DE102008040819A1

DE102008040819A1 - Method for manufacturing optical element, particularly lens for objective or for lighting system for projection illumination system of micro lithography, involves making available pre-product with optical surface

Info

Publication number: DE102008040819A1
Application number: DE102008040819A
Authority: DE
Inventors: Oliver Dr. Wolf; Werner Dr. Müller-Rißmann
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2009-03-26

Abstract

The method involves making available a pre-product with an optical surface (7). Only a partial area of the optical surface is finished which is smaller than the optical surface. The partial area is so selected that it covers the optical area of use of an optical element (1) at a certain position in the lens. The optical element is a transmitting optical element, particularly a lens or a plan parallel plate. Independent claims are included for the following: (1) an optical element; and (2) a method for manufacturing an objective for a projection lighting system of microlithography.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements für ein Objektiv für eine Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie, ein Objektiv für eine Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie mit einem optischen Element, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Objektivs für eine Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie.The The invention relates to a method for producing an optical Elements for a lens for a projection exposure machine microlithography, a lens for a projection exposure machine microlithography with an optical element, and a method for producing a lens for a projection exposure apparatus microlithography.

Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie werden zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen fein strukturierten Bauteilen verwendet. Eine Projektionsbelichtungsanlage enthält neben einer Lichtquelle und einem Beleuchtungssystem zur Beleuchtung einer Photomaske, häufig Retikel genannt, ein Projektionsobjektiv, welches das Muster des Retikels auf ein lichtempfindliches Substrat, beispielsweise einen mit einem Photolack beschichteten Silizium-Wafer, projiziert.Projection exposure systems for microlithography are used for the production of semiconductor devices and other finely structured components. Contains a projection exposure system in addition to a light source and a lighting system for lighting a photomask, often called a reticle, a projection lens, which the pattern of the reticle on a photosensitive substrate, for example, a photoresist-coated silicon wafer, projected.

Heutige Projektionsbelichtungsanlagen arbeiten mit einem Excimer-Laser als Lichtquelle, wobei typische Wellenlängen im DUV- oder VUV-Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegen, beispielsweise bei 248 nm, 193 nm oder 157 nm aber auch im EUV-Wellenlängenbereich, z. B. bei ca. 13 nm. Typische Strukturgrößen, die mit der Auflösung solcher Projektionsbelichtungsanlagen erzeugt werden können, sind 100 nm und kleiner. Die Projektionsobjektive solcher Anlagen enthalten häufig mehr als 20 Linsen, deren Anzahl und Durchmesser zunehmen, je höher die Anforderungen an das Auflösungsvermögen und die Minimierung von Abbildungsfehlern werden.today Projection exposure systems work with an excimer laser as Light source, with typical wavelengths in the DUV or VUV range of the electromagnetic spectrum, for example at 248 nm, 193 nm or 157 nm but also in the EUV wavelength range, z. At about 13 nm. Typical feature sizes, those with the resolution of such projection exposure equipment can be generated are 100 nm and smaller. The projection lenses Such systems often contain more than 20 lenses whose Number and diameter increase, the higher the requirements at the resolution and the minimization of aberrations.

Innerhalb des Beleuchtungssystems ist normalerweise ebenfalls mindestens ein optisches Abbildungssystem vorgesehen, um ein in einer Zwischenfeldebene des Beleuchtungssystems angeordnetes Beleuchtungsfeld in die Austrittsebene des Beleuchtungssystems abzubilden. Eine wesentliche Aufgabe eines solchen Abbildungssystems ist es, die Eigenschaften des Beleuchtungslichts hinsichtlich Feldgröße und Strahlverlauf an die eintrittsseitigen Erfordernisse des nachfolgenden Projektionsobjektivs anzupassen. Für ein solches Objektiv wird häufig auch die Bezeichnung REMA-Objektiv verwendet. Auch das REMA-Objektiv hat einen komplexen Aufbau mit einer Vielzahl von Linsen, die zum Teil große Durchmesser haben können.Within of the lighting system is normally also at least one optical imaging system provided to one in an intermediate field level the illumination system arranged illumination field in the exit plane of the illumination system. An essential task of a Such an imaging system is the characteristics of the illumination light in terms of field size and beam path to the entry-side requirements of the subsequent projection lens adapt. For such a lens is common too the term REMA lens is used. Also the REMA lens has a complex construction with a variety of lenses used for Part can have large diameter.

Weiterhin können die in einer Projektionsbelichtungsanlage enthaltenen Abbildungssysteme neben Linsen weitere transmittierende optische Elemente, wie Planparallelplatten, Verzögerungsplatten, Polarisatoren oder optische Filter enthalten. Katadioptrische Projektionsobjektive enthalten darüber hinaus einen oder mehrere Spiegel.Farther can contain those contained in a projection exposure machine Imaging systems next to lenses further transmitting optical Elements such as plane parallel plates, retardation plates, polarizers or optical filters. Catadioptric projection lenses also contain one or more mirrors.

Es wird schon seit langem versucht, durch den Einsatz von asphärischen optischen Elementen einen kompakteren Aufbau des REMA-Objektivs bzw. des Projektionsobjektivs zu ermöglichen. Eine asphärische Fläche ist eine zur Reflexion oder Brechung eines Lichtbündels dienende optische Fläche, die weder kugelförmig (sphärisch) noch eben ist. Asphärische Flächen schaffen zusätzliche Freiheitsgrade bei der Korrektur von Abbildungsfehlern, so dass durch den Einsatz einzelner Asphären die Gesamtzahl der optischen Elemente in einem Abbildungssystem reduziert werden kann. Die Fertigung optischer Elemente mit asphärischen Flächen ist jedoch erheblich aufwändiger als die sphärischer optischer Elemente, da sowohl die abtragende Bearbeitung zur Erzeugung der gewünschten Passe als auch die zugehörige Prüftechnik wesentlich komplizierter ist als die entsprechenden Verfahren bei sphärischen Flächen.It has been trying for a long time, through the use of aspherical optical elements a more compact structure of the REMA objective or of the projection lens. An aspherical Surface is a reflection or refraction of a light beam serving optical surface, which is neither spherical (spherical) is still just. Aspherical surfaces create additional degrees of freedom in the correction of Aberrations, so that through the use of individual aspheres the total number of optical elements in an imaging system can be reduced. The production of optical elements with aspherical However, land is considerably more expensive than the land Spherical optical elements, as both the erosive Editing to create the desired passport as well the associated testing technology much more complicated is considered the corresponding method for spherical surfaces.

Beim Durchtritt eines Belichtungsstrahlenbündels durch das Beleuchtungssystem mit dem REMA-Objektiv oder durch das Projektionsobjektiv werden jedoch nicht alle optischen Elemente vollständig ausgeleuchtet. Gerade feldnahe optische Elemente weisen einen optischen Nutzbereich, auch Footprint genannt, auf, der deutlich kleiner ist als die gesamte Linsenfläche bzw. Spiegelfläche des optischen Elements und der in seiner Geometrie von der rotationssymmetrischen Form der Linse abweicht.At the Passage of an exposure beam through the illumination system with the REMA lens or through the projection lens However, not all optical elements fully illuminated. Straight-field optical elements have an optical useful range, Also called footprint, on, which is significantly smaller than the entire lens surface or mirror surface of the optical element and in its Geometry deviates from the rotationally symmetrical shape of the lens.

Dies wird in den neueren komplexen Abbildungssystemen, insbesondere in katadioptrischen Projektionsobjektiven, ausgenutzt. Optische Elemente, die als vollkommen rotationssymmetrisch ausgeführte Linsen oder Spiegel das Projektionsstrahlenbündel abschatten würden, können, da sie nicht vollständig ausgeleuchtet werden, so beschnitten werden, dass es zu keiner Abschattung kommt.This is used in the newer complex imaging systems, especially in catadioptric projection lenses, exploited. Optical elements, the designed as completely rotationally symmetric lenses or mirrors would shade the projection beam, can, as they are not fully lit. will be cut so that there is no shadowing.

