EP1502157A1 - Linse aus kristallmaterial - Google Patents

Linse aus kristallmaterial

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Publication number
EP1502157A1
EP1502157A1 EP02807393A EP02807393A EP1502157A1 EP 1502157 A1 EP1502157 A1 EP 1502157A1 EP 02807393 A EP02807393 A EP 02807393A EP 02807393 A EP02807393 A EP 02807393A EP 1502157 A1 EP1502157 A1 EP 1502157A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lens
crystal
crystal direction
projection
lenses
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02807393A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Birgit Enkisch
Hartmut Enkisch
Toralf Gruner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
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Filing date
Publication date
Priority claimed from PCT/EP2002/005050 external-priority patent/WO2002093209A2/de
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Priority to EP02807393A priority Critical patent/EP1502157A1/de
Priority claimed from PCT/EP2002/012690 external-priority patent/WO2003096124A1/de
Publication of EP1502157A1 publication Critical patent/EP1502157A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a method for producing an optical blank from a crystal material and an optical blank.
  • the optical blank serves as a preliminary stage for the production of a lens or a lens part.
  • the invention thus also relates to a method for producing a lens or a lens part from a crystal material and a lens or a lens part.
  • Such lenses or lens parts are used in objectives, in particular in projection objectives for microlithography.
  • the invention thus also relates to objectives, in particular projection objectives for a microlithography projection exposure system.
  • birefringent lenses result in an unpolarized beam being split into two beams, each with a different polarization state and different propagation speed and direction. If birefringent lenses are used in a lens, they lead to a reduction in the
  • the birefringent effect in lenses can be caused, for example, by stress birefringence, which is caused by the manufacturing process or the mechanical stress on the lens.
  • the birefringence plays a role particularly in crystal optics.
  • Anisotropic crystals are birefringent.
  • isotropic crystals such as cubic fluoride crystals also have an intrinsic birefringence, which is particularly noticeable at VUN wavelengths ( ⁇ 200nm).
  • Cubic fluoride crystals such as calcium fluoride and barium fluoride are preferred lens materials for projection lenses with working wavelengths in this wavelength range. Therefore, the intrinsic birefringence of these crystals, which has a disruptive effect at these wavelengths, must be compensated for by suitable measures.
  • the indexing of the crystal directions is given between the characters " ⁇ " and “>", the indexing of the crystal planes between the characters “ ⁇ ” and “ ⁇ ”.
  • the crystal direction always indicates the direction of the surface normal of the corresponding crystal plane.
  • the crystal direction ⁇ 100> points in the direction of the surface normal of the crystal plane ⁇ 100 ⁇ .
  • the cubic crystals to which the fluoride crystals belong have the main crystal directions ⁇ 110>, ⁇ T l0>, ⁇ T T ⁇ >, ⁇ 101>, ⁇ l ⁇ T>, ⁇ T ⁇ l>, ⁇ T ⁇ T>, ⁇ T ⁇ T>,
  • the main crystal directions ⁇ 100>, ⁇ 010>, ⁇ 001>, ⁇ 00>, ⁇ T ⁇ > and ⁇ O ⁇ T> are equivalent to each other due to the symmetry properties of the cubic crystals, so that in the following crystal directions, which point in one of these main crystal directions, that Prefix "(100) -" is obtained. Crystal planes perpendicular to one of these
  • Main crystal directions are given the prefix "(100) -”. Lenses whose lens axes are parallel to one of these main crystal directions are given the prefix "(100) -".
  • the main crystal directions ⁇ 110>, ⁇ T 10>, ⁇ T 10>, ⁇ T T ⁇ >, ⁇ 101>, ⁇ l ⁇ T>, ⁇ T ⁇ l>, ⁇ T ⁇ T>, ⁇ 011>, ⁇ 0 1 1>, ⁇ 01 T > and ⁇ 0 1 1> are also equivalent to each other, so that in the following crystal directions which point in one of these main crystal directions are given the prefix "(110) -". Crystal planes which are perpendicular to one of these main crystal directions are accordingly given the prefix " (110) - ". Lenses whose lens axes are parallel to one of these main crystal directions are given the prefix "(110) -" accordingly.
  • the main crystal directions ⁇ 111>, ⁇ TIT>, ⁇ TT 1>, ⁇ T 1 T>, ⁇ 1 TT>, ⁇ T 11>, ⁇ 11 1> and ⁇ 11 1> are also equivalent to each other, so that in the following crystal directions which point in one of these main crystal directions are given the prefix "(111) -". Crystal planes which are perpendicular to one of these main crystal directions are accordingly given the prefix "(111) -”. Lenses whose lens axes are parallel to one of these main crystal directions are given the prefix "(111) -" accordingly.
  • calcium fluoride has none intrinsic birefringence as predicted by theory. The intrinsic birefringence is therefore strongly direction-dependent and increases significantly as the wavelength decreases.
  • paired (100), (111) and (110) lenses can reduce the optical path difference for two mutually orthogonal polarization states. Furthermore, the simultaneous use of calcium fluoride lenses and barium fluoride lenses also compensates for the disruptive influence of intrinsic birefringence, since, according to FIG. 2 of this article, the birefringence for comparable crystal directions for barium fluoride and calcium fluoride has opposite sign.
  • Projection objectives and microlithography projection exposure systems are known, for example, from patent application WO 01/50171 AI (US Serial No. 10/177580) and known the writings cited therein.
  • the exemplary embodiments of this application show purely refractive and catadioptric projection objectives with numerical apertures of 0.8 and 0.9, at an operating wavelength of 193 nm and 157 nm. Calcium fluoride is used as the lens material.
  • the compensation methods described above for reducing the disruptive influence of birefringence are based, among other things, on the use of lenses rotated relative to one another about the lens axes.
  • the angle of rotation between two lenses depends, for example, on the crystal direction in which the lens axis of a lens points. In the case of lenses which are produced using a method according to the previously described US Pat. No. 6,201,634, the lens axes point, for example, in the (111) crystal direction.
  • a favorable angle of rotation of 60 ° between two (111) lenses results in accordance with the aforementioned.
  • the angle of rotation relates to the crystal structures of the two lenses. However, the crystal structure of a lens cannot be viewed from the outside.
  • the object of the invention is now to provide a production method for optical blanks from a crystal material as a preliminary stage for the production of lenses or lens parts, which takes into account that those subsequently produced from the optical blanks Lenses or lens parts can be rotated relative to one another with respect to their crystal structures when used in lenses.
  • This object is achieved with a method for producing an optical blank from a crystal material according to claim 1 and an optical blank according to claim 13, a method for producing a lens or a lens part from a crystal material according to claim 16 and claim 18, and a lens or A lens part according to claims 28 and 32, a lens according to claims 33 and 37, a microlithography projection exposure system according to claim 39 and a method for producing semiconductor components according to claim 40.
  • each lens or each lens part or its holding mounts has a marking which is in a defined connection to the crystal structure of the lens or the lens part.
  • Lens parts are to be understood, for example, as individual lenses which are optically seamlessly joined to form a single lens by being wrung.
  • lens parts refer to the building blocks of a single lens.
  • Preferred starting materials for the optical blanks are cubic fluoride crystals such as calcium fluoride, barium fluoride or strontium fluoride. Until a lens or a lens part has its final shape, a large number of shape and surface processing steps are required. Since the lenses or lens parts consist of crystal material, a single-crystal ingot or single-crystal ingot, which can be produced, for example, by a method described in the aforementioned US Pat. No. 6,201,634, is generally used as the starting material. An optical blank is first produced from the single crystal block, for example by sawing and grinding. The preliminary stage of a lens or a lens part is referred to as an optical blank. One or more lenses or lens parts can be produced from the optical blank.
  • the optical blank is cut into individual optical blanks by sawing, the individual optical blanks being ground and / or polished in a further processing step in order to carry out optical measurements on the surfaces thus prepared can.
  • the optical blanks prepared in this way then form individual material disks in the form of cylinders.
  • the optical blank is processed in such a way that it has an optical raw surface, the surface normal of which points in the direction of a first crystal direction that is defined within the crystal structure.
  • This is advantageously a main crystal direction, for example the ⁇ 100>, ⁇ 111> or ⁇ 110> crystal direction. For this it is first necessary to determine the direction of the first one on the optical blank
  • the optical blank is then processed by sawing and grinding in such a way that the first crystal direction is almost perpendicular to the optical raw surface.
  • the angular deviation between the first crystal direction and the optical raw surface is preferably less than 5 °.
  • the raw optical surface represents the front or back of the material disc.
  • a marking is applied to the optical blank or its holding mount, which has a defined connection to a second crystal direction, which has an angle different from 0 ° to the first crystal direction.
  • the second crystal direction can also be a main crystal direction or one that is oriented within the crystal structure
  • Crystal direction for example the ⁇ 331> crystal direction or the ⁇ 511> crystal direction.
  • the marking can be, for example, a dot-shaped or line-shaped engraving on the outer cylinder of the optical blank or on the holding mount which is firmly connected to the optical blank.
  • the holder can be made of metal, ceramic or glass ceramic.
  • the defined relationship between the second crystal direction and the marking can be established, for example, by the marking indicating a reference direction which is perpendicular to the first crystal direction and a projection of the second crystal direction into a plane whose surface normal points in the direction of the first crystal direction.
  • the reference direction preferably intersects the axis of symmetry.
  • the marking shows, for example, the point of intersection of the reference direction with the outer cylinder of the optical blank or with its holding mount.
  • the marking thus also defines an azimuth angle of the projected second crystal direction with respect to a coordinate system connected to the optical blank.
  • the azimuth angle is defined as the angle between the reference direction and a coordinate axis which is perpendicular to the axis of symmetry and intersects the axis of symmetry.
  • the optical blank When determining the first crystal direction, the optical blank can be illuminated with measurement radiation, in particular X-ray measurement radiation, from a defined direction.
  • the measuring radiation is associated with the first crystal direction Crystal planes, for example the ⁇ 111 ⁇ crystal planes reflect and generate a corresponding Bragg reflex. Since the wavelength of the measuring radiation and the material of the optical blank are known, the target angle of the incident and outgoing measuring radiation with respect to the first crystal direction is known on the basis of the Bragg reflection law.
  • the optical blank is now relative to the Bragg-
  • the measuring arrangement is adjusted until the Bragg reflex for the first crystal direction is detected.
  • the orientation of the first crystal direction with respect to the surface normal of the optical raw surface of the optical blank is now determined from the relative orientation of the measuring arrangement and the optical blank. If the surface normal of the optical raw surface does not match the first crystal direction, the optical blank is processed, for example by grinding, until the angular deviation is less than ⁇ 5 °.
  • the optical blank is rotatably supported about an axis which is perpendicular to the raw optical surface of the optical blank.
  • the Bragg reflexes are now determined for different angles of rotation, in the simplest case at 0 ° and at 90 °.
  • the reference direction can also be determined by evaluating a Bragg reflex.
  • the measurement radiation is reflected at the crystal planes assigned to the second crystal direction.
  • the position of the reference direction can be determined using the Laue method.
  • the reference direction in such a way that a light beam in the lens subsequently made from the optical blank experiences, for example, a maximum optical path difference for two mutually orthogonal linear polarization states due to the birefringence when the projection of this light beam into a plane which is perpendicular stands on the first crystal direction, runs parallel to the reference direction.
  • the projection of the second crystal direction into a plane which is perpendicular to the first crystal direction is parallel to the projection of the ⁇ 110> crystal direction or an equivalent crystal direction in the same plane.
  • Light rays that run parallel to the ⁇ 110> crystal direction or an equivalent crystal direction experience a maximum optical path difference for two mutually orthogonal polarization states in cubic fluoride crystals.
  • first crystal direction points in the ⁇ 111> crystal direction or an equivalent crystal direction
  • second crystal direction points in the ⁇ 331> - crystal direction or an equivalent crystal direction
  • first crystal direction points in the ⁇ 100> crystal direction or an equivalent crystal direction
  • second crystal direction points in the ⁇ 511> - crystal direction or an equivalent crystal direction
  • an optical blank can advantageously be produced as a starting product for producing a lens or a lens part for a lens.
  • the optical surfaces of the lens or the lens part are machined in such a way that the lens axis is aligned almost parallel to the direction of the first crystal direction or parallel to the surface normal of the raw optical surface ,
  • the angular deviation between the first crystal direction and the lens axis is preferably less than 5 °.
  • the curved lens surfaces of the lens are created by grinding and polishing the raw optical surfaces of the optical blank. If the surfaces are rotationally symmetrical, the lens axis is the axis of symmetry.
  • the lens axis can be given by the center of an incident beam or by a straight line, with respect to which the beam angles of all light beams within the lens are minimal.
  • refractive or diffractive lenses and correction plates with free-form correction surfaces can be used as lenses.
  • Flat plates are also regarded as lenses if they are arranged in the beam path of a lens. The lens axis of a flat plate is perpendicular to the flat lens surfaces.
  • the angular deviation between the lens axis and the first crystal direction plays a role, even if it is less than 5 °. It is therefore advantageous to determine this angular deviation very precisely.
  • X-ray diffractometric methods are used.
  • the orientation of the first crystal axis is also known. The orientation can be described by the direction of deviation. The direction of deviation is perpendicular to the lens axis and results as a projection of the first crystal direction into a plane perpendicular to the lens axis.
  • the direction of deviation is then marked on the lens or the lens part, for example on the edge of the lens.
  • the marking can also be applied to a holding frame of the lens or of the lens part.
  • the signed angle between the reference direction and the direction of deviation can also be determined and assigned to the lens or the lens part.
  • the angle value can be stored in a database in which the material data and production data of the lens or of the lens part are stored.
  • the lens or the lens part can first be produced from an optical blank made of a crystal material and the marking for the second crystal direction can be applied.
  • the lens is produced from an optical blank, for example by grinding and polishing the lens surfaces. The surfaces are processed in such a way that the lens axis is parallel to a first crystal direction, preferably a main crystal direction.
  • a marking is applied to the lens or the lens part or its holding mount, which has a defined relationship to a second crystal direction, which has an angle different from 0 ° to the first crystal direction.
  • the second crystal direction can likewise be a main crystal direction or a crystal direction defined within the crystal structure, for example the ⁇ 331> crystal direction if the lens axis points in the ⁇ 111> crystal direction, or the ⁇ 511> crystal direction if the lens axis in ⁇ 100 > -Crystalline direction.
  • the marking can, for example, be a dot-shaped or line-shaped engraving on the outer cylinder of the lens or the lens part or on the one fixed to the lens or the Lens part connected holding frame.
  • the holder can be made of metal, ceramic or glass ceramic.
  • the defined relationship between the second crystal direction and the marking can be established, for example, by the marking indicating a reference direction which is perpendicular to the lens axis and a projection of the second crystal direction into a plane whose surface normal points in the direction of the lens axis.
  • the reference direction preferably intersects the lens axis.
  • the marking shows, for example, the point of intersection of the reference direction with the outer cylinder of the lens or the lens part or with its holding mount.
  • the marking thus also defines an azimuth angle of the projected second crystal direction with respect to a coordinate system connected to the lens or the lens part.
  • the methods already presented for the optical blank can be used to determine the reference direction.
  • the position of the lens is adjustable so that the measuring radiation hits the curved lens surface at a defined location.
  • the measuring radiation strikes the area of the lens apex.
  • the second crystal direction in such a way that the incident measurement radiation and the reflected radiation, which is used to determine the first crystal direction or the reference direction, are not disturbed by the lens geometry.
  • Cubic fluoride crystals such as calcium fluoride, barium fluoride or strontium fluoride are advantageous crystal materials for use in lenses with low wavelengths less than 200 nm.
  • the intrinsic birefringence in cubic fluoride crystals only has such a great influence at wavelengths below 200 nm that suitable corrective measures are necessary.
  • the determination of the reference direction and the possibly necessary determination of the direction of deviation is therefore primarily favorable for this application.
  • Lenses or lens parts which have a marking of a reference direction and possibly a direction of deviation are advantageously used in lenses in which the disruptive influence of birefringence is reduced by mutual rotation of the lenses or lens parts about their lens axes.
  • the marking which is dependent on the crystal orientation, considerably simplifies the targeted rotation of the individual lenses.
  • angles of rotation between the individual lenses or lens parts of a lens can be determined in such a way that the disturbing influence of the birefringence on the imaging performance of a lens is significantly reduced.
  • the sole determination and marking of the direction of deviation is advantageous if the optical effect of the lens or of the lens part essentially depends on the angular deviation between the first crystal direction and the lens axis.
