JP2005524985A - Lens made of crystalline material - Google Patents
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Abstract
本発明は、対物レンズ、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置用の投影対物レンズ用のレンズまたはレンズ部分製造の前駆体としての結晶材料からなる光学ブランク(1)の製造方法に関する。この方法において、まず一定の結晶構造内部で配向した第1結晶方向(3)の配向が決定される。次に、第1結晶方向(3)が光学ブランク(1)の光学粗平面(7)と本質的に垂直になるように光学ブランク(1)が加工される。次に、第1結晶方向(3)に対して零と異なる角度を取る第2結晶方向(11)と一定の関係がある光学ブランク(1)または光学ブランク(1)の保持フレーム上にマーキングが塗布される。The present invention relates to a method for producing an optical blank (1) comprising an objective lens, in particular a projection objective lens for a microlithographic projection exposure apparatus or a crystalline material as a precursor for producing a lens part. In this method, first, the orientation of the first crystal direction (3) oriented within a certain crystal structure is determined. The optical blank (1) is then processed so that the first crystal direction (3) is essentially perpendicular to the optical rough plane (7) of the optical blank (1). Next, the marking is placed on the optical blank (1) or the holding frame of the optical blank (1) that has a certain relationship with the second crystal direction (11) that takes an angle different from zero with respect to the first crystal direction (3). Applied.
Description
本発明は、結晶材料からなる光学ブランクの製造方法ならびに光学ブランクに関する。光学ブランクはレンズまたはレンズ部分製造の前駆体として利用される。したがって、本発明は結晶材料からなるレンズまたはレンズ部分の製造方法ならびにレンズまたはレンズ部分にも関する。この種のレンズまたはレンズ部分は、対物レンズ、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置用の投影対物レンズに使用される。したがって、本発明は対物レンズ、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置用の投影対物レンズにも関する。 The present invention relates to a method for producing an optical blank made of a crystal material and an optical blank. The optical blank is used as a precursor for manufacturing a lens or lens part. Accordingly, the present invention also relates to a method of manufacturing a lens or lens part made of a crystalline material, as well as the lens or lens part. This type of lens or lens part is used in an objective lens, in particular a projection objective for a microlithographic projection exposure apparatus. The invention therefore also relates to an objective lens, in particular a projection objective for a microlithographic projection exposure apparatus.
フッ化物結晶からなる光学ブランクの製造方法は米国特許第6,201,634号から知られている。光学ブランクからマイクロリソグラフィ投影露光装置用の投影対物レンズ用のレンズが製造される。レンズのレンズ軸は、好ましくは<111>結晶方向を向いている。<111>結晶方向は、応力複屈折の妨害的影響が最小限になるように、米国特許第6,201,634号に従って選択される。 A method for producing an optical blank made of fluoride crystals is known from US Pat. No. 6,201,634. A lens for a projection objective for a microlithographic projection exposure apparatus is manufactured from the optical blank. The lens axis of the lens is preferably oriented in the <111> crystal direction. The <111> crystal orientation is selected according to US Pat. No. 6,201,634 so that the disturbing effects of stress birefringence are minimized.
一般的に複屈折レンズは、それぞれ異なる偏光状態と異なる拡散速度と方向とを有する2光線に無偏光光を分離する。複屈折レンズを対物レンズに使用する場合、複屈折レンズは、対応する修正措置が講じられない場合、解像能の低下を引き起こす。レンズ中の複屈折作用は、たとえばレンズの製造方法または機械的応力によって条件付けられる応力複屈折によって惹起される。複屈折は特に結晶光学である役割を果たしている。異方性結晶は複屈折性である。 In general, a birefringent lens separates unpolarized light into two light beams having different polarization states and different diffusion rates and directions. When a birefringent lens is used for the objective lens, the birefringent lens causes a reduction in resolution unless the corresponding corrective action is taken. The birefringence effect in the lens is caused by, for example, stress birefringence conditioned by the lens manufacturing method or mechanical stress. Birefringence plays a role in crystal optics in particular. Anisotropic crystals are birefringent.
しかしまた立方晶系フッ化物結晶のような等方性結晶は、特に真空紫外線(VUV)波長(<200nm)で顕著になる固有複屈折を有する。フッ化カルシウムやフッ化バリウムのような立方晶系フッ化物結晶は、好ましくは前記波長領域に動作波長を有する投影対物レンズ用のレンズ材料である。そのため前記波長において好都合な措置によって前記結晶の妨害的に影響する固有複屈折が補正される。 However, isotropic crystals such as cubic fluoride crystals also have intrinsic birefringence that becomes noticeable, especially at vacuum ultraviolet (VUV) wavelengths (<200 nm). Cubic fluoride crystals such as calcium fluoride and barium fluoride are preferably lens materials for projection objectives having an operating wavelength in the wavelength region. Therefore, the advantageous birefringence of the crystal is corrected by favorable measures at the wavelength.
以下、結晶方向の一義的名称がある役割を果たすので、まずそのレンズ軸が一定の結晶方向を示す結晶方向、結晶面、レンズの名称に対するいくつかの表記法を導入する。 In the following, since the unique name of the crystal direction plays a role, first, some notations are introduced for the crystal direction, the crystal plane, and the lens name in which the lens axis indicates a certain crystal direction.
結晶方向の指示は、記号「<」と「>」の間で示し、結晶面の指示は記号「{」と「}」の間で示す。結晶方向はこの場合常に対応する結晶面の平面法線の方向を指示する。したがって、結晶方向<100>は結晶面{100}の平面法線の方向を指示する。フッ化物結晶に属する立方晶系の結晶は、主結晶方向<110>、<1 ̄10>、<1 ̄1 ̄0>、<101>、<101 ̄>、<1 ̄01>、<1 ̄01 ̄>、<011>、<01 ̄1>、<011 ̄>、<01 ̄1 ̄>、<111>、<1 ̄1 ̄1 ̄>、<1 ̄1 ̄1>、<1 ̄11 ̄>、<11 ̄1 ̄>、<1 ̄11>、<11 ̄1>、<111 ̄>、<100>、<010>、<001>、<1 ̄00>、<01 ̄0>、<001 ̄>を有する。(訳注:本明細書において結晶の表記中の上バーはその前の数字の上に付く) The direction of the crystal direction is indicated between the symbols “<” and “>”, and the direction of the crystal plane is indicated between the symbols “{” and “}”. In this case, the crystal direction always indicates the direction of the plane normal of the corresponding crystal plane. Therefore, the crystal direction <100> indicates the direction of the plane normal of the crystal plane {100}. Cubic crystals belonging to fluoride crystals have main crystal directions <110>, <1 ̄10>, <1 ̄1 ̄0>, <101>, <101 ̄>, <1 ̄01>, <1  ̄01 ̄, <011>, <01 ̄1>, <011 ̄>, <01 ̄1 ̄>, <111>, <1 ̄1 ̄1 ̄>, <1 ̄1 ̄1>, <1  ̄11 ̄>, <11 ̄1 ̄>, <1 ̄11>, <11 ̄1>, <111 ̄>, <100>, <010>, <001>, <1 ̄00>, <01 ̄ 0>, <001 ̄>. (In this specification, the upper bar in the notation of crystal is attached above the number in front of it.)
主結晶方向<100>、<010>、<001>、<1 ̄00>、<01 ̄0>、<001 ̄>は立方晶系結晶の対称性に基づき互いに等価であり、そのため前記主結晶方向を向く以下の結晶方向にはプレフィックス「(100)」を付ける。前記主結晶方向と直角になる結晶面はそれに対応してプレフィックスとして「(100)」を付ける。そのレンズ軸が前記主結晶方向と平行になるレンズはそれに対応してプレフィックスとして「(100)」を付ける。 The main crystal directions <100>, <010>, <001>, <1 ̄00>, <01 ̄0>, <001 ̄> are equivalent to each other based on the symmetry of the cubic crystal. The prefix “(100)” is attached to the following crystal directions that face the direction. The crystal plane perpendicular to the main crystal direction is given “(100)” as a prefix corresponding thereto. The lens whose lens axis is parallel to the main crystal direction is prefixed with “(100)”.
主結晶方向<110>、<1 ̄10>、<1 ̄10>、<1 ̄1 ̄0>、<101>、<101 ̄>、<1 ̄01>、<1 ̄01 ̄>、<011>、<01 ̄1>、<011 ̄>、<01 ̄1 ̄>は同様に互いに等価であり、そのため前記主結晶方向を向く以下の結晶方向にはプレフィックスとして「(110)」を付ける。前記主結晶方向と直角になる結晶面はそれに対応してプレフィックスとして「(110)」を付ける。そのレンズ軸が前記主結晶方向と平行になるレンズはそれに対応してプレフィックスとして「(110)」を付ける。 Main crystal directions <110>, <1 ̄10>, <1 ̄10>, <1 ̄1 ̄0>, <101>, <101 ̄>, <1 ̄01>, <1 ̄01 ̄>, < 011>, <01 ̄1>, <011 ̄>, and <011 ̄> are similarly equivalent to each other, and therefore, the following crystal direction facing the main crystal direction is prefixed with “(110)”. . The crystal plane perpendicular to the main crystal direction is prefixed with “(110)” correspondingly. A lens whose lens axis is parallel to the main crystal direction is prefixed with “(110)”.
主結晶方向<111>、<1 ̄1 ̄1 ̄>、<1 ̄1 ̄1>、<1 ̄11 ̄>、<11 ̄1 ̄>、<1 ̄11>、<11 ̄1>、<111 ̄>は同様に互いに等価であり、そのため前記主結晶方向を向く以下の結晶方向にはプレフィックス「(111)」を付ける。前記主結晶方向と直角になる結晶面はそれに対応してプレフィックスとして「(111)」を付ける。そのレンズ軸が前記主結晶方向と平行になるレンズはそれに対応してプレフィックスとして「(111)」を付ける。 Main crystal directions <111>, <1 ̄1 ̄1 ̄>, <1 ̄1 ̄1>, <1 ̄11 ̄>, <11 ̄1 ̄>, <1 ̄11>, <11 ̄1>, <111 ̄> are similarly equivalent to each other, and therefore the prefix “(111)” is attached to the following crystal directions facing the main crystal direction. The crystal plane perpendicular to the main crystal direction is prefixed with “(111)” correspondingly. A lens whose lens axis is parallel to the main crystal direction is prefixed with “(111)”.
以下、上記主結晶方向の1つに該当する表示は常に等価な主結晶方向に適用する。 Hereinafter, the indication corresponding to one of the main crystal directions always applies to the equivalent main crystal direction.