So zeigt beispielsweise die Patentanmeldung WO 2005/098506 A1 ein katadioptrisches Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie mit mehreren Spiegeln, deren optischer Nutzbereich nicht die gesamte Spiegelfläche einnimmt. Indem der optische Nutzbereich der Spiegel jeweils so eingestellt wird, dass sich keine Überlappungen der optischen Nutzbereiche verschiedener Spiegel ergeben, kann eine Abschattung des Belichtungsstrahlenbündels vermieden werden.For example, shows the patent application WO 2005/098506 A1 a catadioptric projection objective for microlithography with multiple mirrors whose optical useful range does not occupy the entire mirror surface. By setting the optical useful range of the mirrors in each case such that no overlapping of the optical useful ranges of different mirrors results, shading of the exposure beam can be avoided.

Die WO 03/052462 A2 zeigt ein katadioptrisches Projektionsobjektiv für eine Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie mit einem Konkavspiegel und zwei Umlenkspiegeln. Im Bereich der Umlenkspiegel befindet sich bei diesem Objektiv eine Linse, bei der aus Platzgründen, und um das Strahlenbündel nicht abzuschatten, ein Teil des nicht genutzten Bereichs der rotationssymmetrischen Linse abgeschnitten ist.The WO 03/052462 A2 shows a catadioptric projection lens for a microlithography projection exposure system with a concave mirror and two deflection mirrors. In the area of the deflecting mirrors, this lens has a lens in which, for reasons of space and in order not to shadow the beam, part of the unused area of the rotationally symmetrical lens is cut off.

Zur Gewährleistung eines kompakteren Aufbaus eines Projektionsobjektivs werden auch Mangin-Linsen eingesetzt. Dabei wird ebenfalls ausgenutzt, dass nicht die gesamte optische Fläche der Mangin-Linse vom Projektionsstrahlenbündel ausgeleuchtet wird, und somit verschiedene Teilbereiche desselben optischen Elements einmal in Transmission und einmal in Reflexion genutzt werden können. Die US 5,488,229 zeigt ein katadioptrisches Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie mit zwei optischen Elementen, die als Mangin-Linsen ausgeführt sind. Dabei ist eine dieser Linsen auf einer ihrer optischen Flächen mit einer Spiegelschicht versehen und weist eine zentrale Bohrung auf, um das Belichtungsstrahlenbündel durchzulassen. Die andere, feldnah angeordnete Mangin-Linse ist ebenfalls auf einer optischen Fläche als Spiegelfläche ausgeführt, wobei ein Teil der optischen Fläche im Bereich der optischen Achse des Projektionsobjektivs unbeschichtet bleibt und somit das Projektionslicht transmittiert.To ensure a more compact design of a projection lens and Mangin lenses are used. It is also exploited that not the entire optical surface of the manganese lens is illuminated by the projection beam, and thus different portions of the same optical element can be used once in transmission and once in reflection. The US 5,488,229 shows a catadioptric projection lens for microlithography with two optical elements, which are designed as Mangin lenses. One of these lenses is provided on one of its optical surfaces with a mirror layer and has a central bore to pass the exposure beam. The other Mangin lens arranged close to the field is likewise embodied on an optical surface as a mirror surface, wherein a part of the optical surface in the region of the optical axis of the projection lens remains uncoated and thus transmits the projection light.

Die hier zitierten Dokumente zeigen Projektionsobjektive mit einzelnen optischen Elementen, die aus Platzgründen und/oder zur Vermeidung der Abschattung des Projektionsstrahlenbündels in ihrer rotationssymmetrischen Form beschnitten sind, eine zentrale Bohrung aufweisen oder zumindest mit einer nicht durchgehenden spiegelnden Beschichtung versehen sind. Diese optischen Elemente sind in ihrer Fertigung zumindest ebenso aufwändig wie alle anderen optischen Elemente des Projektionsobjektivs. Häufig ist ihre Fertigung sogar noch aufwändiger, da sie zunächst auf ihrer gesamten Fläche bearbeitet werden und im Anschluss daran beschnitten, mit Bohrungen versehen oder nur in Teilbereichen beschichtet werden.The Documents cited here show projection lenses with individual optical elements, the space reasons and / or for Avoiding shading of the projection beam are truncated in their rotationally symmetrical shape, a central Have bore or at least with a non-continuous reflecting Coating are provided. These optical elements are in their production at least as elaborate as all other optical elements of the projection lens. Often, their manufacture is even even more elaborate, since they first on their entire Surface and subsequently trimmed, provided with holes or coated only in some areas.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie, anzugeben, welches mit verhältnismäßig geringem Aufwand, insbesondere materialsparend und/oder zeitsparend, durchführbar ist. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, ein Objektiv für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie anzugeben, welches mindestens ein optisches Element enthält, das mit wenig Aufwand, insbesondere material- und/oder zeitsparend, fertigbar ist.task In contrast, the invention is a process for the preparation an optical element, in particular for a projection exposure apparatus microlithography, which is proportional to low effort, in particular material-saving and / or time-saving, is feasible. It is another object of the invention a lens for a projection exposure machine for specify the microlithography, which is at least one optical Contains an element which, with little effort, especially material and / or time-saving, manufacturable.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements für ein Objektiv für eine Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie gemäß Anspruch 1, einem Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements für ein Objektiv und/oder für ein Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie gemäß Anspruch 30, und einem Verfahren zur Herstellung eines Objektivs für eine Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie gemäß Anspruch 49.These The object is achieved by a method for the production an optical element for a lens for a microlithography projection exposure apparatus according to claim 1, a method for producing an optical element for a lens and / or for a lighting system of a projection exposure system microlithography according to claim 30, and a Method for producing a lens for a projection exposure apparatus microlithography according to claim 49.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.advantageous Embodiments of the invention will become apparent from the features of dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements für ein Objektiv für eine Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie führt zu einer erheblichen Verkürzung der Bearbeitungszeit, indem die optische Fläche eines Vorprodukts nur auf einer Teilfläche endbearbeitet wird. Unter einem Objektiv für oder in einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie ist sowohl das Projektionsobjektiv als auch ein Abbildungssystem innerhalb des Beleuchtungssystems wie das zuvor beschriebene REMA-Objektiv zu verstehen.The inventive method for producing a optical element for a lens for a projection exposure apparatus Microlithography leads to a significant reduction the processing time by the optical surface of a precursor is finished only on a partial surface. Under a Lens for or in a projection exposure machine Microlithography is both the projection lens and an imaging system within the illumination system like the one described above REMA lens to understand.

Ein optisches Element in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie besteht aus einem Grundkörper, der häufig aus einem einheitlichen Material, beispielsweise aus Quarzglas, einem Fluoridkristall für die Lithographie bei Wellenlängen von > 150 nm oder Low-CTE-Materialen für die EUV-Lithographie, besteht. Unter Low-CTE-Materialien versteht man Materialien geringster thermischer Ausdehnung, insbesondere mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von weniger als 0,1·10^–6K^–1, insbesondere weniger als 0,02·10^–6K^–1 oder sogar weniger als 0,0001·10^–6K^–1. Dies sind unter anderem dotierte Quarzgläser, z. B. ULE oder Glaskeramiken wie Zerodur oder Clearceram. Auch Cordierite ist ein derartiges Low-CTE-Material. Transmittierende optische Elemente, wie beispielsweise die in 1 dargestellte Linse, weisen in der Regel zwei einander gegenüberliegende optische Flächen 7 und einen umlaufenden Rand 9 auf. Reflektierende optische Elemente besitzen in der Regel eine optische Fläche, an der ein auftreffendes Lichtbündel reflektiert wird.An optical element in a projection exposure apparatus for microlithography consists of a base body which often consists of a uniform material, for example quartz glass, a fluoride crystal for lithography at wavelengths of> 150 nm or low-CTE materials for EUV lithography. Low-CTE materials are understood to mean materials of least thermal expansion, in particular having a thermal expansion coefficient of less than 0.1 × 10 ^-6 K ^-1 , in particular less than 0.02 × 10 ^-6 K ^-1 or even less than 0 , 0001 · 10 ^-6 K ^-1 . These include doped quartz glasses, z. ULE or glass ceramics such as Zerodur or Clearceram. Cordierite is also a low-CTE material. Transmitting optical elements, such as those in 1 shown lens, usually have two opposing optical surfaces 7 and a circumferential edge 9 on. Reflective optical elements usually have an optical surface on which an incident light beam is reflected.

