DE102006031995A1

DE102006031995A1 - Linsenrohlinge und Linsenelemente sowie Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102006031995A1
Application number: DE102006031995A
Authority: DE
Inventors: Eric Dr. Eva
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2026-07-12
Also published as: US7791811B2; US8174771B2; US8780448B2; DE102006031995B4; US20120218643A1; US20100296160A1; US20080018992A1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines bevorzugt asymmetrischen Linsenelements (5a) aus einem getemperten Rohling (1) ist gekennzeichnet durch: Fertigen des Linsenelements (5a) aus einem ersten Teilvolumen (1a) des getemperten Rohlings (1), dessen Dicke d weniger als ca. 70%, bevorzugt weniger als ca. 60%, besonders bevorzugt weniger als ca. 50% der Dicke D des getemperten Rohlings (1) beträgt. Bevorzugt wird aus einem zweiten Teilvolumen (1b) des getemperten Rohlings (1) mindestens ein weiteres Linsenelement (5a') gefertigt, wobei der getemperte Rohling (1) vor dem Fertigen der Linsenelemente (5a, 5a') in das erste und zweite Teilvolumen (1a, 1b) zerteilt wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines bevorzugt asymmetrischen Linsenelements aus einem getemperten Rohling, einen Linsenrohling für die Mikrolithographie, bevorzugt mit zylinderförmiger Geometrie, sowie Linsenelemente und ein Projektionsobjektiv mit einem solchen Linsenelement.
Linsenelemente aus Quarzglas kommen beispielsweise in Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie zum Einsatz. In solchen Anlagen wird von einem üblicherweise gepulsten Laser bei einer Betriebswellenlänge von z.B. 248 nm (KrF-Laser) oder 193 nm (ArF-Laser) erzeugte Strahlung mit Hilfe eines Beleuchtungssystems auf ein scharf begrenztes, sehr homogen beleuchtetes Bildfeld abgebildet, in dem eine Maske angeordnet ist. Ein auf der Maske angebrachtes Muster wird mittels eines nachfolgenden Projektionsobjektivs in verkleinerndem Maßstab auf einen mit einer lichtempfindlichen Schicht versehenen Halbleiter-Wafer abgebildet.
Für die in derartigen Systemen verwendeten Wellenlängen von 250 nm und darunter spielt die Doppelbrechung des Quarzglasmaterials eine wichtige Rolle. Als Doppelbrechung wird die bei optisch anisotropen Materialien auftretende Aufspaltung der einfallenden Strahlung in zwei senkrecht zueinander und zur Ausbreitungsrichtung polarisierte Teilstrahlen (ordentlicher bzw. außerordentlicher Strahl) mit unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten bezeichnet. Die Achse mit der höheren Ausbreitungsgeschwindigkeit wird auch als „schnelle Achse" bezeichnet.
Durch die unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten weisen die beiden Teilstrahlen nach dem Durchtritt durch das optische Material eine Phasenverschiebung auf, was sich bei einer abbildenden optischen Anordnung negativ auf deren Abbildungstreue, d.h. den Kontrast bei der Abbildung, auswirken kann. Daher sollten für die Lithographieoptik verwendete optische Bauteile eine möglichst geringe Doppelbrechung aufweisen. Weiterhin sollte in sog. polarisationserhaltenden Lithographie-Systemen ein einmal im Beleuchtungssystem eingestellter Polarisationszustand möglichst gut bis zum Wafer hin erhalten werden, d.h. das Projektionsobjektiv sollte die Polarisation weitestgehend erhalten, was durch die Doppelbrechung stark erschwert wird.
Die zur Linsenherstellung verwendeten, für gewöhnlich aus zylinderförmigen Scheiben bestehenden Rohlinge aus synthetischem Quarzglas werden durch Flammenhydrolyse (Soot-Prozess) oder im Direkt-Verfahren (Direkt-Verglasung) bei hohen Temperaturen hergestellt. Zur Vermeidung von Doppelbrechung, die durch mechanische Spannungen beim schnellen Abkühlen der Rohlinge entstehen kann, werden die Rohlinge einer Temperbehandlung unterzogen, d.h. sie werden für längere Zeit (z.B. 50 h) auf hohen Temperaturen (für gewöhnlich über 1800°C) gehalten, bevor sie langsam auf Raumtemperatur abgekühlt werden.
Die DE 10 2004 009 577 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von optischen Bauteilen, bei dem auf eine erste Temperbehandlung bei hohen Temperaturen eine zweite Temperbehandlung bei niedrigeren Temperaturen, d.h. zwischen 350°C und 800°C, folgt. Durch die zweite Temperbehandlung soll die im Wesentlichen tangentiale Ausrichtung der schnellen Achse der Doppelbrechung um die Zylinderlängsachse in eine im Wesentlichen radiale Ausrichtung umgewandelt werden können. Weiterhin sollen die so hergestellten Rohlinge beständiger gegenüber Dekompaktierung (Rarefaction) sein.
Um die Spannungsdoppelbrechung (SDB) der aus den Rohlingen ausgeschnittenen Linsen vor dem Einbau in ein optisches System zu bestimmen und ggf. Maßnahmen zu deren Kompensation einleiten zu können, wird die Spannungsdoppelbrechung jedes Rohlings nach dem Tempern vermessen, und zwar entlang der im Wesentlichen der Lichtdurchtrittsrichtung entsprechenden Längsachse der zylindrischen Rohling-Scheibe (z-Richtung). Bei diesem Verfahren wird ein über die z-Achse integrierter, gemittelter Wert der Spannungsdoppelbrechung bestimmt. Zur Vermessung werden Geräte verwendet, die eine Spannungsdoppelbrechung bei 633 nm (He-Ne-Laser) liefern und den Rohling automatisch in x- und y-Richtung abrastern können. Bei den meisten Quarzgläsern wird hierbei eine im Wesentlichen rotations symmetrische Verteilung der SDB in der x-y-Ebene detektiert, wobei deren Betrag ungefähr quadratisch mit dem Abstand vom Mittelpunkt (entsprechend der Zylinderlängsachse) ansteigt. Die Orientierung der schnellen Achse der SDB ist hierbei üblicherweise überwiegend tangential oder radial. Die spezifizierte SDB bei 633 nm bei Mittelung über den Umfang des optisch freien Durchmessers liegt typischerweise in einem Intervall zwischen 0,2 nm/cm bis 1 nm/cm, meist bei 0,5 nm/cm.
Beim Einsatz der aus den Rohlingen geformten Linsen in optischen Systemen der Anmelderin wurde eine SDB beobachtet, die von der mit den obigen Methoden gemessenen SDB an den Rohlingen abweicht, auch nachdem die Beiträge zur SDB, die auf Materialbearbeitung, -veredelung und Fassungstechnik zurückzuführen sind, berücksichtigt wurden. Bei Nachforschungen, wie es zu dieser materialbedingten SDB kommt, hat der Erfinder festgestellt, dass insbesondere stark gekrümmte Linsen schon nach Schneiden der Linsenform in den Rohling und Politur, aber noch vor dem Fassen und Beschichten eine SDB aufweisen, die höher ist als die aufgrund der Ausgangsmessung des Rohlings durch Wichtung mit der lokalen Linsendichte vorhergesagte. Auch wurde beobachtet, dass sich eine tangentiale Verteilung der schnellen Achse im Rohling in eine radiale Verteilung in der Linse umwandeln kann (oder umgekehrt).
Eine solche Abweichung der SDB der geschnittenen Linse von der am Rohling gemessenen SDB wurde insbesondere für asymmetrische Linsen festgestellt. Bei einer asymmetrischen Linse unterscheiden sich die Krümmungsradien der beiden optisch wirksamen Oberflächen im Betrag und/oder im Vorzeichen. Bei asphärischen Linsen, bei denen ggf. keine Krümmungsradien definiert sind, wird unter einer asymmetrischen Linse eine Linse verstanden, bei der keine Ebene festgelegt werden kann, zu der die Linse eine Spiegelsymmetrie aufweist. Die oben beschriebene Abweichung ist besonders stark bei Linsen mit starker Krümmung, d.h. bei Linsen, bei denen sich die beiden Krümmungsradien deutlich voneinander unterscheiden, wie z.B. als Extremfall Plankonvexlinsen, aber auch bei Meniskuslinsen, welche im Wesentlichen betragsmäßig gleich große Krümmungsradien mit entgegengesetzten Vorzeichen aufweisen.
Um zu verstehen, wie es zu den oben beschriebenen Effekten kommt, muss die Dichteverteilung des Rohlings genauer betrachtet werden, welche sich während des Tempervorgangs ausbildet. Wie oben ausgeführt, wird beim Tempern der Rohling auf eine Maximaltemperatur von bis zu 1800°C (Glastemperatur) aufgeheizt, einige Stunden bis Tage auf dieser Temperatur gehalten und dann mit definierter Rate langsam gekühlt. Generell gilt, dass sich eine um so höhere Dichte einstellt, je langsamer die Kühlrate ist. Weiterhin gibt es einen Temperaturbereich von 1000° bis 1500°C, in dem die Abhängigkeit der Dichte von der Kühlrate eine Anomalie aufweist, d.h. die Dichte steigt dort mit zunehmender Kühlrate. Durch Steuerung der Kühlrate kann beeinflusst werden, welcher Prozess dominiert. Daneben kann der OH-Gehalt und damit der thermische Expansionskoeffizient (CTE) des Rohlings noch eine radiale Abhängigkeit aufweisen und damit ebenfalls zu einer rotationssymmetrischen Dichteverteilung führen.
