DE10239956A1 - Catadioptric microscopic objective for UV light in semiconductor production and testing has massive lens body in refractive section and off axis reflection - Google Patents

Catadioptric microscopic objective for UV light in semiconductor production and testing has massive lens body in refractive section and off axis reflection Download PDF

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Abstract

An imaging objective, especially for microscopy, comprises at least one catadioptric part (1') having an optical axis and a massive body refractive section (5') with first and second faces (5.1',5.2') along the optical axis and a reflective section (5.3') distanced from the optical axis.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Objektiv zum Abbilden eines Objekts, insbesondere ein Mikroskopobjektiv, mit wenigstens einem katadioptrischen Objektivteil, der eine optische Achse sowie einen refraktiven Objektivabschnitt und einem reflektiven Objektivabschnitt aufweist.The present invention relates to a lens for imaging an object, in particular a microscope lens, with at least one catadioptric lens part that has an optical Axis as well as a refractive lens section and a reflective Has lens section.

Derartige katadioptrische Objektive eignen sich besonders für Anwendungen, die mit ultraviolettem Licht arbeiten, wie dies beispielsweise in der Halbleiterproduktion unter bestimmten Konstellationen bei der Prüfung von Wafern der Fall ist.Such catadioptric lenses are particularly suitable for Applications that work with ultraviolet light, such as this in semiconductor production under certain constellations The examination of wafers is the case.

Aus der DE 197 31 291 A1 ist ein gattungsgemäßes Objektiv bekannt, bei dem der katadioptrische Objektivteil zwei voneinander beabstandete Linsen aus Quarzglas umfasst, die den refraktiven Objektivabschnitt bilden und auf ihren einander abgewandten Seiten zur Ausbildung des reflektiven Objektivabschnitts jeweils mit einer reflektierenden Beschichtung versehen sind.From the DE 197 31 291 A1 a generic lens is known in which the catadioptric lens part comprises two spaced apart lenses made of quartz glass, which form the refractive lens section and are each provided with a reflective coating on their sides facing away from one another to form the reflective lens section.

Für die Waferprüfung mit ultraviolettem Licht wird im Zusammenhang mit dem bekannten Objektiv ein UV-Laser eingesetzt, der das zu untersuchende Objekt durch Öffnungen in den Linsen und der jeweiligen reflektierenden Beschichtung hindurch beleuchtet. Alternativ sind lediglich im Verlauf des Laserstrahls entsprechende Aussparungen in der reflektierenden Beschichtung vorgesehen, um den Laserstrahl nicht zu behindern.For the wafer inspection with ultraviolet light is associated with the known Objectively a UV laser is used, which is the object to be examined through openings in the lenses and the respective reflective coating illuminated. Alternatives are only in the course of the laser beam appropriate recesses are provided in the reflective coating, so as not to obstruct the laser beam.

Während der Laserstrahl bei der ersten Alternative zwar in grundsätzlich erwünschter Weise ungestört zum Objekt gelangt, wird durch die Öffnungen in den Linsen, insbesondere durch die in deren Bereich erfolgende mehrfache Strahlablenkung, eine unerwünschte Störung in den von Objekt ausgehenden Strahlenverlauf, also in den Beobachtungsstrahlengang eingebracht. Letztlich wird also eine unerwünschte Störung der Abbildung des Objekts erzeugt. Zudem gestaltet es sich vergleichsweise aufwändig, entsprechende Durchlassöffnungen in den Linsen herzustellen und diese dann auch noch ausreichend exakt zueinander zu positionieren.While the laser beam in the first alternative is basically desirable Way undisturbed to Object arrives through the openings in the lenses, in particular through those taking place in their area multiple beam deflection, an undesirable disturbance in the object Beam path, i.e. introduced into the observation beam path. Ultimately, it becomes an undesirable one disorder the image of the object. In addition, it is comparatively consuming, corresponding passage openings in the lenses and then also sufficient to position each other exactly.

Bei der zweiten Alternative kommt es zwar zu keiner nennenswerten Störung des Beobachtungsstrahlengangs, jedoch wird der beleuchtende Laserstrahl beim Passieren beider Linsen mehrfach abgelenkt bzw. zum Teil reflektiert, sodass es zu einer unerwünschten Störung der Beleuchtung des Objekts, also des Beleuchtungsstrahlenganges kommt.The second alternative comes there is no significant disturbance of the observation beam path, however, the illuminating laser beam passes through both lenses distracted several times or partly reflected, so that it becomes a undesirable disorder the illumination of the object, i.e. the illumination beam path comes.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Objektiv der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist und insbesondere bei besonders einfachen Aufbau und möglichst geringem Aufwand einen möglichst störungsfreien Beleuchtungs- und Beobachtungsstrahlengang gewährleistet.The present invention lies hence the task, a lens of the type mentioned to disposal to ask, which does not or at least the disadvantages mentioned above to a lesser extent and especially with a particularly simple structure and if possible the least possible trouble-free Illumination and observation beam path guaranteed.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einem Objektiv gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.The present invention solves this Task based on a lens according to the preamble of the claim 1 by the specified in the characterizing part of claim 1 Characteristics.

Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass man bei einfachem Aufbau und geringem Herstellungsaufwand einen in hohem Maße störungsfreien Beleuchtungs- und Beobachtungsstrahlengang erzielen kann, wenn der refraktive Objektivabschnitt des katadioptrischen Objektivteils von einem einzigen, massiven Körper gebildet ist, der zur Ausbildung des reflektiven Objektivabschnitts an den entsprechenden Stellen reflektierend ausgebildet ist. Durch den einstöckigen, massiven Körper kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass der Laserstrahl im Beleuchtungsstrahlengang eine minimale Anzahl von Grenzflächen durchlaufen muss, an denen er abgelenkt respektive teilweise reflektiert werden könnte. Auch im Hinblick auf den Beobachtungsstrahlengang ergeben sich Vorteile aus der Verwendung eines derartigen massiven Körpers. So ist durch den massiven Körper in einfacher Weise eine dauerhafte, zuverlässige Positionierung der Bestandteile des reflektiven Objektivabschnitts sichergestellt, die im Normalbetrieb keinen nennenswerten Veränderungen unterworfen ist und daher keine Nachjustierung erforderlich macht.The present invention lies based on the technical teaching that with a simple structure and low Manufacturing effort a highly trouble-free lighting and Observation beam path can achieve if the refractive lens section of the catadioptric lens part from a single, massive body is formed to form the reflective lens section is designed to be reflective at the corresponding points. By the one-story, massive body can be achieved in an advantageous manner that the laser beam Pass through a minimal number of interfaces in the illumination beam path must be distracted from or partially reflected could. There are also advantages with regard to the observation beam path from the use of such a massive body. So is through the massive body permanent, reliable positioning of the components in a simple manner of the reflective lens section ensured that in normal operation no noteworthy changes is subject and therefore does not require readjustment.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der refraktive Objektivabschnitt von einem massiven Körper gebildet ist, der eine von der optischen Achse durchdrungene erste Fläche und eine der ersten Fläche gegenüberliegende, von der optischen Achse durchdrungene zweite Fläche aufweist. Zur Ausbildung des reflektiven Objektivabschnitts ist die erste Fläche in einem von der optischen Achse beabstandeten ersten Bereich reflektierend ausgebildet, während die zweite Fläche in einem von der optischen Achse beabstandeten zweiten Bereich reflektierend ausgebildet ist.According to the invention it is provided that the refractive lens section formed by a solid body which is a first surface and one of the first area opposing has a second surface penetrated by the optical axis. For training of the reflective lens section is the first surface in one reflecting first region spaced from the optical axis trained while the second surface reflecting in a second region spaced from the optical axis is trained.

Der massive Körper kann grundsätzlich aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen, welches bei der verwendeten Wellenlänge möglichst geringe Lichtverluste bewirkt. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Objektiv für die Anwendung von UV-Licht, insbesondere von Licht im fernen UV-Bereich, angepasst. Weiter vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Objektiv für die Anwendung von Licht im Wellenlängenbereich von 266 nm angepasst ist. Für derartige UV-Anwendungen eignet sich besonders Quarzglas. Es können insbesondere bei geringen mechanischen Anforderungen jedoch auch andere Gläser verwendet werden. So kommen beispielsweise so genannte Fluoridgläser auf CaF2-Basis, MgF2-Basis, SrF2-Basis, LaF2-Basis, LiF-Gläser oder Mischungen davon in Frage.The solid body can in principle consist of any suitable material, which causes as little light loss as possible at the wavelength used. The lens according to the invention is preferably adapted for the use of UV light, in particular light in the far UV range. The lens according to the invention is further preferably adapted for the use of light in the wavelength range of 266 nm. Quartz glass is particularly suitable for such UV applications. However, other glasses can also be used, in particular with low mechanical requirements. For example, so-called fluoride glasses based on CaF 2 , MgF 2 , SrF 2 , LaF 2 , LiF glasses or mixtures thereof are suitable.

Die reflektierenden Eigenschaften in dem ersten und zweiten Bereich können ebenfalls in beliebiger geeigneter Weise erzielt werden. Bevorzugt ist der erste Bereich und zusätzlich oder alternativ der zweite Bereich verspiegelt. Dies kann durch eine entsprechend geeignete reflektierende Beschichtung oder gleichen erzielt werden. Bei UV-Anwendungen kommt für die Beschichtung bevorzugt Aluminium zum Einsatz, da dieses für UV-Licht über die ganze Bandbreite ein hohes und gleichmäßiges Reflexionsvermögen im Bereich von über 90% aufweist. Es kommen jedoch auch andere Beschichtungsmaterialien wie beispielsweise Molybdän, Wolfram und Chrom in Betracht sowie Silber im Bereich des sichtbaren Lichts.The reflective properties in the first and second areas can also be any be achieved in a suitable manner. The first region and additionally or alternatively the second region are preferably mirrored. This can be achieved by a correspondingly suitable reflective coating or the like. In UV applications, aluminum is preferably used for the coating, since this has a high and uniform reflectivity in the range of over 90% for UV light over the entire range. However, other coating materials such as molybdenum, tungsten and chromium can also be considered, as can silver in the visible light range.

Bei bevorzugten Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Objektivs ist im Bereich der ersten Fläche eine Kopplungseinrichtung zum Einkoppeln von Licht, insbesondere Laserlicht, zur Beleuchtung des Objekts angeordnet. Die Kopplungseinrichtung ist dabei bevorzugt so angeordnet und ausgebildet, dass es in ihrem Bereich zu keiner nennenswerten Störung durch Ablenkung oder Teilreflexion des Lichts kommt. Weiterhin ist die Kopplungseinrichtung vorzugsweise so gestaltet, dass das Licht in ihrem Bereich eine möglichst geringe Anzahl von Grenzflächen zu durchlaufen hat, um die Verluste auf ein Minimum zu reduzieren. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung so gestaltet ist, dass die Eintrittsrichtung des Lichts senkrecht zur ersten Fläche verläuft, sodass es hier in vorteilhafter Weise zu keiner Ablenkung des in den massiven Körper eintretenden Lichts kommt.In preferred developments of the lens according to the invention is one in the area of the first surface Coupling device for coupling light, in particular laser light, arranged to illuminate the object. The coupling device is preferably arranged and designed so that it is in its area no significant disturbance by deflection or partial reflection of the light. Furthermore, the Coupling device preferably designed so that the light in your area one if possible small number of interfaces has to go through in order to reduce losses to a minimum. It is preferably provided that the coupling device is designed in this way is that the direction of entry of the light is perpendicular to the first area runs, so that there is advantageously no distraction of the in the massive body entering light comes.