Transmittierende optische Elemente in Projektionsbelichtungsanlagen werden auf ihren optischen Flächen in der Regel mit einer Antireflexbeschichtung versehen, um Lichtverlust an den Grenzflächen zwischen den optischen Flächen und der Umgebung zu vermeiden. Reflektierende optische Elemente werden auf ihrer optischen Fläche mit einer reflektierenden optischen Beschichtung versehen. Weiterhin können optische Beschichtungen vorgesehen sein, die gezielt den Polarisationszustand eines eintretenden Lichtbündels verändern.transmitting optical elements in projection exposure systems are placed on their optical surfaces usually with an anti-reflective coating provided to light loss at the interfaces between to avoid the optical surfaces and the environment. reflective optical elements are on their optical surface with a reflective optical coating provided. Farther For example, optical coatings can be provided that are targeted the polarization state of an incoming light beam change.

Der Grundkörper des optischen Elements wird aus einem, häufig zylindersymmetrischen, Rohling hergestellt, welcher in einer Reihe von Bearbeitungsschritten, insbesondere durch Schleifen und Feinschleifen, zunächst durch eine Vorbearbeitung in ein Vorprodukt umgewandelt wird. Dieses Vorprodukt weist bereits weitgehend die gewünschte Dimension des optischen Elements hinsichtlich Durchmesser und Dicke bzw. Dickenverlauf bei konkav oder konvex geformten optischen Elementen auf. Durch verschiedene weitere Teilschritte wird zunächst die Passe der optischen Flächen des Vorprodukts bis zu einer spezifizierten Genauigkeit eingestellt und eine gewünschte Rauhigkeit der optischen Flächen erzielt (Polieren). Feinste Korrekturen (Feinkorrektur) der gewünschten Oberfläche werden beispielsweise durch Ionenstrahlbearbeitung (IBF) erzielt. Üblicherweise werden die Schleifprozesse als Vorbearbeitung bezeichnet, die Politur und die Korrektur bzw. Feinkorrektur werden im Folgenden unter dem Oberbegriff „Endbearbeitung" zusammengefasst.The main body of the optical element is made of a, often cylindrically symmetric, blank, which is first converted in a series of processing steps, in particular by grinding and fine grinding, by a pre-processing in a precursor. This precursor has already largely the desired dimension of the optical element in terms of diameter and thickness or thickness profile in concave or convex-shaped optical elements. By various other substeps, first, the pass of the optical surfaces of the precursor is adjusted to a specified accuracy and a desired roughness of the optical surfaces is achieved (polishing). Finest corrections (fine correction) of the desired surface are achieved, for example, by ion beam machining (IBF). Usually, the grinding processes are referred to as preprocessing, the polishing and the correction or fine correction are summarized below under the generic term "finishing".

Die Endbearbeitung kann insbesondere bei der Fertigung optischer Elemente mit asphärischen optischen Flächen mit großflächigen Werkzeugen nicht mit der erforderlichen Präzision durchgeführt werden, da dabei die Form zerstört werden würde. Stattdessen erfolgt die Bearbeitung mit kleinen Werkzeugen. Darunter sind neben lokal angreifenden Polierköpfen oder Polierpads auch Strahlwerkzeuge, beispielsweise ein Fluidstrahl oder ein Teilchenstrahl zu verstehen, die lokal in einem kleinen Bereich der zu bearbeitenden optischen Fläche angreifen. Als Feinkorrekturverfahren können alle Verfahren eingesetzt werden, die eine genügend geringe Werkzeuggröße aufweisen, um eine Oberflächenbearbeitung mit einer Genauigkeit von wenigen nm bzw. unter 1 nm RMS zu ermöglichen. Beispielsweise ist die Ionenstrahlbearbeitung ein sehr präzises Verfahren, das aber andererseits sehr aufwändig ist. Zum einen muss hierzu die zu bearbeitende Fläche in eine Vakuumkammer eingebracht werden. Zum anderen sind die erreichbaren Abtragsraten (gemessen in nm × mm²/min) so gering, dass für jedes optische Element eine Bearbeitungszeit von einigen bis zu einigen zehn Stunden in Kauf genommen werden muss. Diese – im Vergleich z. B. zum Schleif- oder Läppprozess – geringen Abtragsraten sind ein Merkmal praktisch aller Feinkorrekturverfahren.The finishing can not be carried out with the required precision, in particular in the production of optical elements with aspheric optical surfaces with large-scale tools, since the mold would be destroyed. Instead, the processing is done with small tools. In addition to locally attacking polishing heads or polishing pads, these include jet tools, for example a fluid jet or a particle jet, which act locally in a small area of the optical surface to be processed. As a fine correction method, all methods can be used which have a sufficiently small tool size to allow a surface treatment with an accuracy of a few nm or less than 1 nm RMS. For example, ion beam machining is a very precise process, but on the other hand is very expensive. On the one hand, for this purpose, the surface to be machined must be introduced into a vacuum chamber. On the other hand, the achievable removal rates (measured in nm × mm ² / min) are so low that a processing time of a few to several tens of hours has to be accepted for each optical element. These - in comparison z. For example, for the grinding or lapping process - low removal rates are a feature of virtually all fine-correction methods.

Das Schleifen, Polieren und Korrigieren erfolgt jeweils häufig in einem iterativen Prozess, bei dem nach einem materialabtragenden Arbeitsschritt zunächst eine Vermessung der bearbeiteten optischen Fläche bezüglich einer Messgröße, wie zum Beispiel Passe (Formgenauigkeit), Mikrorauheit, Zentrierung, Keiligkeit (innere Dezentrierung) und Mittendicke durchgeführt wird. Der weitere Verlauf der Bearbeitung richtet sich dann nach den Ergebnissen der Messung.The Grinding, polishing and correcting are done frequently in an iterative process, in which after a material-removing Work step, first a measurement of the machined optical surface with respect to a measured variable, such as Passe (form accuracy), micro roughness, centering, Veining (inner decentering) and center thickness performed becomes. The further course of the processing then depends on the results of the measurement.

Die Endbearbeitung eines Vorprodukts umfasst somit mindestens einen der Teilschritte:

– Polieren,
– Korrigieren und/oder Feinkorrigieren,
– Ermitteln einer für die optische Fläche charakteristischen Messgröße.

The finishing of a precursor thus comprises at least one of the substeps:

- polishing,
- Correct and / or fine-tune,
- Determining a characteristic of the optical surface measurement.

Indem zumindest einer dieser Endbearbeitungsschritte nur auf einer Teilfläche der optischen Fläche durchgeführt wird, ergibt sich unmittelbar eine erhebliche Zeitersparnis.By doing at least one of these finishing steps only on a partial surface the optical surface is performed results Immediately a significant time savings.

Wird das Vorprodukt aus einem rotationssymmetrischen Linsenrohling oder einem rotationssymmetrischen Spiegelsubstrat hergestellt, können für die Endbearbeitungsschritte herkömmliche Einspannvorrichtungen bzw. für den späteren Einbau des fertigen optischen Elements in das Objektiv eine herkömmliche Fassungstechnik verwendet werden.Becomes the precursor of a rotationally symmetrical lens blank or a rotationally symmetric mirror substrate prepared for the finishing steps conventional jigs or for later installation of the finished optical Elements in the lens a conventional socket technology be used.