Für die Entstehung der Dichteverteilung beim Tempern ist wesentlich, dass sich für gewöhnlich eine um so höhere Dichte einstellt, je langsamer die Kühlrate ist. Da das Abkühlen über die Oberflächen des zylindrischen Rohlings stattfindet, erfahren randnahe Volumenelemente eine schnellere Abkühlung als zentrumsnahe Volumenelemente und weisen demzufolge auch eine andere, üblicherweise geringere Dichte auf.
In 5a ist eine seitliche Ansicht (zx-Schnitt eines xyz-Koordinatensystems) eines getemperten Rohlings 1 gezeigt, bei dessen Temperung die Kühlraten- Anomalie nicht dominierte und der auch eine hinreichend homogene OH-Verteilung aufwies. Seine zentrumsnahen Volumenelemente weisen demzufolge eine höhere Dichte auf als die Randbereiche. Die in 5 gestrichelt dargestellten Bereiche 2a bis 2d stellen hierbei Bereiche mit gleicher Dichte dar. Sie liegen zwiebelschalenartig ineinander und bilden im Zentrum Rotationsellipsoide (Bereiche 2a, 2b), während sie sich zum Rand hin in die Ecken ziehen (Bereiche 2c, 2d), also tendenziell zu Zylinderscheiben werden. Insgesamt weist der getemperte Rohling 1 eine Dichteverteilung auf, welche rotationssymmetrisch zur z-Achse sowie spiegelsymmetrisch zu einer nicht bildlich dargestellten, zur z-Richtung senkrechten Mittelebene des getemperten Rohlings 1 verläuft.
In dem getemperten Rohling 1 bilden sich (Zug-)Spannungen 3a bis 3d aus, welche senkrecht auf den Bereichen 2a bis 2d stehen und deren Betrag und Richtung in 5a durch Striche gekennzeichnet ist. Der Betrag der Spannungen 3a bis 3d und somit der Betrag der Spannungsdoppelbrechung nimmt im getemperten Rohling 1 von innen nach außen zu.
Bei einer SDB-Messung in z-Richtung in der oben beschriebenen Weise werden die Spannungskomponenten in der xy-Ebene entlang der z-Richtung über die Dicke D des getemperten Rohlings 1 integriert. Spannungen 3d parallel zur z- Achse werden nicht detektiert, Spannungen 3a in Richtung des Umfangs werden vollständig detektiert, was konsistent mit der beobachteten r²-Verteilung der Dichte-Amplitude ist. Von Spannungen 3b, 3c mit 45°-Orientierung wird nur die xy-Kompenente detektiert, während die z-Komponenten bei der Standardmessung nicht detektierbar sind, und auch bei einer Messung mit verkipptem Rohling nur bedingt, weil die z-Komponenten der in die Ecken verlaufenden Spannungen 3b und 3c gegensinnig sind und sich aufheben. Werden wie im Stand der Technik asymmetrische Linsenelemente aus dem getemperten Rohling 1 geschnitten, wie in 5b für ein Meniskus- Linsenelement 4 und in 5c für ein plankonvexes Linsenelement 5 gezeigt, treten zwei Effekte auf, die im Folgenden näher beschrieben werden.
Zunächst treten Spannungen 3b in den Randbereichen der Linsenelemente 4, 5 auf, die im wesentlichen parallel zu den Linsenoberflächen verlaufen. Je nach genauem Strahlengang können diese Spannungen annähernd senkrecht zur Lichtrichtung stehen und werden daher zu hoher beobachteter SDB führen. In der Mitte, d.h. entlang der Längsachse des getemperten Rohlings 1, sind die Spannungen hingegen parallel zur z-Achse. Solange der Strahlengang hier einigermaßen parallel zur z-Achse verläuft, wird dort keine SDB beobachtet. Nur bei schrägem Durchtritt durch die Linsemitte kommt es hier, anders als z.B. bei einer symmetrischen bikonvexen Linse, zu SDB-Beiträgen.
Weiterhin enthält das Volumen des getemperten Rohlings 1, aus dem die Linsenelemente 4, 5 gebildet sind, eine Vielzahl von Bereichen gleicher Dichte 2a bis 2d. In der Mitte, d.h. entlang der Längsachse des getemperten Rohlings 1, verlaufen die Dichtegradienten parallel zu den Linsenoberflächen, am Rand senkrecht dazu. Wird ein Körper mit inneren mechanischen Spannungen in der Form geändert (hier von zylinderförmig auf meniskusformig bzw. plankonvex), so versucht er, wieder einen Zustand minimaler Energie einzunehmen. Er wird sich also leicht gegenüber der beabsichtigen Kontur verformen, und dabei werden sich die Spannungen zum Teil relaxieren, zum Teil werden sie sich verschieben. Ein Körper mit hohen und unterschiedlich orientierten Dichtegradienten, wie er durch die Linsenelemente 4, 5 gebildet wird, verhält sich somit in dem Sinne ungünstig, dass die Spannungsverschiebungen nur schwer vorausberechnet werden können und deren genaue Wirkung nur experimentell oder durch aufwändige Simulationen zu klären ist.
Werden asymmetrische Linsenelemente auf die in 5b und 5c beschriebene Weise aus getemperten Rohlingen geschnitten, ergeben sich somit die oben dargestellten, ungünstigen Effekte, nämlich zum einen eine hohe beobachtete SDB in den Randbereichen der Linsenelemente und zum anderen eine Verschiebung der Spannungen nach dem Schneiden der Linsenelemente, welche eine Verschiebung der SDB nach sich zieht.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Linsenelements sowie Linsenelemente mit reduzierter und/oder definiert einstellbarer Spannungsdoppelbrechung, sowie einen Linsenrohling für die Herstellung solcher Linsenelemente und ein Projektionsobjektiv mit einem solchen Linsenelement bereitzustellen.
Gegenstand der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem das Linsenelement aus einem ersten Teilvolumen des getemperten Rohlings gefertigt wird, dessen Dicke d weniger als ca. 70 %, bevorzugt weniger als ca. 60 %, besonders bevorzugt weniger als ca. 50 % der Dicke D des getemperten Rohlings beträgt.
Unter einem getemperten Rohling wird im Sinne dieser Anmeldung ein Rohling verstanden, wie er aus dem Temperprozess erhalten wird. Dieser getemperte Rohling ist in den äußeren Randbereichen durch die Temperbehandlung kontaminiert, d.h. dort sind in den Rohling beim Tempern gasförmige Substanzen eindiffundiert, insbesondere Natrium bzw. Natrium-Salze, welche bei den für das Tempern üblichen Temperaturen zwar gasförmig vorliegen, deren Sublimation und Kondensation aber nicht zu vernachlässigen ist, sodass sich dort die Transmission im Vergleich zu weiter innen liegenden Bereichen auf ein nicht tolerierbares Maß verringert. Die Randbereiche werden daher vom Hersteller des Rohlings üblicherweise abgeschnitten, d.h. der getemperte Rohling weist noch ein Aufmaß in Durchmesser und Dicke gegenüber den zugeschnittenen Linsenrohlingen auf, aus denen nachfolgend die Linsenelemente gefertigt werden.
Als Dicke D des getemperten Rohlings wird im Sinne dieser Anmeldung der minimale Abstand zwischen zwei sich gegenüberliegenden Außenflächen des getemperten Rohlings definiert, wobei diese Außenflächen im Folgenden auch als Stirnflächen bezeichnet werden. Bei einem zylindrisch geformten Rohling entsprechen die Stirnflächen der Bodenfläche und der Deckelfläche des Rohlings. Der getemperte Rohling besteht bevorzugt aus einem Material, welches transparent für Wellenlängen unterhalb 250 nm, insbesondere bei ca. 193 nm ist. Typischerweise wird hierbei Quarzglas (fused silica) verwendet, es können aber auch andere Materialien, welche in einem Temperprozess abgekühlt werden, zum Einsatz kommen, und zwar insbesondere dann, wenn ein Brechungsindex für das Linsenelement gewünscht ist, welcher über dem Brechungsindex von Quarzglas liegt.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, ein asymmetrisches Linsenelement nur aus einem Teilvolumen des getemperten Rohlings mit einer Dicke von weniger als 70% der gesamten Dicke des getemperten Rohlings zu schneiden. Während bei dem in 5a–c gezeigten Verfahren zur Linsenherstellung die Randbereiche der Linsen in den Ecken des getemperten Rohlings liegen, welche eine hohe SDB aufweisen, können diese Bereiche bei der Fertigung eines Linsenelements mit einer geringeren Dicke ausgespart werden. Außerdem können bei der Erfindung die Richtung und Stärke der Spannungen entlang des Linsenelements besser ausgeglichen werden, sodass eine Spannungsverschiebung beim Schneiden der Linsenelemente reduziert ist. Vorteilhaft wirkt sich hierbei aus, dass in dem Teilvolumen das Minimum der Spannungsdoppelbrechung nicht mittig liegt, sondern asymmetrisch angeordnet ist.