Die erste Fläche ist bevorzugt zumindest über den ersten Bereich konvex ausgebildet. Dabei kann sie je nach Anwendungsfall über den ersten Bereich eine asphärische oder eine sphärische Geometrie aufweisen. Demgegenüber ist die zweite Fläche zumindest über den zweiten Bereich im wesentlichen eben ausgebildet. Es versteht sich jedoch, dass sie bei anderen Varianten auch eine leichte Krümmung aufweisen kann.The first surface is preferably at least over the the first area is convex. Depending on the application, it can be done via the first area an aspherical or a spherical Have geometry. In contrast, is the second surface at least about the second area is essentially flat. It understands however, that they also have a slight curvature in other variants can.

Bei vorteilhaften, weil kompakten Varianten des erfindungsgemäßen Objektivs ist weiterhin vorgesehen, dass die erste Fläche im Bereich der optischen Achse einen dritten Bereich aufweist, der zur Korrektur wenigstens eines Abbildungsfehlers ausgebildet ist. Bevorzugt wird dabei zumindest der Öffnungsfehler korrigiert, es können zusätzlich oder alternativ aber auch eine oder mehrere andere Abbildungsfehler korrigiert werden. Analog ist bei weiteren bevorzugten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Objektivs vorgesehen, dass die zweite Fläche einen vierten Bereich aufweist, der zur Korrektur wenigstens eines Abbildungsfehlers ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der vierte Bereich zur Korrektur des Öffnungsfehlers konkav ausgebildet.In advantageous because compact Variants of the lens according to the invention it is further provided that the first surface in the area of the optical Axis has a third area, at least for correction an imaging error is formed. At least it is preferred the opening error corrected it can additionally or alternatively one or more other aberrations Getting corrected. The same applies to other preferred configurations of the lens according to the invention provided that the second area has a fourth area which is used to correct at least one Imaging error is formed. Preferably the fourth area to correct the opening error concave.

Günstige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Objektivs mit hoher Beleuchtungsstärke in der Bildebene zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine numerische Apertur NA aufweisen, die größer als 0,7 ist. Vorzugsweise ist die numerische Apertur NA größer als 0,9. Weiter vorzugsweise liegt die numerische Apertur NA oberhalb des Wertes 0,96.Cheap Developments of the lens according to the invention with high illuminance in the Image plane are characterized by the fact that they have a numerical aperture Have NA greater than Is 0.7. The numerical aperture NA is preferably greater than 0.9. The numerical aperture NA is more preferably above of the value 0.96.

Besonders günstige Messanordnungen lassen sich Varianten des erfindungsgemäßen Objektivs erzielen, die derart ausgebildet sind, dass das Objektiv einen Arbeitsabstand zum Objekt aufweist, der größer als 0,5 mm ist.Let particularly favorable measuring arrangements variants of the lens according to the invention achieve that are designed such that the lens a working distance to the object that is larger than Is 0.5 mm.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Objektiv so ausgebildet, dass es einen Objektfelddurchmesser aufweist, der größer als 0,5 mm ist, wodurch in vorteilhafter Weise in einer einzigen Aufnahme ein vergleichsweise großer Abschnitt des zu untersuchenden Objekts erfasst werden kann.The lens according to the invention is preferably formed such that it has an object field diameter that larger than 0.5 mm, which is advantageously in a single shot a comparatively large one Section of the object to be examined can be detected.

Bei bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Objektivs ist vorgesehen, dass der katadioptrische Objektivteil das Objekt auf ein reelles erstes Zwischenbild abbildet.In preferred variants of the lens according to the invention it is intended that the catadioptric lens part the object maps to a real first intermediate image.

Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine hohe Flexibilität bei der Gestaltung der an den katadioptrischen Objektivteil anschließenden Objektivteile, da diese lediglich das reelle Zwischenbild in geeigneter und gewünschter Weise weiter abbilden müssen. Dieses Zwischenbild kann je nach Gestaltung des katadioptrischen Objektivteils korrigiert oder zumindest teilweise unkorrigiert sein. Im letzteren Fall erfolgt die Korrektur der Abbildungsfehler dann über die an den katadioptrischen Objektivteil anschließenden Objektivteile.This advantageously results Way a high flexibility in the design of the lens parts adjoining the catadioptric lens part, since this is only the real intermediate image in a more suitable and desired Way to map. This intermediate image can vary depending on the design of the catadioptric Lens part corrected or at least partially uncorrected. In the latter case, the imaging errors are then corrected via the lens parts adjoining the catadioptric lens part.

Bei weiteren Varianten des erfindungsgemäßen Objektivs mit hoher Vergrößerung bildet schon der katadioptrische Objektivteil das Objekt im Maßstab 2:1 auf ein erstes Zwischenbild ab.In further variants of the lens according to the invention forms with high magnification even the catadioptric lens part the object on a 2: 1 scale on a first intermediate picture.

Weitere günstige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Objektivs mit besonders hoher Abbildungsqualität zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine Mittenabschattung aufweisen, die weniger als 4% der Pupillenfläche beträgt.Further favorable configurations of the lens according to the invention with particularly high image quality are characterized by that they have a central shading that is less than 4% of the pupil area.