Ein nach diesem Verfahren hergestelltes optisches Element weist also einen Grundkörper mit einer optischen Fläche auf, die aus mindestens zwei Teilflächen besteht, wobei eine der Teilflächen eine höhere Oberflächenqualität besitzt als die andere Teilfläche. Diejenige Teilfläche mit der höheren Oberflächenqualität umfasst den optischen Nutzbereich (den sogenannten Footprint) des optischen Elements, also denjenigen Teilbereich der optischen Fläche, der beim späteren Einsatz beispielsweise in einem Projektionsobjektiv vom Projektions-Lichtbündel ausgeleuchtet wird.One Thus, manufactured by this method optical element has a base body with an optical surface, which consists of at least two sub-areas, with a the surface areas a higher surface quality owns as the other part surface. The part surface with the higher surface quality the optical useful area (the so-called footprint) of the optical Elements, ie the subarea of the optical surface, the later use, for example, in a projection lens illuminated by the projection light beam.

Damit möglichst geringe Lichtverluste auftreten, ist es erforderlich, dass die Teilfläche des optischen Elements, die den genannten Endbearbeitungsschritten unterzogen wurde, den gesamten optischen Nutzbereich des optischen Elements umfasst. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Nutzbereich nur im endbearbeiteten Bereich zu liegen kommt. Dieser optische Nutzbereich richtet sich nach der Position des optischen Elements im Objektiv. Beispielsweise wird sich in der Nähe einer Feldebene des Projektionsobjektivs ein dem Scannerschlitz entsprechender nahezu rechteckiger optischer Nutzbereich ergeben.In order to as low as possible light losses occur, it is necessary that the partial surface of the optical element, the said Finishing steps has been subjected, the entire optical Useful range of the optical element comprises. This way will Ensure that the payload is only in the finalized area to come to rest. This optical useful range depends on the Position of the optical element in the lens. For example near a field plane of the projection lens a nearly rectangular optical equivalent to the scanner slot Useful range.

Besonders vorteilhaft ist es, die Lage der endbearbeiteten Teilfläche auf dem rotationssymmetrischen Vorprodukt so zu wählen, dass der von der Teilfläche bedeckte Volumenbereich des optischen Elements, der später bei Einsatz des Objektivs in der Projektionsbelichtungsanlage von Licht durchstrahlt wird, eine geringere Dichte von Materialfehlern, wie zum Beispiel Brechungsindexinhomogenitäten, aufweist, als derjenige Volumenbereich, der von der nicht endbearbeiteten Teilfläche bedeckt wird und entsprechend nicht von Licht durchstrahlt wird. Auf diese Weise kann das optische Element mit bestmöglicher Abbildungsqualität hergestellt werden.Especially it is advantageous, the position of the finished part surface on the rotationally symmetrical precursor so to choose that the area of the volume covered by the part surface is optical element, which later when using the lens in the projection exposure system is irradiated by light, a lower density of material defects, such as refractive index inhomogeneities, has, as that volume range, that of the unfinished Partial area is covered and accordingly not of light is irradiated. In this way, the optical element with best possible image quality.

Nach Durchführung der Endbearbeitungsschritte kann eine Beschichtung mit einer reflektierenden Schicht, einer Antireflexbeschichtung oder einer polarisationsbeeinflussenden Beschichtung erfolgen. Hierbei kann es von Vorteil sein, die gesamte optische Fläche einschließlich des nicht endbearbeiteten Bereichs zu beschichten, um den Beschichtungsprozess nicht zu verkomplizieren.After carrying out the finishing steps, a coating with a reflective layer, an antireflective coating or a polarization-influencing coating can be carried out It may be advantageous to coat the entire optical surface, including the unfinished area, so as not to complicate the coating process.

Ein nach diesem Verfahren hergestelltes optisches Element wird in einem Objektiv für eine Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie bevorzugt in einer Position eingesetzt, in der der optische Nutzbereich des optischen Elements klein gegenüber der gesamten optischen Fläche des Vorprodukts ist. Dies ist beispielsweise in oder in der Nähe einer Feldebene der Fall.One produced by this process optical element is in a Lens for a microlithography projection exposure machine preferably used in a position in which the optical useful range of the optical element small compared to the entire optical Area of the precursor is. This is for example in or near a field level.

In einem alternativen Verfahren zur Herstellung einer Linse, eines Spiegels oder einer Planparallelplatte in einem Objektiv oder Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie wird ein nicht rotationssymmetrisches Vorprodukt bereitgestellt und zur Erzeugung einer Linse, eines Spiegels oder einer Planparallelplatte endbearbeitet. Durch Verwendung eines nicht rotationssymmetrischen Vorprodukts kann zum einen erheblich Material eingespart werden, zum anderen wird auch hier die Bearbeitungszeit erheblich verkürzt, da nur eine kleinere Fläche der Endbearbeitung unterzogen werden muss.In an alternative method for producing a lens, a Mirror or a plane parallel plate in a lens or lighting system a projection exposure system of microlithography is a not rotationally symmetrical precursor provided and for production a lens, a mirror or a plane parallel plate finished. By using a non-rotationally symmetrical precursor On the one hand, considerable material can be saved, on the other hand also here the processing time shortened considerably, there only be subjected to a smaller area of finishing got to.

Um zu gewährleisten, dass das gesamte Belichtungsstrahlenbündel die Linse, den Spiegel oder die Planparallelplatte passiert, ist es erforderlich, die Form des nicht rotationssymmetrischen Vorprodukts so zu wählen, dass die optische Fläche der fertigen Linse, des Spiegels oder der Planparallelplatte den gesamten optischen Nutzbereich umfasst. Um andererseits möglichst viel Material einzusparen, ist es von Vorteil, die Form des optischen Elements eng an die Form des optischen Nutzbereichs, des Footprints, anzulehnen. Dieser optische Nutzbereich ist derjenige Teilbereich der optischen Fläche, der beim späteren Einsatz des optischen Elements, beispielsweise in einem Projektionsobjektiv, vom hindurch tretenden Lichtbündel, dem Projektionslichtbündel, ausgeleuchtet wird. Entsprechend hängt seine Form von der Position der Linse, des Spiegels oder der Planparallelplatte im Objektiv ab.Around to ensure that the entire exposure beam the lens, the mirror or the plane parallel plate passes is it required the shape of the non-rotationally symmetrical precursor so to choose that the optical surface of the finished lens, of the mirror or plane parallel plate the entire optical Usable range includes. On the other hand, as much material as possible To save, it is advantageous to the shape of the optical element closely to the shape of the optical working area, the footprint. This optical useful range is that portion of the optical Surface, which is later used by the optical Elements, for example, in a projection lens, from passing through passing light beam, the projection light beam, is illuminated. Accordingly, its shape depends on the Position of the lens, the mirror or the plane parallel plate in the Lens off.

Die Bearbeitung nach dem alternativen Verfahren zur Herstellung einer Linse, eines Spiegels oder einer Planparallelplatte umfasst wie oben beschrieben mindestens einen der Teilschritte:

– Polieren,
– Korrigieren und/oder Feinkorrigieren,
– Ermitteln einer für die optische Fläche charakteristischen Messgröße

The machining according to the alternative method for producing a lens, a mirror or a plane parallel plate comprises at least one of the substeps as described above:

- polishing,
- Correct and / or fine-tune,
- Determining a characteristic of the optical surface measurement

In einem weiteren Schritt kann die optische Fläche mit einer optischen Beschichtung versehen werden, beispielsweise mit einer Antireflexbeschichtung, einer reflektierenden Beschichtung oder einer polarisationsbeeinflussenden Beschichtung.In In another step, the optical surface with a optical coating are provided, for example with a Antireflective coating, a reflective coating or a polarization-influencing coating.

Bei der Bearbeitung eines nicht rotationssymmetrischen Vorprodukts kann es von Vorteil sein, das Vorprodukt mit einem Kragen, z. B. aus Glas zu versehen, der so geformt ist, dass das Vorprodukt mit dem Kragen in eine rotationssymmetrische Halterung, zum Beispiel in ein Haltewerkzeug einer Bearbeitungsmaschine, eingesetzt werden kann. Auf diese Weise können herkömmliche Haltewerkzeuge verwendet werden, ohne sie für die spezielle Form eines nicht rotationssymmetrischen Vorprodukts anzupassen.at the processing of a non-rotationally symmetrical precursor can it may be advantageous to use the precursor with a collar, z. B. off To provide glass, which is shaped so that the precursor with the Collar in a rotationally symmetrical holder, for example in a holding tool a processing machine, are used can. In this way, conventional holding tools used without them for the special shape of a not rotationally symmetrical precursor.