  • the effect on the imaging performance of a lens can then be influenced in such a way that a correction effect is produced by the interaction of a plurality of lenses or lens parts which are rotated relative to one another.
  • Lenses or lens parts which have an angular deviation between the first crystal direction and the lens axis can thus also be used. This facilitates the manufacture of the lenses or lens parts made of crystal material considerably, since the manufacturing tolerances can be reduced.
  • the objective can be a purely refractive projection objective, which consists of a plurality of lenses arranged rotationally symmetrically about the optical axis, or a projection objective of the catadioptric objective type.
  • Such projection objectives can advantageously be used in microlithography projection exposure systems which, starting from a light source, incorporate an illumination system, a mask positioning system, and a structure-bearing mask
  • Projection lens an object positioning system and a photosensitive substrate.
  • This microlithography projection exposure system can be used to manufacture microstructured semiconductor components.
  • Figure 1 shows a section through an optical blank in a schematic representation
  • Figure 2 shows the optical blank of Figure 1 in plan view in a schematic representation
  • Figure 3 shows a section through a mounted lens in a schematic representation
  • Figure 4 shows the captured lens of Figure 3 in plan view in a schematic representation
  • Figure 5 shows a section through another embodiment of a lens in a schematic representation
  • Figure 6 shows the lens of Figure 5 in a plan view in a schematic representation
  • FIG. 7 shows a lens in a schematic, perspective representation
  • FIG. 8 shows a lens section of a projection objective
  • FIG. 9 shows a projection exposure system in a schematic illustration.
  • the production of calcium fluoride lenses is described as an exemplary embodiment.
  • the manufacturing processes can also be applied to the manufacture of lenses from other crystal materials with a cubic crystal structure, such as barium fluoride or strontium fluoride.
  • the lens axes can also point in the ⁇ 100> or the ⁇ 110> crystal direction.
  • the method is suitable for the production of plane-parallel lenses as well as lenses or lens parts with curved surfaces.
  • Figures 1 and 2 show a schematic representation of such an optical blank 1, which was produced with the method according to the invention.
  • Figure 1 shows a section through the optical blank 1 along the line AA, which is shown in the plan view of Figure 2.
  • the orientation of the ⁇ 111> crystal direction 3 of the optical blank 1, in this case a calcium fluoride disk is determined.
  • the ⁇ 111> crystal direction 3 is perpendicular to the ⁇ 111 ⁇ crystal planes 5, some of which are shown in FIG. 1.
  • the determination can be carried out, for example, with high accuracy using crystallographic methods, such as, for example, by determining gap areas or producing etch pits.
  • a suitable device is a goniometer arrangement using monochromatic X-rays.
  • the occurrence of a Bragg reflex for the ⁇ 111 ⁇ crystal planes 5 is determined with the help of table values known from the literature.
  • the table values indicate the required incidence angles depending on the reflex indexing.
  • the calcium fluoride disk is rotated around an axis that is perpendicular to the calcium fluoride disk. This gives the deviation of the ⁇ 111> crystal direction from the surface normal of the calcium fluoride disk for different angles of rotation. It is favorable to determine the deviation in at least two rotational positions.
  • the measurements are carried out at 0 ° and 90 °. In order to increase the measuring accuracy, the measurements can also be carried out at 180 ° and 270 ° or other intermediate angles.
  • the calcium fluoride disk is processed in such a way that the surface normal of the calcium fluoride disk is parallel to the direction of the ⁇ 111> crystal direction 3, so that the ⁇ 111> crystal direction 3 is essentially perpendicular to the optical one Raw area 7 stands.
  • the measured deviation serves as the basis for a targeted correction, i.e. a defined processing of the calcium fluoride disc by sawing or grinding.
  • the surface normal of the calcium fluoride disk points in the ⁇ 111> crystal direction with a deviation of less than 5 °.
  • a reference direction 9 is determined on the calcium fluoride disk, which has a defined relationship to a further crystal direction. Assigns the surface normal of the calcium fluoride disk to the ⁇ 111> - Crystal direction 3, it is favorable to know one of the three crystal directions ⁇ 110>, ⁇ 011> and ⁇ 101>, or ⁇ 100>, ⁇ 010> and ⁇ 001>, which is grouped in three-wave symmetry around the ⁇ 111> crystal direction are. This is interesting because a light beam experiences a maximum optical path difference for two mutually orthogonal linear polarization states due to intrinsic birefringence when it runs in a calcium fluoride lens in the ⁇ 110> crystal direction or an equivalent crystal direction.
  • the three crystal directions ⁇ 110>, ⁇ 011> and ⁇ 101> each close an angle of 35 °, the three crystal directions ⁇ 100>, ⁇ 010> and ⁇ 001> an angle of 55 ° with the ⁇ 111> -Kri stable direction on.
  • X-ray reflections of (110) or (100) crystal planes cannot be measured on crystals with a calcium fluoride structure. Therefore one has to use Bragg reflections from other crystal planes which are in a defined relationship to the (100) - or (110) -crystal planes.
  • a (331) -Bragg reflex can be used.
  • the three crystal directions ⁇ 331>, ⁇ 133> and ⁇ 313> each enclose an angle of 22 ° with the ⁇ 111> crystal direction.
  • 1 shows the ⁇ 331> crystal direction 11 which is perpendicular to the ⁇ 331 ⁇ crystal planes 13, some of which are shown.
  • the (331) -Bragg reflex appears for monochromatic copper kay radiation (8048 eV) with calcium fluoride below 38 °. This results in an angle of incidence of 16 ° and a
  • Detector angle of 60 ° relative to the reference plane which is defined by the surface 7 of the calcium fluoride disk. If the disk is rotated 360 ° around the surface normal, Bragg reflections can be measured at three rotation angles. These indicate that one of the direction vectors of the three relevant (331) crystal planes lies in the plane of incidence of the Bragg measurement. The projections of these three (331) crystal directions on the reference plane.
  • Disk surface 7 are parallel to the projections of the three crystal directions ⁇ 110>, ⁇ 011> and ⁇ 101>. If one determines the directions of the projections of the crystal directions ⁇ 331>, ⁇ 133> and ⁇ 313>, one also simultaneously determines the directions of the projections of the crystal directions ⁇ 110>, ⁇ 011> and ⁇ 101>. With a possible Deviation of the surface normal from the ⁇ 111> crystal direction must be adjusted accordingly source and detector.
  • the reference direction 9 points in the direction of the projected ⁇ 331> crystal direction, which is projected in a plane perpendicular to the ⁇ 111> crystal direction.
  • the reference direction also intersects the axis of symmetry 17 of the optical blank 1.
  • the crystal orientations can also be determined using a Laue image.
  • the Laue method uses "white", ie broadband X-ray light.
  • white X-ray light Bragg reflections are obtained from various groups of crystals, so that the Laue is characteristic of the material
  • a Laue image with triple symmetry is generated. If the ⁇ 111> crystal direction deviates by a few degrees from the normal to the pane, the result is a slightly distorted image
  • Exact analysis of the Laue image for example using suitable software, can then be used to determine the deviation of the ⁇ 111> crystal direction from the normal to the disk.
  • the evaluation of the image also allows the three-fold crystal directions ⁇ 110>, ⁇ 011> to be determined and ⁇ 101>, or ⁇ 100>, ⁇ 010> and ⁇ 001> and thus the orientation of the disc.
  • a fourth step at least one marking 15, which marks the reference direction 9, is attached to the optical blank 1.
  • the marking 15 is thus in a defined connection with the ⁇ 331> crystal direction 11.
  • the marking 15 can be done, for example, by means of engraving, etching or labeling.
  • the cylinder edge of the optical blank 1 lends itself to the marking 15.
  • the marking can also be attached to a holder with which the optical blank 1 is firmly connected.
  • a lens is manufactured from the optical blank 1.
  • FIGS. 3 and 4 show in a schematic representation the lens 31 manufactured from the optical blank 1.
  • the lens 31 is held by a holding frame 33.
  • FIG. 3 shows the captured lens 31 in a section along the line BB, which is shown in the top view in FIG. 4.
  • the lens 31 is manufactured in such a way that the lens axis 35 is parallel to the ⁇ 111> crystal direction 3.
  • the previously applied marking 15 is not destroyed during the processing of the optical blank 1. This is possible because many processing steps such as grinding or polishing only affect the top and bottom of the lens, but not the edge of the cylinder. If, however, the edge of the calcium fluoride disc is also processed, for example rotated, it is necessary to transfer the marking to the holder of the calcium fluoride disc with sufficient accuracy and to put the marking back on the cylinder edge after processing.
  • a marking 37 of the reference direction 9 is attached to the holding frame 33.
  • a lens is produced from an optical blank made of cubic fluoride crystal, for example calcium fluoride, for which the ⁇ 111> crystal direction is already essentially perpendicular to the surface of the optical blank. The marking is then only applied after the lens has been produced.
  • the lens is manufactured from the optical blank in such a way that the lens axis points in the ⁇ 111> crystal direction.
  • a reference direction is determined in a second step.
  • the same methods are used as described above for the production of the optical blank.
  • it must be ensured that the height of the point of impact of the X-ray beam on the lens surface is set exactly.
  • the height of the contact surface of the lens can therefore be adjusted. This allows the curved profile of the lens to be traversed if various points on the curved lens surface are measured.
  • the curvature can shade the incoming or outgoing beam. Shading can be avoided by selecting a suitable Bragg reflex and the resulting measurement geometry.
  • the method described can be applied at any point on the surface based on a goniometer structure.
  • FIGS. 5 and 6 show a schematic illustration of a further exemplary embodiment of a lens 51 according to the invention.
  • FIG. 5 shows the lens 51 in a section along the line C-C, which is shown in the top view in FIG. 6.
  • the calcium fluoride lens 53 is not a (111) lens, but rather a (100) lens. However, the lens axis 53 does not point exactly in the ⁇ 100> crystal direction 55, but the deviation angle ⁇ occurs between the lens axis 53 and the ⁇ 100> crystal direction 55.
  • the ⁇ 100> crystal direction 55 is perpendicular to the ⁇ 100 ⁇ crystal planes 57.
  • the direction of deviation 63 is obtained as a projection of the ⁇ 100> crystal direction 55 into a plane which is perpendicular to the lens axis 53.
  • the direction of deviation 63 preferably intersects the lens axis 53.
  • the marking 65 is applied to the lens 51 to identify the direction of deviation 63.
  • the marking can also be applied to a holding frame (not shown in FIGS. 5 and 6). In FIG. 6, the marking 65 indicates the point of intersection of the deviation direction 63 with the outer cylinder of the lens 51.
  • the orientation of the ⁇ 100> crystal direction 55 to the lens axis 53 can be determined by determining the Bragg reflection of the ⁇ 100> crystal direction 55 for different rotational positions of the lens 51.
  • the lens 51 is rotated about its lens axis 53. It is favorable to determine the deviation in at least two rotational positions.
  • the measurements are carried out at 0 ° and 90 °. In order to increase the measuring accuracy, the measurements are also carried out at 180 ° and 270 °.
  • the deviation between the ⁇ 100> crystal direction 55 and the lens axis 53 can also be determined using the Laue method, in that the incident measuring radiation is incident in the direction of the lens axis 53.
  • the lens 51 also has the marking 67.
  • the marking 67 has a defined relationship to the ⁇ 511> crystal direction 59, which is perpendicular to the ⁇ 511 ⁇ crystal planes 61.
  • the marking indicates the point of intersection of the reference direction 69 with the outer cylinder of the lens 51.
  • the reference direction 69 is obtained as a projection of the ⁇ 511> crystal direction 59 in a plane perpendicular to the lens axis 53.
  • the reference direction 69 intersects the lens axis 53.
  • the ⁇ 511> - crystal direction 59 is used because the projection of the ⁇ 511>
  • Crystal direction 59 runs in a plane perpendicular to lens axis 53 parallel to the corresponding projection of the ⁇ 011> crystal direction.
  • the ⁇ 011> crystal direction is an excellent direction, since rays that pass through the lens 51 parallel to this direction experience a maximum optical path difference for two orthogonal polarization states due to the intrinsic birefringence.
  • a single marking is sufficient. Since the lens 51 has the marking 67 of the reference direction 69, the angle between the reference direction 69 and the deviation direction 63 can alternatively be determined instead of the marking 65 of the deviation direction 63 and assigned to the lens. For example, this angle can be stored together with the deviation angle in a database in which, for example, the material and manufacturing data of the lens 51 are stored. This angle and the deviation angle are thus available for the optimization processes.
  • Figure 7 shows a first embodiment of a lens 71 according to the invention in a schematic representation.
  • the objective maps an object OB to an image IM.
  • the lenses 73, 75, 77 and 79 are shown.
  • the lens axes of the lenses 73, 75, 77 and 79 point in the direction of the optical axis OA.
  • the lenses 73 and 75 are (111) lenses, the lenses 77 and 79 (100) lenses made of calcium fluoride.
  • the lenses are each rotated about their lens axes, so that the difference in the optical path difference between two orthogonal polarization states of an outer aperture beam 81 and the corresponding optical path difference for a beam which runs along the optical axis OA is minimal is.
  • the angle of rotation between the (111) lenses 73 and 75 is 60 °.
  • the angle of rotation can be easily adjusted according to the invention, since the lenses 73 and 75 have the markings 83 and 85 which indicate the reference directions 87 and 89.
  • the reference directions 87 and 89 represent projections of the respective ⁇ 331> crystal direction in planes which are perpendicular to the respective lens axes.
  • the angle of rotation between the (100) lenses 77 and 79 is not exactly 45 °, since with these lenses the respective ⁇ 100> crystal direction does not point exactly in the direction of the respective lens axis.
  • the directions of deviation 95 and 97 are indicated by the markings 91 and 93. The size and orientation of the deviation are taken into account when optimizing the angle of rotation between the lenses 77 and 79.
  • the markings 99 and 101 indicate the reference directions 103 and 105, which represent projections of the respective ⁇ 511> crystal direction in planes which are perpendicular to the respective lens axes.
  • the material orientation with respect to the coordinate system of a lens is also known.
  • the birefringent properties can also be known from measurements on the lenses. Since the birefringent properties of the lenses and the optical design of the objective are known, the optical path difference for two mutually orthogonal linear polarization states, which a beam experiences within the objective, is known. In the following, this optical path difference serves as an optimization variable, the absolute value of which must be minimized. In a similar way, the optimization can also be carried out for an entire bundle of rays from individual rays.
  • Possible degrees of freedom for this optimization are the angles of rotation of the individual lenses to one another and the orientation of the lens axes with respect to the main crystal directions. It is favorable if, on the one hand, the lens axes point in the main crystal directions and, on the other hand, the angles of rotation of the lenses to one another only assume discrete values depending on the direction of the respective lens axis.
  • the lens axes can point in (100), (111) or (110) crystal direction.
  • Lenses whose lens axes point in the same or an equivalent main crystal direction are combined into individual groups, each group having at least two lenses.
  • the discrete angles of rotation of the lenses of a group depend on the orientation of the
  • the angle of rotation between these two lenses is ideally 45 °, or 135 °, 225 ° ...
  • Discrete rotation angles of the lenses with one another and discrete crystal orientations are thus available as degrees of freedom.
  • FIG. 8 shows the lens section of a catadioptric projection objective 8 for the wavelength 157nm.
  • the optical data for this lens are summarized in Table 1.
  • the exemplary embodiment is taken from patent application WO 01/50171 AI (US Serial No. 10/177580) and corresponds there to FIG. 9 or Table 8.
  • WO 01/50171 AI US Serial No. . 10/177580
  • All lenses of this lens are made of calcium fluoride crystal.
  • the numerical aperture of the objective on the image side is 0.8.
  • Threshold acceptance (threshold accepting)
  • FGH 1 (111) lens with an angle of rotation of 0 °
  • FGH 2 (111) lens with an angle of rotation of 60 °
  • FGH 3 (100) lens with 0 ° rotation angle
  • FGH 4 (100) lens with 45 ° rotation angle
  • the angles of rotation for the individual lenses each relate to a fixed reference direction in the object plane O.
  • the Monte Carlo search and the specification of the four degrees of freedom FGH1 to FGH4 were used to determine the optimal crystal orientations of the lens axes and the angles of rotation ⁇ , of the lenses L801 to L817 with respect to a fixed reference direction in the object plane O.
  • Table 2 shows the crystal directions of the lens axes and the angles of rotation ⁇ L for the lenses L801 to L817.
  • the optical path difference for two mutually orthogonal polarization states for the top and bottom outermost aperture beam is also given for each lens.