Bevorzugte Varianten des erfindungsgemäßen Objektivs weisen wenigstens einen, dem katadioptrischen Objektivteil nachfolgenden refraktiven Objektivteil zum weiteren Abbilden eines von dem katadioptrischen Objektivteil erzeugten ersten Zwischenbildes auf. Dieser refraktive Objektivteil übernimmt dann wie bereits oben beschrieben wurde vorzugsweise zumindest zum Teil die Korrektur der Abbildungsfehler. Dabei kann der refraktive Objektivteil dank des durch den katadioptrischen Objektivteil erzeugten Zwischenbildes besonders flexibel gestaltet und an die gewünschten Abbildungsbedingungen angepasst werden.Preferred variants of the lens according to the invention have at least one that follows the catadioptric lens part refractive lens part for further imaging one of the catadioptric Lens part generated first intermediate image. This refractive Lens part takes over then, as already described above, was preferably at least Part of the correction of aberrations. The refractive Lens part thanks to that generated by the catadioptric lens part Intermediate image designed especially flexible and to the desired Image conditions are adjusted.

Der refraktive Objektivteil kann grundsätzlich je nach den gewünschten Abbildungsbedingungen beliebig gestaltet sein. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass er bildseitig nach Unendlich korrigiert ist. Ebenso kann jedoch vorgesehen sein, dass der refraktive Objektivteil zur bildseitigen Abbildung nach Endlich ausgebildet ist.The refractive lens part can in principle depending on the desired Image conditions can be designed arbitrarily. For example be provided that it is corrected to infinity on the image side. As well However, it can be provided that the refractive lens part for image-side image is finally formed.

Bei vorteilhaften Varianten des erfindungsgemäßen Objektivs ist vorgesehen, dass der refraktive Objektivteil zum Erzeugen eines zweiten Zwischenbildes ausgebildet ist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine zugängliche und korrigierte Pupillenebene generiert werden.In advantageous variants of the lens according to the invention, it is provided that the refractive lens part is designed to generate a second intermediate image. This can advantageously an accessible and corrected pupil plane can be generated.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, welche auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigenFurther preferred configurations the invention result from the dependent claims and the following Description of a preferred embodiment based on the attached Drawings reference. Show it

1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Objektivs; 1 a schematic representation of a preferred embodiment of the lens according to the invention;

2 eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Objektivs; 2 a schematic representation of a further preferred embodiment of the lens according to the invention;

1 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroskopobjektivs mit einem katadioptrischen Objektivteil 1 und einem refraktiven Objektivteil 2, die eine gemeinsame optische Achse 3 aufweisen. Über das Objektiv kann ein Objekt 4, beispielsweise ein Wafer im Rahmen einer Wafer-Inspektion, beobachtet werden. 1 shows a schematic representation of a preferred embodiment of a microscope objective according to the invention with a catadioptric objective part 1 and a refractive lens part 2 that have a common optical axis 3 exhibit. An object can be seen through the lens 4 , for example, a wafer can be observed during a wafer inspection.

Der katadioptrische Objektivteil 1 umfasst einen refraktiven Objektivabschnitt aus einem massiven Quarzglaskörper 5, der eine von der optischen Achse 3 durchdrungene konvexe erste Fläche 5.1 und eine der ersten Fläche 5.1 gegenüberliegende, von der optischen Achse ebenfalls durchdrungene ebene zweite Fläche 5.2 aufweist.The catadioptric lens part 1 comprises a refractive lens section made of a solid quartz glass body 5 that one from the optical axis 3 penetrated convex first surface 5.1 and one of the first area 5.1 opposite flat second surface also penetrated by the optical axis 5.2 having.

Der katadioptrische Objektivteil 1 umfasst weiterhin einen reflektiven Objektivabschnitt. Dieser reflektive Objektivabschnitt ist durch einen reflektierend ausgebildeten, von der optischen Achse 3 beabstandeten ersten Bereich 5.3 der ersten Fläche 5.1 sowie durch einen reflektierend ausgebildeten, von der optischen Achse 3 beabstandeten zweiten Bereich 5.4 der zweiten Fläche 5.2 gebildet.The catadioptric lens part 1 further comprises a reflective lens section. This reflective lens section is formed by a reflective, from the optical axis 3 spaced first area 5.3 the first area 5.1 as well as a reflective one from the optical axis 3 spaced second area 5.4 the second surface 5.2 educated.

Der erste Bereich 5.3 erstreckt sich dabei bis auf einen kreisförmig ausgebildeten, im Bereich der optischen Achse 3 angeordneten dritten Bereich 5.5 annähernd über die gesamte erste Fläche 5.1. Vergleichbares gilt für den zweiten Bereich 5.4, der sich bis auf einen kreisförmig ausgebildeten, im Bereich der optischen Achse 3 angeordneten vierten Bereich 5.6 über die gesamte zweite Fläche 5.2 erstreckt.The first area 5.3 extends to a circular one in the area of the optical axis 3 arranged third area 5.5 approximately over the entire first area 5.1 , The same applies to the second area 5.4 except for a circular one, in the area of the optical axis 3 arranged fourth area 5.6 over the entire second area 5.2 extends.

Die reflektierende Eigenschaft des ersten Bereiches 5.3 und zweiten Bereiches 5.4 wird durch eine dünne Beschichtung zur Verspiegelung der ersten Fläche 5.1 und der zweiten Fläche 5.2 erzielt. Hierfür kommt bevorzugt eine Aluminiumbeschichtung in Frage.The reflective property of the first area 5.3 and second area 5.4 is made with a thin coating to reflect the first surface 5.1 and the second surface 5.2 achieved. An aluminum coating is preferred for this.

Lediglich im Bereich einer Kopplungseinrichtung 6 zum Einkoppeln von UV-Laserlicht 7 ist auf der ersten Fläche 5.1 ebenfalls keine reflektierende Beschichtung angeordnet. Die Kopplungseinrichtung 6 ist so ausgebildet, dass es zu keiner Ablenkung der Laserstrahlen 7 am Eintritt 6.1 in den Körper 5 kommt.Only in the area of a coupling device 6 for coupling UV laser light 7 is on the first surface 5.1 also no reflective coating arranged. The coupling device 6 is designed so that there is no deflection of the laser beams 7 at the entrance 6.1 in the body 5 comes.