Besonders geeignet sind die beschriebenen Verfahren zur Herstellung optischer Elemente aus Materialien wie optisches Glas, insbesondere Borsilikatglas, Quarzglas, Quarzkristall, Fluoridkristall, Spinell, Aluminiumoxid, insbesondere α-Al₂O₃ (Korund, Saphir), Magnesiumoxid, Yttrium-Aluminium-Granat oder Lutetium-Aluminium-Granat. Als Fluoridkristalle kommen insbesondere Calciumfluorid CaF₂, Magnesiumfluorid MgF₂, Bariumfluorid BaF₂ und Lithiumfluorid LiF in Frage. Darüber hinaus kommen für Anwendungen im EUV-Wellenlängenbereich Low-CTE-Materialien in Frage. Rohlinge aus diesen Materialien sind in der für die Mikrolithographie notwendigen Spezifikation aufwändig herzustellen und schwierig zu bearbeiten. Entsprechend entstehen dadurch auch höhere Kosten. Insbesondere die Oberflächenbearbeitung von Kristallen ist schwierig und zeitaufwändig, weil die Kristallstruktur Vorzugsrichtungen vorgibt, in denen ein Materialabtrag leichter erfolgt als in anderen Richtungen.Particularly suitable are the described methods for producing optical elements from materials such as optical glass, in particular borosilicate glass, quartz glass, quartz crystal, fluoride crystal, spinel, alumina, in particular α-Al ₂ O ₃ (corundum, sapphire), magnesium oxide, yttrium aluminum garnet or lutetium aluminum garnet. Particularly suitable fluoride crystals are calcium fluoride CaF ₂ , magnesium fluoride MgF ₂ , barium fluoride BaF ₂ and lithium fluoride LiF. In addition, low-CTE materials are suitable for applications in the EUV wavelength range. Blanks made of these materials are complex to produce and difficult to process in the specification required for microlithography. Accordingly, this also results in higher costs. In particular, the surface treatment of crystals is difficult and time-consuming, because the crystal structure predetermines preferred directions in which a material removal is easier than in other directions.

Eine nach diesem Verfahren hergestellte Linse, ein Spiegel oder eine Planparallelplatte wird bevorzugt in oder in der Nähe einer Feldebene eines Objektivs eingesetzt. In dieser Position ist der Footprint des Belichtungsstrahlenbündels relativ klein gegenüber anderen Positionen in einem Objektiv. Dies ermöglicht besonders viel Materialeinsparung.A produced by this process lens, a mirror or a Plan parallel plate is preferably in or near one Field level of a lens used. In this position is the Footprint of the exposure beam relatively small over other positions in a lens. this makes possible especially much material savings.

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Objektivs für eine Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie ist es günstig, ein oder mehrere optische Elemente nach einem der zuvor beschriebenen Verfahren herzustellen. Dabei wird zunächst der Nutzbereich des optischen Elements an seiner Position im Objektiv bestimmt und ein entsprechendes Vorprodukt bereitgestellt bzw. die Oberfläche eines rotationssymmetrischen Vorprodukts entsprechend bearbeitet. Die optischen Elemente werden dann so im Objektiv angeordnet, dass nur der endbearbeitete Teilbereich von dem Belichtungsstrahlenbündel ausgeleuchtet wird.at a method for producing a lens for a Projection exposure system of microlithography is favorable, one or more optical elements according to one of the previously described Process to produce. First, the useful area the optical element is determined at its position in the lens and provided a corresponding precursor or the surface processed a rotationally symmetrical precursor accordingly. The optical elements are then arranged in the lens so that only the finished portion of the exposure beam is illuminated.

Besonders günstig ist es, bei der Herstellung des Objektivs die einzelnen optischen Elemente so zueinander zu orientieren, dass die Abbildungsfehler des Objektivs minimal werden. Dies gilt vor allem dann, wenn das Material des Grundkörpers lokale Inhomogenitäten aufweist.In the manufacture of the objective, the individual optical elements are oriented relative to one another in such a way that the aberrations are particularly favorable of the lens become minimal. This is especially true if the material of the body has local inhomogeneities.

Zu diesem Zweck kann man beispielsweise die optischen Elemente eines Objektivs in ihre Position mit dem im Objektivdesign vorgesehenen Abstand zueinander anordnen und einzelne optische Elemente so gegeneinander um die optische Achse verdrehen, dass die Abbildungsfehler minimal werden. Die nach einem der zuvor beschriebenen Verfahren hergestellten optischen Elemente werden bei der Objektivjustage in ihrer Ausrichtung festgehalten und nur die rotationssymmetrisch ausgeführten und vollflächig bearbeiteten optischen Elemente zur Korrektur von Abbildungsfehlern um die optische Achse verdreht.To For this purpose one can, for example, the optical elements of a Lens in its position with that provided in the lens design Arrange distance to each other and individual optical elements so against each other twisting around the optical axis so that the aberrations minimal become. Those prepared by one of the methods described above optical elements are in the Objektivjustage in their orientation held and only the rotationally symmetrical running and full surface processed optical elements for correction twisted by aberrations about the optical axis.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung wird die Form der endbearbeiteten Teilfläche eines erfindungsgemäßen optischen Elements bzw. die nicht rotationssymmetrische Form einer erfindungsgemäßen Linse, Spiegel oder Planparallelplatte so gewählt, dass eine Verdrehung um einige Winkelgrade möglich ist. Als besonders geeignet hat sich hier eine Sattelform erwiesen.In a particularly advantageous embodiment, the shape the finished part surface of an inventive optical element or the non-rotationally symmetrical shape of a lens, mirror or plane parallel plate according to the invention chosen so that a twist by a few degrees is possible. Especially suitable here is one Saddle shape proven.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand der Zeichnung:Closer the invention is explained with reference to the drawing:

1 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Elements mit einer optischen Beschichtung 1 shows a schematic representation of an optical element with an optical coating

2 zeigt einen Grundkörper mit nur teilweise endbearbeiteter optischer Fläche 2 shows a base body with only partially finished optical surface

3 zeigt ein optisches Element mit einem nicht rotationssymmetrischen Grundkörper 3 shows an optical element with a non-rotationally symmetric body

4 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einem Objektiv einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten optischen Element 4 schematically shows a section of an objective of a projection exposure apparatus with an optical element produced by the method according to the invention

5 zeigt einen Grundkörper mit nur teilweise endbearbeiteter optischer Fläche, wobei die endbearbeitete Teilfläche sattelförmig ausgeführt ist. 5 shows a base body with only partially finished optical surface, wherein the finished part surface is made saddle-shaped.

6 zeigt ein aus einem nicht rotationssymmetrischen Vorprodukt gefertigtes optisches Element 6 shows an optical element made of a non-rotationally symmetrical precursor

7 zeigt einen Linsengrundkörper, der zur Bearbeitung in einen Glaskragen gefasst ist 7 shows a lens body, which is set for processing in a glass collar

1 zeigt eine schematische Darstellung der Seitenansicht eines optischen Elements 1. Es handelt sich um eine Linse aus einem Grundkörper 3 mit einer umlaufenden Randfläche 9 und zwei optischen Flächen 7, auf welche eine Antireflexbeschichtung 5 aufgebracht ist. Die Antireflexbeschichtung 5 kann mehrere Einzelschichten umfassen, wobei benachbarte Einzelschichten in der Regel aus unterschiedlichen Materialien bestehen. 1 shows a schematic representation of the side view of an optical element 1 , It is a lens from a basic body 3 with a peripheral edge surface 9 and two optical surfaces 7 on which an anti-reflective coating 5 is applied. The anti-reflective coating 5 may include multiple monolayers, with adjacent monolayers typically made of different materials.

Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Linse 201 ist in 2 in Aufsicht gezeigt. Der Grundkörper 203 wurde durch Vorbearbeitung, z. B. durch Vor- und gegebenenfalls Feinschleifen eines zylindersymmetrischen Linsenrohlings zu einem Vorprodukt mit einer Passegenauigkeit von einigen μm RMS und einer Rauhigkeit von einigen 100 nm RMS bis zu einigen 10 μm RMS hergestellt. Die Teilfläche 213 der optischen Fläche wurde keinen weiteren Endbearbeitungsschritten unterzogen, sondern weist noch die Oberflächenqualität des Vorproduktes auf. Die Teilfläche 215 wurde dagegen in weiteren Endbearbeitungsschritten poliert und korrigiert. Sie weist nach diesen Schritten eine Passegenauigkeit von einigen nm RMS oder weniger und eine Rauhigkeit von einigen nm RMS oder weniger auf, entsprechend der für die Linse 201 hinterlegten Optikspezifikation. Die endbearbeitete Teilfläche 215 umfasst vollständig den optischen Nutzbereich 217 den das optische Element an derjenigen Stelle des Objektivs in einer Projektionsbelichtungsanlage aufweist, für die es vorgesehen ist. Ein rechtecksförmiger optischer Nutzbereich 217 ergibt sich insbesondere bei Linsen eines Projektionsobjektivs in einem Waferscanner, die in unmittelbarer Nähe einer Feldebene angeordnet sind.A lens produced by the process according to the invention 201 is in 2 shown in supervision. The main body 203 was by pre-processing, z. Example, by preliminary and optionally fine grinding a cylindrically symmetric lens blank to a precursor with a fit accuracy of a few microns RMS and a roughness of a few 100 nm RMS up to a few 10 microns RMS produced. The subarea 213 The optical surface was not subjected to any further finishing steps, but still has the surface quality of the precursor. The subarea 215 was, however, polished and corrected in further finishing steps. It has a matching accuracy of several nm RMS or less and a roughness of a few nm RMS or less according to these steps, corresponding to that for the lens 201 deposited optics specification. The finished part surface 215 completely covers the optical working area 217 having the optical element at the location of the lens in a projection exposure apparatus for which it is intended. A rectangular optical useful range 217 results in particular in lenses of a projection lens in a wafer scanner, which are arranged in the immediate vicinity of a field plane.

Die Anforderungen, die an die optische Qualität von Linsenmaterialien gestellt werden, sind für die Anwendung in einer Projektionsbelichtungsanlage besonders hoch. Insbesondere Linsen im Projektionsobjektiv dürfen nur minimale Materialfehler, z. B. Brechungsindexinhomogenitäten, aufweisen, weil diese zu Abbildungsfehlern führen. Ein Vorprodukt, das nicht in seinem gesamten Volumen diesen hohen Anforderungen genügt, kann jedoch trotzdem eingesetzt werden, wenn sichergestellt werden kann, dass diejenigen Volumenbereiche, die die größte Dichte an Materialfehlern aufweisen, nicht von Projektionslicht durchstrahlt werden. Bei der Herstellung einer Linse nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dies gewährleistet, indem zur Endbearbeitung die Lage der Teilfläche 215 so ausgewählt wird, dass das Linsenmaterial unterhalb der Teilfläche 215 die geringste Dichte an Materialfehlern aufweist.The requirements placed on the optical quality of lens materials are particularly high for use in a projection exposure machine. In particular, lenses in the projection lens may only minimal material errors, eg. B. refractive index inhomogeneities, because they lead to aberrations. However, a precursor which does not meet these high requirements in its entire volume can nevertheless be used if it can be ensured that those volume areas which have the greatest density of material defects are not irradiated by projection light. In the manufacture of a lens according to the inventive method, this is ensured by the final machining of the position of the partial surface 215 is selected so that the lens material below the subarea 215 has the lowest density of material defects.

In 3 ist eine Linse 301 dargestellt, welche gemäß dem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren aus einem nicht rotationssymmetrischen, hier einem nahezu rechteckigen Grundkörper 303 hergestellt wurde. Dieser Grundkörper 303 wurde mittels Vorbearbeitungs- und Endbearbeitungsschritten so bearbeitet, dass die gesamte optische Fläche 315 eine Passegenauigkeit von < 1 nm RMS und eine Rauhigkeit von < 1 nm RMS aufweist. Die Fläche 315 wurde so gewählt, dass sie etwas größer ist als der optische Nutzbereich 317, um am Linsenrand noch Raum für die Fassung während der Bearbeitung und für die Linsenfassung im Objektiv zur Verfügung zu stellen. Auf diese Weise sind zum einen signifikante Einsparungen bei der Materialbeschaffung möglich, da die Rohteildimensionen bzw. das Rohteilgewicht um einige 10% verringert werden können. Zum anderen wird dadurch das Gewicht des Objektivs der Projektionsbelichtungsanlage, in der eine oder mehrere solcher Linsen eingesetzt werden, erheblich verringert.In 3 is a lens 301 represented, which according to the alternative method of the invention from a non-rotationally symmetrical, here a nearly rectangular body 303 was produced. This basic body 303 was processed by pre-processing and finishing steps so that the entire optical surface 315 an accuracy of <1 nm RMS and a Roughness of <1 nm RMS. The area 315 was chosen to be slightly larger than the optical payload 317 to make room for the frame at the edge of the lens during processing and for the lens frame in the lens. In this way, on the one hand, significant savings in material procurement are possible because the blank dimensions or the blank weight can be reduced by a few 10%. On the other hand, this considerably reduces the weight of the projection exposure apparatus objective in which one or more such lenses are used.

4 zeigt einen Ausschnitt aus einem Objektiv einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie mit zwei Linsen 401 und 419, die auf der optischen Achse OA des Objektivs angeordnet sind. Linse 401 weist eine endbearbeitete Teilfläche 415 auf, die den gesamten optischen Nutzbereich 417 umfasst. Linse 419 ist eine herkömmliche Linse, bei der die gesamte optische Fläche eine homogene Oberflächenqualität aufweist. Beide Linsen 401 und 419 sind auf ihrer gesamten optischen Fläche mit einer Antireflexbeschichtung versehen (nicht eingezeichnet). 4 shows a section of a lens of a projection exposure system of microlithography with two lenses 401 and 419 which are arranged on the optical axis OA of the objective. lens 401 has a finished part surface 415 on, covering the entire optical working area 417 includes. lens 419 is a conventional lens in which the entire optical surface has a homogeneous surface quality. Both lenses 401 and 419 are provided with an antireflection coating on their entire optical surface (not shown).

Material- oder Passefehler können beim Zusammenbau und der Justage des Objektivs ausgeglichen werden, indem einzelne Linsen oder Linsengruppen relativ zueinander um die optische Achse OA des Objektivs verdreht werden, bis ein resultierender Bildfehler minimal wird. Bei der Objektivjustage wird also die Linse 419 so in Pfeilrichtung um die optische Achse verdreht, bis die Abbildungsfehler des Gesamtobjektivs minimal werden. Die rotationssymmetrische Linse 419 kann dabei um einen beliebigen Winkelbetrag verdreht werden. Die nicht rotationssymmetrische Linse 401, die nur auf einem Teilbereich ihrer optischen Flächen endbearbeitet ist, wird dabei in ihrer Position festgehalten, weil bei einer Rotation der Linse 401 um die optische Achse OA die endbearbeitete Teilfläche 415 nicht mehr den gesamten optischen Nutzbereich 417 umschließen würde.Material or mating defects can be compensated for in the assembly and adjustment of the objective by twisting individual lenses or lens groups relative to one another about the optical axis OA of the objective until a resulting aberration becomes minimal. When Objektivjustage so the lens 419 rotated in the direction of the arrow around the optical axis until the aberrations of the total objective become minimal. The rotationally symmetric lens 419 can be rotated by any angle. The non-rotationally symmetric lens 401 , which is finished only on a portion of their optical surfaces is thereby held in position, because during a rotation of the lens 401 around the optical axis OA the finished partial surface 415 no longer the entire optical working area 417 would enclose.