J.Burnettらの論文「Intrinsic birefringence in calcium fluoride and barium fluoride」(Physical Review B、Volume 64(2001)、241102−1〜241102−4頁)から、フッ化カルシウム結晶とフッ化バリウム結晶からなるレンズが固有複屈折を有することが知られている。固有複屈折は、この場合、フッ化物結晶レンズと光線方向の材料配向に強く依存する。該固有複屈折はレンズが(110)結晶方向に沿って透過する光線に最大の影響を及ぼす。ここに提示された測定は、フッ化カルシウム結晶の場合の(110)結晶方向中の光線拡散時に波長λ=156.1nmで(11.8±0.4)nm/cm、波長λ=193.09nmで(3.6±0.2)nm/cm、波長λ=253.65nmで(0.55±0.07)nm/cmの複屈折が現れることを示している。(100)結晶方向と(111)結晶方向における光線拡散でフッ化カルシウムは反対に、理論によっても予言されているように、固有複屈折をもたない。そのため、固有複屈折は強い方向依存性であり、小さくなる波長と共に明らかに増大する。 J. et al. Burnett et al., "Intrinsic birefringence in calcium fluoride and barium fluoride" (Physical Review B, Volume 64 (2001), 241102-1 to 241102-4). It is known to have birefringence. Intrinsic birefringence in this case strongly depends on the fluoride crystal lens and the material orientation in the direction of light. The intrinsic birefringence has the greatest effect on the rays that the lens transmits along the (110) crystal direction. The measurements presented here are: (11.8 ± 0.4) nm / cm at wavelength λ = 156.1 nm and wavelength λ = 193. At the time of light diffusion in the (110) crystal direction for calcium fluoride crystals. It shows that birefringence of (3.6 ± 0.2) nm / cm appears at 09 nm and (0.55 ± 0.07) nm / cm appears at a wavelength λ = 253.65 nm. Calcium fluoride, on the other hand, has no intrinsic birefringence as predicted by theory due to light diffusion in the (100) and (111) crystal directions. Therefore, intrinsic birefringence is strongly direction dependent and obviously increases with decreasing wavelengths.
J.Burnettらの論文「The trouble with calcium fluoride」(spie’s oemagazine、March 2002、23〜25頁、http://oemagazine.com/fromTheMagazine/mar02/biref.html)において、図4に立方晶系の結晶構造をもつフッ化物結晶中の固有複屈折の角度依存性が示されている。光線の固有複屈折はこの場合光線の開き角にも方位角にも依存する。図4から、固有複屈折は、レンズ軸が(100)結晶方向を向いている場合は4倍の方位角対称性、レンズ軸が(111)結晶方向を向いている場合は3倍の方位角対称性、レンズ軸が(110)結晶方向を向いている場合は2倍の方位角対称性を有することが明らかである。そのレンズ軸周りの2個のフッ化物結晶レンズの相互捩じれによって、固有複屈折の妨害的影響を低減することができる。そのレンズ軸が(100)結晶方向を向いている2つのレンズの場合は回転角45゜が好都合であり、そのレンズ軸が(111)結晶方向を向いている2つのレンズの場合は回転角60゜が好都合であり、そのレンズ軸が(110)結晶方向を向いている2つのレンズの場合は回転角90゜が好都合である。対になった(100)、(111)、(110)レンズの同時使用によって2つの互いに直交する偏光状態に対する光路差を低減させることができる。さらに前記論文の図2により、フッ化バリウムとフッ化カルシウムに対して比較しうる結晶方向に対する複屈折は反対の記号を有するので、フッ化カルシウム・レンズとフッ化バリウム・レンズの同時使用によっても固有複屈折の妨害的影響の補正が生じる。 J. et al. In Burnett et al.'S paper "The trouble with calcium fluoride" (spie's omagazine, March 2002, pages 23-25, https://omagazine.com/fromThemagn. The angular dependence of intrinsic birefringence in a fluoride crystal with a crystal structure is shown. The intrinsic birefringence of the light beam in this case depends on the opening angle and the azimuth angle of the light beam. From FIG. 4, intrinsic birefringence is four times the azimuth symmetry when the lens axis is in the (100) crystal direction, and three times the azimuth angle when the lens axis is in the (111) crystal direction. It is clear that when the lens axis is oriented in the (110) crystal direction, it has double azimuth symmetry. The interfering twist of the two fluoride crystal lenses around the lens axis can reduce the disturbing effects of intrinsic birefringence. A rotation angle of 45 ° is advantageous in the case of two lenses whose lens axes are in the (100) crystal direction, and a rotation angle of 60 in the case of two lenses whose lens axes are in the (111) crystal direction. Is advantageous, and in the case of two lenses whose lens axes are oriented in the (110) crystal direction, a rotation angle of 90 ° is convenient. The simultaneous use of the paired (100), (111), and (110) lenses can reduce the optical path difference for two mutually orthogonal polarization states. Further, according to FIG. 2 of the above paper, since the birefringence with respect to the crystal direction which can be compared with that of barium fluoride and calcium fluoride has opposite symbols, the simultaneous use of the calcium fluoride lens and the barium fluoride lens is also possible. Corrections to the disturbing effects of intrinsic birefringence occur.
投影対物レンズとマイクロリソグラフィ投影露光装置は、たとえば国際特許出願公開WO01/50171A1号(米国特許出願第10/177580号)およびその中の引用文献から知られている。この出願の実施形態は、駆動波長193nmと157nmにおいて開口数0.8と0.9を有する純屈折性およびカタジオプトリック投影対物レンズである。レンズ材料としてフッ化カルシウムが使用される。 Projection objectives and microlithographic projection exposure apparatuses are known, for example, from International Patent Application Publication No. WO 01/50171 A1 (US Patent Application No. 10/177580) and references cited therein. The embodiment of this application is a purely refractive and catadioptric projection objective with numerical apertures of 0.8 and 0.9 at drive wavelengths of 193 nm and 157 nm. Calcium fluoride is used as the lens material.
本出願人の未公開の特許出願PCT/EP02/05050に、たとえばWO01/50171A1(米国特許出願第10/177580号)の実施形態における固有複屈折の妨害的影響を低減するための、種々の補正方法が記載されている。とりわけ、同じフッ化物結晶からなる(111)レンズまたは(110)レンズと(100)レンズの平行使用ならびに補正被覆の使用が開示されている。この出願の開示内容は全面的に本出願に併せて採用することにする。 Applicant's unpublished patent application PCT / EP02 / 05050 includes various corrections to reduce the disturbing effects of intrinsic birefringence, for example in the embodiments of WO 01/50171 A1 (US patent application Ser. No. 10/177580). A method is described. In particular, a parallel use of (111) lenses or (110) and (100) lenses made of the same fluoride crystal and the use of a correction coating are disclosed. The disclosure content of this application will be fully incorporated into this application.
複屈折の妨害的影響の低減のための上記補正方法は、とりわけそれによって互いにレンズ軸周りに捩じれたレンズの使用に基づく。2つのレンズの間の回転角はこの場合、たとえばレンズのレンズ軸がどの結晶方向を向いているかによって左右される。上記米国特許第6,201,634号記載の方法によって製造されるレンズの場合、レンズ軸はたとえば(111)結晶方向を向いている。固有複屈折の妨害的影響の低減のために、この上記した場合において2つの(111)レンズの間に好都合な60゜の回転角が生じる。回転角はこの場合両方のレンズの結晶構造に関係する。しかしながら、この結晶構造は一方のレンズの外部から見ることができない。 The correction method described above for reducing the disturbing effects of birefringence is based on the use of lenses that are thereby twisted about one another around the lens axis. The angle of rotation between the two lenses in this case depends, for example, on which crystal direction the lens axis of the lens is oriented. In the case of a lens manufactured by the method described in US Pat. No. 6,201,634, the lens axis is, for example, oriented in the (111) crystal direction. In order to reduce the disturbing effects of intrinsic birefringence, a convenient 60 ° rotation angle occurs between the two (111) lenses in this case. The rotation angle is in this case related to the crystal structure of both lenses. However, this crystal structure cannot be seen from the outside of one lens.
本発明の課題は、ここでレンズまたはレンズ部分を製造する前駆体としての結晶材料からなる光学ブランクのための製造方法を提示することである。この方法は、続いて、前記光学ブランクから製造されたレンズまたはレンズ部分を対物レンズに使用する際に、その結晶構造に関して所定の角度だけ互いに捩じらせて配置できることを考慮している。 The object of the present invention is to present here a manufacturing method for an optical blank made of a crystalline material as a precursor for manufacturing a lens or lens part. This method subsequently takes into account that when lenses or lens parts made from said optical blanks are used in an objective lens, they can be twisted to each other by a predetermined angle with respect to their crystal structure.
この課題は、請求項1に記載の結晶材料からなる光学ブランクの製造方法、請求項13に記載の光学ブランク、請求項16、18に記載の結晶材料からなるレンズまたはレンズ部分の製造方法、請求項28、32に記載のレンズまたはレンズ部分、請求項33、37に記載の対物レンズ、請求項39に記載のマイクロリソグラフィ投影露光装置、請求項40に記載の半導体素子の製造方法によって解決される。
This subject includes a method for manufacturing an optical blank made of the crystalline material according to
本発明の好ましい実施態様は従属請求項の特徴から生じる。 Preferred embodiments of the invention result from the features of the dependent claims.
対物レンズにおいてレンズもしくはレンズ部分と対物レンズの基準方向との間または2つのレンズもしくはレンズ部分の間で、回転角がレンズまたはレンズ部分の結晶構造に対する所定の回転角を調節できるようにするため、各レンズもしくは各レンズ部分またはそれらの保持フレームがレンズまたはレンズ部分の結晶構造と一定の関係にあるマーキングを有する場合に好都合である。 In order to allow the rotation angle to be adjusted between the lens or lens part and the reference direction of the objective lens or between the two lenses or lens parts in the objective lens, a predetermined rotation angle with respect to the crystal structure of the lens or lens part, It is advantageous if each lens or each lens part or their holding frame has a marking that is in constant relation with the crystal structure of the lens or lens part.
レンズ部分とは、たとえば光学的に継目なしに個々のレンズを連結したその個々のレンズである。まったく一般的にレンズ部分は個々のレンズの構成要素を表す。 The lens portion is, for example, an individual lens in which individual lenses are optically seamlessly connected. Quite generally, the lens portion represents a component of an individual lens.
出発材料として光学ブランクに好ましい結晶は、たとえばフッ化カルシウム、フッ化バリウムまたはフッ化ストロンチウムのような立方晶系フッ化物結晶である。 Preferred crystals for optical blanks as starting material are cubic fluoride crystals such as calcium fluoride, barium fluoride or strontium fluoride.
レンズまたはレンズ部分がその最終形状を有するまで、多数の成形と表面加工の工程ステップが必要である。レンズまたはレンズ部分は結晶材料からなるので、一般に出発材料として、たとえばすでに述べた米国特許第6,201,634号に記載の方法によって製造できる単結晶ブロックまたは単結晶インゴットが利用される。単結晶ブロックから、たとえば切削と研削によって初めに光学ブランクが仕上げられる。レンズまたはレンズ部分の前駆体を光学ブランクと呼ぶ。光学ブランクから1つまたは複数のレンズまたはレンズ部分を仕上げることができる。光学ブランクから複数のレンズまたはレンズ部分を仕上げる場合、光学ブランクは鋸引きによって個々の光学ブランクに切り分けられ、個々の光学ブランクは、このように処理した平面で光学的測定を実施できるようにするため、もう1つの加工ステップで研削および/または研磨される。このように処理した光学ブランクは次に円筒体形状の個々の材料円盤を形成する。 A number of molding and surface treatment process steps are required until the lens or lens part has its final shape. Since the lens or lens part is made of a crystalline material, a single crystal block or a single crystal ingot, which can be manufactured by the method described in US Pat. No. 6,201,634, for example, is generally used as a starting material. An optical blank is first finished from a single crystal block, for example by cutting and grinding. The precursor of the lens or lens part is called an optical blank. One or more lenses or lens parts can be finished from the optical blank. When finishing multiple lenses or lens parts from an optical blank, the optical blank is cut into individual optical blanks by sawing, so that the individual optical blanks can perform optical measurements on the thus treated plane. Grinding and / or polishing in another processing step. The optical blank thus treated then forms individual material disks in the form of cylinders.