Die Laserstrahlen 7 dienen dabei zur Auflichtbeleuchtung des Objekts 4. Durch die Ausgestaltung des refraktiven Objektivabschnitts als massiver Körper 5 ist sichergestellt, dass die Laserstrahlen 7 zur Beleuchtung des Objekts 4 nur minimal durch Ablenkung an Grenzflächen gestört werden, da sie lediglich eine einzige Grenzfläche beim Austritt aus dem Körper 5 in dem vierten Bereich 5.6 passieren und an dieser abgelenkt bzw. teilweise reflektiert werden. Hierdurch wird eine besonders günstige störungsfreie Beleuchtung des Objekts 4 erzielt. Das erfindungsgemäße Objektiv eignet sich daher insbesondere für so genannte Laser-Scattering-Untersuchungen.The laser beams 7 serve to illuminate the object 4 , By designing the refractive lens section as a solid body 5 ensures that the laser beams 7 to illuminate the object 4 are minimally disturbed by distraction at interfaces, since they are only one interface when exiting the body 5 in the fourth area 5.6 happen and be distracted or partially reflected on it. This provides a particularly favorable, trouble-free illumination of the object 4 achieved. The objective according to the invention is therefore particularly suitable for so-called laser scattering examinations.

Das in 1 dargestellte Objektiv weist objektseitig eine numerische Apertur NA = 0,96 auf. Der Arbeitsabstand zum Objekt 4 beträgt mehr als 0,5 mm. Der Objektfelddurchmesser ist dabei größer als 0,5 mm. Das Objektiv weist weiterhin eine Mittenabschattung auf, die weniger als 4% der Pupillenfläche beträgt.This in 1 The objective shown has a numerical aperture NA = 0.96 on the object side. The working distance to object 4 is more than 0.5 mm. The object field diameter is larger than 0.5 mm. The lens also has central shading that is less than 4% of the pupil area.

Wie 1 zu entnehmen ist, ist die erste Fläche 5.1 insbesondere über den ersten Bereich 5.3 konvex ausgebildet, während zweite Fläche 5.2 insbesondere über den zweiten Bereich 5.4 im wesentlichen eben ausgebildet ist. Durch die gewählte Konfiguration bildet der katadioptrische Objektivteil 1 das Objekt 4 im Abbildungsmaßstab 2:1 auf ein reelles, nicht korrigiertes Zwischenbild 8 ab.How 1 can be seen is the first area 5.1 especially about the first area 5.3 convex, while second surface 5.2 especially about the second area 5.4 is essentially flat. Due to the selected configuration, the catadioptric lens part forms 1 the object 4 on a 2: 1 image scale to a real, uncorrected intermediate image 8th from.

Das Zwischenbild 8 wird über den refraktiven Objektivteil 2, der aus einer Anordnung einer Vielzahl von Quarzglaslinsen 9 besteht, weiter in Richtung der – in 1 nicht dargestellten – Bildebene abgebildet. Der refraktive Objektivteil 2 übernimmt dabei durch entsprechende Gestaltung und Anordnung der Linsen 9 die Korrektur der Abbildungsfehler. Der refraktive Objektivteil 2 ist dabei im gezeigten Beispiel bildseitig nach unendlich korrigiert.The intermediate picture 8th is about the refractive lens part 2 which consists of an array of a variety of quartz glass lenses 9 exists, further towards the - in 1 not shown - image plane shown. The refractive lens part 2 takes over by appropriate design and arrangement of the lenses 9 the correction of aberrations. The refractive lens part 2 is corrected to infinity in the example shown on the image side.

Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten des erfindungsgemäßen Objektivs auch schon im Bereich des katadioptrischen Objektivteils eine Korrektur der Abbildungsfehler erfolgen kann. So kann beispielsweise der dritte Bereich der ersten Fläche zur Korrektur wenigstens eines Abbildungsfehlers ausgebildet sein, indem er beispielsweise eine entsprechend veränderte Krümmung aufweist. Ebenso kann der vierte Bereich der zweiten Fläche zur Korrektur wenigstens eines Abbildungsfehlers ausgebildet sein. Insbesondere kann der vierte Bereich zur Korrektur des Öffnungsfehlers entsprechend konkav ausgebildet sein.However, it is understood that at other variants of the lens according to the invention already in the area correction of the aberrations of the catadioptric objective part can be done. For example, the third area of the first area be designed to correct at least one imaging error, by having a correspondingly changed curvature, for example. Likewise can the fourth area of the second surface for correction at least an imaging error. In particular, the fourth area for correcting the opening error accordingly be concave.

Das Material und die Gestaltung und Anordnung der Bestandteile des katadioptrischen Objektivteils 1 und des refraktiven Objektivteils 2 sind so gewählt, dass das Objektiv für die Anwendung von UV-Licht mit einer großen Bandbreite angepasst ist. Insbesondere eignet es sich für die Anwendung mit Licht im fernen UV-Bereich. Speziell ist es für eine Verwendung von Licht im Wellenlängenbereich von 266 nm angepasst.The material and the design and arrangement of the components of the catadioptric lens part 1 and the refractive lens part 2 are selected so that the lens is adapted for the application of UV light with a wide range. It is particularly suitable for use with light in the far UV range. It is specially adapted for the use of light in the wavelength range of 266 nm.

Die nachfolgende Tabelle zeigt die Linsendaten für das in 1 dargestellte Objektiv, wobei die Nummerierung der Flächen am bildseitigen Ende des refraktiven Objektivteils 2 beginnt.The table below shows the lens data for the in 1 lens shown, the Num meriting of the areas at the image-side end of the refractive lens part 2 starts.