5 zeigt eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Linse 501, die für das beschriebene Justageverfahren besser geeignet ist. Wie bei der Linse in 2 ist die optische Fläche des Grundkörpers 503 in zwei Teilflächen 513 und 515 aufgeteilt, wobei die Teilfläche 513 unverändert die Oberflächenqualität des Vorprodukts aufweist, während die Teilfläche 515 verschiedenen Endbearbeitungsschritten unterzogen wurde. Die Teilfläche 515 umfasst den gesamten optischen Nutzbereich 517 der Linse 501. Die Teilfläche 515 wurde jedoch nicht rechteckig entsprechend der Form des optischen Nutzbereiches 517 ausgestaltet sondern sattelförmig. Diese Geometrie der endbearbeiteten Teilfläche 515 erlaubt es, die Linse 501 um einige Winkelgrade um die optische Achse OA zu verdrehen, und stellt somit zusätzliche Freiheitsgrade für das Justageverfahren bereit. 5 shows a lens produced by the method according to the invention 501 , which is better suited for the described adjustment method. As with the lens in 2 is the optical surface of the main body 503 in two subareas 513 and 515 split, with the subarea 513 unchanged the surface quality of the precursor, while the partial surface 515 subjected to various finishing steps. The subarea 515 covers the entire optical working area 517 the lens 501 , The subarea 515 however, did not become rectangular according to the shape of the optical region of use 517 designed but saddle-shaped. This geometry of the finished face 515 allows the lens 501 to twist a few degrees about the optical axis OA, thus providing additional degrees of freedom for the adjustment process.

Ein ähnliches Vorgehen ist auch für eine nach dem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Linse in der Art der in 3 dargestellten Linse möglich: Während eine Linse, deren Form im Wesentlichen dem (nicht-rotationssymmetrischen) optisch genutzten Bereich entspricht, nicht wie in 4 dargestellt, zur Minimierung von Fehlern gegen eine oder mehrere andere Objektivlinsen verdreht werden kann, erlaubt eine sattelförmige Ausgestaltung der Linsenform zumindest eine Verdrehung um einige Winkelgrade.A similar procedure is also for a lens produced by the alternative method according to the invention in the manner of 3 While a lens whose shape substantially corresponds to the (non-rotationally symmetric) optically used region is not possible as in FIG 4 shown, can be rotated to minimize errors against one or more other objective lenses, allows a saddle-shaped configuration of the lens shape at least one rotation by a few degrees.

In 6 ist ein Spiegel 601 für ein Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage dargestellt, der nach dem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Ein solcher optischer Nutzbereich und eine entsprechende Spiegelform können beispielsweise in einem EUV-Lithographiesystem vorgesehen sein. Als Rohling wurde ein nierenförmiges Zerodur-Spiegelsubstrat gewählt und Vor- und Endbearbeitungsschritten unterzogen. Die optische Fläche des nicht rotationssymmetrischen Grundkörpers umfasst den gesamten optische Nutzbereich 617 des Spiegels 601. Abschließend wird der Grundkörper 603 mit einer optischen Beschichtung versehen, die ein möglichst hohes Reflexionsvermögen des Spiegels 601 gewährleistet. Alternativ könnte der Spiegel auch wie die optischen Elemente in 2 und 5 einen Grundkörper mit einer optischen Fläche mit zwei Teilflächen aufweisen, wobei die eine Teilfläche nur der Vorbearbeitung unterzogen wurde, während die andere Teilfläche, die den optischen Nutzbereich des Spiegels umfasst, einer Endbearbeitung unterzogen worden und mit einer reflektierenden Schicht versehen worden ist.In 6 is a mirror 601 for a projection objective of a projection exposure apparatus manufactured according to the alternative method according to the invention. Such an optical useful range and a corresponding mirror shape can be provided, for example, in an EUV lithography system. As a blank, a kidney-shaped Zerodur mirror substrate was selected and subjected to preliminary and finishing steps. The optical surface of the non-rotationally symmetric basic body comprises the entire optical useful range 617 of the mirror 601 , Finally, the main body 603 provided with an optical coating, the highest possible reflectivity of the mirror 601 guaranteed. Alternatively, the mirror could also be like the optical elements in 2 and 5 a base body having an optical surface with two partial surfaces, wherein the one partial surface was subjected only to the pre-processing, while the other partial surface, which comprises the optical useful range of the mirror, has been subjected to a finishing and provided with a reflective layer.

Um zu ermöglichen, dass bei der Bearbeitung und späteren Objektivfassung solcher nicht rotationssymmetrischer optischer Elemente herkömmliche Haltestrukturen für herkömmliche rotationssymmetrische optische Elemente verwendet werden können, werden die nicht rotationssymmetrischen Rohlinge mit einem Bearbeitungskragen, z. B. einem Glaskragen versehen. Der Glaskragen ist deutlich günstiger als das für Elemente der Lithographieoptik verwendete Material. Eine rotationssymmetrische Halterung 723 mit einem solchen mit Glaskragen 721 versehenen nicht rotationssymmetrischen optischen Element, in diesem Fall einer sattelförmigen Linse 701, ist in 7 dargestellt. Auch für die Fassung des optischen Elements im Objektiv selbst kann ein solcher Bearbeitungskragen vorgesehen werden. Alternativ wird die verwendete Fassungstechnik an die verkleinerte Linsenform angepasst.In order to allow that conventional holding structures for conventional rotationally symmetric optical elements can be used in the processing and later lens detection of such non-rotationally symmetrical optical elements, the non-rotationally symmetric blanks with a processing collar, z. B. provided a glass collar. The glass collar is significantly cheaper than the material used for elements of lithographic optics. A rotationally symmetrical holder 723 with a glass collar 721 provided non-rotationally symmetrical optical element, in this case a saddle-shaped lens 701 , is in 7 shown. Also, for the version of the optical element in the lens itself, such a processing collar can be provided. Alternatively, the socket technology used is adapted to the reduced lens shape.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2005/098506 A1 [0009]
WO 03/052462 A2 [0010]
US 5488229 [0011]

Claims

Method for producing an optical element ( 201 . 401 . 501 ) for a lens for a microlithography projection exposure apparatus, comprising the steps of: providing a precursor having an optical surface; and finishing the optical surface only on a partial surface ( 215 . 415 . 515 ) of the optical surface, which is smaller than the optical surface ( 7 . 607 . 707 ).

Method according to claim 1, characterized in that the partial surface ( 215 . 415 . 515 ) is selected so that it determines the optical useful range ( 217 . 417 . 517 ) of the optical element ( 201 . 401 . 501 ) at a certain position in the lens.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the optical element ( 201 . 401 . 501 ) is a transmitting optical element, in particular a lens or a plane parallel plate.

Method according to claim 1 or 2, characterized that the optical element is a mirror.

Method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the partial surface ( 215 . 415 . 515 ) is selected such that a partial volume of the optical element covered thereby ( 201 . 401 . 501 ) has a lower density of material defects than a partial volume of the optical element, which differs from the non-finished partial area (FIG. 213 . 513 ) of the optical surface is covered.

Method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the partial surface ( 515 ) is saddle-shaped.

Method according to at least one of the claims 1 to 6, characterized in that the step of finishing at least one of the sub-steps Polishing, Correct, Feinkorrigieren or Determine one for the optical surface characteristic measured variable, includes.

Method according to claim 7, characterized in that that the characteristic measured variable is selected is from the group comprising Passe, micro roughness, centering, wedging and center thickness.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the optical element ( 201 . 401 . 501 ) is provided with an optical coating.

A method according to claim 9, characterized in that the optical coating substantially only on the partial surface ( 215 . 415 . 515 ) is applied.

Method according to one of claims 9 or 10, characterized in that the optical coating is an antireflective coating is.

Method according to one of claims 9 or 10, characterized in that the optical coating is a reflective Coating is.