Bei einer bevorzugten Variante wird aus einem zweiten Teilvolumen des getemperten Rohlings mindestens ein weiteres Linsenelement gefertigt. Das zweite Teilvolumen entspricht maximal dem Restvolumen des Rohlings nach dem Ausschneiden des Linsenelements; bevorzugt ist es jedoch, wenn der getemperte Rohling vor dem Fertigen der Linsenelemente in das erste und zweite Teilvolumen zerteilt (zerschnitten) wird.
Durch das Fertigen von zwei oder mehr Linsenelementen aus dem getemperten Rohling wird der Verschnitt reduziert. Hierbei kann der getemperte Rohling beispielsweise entlang der Mittelebene in zwei gleich große Teilbereiche aufgeteilt werden, aus denen jeweils identisch geformte Linsenelemente gefertigt werden, sodass das für das Herstellen von zwei Rohlingen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigte Volumen identisch ist zu dem Volumen, das bei im Stand der Technik bekannten Verfahren benötigt wird, um zwei Linsenelemente aus zwei getrennt getemperten Rohlingen herzustellen. Aus dem getemperten Rohling können auch zwei unterschiedlich geformte Linsenelemente gefertigt werden; in diesem Fall kann der getemperte Rohling asymmetrisch geteilt werden, aber wiederum so, dass sich in jedem Linsenelement eine günstige Spannungsverteilung einstellt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eines der Linsenelemente schon eine Rohlingshöhe von > 80 mm benötigt, da die Herstellung von Rohlingen mit Dicken von über 100–120 mm fertigungstechnische Probleme (Handling, maximale Maschinenkapazität, Temperprogramme etc.) mit sich bringt.
Bei einer besonders bevorzugten Variante ist der getemperte Rohling zylinderförmig und das Zerteilen erfolgt entlang einer im Wesentlichen rechtwinklig zur Zylinderachse ausgerichteten, planen Schnittfläche oder einer sphärischen Schnittfläche. Das Zerteilen kann in diesem Fall durch übliche Schnittwerkzeuge erfolgen, wobei die Verwendung von sphärischen Schnittflächen den Vorteil hat, dass ggf. das vorhandene Rohlingsvolumen besser ausgenützt werden kann.
Bei einer bevorzugten Variante hat die Schnittfläche einen Abstand von mehr als 4 cm, bevorzugt mehr als 5 cm, von einer Stirnfläche des zylinderförmigen, getemperten Rohlings. Hierdurch kann ein Teilvolumen mit einer für Linsen, wie sie typischerweise in der Mikrolithographie zum Einsatz kommen, ausreichenden Dicke erzeugt werden.
Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Variante wird zumindest am ersten Teilvolumen vor dem Fertigen des Linsenelements eine Beladung mit Wasserstoff bei einer Temperatur von weniger als 550°C, bevorzugt weniger als 500°C, besonders bevorzugt weniger als 450°C vorgenommen. Der getemperte Rohling wird in diesem Fall zunächst geteilt und nachfolgend wird die Wasserstoffbeladung vorgenommen. Dies ist vorteilhaft, da die Beladezeit quadratisch mit der Dicke des Rohlings wächst und bei über 100 mm dicken Rohlingen in den Bereich vieler Monate käme. Die Wasserstoffbeladung hat erfahrungsgemäß keinen oder einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Spannungen, so dass der getemperte Rohling vor der Beladung geteilt werden kann.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung dieser Variante wird das Teilvolumen vor dem Beladen mit Wasserstoff durch materialabtragende Bearbeitung an die Form des Linsenelements angepasst. Für Meniskus-Linsenelemente ergibt sich nach der Bearbeitung z.B. eine meniskusförmige Vorform, bei plankonvexen Linsenelementen eine plankonvexe Vorform. Von diesen Vorformen ist nach der Beladung mit Wasserstoff nur noch eine geringe Überdicke abzutragen, um das Linsenelement in die endgültige Form zu bringen. Hierbei wird eine Wasserstoff-Verteilung erzeugt, bei der Flächen mit gleichem Wasserstoff-Gehalt bzw. gleicher Wasserstoff-Konzentration im Wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Linsenelements und konzentrisch zu einem Minimum des Wasserstoff-Gehalts in dem Linsenelement verlaufen. Alternativ kann die Bearbeitung aber auch zu einer Vorform führen, welche nicht an die Geometrie des Linsenelements angepasst ist. In diesem Fall ist die Geometrie der Vorform so gewählt, dass sich unter Berücksichtigung der Diffusionsgesetze nach dem Beladen in dem Linsenelement eine gewünschte Wasserstoff-Verteilung einstellt. In jedem Fall kann durch den zusätzlichen Materialabtrag eine weitere Verkürzung der Diffusionswege erreicht werden, sodass die Beladezeit weiter verringert werden kann.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante weist der getemperte Rohling einen OH-Gehalt von weniger als 100 Gew.-ppm, bevorzugt von weniger als 50 Gew.-ppm auf. Bei solchen OH-armen Quarzgläsern, die besonders geringe laserinduzierte Depolarisationseffekte aufweisen, muss der zur Vermeidung von laserinduzierter Absorption notwendige Wasserstoff kalt, also bei unter 550°C eindiffundiert werden, wobei die Wasserstoffbeladung wie oben beschrieben auch am bereits geteilten Rohling vorgenommen werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren kann selbstverständlich auch für übliche Lithographiequarzgläser (synthetisches Quarzglas mit 200–1300 ppm OH-Gehalt) angewendet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Variante weist der getemperte Rohling eine Dicke von mehr als 10 cm und das erste Teilvolumen eine Dicke von weniger als ca. 7 cm auf. Diese Verhältnisse sind für die Fertigung einer Plankonvexlinse, wie sie als Abschlusselement eines Projektionsobjektivs für die (immersions-)Lithographie zum Einsatz kommt, optimiert.
Bei einer bevorzugten Variante weist der getemperte Rohling eine Dichteverteilung auf, die zumindest entlang einer Richtung von den Stirnflächen des getemperten Rohlings nach innen hin zunimmt oder abnimmt. Eine Dichtezunahme von außen nach innen tritt – wie oben beschrieben – beim Tempern üblicherweise auf, vgl. hierzu 5a bis 5c. Wie oben dargestellt gibt es aber einen Temperaturbereich von 1000° bis 1500°C, in dem die Abhängigkeit der Dichte von der Kühlrate eine Anomalie aufweist, d.h. die Dichte steigt dort mit zunehmender Kühlrate an. Hierdurch kann beim Tempern ein Rohling erzeugt werden, dessen Dichte von den Stirnseiten nach innen hin abnimmt. Typischerweise ist die Dichteverteilung in beiden Fällen rotationssymmetrisch und entspricht im Wesentlichen der in 5a bis 5c gezeigten Verteilung. Für das Auftreten der Spannungsdoppelbrechung ist im Wesentlichen unerheblich, ob sich ein Dichtemaximum oder ein Dichteminimum im Zentrum des getemperten Rohlings befindet, da der Betrag der SDB durch den Dichtegradienten bestimmt wird, welcher in beiden Fällen im Zentrum bzw. in dessen Nähe am kleinsten ist. Die Dichteanomalie kann aber ausgenutzt werden, um die Ausrichtung der SDB verschiedener Linsen gegeneinander aufzuheben, indem beispielsweise eine radiale Ausrichtung der SDB einer ersten Linse durch eine tangentiale Ausrichtung der SDB einer zweiten Linse kompensiert wird.
Bei einer bevorzugten Variante wird aus dem getemperten Rohling wenigstens ein Meniskus-Linsenelement derart gefertigt, dass der Scheitel des Meniskus-Linsenelements zu einer Stirnfläche des getemperten Rohlings hin gerichtet ist. Hierbei werden die Bereiche, in denen die Spannungsdoppelbrechung besonders groß ist, d.h. die radial und in z-Richtung am weitesten außen liegenden Bereiche, nicht zur Fertigung des Linsenelements verwendet und damit die Spannungsdoppelbrechung im Linsenelement insgesamt reduziert.
Bei einer weiteren Variante wird aus dem getemperten Rohling wenigstens ein Meniskus-Linsenelement derart gefertigt, dass der Scheitel der Meniskus-Linsenelements von einer Stirnfläche des getemperten Rohlings weg gerichtet ist. Hierbei nimmt man höhere Beträge der SDB in Kauf, aber die Orientierung der SDB liegt nun nahezu in z-Richtung. Je nach Strahlengang ist es daher möglich, dass die Spannungen weitgehend parallel zur Lichtrichtung am jeweiligen Ort in der Linse sind und deshalb nicht wirksam werden. Auch stehen die Dichtegradienten näherungsweise senkrecht auf den Linsenoberflächen. Hier wird es zwar zu einer deutlichen Relaxation der Spannungen bei der Fertigung der Linsenform kommen, aber die Relaxation wird in Richtung der Linsenoberflächen auftreten, d.h. es kommt tendenziell nur zu einer Abnahme der Spannungen und nicht zu einer Spannungsverschiebung. Für jede Linsengeometrie ist anhand des Strahlengangs und einer FE-Simulation des erwarteten Dichteprofils und der Relaxationseffekte zu berechnen, welcher der beiden oben beschriebenen Fälle günstiger ist, d.h. ob der Scheitel der Meniskus-Linse besser zu einer Außenfläche hin gerichtet ist oder von dieser weg. Es kann auch der ungünstigere Fall gewählt werden, um eine systematische rotationssymmetrische SDB einzuschreiben, die zur Kompensation von an anderen Stellen im System entstehender Doppelbrechung dient.