  • the two outermost aperture rays start from an object point in the center of the object field and each have an angle in the image plane O 'with respect to the optical axis OA, which corresponds to the numerical aperture on the image side.
  • the maximum resulting optical path difference is 5nm.
  • Table 2 Additional degrees of freedom for optimization can be obtained by assigning the lenses to individual groups.
  • the lens axes of the lenses of a group point in the same main crystal direction.
  • the lenses are now rotated relative to one another such that the distribution of the optical path differences for two mutually orthogonal linear polarization states, which is caused by a group, is almost rotationally symmetrical.
  • the angles of rotation between the individual groups can now be set as desired in order to use these additional degrees of freedom to correct, for example, production-related additional aberrations.
  • the lenses L801 and L814 form a first group with (100) lenses, the two lenses being arranged rotated relative to one another by the angle of rotation 45 °.
  • the lenses L802, L804, L807 and L812 form a second group with (111) lenses.
  • the lenses L803, L805 and L815 form a third group with (100) lenses.
  • the lenses L808, L809 and L811 form a fourth group with (100) lenses.
  • the lenses L816 and L817 form a fifth group with (111) lenses, the two lenses being rotated relative to one another by the angle of rotation 60 °.
  • optimization process can also be carried out with finer discretized angles of rotation.
  • the natural number m can be used as a degree of freedom in the optimization.
  • the natural number m can assume the values 1, 2 and 3. Since the direction of deviation and the reference direction are marked, the rotation angle determined in this way can be set exactly.
  • the objective function is calculated for a lens in which the birefringent properties of the lenses are known.
  • the objective function gives a measure of the disturbing influence of birefringence.
  • the optical path difference for two mutually orthogonal linear polarization states of an outermost aperture beam can serve as a target function.
  • the angles of rotation of the lenses, the crystal orientations and the target function for this objective state are stored.
  • the process is terminated. If the threshold is not fallen below, the third step follows.
  • the process begins again with the first step, the number of loops being run through being determined. If the number of loops passed exceeds a maximum number, the method also terminates.
  • the method therefore terminates when a certain threshold is undershot or a predetermined number of loops is exceeded. If the maximum number of loops is exceeded, a ranking list can be created, for example, in which the individual lens states are specified with the associated target function.
  • the projection exposure system 111 has a light source 113, an illumination device 115, a structure-bearing mask 117, a projection lens 119 and a substrate 121 to be exposed.
  • Illumination device 115 collects the light from light source 113, for example, depending on the working wavelength, a KrF or an ArF laser and illuminates mask 117. A homogeneity of the illumination distribution, which is predetermined by the exposure process, and a predetermined illumination of the entrance pupil of objective 119 are provided.
  • the mask 117 is held in place by means of a mask holder 113
  • Such masks 113 used in microlithography have a micrometer-nanometer structure.
  • a controllable micro-mirror array or a programmable LCD array can alternatively be used as the structure-bearing mask.
  • the mask 117, or a partial area of the mask is imaged on the substrate 121 positioned by a substrate holder 125 by means of the projection objective 119.
  • the projection objective 119 is, for example, the catadioptric objective shown in FIG. 8.
  • the individual lenses 127 of the projection objective are arranged rotated relative to one another in order to minimize the disruptive influence of birefringence or other effects.
  • the substrate 121 is typically a silicon wafer, which is provided with a light-sensitive coating, the so-called resist. Semiconductor components are then produced from the exposed substrates in further processing steps.

Landscapes

  • Lenses (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines optischen Rohlings (1) aus einem Kristallmaterial als Vorstufe zur Herstellung einer Linse oder eines Linsenteils für ein Objektiv, insbesondere ein Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage. Bei dem Verfahren wird zunächst die Orientierung einer definiert innerhalb der Kristallstruktur orientierten ersten Kristallrichtung (3) bestimmt. Dann wird der optische Rohling (1) derart bearbeitet, dass die erste Kristallrichtung (3) im wesentlichen senkrecht auf einer optischen Roh-Fläche (7) des optischen Rohlings (1) steht. Dann wird eine Markierung auf dem optischen Rohling (1) oder auf einer Haltefassung des optischen Rohlings (1) aufgebracht, welche in einem definierten Zusammenhang zu einer zweiten Kristallrichtung (11) steht, welche einen von Null verschiedenen Winkel zur ersten Kristallrichtung (3) einnimmt.

Description

Beschreibung: 02187 P PCT
Linse aus Kristallmaterial
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Rohlings aus einem Kristallmaterial sowie einen optischen Rohling. Der optische Rohling dient als Vorstufe zur Herstellung einer Linse oder eines Linsenteils. Damit betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer Linse oder eines Linsenteils aus einem Kristallmaterial sowie eine Linse oder ein Linsenteil. Derartige Linsen oder Linsenteile werden in Objektiven, insbesondere in Projektionsobjektiven für eine Mikrolithographie-
Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt. Damit betrifft die Erfindung auch Objektive, insbesondere Projektionsobjektive für eine Mikrolithographie- Proj ektionsbelichtungsanlage.
Verfahren zur Herstellung eines optischen Rohlings aus Fluorid-Kristall sind aus US 6,201,634 bekannt. Aus dem optischen Rohling werden Linsen für ein Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie-Proj ektionsbelichtungsanlage hergestellt. Die Linsenachsen der Linsen weisen bevorzugt in <111>-Kristallrichtung. Die <111>- Kristallrichtung wird gemäß der US 6,201,634 ausgewählt, um den störenden Einfluss der Spannungsdoppelbrechung zu minimieren.
Allgemein fuhren doppelbrechende Linsen dazu, dass ein unpolarisierter Strahl in zwei Strahlen mit jeweils unterschiedlichem Polarisationszustand und unterschiedlicher Ausbreitungsgeschwindigkeit und Richtung aufgespalten wird. Werden doppelbrechende Linsen in einem Objektiv eingesetzt, so fuhren sie zu einer Reduktion des
Auflösungsvermögens, wenn nicht entsprechende Korrekturmaßnahmen vorgesehen werden. Die doppelbrechende Wirkung in Linsen kann beispielsweise durch Spannungsdoppelbrechung hervorgerufen werden, welche durch das Herstellverfahren oder die mechanische Beanspruchung der Linse bedingt ist. Die Doppelbrechung spielt insbesondere in der Kristalloptik eine Rolle. Anisotrope Kristalle sind doppelbrechend.
Aber auch isotrope Kristalle wie die kubischen Fluorid-Kristalle weisen eine intrinsische Doppelbrechung auf, welche sich insbesondere bei VUN- Wellenlängen (< 200nm) bemerkbar macht. Kubische Fluorid-Kristalle wie Kalzium-Fluorid und Barium-Fluorid sind bevorzugte Linsenmaterialien für Projektionsobjektive mit Arbeits weilenlängen in diesem Wellenlängenbereich. Deshalb ist die bei diesen Wellenlängen sich störend auswirkende intrinsische Doppelbrechung dieser Kristalle durch geeignete Maßnahmen zu kompensieren.
Da im folgenden die eindeutige Bezeichnung der Kristallrichtungen eine Rolle spielt, werden zunächst einige Notationen zur Bezeichnung von Kristallrichtungen, Kristallebenen und Linsen eingeführt, deren Linsenachsen in eine bestimmte Kristallrichtung weisen.
Die Indizierung der Kristallrichtungen wird zwischen den Zeichen „<" und „>" angegeben, die Indizierung der Kristallebenen zwischen den Zeichen „{" und „}". Die Kristallrichtung gibt dabei immer die Richtung der Flächennormalen der entsprechenden Kristallebene an. So zeigt die Kristallrichtung <100> in Richtung der Flächennormalen der Kristallebene {100}. Die kubischen Kristalle, zu denen die Fluorid-Kristalle gehören, weisen die Hauptkristallrichtungen <110>, <T l0>, <T Tθ>, <101>, <lθT>, <Tθl>, <TθT>,
<oι ι>, <oT ι>, <oι T>, <oT T>, <ι n>, <T I T>, <T 11>, <T l T>, <ι I ϊ>, <T 11>, <111>, <11 T>, <100>, <010>, <001>, <T00>, <0l0> und <00Ϊ> auf.
Die Hauptkristallrichtungen <100>, <010>, <001>, <Ϊ00>, <θTθ> und <OθT> sind auf Grund der Symmetrieeigenschaften der kubischen Kristalle äquivalent zueinander, so dass im folgenden Kristallrichtungen, die in eine dieser Hauptkristallrichtungen weisen, das Präfix „(100)- " erhalten. Kristallebenen, die senkrecht zu einer dieser
Hauptkristallrichtungen stehen, erhalten entsprechend das Präfix „(100)-". Linsen, deren Linsenachsen parallel zu einer dieser Hauptkristallrichtungen stehen, erhalten entsprechend das Präfix „(100)-". Die Hauptkristallrichtungen <110>, <T 10>, <T 10>, <T Tθ>, <101>, <lθT>, <Tθl>, <TθT>, <011>, <0 1 1>, <01 T> und <0 1 1 > sind ebenso äquivalent zueinander, so dass im folgenden Kristallrichtungen, die in eine dieser Hauptkristallrichtungen weisen, das Präfix „(110)- " erhalten. Kristallebenen, die senkrecht zu einer dieser Hauptkristallrichtungen stehen, erhalten entsprechend das Präfix „(110)-". Linsen, deren Linsenachsen parallel zu einer dieser Hauptkristallrichtungen stehen, erhalten entsprechend das Präfix „(110)-".
Die Hauptkristallrichtungen <111>, <T I T>, <T T 1>, <T 1 T>, <1 T T>, <T 11>, <11 1> und <11 1 > sind ebenso äquivalent zueinander, so dass im folgenden Kristallrichtungen, die in eine dieser Hauptkristallrichtungen weisen, das Präfix „(111)- " erhalten. Kristallebenen, die senkrecht zu einer dieser Hauptkristallrichtungen stehen, erhalten entsprechend das Präfix „(111)-". Linsen, deren Linsenachsen parallel zu einer dieser Hauptkristallrichtungen stehen, erhalten entsprechend das Präfix „(111)-".
Aussagen, die im folgenden zu einer der zuvor genannten Hauptkristallrichtungen getroffen werden, gelten immer auch für die äquivalenten Hauptkristallrichtungen.
Aus dem Artikel „Intrinsic birefringence in calcium fluoride and barium fluoride" von J. Burnett et al.(Physical Review B, Volume 64 (2001), Seiten 241102-1 bis 241102-4) ist bekannt, dass Linsen aus Kalzium-Fluorid-Kristall und Barium-Fluorid-Kristall intrinsische Doppelbrechung aufweisen. Die intrinsische Doppelbrechung ist dabei stark von der Materialorientierung der Fluorid-Kristall-Linse und der Strahlrichtung abhängig. Sie wirkt sich maximal auf einen Strahl aus, welcher eine Linse entlang der (110)- Kristallrichtung passiert. Die dort präsentierten Messungen zeigen, dass bei
Strahlausbreitung in der (110)-Kristallrichtung für Kalzium-Fluorid-Kristall eine Doppelbrechung von (11,8 ± 0.4) nm/crn bei einer Wellenlänge von λ = 156.1 nm, von (3.6 ± 0.2) nm/cm bei einer Wellenlänge von λ = 193.09 nm und von (0,55 ± 0.07) nm/cm bei einer Wellenlänge von λ = 253.65 nm auftritt. Bei einer Strahlausbreitung in der (100)- Kristallrichtung und in der (111)-Kristallrichtung weist Kalzium-Fluorid dagegen keine intrinsische Doppelbrechung auf, wie dies auch von der Theorie vorhergesagt wird. Die intrinsische Doppelbrechung ist somit stark richtungsabhängig und nimmt mit kleiner werdender Wellenlänge deutlich zu.
In dem Artikel „The trouble with calcium fluoride" von J. Burnett et al. (spie's oemagazine, March 2002, Seiten 23-25, http://oemagazine.com/fromTheMagazine/mar02 iref.html) wird in Figur 4 die Winkelabhängigkeit der intrinsischen Doppelbrechung in Fluorid-Kristall mit kubischer Kristallstruktur gezeigt. Die intrinsische Doppelbrechung eines Strahls ist dabei sowohl vom Öffnungswinkel als auch vom Azimutwinkel eines Strahls abhängig. Aus Figur 4 wird deutlich, dass die intrinsische Doppelbrechung eine vierfache Azimutalsymmetrie, wenn die Linsenachse in die (lOO)-Kristallrichtung weist, eine dreifache Azimutalsymmetrie, wenn die Linsenachse in die (111)-Kτistallrichtung weist, und eine zweifache Azimutalsymmetrie aufweist, wenn die Linsenachse in die (110)-Kristallrichtung weist. Durch gegenseitiges Verdrehen von zwei Fluorid-Kristall-Linsen um ihre Linsenachsen kann nun der störende Einfluss der intrinsischen Doppelbrechung reduziert werden. Für zwei Linsen, deren Linsenachsen in die (lOO)-Kristallrichtung weisen, ist ein Drehwinkel von 45° günstig, für zwei Linsen, deren Linsenachsen in die (111)-Kristallrichtung weisen, ist ein Drehwinkel von 60° günstig, für zwei Linsen, deren Linsenachsen in die (110)- Kristallrichtung weisen, ist ein Drehwinkel von 90° günstig. Durch den gleichzeitigen
Einsatz von gepaarten (100)-, (111)- und (110)-Linsen kann der optische Wegunterschied für zwei zueinander orthogonale Polarisationszustände reduziert werden. Des weiteren kommt es auch durch den gleichzeitigen Einsatz von Kalzium-Fluorid-Linsen und Barium- Fluorid-Linsen zu einer Kompensation des störenden Einflusses der intrinsischen Doppelbrechung, da gemäß Figur 2 dieses Artikels die Doppelbrechung für vergleichbare Kristallrichtungen für Barium-Fluorid und Kalzium-Fluorid entgegengesetztes Vorzeichen aufweist.
Projektionsobjektive und Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen sind beispielsweise aus der Patentanmeldung WO 01/50171 AI (US Serial No. 10/177580) und den darin zitierten Schriften bekannt. Die Ausführungsbeispiele dieser Anmeldung zeigen rein refraktive und katadioptrische Projektionsobjektive mit numerischen Aperturen von 0.8 und 0.9, bei einer Betriebswellenlänge von 193nm sowie 157 nm. Als Linsenmaterial wird Kalzium-Fluorid eingesetzt.
In der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung PCT/EP 02 /05050 der Anmelderin sind verschiedene Kompensationsmethoden beschrieben, um den störenden Einfluss der intrinsischen Doppelbrechung beispielsweise bei den Ausführungsbeispielen der WO 01/50171 AI (US Serial No. 10/177580) zu reduzieren. Unter anderem wird der parallele Einsatz von (lOO)-Linsen mit (111)-Linsen oder (110)-Linsen aus dem gleichen Fluorid- Kristall sowie der Einsatz von Kompensationsbeschichtungen offenbart. Der Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung soll vollumfanglich in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen werden.
Die zuvor beschriebenen Kompensationsmethoden zur Reduzierung des störenden Einflusses der Doppelbrechung basieren unter anderem somit auf dem Einsatz von gegeneinander um die Linsenachsen verdrehten Linsen. Der Drehwinkel zwischen zwei Linsen hängt dabei beispielsweise davon ab, in welche Kristallrichtung die Linsenachse einer Linse weist. Bei Linsen, welche mit einem Verfahren gemäß der zuvor beschriebenen US 6,201,634 hergestellt werden, weisen die Linsenachsen beispielsweise in (111)- Kristallrichtung. Zur Reduzierung des störenden Einflusses der intrinsischen Doppelbrechung ergibt sich in diesem Fall gemäß dem zuvor gesagten ein günstiger Drehwinkel zu 60° zwischen zwei (111)-Linsen. Der Drehwinkel bezieht sich dabei auf die Kristallstrukturen der beiden Linsen. Die Kristallstruktur kann einer Linse jedoch nicht von außen angesehen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Herstellverfahren für optische Rohlinge aus einem Kristallmaterial als Vorstufe zur Herstellung von Linsen oder Linsenteilen anzugeben, welches berücksichtigt, dass die anschließend aus den optischen Rohlingen hergestellten Linsen oder Linsenteile beim Einsatz in Objektiven um einen vorgegebenen Winkel bezüglich ihrer Kristallstrukturen gegeneinander verdreht angeordnet werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren zur Herstellung eines optischen Rohlings aus einem Kristallmaterial gemäß Anspruch 1 sowie einem optischen Rohling gemäß Anspruch 13, einem Verfahren zur Herstellung einer Linse oder eines Linsenteils aus einem Kristallmaterial gemäß Anspruch 16 und Anspruch 18, sowie einer Linse oder einem Linsenteil gemäß Anspruch 28 und 32, einem Objektiv gemäß Anspruch 33 und 37, einer Mikrolithographie-Proj ektionsbelichtungsanlage gemäß Anspruch 39 und einem Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen gemäß Anspruch 40.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
Um bei einem Objektiv einen vorbestimmten Drehwinkel zwischen einer Linse oder einem Linsenteil und einer Bezugsrichtung des Objektivs oder zwischen zwei Linsen oder Linsenteilen einstellen zu können, wobei der Drehwinkel sich auf die Kristallstruktur der Linse oder des Linsenteils bezieht, ist es günstig, wenn jede Linse oder jedes Linsenteil oder deren Haltefassungen eine Markierung aufweist, welche in einem definierten Zusammenhang zur Kristallstruktur der Linse oder des Linsenteils steht.