Method according to one of claims 9 or 10, characterized in that the optical coating has a polarization-influencing Coating is.

Optical element ( 201 . 401 . 501 ) produced by a process according to any one of claims 1 to 13.

Optical element ( 201 . 401 . 501 ) comprising a base body with an optical surface, characterized in that the optical surface has a first partial surface ( 215 . 415 . 515 ) and a second subarea ( 213 . 413 . 513 ), wherein the first partial area ( 215 . 415 . 515 ) one of the second partial surface ( 213 . 413 . 513 ) has different surface quality.

Optical element ( 201 . 401 . 501 ) according to claim 15, characterized in that the first partial surface ( 215 . 415 . 515 ) has a higher accuracy than the second partial surface ( 213 . 413 . 513 ).

Optical element ( 201 . 401 . 501 ) according to claim 15 or 16, characterized in that the first partial surface ( 215 . 415 . 515 ) has a lower roughness than the second partial surface ( 213 . 413 . 513 ).

Optical element ( 201 . 401 . 501 ) according to at least one of claims 15 to 17, wherein the optical surface has an optical useful range ( 217 . 417 . 517 ), characterized in that the first partial surface ( 215 . 415 . 515 ) the optical useful range ( 217 . 417 . 517 ).

Optical element ( 201 . 401 . 501 ) according to at least one of claims 15 to 18, characterized in that the optical element ( 201 . 401 . 501 ) is a transmitting optical element.

Optical element according to at least one of the claims 15 to 18, characterized in that the optical element a Mirror is.

Optical element ( 201 . 401 . 501 ) according to at least one of claims 15 to 20, characterized in that the first partial surface ( 215 . 415 . 515 ) has a matching deviation of less than 10 nm RMS, in particular less than 1 nm RMS.

Objective according to at least one of claims 15 to 21, characterized in that the first partial surface has a roughness ( 215 . 415 . 515 ) of less than 5 nm RMS, in particular less than 1 nm RMS.

Optical element ( 201 . 401 . 501 ) according to at least one of claims 15 to 22, characterized in that the optical element ( 201 . 401 . 501 ) comprises a material selected from the group consisting of optical glass, borosilicate glass, quartz glass, quartz crystal, fluoride crystal, spinel MgAl ₂ O ₄ , magnesium oxide MgO, aluminum oxide Al ₂ O ₃ , yttrium aluminum garnet Y ₃ Al ₅ O ₁₂ , lutetium Aluminum garnet Lu ₃ Al ₅ O ₁₂ .

Optical element ( 201 . 401 . 501 ) according to claim 23, characterized in that the fluoride crystal is calcium fluoride CaF ₂ , magnesium fluoride MgF ₂ or lithium fluoride LiF.

Optical element ( 201 . 401 . 501 ) according to at least one of claims 15 to 22, characterized in that the optical element ( 201 . 401 . 501 ) comprises a material having a thermal expansion coefficient of less than 0.1 × 10 ^-6 K ^-1 , in particular less than 0.002 × 10 ^-6 K ^-1 , in particular less than 0.0001 × 10 ^-6 K ^-1 , in particular a doped quartz glass or a glass ceramic.

Optical element ( 201 . 401 . 501 ) according to claim 25, characterized in that the material is ULE, Zerodur, Clearceram or Cordierite.

Lens containing at least one optical element ( 201 . 401 . 501 ) according to one of claims 14 to 26.

Lens according to claim 27, characterized in that the at least one optical element ( 201 . 401 . 501 ) is arranged in or near a field plane of the lens.

Projection exposure machine for microlithography containing an objective according to claim 27 or 28.

Method for producing an optical element ( 301 . 601 . 701 ), in particular a lens, a mirror or a plane parallel plate, for an objective and / or for an illumination system of a microlithography projection exposure apparatus, comprising the steps of: providing a non-rotationally symmetrical precursor, finishing the precursor product to produce the optical element ( 301 . 601 . 701 ) with finished optical surfaces.

A method according to claim 30, characterized in that the shape of the non-rotationally symmetrical precursor is selected so that an optical surface of the optical element ( 301 . 601 . 701 ) the optical useful range ( 317 . 617 ) of the optical element ( 301 . 601 . 701 ) at a certain position in the lens.

Method according to one of claims 30 or 31, characterized in that the step of finishing at least one of the sub-steps Polishing the optical surface, Correct the optical surface, Fine-tuning the optical Area, Coating the optical surface with an optical coating, Determine a for the optical surface characteristic measured variable, includes.

Method according to claim 32, characterized in that the optical coating is an antireflective coating.

Method according to claim 32, characterized in that that the optical coating is a reflective coating is.

Method according to claim 32, characterized in that that the optical coating has a polarization-influencing Coating is.

Method according to claim 32, characterized in that that the characteristic measured variable is selected is from the group comprising Passe, micro roughness, centering, wedging and center thickness.

Method according to at least one of claims 30 to 36, characterized in that the non-rotationally symmetrical precursor in carrying out at least one of the sub-steps with an auxiliary collar ( 721 ), in particular of glass or plastic, is provided.

A method according to claim 37, characterized in that the auxiliary collar is designed so that with the auxiliary collar ( 721 ) provided precursor into a rotationally symmetrical holding tool ( 723 ) can be used.

A method according to claim 37 or 38, characterized in that the auxiliary collar ( 721 ) has a substantially rotationally symmetric / cylindrical edge.

Optical element ( 301 . 601 . 701 ), in particular lens, mirror or plane parallel plate, for a lens for a microlithographic projection exposure apparatus produced by the method according to one of claims 30 to 39.

Optical element ( 301 . 601 . 701 ) according to claim 40, characterized in that the optical element ( 301 . 601 . 701 ) comprises a material selected from the group consisting of optical glass, borosilicate glass, quartz glass, quartz crystal, fluoride crystal, spinel MgAl ₂ O ₄ , alumina Al ₂ O ₃ and yttrium aluminum garnet Y ₃ A ₁₅ O ₁₂ .

Optical element ( 301 . 601 . 701 ) according to claim 41, characterized in that the fluoride crystal is calcium fluoride CaF ₂ , magnesium fluoride MgF ₂ or lithium fluoride LiF.

Optical element ( 301 . 601 . 701 ) according to claim 40, characterized in that the optical element ( 301 . 601 . 701 ) comprises a material having a thermal expansion coefficient of less than 0.1 × 10 ^-6 K ^-1 , in particular less than 0.002 × 10 ^-6 K ^-1 , in particular less than 0.0001 × 10 ^-6 K ^-1 , in particular a doped quartz glass or a glass ceramic.

Optical element ( 301 . 601 . 701 ) according to claim 43, characterized in that the material is ULE, Zerodur, Clearceram or Cordierite.

Optical element ( 301 . 601 . 701 ) according to one of claims 40 to 44, characterized in that the optical element ( 301 . 601 . 701 ) has a saddle shape.

Lens for a microlithographic projection exposure apparatus, comprising at least one optical element ( 301 . 601 . 701 ) according to any one of claims 40 to 45.

Lens according to claim 46, characterized that the at least one optical element in or near a field plane of the lens is arranged.

Projection exposure machine with a lens according to one of claims 46 or 47.

Method for producing a lens for a microlithographic projection exposure apparatus, comprising the steps of: producing a first optical element ( 401 ) according to the method according to at least one of claims 1 to 13 or according to the method according to at least one of claims 30 to 39, arranging the first optical element ( 401 ) in the lens so that a maximum of the finished portion of a beam that passes through the lens is illuminated.

Method according to claim 49, characterized in that at least one second optical element ( 419 ) is arranged in the lens and that the first optical element ( 401 ) and the second optical element ( 419 ) are oriented relative to one another such that at least one aberration of the objective becomes minimal.

A method according to claim 50, characterized in that the second optical element ( 419 ) relative to the first optical element ( 401 ) is rotated about the optical axis (OA).

A method according to claim 51, characterized in that the first optical element ( 401 ) is held in the orientation with respect to the optical axis (OA) of the lens.