Bei einer weiteren, bevorzugten Variante wird aus dem getemperten Rohling wenigstens ein plankonvexes Linsenelement derart gefertigt, dass der Scheitel des plankonvexen Linsenelements zu einer Stirnfläche des getemperten Rohlings hin gerichtet ist. Hierdurch werden die radial und in z-Richtung am weitesten von der Mittelebene des getemperten Rohlings entfernt liegenden Bereiche nicht zur Fertigung des Linsenelements verwendet und damit die Spannungsdoppelbrechung im Linsenelement reduziert. Unter einem plankonvexen Linsenelement wird im Sinne dieser Anmeldung ein Linsenelement verstanden, bei dem die plane Linsenfläche im Wesentlichen eben ist, d.h. auch Linsenflächen, auf denen z.B. eine schwach sphärische oder asphärische Krümmung aufgebracht ist, werden als plan angesehen. Im Sinne dieser Anmeldung wird auch eine Linse, bei der eine erste, schwach gekrümmte Linsenfläche eine Krümmung von weniger als 20% einer Krümmung der stärker gekrümmten Linsenfläche aufweist, noch als plankonvexes Linsenelement angesehen.
Die Erfindung betrifft auch einen Linsenrohling für die Mikrolithographie, bevorzugt mit zylinderförmiger Geometrie, gekennzeichnet durch ein Minimum der Spannungsdoppelbrechung, welches bezüglich einer Dicke D des Linsenrohlings in einer Richtung außermittig angeordnet ist. Der hier beschriebene Linsenrohling entsteht aus dem oben beschriebenen getemperten Rohling, indem dieser in mindestens zwei Teile aufgespalten wird. Der üblicherweise zylindrische Linsenrohling weist ein Minimum der Spannungsdoppelbrechung an einer Stelle auf, welche bezogen auf die Mittelebene außermittig angeordnet ist, d.h. nicht denselben Abstand zu den beiden Stirnflächen des Linsenrohlings aufweist. Aus dem Stand der Technik sind lediglich Linsenrohlinge mit einem Minimum der SDB bekannt, welches in der Mittelebene oder (durch fertigungstechnische Ungenauigkeiten) in unmittelbarer Nähe der Mittelebene des Rohlings liegt, sodass die Orientierung des Linsenrohlings in diesem Fall keine Rolle spielt. Wird hingegen ein erfindungsgemäßer Linsenrohling von einem Hersteller geliefert, muss die Information über die ursprüngliche Orientierung bewahrt werden, damit die Linse korrekt orientiert ausgeschnitten werden kann. Hierzu kann an dem Linsenrohling eine Markierung – z.B. an einer der Stirnseiten – vorgesehen werden.
Auch ein nachfolgender Materialabtrag zum Entfernen des durch das Tempern kontaminierten Materials führt im Stand der Technik nicht zu einer Verschiebung des Minimums der SDB aus der Mittelebene, denn dort erfolgt dieser Materialabtrag üblicherweise symmetrisch zur Mittelebene, d.h. ausgehend von beiden Stirnseiten wird ungefähr gleich viel Material abgetragen, da die kontaminierte Schicht auf beiden Seiten gleich dick ist und der Materialverschnitt minimiert werden soll. Beim erfindungsgemäßen Linsenrohling unterbleibt ein solcher Materialabtrag an einer Stirnseite des Linsenrohlings, nämlich an derjeniger, welche der Schnittfläche entspricht, da diese im Gegensatz zu den Außenflächen während des Temperns nicht kontaminiert wurde.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Minimum in einem Abstand zu einer Stirnfläche des Linsenrohlings von weniger als 30 %, bevorzugt weniger als 20 % der Dicke D des Linsenrohlings angeordnet. Durch die asymmetrische Lage des Minimums der SDB können, wie oben dargestellt, spannungsarme asymmetrische Linsenelemente hergestellt werden. Unter der Dicke D des Linsenrohlings wird hier die Dicke des Linsenrohlings vor dem Abschneiden der kontaminierten Volumenbereiche bezeichnet. Für den Linsenrohling nach dem Abschneiden des Übermaßes gilt, dass das Minimum in einem Abstand zu einer Stirnfläche von weniger als 15%, bevorzugt weniger als 10 % der noch verbliebenen Restdicke angeordnet ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt das Minimum auf derjenigen Außenfläche, welche der Schnittfläche des getemperten Rohlings entspricht. Dies ist – eine im wesentlichen plane Schnittfläche vorausgesetzt – insbesondere dann günstig, wenn plankonvexe Linsenelemente aus dem Linsenrohling hergestellt werden sollen, da die plane Linsenfläche in diesem Fall in unmittelbarer Nähe zur Außenfläche liegt bzw. mit dieser übereinstimmt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Linsenrohling eine Transmission von mehr als 99 %/cm, bevorzugt mehr als 99,5 %/cm bei einer Wellenlänge von 193 nm auf. Eine solche Transmission ist für Linsenmaterialien, wie sie in der Mikrolithographie verwendet werden, vorteilhaft.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Linsenrohling einen Wasserstoffgehalt von mehr als 0,5 × 10¹⁶ Molekülen/cm³, bevorzugt mehr als 3 × 10¹ ⁶ Molekülen/cm³ auf. Ein solcher Wasserstoffgehalt wirkt sich bei der Verwendung des Linsenrohlings in der Mikrolithographie besonders vorteilhaft aus.
Bei einer weiteren Ausführungsform besteht der Linsenrohling aus Quarzglas oder einem glasartigen, kristallinen, polykristallinen oder keramischen Werkstoff. Quarzglasmaterial ist bevorzugtes Linsenmaterial für die Mikrolithographie. Zur Erhöhung des Brechungsindexes können aber insbesondere bei Linsenelementen, welche als Abschlusselemente von Proejektionsobjektiven für die Immersionslithographie verwendet werden, höherbrechende Materialien zum Einsatz kommen, die ebenfalls einem Abkühlungsprozess wie oben beschrieben unterworfen werden.
Die Erfindung ist auch realisiert in einem Linsenelement, welches aus dem wie oben beschriebenen Linsenrohling hergestellt ist. Ein derartiges, insbesondere asymmetrisches Linsenelement weist reduzierte Spannungen auf, sodass die Spannungsdoppelbrechung in dem Linsenelement reduziert werden bzw. derart orientiert werden kann, dass die SDB bei vorgegebenem Strahlengang reduziert wird.
Die Erfindung ist weiterhin realisiert in einem Linsenelement mit einer Verteilung der Spannungsdoppelbrechung, bei der Flächen gleicher Spannungsdoppelbrechung konzentrisch um ein Minimum der Spannungsdoppelbrechung angeordnet sind, wobei das Minimum in einem Abstand von einem Scheitelpunkt des Linsenelements von mindestens 70 %, bevorzugt von mindestens 80 % der Dicke L des Linsenelements angeordnet ist. Ein Linsenelement mit einer solchen Verteilung der Spannungsdoppelbrechung erhält man, wie oben beschrieben, wenn das Linsenelement nur aus einem Teilvolumen des getemperten Rohlings gefertigt wird.
Unter der Dicke L des Linsenelements wird die maximale Ausdehnung des Linsenelements in Richtung der Längsachse der Linse (entsprechend ihrer Symmetrieachse) verstanden. Bei einer Meniskuslinse bezeichnet die Dicke L daher nicht den Abstand in Längsrichtung zwischen den beiden im Wesentlichen parallel verlaufenden Linsenflächen, sondern den Abstand zwischen dem Scheitelpunkt der konvexen Linsenfläche und dem maximalen Außendurchmesser des Linsenelements an der dem Scheitelpunkt gegenüberliegenden, konkaven Linsenfläche. Es versteht sich, dass das Minimum der Spannungsdoppelbrechung, zu dem die Flächen konzentrisch angeordnet sind, nicht zwangsläufig im Volumen des Linsenelements selbst liegen muss; das Minimum kann auch in einem Abstand zum Scheitelpunkt liegen, der genau der Dicke L der Linse entspricht oder größer ist. Aufgrund der elliptischen Geometrie der konzentrischen Flächen im inneren des Linsenelements kann in diesem Fall der Abstand des Minimums zum Scheitelpunkt extrapoliert werden. Bei bikonvexen Linsen, d.h. bei Linsen, welche zwei Scheitelpunkte aufweisen, wird der Abstand bezüglich des Scheitelpunkts der Linsenfläche bestimmt, welche die stärkere Krümmung, d.h. den kleineren Krümmungsradius, aufweist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Linsenelement eine Wasserstoff-Verteilung auf, bei der zumindest in oberflächennahen Bereichen Flächen mit gleichem Wasserstoff-Gehalt im Wesentlichen parallel zu jeweils nächstliegenden Linsenflächen verlaufen. Eine solche Verteilung kann erhalten werden, indem wie oben beschrieben vor dem Beladen mit Wasserstoff eine Vorform hergestellt wird, deren Geometrie an die Linsenform angepasst ist. Hierbei ergibt sich eine Wasserstoff-Verteilung, bei der die Flächen mit gleichem Wasserstoff-Gehalt konzentrisch um ein Minimum angeordnet sind.