Unter Linsenteilen sind beispielsweise einzelne Linsen zu verstehen, die durch Ansprengen optisch nahtlos zu einer einzelnen Linse gefügt werden. Ganz allgemein bezeichnen Linsenteile die Bausteine einer einzelnen Linse.
Als Ausgangsmaterialien für die optischen Rohlinge bevorzugte Kristalle sind die kubischen Fluorid-Kristalle wie beispielsweise Kalzium-Fluorid, Barium-Fluorid oder Strontium-Fluorid. Bis eine Linse oder ein Linsenteil seine Endform aufweist, sind eine Vielzahl von form- und oberflächenbearbeitenden Prozessschritten erforderlich. Da die Linsen oder Linsenteile aus Kristallmaterial bestehen, dient in der Regel als Ausgangsmaterial ein Einkristall-Block oder Einkristall-Ingot, der beispielsweise mit einem in der bereits erwähnten US 6,201,634 beschrieben Verfahren hergestellt werden kann. Aus dem Einkristall-Block wird beispielsweise durch Sägen und Schleifen zunächst ein optischer Rohling gefertigt. Als optischer Rohling wird die Vorstufe einer Linse oder eines Linsenteils bezeichnet. Aus dem optischen Rohling können eine oder mehrere Linsen oder Linsenteile gefertigt werden. Werden aus einem optischen Rohling mehrere Linsen oder Linsenteile gefertigt, so wird der optische Rohling durch Sägen in einzelne optische Rohlinge zerlegt, wobei die einzelnen optischen Rohlinge in einem weiteren Bearbeitungsschritt geschliffen und/oder poliert werden, um an den so vorbearbeiteten Flächen optische Messungen durchführen zu können. Die derart vorbereiteten optischen Rohlinge bilden dann einzelne Materialscheiben in Form von Zylindern.
Es ist nun vorteilhaft, wenn der optische Rohling derart bearbeitet wird, dass er eine optische Rohfläche aufweist, deren Flächennormale in Richtung einer definiert innerhalb der Kristallstruktur orientierten ersten Kristallrichtung weist. Vorteilhaft ist dies eine Hauptkristallrichtung, beispielsweise die <100>-, <111>- oder <110>-Kristallrichtung. Dazu ist es zunächst erforderlich, an dem optischen Rohling die Richtung der ersten
Kristallrichtung zu bestimmen. Diese Bestimmung kann dabei an dem optischen Rohling vorgenommen werden, bevor der optische Rohling in einzelne optische Rohlinge zerteilt wird. Es ist auch möglich, zuerst die Teilung vorzunehmen und dann an den einzelnen optischen Rohlingen jeweils die Bestimmung vorzunehmen. Der optische Rohling wird nun durch Sägen und Schleifen derart bearbeitet, dass die erste Kristallrichtung nahezu senkrecht auf der optischen Roh-Fläche steht. Vorzugsweise ist die Winkelabweichung zwischen der ersten Kristallrichtung und der optischen Roh-Fläche kleiner 5°. Die optische Roh-Fläche stellt dabei die Vorder- oder Rückseite der Materialscheibe dar. In einem nächsten Schritt wird auf dem optischen Rohling oder dessen Haltefassung eine Markierung aufgebracht, welche in einem definierten Zusammenhang zu einer zweiten Kristallrichtung steht, welche einen von 0° verschiedenen Winkel zur ersten Kristallrichtung aufweist. Die zweite Kristallrichtung kann dabei ebenfalls eine Hauptkristallrichtung oder eine definiert innerhalb der Kristallstruktur orientierte
Kristallrichtung, beispielsweise die <331>-Kristallrichtung oder die <511>-Kristallrichtung sein.
Die Markierung kann beispielsweise eine punkt- oder strichförmige Gravur am Außenzylinder des optischen Rohlings oder an der fest mit dem optischen Rohling verbundenen Haltefassung sein. Die Haltefassung kann dabei aus Metall, aus Keramik oder auch aus Glaskeramik sein.
Der definierte Zusammenhang zwischen der zweiten Kristallrichtung und der Markierung kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass die Markierung eine Bezugsrichtung anzeigt, welche senkrecht auf der ersten Kristallrichtung steht und eine Projektion der zweiten Kristallrichtung in eine Ebene darstellt, deren Flächennormalen in Richtung der ersten Kristallrichtung weist. Bei einem zylinderformigen optischen Rohling mit einer Symmetrieachse, welche dann im wesentlichen in Richtung der ersten Kristallrichtung weist, schneidet die Bezugsrichtung vorzugsweise die Symmetrieachse. Die Markierung zeigt dann beispielsweise den Schnittpunkt der Bezugsrichtung mit dem Außenzylinder des optischen Rohlings oder mit dessen Haltefassung an. Die Markierung definiert damit auch einen Azimutwinkel der projizierten zweiten Kristallrichtung bezüglich einem mit dem optischen Rohling verbundenen Koordinatensystem. Der Azimutwinkel ist als Winkel zwischen der Bezugsrichtung und einer Koordinatenachse definiert, welche senkrecht auf der Symmetrieachse steht und die Symmetrieachse schneidet.
Bei der Bestimmung der ersten Kristallrichtung kann der optische Rohling mit einer Messstrahlung, insbesondere Röntgen-Messstrahlung aus einer definierten Richtung beleuchtet werden. Die Messstrahlung wird an den der ersten Kristallrichtung zugeordneten Kristallebenen, beispielsweise die {111 } -Kristallebenen reflektiert und erzeugt einen entsprechenden Bragg-Reflex. Da die Wellenlänge der Messstrahlung und das Material des optischen Rohlings bekannt sind, ist der Soll-Winkel der ein- und ausfallenden Messstrahlung bezüglich der ersten Kristallrichtung auf Grund des Bragg-Reflektions- Gesetzes bekannt. Der optische Rohling wird nun so lange relativ zur Bragg-
Messanordnung einjustiert, bis der Bragg-Reflex für die erste Kristallrichtung detektiert wird. Aus der relativen Orientierung von Messanordnung und optischem Rohling wird nun die Orientierung der ersten Kristallrichtung bezüglich der Flächennormalen der optischen Roh-Fläche des optischen Rohlings bestimmt. Wenn die Flächennormale der optischen Roh-Fläche mit der ersten Kristallrichtung nicht übereinstimmt, wird der optische Rohling beispielsweise durch Schleifen bearbeitet, bis die Winkelabweichung kleiner ±5° ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der optische Rohling um eine Achse drehbar gelagert, welche senkrecht auf der optischen Roh-Fläche des optischen Rohlings steht. Die Bragg-Reflexe werden nun für verschiedene Drehwinkel bestimmt, im einfachsten Fall bei 0° und bei 90°.
Die Bezugsrichtung kann ebenfalls durch Auswertung eines Bragg-Reflexes bestimmt werden. Dabei wird die Messstrahlung an den der zweiten Kristallrichtung zugeordneten Kristallebenen reflektiert.
Alternativ kann die Lage der Bezugsrichtung mit Hilfe des Laue- Verfahrens bestimmt werden.
Es ist günstig, die Bezugsrichtung derart zu wählen, dass ein Lichtstrahl in der anschließend aus dem optischen Rohling gefertigten Linse auf Grund der Doppelbrechung beispielsweise einen maximalen optischen Wegunterschied für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände erfährt, wenn die Projektion dieses Lichtstrahls in eine Ebene, welche senkrecht auf der ersten Kristallrichtung steht, parallel zur Bezugsrichtung verläuft. Wendet man als Kompensationsmethoden zur Reduzierung des störenden Einflusses der intrinsischen Doppelbrechung das gegenseitige Verdrehen von Linsen an, so ist es auf Grund dieser Markierungsvorschrift einfach, die vorgeschriebenen Drehwinkel einzustellen. Es ist auch möglich, die Bezugsrichtung zu markieren, für die ein Lichtstrahl einen minimalen optischen Wegunterschied erfahrt, wenn dessen Projektion in eine Ebene, welche senkrecht auf der ersten Kristallrichtung steht, parallel zur Bezugsrichtung verläuft.
Weist die erste Kristallrichtung in die <100>- Kristallrichtung oder in die <111>- Kristallrichtung oder in eine zu diesen Kristallrichtungen äquivalente Kristallrichtung, so ist es günstig, wenn die Projektion der zweiten Kristallrichtung in eine Ebene, welche senkrecht auf der ersten Kristallrichtung steht, parallel zur Projektion der <110>- Kristallrichtung oder einer dazu äquivalenten Kristallrichtung in die gleiche Ebene ist. Lichtstrahlen, die parallel zur <110>-Kristallrichtung oder einer dazu äquivalenten Kristallrichtung verlaufen, erfahren nämlich einen maximalen optischen Wegunterschied für zwei zueinander orthogonale Polarisationszustände in kubischen Fluorid-Kristallen.
Weist die erste Kristallrichtung in die <111>- Kristallrichtung oder eine dazu äquivalente Kristallrichtung, so ist es vorteilhaft, wenn die zweite Kristallrichtung in die <331>- Kristallrichtung oder eine dazu äquivalente Kristallrichtung weist.
Weist die erste Kristallrichtung in die <100>- Kristallrichtung oder eine dazu äquivalente Kristallrichtung, so ist es vorteilhaft, wenn die zweite Kristallrichtung in die <511>- Kristallrichtung oder eine dazu äquivalente Kristallrichtung weist.
Da die Messstrahlung zur Bestimmung der Bragg-Reflexe zu Materialschäden im Bereich der optischen Roh-Flächen führen kann, ist es günstig, diejenigen Materialbereiche des optischen Rohlings durch Schleifen oder Polieren abzutragen, die von der Messstrahlung durchtreten werden. Mit diesem Verfahren lässt sich vorteilhaft ein optischer Rohling als Ausgangsprodukt zur Herstellung einer Linse oder eines Linsenteils für ein Objektiv herstellen.
Wird nun aus dem derart vorbereiteten optischen Rohling eine Linse oder ein Linsenteil hergestellt, so werden die optischen Flächen der Linse oder des Linsenteils derart bearbeitet, dass die Linsenachse nahezu parallel zur Richtung der ersten Kristallrichtung, beziehungsweise parallel zur Flächennormalen der optischen Roh-Fläche ausgerichtet ist. Vorzugsweise ist die Winkelabweichung zwischen der ersten Kristallrichtung und der Linsenachse kleiner als 5°. Durch Schleifen und Polieren der optischen Roh-Flächen des optischen Rohling entstehen die gekrümmten Linsenflächen der Linse. Handelt es sich um rotationssymmetrische Flächen, so ist die Linsenachse die Symmetrieachse. Bei nicht rotationssymmetrischen Flächen kann die Linsenachse durch die Mitte eines einfallenden Strahlbündels oder durch eine Gerade gegeben sein, bezüglich der die Strahlwinkel aller Lichtstrahlen innerhalb der Linse minimal sind. Als Linsen kommen beispielsweise refraktive oder diffraktive Linsen sowie Korrekturplatten mit Freiformkorrekturflächen in Frage. Auch Planplatten werden als Linsen angesehen, sofern sie im Strahlengang eines Objektives angeordnet sind. Die Linsenachse einer Planplatte steht dabei senkrecht auf den planen Linsenoberflächen.
Falls bei der Herstellung der Linse oder des Linsenteils aus dem optischen Rohling die zuvor aufgebrachte Markierung der Bezugsrichtung verloren geht, ist darauf zu achten, dass die Markierung der Bezugsrichtung auf die Linse oder das Linsenteil oder auf deren Haltefassung übertragen wird.
Bei Linsen oder Linsenteilen, welche in Hochleistungsoptiken wie beispielsweise Projektionsobjektive für die Mikrolithographie eingesetzt werden, spielt die Winkelabweichung zwischen der Linsenachse und der ersten Kristallrichtung eine Rolle, selbst wenn sie kleiner als 5° ist. Deshalb ist es vorteilhaft, diese Winkelabweichung sehr genau zu bestimmen. Dabei kommen beispielsweise röntgendiffraktometrische Verfahren zum Einsatz. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn nicht nur die Größe des Winkels, sondern auch die Orientierung der ersten Kristallachse bekannt ist. Die Orientierung lässt sich durch die Abweichungsrichtung beschreiben. Die Abweichungsrichtung steht senkrecht auf der Linsenachse und ergibt sich als Projektion der ersten Kristallrichtung in eine zur Linsenachse senkrecht liegende Ebene. Die Abweichungsrichtung wird dann auf der Linse oder dem Linsenteil markiert, beispielsweise auf dem Rand der Linse. Alternativ kann die Markierung auch auf einer Haltefassung der Linse oder des Linsenteils angebracht werden. Weist die Linse oder das Linsenteil oder deren Haltefassung bereits eine Markierung für die Bezugsrichtung auf, so kann auch der vorzeichenbehaftete Winkel zwischen der Bezugsrichtung und der Abweichungsrichtung bestimmt und der Linse oder dem Linsenteil zugewiesen werden. Beispielsweise kann der Winkelwert in einer Datenbank abgespeichert werden, in welcher die Materialdaten und Fertigungsdaten der Linse oder des Linsenteils abgelegt sind.
In einem alternativen Vorgehen kann auch zuerst die Linse oder das Linsenteil aus einem optischen Rohling aus einem Kristallmaterial hergestellt werden und die Markierung für die zweite Kristallrichtung aufgebracht werden. Aus einem optischen Rohling wird dabei die Linse beispielsweise durch Schleifen und Polieren der Linsenflächen hergestellt. Dabei werden die Oberflächen derart bearbeitet, dass die Linsenachse parallel zu einer ersten Kristallrichtung, vorzugsweise einer Hauptkristallrichtung ist. In einem nächsten Schritt wird auf der Linse oder dem Linsenteil oder deren Haltefassung eine Markierung aufgebracht, welche in einem definierten Zusammenhang zu einer zweiten Kristallrichtung steht, welche einen von 0° verschiedenen Winkel zur ersten Kristallrichtung aufweist. Die zweite Kristallrichtung kann dabei ebenfalls eine Hauptkristallrichtung oder eine definiert innerhalb der Kristallstruktur orientierte Kristallrichtung, beispielsweise die <331>- Kristallrichtung, wenn die Linsenachse in <111>-Kristal_richtung weist, oder die <511>- Kristallrichtiung, wenn die Linsenachse in <100>-Kristallrichtung weist, sein.
Die Markierung kann beispielsweise eine punkt- oder strichformige Gravur am Außenzylinder der Linse oder des Linsenteils oder an der fest mit der Linse oder dem Linsenteil verbundenen Haltefassung sein. Die Haltefassung kann dabei aus Metall, aus Keramik oder auch aus Glaskeramik sein.
Der definierte Zusammenhang zwischen der zweiten Kristallrichtung und der Markierung kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass die Markierung eine Bezugsrichtung anzeigt, welche senkrecht auf der Linsenachse steht und eine Projektion der zweiten Kristallrichtung in eine Ebene darstellt, deren Flächennormalen in Richtung der Linsenachse weist. Vorzugsweise schneidet die Bezugsrichtung die Linsenachse. Die Markierung zeigt dann beispielsweise den Schnittpunkt der Bezugsrichtung mit dem Außenzylinder der Linse oder dem Linsenteil oder mit deren Haltefassung an. Die Markierung definiert damit auch einen Azimutwinkel der projizierten zweiten Kristallrichtung bezüglich einem mit der Linse oder dem Linsenteil verbundenen Koordinatensystem.
