doppelbrechung minimiert ist.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Projektionsobjektiv gemäß Anspruch 1, 17, 26 und 49, einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage gemäß Anspruch 35, einem Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen gemäß Anspruch 36 und einem Verfahren zur Reduzierung der Doppelbrechung gemäß Anspruch 37, 38 und 39.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
Um den Einfluss der intrinsischen Doppelbrechung zu minimieren, schlägt Anspruch 1 vor, bei Linsen aus Fluorid-Kristall die Linsenachsen so auszurichten, daß sie mit der <100>- Kristallrichtung bis auf eine maximale Abweichung von 5° zusammenfallen. Dabei müssen nicht alle Fluorid-Kristall-Linsen des Projektionsobjektives eine derartige Ausrichtung der Kristallebenen aufweisen. Diejenigen Linsen, bei denen die Linsenachsen senkrecht auf den {100}-Kristallebenen stehen, werden im Folgenden auch als (100)-Linsen bezeichnet. Die Ausrichtung der Linsenachse in <100>-Kristallrichtung hat den Vorteil, dass sich der störende Einfluss der intrinsischen Doppelbrechung, der sich bei Lichtausbreitung in <110>-Kristallrichtung ergibt, erst bei höheren Öffnungswinkeln der Lichtstrahlen bemerkbar als für eine Ausrichtung der Linsenachse in <111>-Kristallrichtung. Unter Öffnungswinkel versteht man in diesem Zusammenhang den Winkel zwischen einem Lichtstrahl und der optischen Achse außerhalb einer Linse und zwischen dem Lichtstrahl und der Linsenachse innerhalb einer Linse. Erst wenn die Öffnungswinkel in den Bereich des Winkels zwischen der <100>-Kristallrichtung und der <110>-Kristallrichtung kommen, spüren die entsprechenden Lichtstrahlen den Einfluss der Doppelbrechung. Der Winkel zwischen der <110>-Kristalirichtung und der <100>-Kristallrichtung beträgt dabei 45°. Wäre die Linsenachse dagegen in <111>-Kristallrichtung ausgerichtet, so würde sich der störende Einfluss der intrinsischen Doppelbrechung schon bei kleineren Öffnungswinkeln bemerkbar machen, da der Winkel zwischen der <110>-Kristallrichtung und der <111>-Kristallrichtung nur 35° beträgt.
Wird die Winkelabhängigkeit der Doppelbrechung beispielsweise durch das Herstellverfahren des Fluorid-Kristalls oder die mechanische Beanspruchung des Linse hervorgerufen, so können die offenbarten Lösungsansätze selbstverständlich ebenfalls zur Reduzierung des störenden Einflusses der Doppelbrechung angewendet werden.
Die Linsenachse ist dabei beispielsweise durch eine Symmetrieachse einer rotationssymmetrischen Linse gegeben. Weist die Linse keine Symmetrieachse auf, so kann die Linsenachse durch die Mitte eines einfallenden Strahlbündels oder durch eine Gerade gegeben sein, bezüglich der die Strahlwinkel aller Lichtstrahlen innerhalb der Linse minimal sind. Als Linsen kommen beispielsweise refraktive oder diffraktive Linsen sowie Korrekturplatten mit Freiformkorrekturflächen in Frage. Auch Planplatten werden als Linsen angesehen, sofern sie im Strahlengang des Projektionsobjektives angeordnet sind. Die Linsenachse einer Planplatte steht dabei senkrecht auf den planen Linsenoberflächen.
Vorzugsweise handelt es sich jedoch bei den Linsen um rotationssymmetrische Linsen.
Projektionsobjektive weisen eine optische Achse auf, welche von der Objektebene zur Bildebene verläuft. Vorzugsweise sind die (100)-Linsen zentriert um diese optische Achse aufgebaut, so dass auch die Linsenachsen mit der optischen Achse zusammenfallen.
Bei Projektionsobjektiven mit großen bildseitigen numerischen Aperturen, inbesondere größer 0.7, treten innerhalb der (100)-Linsen Öffnungswinkel auf, die größer als 25°, insbesondere größer als 30° sind. Gerade bei diesen großen Öffnungswinkeln kommt die Erfindung zum Tragen, die Linsenachsen in <100>-Kristallrichtung zu orientieren. Wären die Linsenachsen in <111>-Kristallrichtung orientiert, so würden die Lichtstrahlen mit Öffnungswinkeln größer als 25°, insbesondere größer als 30° deutlicher den störenden Einfluß der Doppelbrechung spüren, welche in diesem Fall für Öffnungswinkel von 35° maximal ist.
Da andererseits der störende Einfluß der intrinsischen Doppelbrechung bei einem Öffnungswinkel von 45° maximal werden kann, ist es vorteilhaft, das Projektionsobjektiv so auszulegen, dass alle Öffnungswinkel der Lichtstrahlen kleiner 45° sind, insbesondere kleiner gleich

sind, wobei NA die bildseitige numerische Apertur bezeichnet und n_FK die Brechzahl des Fluorid-Kristalls. Der Ausdruck

gibt dabei den Öffnungswinkel an, welcher der bildseitigen numerischen Apertur innerhalb einer Fluorid- Kristall-Linse entspricht, wenn an der Grenzfläche keine Brechung stattfindet. Dies wird erreicht, indem die Linsen, die nahe an der Bildebene angeordnet sind, sammelnde Linsenflächen, plane Linsenflächen oder höchstens leicht zerstreuende Linsenflächen aufweisen, wenn in Lichtrichtung nach der zerstreuenden Linsenfläche eine stärker sammelnde Linsenfläche folgt.
Große Öffnungswinkel treten hauptsächlich bei Linsen in der Nähe von Feldebenen, insbesondere der Bildebene auf. Die (100)-Linsen sollten deshalb vorzugsweise im Bereich der Feldebenen eingesetzt werden. Der Bereich, in dem die (100)-Linsen eingesetzt werden sollten, lässt sich über das Verhältnis der Linsendurchmessers zum Durchmesser der Blende bestimmen. So beträgt der Linsendurchmesser der (100)-Linsen vorzugsweise maximal 85%, insbesondere maximal 80% des Blendendurchmessers.
Bei Projektionsobjektiven treten die größten Öffnungswinkel in der Regel in dem der Bildebene am nächsten gelegenen Linse auf. Deshalb wird vorzugsweise bei dieser Linse die Linsenachse in Richtung der <100>-Kristallrichtung ausgerichtet.
Die intrinsische Doppelbrechung ist dabei nicht nur vom Öffnungswinkel eines Lichtstrahls, sondern auch vom Azimuthwinkel des Lichtstrahls abhängig. Der Azimuthwinkel eines Lichtstrahls wird dabei folgendermaßen bestimmt: Ist die Linsenachse beispielsweise in <100>-Kristallrichtung orientiert, so wird der Lichtstrahl in die {100}-Kristallebene projiziert. Ebenso werden die Richtungsvektoren der <101>-, <110>-, <101>- und <110>-Kristallrichtungen mit maximaler intrinsischer Doppelbrechung in die {100}-Kristallebene projiziert. Der Azimuthwinkel wird nun zwischen dem projizierten Lichtstrahl und dem projizierten Richtungsvektor der <110>- Kristallrichtung bestimmt. Die entsprechenden Definitionen gelten natürlich auch für die Fälle, bei denen die Linsenachse in der <010>-Kristallrichtung oder in der <001>- Kristallrichtung orientiert ist. Die intrinsische Doppelbrechung einer einzelnen Linse weist eine vierzählige Azimuthal-Symmetrie auf, wenn die Linsenachse in <100>- Kristallrichtung orientiert ist. Eine maximale intrinsische Doppelbrechung ergibt sich dabei für Azimuthwinkel von 0°, 90°, 180° und 270°, während sie für Winkel von 45°, 135°, 225° und 315° nahezu verschwindet. Die Winkelabhängigkeit der intrinsischen Doppelbrechung läßt sich durch die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) darstellen, die sich für ein Strahlenbüschel ergibt, das von einem Objektpunkt in der Objektebene ausgeht. Jeder Strahl des Strahlenbüschels weist dabei bezüglich der optischen Achse des Projektionsobjektives den Öffnungswinkel θ und bezüglich einer Bezugsrichtung in der Objektebene den Azimuthwinkel α auf. Die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) wird dabei in der Bildebene bestimmt, nachdem das Strahlbüschel durch das gesamte Projektionsobjektiv propagiert wurde. Dabei werden für jeden Strahl des Strahlbüschels die optischen Wegunterschiede von zwei zueinander orthogonalen linearen Polarisationszuständen in jeder Linse bestimmt und addiert. Die Summe der optischen Wegunterschiede wird anschließend durch die Summe der Strahlwege innerhalb der Linsen für den jeweiligen Strahl dividiert. Die daraus resultierenden Werte ergeben die Doppelbrechungsverteilung. Die Doppelbrechungsverteilung kann dabei aber auch für den Einfluß einzelner Linsen angegeben werden, indem die optischen Wegunterschiede für die einzelnen Linsen ausgewertet werden. Werden in einem Projektionsobjektiv mehrere (100)-Linsen eingesetzt, so ist es vorteilhaft, wenn die (100)-Linsen gegeneinander um die optische Achse verdreht angeordnet sind. Dadurch lässt sich vermeiden, dass sich der störende Einfluss durch die intrinsische Doppelbrechung additiv überlagert, wenn die (100)-Linsen gleich orientiert eingebaut werden. Durch die verdrehte Anordnung der (100)- Linsen kann die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) betragsmäßig wesentlich reduziert werden. So kann der maximale Doppelbrechungswert um bis zu 20%, insbesondere um bis zu 25% im Vergleich zu einem gleich orientierten Einbau der (100)-Linsen reduziert werden.
Durch den verdrehten Einbau der (100)-Linsen kann insbesondere die Abhängigkeit vom Azimuthwinkel α deutlich reduziert werden, so dass sich eine nahezu rotationssymmetrische Doppelbrechungsverteilung ergibt.
Die gegenseitige Orientierung der (100)-Linsen wird über die Drehwinkel β definiert, die den Winkel zwischen zwei Bezugsrichtungen angeben. Die Bezugsrichtung einer (100)- Linse steht dabei senkrecht auf der Linsenachse und weist in eine Hauptkristallrichtung. Die Hauptkristallrichtungen für die (100)-Linsen sind die <010>-Kristallrichtung, die <001>-Kristallrichtung, die <010>-Kristallrichtung oder die <001>-Kristallrichtung. Zur Reduzierung der Doppelbrechung werden vorteilhafterweise eine Gruppe von (100)-Linsen betrachtet, wobei die (100)-Linsen gegeneinander derart verdreht sind, daß sich für je zwei (100)-Linsen einer Gruppe der Drehwinkel folgendermaßen ergibt:

wobei n die Anzahl der (100)-Linsen einer Gruppe und m eine natürliche Zahl darstellt. Umfasst die Gruppe zwei (100)-Linsen, so beträgt der Drehwinkel zwischen diesen beiden Linsen idealerweise 45°, beziehungsweise 135°, 225°. . . Da die (100)-Linsen eine vierzählige Azimuthal-Symmetrie aufweisen, ist die Korrektur der Doppelbrechung invariant gegenüber Drehungen der (100)-Linsen um 90°. Dieser Freiheitsgrad sowie die Toleranzangabe von ±5° lässt sich zur klassischen Justage des Projektionsobjektives einsetzen, um beispielsweise nicht rotationssymmetrische Störungen zu korrigieren.
Die Linsen einer Gruppe werden beispielsweise dadurch bestimmt, dass ein äußerster Aperturstrahl eines Strahlenbüschels innerhalb dieser Linsen jeweils ähnliche Öffnungswinkel aufweist, wobei vorteilhafterweise die Öffnungswinkel des äußersten Aperturstrahls innerhalb dieser Linsen größer 15°, insbesondere größer 20° sind. Als äußerster Aperturstrahl wird ein Strahl bezeichnet, der von einem Objektpunkt ausgeht, dessen Strahlhöhe in der Blendenebene dem Radius der Blende entspricht und der somit in der Bildebene einen Winkel gemäß der bildseitigen numerischen Apertur aufweist. Die äußersten Aperturstrahlen werden deshalb zur Definition der Gruppen herangezogen, weil sie üblicherweise innerhalb der Linsen die größten Öffnungswinkel aufweisen und damit die größte Störung durch die Doppelbrechung erfahren. Die Bestimmung der optischen Wegdifferenz für zwei zueinander orthogonalen linearen Polarisationszuständen für die äußersten Aperturstrahlen ermöglicht somit Aussagen über die maximale Störung einer Wellenfront durch die Doppelbrechung.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der äußerste Aperturstrahl in diesen Linsen jeweils einen gleichen Strahlweg zurückgelegt. Durch diese Maßnahmen ergeben sich eine gute Kompensation der Doppelbrechungsbeiträge, die von den einzelnen Linsen einer Gruppe hervorgerufen werden.
Vorteilhaft für eine optimale Kompensation der Linsen einer Gruppe ist es, wenn der äußerste Aperturstrahl in jeder dieser Linsen ähnlich große optische Wegunterschiede zwischen zwei zueinander orthogonalen linearen Polarisationszuständen erfährt. Die elektromagnetischen Feldkomponenten definieren dabei den Polarisationszustand des Strahls.
Im Fall zweier planparalleler benachbarter Linsen erhält man eine nahezu rotationssymmetrische Doppelbrechungsverteilung durch Drehung der beiden Linsen. Auch bei Linsen mit gekrümmten Oberflächen läßt sich durch geschickte Auswahl der Linsen oder durch eine entsprechende Wahl der Dicken und der Radien der Linsen bereits durch Drehen von zwei (100)-Linsen eine näherungsweise rotationssymmetrische Doppelbrechungsverteilung.
Besonders effektiv wird die Drehung der einzelnen (100)-Linsen gegeneinander dann, wenn die (100)-Linsen benachbart angeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist es, eine Linse in zwei Teile aufzuteilen und die Linsenhälften gegeneinander verdreht anzusprengen. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht die Herstellung einer Linse aus einem Materialblock vor, der zuvor durch das Ansprengen von zwei um 60° verdrehten (111)- Platten und von zwei um 45° verdrehten (100)-Platten hergestellt wurde.
Bei einem Projektionsobjektiv mit einer Vielzahl von Linsen ist es günstig, mehrere Gruppen von (100)-Linsen zu bilden. Dabei sind die (100)-Linsen einer Gruppe derart gedreht, daß die Doppelbrechungsverteilung der Gruppe einen vom Azimuthwinkel nahezu unabhängigen Verlauf aufweist.
Das Prinzip der Reduzierung der Doppelbrechung durch das gegenseitige Verdrehen von (100)-Linsen lässt sich auch vorteilhaft bei Fluorid-Kristall Linsen einsetzen, deren Linsenachsen bis auf eine Abweichung von 5° senkrecht auf den {111}-Kristallebenen oder dazu äquivalenten Kristalleebenen, also beispielsweise den {111}-Kristallebenen oder den {111}-Kristallebenen, stehen. Diese Linsen werden im Folgenden als (111)- Linsen bezeichnet.
Die intrinsische Doppelbrechung einer einzelnen Linse weist eine dreizählige Azimuthal- Symmetrie auf, wenn die Linsenachse in <111>-Kristallrichtung orientiert ist. Eine maximale intrinsische Doppelbrechung ergibt sich dabei für Azimuthwinkel von 0°, 120° und 240°, während sie für Winkel von 60°, 180° und 300° verschwindet. Für das Verdrehen von (111)-Linsen gelten die entsprechenden Aussagen, welche für das Verdrehen von (100)-Linsen getroffen wurden, bis auf die Vorgabe von idealen Drehwinkeln γ, wenn mit einer Gruppe von (111)-Linsen die Doppelbrechung reduziert werden soll. Für je zwei (111)-Linsen dieser Gruppe ist der Drehwinkel folgendermaßen gegeben:

wobei k die Anzahl der (111)-Linsen einer Gruppe und 1 eine natürliche Zahl darstellt. Umfasst die Gruppe zwei (111)-Linsen, so beträgt der Drehwinkel zwischen diesen beiden Linsen idealerweise 60°, beziehungsweise 180°, 300°. . .
Während nun die Doppelbrechungsverteilung durch das gegenseitige Verdrehen von (100)- Linsen, beziehungsweise das gegenseitige Verdrehen von (111)-Linsen nahezu unabhängig vom Azimuthwinkel ist, kann der absolute Wert der Doppelbrechungsverteilung dadurch deutlich reduziert werden, dass das Projektionsobjektiv sowohl eine Gruppe von (100)- Linsen als auch eine Gruppe von (111)-Linsen aufweist. Dies ist möglich, weil die Doppelbrechung nicht nur einen absoluten Wert, sondern auch eine Richtung aufweist. Betrachtet man nun die (100)-Doppelbrechung, welche durch eine Gruppe von (100)- Linsen mit optimiertem Drehwinkel hervorgerufen wird, und die (111)-Doppelbrechung, welche durch eine Gruppe von (111)-Linsen mit optimiertem Drehwinkel hervorgerufen wird, so ist die Richtung der (100)-Doppelbrechung nahezu um 90° verdreht zur Richtung der (111)-Doppelbrechung. Sind die Absolutwerte der (100)-Doppelbrechung ähnlich groß wie die Absolutwerte der (111)-Doppelbrechung, so kompensieren sich die beiden Doppelbrechungsverteilungen nahezu vollständig. Durch den gleichzeitigen Einsatz einer Gruppe mit (100)-Linsen und einer Gruppe mit (111)-Linsen ist es deshalb möglich, den Maximalwert der Doppelbrechung derart zu reduzieren, dass er nur noch 20% des Maximalwertes der Doppelbrechung beträgt, der sich ergeben würde, wenn nur (111)- Linsen oder nur (100)-Linsen insbesondere für Linsen mit hohen Öffnungswinkeln eingesetzt werden würden.
Als Material für die Linsen wird in Projektionsobjektiven vorzugsweise Kalzium-Fluorid eingesetzt, da Kalzium-Fluorid bei gemeinsamem Einsatz mit Quarz bei einer Arbeitswellenlängen von 193 nm sich zur Farbkorrektur besonders eignet, beziehungsweise bei einer Arbeitswellenlänge von 157 nm eine ausreichende Transmission bereitstellt. Aber auch für die Fluorid-Kristalle Strontium-Fluorid oder Barium-Fluorid gelten die hier getroffenen Aussagen, da es sich um Kristalle vom gleichen kubischen Kristall-Typ handelt.
Der störende Einfluss der intrinsische Doppelbrechung macht sich besonders dann bemerkbar, wenn die Lichtstrahlen innerhalb der (100)-Linsen oder (111)-Linsen große Öffnungswinkel aufweisen. Dies ist für Projektionsobjektive der Fall, die eine bildseitige numerische Apertur aufweisen, die größer als 0.7, insbesondere größer 0.8 ist.
Die intrinsische Doppelbrechung nimmt mit abnehmender Arbeitswellenlänge deutlich zu. So ist die intrinsische Doppelbrechung bei einer Wellenlänge von 193 nm mehr als doppelt so groß, bei einer Wellenlänge von 157 nm mehr als fünfmal so groß wie bei einer Wellenlänge von 248 nm. Die Erfindung lässt sich deshalb besonders dann vorteilhaft einsetzen, wenn die Lichtstrahlen Wellenlängen kleiner 200 nm, insbesondere kleiner 160 nm aufweisen.
Bei dem Projektionsobjektiv kann es sich dabei um ein rein refraktives Objektiv handeln, das aus einer Vielzahl von rotationssymmetrisch um die optische Achse angeordneten Linsen besteht.
Aber auch bei Projektionsobjektiven vom katadioptrischen Objektivtyp verbessert sich die Abbildungsleistung, wenn die Linsen mit großen Öffnungswinkeln der Lichtstrahlen derart orientiert sind, dass die Symmetrieachsen der Linsen in <100>-Kristallrichtung weisen, und/oder bei Gruppen von (100)- oder (111)-Fluorid-Kristall-Linsen die Linsen gegeneinander verdreht angeordnet sind.
Derartige Projektionsobjektive lassen sich vorteilhaft in Mikrolithographie- Projektionsbelichtunganlagen einsetzen, die ausgehend von der Lichtquelle ein Beleuchtungssystem, ein Masken-Positioniersystem, eine Struktur tragende Maske, ein Projektionsobjektiv, ein Objekt-Positionierungssystem und ein Licht empfindliches Substrat umfassen.
Mit dieser Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage lassen sich mikrostrukturierte Halbleiter-Bauelemente herstellen.
Die Erfindung stellt auch geeignete Verfahren bereit, um die Doppelbrechung deutlich zu reduzieren. Das Verfahren wird dabei bei einem Projektionsobjektiv angewandt, das mindestens zwei Fluorid-Kristall-Linsen in <100>-Orientierung oder in <111>- Orientierung umfasst. Von diesen Linsen ist dabei weiterhin die Lage der Bezugsrichtungen bekannt, die durch die auf die <100>-Kristallrichtung, beziehungsweise die <111>-Kristallrichtung senkrecht stehenden Hauptkristallrichtungen gegeben sind. Das Verfahren nutzt dabei die erfinderische Erkenntnis aus, dass sich durch Drehen der Fluorid-Kristall-Linsen um die optische Achse die Maximalwerte der Doppelbrechnungsverteilung wesentlich reduzieren lassen. Durch geeignete Simulationsmethoden wird dabei ein von einem Objektpunkt ausgehendes Strahlenbüschel durch ein Projektionsobjektiv propagiert und auf Grund der bekannten optischen Eigenschaften der Fluorid-Kristall-Linsen die Doppelbrechungsverteilung in der Bildebene bestimmt. In einem Optimierungsschritt werden nun die Fluorid-Kristall-Linsen so lange gedreht, bis die Doppelbrechung tolerierbare Werte aufweist. Der Optimierungsschritt kann dabei auch weitere Randbedingungen wie beispielsweise die Kompensation von nicht rotationssymmetrischen Linsenfehler durch Linsendrehen berücksichtigen, welche die Abbildungsleistung des Objektives insgesamt verbessern. Durch diesen Optimierungsschritt kann der Maximalwert der Doppelberechnung um bis zu 30%, insbesondere bis zu 50% reduziert werden im Vergleich zu einem Projektionsobjektiv, bei dem die Fluorid-Kristall-Linsen gleich orientiert angeordnet sind. Das Optimierungsverfahren kann auch einen Zwischenschritt aufweisen. In diesem Zwischenschritt werden aus den Fluorid-Kristall-Linsen Gruppen gebildet mit Linsen, die jeweils für einen äußersten Aperturstrahl einen ähnlichen optischen Wegunterschied zwischen zwei zueinander orthogonalen linearen Polarisationszuständen erzeugen. In dem nachfolgenden Optimierungsschritt werden dann die Linsen nur innerhalb der Gruppen gedreht, um die Doppelbrechung zu reduzieren.
Das beschriebene Verfahren lässt sich besonders dann vorteilhaft einsetzen, wenn neben einer oder mehrerer Gruppen von (100)-Linsen eine oder mehrere Gruppen von (111)- Linsen in dem Projektionsobjektiv eingesetzt wird, beziehungsweise werden. Der Optimierungsschritt sieht dann vor, dass zunächst die (100)-Linsen derart gedreht werden, dass die durch diese Linsen hervorgerufene (100)-Doppelberechnung reduziert wird, und dann die (111)-Linsen derart gedreht werden, dass die durch diese Linsen hervorgerufene (111)-Doppelberechnung reduziert wird. Die Verteilung der Fluorid-Kristall-Linsen auf Linsen mit (100)-Orientierung und (111)-Orientierung muß bei der Optimierung so erfolgen, daß sich die resultierende (100)-Doppelbrechung und die resultierende (111)- Doppelbrechung weitgehend kompensieren.
Näher erläutert wird die Erfindung anhand der Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Fluorid-Kristall-Block senkrecht zu den {100}- Kristallebenen zusammen mit einer Linse eines Projektionsobjektives in schematischer Darstellung;
Fig. 2A-B zeigen je eine planparallele Linse in (100)- und in (111)-Orientierung in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung;
Fig. 3 zeigt ein Koordinatensystem zur Definition des Öffnungswinkels und des Azimuthalwinkels;
Fig. 4A-D zeigen die Doppelbrechungsverteilung für (100)-Linsen in verschiedenen Darstellungen;
Fig. 5A-D zeigen die Doppelbrechungsverteilung für (111)-Linsen in verschiedenen Darstellungen;
Fig. 6 zeigt den Linsenschnitt eines refraktiven Projektionsobjektivs;
Fig. 7 zeigt den Linsenschnitt eines katadioptrischen Projektionsobjektivs; und
Fig. 8 zeigt eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage in schematischer Darstellung.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Fluorid-Kristall-Block 3. Der Schnitt ist so gewählt, dass die {100}-Kristallebenen 5 als einzelne Linien zu sehen sind, so dass die {100}-Kristallebenen 5 sich senkrecht zur Papierebene befinden. Der Fluorid-Kristall- Block 3 dient als Ausgangsmaterial für die (100)-Linse 1. In diesem Beispiel ist die (100)- Linse 1 eine Bikonvex-Linse mit der Linsenachse EA, die zugleich Symmetrieachse der Linse ist. Die Linse 1 wird nun so aus dem Fluorid-Kristall-Block herausgearbeitet, daß die Linsenachse EA senkrecht auf den {100}-Kristallebenen steht.
In Fig. 2A wird mit einer dreidimensionalen Darstellung veranschaulicht, wie die intrinische Doppelbrechung mit den Kristallrichtungen zusammenhängt, wenn die Linsenachse EA in <100>-Kristallrichtung weist. Dargestellt ist eine kreisrunde planparallele Platte 201 aus Kalzium-Fluorid. Die Linsenachse EA zeigt dabei in <100>- Kristallrichtung. Neben der <100>-Kristallrichtung sind auch die <101>-, <110>-, <101>- und <110>-Kristallrichtungen als Pfeile dargestellt. Die intrinsische Doppelbrechung ist schematisch durch vier "Keulen" 203 dargestellt, deren Oberflächen den Betrag der intrinsischen Doppelbrechung für die jeweilige Strahlrichtung eines Lichtstrahls angeben. Die maximale intrinsische Doppelbrechung ergibt sich jeweils in den <101>-, <110>-, <101>- und <110>-Kristallrichtungen, also für Lichtstrahlen mit einem Öffnungswinkel von 45° und einem Azimuthwinkel von 0°, 90°, 180° und 270°. Für Azimuthwinkel von 45°, 135°, 225° und 315° ergeben sich jeweils minimale Werte der intrinsischen Doppelbrechung. Für einen Öffnungswinkel von 0° verschwindet die intrinsische Doppelbrechung.
In Fig. 2B wird mit einer dreidimensionalen Darstellung veranschaulicht, wie die intrinische Doppelbrechung mit den Kristallrichtungen zusammenhängt, wenn die Linsenachse EA in <111>-Kristallrichtung weist. Dargestellt ist eine kreisrunde planparallele Platte 205 aus Kalzium-Fluorid. Die Linsenachse EA zeigt dabei in <111>- Kristallrichtung. Neben der <111>-Kristallrichtung sind auch die <011>-, <101>- und <110>-Kristallrichtungen als Pfeile dargestellt. Die intrinsische Doppelbrechung ist schematisch durch drei "Keulen" 207 dargestellt, deren Oberflächen den Betrag der intrinsischen Doppelbrechung für die jeweilige Strahlrichtung eines Lichtstrahls angeben. Die maximale intrinsische Doppelbrechung ergibt sich jeweils in den <011>-, <101>- und <110>-Kristallrichtungen, also für Lichtstrahlen mit einem Öffnungswinkel von 35° und einem Azimuthwinkel von 0°, 120° und 240°. Für Azimuthwinkel von 60°, 180° und 300° ergeben sich jeweils minimale Werte der intrinsischen Doppelbrechung. Für einen Öffnungswinkel von 0° verschwindet die intrinsische Doppelbrechung.
Die Definition von Öffnungswinkel θ und Azimuthwinkel α ist in Fig. 3 dargestellt. Für das Beispiel von Fig. 2 zeigt dabei die z-Achse in <100>-Kristallrichtung, die x-Achse in (010)-Kristallrichtung.
Aus der zitierten Internetpublikation ist bekannt, dass Messungen bei Strahlausbreitung in der <110>-Kristallrichtung eine Doppelbrechung von (6.5 ± 0.4) nm/cm bei einer Wellenlänge von λ = 156.1 nm für Kalzium-Fluorid ergeben haben. Mit diesem Messwert als Normierungsgröße kann die Doppelbrechungsverteilungen Δn(θ, α) in Abhängigkeit der Kristallstruktur theoretisch abgeleitet werden. Dazu werden die aus der Kristalloptik bekannten Formalismen zur Berechnung der Indexellipsoide in Abhängigkeit der Strahlrichtung herangezogen. Die theoretischen Grundlagen sind beispielsweise im "Lexikon der Optik", Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg Berlin, 1999 unter dem Stichwort "Kristalloptik" zu finden.
In Fig. 4A ist die intrinsische Doppelbrechung in Abhängigkeit des Öffnungswinkels θ für den Azimuthwinkel α = 0° für eine (100)-Linse dargestellt. Der Wert für die intrinsische Doppelbrechung von 6.5 nm/cm bei dem Öffnungswinkels θ = 45° entspricht dem Messwert. Der Kurvenverlauf wurde gemäß den aus der Kristalloptik bekannten Formeln bestimmt.
In Fig. 4B ist die intrinsische Doppelbrechung in Abhängigkeit des Azimuthwinkels α für den Öffnungswinkels θ = 45° für eine (100)-Linse dargestellt. Die vierzählige Symmetrie ist offensichtlich.
In Fig. 4C ist die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) für einzelne Strahlrichtungen im (θ, α)-Winkelraum für eine (100)-Linse dargestellt. Jede Linie repräsentiert Betrag und Richtung für eine durch den Öffnungswinkel A und den Azimuthwinkel α definierte Strahlrichtung. Die Länge der Linien ist proportional zum Betrag der Doppelbrechung, beziehungsweise der Differenz der Hauptachsenlängen der Schnittellipse, während die Richtung der Linien die Orientierung der längeren Hauptachse der Schnittellipse angibt.
Die Schnittellipse erhält man, indem man das Indexellipsoid für den Strahl der Richtung (θ, α) mit einer Ebene schneidet, die senkrecht auf der Strahlrichtung steht und durch die Mitte des Indexellipsoids geht. Sowohl die Richtungen als auch die Längen der Linien zeigen die Vierzähligkeit der Verteilung. Die Länge der Linien und damit die Doppelbrechung ist bei den Azimuthwinkeln 0°, 90°, 180° und 270° maximal.
Fig. 4D zeigt nun die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α), die sich ergibt, wenn zwei benachbarte planparallele (100)-Linsen gleicher Dicke um 45° gedreht angeordnet werden. Die resulierende Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) ist offensichtlich unabhängig vom Azimuthwinkel α. Die längeren Hauptachsen der Schnittellipsen verlaufen tangential. Die resultierenden optischen Wegunterschiede zweier zueinander orthogonaler Polarisationszustände erhält man, indem man die Doppelbrechungswerte mit der Weglänge innerhalb des Materials verknüpft. Ebenfalls rotationssymmetrische Doppelbrechungsverteilungen erhält man, wenn man n planparallele (100)-Linsen gleicher Dicke derart anordnet, daß für die Drehwinkel zwischen je zwei Linsen gilt:

wobei n die Anzahl der planparallelen (100)-Linsen angibt und m eine ganze Zahl ist. Im Vergleich zu einer gleichorientierten Anordnung der Linsen kann der maximale Wert der Doppelbrechung für den Öffnungswinkel θ = 30° um 30% reduziert werden. Eine rotationssymmetrische Doppelbrechungsverteilung ergibt sich auch für beliebige Linsen, wenn alle Strahlen eines Strahlbüschels in den Linsen jeweils gleiche Öffnungswinkel und gleiche Weglängen innerhalb der Linsen zurücklegen. Die Linsen sollten deshalb so zu Gruppen zusammengefaßt werden, daß die Strahlen die zuvor angegebene Bedingung so gut wie möglich erfüllen.
In Fig. 5A ist die intrinsische Doppelbrechung in Abhängigkeit des Öffnungswinkels θ für den Azimuthwinkel α = 0° für eine (111)-Linse dargestellt. Der Wert für die intrinsische Doppelbrechung von 6.5 nm/cm bei dem Öffnungswinkels θ = 35° entspricht dem Messwert. Der Kurvenverlauf wurde gemäß den aus der Kristalloptik bekannten Formeln bestimmt.
In Fig. 5B ist die intrinsische Doppelbrechung in Abhängigkeit des Azimuthwinkels α für den Öffnungswinkels θ = 35° für eine (111)-Linse dargestellt. Die dreizählige Symmetrie ist offensichtlich.
Fig. 5C zeigt die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) für einzelne Strahlrichtungen im (θ, α)-Winkelraum für eine (111)-Linse in der bereits mit Fig. 4C eingeführten Darstellung. Sowohl die Richtungen als auch die Längen der Linien zeigen die Dreizähligkeit der Verteilung. Die Länge der Linien und damit die Doppelbrechung ist bei den Azimuthwinkeln 0°, 120° und 240° maximal. Im Gegensatz zu einer (100)-Linse dreht sich die Orientierung der Doppelbrechung um 90°, wenn ein Strahl anstatt mit einem Azimuthwinkel von 0° mit einem Azimuthwinkel von 180° durch eine Linse läuft. Somit kann beispielsweise durch zwei gleich orientierte (111)-Linsen die Doppelbrechung kompensiert werden, wenn die Strahlwinkel eines Strahlbüschels zwischen den beiden Linsen ihr Vorzeichen tauschen.
Fig. 5D zeigt nun die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α), die sich ergibt, wenn zwei benachbarte planparallele (111)-Linsen gleicher Dicke um 60° gedreht angeordnet werden. Die resulierende Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) ist offensichtlich unabhängig vom Azimuthwinkel α. Die längeren Hauptachsen der Schnittellipsen verlaufen jedoch im Gegensatz zu Fig. 4C radial. Die resultierenden optischen Wegunterschiede zweier zueinander orthogonaler Polarisationszustände erhält man, indem man die Doppelbrechungswerte mit der Weglänge innerhalb des Materials verknüpft. Ebenfalls rotationssymmetrische Doppelbrechungsverteilungen erhält man, wenn man n planparallele (111)-Linsen gleicher Dicke derart anordnet, daß für die Drehwinkel zwischen je zwei Linsen gilt:

wobei k die Anzahl der planparallelen (111)-Linsen angibt und 1 eine ganze Zahl ist. Im Verleich zu einer gleichorientierten Anordnung der Linsen kann der Wert der Doppelbrechung für den Öffnungswinkel θ = 30° um 68% reduziert werden. Eine rotationssymmetrische Doppelbrechungsverteilung ergibt sich auch für beliebige Linsen, wenn alle Strahlen eines Strahlbüschels in den Linsen jeweils gleiche Winkel und gleiche Weglängen innerhalb der Linsen zurücklegen. Die Linsen sollten deshalb so zu Gruppen zusammengefaßt werden, daß die Strahlen die zuvor angegebene Bedingung so gut wie möglich erfüllen.
Kombiniert man nun innerhalb eines Projektionsobjektives Gruppen mit (100)-Linsen und Gruppen mit (111)-Linsen, so kann die von diesen Linsen eingebrachte intrinsische Doppelbrechung weitgehend kompensiert werden. Dazu ist es erforderlich, daß zunächst innerhalb dieser Gruppen durch Drehung der Linsen eine nahezu rotationssymmetrische Doppelbrechungsverteilung erzielt wird und dann durch Kombination einer Gruppe mit (100)-Linsen und einer Gruppe mit (111)-Linsen sich die beiden Doppelbrechungsverteilungen kompensieren. Dazu nutzt man aus, daß die Orientierungen der längeren Hauptachsen der Schnittellipsen für die Doppelbrechungsverteilung einer Gruppe mit gedrehten (100)-Linsen senkrecht auf den Orientierungen der längeren Hauptachsen der Schnittellipsen für die Doppelbrechungsverteilung einer Gruppe mit gedrehten (111)-Linsen steht, wie dies den Fig. 4D und 5D zu entnehmen ist. Entscheidend ist dabei, daß zum einen von den einzelnen Gruppen eine nahezu rotationssymmetrische Doppelbrechungsverteilung erzeugt wird und zum anderen die Summe der Beiträge der Gruppen mit (100)-Linsen nahezu gleich groß ist zur Summe der Beiträge der Gruppen mit (111)-Linsen.
In Fig. 6 ist der Linsenschnitt eines refraktiven Projektionsobjektivs 611 für die Wellenlänge 157 nm dargestellt. Die optischen Daten für dieses Objektiv sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Das Ausführungsbeispiel ist der Patentanmeldung PCT/EP 00/13148 der Anmelderin entnommen und entspricht dort Fig. 7 beziehungsweise Tabelle 6. Zur näheren Beschreibung der Funktionsweise des Objektivs wird auf die Patentanmeldung PCT/EP 00/13148 verwiesen. Alle Linsen dieses Objektivs bestehen aus Kalzium-Fluorid- Kristall. Die bildseitige numerische Apertur des Objektivs beträgt 0.9. Die Abbildungsleistung dieses Objektivs ist so gut korrigiert, dass die Abweichung von der Wellenfront einer idealen Kugelwelle kleiner 1.8 mλ bezogen auf die Wellenlänge von 157 nm ist. Gerade bei diesen Hochleistungobjektiven ist es erforderlich, dass störende Einflüsse wie die der intrinsischen Doppelbrechung so weit wie möglich reduziert werden.
Für das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 wurden die Öffnungswinkel θ und Strahlwege OP_L des äußersten Aperturstrahls 609 für die einzelnen Linsen L601 bis L630 berechnet. Der äußerste Aperturstrahl 609 geht dabei von dem Objektpunkt mit den Koordinaten x = 0 mm und y = 0 mm aus und weist in der Bildebene einen Winkel bezüglich der optischen Achse auf, welcher der bildseitigen numerischen Apertur entspricht. Der äußerste Aperturstrahl 609 wird deshalb herangezogen, da sich für ihn nahezu die maximalen Öffnungswinkel innerhalb der Linsen ergeben. Tabelle 2
Neben den Öffnungswinkeln θ und den Weglängen OP_L für den äußersten Aperturstrahl sind in Tabelle 2 die optischen Wegunterschiede zwischen zwei zueinander orthogonalen linearen Polarisatoinszuständen für verschiedene Linsenorientierungen zusammengestellt. Die optischen Wegunterschiede sind sowohl für (111)-Linsen als auch für (100)-Linsen dargestellt, wobei die Differenzen des Azimuthwinkels α_AR des äußersten Randstrahl zum Azimuthwinkel α_L der Linse für eine (111)-Linse 0° und 60°, für eine (100)-Linse 0° und 45° betragen.
Tabelle 2 ist zu entnehmen, dass die Öffnungswinkel θ für die Linsen L608, L617, L618, L619, L627, L628, L629 und L630 größer als 25°, für die Linsen L618, L627, L628, L629 und L630 sogar größer als 30° sind. Besonders betroffen von hohen Öffnungswinkeln sind die der Bildebene am nächsten gelegenen Linsen L627 bis L630.
Durch das Design des Projektionsobjektives wurde erreicht, daß der maximale Öffnungswinkel aller Lichtstrahlen kleiner 45° ist. Der maximale Öffnungswinkel für den äußersten Aperturstrahl beträgt 39.4° bei der Linse L628. Hilfreich war der Einsatz von zwei dicken Planlinsen L629 und L630 unmittelbar vor der Bildebene.
Der Durchmesser der Blende, welche sich zwischen den Linsen L621 und L622 befindet, beträgt 270 mm. Der Durchmesser der Linse L618 beträgt 207 mm und die Durchmesser der Linsen L627 bis L630 sind alle kleiner 190 mm. Somit sind die Durchmesser dieser Linsen, welche hohe Öffnungswinkel aufweisen, kleiner als 80% des Blendendurchmessers.
Tabelle 2 ist zu entnehmen, daß es für einzelne Linsen mit großen Öfnnungswinkeln günstig ist, diese in (100)-Richtung zu orientieren, da die Doppelbrechungswerte insgesamt niedriger sind. Dies liegt daran, daß bei (100)-Linsen der Einfluß der <110>- Kristallrichtungen erst bei größeren Winkeln zu spüren ist wie bei (111)-Linsen. Beispielsweise bei den Linsen L608, L609 und L617 sind die optischen Wegunterschiede um mehr als 30% niedriger.
Anhand der beiden planparallelen Linsen L629 und L630 läßt sich gut zeigen, wie durch gegenseitige Drehung der Linsen die Doppelbrechung deutlich reduziert werden kann.
Beide Linsen weisen gleiche Öffnungswinkel für den äußersten Aperturstrahl von 35.3° und ähnliche Strahlwege von 27.3 mm, beziehungsweise 26.0 mm auf. Würden beide Linsen als (100)-Linsen gleich orientiert eingebaut werden, so würde sich ein Optischer Wegunterschied von 30.7 nm ergeben. Verdreht man die beiden (100)-Linsen jedoch gegenseitig um 45°, so reduziert sich der optische Wegunterschied auf 20.9 nm, also um 32%. Würden beide Linsen als (111)-Linsen gleich orientiert eingebaut werden, so würde sich ein Optischer Wegunterschied von 34.6 nm ergeben. Verdreht man die beiden (111)- Linsen jedoch gegenseitig um 60°, so reduziert sich der optische Wegunterschied auf 13.6 nm, also um 61%.
Eine nahezu vollständige Kompensation der optischen Wegdifferenzen für zwei aufeinander orthogonale lineare Polarisationszustände auf Grund der intrinsischen Doppelbrechung, die durch die Linsen L629 und L630 hervorgerufen wird, kann erreicht werden, wenn die Linse L629 in die Linsen L6291 und L6292 und die Linse L630 in die Linsen L6301 und L6302 aufgespalten wird, wobei die Linse L6291 eine (100)-Linse der Dicke 9.15 mm, die Linse L6292 eine (111)-Linse der Dicke 13.11 mm, die Linse L6301 eine (100)-Linse der Dicke 8.33 mm und die Linse L6302 eine (111)-Linse der Dicke 12.9?mm ist. Die Linse L6291 und L6301 werden gegeneinander um 45°, die Linsen L6292 und L6302 um 60° gedreht. Der resultierende maximale optische Wegunterschied beträgt in diesem Fall dann 0.2 nm. Die Linsen L6291 und L6292, ebenso wie die Linsen L6301 und L6302 können optisch nahtlos, beispielsweise durch Ansprengen, gefügt werden. Dieses Prinzip ist auch anwendbar, wenn das Projektionsobjektiv nur eine Kristall- Linse enthält. Diese wird dann mindestens in zwei Linsen zerlegt, die zueinander gedreht angeordnet werden. Das Zusammenfügen ist durch Ansprengen möglich. Eine weitere Möglich besteht darin, zunächst einzelne Platten der gewünschten Kristallorientierung optisch nahtlos zu verbinden und in einem weiteren Verfahrensschritt die Linse aus den aneinandergefügten Platten zu fertigen.
In Fig. 7 ist der Linsenschnitt eines katadioptrischen Projektionsobjektivs 711 für die Wellenlänge 157 nm dargestellt. Die optischen Daten für dieses Objektiv sind in Tabelle 3 zusammengestellt. Das Ausführungsbeispiel ist der Patentanmeldung PCT/EP 00/13148 der Anmelderin entnommen und entspricht dort Fig. 9 beziehungsweise Tabelle 8. Zur näheren Beschreibung der Funktionsweise des Objektivs wird auf die Patentanmeldung PCT/EP 00/13148 verwiesen. Alle Linsen dieses Objektivs bestehen aus Kalzium-Fluorid- Kristall. Die bildseitige numerische Apertur des Objektivs beträgt 0.8.
Für das Ausführungsbeispiel der Fig. 7 wurden die Öffnungswinkel θ und Strahlwege OP_L des oberen äußersten Aperturstrahls 713 und des unteren äußersten Aperturstrahls 715 für die einzelnen Linsen L801 bis L817 berechnet. Die äußersten Aperturstrahlen 713 und 715 gehen dabei von dem Objektpunkt mit den Koordinaten x = 0 mm und y = -82.15 mm aus und weisen in der Bildebene Winkel bezüglich der optischen Achse auf, welche der bildseitigen numerischen Apertur entsprechen. Der obere und der untere äußerste Aperturstrahl wurden berechnet, da es sich um ein achsfernes Objektfeld handelt und somit die Aperturstrahlen nicht symmetrisch zur optischen Achse verlaufen, wie dies für den äußersten Aperturstrahl des Ausführungsbeispiels der Fig. 6 der Fall war.
In Tabelle 4 sind die Daten für den oberen äußersten Aperturstrahl und in Tabelle 5 für den unteren äußersten Aperturstrahl zusammengestellt. Tabelle 4