Unter oberflächennahen Bereichen werden im Sinne dieser Anmeldung Bereiche bis zu einem Abstand von ca. 2–5 mm zu den Linsenflächen verstanden. Unter im Wesentlichen parallel wird im Sinne dieser Anmeldung die parallele Ausrichtung zu den Linsenflächen in einem zentralen Bereich von bis zu ca. 70 % des Durchmessers der Linse verstanden, da in radial weiter außen liegenden Bereichen Randeffekte auftreten und die Flächen dort insbesondere im Wesentlichen parallel zu einer in Längsrichtung umlaufenden Randfläche der Linse verlaufen, welche die beiden gegenüberliegenden Linsenflächen miteinander verbindet.
Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem ein flacher, zylindrischer Rohling mit Wasserstoff beladen wird, sodass die Wasserstoff-Verteilung in Längsrichtung spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene des Rohlings verläuft, weist die Wasserstoff-Verteilung im vorliegenden Fall bei einem Linsenelement mit unterschiedlichen Krümmungsradien, d.h. einem asymmetrischen Linsenelement, keine Symmetrieachse in Längsrichtung auf. In diesem Sinne kann die Wasserstoff-Verteilung in einem asymmetrischen Linsenelement ebenfalls als asymmetrisch bezeichnet werden.
Die Erfindung ist auch realisiert in einem plankonvexen Linsenelement, bei dem ein Minimum der Spannungsdoppelbrechung in einem Abstand von der planen Linsenfläche von weniger als 30 %, bevorzugt weniger als 20 % der Dicke L des Linsenelements zwischen Scheitel und planer Linsenfläche angeordnet ist. Weist die „plane" Linsenfläche eine Krümmung auf, wird die Dicke L des Linsenelements als Abstand zwischen den beiden Scheitelpunkten definiert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt ein Betrag der Spannungsdoppelbrechung in unmittelbarer Nähe zur planen Linsenfläche, insbesondere auf der planen Linsenfläche, bei weniger als 0,5 nm/cm, bevorzugt bei weniger als 0,3 nm/cm für eine Wellenlänge von 193 nm. Der Betrag der Spannungsdoppelbrechung unmittelbar auf der planen Linsenfläche ist messtechnisch nur schwierig zu bestimmen, daher wird hier auch eine Aussage über die SDB in unmittelbarer Nähe zur Linsenfläche gemacht, worunter ein Abstand von weniger als 5 mm, bevorzugt weniger als 1 mm von der planen Linsenfläche verstanden wird. Wird die Linse für andere Wellenlängen verwendet, ist die SDB entsprechend umzurechnen. So gilt beispielsweise, dass die SDB bei 633 nm multipliziert mit 1,4 bis 1,5 die SDB bei 193 nm ergibt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die Dicke L des Linsenelements zwischen 40 mm und 70 mm, bevorzugt zwischen 45 mm und 55 mm und der Krümmungsradius r des Linsenelements zwischen 45 mm und 80 mm, bevorzugt zwischen 55 mm und 65 mm. Ein Linsenelement mit diesen Abmessungen eignet sich besonders als Abschlusselement für ein Projektionsobjektiv für die Mirkrolithographie, bei dem die stärker gekrümmte Linsenfläche in Wasser als Immersionsflüssigkeit getaucht wird. Unter dem Krümmungsradius r wird bei einem plankonvexen Linsenelement mit zwei gekrümmten Linsenflächen der größere Krümmunsradius verstanden. Insbesondere bei stark gekrümmten Linsen, d.h. bei Linsen mit kleinem Krümmungsradius, treten starke Spannungen auf, die bei dem erfindungsgemäßen Linsenelement reduziert sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt die Dicke L des Linsenelements zwischen 30 mm und 80 mm, bevorzugt zwischen 50 mm und 70 mm und der Krümmungsradius r des Linsenelements zwischen 1,0 L und 2,0 L, bevorzugt zwischen 1,2 L und 1,6 L. Linsenelemente mit einer solchen Geometrie sind besonders geeignet für Abschlusselemente, die mit einer Immersionsflüssigkeit in Verbindung stehen, welche einen höheren Brechungsindex als Wasser aufweist.
Die beiden Linsenelemente mit den oben beschriebenen Geometrien bestehen bevorzugt aus Quarzglasmaterial.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Linsenelement einen Brechungsindex von mehr als 1,57 bei einer Wellenlänge von 193 nm auf, wobei die Dicke L des Linsenelements bei weniger als 60 mm, bevorzugt bei weniger als 50 mm liegt. Ein solches Linsenelement mit einem höheren Brechungsindex als Quarzglas kann beispielsweise durch ein Kompositmaterial gebildet werden, bei welchem dem Quarzglas höherbrechende Teilchen beigefügt werden, oder es kann aus einem glasartigen, kristallinen, polykristallinen oder keramischen Werkstoff mit einem höheren Brechungsindex als Quarzglas (z.B. Granate) bestehen.
Die Erfindung betrifft auch ein Meniskus-Linsenelement, insbesondere hergestellt nach dem oben beschriebenen Verfahren, bei dem der Betrag der Spannungsdoppelbrechung an einer dem Scheitel gegenüberliegenden, den optisch freien Durchmesser des Linsenelements enthaltenden Ebene für eine Wellenlänge von 193 nm bei weniger als 0,5 nm/cm, bevorzugt bei weniger als 0,3 nm/cm liegt. Am Rand des optisch genutzten Bereichs sind die Spannungen besonders störend, sodass dort die Spannungsdoppelbrechung möglichst gering sein sollte. Daher wird die Ebene mit dem optisch freien Durchmesser für gewöhnlich auf die Mittelebene des getemperten Rohlings gelegt, sodass die SDB am optisch freien Durchmesser besonders gering ausfällt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform unterscheiden sich die Krümmungsradien r₁, r₂ um weniger als 50 %, bevorzugt um weniger als 30 %, und der Mittelwert (r₁ + r₂)/2 der gleichsinnigen Krümmungsradien r₁, r₂ beträgt mindestens 50 % der Linsenhöhe H. Gerade bei solchen stark gekrümmten Linsenelementen ist die Reduzierung der SDB besonders wichtig. Als Linsenhöhe H wird hierbei der Abstand bezeichnet, der zwischen dem Scheitel der Linse und dem Schnittpunkt der Symmetrieachse der Linse mit derjenigen Ebene verläuft, welche durch den optisch freien Durchmesser der Linse festgelegt ist. Dieser (untere) optisch freie Durchmesser liegt üblicherweise einige mm oberhalb der unteren mechanischen Linsenkante und hat auch einige cm kleineren Durchmesser als der mechanische Außendurchmesser der Linse.
Die Erfindung ist auch verwirklicht in einem Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie mit mindestens einem Linsenelement wie oben beschrieben. Ein solches Projektionsobjektiv ist Teil einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, welche neben dem Projektionsobjektiv auch ein Beleuchtungssystem zur homogenen Beleuchtung einer Struktur auf einer Maske umfasst. Das Projektionsobjektiv dient der verkleinernden Abbildung dieser Struktur auf ein lichtempfindliches Substrat. Durch das Linsenelement kann die Spannungsdoppelbrechung und in Folge dessen können auch die Abbildungseigenschaften des Projektionsobjektivs verbessert werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Projektionsobjektiv insbesondere für die Immersionslithographie ausgelegt und weist ein Abschlusselement auf, welches durch einen plankonvexes Linsenelement wie oben beschrieben gebildet ist. Das Abschlusselement liegt hierbei dem lichtempfindlichen Substrat gegenüber und ist mit einer Linsenfläche in die Immersionsflüssigkeit eingetaucht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
1 eine schematische Darstellung eines getemperten Rohlings mit zwei Teilvolumen, aus denen jeweils ein plankonvexes Linsenelement hergestellt wird,
2 eine schematische Darstellung eines getemperten Rohlings, aus dem zwei Meniskus-Linsenelemente gefertigt werden, deren Scheitel jeweils zu einer Stirnfläche des getemperten Rohlings gerichtet sind,
3 eine Darstellung analog 2, bei welcher der Scheitel eines Linsenelements von der Stirnfläche des getemperten Rohlings weg gerichtet ist,
4 eine schematische Darstellung von zwei Linsenrohlingen, welche durch Zerteilen eines getemperten Rohlings hergestellt worden sind, und
5a–c eine schematische Darstellung eines getemperten Rohlings nach dem Stand der Technik (5a) mit einem daraus gefertigten Meniskus-Linsenelement (5b) und einem plankonvexen Linsenelement (5c), und
6 eine schematische Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage für die Immersionslithographie mit einem plankonvexen Linsenelement als Abschlusselement.
In 1 ist ein Schnitt durch einen getemperten, zylindrischen Rohling 1 gezeigt, der eine Dicke D von 10 cm zwischen einer ersten und einer zweiten Stirnfläche 7a, 7b aufweist und dessen Dichteverteilung im Wesentlichen der in 5 gezeigten Dichteverteilung entspricht. Der zylindrische Rohling 1 und damit die Dichteverteilung ist hierbei zu einer in z-Richtung verlaufenden Längsachse 15 rotationssymmetrisch. Die Dichte ist im Zentrum, d.h. im Schnittpunkt einer Mittelebene 6 des getemperten Rohlings 1 mit der Längsachse 15, maximal und dort liegt auch das Minimum 9 der Spannungsdoppelbrechung des getemperten Rohlings 1.