Zur Bestimmung der Bezugsrichtung können die bereits für den optischen Rohling vorgestellten Verfahren angewendet werden. Bei der Messung des Bragg-Reflexes ist es vorteilhaft, wenn die Position der Linse einstellbar ist, damit die Messstrahlung an der gekrümmten Linsenoberfläche an einem definierten Ort auftrifft. Insbesondere, wenn Messungen bei verschiedenen Drehstellungen der Linse vorgenommen werden, ist es günstig, wenn die Messstrahlung im Bereich des Linsenscheitels auftrifft.
Um bei konkaven Linsenflächen nicht durch Selbstabschattung behindert zu werden, ist es vorteilhaft, die zweite Kristallrichtung so auszuwählen, dass die einfallende Messstrahlung und die reflektierte Strahlung, welche zur Bestimmung der ersten Kristallrichtung, beziehungsweise der Bezugsrichtung herangezogen wird, nicht durch die Linsengeometrie gestört werden.
Vorteilhafte Kristallmaterialien zum Einsatz in Objektiven bei niedrigen Wellenlängen kleiner als 200nm sind die kubischen Fluorid-Kristalle wie Kalzium-Fluorid, Barium- Fluorid oder Strontium-Fluorid. Die intrinsische Doppelbrechung in kubischen Fluorid-Kristallen hat erst bei Wellenlängen kleiner als 200nm einen derart großen Einfluss, dass geeignete Korrekturmaßnahmen erforderlich sind. Die Bestimmung der Bezugsrichtung und die gegebenenfalls erforderliche Bestimmung der Abweichungsrichtung ist deshalb primär für diesen Einsatz günstig. Vorteilhaft werden Linsen oder Linsenteile, welche eine Markierung einer Bezugsrichtung und gegebenenfalls einer Abweichungsrichtung aufweisen, in Objektiven eingesetzt, bei denen durch gegenseitiges Verdrehen der Linsen oder Linsenteile um ihre Linsenachsen der störende Einfluss der Doppelbrechung reduziert wird. Mit der von der Kristallorientierung abhängigen Markierung wird das gezielte Verdrehen der einzelnen Linsen wesentlich vereinfacht. Auf Grund der theoretisch voraussagbaren Doppelbrechungseigenschaften der Fluorid-Kristalle und den bekannten Kompensationsmethoden können die Drehwinkel zwischen den einzelnen Linsen oder Linsenteilen eines Objektivs derart bestimmt werden, dass der störende Einfluss der Doppelbrechung auf die Abbildungsleistung eines Objektivs deutlich reduziert wird.
Es ist besonders günstig, wenn bei der Bestimmung der Drehwinkel auch die für jede Linse bekannte Größe des Winkels zwischen der ersten Kristallrichtung und der Linsenachse und die Abweichungsrichtung berücksichtigt werden.
Die alleinige Bestimmung und Markierung der Abweichungsrichtung ist dann vorteilhaft, wenn die optische Wirkung der Linse oder des Linsenteils im wesentlichen von der Winkelabweichung zwischen der ersten Kristallrichtung und der Linsenachse abhängt. Durch geeignetes Verdrehen der Linse um ihre Linsenachse um einen vorbestimmten Wert kann dann die Wirkung auf die Abbildungsleistung eines Objektivs derart beeinflusst werden, dass durch das Zusammenwirken von mehreren gegeneinander verdrehten Linsen oder Linsenteilen eine Korrekturwirkung entsteht. Damit können auch Linsen oder Linsenteile eingesetzt werden, welche eine Winkelabweichung zwischen der ersten Kristallrichtung und der Linsenachse aufweisen. Dies erleichtert die Herstellung der Linsen oder Linsenteile aus Kristallmaterial erheblich, da die Fertigungstoleranzen nachgelassen werden können.
Bei dem Objektiv kann es sich dabei um ein rein refraktives Projektionsobjektiv handeln, das aus einer Vielzahl von rotationssymmetrisch um die optische Achse angeordneten Linsen besteht, oder um ein Projektionsobjektiv vom katadioptrischen Objektivtyp.
Derartige Projektionsobjektive lassen sich vorteilhaft in Mikrolithographie- Projektionsbelichtunganlagen einsetzen, die ausgehend von einer Lichtquelle ein Beleuchtungssystem, ein Masken-Positioniersystem, eine Struktur tragende Maske, ein
Projektionsobjektiv, ein Objekt-Positionierungssystem und ein lichtempfindliches Substrat umfassen.
Mit dieser Mikrolithographie-Proj ektionsbelichtungsanlage lassen sich mikrostrukturierte Halbleiter-Bauelemente herstellen.
Näher erläutert wird die Erfindung anhand der Zeichnungen.
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen optischen Rohling in schematischer Darstellung; Figur 2 zeigt den optischen Rohling von Figur 1 in Draufsicht in schematischer Darstellung;
Figur 3 zeigt einen Schnitt durch eine gefasste Linse in schematischer Darstellung; Figur 4 zeigt die gefasste Linse von Figur 3 in Draufsicht in schematischer Darstellung; Figur 5 zeigt einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Linse in schematischer Darstellung; Figur 6 zeigt die Linse von Figur 5 in Draufsicht in schematischer Darstellung; Figur 7 zeigt ein Objektiv in schematischer, perspektivischer Darstellung; Figur 8 zeigt einen Linsenschnitt eines Projektionsobjektivs; und Figur 9 zeigt eine Projektionsbelichtungsanlage in schematischer Darstellung.
Als ein Ausführungsbeispiel wird die Herstellung von Kalzium-Fluorid-Linsen beschrieben, deren Linsenachsen im wesentlichen in <111>-Kristallrichtung weisen. Die Herstellverfahren lassen sich aber auch auf die Herstellung von Linsen aus anderen Kristallmaterialien mit kubischer Kristallstruktur wie beispielsweise Barium-Fluorid oder Strontium-Fluorid übertragen. Des weiteren können die Linsenachsen auch in die <100>- oder die <110>-Kristallrichtung weisen. Das Verfahren ist zur Herstellung sowohl von planparallelen Linsen als auch von Linsen oder Linsenteilen mit gekrümmten Oberflächen geeignet.
Als Vorstufe zur Herstellung einer Linse wird zunächst ein optischer Rohling hergestellt. Die Figuren 1 und 2 zeigen in einer schematischen Darstellung einen derartigen optischen Rohling 1 , welcher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Figur 1 zeigt einen Schnitt durch den optischen Rohling 1 entlang der Linie A-A dar, welche in der Draufsicht von Figur 2 eingezeichnet ist. In einem ersten Schritt wird die Orientierung der <111>-Kristallrichtung 3 des optischen Rohlings 1, in diesem Fall einer Kalzium-Fluorid-Scheibe bestimmt. Die <111>- Kristallrichtung 3 steht dabei senkrecht auf den {111} -Kristallebenen 5, von denen einige in Figur 1 eingezeichnet sind. Die Bestimmung kann beispielsweise mit hoher Genauigkeit durch kristallographische Methoden, wie beispielsweise durch Ermittlung von Spaltflächen oder Erzeugung von Ätzgrübchen geschehen. Eine Verbesserung dieser Richtungsbestimmung erreicht man mit röntgendiffraktometrischen Methoden. Ein dafür geeignetes Gerät ist eine Goniometeranordnung unter Einsatz von monochromatischer Röntgenstrahlung. Mit Hilfe aus der Literatur bekannter Tabellenwerte wird das Auftreten eines Bragg-Reflexes für die {111 } -Kristallebenen 5 bestimmt. Die Tabellenwerte geben dabei in Abhängigkeit der Reflex-Indizierung die erforderlichen Inzidenzwinkel an. Bei der Messung dreht man die Kalzium-Fluorid-Scheibe um eine Achse, welche senkrecht auf der Kalzium-Fluorid-Scheibe steht. Damit erhält man für verschiedene Drehwinkel die Abweichung der <111>-Kristallrichtung von der Flächennormalen der Kalzium-Fluorid- Scheibe. Es ist günstig, bei mindestens zwei Drehstellungen die Abweichung zu bestimmen. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Messungen bei 0° und 90° durchgeführt. Um die Messgenauigkeit zu erhöhen können die Messungen zusätzlich noch bei 180° und 270° oder weiteren Zwischenwinkeln durchgeführt werden.
In einem zweiten Schritt wird die Kalzium-Fluorid-Scheibe derart bearbeitet, dass die Flächennormale der Kalzium-Fluorid-Scheibe parallel zur Richtung der <111>- Kristallrichtung 3 ist, so dass die <111>-Kristallrichtung 3 im wesentlichen senkrecht auf der optischen Rohfläche 7 steht. Die gemessene Abweichung dient dabei als Grundlage für eine gezielte Korrektur, d.h. ein definiertes Bearbeiten der Kalzium-Fluorid-Scheibe durch Sägen oder Schleifen. Nach diesem Bearbeitungsschritt weist die Flächennormalen der Kalzium-Fluorid-Scheibe in die <111>-Kristallrichtung mit einer Abweichung kleiner 5°.
In einem dritten Schritt wird an der Kalzium-Fluorid-Scheibe eine Bezugsrichtung 9 bestimmt, welche in einem definierten Zusammenhang zu einer weiteren Kristallrichtung steht. Weist die Flächennormale der Kalzium-Fluorid-Scheibe in die <111>- Kristallrichtung 3, ist es günstig, eine der drei Kristallrichtungen <110>, <011> und <101>, beziehungsweise <100>, <010> und <001> zu kennen, die in dreiwelliger Symmetrie um die <111>-Kristallrichtung gruppiert sind. Dies ist deshalb interessant, da ein Lichtstrahl einen maximalen optischen Wegunterschied für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände auf Grund intrinsischer Doppelbrechung erfährt, wenn er in einer Kalzium-Fluorid-Linse in <110>-Kristallrichtung oder einer dazu äquivalenten Kristallrichtung verläuft. Verläuft der Lichtstrahl in <100>-Kristallrichtung oder einer dazu äquivalenten Kristallrichtung, erfährt er keinen optischen Wegunterschied. Die drei Kristallrichtungen <110>, <011> und <101> schließen dabei jeweils einen Winkel von 35°, die drei Kristallrichtungen <100>, <010> und <001> einen Winkel von 55° mit der <111>-Kri Stallrichtung ein. Aus physikalischen Gründen sind Röntgenreflexe von (110)- oder (lOO)-Kristallebenen an Kristallen mit Kalzium-Fluorid-Struktur nicht meßbar. Daher muß man Bragg-Reflexe von anderen Kristallebenen zu Hilfe nehmen, die in definierter Beziehung zu den (100)- beziehungsweise (110)-Kristallebenen stehen. Beispielsweise kann ein (331)-Bragg-Reflex verwendet werden. Die drei Kristallrichtungen <331>, <133> und <313> schließen dabei jeweils einen Winkel von 22° mit der <111>- Kristallrichtung ein. In Figur 1 ist die <331>-Kristallrichtung 11 eingezeichnet, welche senkrecht auf den {331} -Kristallebenen 13 steht, von denen einige eingezeichnet sind. Der (331)-Bragg-Reflex erscheint für monochromatische Kupfer Kai -Strahlung (8048 eV) bei Kalzium-Fluorid unter 38°. Damit ergibt sich ein Einfallswinkel von 16° und ein
Detektorwinkel von 60° relativ zur Bezugsebene, die durch die Oberfläche 7 der Kalzium- Fluorid-Scheibe definiert ist. Wenn die Scheibe um 360° um die Flächennormale gedreht wird, sind bei drei Drehwinkeln Bragg-Reflexe messbar. Diese zeigen an, daß einer der Richtungsvektoren der drei relevanten (331)-Kristallebenen in der Einfallsebene der Bragg- Messung liegt. Die Projektionen dieser drei (331)-Kristallrichtungen auf die
Scheibenoberfläche 7 sind parallel zu den Projektionen der drei Kristallrichtungen <110>, <011> und <101>. Wenn man die Richtungen der Projektionen der Kristallrichtungen <331>, <133> und <313> bestimmt, bestimmt man also gleichzeitig auch die Richtungen der Projektionen der Kristallrichtungen <110>, <011> und <101>. Bei einer möglichen Abweichung der Oberflächennormalen von der <111>-Kristallrichtung müssen Quelle und Detektor entsprechend nachgeführt werden.
In Figur 2 weist die Bezugsrichtung 9 in Richtung der projizierten <331>-Kristallrichtung, welche in eine Ebene senkrecht zur <111>-Kristallrichtung projiziert ist. Die
Bezugsrichtung schneidet zusätzlich die Symmetrieachse 17 des optischen Rohlings 1.
Alternativ können die Kristallorientierungen auch durch ein Laue-Bild bestimmt werden. Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Messungen der Bragg-Reflexe mit monochromatischer Röntgenstrahlung, wird beim Laue-Verfahren mit „weißem", also breitbandigem Röntgenlicht gearbeitet. Für weißes Röntgenlicht erhält man Bragg-Reflexe von verschiedenen Kristallebenenscharen, so daß ein für das Material charakteristisches Laue-Bild entsteht. Wenn die <111>-Kristallrichtung parallel zur Einstrahlrichtung ist, wird ein Laue-Bild mit dreizähliger Symmetrie erzeugt. Wenn die <111>-Kristallrichtung um einige Grad von der Scheibennormalen abweicht, ist das Resultat ein leicht verzerrtes Bild. Die exakte Analyse des Laue-Bildes, beispielsweise mit einer geeigneten Software, kann dann dazu dienen, die Abweichung der <111>-Kristallrichtung von der Scheibennormalen zu bestimmen. Die Auswertung des Bildes erlaubt ferner die Bestimmung der dreizähligen Kristallrichtungen <110>, <011> und <101>, beziehungsweise <100>, <010> und <001> und damit die Orientierung der Scheibe.
In einem vierten Schritt wird an dem optischen Rohling 1 mindestens eine Markierung 15 angebracht, welche die Bezugsrichtung 9 markiert. Damit steht die Markierung 15 in einem definierten Zusammenhang mit der <331>-Kristallrichtung 11. Die Markierung 15 kann beispielsweise mittels Gravur, Ätzung oder Beschriftung erfolgen. Zur Markierung 15 bietet sich der Zylinderrand des optischen Rohlings 1 an. Alternativ kann die Markierung auch an einer Fassung angebracht sein, mit welcher der optische Rohling 1 fest verbunden ist. In einem fünften Schritt wird eine Linse aus dem optischen Rohling 1 gefertigt. Die Figuren 3 und 4 zeigen in einer schematischen Darstellung die aus dem optischen Rohling 1 gefertigte Linse 31. Die Linse 31 wird dabei von einer Haltefassung 33 gehalten. Figur 3 zeigt die gefasste Linse 31 in einem Schnitt entlang der Linie B-B, welche in der Draufsicht in Figur 4 eingezeichnet ist.
Die Linse 31 wird dabei so gefertigt, daß die Linsenachse 35 parallel zur <111>- Kristallrichtung 3 ist. Dabei wird die zuvor angebrachte Markierung 15 bei der Bearbeitung des optischen Rohlings 1 nicht zerstört. Das ist möglich, da viele Bearbeitungsschritte wie Schleifen oder Polieren nur die Ober- und Unterseite der Linse betreffen, jedoch nicht den Zylinderrand. Wenn aber auch der Rand der Kalzium-Fluorid-Scheibe bearbeitet, beispielsweise gedreht wird, ist es notwendig, mit hinreichender Genauigkeit die Markierung auf die Halterung der Kalzium-Fluorid-Scheibe zu übertragen und die Markierung nach erfolgter Bearbeitung wieder auf dem Zylinderrand anzubringen.
Zusätzlich ist eine Markierung 37 der Bezugsrichtung 9 auf der Haltefassung 33 angebracht.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Linse aus einem optischen Rohling aus kubischem Fluorid-Kristall, beispielsweise Kalzium-Fluorid hergestellt, für den bereits die <111>-Kristallrichtung im wesentlichen senkrecht auf der Oberfläche des optischen Rohlings steht. Die Markierung wird dann erst nach der Herstellung der Linse aufgebracht.
In einem ersten Schritt wird die Linse aus dem optischen Rohling derart gefertigt, dass die Linsenachse in <111>-Kristallrichtung weist.