ここで光学ブランクは、その平面法線が一定の結晶構造内部で配向した第1結晶方向を向いている光学粗平面を有するように、加工されるのが有利である。有利には、これは主結晶方向たとえば<100>、<111>または<110>結晶方向である。そのため初めに光学ブランクで第1結晶方向の方向を決定する必要がある。この決定は、この場合光学ブランクが個々の光学ブランクに切り分けられる前に、前記光学ブランクで実施することができる。初めに分割を行い、次に個々の光学ブランクでそれぞれ決定を行うことも可能である。光学ブランクは、ここで切削と研削によって、第1結晶方向がほぼ直角に光学粗平面に立つように加工される。好ましくは、第1結晶方向と光学粗平面との間の角度偏差は5゜未満である。光学粗平面はこの場合材料円盤の前面または裏面である。 Here, the optical blank is advantageously processed so that its plane normal has an optical rough plane facing the first crystal direction oriented within a constant crystal structure. Advantageously, this is the main crystal direction, for example the <100>, <111> or <110> crystal direction. Therefore, it is necessary to first determine the direction of the first crystal direction with an optical blank. This determination can be performed on the optical blank in this case before the optical blank is cut into individual optical blanks. It is also possible to first make a division and then make a decision on each individual optical blank. The optical blank is processed by cutting and grinding so that the first crystal direction is substantially perpendicular to the optical rough plane. Preferably, the angular deviation between the first crystal direction and the optical rough plane is less than 5 °. The optical rough plane is in this case the front or back side of the material disk.
次のステップで光学ブランクまたはその保持フレーム上に、第1結晶方向に対して0゜と異なる角度を有する第2結晶方向と一定の関係にあるマーキングが付けられる。第2結晶方向はこの場合同様に主結晶方向または一定の結晶構造内部で配向した結晶方向、たとえば<331>結晶方向または<511>結晶方向でよい。 In the next step, markings are applied on the optical blank or its holding frame which are in a fixed relationship with the second crystal direction having an angle different from 0 ° with respect to the first crystal direction. The second crystal direction may likewise be the main crystal direction or the crystal direction oriented within a certain crystal structure, for example the <331> crystal direction or the <511> crystal direction.
マーキングは、たとえば光学ブランクの外部円筒体または固定して光学ブランクと接続した保持フレームで点状または線状の型彫としてよい。保持フレームはこの場合金属、セラミックまたはガラス・セラミックで構成してよい。 The marking may be, for example, a dot or line sculpture with an outer cylindrical body of an optical blank or a holding frame fixedly connected to the optical blank. The holding frame may in this case consist of metal, ceramic or glass-ceramic.
第2結晶方向とマーキングとの間の一定の関係は、たとえば、マーキングが第1結晶方向と直角であり、その平面法線が第1結晶方向を向いている平面への第2結晶方向の投影である基準方向を指示することによって製造できる。そこで本質的に第1結晶方向を向いている対称軸を有する円筒形の光学ブランクの場合、基準方向が好ましくは対称軸と交差する。マーキングは、この場合、たとえば光学ブランクの外部円筒体またはその保持フレームと基準方向の交点である。マーキングは、それによって光学ブランクと関係する座標系を基準とする投影された第2結晶方向の方位角も決める。方位角は基準方向と、直角に対称軸に立ちかつこの対称軸と交差する座標軸との間の角度として決められている。 A certain relationship between the second crystal direction and the marking is, for example, the projection of the second crystal direction onto a plane in which the marking is perpendicular to the first crystal direction and the plane normal is directed to the first crystal direction. Can be manufactured by indicating a reference direction. Thus, in the case of a cylindrical optical blank having a symmetry axis essentially facing the first crystal direction, the reference direction preferably intersects the symmetry axis. The marking is in this case, for example, the intersection of the outer cylinder of the optical blank or its holding frame with the reference direction. The marking thereby also determines the orientation angle of the projected second crystal direction relative to the coordinate system associated with the optical blank. The azimuth angle is determined as the angle between the reference direction and the coordinate axis that stands on the axis of symmetry at right angles and intersects the axis of symmetry.
第1結晶方向の決定において、光学ブランクは測定放射線、特にX線測定放射線によって一定の方向から露光することができる。測定放射線は第1結晶方向に属する結晶面で、たとえば{111}結晶面で反射し、対応するブラッグ反射となる。測定放射線の波長および光学ブランクの材料が知られているので、第1結晶方向を基準とする入射と射出の測定放射線の目標角度はブラッグの反射法則に基づいて知られる。光学ブランクは、ここでブラッグ反射が第1結晶方向に対して検出されるまでの間ブラッグ測定配列と相対的に調節される。測定配列と光学ブランクの相対的配向から、ここで第1結晶方向の配向が光学ブランクの光学粗平面の平面法線を基準に決定される。光学粗平面の平面法線が第1結晶方向と一致しない場合、光学ブランクは、たとえば研削によって角度偏差が±5゜未満になるまで加工される。 In determining the first crystal direction, the optical blank can be exposed from a certain direction by measuring radiation, in particular X-ray measuring radiation. The measurement radiation is reflected by a crystal plane belonging to the first crystal direction, for example, by a {111} crystal plane, and becomes a corresponding Bragg reflection. Since the wavelength of the measurement radiation and the material of the optical blank are known, the target angle of the incident and emission measurement radiation with respect to the first crystal direction is known based on Bragg's reflection law. The optical blank is now adjusted relative to the Bragg measurement array until a Bragg reflection is detected relative to the first crystal direction. From the relative orientation of the measurement array and the optical blank, the orientation in the first crystal direction is determined here with reference to the plane normal of the optical rough plane of the optical blank. If the plane normal of the optical rough plane does not coincide with the first crystal direction, the optical blank is processed until the angular deviation is less than ± 5 °, for example by grinding.
有利な実施態様において、光学ブランクは、光学ブランクの光学粗平面と直角な軸の周りに回動可能に軸支されている。ブラッグ反射はここで様々な回転角に対して決定され、最も簡単な場合は0゜と90゜になる。 In an advantageous embodiment, the optical blank is pivotally supported about an axis perpendicular to the optical rough plane of the optical blank. The Bragg reflection is now determined for various rotation angles, which in the simplest case are 0 ° and 90 °.
基準方向は同様にブラッグ反射の評価によって決定することができる。この場合、測定放射線は第2結晶方向に属する結晶面で反射される。 The reference direction can be similarly determined by evaluation of the Bragg reflection. In this case, the measurement radiation is reflected by the crystal plane belonging to the second crystal direction.
別法として基準方向の位置はラウエ(Laue)法によって決定することができる。 Alternatively, the position in the reference direction can be determined by the Laue method.
光学ブランクから製造したレンズの中での複屈折に基づき、第1結晶方向に直角な平面への光線の投影が基準方向と平行に延びる場合、たとえば2つの互いに直交する直線偏光状態の場合に最大の光路差を生じるように、基準方向を選択することが望ましい。固有複屈折の妨害的影響を低減する補正方法としてレンズの相互捩じれを用いる場合、前記マーキング規則に基づき前記回転角を調整することは簡単である。第1結晶方向に直角な平面への光線の投影が基準方向と平行に延びる場合、前記光線が最小の光路差を生じる基準方向をマークすることも可能である。 Based on birefringence in a lens made from an optical blank, the maximum is when the projection of the light beam onto a plane perpendicular to the first crystal direction extends parallel to the reference direction, eg in the case of two mutually orthogonal linear polarization states It is desirable to select the reference direction so as to produce the optical path difference. When using the intertwist of lenses as a correction method to reduce the disturbing influence of intrinsic birefringence, it is easy to adjust the rotation angle based on the marking rule. It is also possible to mark a reference direction in which the light ray produces a minimum optical path difference if the projection of the light ray onto a plane perpendicular to the first crystal direction extends parallel to the reference direction.
第1結晶方向が<100>結晶方向または<111>結晶方向あるいはこれらの結晶方向と等価な結晶方向を向いている場合、第1結晶方向に直角な平面への第2結晶方向の投影が、同じ平面への<110>結晶方向またはそれと等価な結晶方向の投影と平行であると好都合である。すなわち、<110>結晶方向またはそれと等価な結晶方向と平行に延びる光線は、立方晶系フッ化物結晶中の2つの互いに直交する偏光状態の場合に最大の光路差を生じる。 When the first crystal direction is the <100> crystal direction or the <111> crystal direction or a crystal direction equivalent to these crystal directions, the projection of the second crystal direction onto a plane perpendicular to the first crystal direction is Conveniently parallel to the projection of the <110> crystal direction or equivalent crystal direction onto the same plane. That is, a light beam extending parallel to the <110> crystal direction or an equivalent crystal direction produces the maximum optical path difference in the case of two mutually orthogonal polarization states in the cubic fluoride crystal.
第1結晶方向が<111>結晶方向またはそれと等価な結晶方向を向いている場合、第2結晶方向が<331>結晶方向またはそれと等価な結晶方向を向いていることが望ましい。 When the first crystal direction is oriented in the <111> crystal direction or an equivalent crystal direction, it is desirable that the second crystal direction is oriented in the <331> crystal direction or an equivalent crystal direction.
第1結晶方向が<100>結晶方向またはそれと等価な結晶方向を向いている場合、第2結晶方向が<511>結晶方向またはそれと等価な結晶方向を向いていることが望ましい。 When the first crystal direction is the <100> crystal direction or a crystal direction equivalent thereto, it is desirable that the second crystal direction is the <511> crystal direction or a crystal direction equivalent thereto.
ブラッグ反射を決定する測定放射線が光学粗平面の領域で材料損失を生じさせることがあるので、前記測定放射線によって透過される光学ブランクの材料領域をによって切除することが好都合である。 Since the measurement radiation that determines the Bragg reflections can cause material loss in the area of the optical coarse plane, it is advantageous to excise the material area of the optical blank that is transmitted by the measurement radiation.
この方法によって有利には光学ブランクを対物レンズ用のレンズまたはレンズ部分の製造用の出発物体として製造することができる。 This method advantageously makes it possible to produce optical blanks as starting objects for the production of lenses or lens parts for objective lenses.
ここで前記のように調製した光学ブランクからレンズまたはレンズ部分を製造する場合、レンズまたはレンズ部分の光学的平面は、レンズ軸がほぼ第1結晶方向の方向と平行もしくは光学粗平面の平面法線と平行に向けられるように加工される。好ましくは第1結晶方向とレンズ軸との間の角度偏差は5゜未満である。光学ブランクの光学粗平面の研削と研磨によってレンズの湾曲したレンズ面が生じる。これが回転対称の平面であれば、レンズ軸は対称軸である。回転対称の平面でない場合は、レンズ軸を入射光束の中心またはレンズ内部の全光線の放射角が最小になる直線とすることができる。レンズとして、たとえば屈折性か回折性のレンズまたは自由成形修正面を有する修正板が対象となる。また平板は、その平板が対物レンズの光路に配置される場合、レンズとみなされる。その場合、平板のレンズ軸は平面レンズ表面に直角に位置する。 Here, when a lens or a lens part is manufactured from the optical blank prepared as described above, the optical plane of the lens or the lens part is a plane normal line whose lens axis is substantially parallel to the direction of the first crystal direction or an optical rough plane. It is processed so that it is directed parallel to. Preferably, the angular deviation between the first crystal direction and the lens axis is less than 5 °. The curved lens surface of the lens is produced by grinding and polishing the optical rough surface of the optical blank. If this is a rotationally symmetric plane, the lens axis is the axis of symmetry. When the plane is not rotationally symmetric, the lens axis can be a straight line that minimizes the radiation angle of the center of the incident light beam or all the rays inside the lens. Examples of lenses include refractive or diffractive lenses or correction plates having free-form correction surfaces. A flat plate is regarded as a lens when the flat plate is arranged in the optical path of the objective lens. In that case, the lens axis of the flat plate is positioned at right angles to the surface of the planar lens.