Zum Fertigen von zwei plankonvexen Linsenelementen 5a, 5a' wird der getemperte Rohling entlang der als Schnittebene dienenden Mittelebene 6 in ein erstes Teilvolumen 1a und ein zweites Teilvolumen 1b zerteilt, welche eine identische Dicke d von etwas über 5 cm aufweisen. Die beiden plankonvexen Linsenelemente 5a, 5a' sind in den zugehörigen Teilvolumen 1a, 1b derart angeordnet, dass deren plane Linsenflächen 12 jeweils zur Mittelebene 6 zeigen und deren Scheitel 8 in Richtung der Stirnseiten 7a, 7b zeigen. Hierdurch können die Eckbereiche des getemperten Rohlings 1, welche einen besonders hohen Betrag der Spannungsdoppelbrechung aufweisen, beim Fertigen der Linsenelemente 5a, 5b ausgespart und somit die Spannungsdoppelbrechung in diesen reduziert werden. Auch die Orientierung der Spannungsdoppelbrechung in den Linsenelementen 5a, 5b (hauptsächlich in der xy-Ebene) ist günstiger als der in 5c gezeigte Verlauf und führt daher zu geringeren Verschiebungen nach dem Schneiden, sodass die Eigenschaften der aus dem getemperten Rohling 1 ausgeschnittenen Linsenelemente 5a, 5a' bezüglich der Spannungsdoppelbrechung gegenüber dem in 5c gezeigten Linsenelement wesentlich verbessert sind. Je nach Strahlengang ergibt sich ggf. auch ein kleinerer Abtastwinkel, d.h. ein kleinerer Winkel zwischen Zugspannung und durch das Linsenelement hindurch tretendem Licht als bei bisheriger Fertigungstechnik. Sind die Zugspannungen parallel zum eintretenden Licht, ist der Einfluss der Doppelbrechung auf das Licht nahe Null, stehen beide in einem Winkel von 90° zueinander, hat die Doppelbrechung maximalen Einfluss auf das Licht.
Es versteht sich, dass der getemperte Rohling 1 nicht notwendigerweise in zwei gleich große Teilvolumen 1a, 1b zerteilt werden muss. Insbesondere bei Linsenelementen, welche eine Dicke von mehr als ca. 7–8 cm aufweisen, ist es vorteilhaft, wenn der getemperte Rohling asymmetrisch, d.h. nicht entlang der Mittelebene 6 geteilt wird, da die Dicke des zu tempernden Rohlings ca. 12 cm nicht überschreiten sollte, um zu lange Temperzeiten zu vermeiden. Hierbei wird eine Dicke d des ersten Teilvolumens von ca. 70% der Dicke D des getemperten Rohlings 1 nicht überschritten.
Das Tempern des Rohlings 1 von 1 auf die gleiche SDB dauert zwar typischerweise länger als das Tempern des in 5 gezeigten Rohlings 1. Die hierdurch entstehenden Mehrkosten werden aber zum Teil dadurch aufgewogen, dass der Materialverschnitt (wegen Transmissionsverlust durch Kontamination) an zwei Deckelflächen wegfällt und dass ggf. eine höhere SDB des Rohlings erlaubt werden kann, wenn diese optimal zur Form der fertigen Linse orientiert ist.
Es versteht sich, dass die in 1 gezeigte Dichteverteilung des getemperten Rohlings 1 alternativ auch von Innen nach Außen zunehmen kann, wenn eine Temperung unter Ausnutzung der Kühlraten-Anomalie durchgeführt wird. Auch in diesem Fall liegt das Minimum 9 der Spannungsdoppelbrechung am selben Ort wie in 1 gezeigt und stimmt mit dem Minimum der Dichteverteilung überein.
Die beiden aus dem getemperten Rohling 1 gefertigten plankonvexen Linsenelemente 5a, 5a' weisen einen Betrag der Spannungsdoppelbrechung auf, welcher an der planen Linsenfläche 12 in deren Zentrum ein Minimum besitzt. Der Betrag der Spannungsdoppelbrechung entlang der gesamten planen Linsenfläche 12 liegt für eine Wellenlänge von 193 nm bei weniger als 0,3 nm/cm.
Eine Dicke L der plankonvexen Linsenelemente 5a, 5a', ist gegeben als der Abstand zwischen dem Scheitel 8 und der planen Linsenfläche 12. Der Unterschied zwischen der Dicke L des ersten Linsenelements 5a und der Dicke des ersten Teilvolumens 1a besteht im Wesentlichen in dem Aufmaß, welches nach dem Tempern entlang der Stirnseite 7a des ersten Teilvolumens 1a abgeschnitten werden muss, da dieser Bereich beim Tempern kontaminiert wurde. Bei dem in 1 beschriebenen getemperten Rohling 1 ist die Summe der Linsendicken L somit kleiner als die Dicke D des Rohlings 1. Die Dicke L der Linsenelemente 5a, 5a' liegt im vorliegenden Fall bei ca. 50 mm, der Krümmungsradius r bei ca. 55 mm.
2 zeigt einen getemperten Rohling 1 analog zu 1, aus dem Meniskus-Linsenelemente 4a, 4a' geformt werden, deren Scheitel 8 jeweils zu den Stirnflächen des getemperten Rohlings 1 gerichtet sind. Die Meniskus-Linsenelemente 4a, 4a' weisen an der konkav gekrümmten Linsenfläche 12' einen Krümmungsradius r₁ von ca. 50 mm auf, welcher mit dem Krümmungs radius r₂ einer gegenüberliegenden, konvexen Linsenfläche 13 übereinstimmt. Eine Dicke L der Meniskus-Linsenelemente 4a, 4a' stimmt hierbei mit der Dicke L der plankonvexen Linsenelemente 5a, 5a' von 1 überein und wird durch deren maximale Ausdehnung in z-Richtung, d.h. vom Scheitelpunkt 8 bis zum maximalen Außendurchmesser der konkav gekrümmten Linsenfläche 12', festgelegt. Das Minimum 9 der SDB liegt hier außerhalb des Linsenvolumens, anhand der Verteilung der SDB in den Meniskus-Linsenelementen 4a, 4a' kann aber auf die Lage des Minimums geschlossen werden. Alternativ könnte das Minimum 9 auch näher am Scheitelpunkt 9 liegen, beispielsweise in einem Abstand, der 70 % der Dicke L der Meniskus-Linsenelemente 4a, 4a' entspricht.
Eine alternative Formung von zwei Meniskus-Linsenelementen 4a, 4b, ist in 3 gezeigt. Dort ist das zweite Meniskus-Linsenelement 4b mit dem Scheitel 8 zum Zentrum des getemperten Rohlings hin orientiert, der Scheitel 8 fällt hier also mit dem Minimum 9 der Spannungsdoppelbrechung zusammen. Durch diese Ausrichtung kann gegebenenfalls aus dem nicht von dem zweiten Meniskus-Linsenelement 4b ausgefüllten Teilvolumen 1b eine weitere, beispielsweise symmetrische Linse mit geringerem Durchmesser geformt werden. Die Trennung in das erste Teilvolumen 1a und das zweite Teilvolumen 1b verläuft hierbei entlang einer sphärischen Schnittfläche 6', wobei die Dicke d des ersten Teilvolumens 1 durch dessen maximale Ausdehnung in z-Richtung festgelegt wird.
Das erste Meniskus-Linsenelement 4a weist ein Minimum der Spannungsdoppelbrechung in einer Ebene 14 auf, welche den (unteren) optisch freien Durchmesser der Linse enthält und welche auf Höhe der Mittelebene des getemperten Rohlings 1 angeordnet ist. Als optisch freier Durchmesser wird derjenige Bereich bezeichnet, welcher beim Einbau des Linsenelements 4a in ein optisches System vom Nutzlicht durchstrahlt wird. Strahlung außerhalb dieses Durchmessers wird z.B. durch eine das Linsenelement 4a haltende Fassung abgeschattet. Im Bereich des optisch freien Durchmessers verläuft die Strahlung in der Regel fast senkrecht zu den Spannungen, sodass die SDB dort besonders stark ins Gewicht fällt. Durch die Festlegung der Ebene 14 mit dem optisch freien Durchmesser auf die Mittelebene des getemperten Rohlings 1 wird dort ein Betrag der Spannungsdoppelbrechung von weniger als 0,3 nm/cm (für 193 nm) erzeugt und somit der Einfluss der SDB in diesem Bereich reduziert. Die Höhe H des ersten Meniskus-Linsenelements 4a liegt bei ca. 45 mm und ist festgelegt durch den Abstand zwischen dem Scheitel 8 und der Ebene 14 mit dem optisch freien Durchmesser.
Das zweite Meniskus-Linsenelement 4b wird so ausgeschnitten, dass dessen Randbereiche aus den Ecken des getemperten Rohlings 1 stammen. Hierdurch entstehen höhere Beträge der SDB, aber deren Orientierung verläuft nun nahezu in z-Richtung. Je nach Strahlengang ist es möglich, dass die Spannungen weitgehend parallel zur Lichtrichtung am jeweiligen Ort in der Linse sind, sodass diese Spannungen nicht wirksam werden. Weiter stehen die Dichtegradienten näherungsweise senkrecht auf den Linsenoberflächen. Hier wird es zwar zu einer deutlichen Relaxation der Spannungen kommen, aber die Relaxation wird in Richtung der Linsenoberflächen auftreten, d.h. es kommt tendenziell nur zu einer Abnahme der Spannungen und nicht zu einer Spannungsverschiebung.