In einem zweiten Schritt wird eine Bezugsrichtung bestimmt. Dabei werden die gleichen Verfahren angewandt, wie dies zuvor für die Herstellung des optischen Rohlings beschrieben wurde. Dabei muß jedoch beachtet werden, daß der Auftreffpunkt des Röntgenstrahls auf die Linsenoberfläche in der Höhe exakt eingestellt wird. Die Auflagefläche der Linse ist deshalb in der Höhe justierbar. Damit lässt sich das gekrümmte Profil der Linse abfahren, wenn man verschiedene Punkte auf der gekrümmten Linsenoberfläche vermisst. Außerdem ist zu beachten, daß durch die Krümmung eine Abschattung von einfallendem oder ausgehenden Strahl stattfinden kann. Durch Auswahl eines geeigneten Bragg-Reflexes und einer daraus folgenden Meß-Geometrie können Abschattungen vermieden werden.
Bei planparallelen Platten kann das beschriebene Verfahren auf Basis eines Goniometeraufbaus an jedem Punkt der Oberfläche angewandt werden.
Bei der Bearbeitung der optischen Rohlinge und der Linsen ist zu beachten, daß die Bestrahlung von Kalzium-Fluorid mit Röntgenstrahlung Farbzentren erzeugen kann. Die Eindringtiefe von Cu-Kα-Strahlung liegt bei Kalzium-Fluorid bei ca. 30 μm. Um die Existenz von Farbzentren zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Röntgenanalyse nur an optischen Rohlingen oder Linsen durchzuführen, bei denen später ein entsprechender Materialabtrag erfolgt. Bei der Bestrahlung mit Cu-Kα-Strahlung bedeutet das einen Abtrag von mindestens 30 μm.
Die Figuren 5 und 6 zeigen in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Linse 51. Figur 5 zeigt die Linse 51 in einem Schnitt entlang der Linie C-C, welche in der Draufsicht in Figur 6 eingezeichnet ist.
Die Kalzium-Fluorid-Linse 53 ist dabei keine (111)-Linse, sondern eine (lOO)-Linse. Die Linsenachse 53 weist jedoch nicht exakt in <100>-Kristallrichtung 55, sondern es tritt zwischen der Linsenachse 53 und der <100>-Kristallrichtung 55 der Abweichungswinkel δ auf. Die <100>-Kristallrichtung 55 steht dabei senkrecht auf den {100} -Kristallebenen 57.
Neben der Größe des Winkels δ ist auch wichtig, die Abweichungsrichtung 63 zu bestimmen. Die Abweichungsrichtung 63 erhält man als Projektion der <100>- Kristallrichtung 55 in eine Ebene, welche senkrecht zur Linsenachse 53 steht. Vorzugsweise schneidet die Abweichungsrichtung 63 die Linsenachse 53. Zur Kennzeichnung der Abweichungsrichtung 63 wird auf der Linse 51 die Markierung 65 angebracht. Die Markierung kann auch auf einer in den Figuren 5 und 6 nicht dargestellten Haltefassung angebracht werden. In Figur 6 gibt die Markierung 65 den Schnittpunkt der Abweichungsrichtung 63 mit dem Außenzylinder der Linse 51 an.
Die Orientierung der <100>-Kristallrichtung 55 zur Linsenachse 53 läßt sich bestimmen, indem der Bragg-Reflex der <100>-Kristallrichtung 55 für verschiedene Drehpositionen der Linse 51 bestimmt wird. Die Linse 51 wird dabei um ihre Linsenachse 53 gedreht. Es ist günstig, bei mindestens zwei Drehstellungen die Abweichung zu bestimmen. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Messungen bei 0° und 90° durchgeführt. Um die Messgenauigkeit zu erhöhen können, werden die Messungen zusätzlich noch bei 180° und 270° durchgeführt.
Alternativ kann auch mit dem Laue- Verfahren die Abweichung zwischen der <100>- Kristallrichtung 55 und der Linsenachse 53 bestimmt werden, indem die einfallende Messstrahlung in Richtung der Linsenachse 53 einfällt.
Neben der Markierung 65 weist die Linse 51 noch die Markierung 67 auf. Die Markierung 67 steht in einem definierten Zusammenhang zu der <511>-Kristallrichtung 59, welche senkrecht auf den {511} -Kristallebenen 61 steht. Die Markierung gibt den Schnittpunkt der Bezugsrichtung 69 mit dem Außenzylinder der Linse 51 an. Die Bezugsrichtung 69 erhält man als Projektion der <511>-Kristallrichtung 59 in eine Ebene senkrecht zur Linsenachse 53. Zusätzlich schneidet die Bezugsrichtung 69 die Linsenachse 53. Die <511>- Kristallrichtung 59 wird deshalb herangezogen, da die Projektion der <511>-
Kristallrichtung 59 in eine zur Linsenachse 53 senkrecht stehende Ebene parallel zur entsprechenden Projektion der <011>-Kristallrichtung verläuft. Die <011>-Kristallrichtung wiederum ist eine ausgezeichnete Richtung, da Strahlen, die parallel zu dieser Richtung durch die Linse 51 treten, einen maximalen optischen Wegunterschied für zwei orthogonale Polarisationszustände auf Grund der intrinsischen Doppelbrechung erfahren. Um den Drehwinkel einer Linse um ihre Linsenachse bezüglich einer fest mit dem Objektiv verbundenen Bezugsrichtung einstellen zu können, ist eine einzige Markierung ausreichend. Da die Linse 51 die Markierung 67 der Bezugsrichtung 69 aufweist, kann alternativ an Stelle der Markierung 65 der Abweichungsrichtung 63 auch der Winkel zwischen der Bezugsrichtung69 und der Abweichungsrichtung 63 bestimmt werden und der Linse zugewiesen werden. Beispielsweise kann dieser Winkel zusammen mit dem Abweichungswinkel in einer Datenbank abgelegt werden, in welcher beispielsweise die Material- und Fertigungsdaten der Linse 51 abgespeichert sind. Damit stehen dieser Winkel und der Abweichungswinkel für die Optimierverfahren zur Verfügung.
Figur 7 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Objektivs 71 gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung. Das Objektiv bildet ein Objekt OB auf ein Bild IM ab. Dargestellt sind die Linsen 73, 75, 77 und 79. Die Linsenachsen der Linsen 73, 75, 77 und 79 weisen in Richtung der optischen Achse OA. Die Linsen 73 und 75 sind (111)-Linsen, die Linsen 77 und 79 (lOO)-Linsen aus Kalzium-Fluorid. Zur Kompensation des störenden Einflusses der intrinsischen Doppelbrechung sind die Linsen jeweils um ihre Linsenachsen verdreht angeordnet, so dass die Differenz des optischen Wegunterschieds zwischen zwei orthogonalen Polarisationszuständen eines äußeren Aperturstrahls 81 und des entsprechenden optischen Wegunterschieds für einen Strahl, welcher entlang der optischen Achse OA verläuft minimal ist. Der Drehwinkel zwischen den (111)-Linsen 73 und 75 beträgt dazu 60°. Der Drehwinkel lässt sich erfindungsgemäß einfach einstellen, da die Linsen 73 und 75 die Markierungen 83 und 85 aufweisen, welche die Bezugsrichtungen 87 und 89 anzeigen. Die Bezugsrichtungen 87 und 89 stellen Projektionen der jeweiligen <331>-Kristallrichtung in Ebenen dar, welche senkrecht auf den jeweiligen Linsenachsen stehen. Der Drehwinkel zwischen den (lOO)-Linsen 77 und 79 beträgt nicht exakt 45°, da bei diesen Linsen die jeweilige <100>-Kristallrichtung nicht exakt in Richtung der jeweiligen Linsenachse weist. Die Abweichungsrichtungen 95 und 97 werden durch die Markierungen 91 und 93 angezeigt. Bei der Optimierung des Drehwinkels zwischen den Linsen 77 und 79 werden Größe und Orientierung der Abweichung berücksichtigt. Mit Hilfe der Markierungen 99 und 101 läßt sich der berechnete Drehwinkel zwischen den Linsen 77 und 79 einfach einstellen. Die Markierungen zeigen die Bezugsrichtungen 103 und 105 an, welche Projektionen der jeweiligen <511>-Kristallrichtung in Ebenen darstellen, welche senkrecht auf den jeweiligen Linsenachsen stehen.
Im folgenden wird ein Optimierverfahren beschrieben, mit dem bei einem Objektiv mit bekanntem optischen Design zum einen die Orientierung der Linsenachsen der einzelnen Linsen in Richtung ausgezeichneter Hauptkristallrichtungen und zum anderen die Drehwinkel zwischen den Linsen bestimmt werden kann. Mehrere Linsen dieses Objektivs sind aus doppelbrechendem Fluorid-Kristall, wobei die doppelbrechenden Eigenschaften der Linsen bekannt sind. Beispielsweise lässt sich der Einfluss der intrinsischen
Doppelbrechung in Abhängigkeit des Öffnungswinkels und Azimutwinkels eines Strahls theoretisch vorhersagen, wenn neben dem Kristallmaterial auch die Materialorientierung bezüglich dem Koordinatensystem einer Linse bekannt ist. Die doppelbrechenden Eigenschaften können aber auch durch Messungen an den Linsen bekannt sein. Da die doppelbrechenden Eigenschaften der Linsen und das optische Design des Objektivs bekannt sind, ist der optische Wegunterschied für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände bekannt, den ein Strahl innerhalb des Objektivs erfährt. Dieser optische Wegunterschied dient im folgenden als Optimiergröße, deren absoluten Wert es zu minimieren gilt. Auf ähnliche Weise kann die Optimierung auch für ein ganzes Strahlbüschel von einzelnen Strahlen durchgeführt werden. Mögliche Freiheitsgrade für diese Optimierung sind die Drehwinkel der einzelnen Linsen zueinander und die Orientierung der Linsenachsen in Bezug auf die Hauptkristallrichtungen. Es ist günstig, wenn zum einen die Linsenachsen in die Hauptkristallrichtungen weisen und zum anderen die Drehwinkel der Linsen zueinander in Abhängigkeit der Richtung der jeweiligen Linsenachse nur diskrete Werte annehmen.
Für die Orientierung der Linsenachse stehen drei Freiheitsgrade zur Verfügung. So können die Linsenachsen in (100)- , (111)- oder (110)-Kristallrichtung weisen. Linsen, deren Linsenachsen in die gleiche oder eine dazu äquivalente Hauptkristallrichtung weisen, werden in einzelne Gruppen zusammengeschlossen, wobei jede Gruppe mindestens zwei Linsen aufweist.
Die diskreten Drehwinkel der Linsen einer Gruppe hängen von der Orientierung der
Linsenachsen ab.
Für eine Gruppe mit n (lOO)-Linsen ergibt sich folgende Vorgabe für die Drehwinkel:
90° γ = + m • 90° ± 10° , wobei m eine beliebige ganze Zahl ist. n
Umfasst die Gruppe zwei (lOO)-Linsen, so beträgt der Drehwinkel zwischen diesen beiden Linsen idealerweise 45°, beziehungsweise 135°, 225°...
Für eine Gruppe mit n (111)-Linsen ergibt sich folgende Vorgabe für die Drehwinkel:
120° γ = + m -120° ± 10° , wobei m eine beliebige ganze Zahl ist. n
Für eine Gruppe mit n (110)-Linsen ergibt sich folgende Vorgabe für die Drehwinkel:
180° γ = + m - 180° ± 10° , wobei m eine beliebige ganze Zahl ist. n
Es stehen somit als Freiheitsgrade diskrete Drehwinkel der Linsen untereinander und diskrete Kristallorientierungen zur Verfügung.
Innerhalb dieses Parameterraums ist nun diejenige Kombination der Drehwinkel und Kristallorientierungen für die einzelnen Linsen zu finden, für welche die Optimierungsgröße einen minimalen Wert annimmt, beziehungsweise einen Schwellwert unterschreitet.
Es gibt für jedes Objektiv eine optimale Lösung, für welche die optischen Wegunterschiede für zwei zueinander orthogonale Polarisationszustände für ein ganzes Strahlbüschel minimale Werte annehmen. Es ist jedoch äußerst aufwendig, diese optimale Lösung zu bestimmen, insbesondere, wenn das Objektiv eine große Anzahl von Linsen aufweist, wie dies bei dem Objektiv 8 der Figur 8 der Fall ist. In Figur 8 ist der Linsenschnitt eines katadioptrischen Projektionsobjektivs 8 für die Wellenlänge 157nm dargestellt. Die optischen Daten für dieses Objektiv sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Das Ausführungsbeispiel ist der Patentanmeldung WO 01/50171 AI (US Serial No. 10/177580) entnommen und entspricht dort Figur 9 beziehungsweise Tabelle 8. Zur näheren Beschreibung der Funktionsweise des Objektivs 8 wird auf die Patentanmeldung WO 01/50171 AI (US Serial No. 10/177580) verwiesen. Alle Linsen dieses Objektivs bestehen aus Kalzium-Fluorid-Kristall. Die bildseitige numerische Apertur des Objektivs beträgt 0.8.
Es sind nun Optimierverfahren bekannt, um zwar nicht unbedingt die optimale Lösung, aber doch eine für die praktische Verwendung des Objektivs hinreichend gute Lösung zu finden. Eine in der Literatur bekannte sehr ähnliche mathematische Aufgabenstellung stellt das „Problem des Handlungsreisenden" dar, in dem es gilt, für eine gegebene Landkarte ein möglichst kurze Route durch vorgegebene Städte zu finden.
Bei der Optimierung können folgende Verfahren zum Einsatz kommen, welche unter diesen Bezeichnungen aus der Literatur bekannt sind: 1. Monte-Carlo-Suche
2. Simulierte Abkühlung („Simulated Annealing")
3. Schwellakzeptanz („Treshold accepting")
4. Simulierte Abkühlung mit zwischenzeitlichem Aufheizen
5. Genetischer Algorithmus
Zur Kompensation des störenden Einflusses der intrinsischen Doppelbrechung stehen in einem ersten Ausführungsbeispiel vier Freiheitsgrade (FGH) für jede Linse zur Verfügung: FGH 1 : (111)-Linse mit Drehwinkel 0° FGH 2: (111)-Linse mit Drehwinkel 60° FGH 3 : ( 100)-Linse mit Drehwinkel 0° FGH 4: (lOO)-Linse mit Drehwinkel 45°
Die Drehwinkel für die einzelnen Linsen beziehen sich dabei jeweils auf eine feste Bezugsrichtung in der Objektebene O. Für das Projektionsobjektiv 8 der Figur 8 wurden mit Hilfe der Monte-Carlo-Suche und der Vorgabe der vier Freiheitsgrade FGH1 bis FGH4 die optimalen Kristallorientierungen der Linsenachsen und die Drehwinkel ß_, der Linsen L801 bis L817 bezüglich einer festen Bezugsrichtung in der Objektebene O bestimmt. Tabelle 2 gibt für die Linsen L801 bis L817 die Kristallrichtungen der Linsenachsen und die Drehwinkel ßL an. Für jede Linse ist auch der optische Wegunterschied für zwei zueinander orthogonale Polarisationszustände für den obersten und untersten äußersten Aperturstrahl angegeben. Die beiden äußersten Aperturstrahlen gehen dabei von einem Objektpunkt in der Mitte des Objektfeldes aus und weisen in der Bildebene O' jeweils eine Winkel bezüglich der optischen Achse OA auf, welche der bildseitigen numerischen Apertur entspricht. Der maximale resultierende optische Wegunterschied beträgt 5nm.
Tabelle 2 Weitere Freiheitsgrade für die Optimierung erhält man, wenn man die Linsen einzelnen Gruppen zuweist. Dabei weisen die Linsenachsen der Linsen einer Gruppe in die gleiche Hauptkristallrichtung. Innerhalb einer Gruppe sind die Linsen nun derart gegeneinander verdreht angeordnet, dass die Verteilung der optischen Wegunterschiede für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände, welche durch eine Gruppe hervorgerufen wird, nahezu rotationssymmetrisch ist. Die Drehwinkel zwischen den einzelnen Gruppen können nun beliebig eingestellt werden, um mit diesen zusätzlichen Freiheitsgraden beispielsweise fertigungsbedingte Zusatzaberrationen zu korrigieren.
Im Ausführungsbeispiel der Tabelle 2 bilden die Linsen L801 und L814 eine erste Gruppe mit (lOO)-Linsen, wobei die beiden Linsen gegeneinander um den Drehwinkel 45° verdreht angeordnet sind.