光学ブランクからなるレンズまたはレンズ部分の製造において事前に取り付けた基準方向のマーキングが失われる場合、この基準方向のマーキングがレンズまたはレンズ部分またはそれらの保持フレームに移されることに注意しなければならない。 It should be noted that if a pre-installed reference direction marking is lost in the production of a lens or lens part made of an optical blank, this reference direction marking is transferred to the lens or lens part or their holding frame.
たとえばマイクロリソグラフィ用の投影対物レンズのような高性能光学系に使用されるレンズまたはレンズ部分において、角度偏差が5゜未満の場合であっても、レンズ軸と第1結晶方向との間の角度偏差が1つの役割を果たす。そのため、この角度偏差を非常に正確に決定することが望ましい。その場合、たとえばX線回折測定法が使用される。さらに、角度の大きさだけでなく、第1結晶軸の配向も知られていると有利である。配向は偏差方向によって説明することができる。偏差方向はレンズ軸上に直角方向であり、かつ、レンズ軸に対して直角に置かれる平面への第1結晶方向の投影として生じる。偏差方向は、その場合レンズまたはレンズ部分上に、たとえばレンズの周縁にマークされる。別法としてマーキングをレンズまたはレンズ部分の保持フレーム上に取り付けてもよい。レンズまたはレンズ部分またはそれらの保持フレームがすでに基準方向用のマーキングを有する場合、記号を付けた角度を基準方向と偏差方向との間で決定し、前記レンズまたはレンズ部分に指示することができる。たとえば角度値は、レンズまたはレンズ部分の材料データと製造データが整理されているデータ・バンクに格納することができる。 For example, in a lens or lens part used in a high performance optical system such as a projection objective for microlithography, the angle between the lens axis and the first crystal direction even if the angular deviation is less than 5 °. Deviation plays a role. It is therefore desirable to determine this angular deviation very accurately. In that case, for example, an X-ray diffraction measurement method is used. Furthermore, it is advantageous if not only the magnitude of the angle but also the orientation of the first crystal axis is known. The orientation can be explained by the deviation direction. The deviation direction is a perpendicular direction on the lens axis and occurs as a projection of the first crystal direction onto a plane placed perpendicular to the lens axis. The deviation direction is then marked on the lens or lens part, for example on the periphery of the lens. Alternatively, the marking may be mounted on the lens or the holding frame of the lens part. If the lens or lens part or their holding frame already has a reference direction marking, the angle with the symbol can be determined between the reference direction and the deviation direction and indicated to the lens or lens part. For example, the angle values can be stored in a data bank in which the lens or lens portion material data and manufacturing data are organized.
別法の方式において、初めにレンズまたはレンズ部分を結晶材料からなる光学ブランクから製造し、第2結晶方向用のマーキングを付けることもできる。その場合は光学ブランクからレンズが、たとえばレンズ表面の研削と研磨によって製造される。この場合、前記表面はレンズ軸が第1結晶方向、好ましくは主結晶方向と平行になるように加工される。次のステップでレンズまたはレンズ部分またはそれらの保持フレーム上に、第1結晶方向に対して0゜と異なる角度を有する第2結晶方向と一定の関係があるマーキングが付けられる。この場合、第2結晶方向は、同様に主結晶方向または一定の結晶構造内部で配向した結晶方向、たとえばレンズ軸が<111>結晶方向を向いている場合は<331>結晶方向、またはレンズ軸が<100>結晶方向を向いている場合は<511>結晶方向であろう。 In an alternative manner, the lens or lens part can first be manufactured from an optical blank made of crystalline material and marked with a second crystal orientation. In that case, a lens is produced from the optical blank, for example by grinding and polishing the lens surface. In this case, the surface is processed so that the lens axis is parallel to the first crystal direction, preferably the main crystal direction. In the next step, a marking is applied on the lens or lens part or their holding frame which has a fixed relationship with the second crystal direction having an angle different from 0 ° with respect to the first crystal direction. In this case, the second crystal direction is similarly the main crystal direction or the crystal direction oriented within a certain crystal structure, for example, the <331> crystal direction or the lens axis when the lens axis faces the <111> crystal direction. Is oriented in the <100> crystal direction, it will be in the <511> crystal direction.
マーキングは、たとえばレンズまたはレンズ部分の外部円筒体またはレンズまたはレンズ部分を固定した保持フレームに点状または線状の型彫としてよい。保持フレームはこの場合金属、セラミックまたはガラス・セラミックで構成してよい。 The marking may be, for example, a dot or line sculpture on the outer cylinder of the lens or lens part or a holding frame to which the lens or lens part is fixed. The holding frame may in this case consist of metal, ceramic or glass-ceramic.
第2結晶方向とマーキングとの間の一定の関係は、たとえば、マーキングがレンズ軸と直角であり、平面法線がレンズ軸の方向を向いている平面への第2結晶方向の投影である基準方向を指示することによって形成することができる。好ましくは基準方向はレンズ軸と交差する。マーキングは、この場合、たとえばレンズまたはレンズ部分の外部円筒体または保持フレームと基準方向の交点である。マーキングは、それによってレンズまたはレンズ部分と関係する座標系を基準とする投影された第2結晶方向の方位角も規定する。 The constant relationship between the second crystal direction and the marking is, for example, a reference that is a projection of the second crystal direction onto a plane in which the marking is perpendicular to the lens axis and the plane normal is directed to the lens axis. It can be formed by indicating the direction. Preferably, the reference direction intersects the lens axis. The marking is in this case, for example, the intersection of a reference direction with the outer cylinder or holding frame of the lens or lens part. The marking thereby also defines the azimuth angle of the projected second crystal direction relative to the coordinate system associated with the lens or lens part.
基準方向の決定のために、すでに光学ブランクで示した方法を適用することができる。ブラッグ反射の測定において、レンズの位置が調整可能であり、それによって湾曲したレンズ表面で測定放射線が一定の場所に入射すると有利である。特に測定がレンズの種々の回転位置で行われる場合、測定放射線がレンズ頂点の領域に入射すると好都合である。 For the determination of the reference direction, the method already shown with an optical blank can be applied. In the measurement of Bragg reflection, it is advantageous if the position of the lens is adjustable, so that the measurement radiation is incident on a curved lens surface at a certain location. It is advantageous if the measurement radiation is incident on the area of the lens apex, especially when the measurement is performed at various rotational positions of the lens.
凹レンズ面で自己付影処理によって妨害されないために、入射測定放射線と、第1結晶方向もしくは基準方向の決定に考慮される反射放射線とがレンズ形状によって妨げられないように第2結晶方向を選択することが有利である。 The second crystal direction is selected so that the incident measurement radiation and the reflected radiation considered for determining the first crystal direction or the reference direction are not disturbed by the lens shape so as not to be disturbed by the self-shading process on the concave lens surface. It is advantageous.
低い200nm未満の波長に対物レンズとして使用する有利な結晶材料は、フッ化カルシウム、フッ化バリウムまたはフッ化ストロンチウムのような立方晶系フッ化物結晶である。 Preferred crystalline materials for use as objective lenses for low sub-200 nm wavelengths are cubic fluoride crystals such as calcium fluoride, barium fluoride or strontium fluoride.
立方晶系フッ化物結晶内の固有複屈折は、波長200nm未満で、適切な修正措置が必要になるような大きい影響を有する。そのため基準方向の決定と場合により必要な偏差方向の決定は、第1に前記使用に好都合である。有利には、基準方向と場合により偏差方向のマーキングを有するレンズまたはレンズ部分は、レンズまたはレンズ部分の相互捩じれによってそのレンズ軸周りに複屈折の妨害的影響が低減される対物レンズに使用される。結晶配向に依存するマーキングによって個々のレンズの標定した捩じれが本質的に簡単になる。理論的に予想できるフッ化物結晶の複屈折性質と公知の補正方法とに基づき対物レンズの結像性能に及ぼす複屈折の妨害的影響が明らかに低減されるように、対物レンズの個々のレンズまたはレンズ部分の間の回転角を決定することができる。 Intrinsic birefringence in cubic fluoride crystals has a significant effect at wavelengths below 200 nm that require appropriate corrective action. For this reason, the determination of the reference direction and the determination of the deviation direction which is necessary in some cases are first advantageous for the use. Advantageously, a lens or lens part with a reference direction and possibly a deviation direction marking is used for an objective lens in which the interfering twist of the lens or lens part reduces the disturbing influence of birefringence around its lens axis. . Marking depending on the crystal orientation essentially simplifies the standardized twisting of the individual lenses. Based on the theoretically predictable birefringence properties of fluoride crystals and known correction methods, the individual lenses of the objective lens or the objective lens are clearly reduced so that the disturbing influence of birefringence on the imaging performance of the objective lens is clearly reduced. The rotation angle between the lens parts can be determined.
回転角の決定において各レンズについて既知の第1結晶方向とレンズ軸との間の角度の量と偏差方向も考慮すると特に好都合である。 It is particularly advantageous to take into account the amount of angle between the first crystal direction known for each lens and the lens axis and the deviation direction in the determination of the rotation angle.
偏差方向の単独の決定とマーキングは、レンズまたはレンズ部分の光学的作用が本質的に第1結晶方向とレンズ軸との間の角度偏差に依存する場合に有利である。所定の値だけそのレンズ軸周りのレンズの好都合な捩じれによって、複数の互いに捩じれたレンズまたはレンズ部分の協働によって修正作用が生じるように、対物レンズの結像性能に及ぼす作用に影響を与えることができる。それによって第1結晶方向とレンズ軸との間の角度偏差を有するレンズまたはレンズ部分も使用することができる。これは、仕上げ許容差を無視できるので、結晶材料からのレンズまたはレンズ部分の製造を著しく容易にする。 A single determination and marking of the deviation direction is advantageous when the optical action of the lens or lens part essentially depends on the angular deviation between the first crystal direction and the lens axis. Affecting the effect on the imaging performance of the objective lens such that a favorable twist of the lens around its lens axis by a predetermined value causes a correction action by the cooperation of several mutually twisted lenses or lens parts. Can do. Thereby, a lens or lens part having an angular deviation between the first crystal direction and the lens axis can also be used. This greatly facilitates the production of lenses or lens parts from crystalline material, since finishing tolerances can be neglected.
対物レンズは、この場合多数の回転対称に光軸周りに配置されたレンズからなる純屈折性の投影対物レンズ、またはカタジオプトリック対物レンズ型の投影対物レンズとしてよい。 In this case, the objective lens may be a purely refractive projection objective consisting of a number of rotationally symmetrical lenses arranged around the optical axis, or a catadioptric objective type projection objective.
この種の投影対物レンズは、有利には光源を起点として、照明システムと、マスク位置決めシステムと、パターンを担持するマスクと、投影対物レンズと、物体位置決めシステムと、感光性基板とを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置に使用することができる。 A projection objective of this kind is advantageously a microlithography starting from a light source and comprising an illumination system, a mask positioning system, a mask carrying a pattern, a projection objective, an object positioning system and a photosensitive substrate. It can be used in a projection exposure apparatus.