Für jede Linsengeometrie ist anhand des Strahlengangs und einer Finite-Elemente-Simulation des erwarteten Dichteprofils und der Relaxationseffekte zu berechnen, ob es günstiger ist, das erste Meniskus-Linsenelement 4a oder das zweite Meniskus-Linsenelement 4b zu verwenden. Hierbei kann auch absichtlich der ungünstigere Fall gewählt werden, um eine systematische rotationssymmetrische SDB einzuschreiben, die zur Kompensation von an anderen Stellen im System entstehender Doppelbrechung dienen kann.
4 zeigt schließlich zwei Linsenrohlinge 10, 10', welche durch Zerschneiden eines getemperten Rohlings, wie er in 1 bis 3 gezeigt ist, gebildet sind. Aus dem ersten Linsenrohling 10 wird ein plankonvexes Linsenelement 5a, aus dem zweiten Linsenrohling ein Meniskus-Linsenelement 4a geformt. Der Linsenrohling 11a weist zwei Stirnflächen 11a, 11b auf, zwischen denen ein Minimum der SDB außermittig, d.h. nicht in einer Mittelebene des Linsenrohlings 11a liegend, angeordnet ist. Auf der zweiten Stirnfläche 11b, welche beim Tempern im Inneren des Rohlings 1 von 1 bis 3 angeordnet war, liegt hierbei das Minimum 9 der Spannungsdoppelbrechung. Dieses kann alternativ auch in einem Abstand von bis zu ca. 30 % der Dicke D des Linsenrohlings 10 von der Stirnfläche 11b angeordnet sein.
Das Material der Linsenrohlinge 10, 10' ist Quarzglas, welches für die Mikrolithographie ausgelegt ist, d.h. es weist eine Transmission von mehr als 99,5 %/cm bei einer Wellenlänge von 193 nm auf und hat einen Wasserstoffgehalt von mehr als 0,5 × 10¹⁶ Molekülen/cm³. Der OH-Gehalt der Linsenrohlinge 10, 10' liegt beim in 4 gezeigten Beispiel bei weniger als 50 Gew.-ppm, d.h. es handelt sich um ein OH-armes Quarzglas, welches z.B. durch Trocknung des Soot-Pulvers vor dem Sinterm erzeugt wird. Aufgrund des niedrigen OH-Gehalts ist es erforderlich, dass sämtliche Hochtemperatur-Prozesse durchgeführt werden, bevor Wasserstoff in das Glas eingebracht wird, weil sich sonst SiH bilden würde. Daher wird eine sog. Kaltbeladung mit Wasserstoff nach dem Tempern vorgenommen, d.h. bei einer Temperatur von weniger als 550°C, und zwar an getrennt für jeden der Linsenrohlinge 10, 10'. Eine Beladung nach der Teilung des getemperten Rohlings ist sinnvoll, da die Beladungsdauer mit der Dicke des Rohlings quadratisch ansteigt.
Zur Verringerung der Dicke ist es günstig, die Linsenrohlinge 10, 10' vor dem Beladen mit Wasserstoff in eine Form zu bringen, welche der Geometrie der zu fertigenden Linsenelemente 4a, 5a entspricht. Dies kann einerseits dadurch geschehen, dass – wie in 3 gezeigt – die Schnittfläche 6' beim Zerteilen des getemperten Rohlings bereits so gewählt wird, dass diese der Form einer z.B. sphärischen Linsenfläche entspricht. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Materialabtrag an den Linsenrohlingen 10, 10' stattfinden, wodurch eine an die Form des Linsenelements angepasste Geometrie erreicht werden kann. Durch die anschließende Eindiffussion von Wasserstoff bei der Beladung wird so eine Verteilung der Wasserstoff-Konzentration in dem Linsenelement erzeugt, bei der Flächen mit gleichem Wasserstoff-Gehalt zumindest in geringem Abstand (bis ca. 5 mm) zur Linsenoberfläche deren Formgebung folgen. Insbesondere verlaufen die Flächen dort parallel zu den Linsenflächen bzw. weisen eine entsprechende Krümmung auf. Im Gegensatz zu einer direkten Beladung der Linsenrohlinge 10, 10' ohne vorherige Formgebung entsteht so eine Wasserstoff-Verteilung, welche in Richtung der z-Achse asymmetrisch ist, d.h. bezüglich dieser Achse keine Spiegelsymmetrie aufweist, im Gegensatz zu einer Verteilung, die sich bei einer Beladung der zylindrischen Linsenrohlinge 10, 10' mit ebener Deck- und Bodenfläche ergeben würde.
Es versteht sich, dass auch mehr als zwei Linsen aus zugehörigen Teilvolumen des getemperten Rohlings gebildet werden können. Auch können selbstverständlich andere bevorzugt asymmetrische Linsenformen als die hier exemplarisch gezeigten plankonvexen bzw. Meniskus-Linsenelemente hergestellt werden, z.B. solche mit asphärischen Linsenoberflächen. Auch können neben Quarzglas als Linsenmaterial auch andere glasartige oder keramische, kristalline oder polykristalline Materialien zum Einsatz kommen, welche die Anforderungen für den Einsatz in der Mikrolithographie erfüllen.
Die oben beschriebenen Linsenelemente werden bevorzugt in einer als Wafer-Stepper ausgebildeten Projektionsbelichtungsanlage 21 zur Herstellung von hochintegrierten Halbleiterbausteinen mittels Immersionslithographie eingesetzt, wie sie schematisch in 6 gezeigt ist; sie können aber auch in anderen optischen Systemen vorteilhaft verwendet werden. Die Projektionsbelichtungsanlage 21 weist einen Excimer-Laser 22 als Lichtquelle mit einer Betriebswellenlänge von 193 nm auf. Selbstverständlich können hierbei auch andere Wellenlängen, z.B. 248 nm, verwendet werden. Ein nachfolgendes Beleuchtungssystem 23 erzeugt in seiner Austrittsebene 24 ein großes, scharf begrenztes und homogen beleuchtetes Bildfeld.
Dem Beleuchtungssystem 23 nachgeschaltet ist ein Gerät 27 zum Haltern und Manipulieren einer Maske 26, derart, dass letztere in einer Objektebene 24 eines Projektionsobjektivs 25 angeordnet ist und dort zum Scannen in einer transversalen Richtung 29 verschoben werden kann. Der Objektebene 24, welche auch als Maskenebene bezeichnet wird, ist das Projektionsobjektiv 25 nachgeschaltet, welches eine in der Objektebene 24 angeordnete Struktur in verkleinerndem Maßstab, z.B. 4:1, 5:1 oder 10:1, auf einen Wafer 30 abbildet, der an seiner Oberfläche 31 mit einer photosensitiven Schicht versehen ist. Die Oberfläche 31 ist hierbei in einer Bildebene 32 des Projektionsobjektivs 25 angeordnet. Der Wafer 30 wird von einem Gerät 28 gehalten, welches einen Scannerantrieb aufweist, um diesen synchron mit der Maske 26 und parallel zu dieser zu verschieben. Das Gerät 8 weist weiterhin Manipulatoren auf, um den Wafer 30 sowohl in einer Richtung (z) parallel zu einer optischen Achse 33 des Projektionsobjektivs 25 als auch in einer Ebene (x, y) senkrecht zu dieser zu verschieben.
Als Abschlusselement 34, welches der Oberfläche 31 mit dem photosensitiven Substrat gegenüber liegt, weist das Projektionsobjektiv 25 das plankonvexe Linsenelement 5a von 1 bzw. 4 auf, dessen plane Linsenfläche 12 die letzte optische Oberfläche des Projektionsobjektivs 25 darstellt, die in einem Arbeitsabstand zur Oberfläche 31 des Wafers 30 angeordnet ist. Zwischen dem Abschlusselement 34 und der Oberfläche 31 mit der photosensitiven Schicht ist Wasser als Immersionsflüssigkeit 35 angeordnet, mit der das Abschlusselement 34 waferseitig in Kontakt steht. Die höhere numerische Apertur, welche auf diese Weise erzeugt wird, erlaubt das Abbilden von höher aufgelösten Strukturen als dies unter Verwendung von Luft oder Vakuum als Medium zwischen dem Projektionsobjektiv 25 und der Oberfläche 31 des Wafers 30 möglich wäre.