Tabelle 5
Tabelle 4 und Tabelle 5 ist zu entnehmen, dass die Öffnungswinkel θ für die Linsen L815 bis L817 größer als 25° sind. Auch in diesem Ausführungsbeispiel weisen die der Bildebene am nächsten gelegenen Linsen L815 bis L817 große Öffnungswinkel auf. Durch das Design der Linsen L815 bis L817 wurde erreicht, daß der maximale Öffnungswinkel kleiner gleich

ist. Der maximale Öffnungswinkel für den äußersten Aperturstrahl beträgt 30.8° für die Linse L817.
Der Durchmesser der Blende, welche sich zwischen den Linsen L811 und L812 befindet, beträgt 193 mm. Die Durchmesser der Linsen L815 bis L817 sind alle kleiner als 162 mm. Somit sind die Durchmesser dieser Linsen, welche hohe Öffnungswinkel aufweisen, kleiner als 85% des Blendendurchmessers.
Tabelle 4 und Tabelle 5 ist zu entnehmen, daß es für Linsen mit großen Öfnnungswinkeln günstig ist, diese in (100)-Richtung zu orientieren, da die Doppelbrechungswerte insgesamt niedriger sind. Beispielsweise bei den Linsen L815 bis L817 sind die optischen Wegunterschiede um mehr als 20% niedriger.
Anhand des Ausführungsbeispiels der Fig. 7 soll im folgenden gezeigt werden, wie durch den parallelen Einsatz von Gruppen mit gegeneinander verdrehten (100)-Linsen und Gruppen mit gegeneinander verdrehten (111)-Linsen die intrinsische Doppelbrechung weitgehend kompensiert werden kann.
Zunächst werden alle Kalzium-Fluorid in (111)-Orientierung ohne gegenseitiges Verdrehen der (111)-Linsen eingebaut. In diesem Fall ergibt sich ein maximaler optischer Wegunterschied für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände von 136 nm. Durch Drehen der (111)-Linsen kann der maximale optische Wegunterschied auf ca. 38 nm reduziert werden. Dazu werden die Linsen L801 und L804 zu einer Gruppe und die Linsen L802 und L803 zu einer weiteren Gruppe zusammengefaßt, wobei der Drehwinkel zwischen den Linsen jeweils 60° betragen. Zu je einer Dreier-Gruppe werden die Linsen L808, L809 und L810, sowie die Linsen L815, L816 und L817 zusammengefaßt, wobei der Drehwinkel zwischen je zwei dieser Linsen 40° beträgt. Die Linsen L811, L812, L813 und L814 werden zu einer Vierer-Gruppe zusammengefaßt mit einem Drehwinkel von 30°.
Werden alle Kalzium-Fluorid in (100)-Orientierung ohne gegenseitiges Verdrehen der (100)-Linsen eingebaut, so ergibt sich ein maximaler optischer Wegunterschied für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände von 90.6 nm. Durch Drehen der (100)-Linsen kann der maximale optische Wegunterschied auf ca. 40 nm reduziert werden. Dazu werden die Linsen L801 und L804 zu einer Gruppe und die Linsen L802 und L803 zu einer weiteren Gruppe zusammengefaßt, wobei der Drehwinkel zwischen den Linsen jeweils 45° betragen. Zu je einer Dreier-Gruppe werden die Linsen L808, L809 und L810, sowie die Linsen L815, L816 und L817 zusammengefaßt, wobei der Drehwinkel zwischen je zwei dieser Linsen 30° beträgt. Die Linsen L811, L812, L813 und L814 werden zu einer Vierer-Gruppe zusammengefaßt mit einem Drehwinkel von 22.5°.
Eine maximalen optischen Wegunterschied für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände von 7 nm erhält man, wenn man nun Gruppen mit (100)-Linsen mit Gruppen mit (111)-Linsen kombiniert. Dazu werden die Linsen L801 und L804 zu einer Gruppe von (111)-Linsen zusammengefaßt, wobei der Drehwinkel zwischen den Linsen 60° beträgt. Die Linsen L802 und L803 werden zu einer Gruppe von (100)-Linsen zusammengefaßt, wobei der Drehwinkel zwischen den Linsen 45° beträgt. Zu einer Dreier- Gruppe von (100)-Linsen werden die Linsen L808, L809 und L810 zusammengefaßt, wobei der Drehwinkel zwischen je zwei dieser Linsen 30° beträgt. Zu einer Dreier-Gruppe von (111)-Linsen werden die Linsen L815, L816 und L817 zusammengefaßt, wobei der Drehwinkel zwischen je zwei dieser Linsen 40° beträgt. Die Linsen L811, L812, L813 und L814 werden zu einer Vierer-Gruppe von (100)-Linsen zusammengefaßt mit einem Drehwinkel von 22.5°. Die Linsenachsen der nicht zu einer Gruppe zusammengefaßten Linsen L805 und L807 sind in <111>-Kristallrichtung orientiert, während die Linsenachse der Linsen L806 in <100>-Kristallrichtung orientiert ist.
Um Doppelbrechung von Kristallen im UV zu kompensieren, kann man, wie oben beschrieben, Kristall-Elemente mit verschiedenen Orientierungen der Kristallachsen hintereinander anordnen. Wenn man in einem optischen System Linsen mit verschiedenen Kristallrichtungen hintereinander anordnet, hat man das Problem, dass vielfach Linsen mit verschiedenen Winkeln durchstrahlt werden, die Kompensation dann möglicherweise nur eingeschränkt möglich ist. Bei Optiken, die nur eine Kristalllinse enthalten, ist diese Art der Kompensation überhaupt nicht möglich.
Ein Lösungsmöglichkeit ist es, eine Linse konstruktiv in zwei aufzuspalten, die verdreht gegeneinander anzusprengen sind. Praktisch leidet dieses Verfahren an Spannungen, die die Passe verformen und daran, dass die beiden Hälfen lateral mit einer Genauigkeit von Mikrometern positioniert werden müssen.
Vorgeschlagen wird, Blanks aus aneinander angesprengten, hinsichtlich der Orientierung der Kristallachsen gegeneinander verdrehten Einzelplatten herzustellen, die dann zu einer Linse gefräst und poliert werden. Alles obengesagte über die Orientierung gilt auch hierfür. Außer dem klassischen Ansprengen (wringing) der Optik-Fertigung sind auch alle anderen Fügetechniken mit innigem Kontakt und geringstmöglichem Spannungseintrag möglich und von der Erfindung umfaßt. Das Ansprengen kann insbesondere durch Schichten, z. B. aus Quarzglas, unterstützt werden. Wichtig ist, daß an der Fügestelle keine Brechung oder Reflexion auftritt, die störend wäre.
Die Auswahl der Orientierungen erfolgt nach den oben beschriebenen Regeln.
Anhand von Fig. 8 wird der prinzipielle Aufbau einer Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage beschrieben. Die Projektionsbelichtungsanlage 81 weist eine Beleuchtungseinrichtung 83 und Projektionsobjektiv 85 auf. Das Projektionsobjektiv 85 umfaßt eine Linsenanordnung 819 mit einer Aperturblende AP, wobei durch die Linsenanordnung 89 eine optische Achse 87 definiert wird. Ausführungsbeispiele für die Linsenanordnung 89 sind in Fig. 6 und Fig. 7 gegeben. Zwischen der Beleuchtungseinrichtung 83 und dem Projektionsobjektiv 85 ist eine Maske 89 angeordnet, die mittels eines Maskenhalters 811 im Strahlengang gehalten wird. Solche in der Mikrolithographie verwendeten Masken 89 weisen eine Mikrometer-Nanometer Struktur auf, die mittels des Projektionsobjektives 85 beispielsweise um den Faktor 4 oder 5 verkleinert auf eine Bildebene 813 abgebildet wird. In der Bildebene 813 wird ein durch einen Substrathalter 817 positioniertes lichtempfindliches Substrat 815, beziehungsweise ein Wafer, gehalten.
Die noch auflösbaren minimalen Strukturen hängen von der Wellenlänge λ des für die Beleuchtung verwendeten Lichtes sowie von der bildseitigen numerischen Apertur des Projektionsobjektives 85 ab, wobei die maximal erreichbare Auflösung der Projektionsbelichtungsanlage 81 mit abnehmender Wellenlänge λ der Beleuchtungseinrichtung 83 und mit zunehmender bildseitiger numerischer Apertur des Projektionsobjektives 85 steigt. Mit den in Fig. 6 und Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispielen lassen sich Auflösungen kleiner 150 nm realisieren. Deshalb müssen auch Effekte wie die intrinsische Doppelbrechung minimiert werden. Durch die Erfindung ist es gelungen, den störenden Einfluß der intrinsichen Doppelbrechung gerade bei Projektionsobjektiven mit großen bildseitigen numerischen Aperturen stark zu reduzieren. TABELLE 1

TABELLE 3

Claims

1. Projektionsobjektiv (611, 711) für eine Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage (81) mit einer Mehrzahl von Linsen (L601-L630, L801-L817), wobei mindestens eine Linse (1) aus einem Fluorid-Kristall besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Linse (1) eine (100)-Linse mit einer Linsenachse (EA) ist, welche annähernd senkrecht auf den {100}-Kristallebenen oder auf den dazu äquivalenten Kristallebenen des Fluorid-Kristalls steht.