このマイクロリソグラフィ投影露光装置によって微細構造化された半導体素子を製造することができる。 With this microlithographic projection exposure apparatus, a finely structured semiconductor element can be manufactured.
本発明は図面を利用してより詳しく説明する。 The present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
実施形態として、そのレンズ軸が本質的に<111>結晶方向を向いているフッ化カルシウム・レンズの製造を説明する。この製造方法は、しかしまた、たとえばフッ化バリウムまたはフッ化ストロンチウムのような立方晶系の結晶構造を有する他の結晶材料からなるレンズの製造にも転用することもできる。さらにレンズ軸の方向は<100>または<110>結晶方向でもよい。この方法は、平面平行レンズや湾曲表面を有するレンズまたはレンズ部分の製造に好都合である。 As an embodiment, the manufacture of a calcium fluoride lens whose lens axis is essentially oriented in the <111> crystal direction will be described. This production method can, however, also be applied to the production of lenses made of other crystalline materials having a cubic crystal structure, for example barium fluoride or strontium fluoride. Further, the direction of the lens axis may be <100> or <110> crystal direction. This method is advantageous for the production of plane parallel lenses or lenses or lens parts having curved surfaces.
レンズの製造のための前駆体として初めに光学ブランクが製造される。図1、2は、模式表示における本発明による方法によって製造されたこの種の光学ブランク1である。図1は、図2の平面図に記入した線A−Aに沿う光学ブランク1の断面図である。
An optical blank is first produced as a precursor for the production of the lens. 1 and 2 are
第1ステップにおいて光学ブランク1の、この場合ではフッ化カルシウム円盤の<111>結晶方向3の配向が決定される。<111>結晶方向3は、この場合いくつかを図1に記入した{111}結晶面5に直角である。この決定は、たとえば劈開面の算出またはエッチング小溝の製造によるような、たとえば結晶学的方法により高い精度で行うことができる。この方向決定の改善はX線回折法によって達成される。そのために好都合な機器は単色X線照射を使用する測角器配列である。文献から公知の表値によって、{111}結晶面5用のブラッグ反射の発生が決定される。表値は、この場合反射表示に応じて必要な入射角を表示する。測定においてフッ化カルシウム円盤はフッ化カルシウム円盤に直角に立つ軸の周りで回転する。それによって、種々の回転角に対するフッ化カルシウム円盤の平面法線からの<111>結晶方向の偏差が得られる。少なくとも2つの回転位置において偏差を決定することが好都合である。本実施形態において測定は0゜と90゜で実施される。測定精度を高めるために、測定は付加的にさらに180゜と270゜または別の中間角度で実施してよい。
In the first step, the orientation of the optical blank 1, in this case the calcium fluoride disk, in the <111> crystal direction 3 is determined. The <111> crystal direction 3 is in this case perpendicular to the {111}
第2ステップにおいてフッ化カルシウム円盤は、フッ化カルシウム円盤の平面法線が<111>結晶方向3の方向と平行になるように加工され、その結果<111>結晶方向3は本質的に直角に光学粗平面7に位置する。被測定偏差は、この場合標定修正の基礎すなわち切削と研削によるフッ化カルシウム円盤の一定の加工の基礎として利用される。この加工ステップ後のフッ化カルシウム円盤の平面法線は、偏差5゜未満で<111>結晶方向を向いている。
In the second step, the calcium fluoride disk is processed so that the plane 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. Located on the optical
第3ステップにおいてフッ化カルシウム円盤で別の結晶方向と一定の関係にある基準方向9が決定される。フッ化カルシウム円盤の平面法線が<111>結晶方向3である場合、三波形の対称性で<111>結晶方向の周りにまとめた3つの結晶方向<110>、<011>、<101>、もしくは<100>、<010>、<001>を識別することが好都合である。したがって、これは、フッ化カルシウム・レンズの中で<110>結晶方向またはそれと等価な結晶方向に光線が延びる場合、その光線は固有複屈折に基づき2つの互いに直交する直線偏光状態に対して最大の光路差を生じるので興味を引く。光線が<100>結晶方向またはそれと等価な結晶方向に延びる場合、光線は光路差を生じない。3つの結晶方向<110>、<011>、<101>は、ともに<111>結晶方向とそれぞれ角度35゜、3つの結晶方向<100>、<010>、<001>は、角度55゜である。物理的理由から(110)または(100)結晶面のX線反射はフッ化カルシウム構造を有する結晶では測定できない。そのため(100)もしくは(110)結晶面と一定の関係にある別の結晶面のブラッグ反射を援用する必要がある。たとえば(331)ブラッグ反射を使用できる。3つの結晶方向<331>、<133>、<313>は、この場合それぞれ<111>結晶方向と共に角度22゜となる。図1に、いくつかが記入されている{331}結晶面13に直角に立つ<331>結晶方向11を記入している。(331)ブラッグ反射はフッ化カルシウムで単色銅Kα1−放射線(8048eV)に対して38゜未満で現れる。それによってフッ化カルシウム円盤の表面7によって規定された基準面に相対的な入射角16゜と検知角60゜が生じる。円盤が平面法線の周りに360゜回転すると、3つの回転角でブラッグ反射を測定できる。これは、3つの重要な(331)結晶面の方向ベクトルの1つがブラッグ測定の入射面にあることを示している。この3つの(331)結晶方向の円盤表面7への投影は、3つの結晶方向<110>、<011>、<101>の投影と平行である。つまり結晶方向<331>、<133>、<313>の投影の方向が決定されれば、同時に結晶方向<110>、<011>、<101>の投影の方向も決定される。<111>結晶方向からの表面法線の可能な偏差において発生源および検知器をそれに準じて標定しなければならない。
In the third step, a
図2において基準方向9は、<111>結晶方向に対して直角な平面に投影される、投影された<331>結晶方向の方向を向いている。基準方向は付加的に光学ブランク1の対称軸17と交差する。
In FIG. 2, the
別法として結晶配向はラウエ像によっても決定することができる。単色X線照射によるブラッグ反射の前記測定と異なり、ラウエ法では「白色の」つまり広帯域X線光で作業する。白色X線光の場合は種々の結晶面群のブラッグ反射が得られ、それによって材料に特有なラウエ像が生じる。<111>結晶方向が入射方向と平行である場合、ラウエ像は3つの対称性を持って生成される。<111>結晶方向が円盤法線から数度変位する場合、結果は僅かに歪んだ像である。ラウエ像の正確な分析は、たとえば適切なソフトウェアによって、円盤法線からの<111>結晶方向の偏差を決定することに利用できる。この像の評価は、さらに3つの結晶方向<110>、<011>、<101>、もしくは<100>、<010>、<001>の決定と、それによって円盤の配向を決定することができる。 Alternatively, the crystal orientation can be determined from a Laue image. Unlike the measurement of Bragg reflection by monochromatic X-ray irradiation, the Laue method works with “white” or broadband X-ray light. In the case of white X-ray light, Bragg reflection of various crystal plane groups can be obtained, thereby producing a Laue image peculiar to the material. When the <111> crystal direction is parallel to the incident direction, the Laue image is generated with three symmetries. If the <111> crystal direction is displaced several degrees from the disc normal, the result is a slightly distorted image. Accurate analysis of the Laue image can be used to determine the deviation of the <111> crystal direction from the disk normal, for example by appropriate software. The evaluation of this image can further determine three crystal directions <110>, <011>, <101>, or <100>, <010>, <001> and thereby determine the orientation of the disk. .
第4ステップにおいて光学ブランク1に基準方向9をマークする少なくとも1つのマーキング15が付けられる。結局、マーキング15は<331>結晶方向11と一定の関係がある。マーキング15は、たとえば型彫、エッチングまたはラベリングによって行うことができる。マーキング15のために光学ブランク1の円筒周縁部が用いられる。別法としてマーキングは、光学ブランク1が取り付けられるフレームに付けてもよい。
In a fourth step, at least one marking 15 that marks the
第5ステップにおいてレンズがこの光学ブランク1から製造される。図3、4は模式表示において光学ブランク1から製造したレンズ31である。レンズ31は、この場合保持フレーム33によって保持される。図3は、図4に平面図で記入した線B−Bに沿う断面図において把持したレンズ31である。
In the fifth step, a lens is manufactured from this optical blank 1. 3 and 4 show the
レンズ31は、この場合、レンズ軸35が<111>結晶方向3と平行になるように製造される。この場合、事前に付けたマーキング15は光学ブランク1の加工時に破壊されない。これは研削又は研磨のような多くの加工ステップはレンズの上側と下側のみで行われるが、円筒周縁部では行われないので可能となる。しかし、フッ化カルシウム円盤の周縁部も加工、たとえば旋削される場合、充分な精度でマーキングをフッ化カルシウム円盤の保持具に移し、マーキングを加工終了後に再び円筒周縁部に付ける必要がある。
In this case, the
さらに、基準方向9のマーキング37が保持フレーム33に付けられる。
Further, a marking 37 in the
もう1つの実施形態では、<111>結晶方向が本質的に直角に光学ブランクの表面上にある立方晶系フッ化物結晶たとえばフッ化カルシウムからなる光学ブランクからレンズが製造される。マーキングは、その場合レンズを製造した後に付けられる。 In another embodiment, the lens is manufactured from an optical blank consisting of cubic fluoride crystals, such as calcium fluoride, on the surface of the optical blank whose <111> crystal orientation is essentially perpendicular. The marking is then applied after the lens has been manufactured.
第1ステップにおいて、レンズ軸が<111>結晶方向を向いているように、光学ブランクからなるレンズが製造される。 In the first step, a lens made of an optical blank is manufactured such that the lens axis faces the <111> crystal direction.
第2ステップにおいて基準方向が決定される。この場合、事前に光学ブランクの製造で説明したものと同じ方法が適用される。しかしながら、その場合は、レンズ表面へのX線の入射点が高低に精密に調整されることに注意しなければならない。そのためレンズの載置面は高低に調節可能である。それによって、湾曲したレンズ表面上で様々な点が測定されるとき、レンズの湾曲した輪郭に沿ってゆくことができる。さらに湾曲によって入射または射出光線の陰が生じることがあることに注意する必要がある。好都合なブラッグ反射とそこから生じる測定形状の選択によって陰の発生を回避することができる。 In the second step, a reference direction is determined. In this case, the same method as previously described in the manufacture of the optical blank is applied. However, in that case, it should be noted that the point of incidence of X-rays on the lens surface is precisely adjusted to high and low. Therefore, the lens mounting surface can be adjusted to be high or low. Thereby, when various points are measured on the curved lens surface, it can follow the curved contour of the lens. In addition, it should be noted that curvature may cause shadows of incident or exiting light rays. The generation of shadows can be avoided by the choice of a convenient Bragg reflection and the resulting measurement shape.
平面平行板の場合、前記方法は測角器構造に基づき表面の各点に適用することができる。 In the case of a plane parallel plate, the method can be applied to each point on the surface based on a goniometer structure.