Figure 00120001
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroskopobjektivs mit einem katadioptrischen Objektivteil 1' und einem refraktiven Objektivteil 2', die eine gemeinsame optische Achse 3' aufweisen. Über das Objektivs kann ein Objekt 4', beispielsweise ein Wafer im Rahmen einer Wafer-Inspektion, beobachtet werden kann. 2 shows a schematic representation of a further preferred embodiment of a microscope objective according to the invention with a catadioptric objective part 1' and a refractive lens part 2 ' that have a common optical axis 3 ' exhibit. An object can be placed over the lens 4 ' , for example a wafer can be observed as part of a wafer inspection.

Der katadioptrische Objektivteil 1' umfasst einen refraktiven Objektivabschnitt aus einem massiven Quarzglaskörper 5', der eine von der optischen Achse 3' durchdrungene konvexe erste Fläche 5.1' und eine der ersten Fläche 5.1' gegenüberliegende, von der optischen Achse ebenfalls durchdrungene ebene zweite Fläche 5.2' aufweist.The catadioptric lens part 1' comprises a refractive lens section made of a solid quartz glass body 5 ' that one from the optical axis 3 ' penetrated convex first surface 5.1 'and one of the first area 5.1 'Opposite, flat second surface also penetrated by the optical axis 5.2 ' having.

Der katadioptrische Objektivteil 1' umfasst weiterhin einen reflektiven Objektivabschnitt. Dieser reflektive Objektivabschnitt ist durch einen reflektierend ausgebildeten, von der optischen Achse 3' beabstandeten ersten Bereich 5.3' der ersten Fläche 5.1' sowie durch einen reflektierend ausgebildeten, von der optischen Achse 3' beabstandeten zweiten Bereich 5.4' der zweiten Fläche 5.2' gebildet.The catadioptric lens part 1' further comprises a reflective lens section. This reflective lens section is formed by a reflective, from the optical axis 3 ' spaced first area 5.3 'of the first area 5.1 'as well as by a reflective, from the optical axis 3 ' spaced second area 5.4 'of the second area 5.2 ' educated.

Der erste Bereich 5.3' erstreckt sich dabei bis auf einen kreisförmig ausgebildeten, im Bereich der optischen Achse 3' angeordneten dritten Bereich 5.5' annähernd über die gesamte erste Fläche 5.1'. Vergleichbares gilt für den zweiten Bereich 5.4', der sich bis auf einen kreisförmig ausgebildeten, im Bereich der optischen Achse 3' angeordneten vierten Bereich 5.6' über die gesamte zweite Fläche 5.2' erstreckt.The first area 5.3 'extends to a circular one in the region of the optical axis 3 ' arranged third area 5.5 'approximately over the entire first area 5.1 '. The same applies to the second area 5.4 ', except for a circular one, in the area of the optical axis 3 ' arranged fourth area 5.6 'over the entire second area 5.2 'extends.

Die reflektierende Eigenschaft des ersten Bereiches 5.3' und zweiten Bereiches 5.4' wird durch eine dünne Beschichtung zur Verspiegelung der ersten Fläche 5.1' und der zweiten Fläche 5'.2' erzielt. Hierfür kommt bevorzugt eine Aluminiumbeschichtung in Frage.The reflective property of the first area 5.3 'and second area 5.4 'is a thin coating to reflect the first surface 5.1 'and the second surface 5 ' .2 'achieved. An aluminum coating is preferred for this.

Lediglich im Bereich einer Kopplungseinrichtung 6' zum Einkoppeln von UV-Laserlicht 7' ist auf der ersten Fläche 5.1' ebenfalls keine reflektierende Beschichtung angeordnet. Die Kopplungseinrichtung 6' ist so ausgebildet, dass es zu keiner Ablenkung der Laserstrahlen 7' am Eintritt 6.1' in den Körper 5' kommt.Only in the area of a coupling device 6 ' for coupling UV laser light 7 ' is on the first surface 5.1 'also no reflective coating arranged. The coupling device 6 ' is designed so that there is no deflection of the laser beams 7 ' at the entrance 6.1 'in the body 5 ' comes.

Die Laserstrahlen 7' dienen dabei zur Auflichtbeleuchtung des Objekts 4'. Durch die Ausgestaltung des refraktiven Objektivabschnitts als massiver Körper 5' ist sichergestellt, dass die Laserstrahlen 7' zur Beleuchtung des Objekts 4' nur minimal durch Ablenkung an Grenzflächen gestört werden, da sie lediglich eine einzige Grenzfläche beim Austritt aus dem Körper 5' in dem vierten Bereich 5.6' passieren und an dieser abgelenkt bzw. teilweise reflektiert werden. Hierdurch wird eine besonders günstige störungsfreie Beleuchtung des Objekts 4' erzielt. Das erfindungsgemäße Objektiv eignet sich daher insbesondere für so genannte Laser-Scattering-Untersuchungen.The laser beams 7 ' serve to illuminate the object 4 ' , By designing the refractive lens section as a solid body 5 ' ensures that the laser beams 7 ' to illuminate the object 4 ' are minimally disturbed by distraction at interfaces, since they are only a single interface when exiting the body 5 ' in the fourth area 5.6 'happen and be distracted or partially reflected on it. This provides a particularly favorable, trouble-free illumination of the object 4 ' achieved. The objective according to the invention is therefore particularly suitable for so-called laser scattering examinations.

Das in 1' dargestellte Objektiv weist objektseitig eine numerische Apertur NA = 0,96 auf. Der Arbeitsabstand zum Objekt 4' beträgt mehr als 0,5 mm. Der Objektfelddurchmesser ist dabei größer als 0,5 mm. Das Objektiv weist weiterhin eine Mittenabschattung auf, die weniger als 4% der Pupillenfläche beträgt.This in 1 The objective shown has a numerical aperture NA = 0.96 on the object side. The working distance to the object 4 ' is more than 0.5 mm. The object field diameter is larger than 0.5 mm. The lens also has central shading that is less than 4% of the pupil area.