2. Projektionsobjektiv nach Anspruch 1, wobei die (100)-Linse eine rotationssymmetrische Linse mit einer Symmetrieachse ist und die Symmetrieachse mit der Linsenachse der (100)-Linse zusammenfällt.

3. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 2 mit einer optischen Achse (OA), wobei die Linsenachse der (100)-Linse mit der optischen Achse des Projektionsobjektivs zusammenfällt.

4. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei innerhalb des Projektionsobjektives Lichtstrahlen von einer Objektebene (O) zu einer Bildebene (O') verlaufen und mindestens ein Lichtstrahl (609, 713, 715) innerhalb der (100)-Linse einen Strahlwinkel bezüglich der Linsenachse aufweist, der größer als 25°, insbesondere größer als 30° ist.

5. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei innerhalb des Projektionsobjektives Lichtstrahlen von einer Objektebene zu einer Bildebene verlaufen und alle Lichtstrahlen innerhalb der (100)-Linse Strahlwinkel bezüglich der Linsenachse aufweisen, die maximal 45°, insbesondere maximal

betragen, wobei NA die bildseitige numerische Apertur bezeichnet und n_FK die Brechzahl des Fluorid-Kristalls.

6. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer Blendenebene, wobei die Blendenebene einen Blendendurchmesser aufweist und wobei die (100)-Linse einen Linsendurchmesser aufweist und wobei der Linsendurchmesser kleiner als 85%, insbesondere kleiner als 80% des Blendendurchmessers ist.

7. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Bildebene, wobei die (100)-Linse (L630, L817) die der Bildebene nächste Linse ist.

8. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei von einem Objektpunkt innerhalb einer Objektebene ein Strahlbüschel mit Strahlen ausgeht, welche jeweils einen Azimuthwinkel α und einen Öffnungswinkel θ aufweisen, wobei das Strahlbüschel in einer Bildebene eine Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) aufweist und die (100)-Linsen derart um die optische Achse zueinander verdreht angeordnet sind, daß die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) wesentlich reduzierte Werte gegenüber einer nicht verdrehten Anordnung der (100)-Linsen aufweist.

9. Projektionsobjektiv nach Anspruch 8, wobei die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) für einen vorgegebenen Öffnungswinkel θ₀ Doppelbrechungswerte Δn(θ₀, α) in Abhängigkeit vom Azimuthwinkel α aufweist, die weniger als 20% variieren.

10. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei die (100)-Linsen Bezugsrichtungen aufweisen, welche senkrecht zu den Linsenachsen stehen und in eine Hauptkristallrichtung zeigen, wobei zwischen den Bezugsrichtungen der einzelnen (100)-Linsen Drehwinkel β definiert sind, wobei für den Drehwinkel β zwischen je zwei (100)-Linsen einer Gruppe von n (100)-Linsen gilt:

wobei n die Anzahl der (100)-Linsen der Gruppe angibt und m eine ganze Zahl ist.

11. Projektionsobjektiv nach Anspruch 10, wobei ein äußerster Aperturstrahl (609, 713, 715) des Strahlbüschels innerhalb der (100)-Linsen jeweils einen Azimuthwinkel α_L und jeweils einen Öffnungswinkel θ_L aufweist und wobei die Öffnungswinkel θ_L innerhalb der (100)-Linsen der Gruppe maximal um 30%, insbesondere um 20% variieren.

12. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei ein äußerster Aperturstrahl (609, 713, 715) des Strahlbüschels innerhalb der (100)-Linsen jeweils einen Strahlweg OP_L zurücklegt und wobei die Strahlwege OP_L innerhalb der (100)- Linsen der Gruppe maximal um 30%, insbesondere um 20% variieren.

13. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei ein äußerster Aperturstrahl (609, 713, 715) des Strahlbüschels innerhalb der (100)-Linsen einen optischen Wegunterschied zwischen zwei zueinander orthogonalen linearen Polarisationszuständen erfährt und wobei die bei Drehwinkel β = 0° bestimmten optischen Wegunterschiede innerhalb der (100)-Linsen der Gruppe maximal um 30%, insbesondere um 20% variieren.

14. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Gruppe zwei (100)- Linsen umfaßt.

15. Projektionsobjektiv nach Anspruch 14, wobei die zwei (100)-Linsen (L629, L630) benachbart angeordnet sind, insbesondere aneinander angesprengt sind.

16. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei das Projektionsobjektiv mindestens zwei Gruppen mit jeweils gegeneinander verdrehten (100)-Linsen aufweist.

17. Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einer Mehrzahl von Linsen, wobei mindestens zwei Linsen aus einem Fluorid-Kristall bestehen, wobei die mindestens zwei Linsen (111)-Linsen sind, bei denen die Linsenachsen annähernd senkrecht auf den {111}-Kristallebenen oder auf den dazu äquivalenten Kristallebenen des Fluorid-Kristalls stehen, und die (111)-Linsen zentriert um die optische Achse angeordnet sind, wobei von einem Objektpunkt innerhalb einer Objektebene ein Strahlbüschel mit Strahlen ausgeht, welche jeweils einen Azimuthwinkel α und einen Öffnungswinkel 0 in der Objektebene aufweisen, wobei das Strahlbüschel in einer Bildebene eine Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) aufweist und die (111)-Linsen derart um die optische Achse zueinander verdreht angeordnet sind, daß die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) wesentlich reduzierte Werte gegenüber einer nicht verdrehten Anordnung der (111)-Linsen aufweist.

18. Projektionsobjektiv nach Anspruch 17, wobei die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ₀, α) für einen vorgegebenen Öffnungswinkel θ₀ Doppelbrechungswerte Δn(θ₀, α) in Abhängigkeit vom Azimuthwinkel α aufweist, die weniger als 20% variieren.

19. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 17 bis 18, wobei die (111)-Linsen Bezugsrichtungen aufweisen, welche senkrecht zu den Linsenachsen stehen und in eine Hauptkristallrichtung zeigen, wobei zwischen den Bezugsrichtungen der einzelnen (111)-Linsen Drehwinkel γ definiert sind, wobei für den Drehwinkel γ zwischen je zwei (111)-Linsen einer Gruppe von k (111)-Linsen gilt:

wobei k die Anzahl der (111)-Linsen der Gruppe angibt und 1 eine ganze Zahl ist.

20. Projektionsobjektiv nach Anspruch 19, wobei ein äußerster Aperturstrahl (609, 713, 715) des Strahlbüschels innerhalb der (111)-Linsen jeweils einen Azimuthwinkel α_L und jeweils einen Öffnungswinkel θ_L aufweist und wobei die Azimuthwinkel α_L und die Öffnungswinkel θ_L innerhalb der (111)-Linsen der Gruppe maximal um 30%, insbesondere um 20% variieren.

21. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 19 bis 20, wobei ein äußerster Aperturstrahl (609, 713, 715) des Strahlbüschels innerhalb der (100)-Linsen jeweils einen Strahlweg OP_L zurücklegt und wobei die Strahlwege OP_L innerhalb der (111)- Linsen der Gruppe maximal um 30%, insbesondere um 20% variieren.

22. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei ein äußerster Aperturstrahl (609, 713, 715) des Strahlbüschels innerhalb der (111)-Linsen einen optischen Wegunterschied zwischen zwei zueinander orthogonalen linearen Polarisationszuständen erfährt und wobei die bei Drehwinkel β = 0° bestimmten optischen Wegunterschiede innerhalb der (111)-Linsen der Gruppe maximal um 30%, insbesondere um 20% variieren.

23. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die zweite Gruppe zwei (111)-Linsen umfaßt.

24. Projektionsobjektiv nach Anspruch 23, wobei die zwei (111)-Linsen (L629, L630) benachbart angeordnet sind, insbesondere aneinander angesprengt sind.

25. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei das Projektionsobjektiv mindestens zwei Gruppen mit jeweils gegeneinander verdrehten (111)-Linsen aufweist.

26. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und nach einem der Ansprüche 17 bis 25, wobei von einem Objektpunkt innerhalb einer Objektebene ein Strahlbüschel mit Strahlen ausgeht, welche jeweils einen Azimuthwinkel α und einen Öffnungswinkel θ in der Objektebene aufweisen, wobei das Strahlbüschel in einer Bildebene eine Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) aufweist und die (100)-Linsen und die (111)-Linsen derart um die optische Achse zueinander verdreht angeordnet sind, daß die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) wesentlich reduzierte Werte gegenüber einer nicht verdrehten Anordnung der (100)-Linsen und (111)-Linsen aufweist.

27. Projektionsobjektiv nach Anspruch 26, wobei sich die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) aus einer (100)-Doppelbrechungsverteilung Δn₍₁₀₀₎(θ, α), welche durch die (100)-Linsen hervorgerufen wird, und einer (111)-Doppelbrechungsverteilung Δn₍₁₁₁₎(θ, α), welche durch die (111)-Linsen hervorgerufen wird, zusammensetzt und der Maximalwert der Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) maximal 20% des Maximalwertes der (100)-Doppelbrechungsverteilung Δn₍₁₀₀₎(θ, α) oder des Maximalwertes der (111)-Doppelbrechungsverteilung Δn₍₁₁₁₎(θ, α) beträgt.

28. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 27, wobei der Fluorid Kristall ein Kalzium-Fluorid-Kristall, ein Strontium-Fluorid-Kristall oder ein Barium-Fluorid- Kristall ist.

29. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 28, wobei das Projektionsobjektiv eine bildseitige numerische Apertur NA aufweist und die bildseitige numerische Apertur NA größer als 0.7, insbesondere größer als 0.8 ist.

30. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 29, wobei die Lichtstrahlen Wellenlängen kleiner 200 nm aufweisen.

31. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 30, wobei die Lichtstrahlen Wellenlängen kleiner 160 nm aufweisen.

32. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 31, wobei das Projektionsobjektiv (611) ein refraktives Objektiv ist.

33. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 32, wobei das Projektionsobjektiv ein katadioptrisches Objektiv (711) mit Linsen und mindestens einem Konkavspiegel (Sp2) ist.

34. Projektionsobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 33, wobei alle Linsen aus Kalzium-Fluorid sind.

35. Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage (81), umfassend
ein Beleuchtungssystem (83),
ein Projektionsobjektiv 85) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, das eine Struktur tragende Maske (89) auf ein lichtempfindliches Substrat (815) abbildet.

36. Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen mit einer Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage (81) nach Anspruch 36.

37. Verfahren zur Reduzierung der Doppelbrechung bei einem Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, wobei das Projektionsobjektiv eine Mehrzahl von Linsen umfaßt und mindestens zwei Linsen aus einem Fluorid-Kristall bestehen, wobei die mindestens zwei Linsen (100)-Linsen sind, bei denen die Linsenachsen annähernd senkrecht auf den {100}-Kristallebenen oder auf den dazu äquivalenten Kristallebenen des Fluorid-Kristalls stehen, und die (100)-Linsen zentriert um die optische Achse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
für ein Strahlbüschel, welches von einem Objektpunkt innerhalb einer Objektebene ausgeht und Strahlen mit jeweils einem Azimuthwinkel α und einem Öffnungswinkel θ in der Objektebene aufweist, die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) in der Bildebene des Projektionsobjektives bestimmt wird, und
die (100)-Linsen derart um die optische Achse verdreht werden, daß die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) wesentlich reduzierte Werte gegenüber einer nicht verdrehten Anordnung der (100)-Linsen aufweist.

38. Verfahren zur Reduzierung der Doppelbrechung bei einem Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, wobei das Projektionsobjektiv eine Mehrzahl von Linsen umfaßt und mindestens zwei Linsen aus einem Fluorid-Kristall bestehen, wobei die mindestens zwei Linsen (111)-Linsen sind, bei denen die Linsenachsen annähernd senkrecht auf den {111}-Kristallebenen oder auf den dazu äquivalenten Kristallebenen des Fluorid-Kristalls stehen, und die (111)-Linsen zentriert um die optische Achse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
für ein Strahlbüschel, welches von einem Objektpunkt innerhalb einer Objektebene ausgeht und Strahlen mit jeweils einem Azimuthwinkel α und einem Öffnungswinkel θ in der Objektebene aufweist, die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) in der Bildebene des Projektionsobjektives bestimmt wird, und
die (111)-Linsen derart um die optische Achse verdreht werden, daß die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) wesentlich reduzierte Werte gegenüber einer nicht verdrehten Anordnung der (111)-Linsen aufweist.

39. Verfahren zur Reduzierung der Doppelbrechung bei einem Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, wobei das Projektionsobjektiv eine Mehrzahl von Linsen umfaßt und mindestens zwei Linsen aus einem Fluorid-Kristall bestehen, wobei die mindestens zwei Linsen (100)-Linsen sind, bei denen die Linsenachsen annähernd senkrecht auf den {100}-Kristallebenen oder auf den dazu äquivalenten Kristallebenen des Fluorid-Kristalls stehen, und die (100)-Linsen zentriert um die optische Achse angeordnet sind, und mindestens zwei weitere Linsen aus einem Fluorid-Kristall bestehen, wobei die mindestens zwei weiteren Linsen (111)-Linsen sind, bei denen die Linsenachsen annähernd senkrecht auf den {111}-Kristallebenen oder auf den dazu äquivalenten Kristallebenen des Fluorid-Kristalls stehen, und die (111)-Linsen zentriert um die optische Achse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
für ein Strahlbüschel, welches von einem Objektpunkt innerhalb einer Objektebene ausgeht und Strahlen mit jeweils einem Azimuthwinkel α und einem Öffnungswinkel θ in der Objektebene aufweist, die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) in der Bildebene des Projektionsobjektives bestimmt wird, und
die (100)-Linsen und die (111)-Linsen derart um die optische Achse verdreht werden, daß die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) wesentlich reduzierte Werte gegenüber einer nicht verdrehten Anordnung der (100)-Linsen und (111)-Linsen aufweist.

40. Verfahren nach Anspruch 39, wobei sich die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) aus einer (100)-Doppelbrechungsverteilung Δn₍₁₀₀₎(θ, α), welche durch die (100)-Linsen hervorgerufen wird, und einer (111)-Doppelbrechungsverteilung Δn₍₁₁₁₎(θ, α), welche durch die (111)-Linsen hervorgerufen wird, zusammensetzt,
wobei die (100)-Linsen derart um die optische Achse verdreht werden, daß die (100)- Doppelbrechungsverteilung Δn₍₁₀₀₎(θ, α) wesentlich reduzierte Werte gegenüber einer nicht verdrehten Anordnung der (100)-Linsen aufweist
und wobei die (111)-Linsen derart um die optische Achse verdreht werden, daß die (111)-Doppelbrechungsverteilung Δn₍₁₀₀₎(θ, α) wesentlich reduzierte Werte gegenüber einer nicht verdrehten Anordnung der (111)-Linsen aufweist.

41. Linsenherstellverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Platten aus gegeneinander hinsichtlich der Kristallorientierung verdrehtem Kristallmaterial, vorzugsweise Fluoridkristall und insbesondere Kalziumfluorid, optisch nahtlos gefügt, insbesondere angesprengt werden und anschließend als ein einheitliches Blank formgebend bearbeitet und poliert werden.

42. Linsenherstellverfahren nach Anspruch 41, wobei zwei (111)-Platten optisch nahtlos gefügt werden, deren Flächennormale in <111>-Kristallrichtung oder dazu äquivalenten Kristallrichtungen weist, wobei die (111)-Platten Bezugsrichtungen aufweisen, welche senkrecht zu den Flächennormalen stehen und in eine Hauptkristallrichtung zeigen, wobei zwischen den Bezugsrichtungen der zwei (111)-Platten ein Drehwinkel β definiert ist, wobei für den Drehwinkel β gilt:
β = 60° + m.120° ± 10° wobei m eine ganze Zahl ist.

43. Linsenherstellverfahren nach Anspruch 42, wobei die (111)-Platten eine annähernd gleiche Dicke aufweisen.

44. Linsenherstellverfahren nach Anspruch 41, wobei zwei (100)-Platten optisch nahtlos gefügt werden, deren Flächennormale in <100>-Kristallrichtung oder dazu äquivalenten Kristallrichtungen weist, wobei die (100)-Platten Bezugsrichtungen aufweisen, welche senkrecht zu den Flächennormalen stehen und in eine Hauptkristallrichtung zeigen, wobei zwischen den Bezugsrichtungen der zwei (100)-Platten ein Drehwinkel γ definiert ist, wobei für den Drehwinkel γ gilt:
γ = 45° + 1.90° ± 10° wobei 1 eine ganze Zahl ist.

45. Linsenherstellverfahren nach Anspruch 44, wobei die (100)-Platten eine annähernd gleiche Dicke aufweisen.

46. Linsenherstellverfahren nach Anspruch 40, wobei zwei (100)-Platten und zwei (111)-Platten optisch nahtlos gefügt werden, wobei die Flächennormale der (100)- Platten in <100>-Kristallrichtung oder dazu äquivalenten Kristallrichtungen weist und die Flächennormale der (111)-Platten in <111>-Kristallrichtung oder dazu äquivalenten Kristallrichtungen weist, wobei die (100)-Platten und die (111)-Platten jeweils Bezugsrichtungen aufweisen, welche senkrecht zu den Flächennormalen stehen und in eine Hauptkristallrichtung zeigen, wobei zwischen den Bezugsrichtungen der zwei (111)-Platten ein Drehwinkel β definiert ist, wobei für den Drehwinkel β gilt:
β = 60° + m.120° ± 10° wobei m eine ganze Zahl ist, und
wobei zwischen den Bezugsrichtungen der zwei (100)-Platten ein Drehwinkel γ definiert ist, wobei für den Drehwinkel γ gilt:
γ = 45° + 1.90° ± 10° wobei 1 eine ganze Zahl ist.

47. Linsenherstellverfahren nach Anspruch 46, wobei die (111)-Platten eine annähernd gleiche erste Dicke aufweisen und die (100)-Platten eine annähernd gleiche zweite Dicke aufweisen und das Verhältnis der ersten zur zweiten Dicke 1.5 ± 0.2 ist.

48. Linse, gekennzeichnet durch die Herstellung nach einem der Ansprüche 41 bis 47.

49. Projektionsobjektiv oder Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Linse nach Anspruch 48 umfaßt.

50. Projektionsobjektiv oder Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Linse nach Anspruch 48 umfaßt.