光学ブランクとレンズの加工において、X線によるフッ化カルシウムの照射は色中心を発生し得ることに注意する必要がある。Cu−Kα放射線の侵入深さはフッ化カルシウムの場合約30μmである。色中心の存在を回避するために、X線分析は、後に対応する材料切除が行われる光学ブランクまたはレンズでのみ実施することが有利である。Cu−Kα放射線による照射の場合、これは少なくとも30μmの切除を意味する。 It should be noted that in the processing of optical blanks and lenses, irradiation of calcium fluoride with X-rays can generate color centers. The penetration depth of Cu-Kα radiation is about 30 μm in the case of calcium fluoride. In order to avoid the presence of color centers, X-ray analysis is advantageously performed only on optical blanks or lenses that are subsequently subjected to corresponding material ablation. In the case of irradiation with Cu-Kα radiation, this means an ablation of at least 30 μm.
図5、6は模式表示における本発明によるレンズ51のもう1つの実施形態である。図5は、図6の平面図に記入した線C−Cに沿う断面図によるレンズ51である。
5 and 6 show another embodiment of the
フッ化カルシウム・レンズ51は、この場合(111)レンズではなく、(100)レンズである。しかしながらレンズ軸53は正確に<100>結晶方向55を向かず、レンズ軸53と偏差角δを持った<100>結晶方向55に現れる。<100>結晶方向55は、この場合直角に{100}結晶面57に位置する。
In this case, the
角度δの量のほかに偏差方向63を決定することも重要である。偏差方向63はレンズ軸53と直角になる平面への<100>結晶方向55の投影として得られる。
In addition to the amount of the angle δ, it is also important to determine the
偏差方向63はレンズ軸53と交差するのが好ましい。偏差方向63を表示するためのマーキング65がレンズ51上に付けられる。マーキングは図5、6で図示しない保持フレームに付けてもよい。図6においてマーキング65はレンズ51の外部円筒体と偏差方向63の交点を示す。
The
レンズ軸53に対する<100>結晶方向55の配向は、レンズ51の種々の回転位置の<100>結晶方向55のブラッグ反射が決定されることによって、決定することができる。レンズ51はこの場合そのレンズ軸53周りに回転される。少なくとも2つの回転位置で偏差を決定することが好都合である。本実施形態において測定は0゜と90゜で実施される。測定精度を高めることができるように、測定は付加的にさらに180゜と270゜で実施される。
The orientation of the <100>
別法としてラウエ法により入射する測定放射線がレンズ軸53の方向に入射することによって、<100>結晶方向55とレンズ軸53との間の偏差を決定することもできる。
Alternatively, the deviation between the <100>
マーキング65のほかにレンズ51はさらにマーキング67を有する。マーキング67は、{511}結晶面61に直角に位置する<511>結晶方向59と一定の関係にある。マーキングはレンズ51の外部円筒体と基準方向69の交点を表示する。基準方向69はレンズ軸53と直角の平面への<511>結晶方向59の投影として得られる。さらに基準方向69はレンズ軸53と交差する。レンズ軸53と直角な平面への<511>結晶方向59の投影が対応する<011>結晶方向の投影と平行に延びるので、<511>結晶方向59が採用される。<011>結晶方向はその方向と平行にレンズ51を通して入る光線が、固有複屈折に基づく2つの直交する偏光状態に対して最大の光路差を生じるので印を付けた方向である。
In addition to the marking 65, the
対物レンズに関連した基準方向を基準にしてそのレンズ軸の周りにレンズの回転角を調整できるため、ただ1つのマーキングで充分である。レンズ51は基準方向69のマーキング67を有するので、別法として偏差方向63のマーキング65に代わり基準方向69と偏差方向63との間の角度を決定し、レンズに指示することができる。たとえば前記角度は偏差角と共に、たとえばレンズ51の材料データと製造データが格納されたデータ・バンクに整理することができる。それによって前記角度と偏差角が最適化方法に提供される。
Since the rotation angle of the lens can be adjusted around its lens axis with reference to the reference direction associated with the objective lens, only one marking is sufficient. Since the
図7は模式表示における本発明による対物レンズ71の第1実施形態である。対物レンズは像IM上に物体OBを結像させる。図示したのはレンズ73、75、77、79である。レンズ73、75、77、79のレンズ軸は光軸OAの方向を向いている。レンズ73、75はフッ化カルシウムからなる(111)レンズ、レンズ77、79は(100)レンズである。固有複屈折の妨害的影響の補正のために、レンズはそれぞれそのレンズ軸周りに捩じらせて配置されており、その結果、外部アパーチャ光線81と光軸OAに沿って延びる光線に対して対応する光路差の2つの直交する偏光状態の間の光路差の差異が最小になる。(111)レンズ73、75の間の回転角はそれに対して60゜になる。回転角は、レンズ73、75が基準方向87、89を示すマーキング83、85を有するので、本発明により簡単に調整することができる。基準方向87、89は、直角に各レンズ軸に立つ平面への各<331>結晶方向の投影である。(100)レンズ77、79の間の回転角は、このレンズの場合それぞれ<100>結晶方向が精密に各レンズ軸の方向を向いていないので、精密に45゜にならない。偏差方向95、97がマーキング91、93によって示されている。レンズ77、79の間の回転角の最適化において、偏差の大きさと配向が考慮される。マーキング99、101によってレンズ77、79の間で計算した回転角を簡単に調節することができる。マーキングは、直角に各レンズ軸に立つ平面への各<511>結晶方向の投影である基準方向103、105を示す。
FIG. 7 is a first embodiment of the
以下、公知の光学的デザインによる対物レンズにおいて一方で個々のレンズのレンズ軸の配向が印を付けた主結晶方向の方向に決定でき、他方でレンズの間の回転角を決定できる最適化方法を説明する。この対物レンズの複数のレンズは複屈折フッ化物結晶からなる。レンズの複屈折性質は知られている。たとえば固有複屈折の影響は、結晶材料のほかにレンズの座標系を基準とする材料配向も知られている場合、光線の開き角と方位角に応じて理論的に推測することができる。しかしまた複屈折性質はレンズでの測定によっても知ることができる。レンズの複屈折性質と対物レンズの光学的デザインが知られているので、光線が対物レンズ内部で生じる2つの互いに直交する直線偏光状態に対する光路差が知られている。この光路差は以下その絶対値が最小にされるべきである最適化量として用いる。類似の方法で最適化は個々の光線の全光束に対しても実施することができる。この最適化に対して可能な自由度は個々のレンズ相互の回転角と主結晶方向を基準とするレンズ軸の配向である。一方でレンズ軸が主結晶方向を指し、他方でレンズ相互の回転角が各レンズ軸の方向に応じて離散的値のみを取る場合に好都合である。 Hereinafter, in an objective lens having a known optical design, an optimization method is possible in which the orientation of the lens axis of each lens can be determined in the direction of the main crystal direction marked, and on the other hand, the rotation angle between the lenses can be determined. explain. The plurality of lenses of the objective lens are made of birefringent fluoride crystals. The birefringent nature of the lens is known. For example, the influence of intrinsic birefringence can be theoretically estimated according to the opening angle and the azimuth angle of the light beam when the material orientation based on the coordinate system of the lens is known in addition to the crystal material. However, the birefringence properties can also be determined by measuring with a lens. Since the birefringent nature of the lens and the optical design of the objective lens are known, the optical path difference for two mutually orthogonal linear polarization states where the light rays occur inside the objective lens is known. This optical path difference is used below as an optimization amount whose absolute value should be minimized. In a similar manner, optimization can be performed on the total luminous flux of individual rays. The degree of freedom possible for this optimization is the orientation of the lens axis relative to the rotation angle of the individual lenses and the main crystal direction. On the other hand, it is convenient when the lens axis indicates the main crystal direction, and on the other hand, the rotation angle between the lenses takes only discrete values depending on the direction of each lens axis.
レンズ軸の配向に対して3つの自由度が提供される。そこでレンズ軸が(100)、(111)または(110)結晶方向を向くことができる。 Three degrees of freedom are provided for lens axis orientation. The lens axis can then be oriented in the (100), (111) or (110) crystal direction.
レンズ軸が同一のまたはそれと等価な主結晶方向を向いているレンズが個々のグループにまとめられる。各グループは少なくとも2つのレンズを有する。 Lenses whose lens axes are the same or equivalent to the main crystal direction are grouped into individual groups. Each group has at least two lenses.
1つのグループのレンズの離散的回転角はレンズ軸の配向に依存する。 The discrete rotation angle of a group of lenses depends on the orientation of the lens axis.
n個の(100)レンズをもつグループの場合、回転角に対して次の基準値:
γ=(90゜/n)+m・90゜±10゜(式中、mは任意の整数である)が生じる。
For a group with n (100) lenses, the following reference value for the rotation angle:
γ = (90 ° / n) + m · 90 ° ± 10 ° (where m is an arbitrary integer) is generated.
このグループが2つの(100)レンズを含む場合、前記両レンズ間の回転角は理想的には45゜、または135゜、225゜...になる。 If this group contains two (100) lenses, the angle of rotation between the two lenses is ideally 45 °, or 135 °, 225 °. . . become.
n個の(111)レンズをもつグループの場合、回転角に対して次の基準値:
γ=(120゜/n)+m・120゜±10゜(式中、mは任意の整数である)が生じる。
For a group with n (111) lenses, the following reference value for the rotation angle:
γ = (120 ° / n) + m · 120 ° ± 10 ° (where m is an arbitrary integer) is generated.
n個の(110)レンズをもつグループの場合、回転角に対して次の基準値:
γ=(180゜/n)+m・180゜±10゜(式中、mは任意の整数である)が生じる。
For a group with n (110) lenses, the following reference value for the rotation angle:
γ = (180 ° / n) + m · 180 ° ± 10 ° (where m is an arbitrary integer) is generated.
それによって自由度としてレンズ相互の離散的回転角と離散的結晶配向とが提供される。 This provides discrete rotation angles and discrete crystal orientations between the lenses as degrees of freedom.
このパラメータ空間内部で最適化量が最小値を取り、もしくはある閾値を下回る個々のレンズに対する回転角と結晶配向の組合せが見出せる。 Within this parameter space, the combination of rotation angle and crystal orientation can be found for individual lenses where the amount of optimization takes a minimum value or falls below a certain threshold.
各対物レンズに対して、2つの互いに直交する偏光状態の光路差が全光束に対して最小値を取る1つの最適な解がある。 For each objective lens, there is one optimal solution where the optical path difference between two mutually orthogonal polarization states takes a minimum value for the total luminous flux.
しかしながら、特に図8の対物レンズ8において該当するように、対物レンズが多数のレンズを有する場合に前記最適解決策を決定することは非常に費用がかかる。図8に波長157nmの場合のカタジオプトリック投影対物レンズ8のレンズ断面を示している。この対物レンズの光学的データを表1にまとめた。この実施形態は国際特許出願公開WO01/50171A1(米国特許出願第10/177580号)から読み取られ、そこの図9もしくは表8に対応する。対物レンズ8の作用方式のより詳しい説明のために国際特許出願公開WO01/50171A1(米国特許出願第10/177580号)が参照される。この対物レンズの全レンズはフッ化カルシウム結晶からなる。対物レンズの像側の開口数は0.8になる。 However, it is very expensive to determine the optimal solution when the objective has a large number of lenses, as is particularly true for the objective 8 in FIG. FIG. 8 shows a lens cross section of the catadioptric projection objective 8 when the wavelength is 157 nm. The optical data of this objective lens is summarized in Table 1. This embodiment is read from International Patent Application Publication WO 01/50171 A1 (US Patent Application No. 10/177580) and corresponds to FIG. 9 or Table 8 therein. Reference is made to International Patent Application Publication No. WO 01/50171 A1 (US Patent Application No. 10/177580) for a more detailed description of the mode of operation of the objective lens 8. All the lenses of this objective lens are made of calcium fluoride crystals. The numerical aperture on the image side of the objective lens is 0.8.