Wie 2 zu entnehmen ist, ist die erste Fläche 5.1' insbesondere über den ersten Bereich 5.3' konvex ausgebildet, während zweite Fläche 5.2' insbesondere über den zweiten Bereich 5.4' im wesentlichen eben ausgebildet ist. Durch die gewählte Konfiguration bildet der katadioptrische Objektivteil 1' das Objekt 4' im Abbildungsmaßstab 2:1' auf ein reelles, nicht korrigiertes Zwischenbild 8' ab.How 2 can be seen is the first area 5.1 'especially about the first area 5.3 'convex while second surface 5.2 'especially about the second area 5.4 'is essentially flat. Due to the selected configuration, the catadioptric lens part forms 1' the object 4 ' on a 2: 1 'scale to a real, uncorrected intermediate image 8th' from.

Das Zwischenbild 8' wird über den refraktiven Objektivteil 2', der aus einer Anordnung einer Vielzahl von Quarzglaslinsen 9' besteht, weiter in Richtung der – in 2 nicht dargestellten – Bildebene abgebildet. Der refraktive Objektivteil 2' übernimmt dabei durch entsprechende Gestaltung und Anordnung der Linsen 9' die Korrektur der Abbildungsfehler. Der refraktive Objektivteil 2' ist dabei im gezeigten Beispiel so ausgebildet, dass er ein zweites, korrigiertes Zwischenbild 10 erzeugt und so eine zugängliche korrigierte Pupillenebene zur Verfügung stellt. Bildseitig ist das Objektiv nach endlich korrigiert. Dabei können im weiteren Strahlengang noch Blenden, wie beispielsweise die Blende 11 vorgesehen sein.The intermediate picture 8th' is about the refractive lens part 2 ' which consists of an array of a variety of quartz glass lenses 9 ' exists, further towards the - in 2 not shown - image plane shown. The refractive lens part 2 ' takes over by appropriate design and arrangement of the lenses 9 ' the correction of aberrations. The refractive lens part 2 ' is formed in the example shown so that it has a second, corrected intermediate image 10 generated and thus provides an accessible corrected pupil plane. The lens is finally corrected on the image side. Apertures, such as the aperture, can also be present in the further beam path 11 be provided.

Das Material und die Gestaltung und Anordnung der Bestandteile des katadioptrischen Objektivteils 1' und des refraktiven Objektivteils 2' sind so gewählt, dass das Objektiv für die Anwendung von UV-Licht mit einer großen Bandbreite angepasst ist. Insbesondere eignet es sich für die Anwendung mit Licht im fernen UV-Bereich. Speziell ist es für eine Verwendung von Licht im Wellenlängenbereich von 266 nm angepasst.The material and the design and arrangement of the components of the catadioptric lens part 1' and the refractive lens part 2 ' are selected so that the lens is adapted for the application of UV light with a wide range. It is particularly suitable for use with light in the far UV range. It is specially adapted for the use of light in the wavelength range of 266 nm.

Die nachfolgende Tabelle zeigt die Linsendaten für das in 2 dargestellte Objektiv, wobei die Nummerierung der Flächen am bildseitigen Ende des refraktiven Objektivteils 2' beginnt.The table below shows the lens data for the in 2 lens shown, the numbering of the areas at the image end of the refractive lens part 2 ' starts.

Figure 00170001
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Claims (21)