Das plankonvexe Linsenelement 5a besteht bei Verwendung von Wasser als Immersionsflüssigkeit 35 aus Quarzglas mit einer Dicke L zwischen 40 mm und 70 mm, bevorzugt zwischen 45 mm und 55 mm, wobei der Krümmungsradius r des Linsenelements zwischen 45 mm und 80 mm, bevorzugt zwischen 55 mm und 65 mm liegt. Auch bei Verwendung einer Immersionsflüssigkeit 35 mit einem höheren Brechungsindex als Wasser kann das Linsenelement 5a aus Quarzglas gefertigt werden, wobei dessen Abmessungen (Krümmungsradius und Dicke) in diesem Fall entsprechend anzupassen sind. Hierbei sollte die Dicke L zwischen 30 mm und 80 mm, bevorzugt zwischen 50 mm und 70 mm und der Krümmungsradius r zwischen 1,0 L und 2,0 L, bevorzugt zwischen 1,2 L und 1,6 L liegen. Alternativ kann auch ein höher brechendes Material, insbesondere ein glasartiger, kristalliner, polykristalliner oder keramischer Werkstoff mit einem Brechungsindex von ca. 1,6 oder darüber (bei einer Wellenlänge von 193 nm) für das Linsenelement 5a ausgewählt werden. In diesem Fall sollte die Dicke des Linsenelements 5a weniger als 60 mm, bevorzugt weniger als 50 mm betragen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines bevorzugt asymmetrischen Linsenelements (4a, 5a) aus einem getemperten Rohling (1), gekennzeichnet durch: Fertigen des Linsenelements (4a, 5a) aus einem ersten Teilvolumen (1a) des getemperten Rohlings (1), dessen Dicke d weniger als ca. 70 %, bevorzugt weniger als ca. 60 %, besonders bevorzugt weniger als ca. 50 % der Dicke D des getemperten Rohlings (1) beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem aus einem zweiten Teilvolumen (1b) des getemperten Rohlings (1) mindestens ein weiteres Linsenelement (4a', 4b, 5a') gefertigt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der getemperte Rohling (1) vor dem Fertigen der Linsenelemente (4a, 4a', 4b, 5a, 5a') in das erste und zweite Teilvolumen (1a, 1b) zerteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der getemperte Rohling (1) zylinderförmig ist und das Zerteilen entlang einer im Wesentlichen rechtwinklig zur Zylinderachse (z) ausgerichteten, planen Schnittfläche (6) oder einer sphärischen Schnittfläche (6') erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Schnittfläche (6) einen Abstand von mehr als 4 cm, bevorzugt mehr als 5 cm, von einer Stirnfläche (7a, 7b) des zylinderförmigen, getemperten Rohlings (1) hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest am ersten Teilvolumen (1a, 1b) vor dem Fertigen des Linsenelements (4a, 5a) eine Beladung mit Wasserstoff bei einer Temperatur von weniger als 550°C, bevorzugt weniger als 500°C, besonders bevorzugt weniger als 450°C, vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Teilvolumen (1a, 1b) vor dem Beladen mit Wasserstoff durch materialabtragende Bearbeitung an die Form des Linsenelements (4a, 5a) angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der getemperte Rohling (1) einen OH-Gehalt von weniger als 100 Gew.-ppm, bevorzugt von weniger als 50 Gew.-ppm aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der getemperte Rohling (1) eine Dicke von mehr als 10 cm und das erste Teilvolumen (1a) eine Dicke von weniger als ca. 7 cm aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der getemperte Rohling (1) eine Dichteverteilung aufweist, die zumindest entlang einer Richtung (z) von den Stirnflächen (7a, 7b) des getemperten Rohlings (1) nach innen hin zunimmt oder abnimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem aus dem getemperten Rohling (1) wenigstens ein Meniskus-Linsenelement (4a, 4a') derart gefertigt wird, dass der Scheitel (8) des Meniskus-Linsenelements (4a, 4a') zu einer Stirnfläche (7a, 7b) des getemperten Rohlings (1) hin gerichtet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem aus dem getemperten Rohling (1) wenigstens ein Meniskus-Linsenelement (4b) derart gefertigt wird, dass der Scheitel des Meniskus-Linsenelements (8) von einer Stirnfläche (7b) des getemperten Rohlings (1) weg gerichtet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem aus dem getemperten Rohling (1) wenigstens ein im Wesentlichen plankonvexes Linsenelement (5a, 5a') derart gefertigt wird, dass der Scheitel (8) des plankonvexen Linsenelements (5a, 5b) zu einer Stirnfläche (7a, 7b) des getemperten Rohlings (1) hin gerichtet ist.
Linsenrohling (10, 10') für die Mikrolithographie, bevorzugt mit zylinderförmiger Geometrie, gekennzeichnet durch ein Minimum (9) der Spannungsdoppelbrechung, welches bezüglich einer Dicke D des Linsenrohlings in einer Richtung (z) außermittig angeordnet ist.
Linsenrohling (10, 10') nach Anspruch 14, bei dem das Minimum (9) in einem Abstand zu einer Stirnfläche (11b) des Linsenrohlings (10, 10') von weniger als 30 %, bevorzugt weniger als 20 % der Dicke D des Linsenrohlings (10, 10') angeordnet ist.
Linsenrohling nach Anspruch 14 oder 15, bei dem das Minimum (9) auf der Stirnfläche (11b) liegt.
Linsenrohling nach einem der Ansprüche 14 bis 15, der eine Transmission von mehr als 99 %/cm, bevorzugt mehr als 99,5 %/cm bei einer Wellenlänge von 193 nm aufweist.
Linsenrohling nach einem der Ansprüche 14 bis 17, der einen Wasserstoffgehalt von mehr als 0,5 × 10¹⁶ Molekülen/cm³, bevorzugt mehr als 3 × 10¹⁶ Molekülen/cm³ aufweist.
Linsenrohling nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bestehend aus Quarzglas oder einem glasartigen, kristallinen, polykristallinen oder keramischen Werkstoff.
Linsenelement (4a, 4b, 4a', 5a, 5b), hergestellt aus einem Linsenrohling (10, 10') nach einem der Ansprüche 14 bis 19.
Linsenelement (4a, 4b, 4a', 5a, 5b), insbesondere hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einer Verteilung der Spannungsdoppelbrechung, bei der Flächen gleicher Spannungsdoppelbrechung (2a–2d) konzentrisch um ein Minimum (9) der Spannungsdoppelbrechung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Minimum (9) in einem Abstand von einem Scheitelpunkt (8) des Linsenelements von mindestens 70 %, bevorzugt von mindestens 80 % der Dicke L des Linsenelements angeordnet ist.
Linsenelement nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Wasserstoff-Verteilung, bei der zumindest in oberflächennahen Bereichen Flächen mit gleichem Wasserstoff-Gehalt im Wesentlichen parallel zu jeweils nächstliegenden Linsenflächen (12', 13) verlaufen.
Plankonvexes Linsenelement (5a, 5b), insbesondere hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Minimum der Spannungsdoppelbrechung in einem Abstand von der planen Linsenfläche (12) von weniger als 30 %, bevorzugt weniger als 20 % der Dicke L des Linsenelements (13) zwischen Scheitel (8) und planer Linsenfläche (12) angeordnet ist.
Plankonvexes Linsenelement nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch einen Betrag der Spannungsdoppelbrechung, der in unmittelbarer Nähe zur planen Linsenfläche (12), insbesondere auf der planen Linsenfläche (12) bei weniger als 0,5 nm/cm, bevorzugt bei weniger als 0,3 nm/cm für eine Wellenlänge von 193 nm liegt.
Plankonvexes Linsenelement nach einem der Ansprüche 23 oder 24, bei dem die Dicke L des Linsenelements zwischen 40 mm und 70 mm, bevorzugt zwischen 45 mm und 55 mm und der Krümmungsradius r des Linsenelements zwischen 45 mm und 80 mm, bevorzugt zwischen 55 mm und 65 mm liegt.
Plankonvexes Linsenelement nach einem der Ansprüche 23 oder 24, bei dem die Dicke L des Linsenelements zwischen 30 mm und 80 mm, bevorzugt zwischen 50 mm und 70 mm und der Krümmungsradius r des Linsenelements zwischen 1,0 L und 2,0 L, bevorzugt zwischen 1,2 L und 1,61 liegt.
Plankonvexes Linsenelement nach einem der Ansprüche 23 bis 26, welches aus Quarzglas besteht.
Plankonvexes Linsenelement nach einem der Ansprüche 23 oder 24, welches einen Brechungsindex von mehr als 1,57 bei einer Wellenlänge von 193 nm aufweist, wobei die Dicke L des Linsenelements bei weniger als 60 mm, bevorzugt bei weniger als 50 mm liegt.
Plankonvexes Linsenelement nach Anspruch 28, bestehend aus einem glasartigen, kristallinen, polykristallinen oder keramischen Werkstoff.
Meniskus-Linsenelement (4a, 4a', 4b), insbesondere hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der Spannungsdoppelbrechung in einer Ebene (14), welche den optisch freien Durchmesser des Linsenelements enthält, für eine Wellenlänge von 193 nm bei weniger als 0,5 nm/cm, bevorzugt bei weniger als 0,3 nm/cm liegt.
Meniskus-Linsenelement nach Anspruch 30, bei dem die Krümmungsradien r₁, r₂ sich um weniger als 50 %, bevorzugt um weniger als 30 % unterscheiden und bei dem der Mittelwert (r₁ + r₂)/2 der Krümmungsradien r₁, r₂ mindestens 50 % der Linsenhöhe H beträgt.
Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie mit mindestens einem Linsenelement (4a, 4b, 4a', 5a, 5b) nach einem der Ansprüche 20 bis 31.
Projektionsobjektiv nach Anspruch 32, insbesondere für die Immersionslithographie, mit einem Abschlusselement, welches durch ein plankonvexes Linsenelement (5a, 5a') nach einem der Ansprüche 23 bis 29 gebildet ist.