ところで無条件ではないが最適な解決策、対物レンズの実際の使用に対して充分良好な解決策を見出すための最適化方法が知られている。文献で公知の非常に類似の数学的課題設定は、付与された地図に対して指示された都市を通る可能な限り短いルートを見出すことに係わる「巡回セールスマン問題」である。最適化において前記名称のもとに文献から知られている以下の方法を使用することができる:
1.モンテ・カルロ法調査
2.模擬冷却(「模擬アニーリング」)
3.閾値受諾(「Threshold accepting」)
4.中間加熱を含む模擬冷却
5.遺伝アルゴリズム
By the way, although not unconditional, an optimal solution and an optimization method for finding a sufficiently good solution for actual use of an objective lens are known. A very similar mathematical task setting known in the literature is the “traveling salesman problem” involving finding the shortest possible route through the indicated city for a given map. The following methods known from the literature under the name can be used in the optimization:
1.
3. Threshold acceptance (“Threshold accepting”)
4). 4. Simulated cooling including intermediate heating Genetic algorithm
固有複屈折の妨害的影響の補正のために第1実施形態において各レンズに対して4つの自由度(FGH)が提供される:
FGH1:(111)レンズ 回転角0゜による
FGH2:(111)レンズ 回転角60゜による
FGH3:(100)レンズ 回転角0゜による
FGH4:(100)レンズ 回転角45゜による
個々のレンズの回転角は、この場合それぞれ物体面Oにおいて一定の基準方向に関係する。
Four degrees of freedom (FGH) are provided for each lens in the first embodiment for correction of the disturbing effects of intrinsic birefringence:
FGH1: (111) lens with a rotation angle of 0 ° FGH2: (111) lens with a rotation angle of 60 ° FGH3: (100) lens with a rotation angle of 0 ° FGH4: (100) lens with a rotation angle of 45 ° Individual lens rotation angle Are related to a certain reference direction in the object plane O in this case.
図8の投影対物レンズ8に対してモンテ・カルロ法調査と4つの自由度FGH1〜FGH4の設定によってレンズ軸の最適な結晶配向と、物体面Oにおける一定の基準方向を基準とするレンズL801〜L817の回転角βLとが決定された。表2はレンズL801〜L817に対してレンズ軸の結晶方向と回転角βLを示す。各レンズに対して上と下の最外部のアパーチャ光線に対する2つの互いに直交する偏光状態の光路差も示している。両方の最外部のアパーチャ光線は、この場合物体フィールドの中心で物体点から出発し、像面O’に像側の開口数に相当する光軸OAを基準とする各々1つの角度を有する。生じる最大光路差は5nmになる。 An optimum crystal orientation of the lens axis and a lens L801 that is based on a certain reference direction in the object plane O by Monte Carlo investigation and setting of four degrees of freedom FGH1 to FGH4 for the projection objective lens 8 in FIG. The rotation angle β L of L817 was determined. Table 2 shows the crystal direction of the lens axis and the rotation angle β L with respect to the lenses L801 to L817. Also shown are the optical path differences of two mutually orthogonal polarization states for the upper and lower outermost aperture rays for each lens. Both outermost aperture rays start in this case from the object point at the center of the object field and each have one angle relative to the optical axis OA corresponding to the image-side numerical aperture at the image plane O ′. The resulting maximum optical path difference is 5 nm.
最適化のその他の自由度は、レンズを個々のグループに指定する場合に得られる。この場合、1つのグループのレンズのレンズ軸は同じ主結晶方向を向いている。1つのグループ内部で、1つのグループによって惹起される2つの互いに直交する直線偏光状態の光路差の分布がほぼ回転対称であるように、レンズがここで互いに捩じれて配置されている。個々のグループ間の回転角はここで前記付加的な自由度もしくは製造限定された付加収差によって修正するために、ここで任意に調整することができる。 Other degrees of freedom of optimization are obtained when assigning lenses to individual groups. In this case, the lens axes of one group of lenses are oriented in the same main crystal direction. Within one group, the lenses are now twisted together so that the distribution of the optical path difference between the two orthogonal linear polarization states caused by one group is approximately rotationally symmetric. The angle of rotation between the individual groups can now be arbitrarily adjusted here, in order to be corrected by said additional degrees of freedom or production limited additional aberrations.
表2の実施形態においてレンズL801とL814は(100)レンズを有する第1グループを形成し、両方のレンズが互いに回転角45゜だけ捩じれて配置されている。 In the embodiment of Table 2, the lenses L801 and L814 form a first group having (100) lenses, and both lenses are arranged twisted by a rotation angle of 45 ° relative to each other.
レンズL802、L804、L807、L812は(111)レンズを有する第2グループを形成する。レンズL802とL807およびレンズL804とL812は、この場合それぞれ1つの下位グループを形成し、その内部で各レンズが互いに捩じれて配置されず、またはせいぜい回転角γ=l・120゜±10゜を有する(式中、lは整数である)。両方の下位グループは互いに角度60゜だけ捩じれて配置されていて、その結果、種々の下位グループからなる2つのレンズ間の回転角はγ=60゜+m・120゜±10゜になる(式中、mは任意の整数である)。 Lenses L802, L804, L807, and L812 form a second group having (111) lenses. In this case, the lenses L802 and L807 and the lenses L804 and L812 form one subgroup, in which the lenses are not twisted with respect to each other, or at most have a rotation angle γ = 1 · 120 ° ± 10 °. (Wherein l is an integer). Both subgroups are twisted with respect to each other by an angle of 60 °, so that the rotation angle between the two lenses of the various subgroups is γ = 60 ° + m · 120 ° ± 10 ° (wherein , M is an arbitrary integer).
レンズL803、L805、L815は(100)レンズを有する第3のグループを形成する。レンズL803とレンズL805およびL815は、この場合それぞれ1つの下位グループを形成し、その内部で各レンズが互いに捩じれて配置されず、またはせいぜい回転角γ=l・90゜±10゜を有する(式中、lは整数である)。両方の下位グループは互いに角度45゜だけ捩じれて配置されていて、その結果、種々の下位グループからなる2つのレンズ間の回転角はγ=45゜+m・90゜±10゜になる(式中、mは任意の整数である)。 Lenses L803, L805, and L815 form a third group having (100) lenses. In this case, the lens L803 and the lenses L805 and L815 form one subgroup, in which the lenses are not twisted with respect to each other, or at most have a rotation angle γ = l · 90 ° ± 10 ° (formula Where l is an integer). Both subgroups are twisted with respect to each other by an angle of 45 °, so that the rotation angle between the two lenses of the various subgroups is γ = 45 ° + m · 90 ° ± 10 ° (where , M is an arbitrary integer).
レンズL808、L809、L811は(100)レンズを有する第4グループを形成する。レンズL808およびレンズL808とL809は、この場合それぞれ1つの下位グループを形成し、その内部で各レンズが互いに捩じれて配置されず、またはせいぜい回転角γ=l・90゜±10゜を有する(式中、lは整数である)。両方の下位グループは互いに角度45゜だけ捩じれて配置されていて、その結果、種々の下位グループからなる2つのレンズ間の回転角はγ=45゜+m・90゜±10゜になる(式中、mは任意の整数である)。 Lenses L808, L809, and L811 form a fourth group having (100) lenses. The lens L808 and the lenses L808 and L809 each form one subgroup in this case, within which the lenses are not twisted together or have a rotation angle γ = l · 90 ° ± 10 ° at most (formula Where l is an integer). Both subgroups are twisted with respect to each other by an angle of 45 °, so that the rotation angle between the two lenses of the various subgroups is γ = 45 ° + m · 90 ° ± 10 ° (where , M is an arbitrary integer).
レンズL816とL817は(111)レンズを有する第5グループを形成し、両方のレンズは互いに回転角60゜だけ捩じれて配置されている。 Lenses L816 and L817 form a fifth group having (111) lenses, and both lenses are arranged twisted relative to each other by a rotation angle of 60 °.
第2実施形態において各レンズに対して8自由度が提供される:
FGH1:(111)レンズ 回転角0゜による
FGH2:(111)レンズ 回転角60゜による
FGH3:(100)レンズ 回転角0゜による
FGH4:(100)レンズ 回転角45゜による
FGH5:(110)レンズ 回転角0゜による
FGH6:(110)レンズ 回転角90゜による
FGH7:(110)レンズ 回転角45゜による
FGH8:(110)レンズ 回転角135゜による
In the second embodiment, 8 degrees of freedom are provided for each lens:
FGH1: (111) lens with
自由度の数によって最適化結果がより良くなるが、最適化費用も指数的に増大する。その他の自由度は回転角の微細な段階的差異によって生じる。 The number of degrees of freedom improves the optimization result, but the optimization cost also increases exponentially. The other degrees of freedom are caused by fine step differences in the rotation angle.
もちろん最適化方法は微細な離散的回転角によって実施してもよい。 Of course, the optimization method may be implemented with fine discrete rotation angles.
最適化において応力複屈折の測定データ、レンズまたはミラーの表面データおよび/またはレンズの材料不均一性を考慮してもよい。この方法によりすべての発生する妨害量が把握され、自由度を用いて全体的に良好な結像品質を提供する対物レンズ状態が算出される。 Optimization birefringence measurement data, lens or mirror surface data and / or lens material inhomogeneities may be considered in the optimization. By this method, all the generated interference amounts are grasped, and an objective lens state that provides a good imaging quality as a whole is calculated using the degree of freedom.
特に偏差方向のマーキングと対物レンズの各レンズに対するそれぞれのレンズ軸とそれぞれ示した主結晶方向との間の偏差の大きさと配向の認識は、最適化における偏差によって惹起される効果の考慮を可能にする。レンズ軸が精密に(100)、(111)または(110)結晶方向を向いているレンズの場合、たとえば2つの(100)レンズに対するγ=45゜+m・90゜のような、結晶対称性に基づき生じる常に等価な回転角がある。ここで両方の(100)レンズに対してそれぞれのレンズ軸とそれぞれ示した主結晶方向との間にそれぞれ1つの偏差が現れる場合、自然数mは自由度として最適化に使用することができる。自然数mは、この場合値1、2、3でよい。偏差方向と基準方向がマークされているので、このように決定した回転角は精密に調節することができる。
In particular, the recognition of the magnitude and orientation of the deviation between the marking of the deviation direction and the respective lens axis for each lens of the objective lens and the principal crystal direction indicated allows the effects caused by the deviation in the optimization to be taken into account. To do. In the case of a lens whose lens axis is precisely oriented in the (100), (111) or (110) crystal direction, for example, γ = 45 ° + m · 90 ° with respect to two (100) lenses. There is always an equivalent rotation angle that results from. Here, when one deviation appears between each lens axis and the main crystal direction shown for both (100) lenses, the natural number m can be used as a degree of freedom for optimization. The natural number m may be the
以下、個々のステップにおける最適化方法を説明する: The following describes the optimization method in each step:
第1ステップにおいて、レンズの複屈折性質が知られている対物レンズに対する目標関数が計算される。この目標関数は複屈折の妨害的影響の基準である。目標関数として、たとえば最外部のアパーチャ光線の2つの互いに直交する直線偏光状態の光路差を利用することができる。目標関数として光束の光路差の分布の最大値または平均値を決めることも可能である。レンズの回転角、結晶配向、前記対物レンズ状態の目標関数が格納される。 In the first step, a target function is calculated for an objective lens whose lens birefringence properties are known. This target function is a measure of the disturbing effects of birefringence. As the target function, for example, an optical path difference between two mutually orthogonal linear polarization states of the outermost aperture light beam can be used. It is also possible to determine the maximum value or the average value of the distribution of the optical path difference of the light flux as the target function. A lens rotation angle, crystal orientation, and a target function of the objective lens state are stored.