Die Linsen L802, L804, L807 und L812 bilden eine zweite Gruppe mit (111)-Linsen. Die Linsen L802 und L807 und die Linsen L804 und L812 bilden dabei jeweils eine Untergruppe, innerhalb derer die Linsen nicht gegeneinander verdreht angeordnet sind oder höchstens einen Drehwinkel von γ = 1 • 120° ± 10° aufweisen, wobei 1 eine ganze Zahl ist. Die beiden Untergruppen sind gegeneinander um den Winkel 60° verdreht angeordnet, so dass der Drehwinkel zwischen zwei Linsen aus verschiedenen Untergruppen γ = 60° + m • 120° ± 10° beträgt, wobei m eine ganze Zahl ist. Die Linsen L803, L805 und L815 bilden eine dritte Gruppe mit (lOO)-Linsen. Die Linse L803 und die Linsen L805 und L815 bilden dabei jeweils eine Untergruppe, innerhalb derer die Linsen nicht gegeneinander verdreht angeordnet sind oder höchstens einen Drehwinkel von γ = 1 ■ 90° ± 10° aufweisen, wobei 1 eine ganze Zahl ist. Die beiden Untergruppen sind gegeneinander um den Winkel 45° verdreht angeordnet, so dass der Drehwinkel zwischen zwei Linsen aus verschiedenen Untergruppen γ = 45° + m • 90° ± 10° beträgt, wobei m eine ganze Zahl ist.
Die Linsen L808, L809 und L811 bilden eine vierte Gruppe mit (lOO)-Linsen. Die Linse L808 und die Linsen L808 und L809 bilden dabei jeweils eine Untergruppe, innerhalb derer die Linsen nicht gegeneinander verdreht angeordnet sind oder höchstens einen Drehwinkel von γ = 1 • 90° ± 10° aufweisen, wobei 1 eine ganze Zahl ist. Die beiden Untergruppen sind gegeneinander um den Winkel 45° verdreht angeordnet, so dass der Drehwinkel zwischen zwei Linsen aus verschiedenen Untergruppen γ = 45° + m • 90° ± 10° beträgt, wobei m eine ganze Zahl ist.
Die Linsen L816 und L817 eine fünfte Gruppe mit (111)-Linsen, wobei die beiden Linsen gegeneinander um den Drehwinkel 60° verdreht angeordnet sind.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel stehen acht Freiheitsgrade für jede Linse zur Verfügung:
FGH1 (l l l)-Linse mit Drehwinkel 0° FGH 2 (l l l)-Linse mit Drehwinkel 60° FGH 3 (lOO)-Linse mit Drehwinkel 0° FGH 4 (lOO)-Linse mit Drehwinkel 45° FGH 5 (HO)-Linse mit Drehwinkel 0° FGH 6 (HO)-Linse mit Drehwinkel 90° FGH 7 (HO)-Linse mit Drehwinkel 45° FGH 8 (HO)-Linse mit Dreh winkel 135c
Mit der Zahl der Freiheitsgrade wird das Optimierungsergebnis besser, jedoch steigt auch der Optimier-Aufwand exponentiell an. Weitere Freiheitsgrade ergeben sich durch eine feinere Abstufung der Drehwinkel.
Selbstverständlich kann das Optimierverfahren auch mit feiner diskretisierten Drehwinkeln durchgeführt werden.
Bei der Optimierung können auch Meßdaten zur Spannungsdoppelbrechung, die
Oberflächendaten der Linsen oder Spiegel und/oder Materialinhomogenitäten der Linsen berücksichtigt werden. Auf diese Weise werden alle auftretenden Störgrößen erfaßt und es wird mit Hilfe der Freiheitsgrade derjenige Objektivzustand ermittelt, welcher insgesamt eine gute Abbildungsqualität liefert. Insbesondere lässt die Markierung der Abweichungsrichtung und die Kenntnis der Größe und Orientierung der Abweichung zwischen der jeweiligen Linsenachse und der jeweiligen ausgezeichneten Hauptkristallrichtung für jede Linse des Objektivs die Berücksichtigung der durch die Abweichungen hervorgerufenen Effekte bei der Optimierung zu. Bei Linsen, bei welchen die Linsenachsen exakt in (100)-, (111) oder (110)-Kristallrichtung weisen, gibt es immer äquivalente Drehwinkel, welche sich auf Grund der Kristallsymmetrie ergeben, wie beispielsweise γ = 45° + m • 90° für zwei (lOO)-Linsen. Wenn nun für die beiden (lOO)-Linsen jeweils eine Abweichung zwischen der jeweiligen Linsenachse und der jeweiligen ausgezeichneten Hauptkristallrichtung auftritt, kann die natürliche Zahl m als Freiheitsgrad bei der Optimierung verwendet werden. Die natürliche Zahl m kann dabei die Werte 1, 2 und 3 annehmen. Da die Abweichungsrichtung und die Bezugsrichtung markiert sind, kann der so bestimmte Drehwinkel exakt eingestellt werden.
Im folgenden wird das Optimierverfahren in einzelnen Schritten erläutert: In einem ersten Schritt wird für ein Objektiv, bei dem die doppelbrechenden Eigenschaften der Linsen bekannt sind, die Zielfunktion berechnet. Die Zielfunktion gibt ein Maß für den störenden Einfluß der Doppelbrechung an. Als Zielfunktion kann beispielsweise der optische Wegunterschied für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände eines äußersten Aperturstrahls dienen. Möglich ist auch, als Zielfunktion den Maximalwert oder den Mittelwert einer Verteilung von optischen Wegunterschieden eines Strahlbüschels zu definieren. Die Drehwinkel der Linsen, die Kristallorientierungen und die Zielfunktion für diesen Objektivzustand werden abgespeichert.
Für die Zielfunktion existiert eine Schwelle, bei deren Unterschreitung der störende
Einflusses der Doppelbrechung tolerierbar ist. In einem zweiten Schritt wird geprüft, ob die Zielfunktion die Schwelle unterschreitet.
Wird die Schwelle unterschritten, bricht das Verfahren ab. Wird die Schwelle nicht unterschritten folgt der dritte Schritt.
Im dritten Schritt werden nun gemäß den vorgegebenen Freiheitsgraden die Drehwinkel der
Linsen untereinander und die Kristallorientierungen innerhalb des Objektivs verändert, wobei eines der zuvor beschriebenen Verfahren, beispielsweise das Monte-Carlo- Verfahren zum Einsatz kommt.
Nach dem dritten Schritt beginnt das Verfahren wieder beim ersten Schritt, wobei die Anzahl der durchlaufenen Schleifen bestimmt wird. Überschreitet die Anzahl der durchlaufenen Schleifen eine maximale Anzahl, so bricht das Verfahren ebenfalls ab.
Das Verfahren bricht also ab, wenn eine bestimmte Schwelle unterschritten wird, oder eine vorgegebene Schleifenzahl überschritten wird. Wird die maximale Schleifenzahl überschritten, so kann beispielsweise als Resultat eine Rangliste entstehen, in der die einzelnen Objektivzustände mit der zugehörigen Zielfunktion angegeben werden.
Anhand von Figur 9 wird der prinzipielle Aufbau einer Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage beschrieben. Die Proj ektionsbelichtungsanlage 111 weist eine Lichtquelle 113, eine Beleuchtungseinrichtung 115, eine Struktur tragende Maske 117, ein Projektionsobjektiv 119 und ein zu belichtendes Substrat 121 auf. Die
Beleuchtungseinrichtung 115 sammelt das Licht der Lichtquelle 113, beispielsweise je nach Arbeitswellenlänge ein KrF- oder ein ArF-Laser und beleuchtet die Maske 117. Dabei wird eine durch den Belichtungsprozess vorgegebene Homogenität der Beleuchtungsverteilung und eine vorgegebene Ausleuchtung der Eintrittspupille des Objektivs 119 bereitgestellt. Die Maske 117 wird mittels eines Maskenhalters 113 im
Strahlengang gehalten. Solche in der Mikrolithographie verwendeten Masken 113 weisen eine Mikrometer-Nanometer Struktur auf. Als Struktur tragende Maske kann außer einem sogenannten Retikel alternativ auch ein ansteuerbares Mikro-Spiegel-Array oder ein programmierbares LCD-Array verwendet werden. Die Maske 117, beziehungsweise ein Teilbereich der Maske wird mittels des Projektionsobjektives 119 auf das durch einen Substrathalter 125 positionierte Substrat 121 abgebildet. Das Projektionsobjektiv 119 ist beispielsweise das in Figur 8 dargestellte katadioptrische Objektiv. Dabei sind die einzelnen Linsen 127 des Projektionsobjektivs gegeneinander verdreht angeordnet, um den störenden Einfluss der Doppelbrechung oder anderer Effekte zu minimieren. Auf Grund der erfindungsgemäß angebrachten Markierungen ist es einfach, den Drehwinkel der Linsen einzustellen. Das Substrat 121 ist typischerweise ein Silizium-Wafer, der mit einer lichtempfindlichen Beschichtung, dem sogenannten Resist, versehen ist. Aus den belichteten Substraten werden dann in weiteren Bearbeitungsschritten Halbleiterbauelemente hergestellt.
TABELLE 1
I_61
BRECHZAHL 1/2 FREIER LINSEN RADIEN DICKEN GLASER BEI 157.13 nm DURCHMESSER o 0. 00000 0000 34 .000000000 1.00000000 82 .150
0.00000 0000 0.100000000 1.00000000 87.654
L801 276.72475 7380 40.000000000 CaF2 1.55970990 90.112
1413.94410 9416AS 95.000000000 1.00000000 89.442
SP1 0. OOOOO 0000 11.000000000 1.00000000 90.034
0.00000 0000 433.237005445 1.00000000 90.104
L802 -195.92433 6384 17.295305525 CaF2 1.55970990 92.746
-467.65880 8527 40.841112468 1.00000000 98.732
L803 -241.38573 6441 15.977235467 CaF2 1.55970990 105.512
-857.21172 7400AS 21.649331094 . 000 00000 118.786
SP2 0.00000 0000 0.000010000 . 00000000 139.325
253.07483 9896 21.649331094 , 00000000 119.350
L803 ' 857.21172 7400AS 15.977235467 CaF2 . 55970990 118.986
241.38573 6441 40.841112468 , 00000000 108.546
L802 ' 467.65880 8527 17.295305525 CaF2 , 55970990 102.615
195.92433 6384 419.981357165 . 00000000 95.689
SP3 0.00000 0000 6.255658280 , 00000000 76.370
0.00000 0000 42.609155219 . 00000000 76.064
ZI 0. OOOOO 0000 67.449547115 . 00000000 73.981 L804 432.54447 9547 37.784311058 CaF2 1 . 55970990 90.274
-522.18853 2471 113.756133662 1 . 00000000 92.507
L805 -263.16760 5725 33.768525968 CaF2 1 . 55970990 100.053
-291.94061 6829AS 14.536591424 1 . 00000000 106.516
L806 589.64296 1222AS 20.449887046 CaF2 1 . 55970990 110.482
-5539.69882 8792 443.944079795 1 . 00000000 110.523
L807 221.78058 2003 9.000000000 CaF2 1 . 55970990 108.311
153.07144 3064 22.790060084 1 . 00000000 104.062
L808 309.44696 7518 38.542735318 CaF2 1 . 55970990 104.062
-2660, 22790 0099 0.100022286 1 . 00000000 104.098
L809 23655.35458 4194 12.899131182 CaF2 1 . 55970990 104.054
-1473, 18921 3176 9.318886362 1 . 00000000 103.931
L810 -652.13645 9374 16.359499814 CaF2 1 . 55970990 103.644
-446.48945 9129 0.100000000 1 . 00000000 103.877
L811 174, 59350 7050 25.900313780 CaF2 1 . 55970990 99.267
392, 23961 5259AS 14.064505431 . 00000000 96.610
0, 00000 0000 2.045119392 . 00000000 96.552
L812 7497, 30683 8492 16.759051656 CaF2 . 55970990 96.383
318, 21083 1711 .891640764 . 00000000 94.998 L813 428 72446 5129 41.295806263 CaF2 . 55970990 95.548
3290, 09786 0119AS 7.377912006 . 00000000 95.040 L814 721.01273 9719 33.927118706 CaF2 1.55970990 95.443
-272.65087 2353 6.871397517 00000000 95.207 L815 131, 25755 6743 38.826450065 CaF2 55970990 81.345
632, 11256 6477AS 4.409527396 00000000 74.847 L816 342, 12761 6157AS 37.346293509 CaF2 55970990 70.394
449 26107 8744 4.859754445 00000000 54.895 L817 144 03481 4702 34.792179308 CaF2 55970990 48.040
-751, 26332 1098AS 11.999872684 00000000 33.475 0' 0, 00000 0000 0.000127776 00000000 16.430 ASPHAERISCHE KONSTANTEN
Asphäre der Linse L801
K 0, .0000
Cl 4, .90231706e-009
C2 3, .08634889e-014
C3 -9 .53005325e-019
C4 -6 .06316417e-024
C5 6, .11462814e-028
C6 -8, ,64346302e-032
C7 0, .00000000e+000
C8 0 .00000000e+000
C9 0 .00000000e+000
Asphäre der Linse L803
K 0. .0000
Cl -5, ,33460884e-009
C2 9, .73867225e-014
C3 -3, .28422058e-018
C4 1, ,50550421e-022
C5 0, .00000000e+000
C6 0. .00000000e+000
C7 0, .00000000e+000
C8 0, .OOOOOOOOe+OOO
C9 0, .00000000e+000
Asphäre der Linse LSOS'
K 0. .0000
Cl 5. ,33460884e-009
C2 -9, ,73867225e-014
C3 3, .28422058e-018
C4 -1, ,50550421e-022
C5 0, .00000000e+000
C6 0, .00000000e+000
C7 0, .00000000e+000
C8 0, .00000000e+000
C9 0, .00000000e+000
Asphäre der Linse L805
K 0.0000
Cl 2.42569449e-009
C2 3.96137865e-014
C3 -2.47855149e-018
C4 7.95092779e-023
C5 0. OOOOOOOOe+OOO
C6 0. OOOOOOOOe+OOO
C7 0. OOOOOOOOe+OOO
C8 0. OOOOOOOOe+OOO
C9 0. OOOOOOOOe+OOO Asphäre der Linse L806
K 0. .0000
Cl -6, ,74111232e-009
C2 -2, .57289693e-014
C3 -2, .81309020e-018
C4 6, .70057831e-023
C5 5, .06272344e-028
C6 -4 .81282974e-032
C7 0, .OOOOOOOOe+OOO
C8 0, .OOOOOOOOe+000
C9 0 .00000000e+000
Asphäre der Linse L811
K 0. .0000
Cl 2. .28889624e-008
C2 -1. .88390559e-014
C3 2, .86010656e-017
C4 -3, .18575336e-021
C5 1, .45886017e-025
C6 -1, .08492931e-029
C7 0 .OOOOOOOOe+000
C8 0, .OOOOOOOOe+OOO
C9 0, .OOOOOOOOe+000
Asphäre der Linse L813
K 0, .0000
Cl 3 .40212872e-008
C2 -1, ,08008877e-012
C3 4, ,33814531e-017
C4 -7, ,40125614e-021
C5 5 .66856812e-025
C6 0 .OOOOOOOOe+000
C7 0 .OOOOOOOOe+OOO
C8 0 .OOOOOOOOe+000
C9 0, .OOOOOOOOe+OOO
Asphäre der Linse L815
K 0 0000
Cl -3 153950 39e-008
C2 4 30010133e-012
C3 3 11663337e-016
C4 -3 64089769e-020
C5 1 06073268e-024
C6 0 00000000e+000
C7 0 00000000e+000
C8 00.00000000e+000
C9 0 00000000e+000 Asphäre der Linse L816
K 0, .0000
Cl -2. .16574623e-008
C2 -6, ,67182801e-013
C3 4, ,46519932e-016
C4 -3, .71571535e-020
C5 0 .OOOOOOOOe+000
C6 0. .OOOOOOOOe+000
C7 0, .OOOOOOOOe+000
C8 0 .OOOOOOOOe+000
C9 0, .OOOOOOOOe+OOO
Asphäre der Linse L817
K 0, .0000
Cl 2 .15121397e-008
C2 -1 .65301726e-011
C3 -5. .03883747e-015
C4 1. .03441815e-017
C5 -6 .29122773e-021
C6 1 .44097714e-024
C7 0. .OOOOOOOOe+OOO
C8 0. .OOOOOOOOe+OOO
C9 0 .OOOOOOOOe+OOO

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Herstellung eines optischen Rohlings (1) aus einem Kristallmaterial als Vorstufe zur Herstellung einer Linse (31, 51, 73, 75, 77, 79) oder eines Linsenteils für ein Objektiv (71, 8), insbesondere ein Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie-
Proj ektionsbelichtungsanlage (111), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Bestimmen der Orientierung einer definiert innerhalb der Kristallstruktur orientierten ersten Kristallrichtung (3); b) Bearbeiten des optischen Rohlings (1) derart, dass die erste Kristallrichtung (3) im wesentlichen senkrecht auf einer optischen Roh-Fläche (7) des optischen Rohlings
(1) steht; c) Aufbringen einer Markierung (15) auf dem optischen Rohling (1) oder auf einer Haltefassung des optischen Rohlings (1), wobei die Markierung (15) in einem definierten Zusammenhang zu einer zweiten Kristallrichtung (11) steht, welche einen von Null verschiedenen Winkel zur ersten Kristallrichtung (3) einnimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Markierung (15) die Richtung einer Bezugsrichtung (9) anzeigt, welche senkrecht auf der ersten Kristallrichtung (3) steht, wobei die Bezugsrichtung (9) eine Projektion der zweiten Kristallrichtung (11) in eine zur ersten Kristallrichtung (3) senkrecht liegende Ebene darstellt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lage der ersten Kristallrichtung (3) durch Messen der Richtung eines Bragg-Reflexes einer dieser ersten Kristallrichtung (3) zugeordneten ersten Kristallebenenschar (5) bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Lage der ersten Kristallrichtung (3) durch das Vergleichen der gemessenen Richtungen von Bragg-Reflexen der Kristallebenenschar (5) bei mehreren Messpositionen bestimmt wird, welche bezüglich einer auf einer optischen Roh-Fläche (7) des Rohlings senkrecht stehenden Achse (17) gegeneinander verdreht sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Kristallrichtung (3) in <100>- Kristallrichtung oder in <111>- Kristallrichtung oder in <110>-Kristallrichtung oder eine zu diesen Kristallrichtungen äquivalente Kristallrichtung weist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Kristallmaterial Kalzium- Fluorid, Strontium-Fluorid oder Barium-Fluorid ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Lage der Bezugsrichtung (9) durch Messen der Richtung eines Bragg-Reflexes einer der zweiten Kristallrichtung (11) zugeordneten Kristallebenenschar (13) bestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Lage der Bezugsrichtung (9) mit Hilfe des Laue- Verfahrens bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Lichtstrahl, dessen Projektion in eine zur ersten Kristallrichtung (3) senkrecht liegenden Ebene parallel zur Bezugsrichtung (9) ist, einen maximalen oder einen minimalen optischen
Wegunterschied für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände erfährt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Kristallrichtung (3) in <100>- Kristallrichtung oder in eine zur <100>- Kristallrichtung äquivalente Kristallrichtung oder in <111>- Kristallrichtung oder in eine zur <111>- Kristallrichtung äquivalente Kristallrichtung weist, und wobei die Projektion der zweiten Kristallrichtung (11) in eine zur ersten Kristallrichtung (3) senkrecht liegenden Ebene parallel zur Projektion der <110>-Kristallrichtung oder einer dazu äquivalenten Kristallrichtung in eine zur ersten Kristallrichtung senkrecht liegenden Ebene ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Kristallrichtung (3) in <111>- Kristallrichtung oder eine dazu äquivalente Kristallrichtung und die zweite
Kristallrichtung (11) in <331>-Kristallrichtung oder eine dazu äquivalente Kristallrichtung weist, oder wobei die erste Kristallrichtung (3) in <100>- Kristallrichtung oder eine dazu äquivalente Kristallrichtung und die zweite Kristallrichtung (11) in <511>- Kristallrichtung oder eine dazu äquivalente Kristallrichtung weist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei diejenigen Materialbereiche des optischen Rohlings (1), die von Bragg-Meßstrahlung durchtreten wurden, abgetragen werden.