Objektiv zum Abbilden eines Objekts, insbesondere Mikroskopobjektiv, mit wenigstens einem katadioptrischen Objektivteil (1; 1'), der eine optische Achse (3; 3') sowie einen refraktiven Objektivabschnitt (5; 5') und einem reflektiven Objektivabschnitt (5.3, 5.4; 5.3', 5.6') aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der refraktive Objektivabschnitt von einem massiven Körper (5; 5') gebildet ist, der eine von der optischen Achse (3; 3') durchdrungene erste Fläche (5.1; 5.1') und eine der ersten Fläche (5.1; 5.1') gegenüberliegende, von der optischen Achse (3; 3') durchdrungene zweite Fläche (5.2; 5.2') aufweist, wobei zur Ausbildung des reflektiven Objektivabschnitts (5.3, 5.4; 5.3', 5.6') die erste Fläche (5.1; 5.1') in einem von der optischen Achse (3; 3') beabstandeten ersten Bereich (5.3; 5.3') reflektierend ausgebildet ist und die zweite Fläche in einem von der optischen Achse (3; 3') beabstandeten zweiten Bereich (5.4; 5.4') reflektierend ausgebildet ist.Objective for imaging an object, in particular a microscope objective, with at least one catadioptric objective part ( 1 ; 1' ) which has an optical axis ( 3 ; 3 ' ) and a refractive lens section ( 5 ; 5 ' ) and a reflective lens section ( 5.3 . 5.4 ; 5.3 ', 5.6'), characterized in that the refractive objective section is surrounded by a solid body ( 5 ; 5 ' ) which is one of the optical axis ( 3 ; 3 ' ) penetrated first surface ( 5.1 ; 5.1 ') and one of the first surfaces ( 5.1 ; 5.1 ') opposite from the optical axis ( 3 ; 3 ' ) penetrated second surface ( 5.2 ; 5.2 '), whereby to form the reflective lens section ( 5.3 . 5.4 ; 5.3 ', 5.6') the first surface ( 5.1 ; 5.1 ') in one of the optical axis ( 3 ; 3 ' ) spaced first area ( 5.3 ; 5.3 ') is reflective and the second surface in one of the optical axis ( 3 ; 3 ' ) spaced second area ( 5.4 ; 5.4 ') is designed to be reflective. Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (5.3; 5.3') und/oder der zweite Bereich (5.4; 5.4') verspiegelt ist.Objective according to claim 1, characterized in that the first region ( 5.3 ; 5.3 ') and / or the second area ( 5.4 ; 5.4 ') is mirrored. Objektiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der ersten Fläche (5.1; 5.1') eine Kopplungseinrichtung (6; 6') zum Einkoppeln von Licht, insbesondere Laserlicht, zur Beleuchtung des Objekts (4; 4') angeordnet ist.Objective according to claim 1 or 2, characterized in that in the region of the first surface ( 5.1 ; 5.1 ') a coupling device ( 6 ; 6 ' ) for coupling light, in particular laser light, for illuminating the object ( 4 ; 4 ' ) is arranged. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fläche (5.1; 5.1') zumindest über den ersten Bereich (5.3; 5.3') konvex ausgebildet ist.Objective according to one of the preceding claims, characterized in that the first surface ( 5.1 ; 5.1 ') at least over the first area ( 5.3 ; 5.3 ') is convex. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fläche (5.1; 5.1') im Bereich der optischen Achse (3; 3') einen dritten Bereich (5.5; 5.5') aufweist, der zur Korrektur wenigstens eines Abbildungsfehlers ausgebildet ist.Objective according to one of the preceding claims, characterized in that the first surface ( 5.1 ; 5.1 ') in the area of the optical axis ( 3 ; 3 ' ) a third area ( 5.5 ; 5.5 '), which is designed to correct at least one aberration. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fläche (5.2; 5.2') zumindest über den zweiten Bereich im wesentlichen eben ausgebildet ist.Objective according to one of the preceding claims, characterized in that the second surface ( 5.2 ; 5.2 ') is at least substantially flat over the second region. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fläche (5.2; 5.2') einen vierten Bereich (5.6; 5.6') aufweist, der zur Korrektur wenigstens eines Abbildungsfehlers ausgebildet ist.Objective according to one of the preceding claims, characterized in that the second surface ( 5.2 ; 5.2 ') a fourth area ( 5.6 ; 5.6 '), which is designed to correct at least one aberration. Objektiv nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte Bereich (5.6; 5.6') zur Korrektur des Öffnungsfehlers konkav ausgebildet ist.Lens according to claim 7, characterized in that the fourth region ( 5.6 ; 5.6 ') is concave to correct the opening error. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine numerische Apertur NA aufweist, die größer als 0,7 ist, vorzugsweise größer als 0,9 ist, weiter vorzugsweise größer als 0,96 ist.Objective according to one of the preceding claims, characterized in that that it has a numerical aperture NA larger than 0.7, preferably greater than 0.9, more preferably greater than Is 0.96. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es derart ausgebildet ist, dass es einen Arbeitsabstand zum Objekt (4; 4') aufweist, der größer als 0,5 mm ist.Objective according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed such that it has a working distance from the object ( 4 ; 4 ' ) that is larger than 0.5 mm. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Objektfelddurchmesser aufweist, der größer als 0,5 mm ist.Objective according to one of the preceding claims, characterized in that that it has an object field diameter that is greater than Is 0.5 mm. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der katadioptrische Objektivteil (1; 1') das Objekt (4; 4') auf ein reelles erstes Zwischenbild (8; 8') abbildet.Objective according to one of the preceding claims, characterized in that the catadioptric objective part ( 1 ; 1' ) the object ( 4 ; 4 ' ) to a real first intermediate image ( 8th ; 8th' ) maps. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der katadioptrische Objektivteil (1; 1') das Objekt (4; 4') im Maßstab 2:1 auf ein erstes Zwischenbild (8; 8') abbildet.Objective according to one of the preceding claims, characterized in that the catadioptric objective part ( 1 ; 1' ) the object ( 4 ; 4 ' ) in a 2: 1 scale to a first intermediate image ( 8th ; 8th' ) maps. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Mittenabschattung aufweist, die weniger als 4% der Pupillenfläche beträgt.Objective according to one of the preceding claims, characterized in that that it has central shading that is less than 4% of pupil surface is. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es für die Anwendung von UV-Licht, insbesondere von Licht im fernen UV-Bereich, angepasst ist.Objective according to one of the preceding claims, characterized in that that it is for adapted the use of UV light, especially light in the far UV range is. Objektiv nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es für die Anwendung von Licht im Wellenlängenbereich von 266 nm angepasst ist.Lens according to claim 15, characterized in that it is for use of light in the wavelength range of 266 nm is adjusted. Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens einen, dem katadioptrischen Objektivteil (1; 1') nachfolgenden refraktiven Objektivteil (2; 2') zum weiteren Abbilden eines von dem katadioptrischen Objektivteil (1; 1') erzeugten ersten Zwischenbildes (8; 8') aufweist.Objective according to one of the preceding claims, characterized in that it has at least one, the catadioptric objective part ( 1 ; 1' ) subsequent refractive lens part ( 2 ; 2 ' ) for further imaging one of the catadioptric objective part ( 1 ; 1' ) generated first intermediate image ( 8th ; 8th' ) having. Objektiv nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der refraktive Objektivteil (2) bildseitig nach Unendlich korrigiert ist.Lens according to claim 17, characterized in that the refractive lens part ( 2 ) is corrected to infinity on the image side. Objektiv nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der refraktive Objektivteil (2') zur bildseitigen Abbildung nach Endlich ausgebildet ist.Lens according to claim 17, characterized in that the refractive lens part ( 2 ' ) is finally designed for image-side imaging. Objektiv nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der refraktive Objektivteil (2') zum Erzeugen eines zweiten Zwischenbildes (10) ausgebildet ist.Lens according to one of claims 17 to 19, characterized in that the refractive lens part ( 2 ' ) to generate a second intermediate image ( 10 ) is trained. Objektiv nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der refraktive Objektivteil (2; 2') zum Korrigieren von Abbildungsfehlern ausgebildet ist.Lens according to one of claims 17 to 20, characterized in that the refractive lens part ( 2 ; 2 ' ) is designed to correct imaging errors.
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