目標関数に対して、複屈折の妨害的影響の低下を許容できる閾値が存在する。 For the target function, there is a threshold that can tolerate a reduction in the disturbing effects of birefringence.
第2ステップにおいて、目標関数が閾値を下回るか否かが試験される。閾値を下回る場合、この方法が中断される。閾値を下回らない場合、第3ステップが後に続く。 In a second step, it is tested whether the target function is below a threshold value. If below the threshold, the method is interrupted. If not below the threshold, the third step follows.
第3ステップにおいて、ここで所定の自由度に従ってレンズ相互の回転角と対物レンズ内部の結晶配向とが変更され、前記方法の1つ、たとえばモンテ・カルロ法が使用される。 In the third step, the rotation angle between the lenses and the crystal orientation inside the objective lens are changed here according to a predetermined degree of freedom, and one of the methods, for example the Monte Carlo method, is used.
第3ステップの後、この方法が再び第1ステップで開始し、透過するループの数が決定される。透過するループの数が最大数を超える場合、この方法は同様に中断する。 After the third step, the method starts again at the first step and the number of loops that are transmitted is determined. If the number of permeating loops exceeds the maximum number, the method is similarly interrupted.
つまりこの方法は、一定の閾値を下回る場合、または所定のループ数を超える場合に中断される。最大ループ数を超える場合、たとえば結果として付属の目標関数によって個々の対物レンズ状態が示される順位リストを生成することができる。 In other words, the method is interrupted when it falls below a certain threshold or when a predetermined number of loops is exceeded. If the maximum number of loops is exceeded, a ranking list can be generated in which, for example, the resulting objective function is indicated by the attached objective function.
図9を利用して、マイクロリソグラフィ投影露光装置の原理構造を説明する。投影露光装置111は、光源113、照明装置115、パターンを担持するマスク117、投影対物レンズ119、被露光基板121を有する。照明装置115は、たとえばそれぞれの動作波長KrFレーザーまたはArFレーザーに応じて光源113の光を集め、マスク117を照明する。この場合、露光工程によって所定の照明分布の均一性と、対物レンズ119の入射瞳の所定の照明とが提供される。マスク117はマスク・ホルダ113によって光路の中に保持される。このようなマイクロリソグラフィに使用されるマスク113はマイクロメートル−ナノメートル構造を有する。パターンを担持するマスクとして、いわゆるレチクルのほかに別法として駆動式マイクロミラー・アレイまたはプログラマブルLCDアレイを使用してもよい。マスク117すなわちマスク一部の領域が、基板ホルダ125によって位置決めした基板121に投影対物レンズ119を利用して結像される。投影対物レンズ119は、たとえば図8に示したカタジオプトリック対物レンズである。この場合、複屈折またはその他の効果の妨害的影響を最小限にするために、投影対物レンズの個々のレンズ127が互いに捩じれて配置されている。本発明により取り付けたマーキングによってレンズの回転角を調整することが簡単である。基板121は典型的に感光性被覆、いわゆるレジストを備えたシリコン・ウェハである。被露光基板から次に別の加工ステップで半導体素子が製造される。
The principle structure of the microlithographic projection exposure apparatus will be described with reference to FIG. The
Claims (40)
a)一定の結晶構造内部で配向している第1結晶方向(3)の配向を決定するステップと、
b)第1結晶方向(3)が光学ブランク(1)の光学粗平面(7)に本質的に直角になるように光学ブランク(1)を加工するステップと、
c)光学ブランク(1)または光学ブランク(1)の保持フレームにマーキング(15)を設けるステップであって、マーキング(15)が第1結晶方向(3)に対して零と異なる角度をである第2結晶方向(11)と一定の関係にあるマーキングを設けるステップとを有することを特徴とする方法。 As a precursor for the production of objective lenses (71, 8), in particular lenses (31, 51, 73, 75, 77, 79) or lens parts for projection objectives for microlithographic projection exposure apparatus (111) A method for producing an optical blank (1) comprising a crystalline material,
a) determining the orientation of the first crystal direction (3) oriented within a constant crystal structure;
b) processing the optical blank (1) such that the first crystal direction (3) is essentially perpendicular to the optical rough plane (7) of the optical blank (1);
c) providing the marking (15) on the optical blank (1) or the holding frame of the optical blank (1), the marking (15) being at an angle different from zero with respect to the first crystal direction (3) Providing a marking in a fixed relationship with the second crystal direction (11).
光学ブランク(1)または光学ブランク(1)の保持フレームが、第1結晶方向(3)に対して零と異なる角度である第2結晶方向(11)と一定の関係にあるマーキング(15)を有する光学ブランク。 Objective lens (71, 8) with an optical rough plane (7) essentially perpendicular to the first crystal direction (3), in particular a projection objective lens (31) for a microlithographic projection exposure apparatus (111). 51, 73, 75, 77, 79) or an optical blank (1) of crystalline material as a starting product for the production of lens parts,
The marking (15) in which the optical blank (1) or the holding frame of the optical blank (1) has a fixed relationship with the second crystal direction (11), which is an angle different from zero with respect to the first crystal direction (3). Optical blank with.
f)レンズ軸(53)と直角な偏差方向(63、95、97)を決定するステップであって、偏差方向(63、95、97)がレンズ軸(53)と直角な平面への第1結晶方向(55)の投影である決定するステップと、
g)レンズ(51、77、79)またはレンズ部分あるいは前記レンズ(51、77、79)もしくはレンズ部分の保持フレームに偏差方向(63、95、97)をマーキングし、かつ/または基準方向(69)と偏差方向(63、95、97)との間の角度を決定し、レンズ(51、77、79)またはレンズ部分への前記角度を指示するステップとを有する請求項16に記載の方法。 e) determining an angular deviation between the lens axis (53) and the first crystal direction (55);
f) A step of determining a deviation direction (63, 95, 97) perpendicular to the lens axis (53), wherein the deviation direction (63, 95, 97) is a first to a plane perpendicular to the lens axis (53). Determining a projection of the crystal orientation (55);
g) marking the lens (51, 77, 79) or the lens part or the holding frame of the lens (51, 77, 79) or lens part with the deviation direction (63, 95, 97) and / or the reference direction (69 And determining the angle between the deviation direction (63, 95, 97) and indicating the angle to the lens (51, 77, 79) or lens part.
b1)レンズ(31、51、73、75、77、79)またはレンズ部分あるいは前記レンズ(31)またはレンズ部分の保持フレーム(33)にマーキング(15、37、67、83、85、99、101)を設けるステップであって、マーキング(15、37、67、83、85、99、101)が第1結晶方向(3、55)に対して零と異なる角度である第2結晶方向(11、59)と一定の関係にある設けるステップと
を有することを特徴とする、結晶材料からなるレンズ(31、51、73、75、77、79)またはレンズ部分の製造方法。 a1) lenses (31, 51, 73, 75, 77) in which the direction of the first crystal direction (3, 55) oriented within a constant crystal structure is essentially parallel to the lens axis (35, 53) 79) or molding the lens part;
b1) Marking (15, 37, 67, 83, 85, 99, 101) on the lens (31, 51, 73, 75, 77, 79) or the lens portion or the holding frame (33) of the lens (31) or the lens portion. ), Wherein the marking (15, 37, 67, 83, 85, 99, 101) is at a second crystal direction (11, 59) and a step of providing a lens (31, 51, 73, 75, 77, 79) or a lens portion made of a crystalline material, characterized in that it has a step of being provided in a fixed relationship.
d1)レンズ軸(53)に直角な偏差方向(63、95、97)を決定するステップであって、偏差方向(63、95、97)がレンズ軸(53)と直角な平面への第1結晶方向(55)の投影である決定するステップと、
e1)レンズ(51、77、79)またはレンズ部分または前記レンズ(51、77、79)またはレンズ部分の保持フレームに偏差方向(63、95、97)をマーキングし、かつ/または基準方向(69)と偏差方向(63、95、97)との間の角度を決定し、レンズ(51、77、79)またはレンズ部分への前記角度を指示するステップとを有する請求項18から26のいずれか一項に記載の方法。 c1) determining an angular deviation between the lens axis (53) and the first crystal direction (55);
d1) A step of determining a deviation direction (63, 95, 97) perpendicular to the lens axis (53), wherein the deviation direction (63, 95, 97) is a first to a plane perpendicular to the lens axis (53). Determining a projection of the crystal orientation (55);
e1) The deviation direction (63, 95, 97) is marked on the lens (51, 77, 79) or lens part or the holding frame of the lens (51, 77, 79) or lens part and / or the reference direction (69 ) And the deviation direction (63, 95, 97) and determining the angle to the lens (51, 77, 79) or lens part. The method according to one item.
前記レンズ(31、51、73、75、77、79)またはレンズ部分が結晶材料からなり、
レンズ(31、51)またはレンズ部分のレンズ軸(35、53)が本質的に第1結晶方向(3、55)の方向であり、レンズ(31、51)またはレンズ部分あるいは前記レンズ(31)またはレンズ部分の保持フレーム(33)が、第1結晶方向(3、55)に対して零と異なる角度である第2結晶方向(11、59)と一定の関係にあるマーキング(15、37、67、83、85、99、101)を有するレンズまたはレンズ部分。 An objective lens (71, 8), in particular a lens (31, 51, 73, 75, 77, 79) or a lens part for a projection objective for a microlithographic projection exposure apparatus (111),
The lens (31, 51, 73, 75, 77, 79) or the lens portion is made of a crystalline material,
The lens axis (35, 53) of the lens (31, 51) or lens part is essentially in the direction of the first crystal direction (3, 55), and the lens (31, 51) or lens part or the lens (31) Alternatively, the holding frame (33) of the lens portion has a marking (15, 37,) having a fixed relationship with the second crystal direction (11, 59), which is an angle different from zero with respect to the first crystal direction (3, 55). 67, 83, 85, 99, 101).
前記レンズ(51、77、79)またはレンズ部分が結晶材料からなり、レンズ(51、77、79)またはレンズ部分のレンズ軸(53)が本質的に第1結晶方向(55)の方向であり、レンズ(51、77、79)またはレンズ部分あるいは前記レンズまたはレンズ部分の保持フレームが、光軸(53)と直角な偏差方向(63、95、97)をマークし、かつ光軸(53)と直角な平面への第1結晶方向(55)の投影である、マーキング(65、91、93)を有するレンズまたはレンズ部分。 An objective lens (71, 8), in particular a lens (51, 77, 79) or lens part for a projection objective for a microlithographic projection exposure apparatus (111),
The lens (51, 77, 79) or lens portion is made of a crystal material, and the lens axis (53) of the lens (51, 77, 79) or lens portion is essentially in the direction of the first crystal direction (55). The lens (51, 77, 79) or the lens part or the holding frame of the lens or lens part mark the deviation direction (63, 95, 97) perpendicular to the optical axis (53) and the optical axis (53) Lens or lens part with markings (65, 91, 93), which is a projection of the first crystal direction (55) onto a plane perpendicular to the surface.
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