13. Optischer Rohling (1) aus einem Kristallmaterial als Ausgangsprodukt zur Herstellung einer Linse (31, 51, 73, 75, 77, 79) oder eines Linsenteils für ein Objektiv (71, 8), insbesondere für ein Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie- Proj ektionsbelichtungsanlage (111), mit einer optischen Roh-Fläche (7), auf welcher eine erste Kristallrichtung (3) im wesentlichen senkrecht steht, wobei der optische Rohling (1) oder eine Haltefassung des optischen Rohlings (1) eine
Markierung (15) aufweist, welche in einem definierten Zusammenhang zu einer zweiten Kristallrichtung (11) steht, welche einen von Null verschiedenen Winkel zur ersten Kristallrichtung (3) einnimmt.
14. Optischer Rohling (1) nach Anspruch 13, wobei die Markierung (15) die Richtung einer Bezugsrichtung (9) anzeigt, welche senkrecht auf der ersten Kristallrichtung (3) steht, wobei die Bezugsrichtung (9) eine Projektion der zweiten Kristallrichtung (11) in eine zur ersten Kristallrichtung (3) senkrecht liegende Ebene darstellt.
15. Optischer Rohling (1) nach Anspruch 13 oder 14, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.
16. Verfahren zur Herstellung einer Linse (31, 51, 73, 75, 77, 79) oder eines Linsenteils aus einem optischem Rohling (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt: d) Formen der Linse (31) oder des Linsenteils derart, dass die Richtung der ersten Kristallrichtung (3, 55) im wesentlichen parallel zu einer Linsenachse (35, 53) ist.
17. Verfahren nach Anspruch 16 mit folgendem weiteren Verfahrensschritt: e) Bestimmen einer Winkelabweichung zwischen der Linsenachse (53) und der ersten Kristallrichtung (55), f) Bestimmen einer Abweichungsrichtung (63, 95, 97), welche senkrecht auf der Linsenachse (53) steht, wobei die Abweichungsrichtung (63, 95, 97) eine Projektion der ersten Kristallrichtung (55) in eine zur Linsenachse (53) senkrecht liegende Ebene darstellt. g) Markieren der Abweichungsrichtung (63, 95, 97) auf der Linse (51, 77, 79) oder dem Linsenteil oder auf einer Haltefassung der Linse (51, 77, 79) oder des Linsenteils und/oder Bestimmen des Winkels zwischen der Bezugsrichtung (69) und der Abweichungsrichtung (63, 95, 97) und Zuweisen dieses Winkels zu der Linse (51, 77, 79) oder dem Linsenteil.
18. Verfahren zur Herstellung einer Linse (31, 51, 73, 75, 77, 79) oder eines Linsenteils aus einem Kristallmaterial, gekennzeichnet durch folgende Verfahrenschritte: al) Formen der Linse (31, 51, 73, 75, 77, 79) oder des Linsenteils derart, dass die
Richtung einer definiert innerhalb der Kristallstruktur orientierten ersten Kristallrichtung (3, 55) im wesentlichen parallel zu einer Linsenachse (35, 53) ist; bl) Aufbringen einer Markierung (15, 37, 67, 83, 85, 99, 101) auf der Linse (31, 51, 73, 75, 77, 79) oder dem Linsenteil oder auf einer Haltefassung (33) der Linse (31) oder des Linsenteils, wobei die Markierung (15, 37, 67, 83, 85, 99, 101) in einem definierten Zusammenhang zu einer zweiten Kristallrichtung (11, 59) steht, welche einen von Null verschiedenen Winkel zur ersten Kristallrichtung (3, 55) einnimmt.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Markierung (15, 37, 67, 83, 85, 99, 101) die Richtung einer Bezugsrichtung (9, 69, 87, 89, 103, 105) anzeigt, welche senkrecht auf der Linsenachse (35, 53) steht, wobei die Bezugsrichtung (9, 69, 87, 89, 103, 105) eine
Projektion der zweiten Kristallrichtung (11, 59) in eine zur Linsenachse (35, 53) senkrecht liegende Ebene darstellt.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Linsenachse (35, 53) im wesentlichen in <100>- Kristallrichtung oder in eine zur <100>- Kristallrichtung äquivalente Kristallrichtung oder in <111>- Kristallrichtung oder in eine zur <111>-
Kristallrichtung äquivalente Kristallrichtung oder in <110>- Kristallrichtung oder in eine zur <110>- Kristallrichtung äquivalente Kristallrichtung weist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei das Kristallmaterial Kalzium- Fluorid, Strontium-Fluorid oder Barium-Fluorid ist.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei die Lage der Bezugsrichtung (9, 69, 87, 89, 103, 105) durch Messen der Richtung eines Bragg-Reflexes einer der zweiten Kristallrichtung (11, 59) zugeordneten Kristallebenenschar (13, 61) bestimmt wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, wobei die Lage der Bezugsrichtung (9, 69, 87, 89, 103, 105) mit Hilfe des Laue- Verfahrens bestimmt wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, wobei ein Lichtstrahl, dessen Projektion in eine zur ersten Kristallrichtung (3, 55) senkrecht liegenden Ebene parallel zur Bezugsrichtung (9, 69, 87, 89, 103, 105) ist, einen maximalen oder einen minimalen optischen Wegunterschied für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände erfährt.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, wobei die erste Kristallrichtung (3, 55) in <100>- Kristallrichtung oder in eine zur <100>- Kristallrichtung äquivalente Kristallrichtung oder in <111>- Kristallrichtung oder in eine zur <111>- Kristallrichtung äquivalente Kristallrichtung weist, und wobei die Projektion der zweiten Kristallrichtung (11, 59) in eine zur ersten Kristallrichtung senkrecht liegenden
Ebene parallel zur Projektion der <110>-Kristallrichtung oder einer dazu äquivalenten Kristallrichtung in eine zur ersten Kristallrichtung (3, 55) senkrecht liegenden Ebene ist.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei beim Formen der Linse (31, 51, 73, 75, 77, 79) oder des Linsenteils diejenigen Materialbereiche der Linse (31, 51, 73,
75, 77, 79) oder des Linsenteils, die von Bragg-Meßstrahlung durchtreten wurden, abgetragen werden.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 26 mit folgendem weiteren Verfahrensschritt: cl) Bestimmen einer Winkelabweichung zwischen der Linsenachse (53) und der ersten
Kristallrichtung (55), dl) Bestimmen einer Abweichungsrichtung (63, 95, 97), welche senkrecht auf der Linsenachse (53) steht, wobei die Abweichungsrichtung (63, 95, 97) eine Projektion der ersten Kristallrichtung (55) in eine zur Linsenachse (53) senkrecht liegende Ebene darstellt, el) Markieren der Abweichungsrichtung (63, 95, 97) auf der Linse (51, 77, 79) oder dem Linsenteil oder auf einer Haltefassung der Linse (51, 77, 79) oder des Linsenteils und/oder Bestimmen des Winkels zwischen der Bezugsrichtung (69) und der Abweichungsrichtung (63, 95, 97) und Zuweisen dieses Winkels zu der Linse (51, 77, 79) oder dem Linsenteil.
28. Linse (31, 51, 73, 75, 77, 79) oder Linsenteil für ein Objektiv (71, 8), insbesondere für ein Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage (111), wobei die Linse (31, 51, 73, 75, 77, 79) oder das Linsenteil aus einem Kristallmaterial ist, wobei eine Linsenachse (35, 53) der Linse (31, 51) oder des Linsenteils im wesentlichen in Richtung einer ersten Kristallrichtung (3, 55) weist, wobei die Linse (31, 51) oder das Linsenteil oder eine Haltefassung (33) der Linse (31) oder des Linsenteils eine Markierung (15, 37, 67, 83, 85, 99, 101) aufweist, welche in einem definierten Zusammenhang zu einer zweiten Kristallrichtung (11, 59) steht, welche einen von Null verschiedenen Winkel zur ersten Kristallrichtung (3, 55) einnimmt.
29. Linse (31, 51, 73, 75, 77, 79) oder Linsenteil nach Anspruch 28, wobei die Markierung (15, 37, 67, 83, 85, 99, 101) die Richtung einer Bezugsrichtung (9, 69, 87, 89, 103, 105) anzeigt, welche senkrecht auf der ersten Kristallrichtung (3, 55) steht, wobei die Bezugsrichtung (9, 69, 87, 89, 103, 105) eine Projektion der zweiten Kristallrichtung
(11, 59) in eine zur ersten Kristallrichtung (3, 55) senkrecht liegende Ebene darstellt.
30. Linse (31, 51, 73, 75, 77, 79) oder Linsenteil nach Anspruch 28 oder 29, wobei die Linse (31, 51, 73, 75, 77, 79) oder das Linsenteil nach einem der Ansprüche 18 bis 27 hergestellt ist.
31. Linse (51, 77, 79) oder Linsenteil nach einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei die Linse (51 , 77, 79) oder das Linsenteil oder eine Haltefassung der Linse oder des Linsenteils eine weitere Markierung (65, 91, 93) aufweist, welche eine Abweichungsrichtung (63, 95, 97) markiert, welche senkrecht auf der Linsenachse (53) steht und eine Projektion der ersten Kristallrichtung (55) in eine zur Linsenachse (53) senkrecht liegende Ebene darstellt.
32. Linse (51, 77, 79) oder Linsenteil für ein Objektiv (71, 8), insbesondere für ein Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage (111), wobei die Linse (51, 77, 79) oder das Linsenteil aus einem Kristallmaterial ist, wobei eine Linsenachse (53) der Linse (51, 77, 79) oder des Linsenteils im wesentlichen in Richtung einer ersten Kristallrichtung (55) weist, wobei die Linse (51, 77, 79) oder das Linsenteil oder eine Haltefassung der Linse oder des Linsenteils eine Markierung (65, 91, 93) aufweist, welche eine Abweichungsrichtung (63, 95, 97) markiert, welche senkrecht auf der Linsenachse (53) steht und eine Projektion der ersten Kristallrichtung (55) in eine zur Linsenachse (53) senkrecht liegende Ebene darstellt.
33. Objektiv (71, 8, 119), insbesondere Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie- Proj ektionsbelichtungsanlage (111), mit mindestens einer Linse (73, 75, 77, 79, L801- L817, 127) oder einem Linsenteil nach einem der Ansprüche 28 bis 31.
34. Objektiv (71, 8, 119) nach Anspruch 33 mit mindestens zwei Linsen (73, 75, 77, 79, L801-L817, 127) oder Linsenteilen nach einem der Ansprüche 28 bis 31, welche um ihre Linsenachsen derart verdreht angeordnet sind, dass zwischen je zwei Bezugsrichtungen (87, 89, 103, 105) der mindestens zwei Linsen (73, 75, 77, 79, L801- L817, 127) oder Linsenteilen jeweils ein vorbestimmter Drehwinkel besteht.
35. Objektiv (71, 8, 119) nach Anspruch 34, wobei die mindestens zwei Linsen (73, 75, 77, 79, L801-L817, 127) oder Linsenteile aus einem Fluorid-Kristall mit kubischer
Kristallstruktur sind, und wobei der Drehwinkel auf Grund der doppelbrechenden Eigenschaften der Fluorid- Kristalle bestimmt ist.
36. Objektiv (71) nach Anspruch 35, wobei bei den mindestens zwei Linsen (77, 79) oder Linsenteilen jeweils eine Winkelabweichung zwischen der Linsenachse und der ersten
Kristallrichtung auftritt, und wobei der Drehwinkel auf Grund der doppelbrechenden Eigenschaften der Fluorid- Kristalle unter Berücksichtigung der beiden Winkelabweichungen bestimmt ist.
37. Objektiv (71), insbesondere für ein Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie- Proj ektionsbelichtungsanlage, mit mindestens zwei Linsen (77, 79) oder Linsenteilen nach Anspruch 32, welche um ihre Linsenachsen derart verdreht angeordnet sind, dass zwischen je zwei Abweichungsrichtungen (95, 97) der mindestens zwei Linsen (77, 79) oder Linsenteilen ein vorbestimmter Drehwinkel besteht.
38. Objektiv (71) nach Anspruch 37, wobei jede der mindestens zwei Linsen (77, 79) oder Linsenteile auf Grund der Abweichung zwischen der Linsenachse und der ersten Kristallrichtung eine Störung der optischen Abbildungsleistung des Objektivs hervorruft, und wobei der Drehwinkel derart bestimmt ist, dass sich die einzelnen Störungen im wesentlichen kompensieren.
39. Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage (111), umfassend ein Beleuchtungssystem (115) zum Beleuchten einer Struktur tragenden Maske (117), ein Objektiv (119) nach einem der Ansprüche 33 bis 38, das die Struktur tragende Maske (117) auf ein lichtempfindliches Substrat (121) abbildet.
40. Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen mit einer Mikrolithographie- Proj ektionsbelichtungsanlage (111) nach Anspruch 39.
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