DE10210782A1 - Lens with crystal lenses - Google Patents

Lens with crystal lenses

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DE10210782A1
DE10210782A1 DE2002110782 DE10210782A DE10210782A1 DE 10210782 A1 DE10210782 A1 DE 10210782A1 DE 2002110782 DE2002110782 DE 2002110782 DE 10210782 A DE10210782 A DE 10210782A DE 10210782 A1 DE10210782 A1 DE 10210782A1
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Daniel Kraehmer
Christoph Zaczek
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Abstract

Objektiv, insbesondere Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit mindestens einer Fluorid-Kristall-Linse. Eine Reduzierung des störenden Einflusses der Doppelbrechung erzielt man, wenn diese Linse eine (100)-Linse mit einer Linsenachse ist, welche annähernd senkrecht auf den {100}-Kristallebenen oder auf den dazu äquivalenten Kristallebenen des Fluorid-Kristalls steht. Bei Objektiven mit mindestens zwei Fluorid-Kristall-Linsen ist es günstig, wenn die Fluorid-Kristall-Linsen gegeneinander verdreht angeordnet sind. Die Linsenachsen der Fluorid-Kristall-Linsen können dabei neben der <100>-Kristallrichtung auch in die <111>- oder in die <110>-Kristallrichtung weisen. Eine weitere Reduzierung des störenden Einflusses der Doppelbrechung erzielt man durch den gleichzeitigen Einsatz von Gruppen mit gegeneinander verdrehten (100)-Linsen und Gruppen mit gegeneinander verdrehten (111)-Linsen oder (110)-Linsen. Eine weitere Reduzierung des störenden Einflusses der Doppelbrechung erzielt man durch die Belegung eines optischen Elements mit einer Kompensations-Beschichtung.Objective, in particular projection objective for a microlithography projection exposure system with at least one fluoride crystal lens. A reduction in the disturbing influence of birefringence is achieved if this lens is a (100) lens with a lens axis which is approximately perpendicular to the {100} crystal planes or to the equivalent crystal planes of the fluoride crystal. In the case of lenses with at least two fluoride crystal lenses, it is expedient if the fluoride crystal lenses are arranged rotated relative to one another. In addition to the <100> crystal direction, the lens axes of the fluoride crystal lenses can also point in the <111> or <110> crystal direction. A further reduction in the disruptive influence of birefringence is achieved by the simultaneous use of groups with (100) lenses twisted against one another and groups with twisted (111) lenses or (110) lenses. A further reduction in the disruptive influence of birefringence is achieved by covering an optical element with a compensation coating.

Description

Die Erfindung betrifft ein Objektiv nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a lens according to the preamble of claim 1.

Derartige Projektionsobjektive sind aus der US 6,201,634 bekannt. Dort ist offenbart, daß bei der Herstellung von Fluorid-Kristall-Linsen idealerweise die Linsenachsen senkrecht zu den {111}-Kristallebenen der Fluorid-Kristalle ausgerichtet werden, um die Spannungsdoppelbrechung zu minimieren. Die US 6,201,634 geht dabei davon aus, daß Fluorid-Kristalle keine intrinsische Doppelbrechung aufweisen. Such projection lenses are known from US 6,201,634. It is disclosed there that ideally, when producing fluoride crystal lenses, the lens axes are perpendicular to the {111} crystal planes of the fluoride crystals are aligned to the To minimize stress birefringence. US 6,201,634 assumes that Fluoride crystals have no intrinsic birefringence.

Aus der Internet-Publikation "Preliminary Determination of an Intrinsic Birefringence in CaF2" von John H. Burnett, Eric L. Shirley, and Zachary H. Levine, NIST Gaithersburg MD 20899 USA (verbreitet am 07.05.01) ist jedoch bekannt, daß Kalzium-Fluorid- Einkristalle auch nicht spannungsinduzierte, also intrinsische Doppelbrechung aufweisen. Die dort präsentierten Messungen zeigen, daß bei Strahlausbreitung in der <110>- Kristallrichtung eine Doppelbrechung von (6.5 ± 0.4) nm/cm 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 (1.2 ± 0.1) nm/cm bei einer Wellenlänge von λ = 253.65 nm für Kalzium-Fluorid 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. From the Internet publication "Preliminary Determination of an Intrinsic Birefringence in CaF2 "by John H. Burnett, Eric L. Shirley, and Zachary H. Levine, NIST Gaithersburg However, MD 20899 USA (distributed on May 7, 2001) is known that calcium fluoride Single crystals also have non-stress-induced, i.e. intrinsic birefringence. The measurements presented there show that with beam spreading in the <110> - Crystal direction has a birefringence of (6.5 ± 0.4) nm / cm at a wavelength of λ = 156.1 nm, from (3.6 ± 0.2) nm / cm at a wavelength of λ = 193.09 nm and from (1.2 ± 0.1) nm / cm occurs at a wavelength of λ = 253.65 nm for calcium fluoride. at a beam propagation in the <100> crystal direction and in the <111> crystal direction calcium fluoride, on the other hand, has no intrinsic birefringence, as is the case with the theory is predicted. The intrinsic birefringence is therefore strong depends on the direction and increases significantly with decreasing wavelength.

Die Indizierung der Kristallrichtungen wird im folgenden zwischen den Zeichen "<" und ">" angegeben, die Indiziernug 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>, <110>, <110>, <110>, <101>, <101>, <101>, <101>, <011>, <011>, <011>, <011>, <111>, <111>, <111>, <111>, <111>, <111>, <111>, <111>, <100>, <010>, <001>, <100>, <010> und <001> auf. Die Hauptkristallrichtungen <100>, <010>, <001>, <100>, <010> und <001> 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)-". Die Hauptkristallrichtungen <110>, <110>, <110>, <110>, <101>, <101>, <101>, <101>, <011>, <011>, <011> und <011> 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)-". Die Hauptkristallrichtungen <111>, <111>, <111>, <111>, <111>, <111>, <111> und <111> 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)-". Aussagen, die im folgenden zu einer der zuvor genannten Hauptkristallrichtungen getroffen werden, gelten immer auch für die äquivalenten Hauptkristallrichtungen. The indexing of the crystal directions is given below 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>, < 1 10>, < 1 10>, < 11 0>, <101>, <10 1 >, < 1 01>, < 1 0 1 >, <011>, <0 1 1>, <01 1 >, <0 11 >, <111>, < 111 >, < 11 1>, < 1 1 1 >, <1 11 >, < 1 11>, <1 1 1>, <11 1 >, <100>, <010>, <001>, < 1 00>, <0 1 0> and <00 1 > on. The main crystal directions <100>, <010>, <001>, < 1 00>, <0 1 0> and <00 1 > are equivalent to one another 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 are given the prefix "(100) -". Crystal planes that are perpendicular to one of these main crystal directions are given the prefix "(100) -". The main crystal directions <110>, < 1 10>, < 1 10>, < 11 0>, <101>, <10 1 >, < 1 01>, < 1 0 1 >, <011>, <0 1 1>, <01 1 > and <0 11 > 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 that are perpendicular to one of these main crystal directions are given the prefix "(110) -". The main crystal directions <111>, < 111 >, < 11 1>, < 1 1 1 >, <1 11 >, < 1 11>, <1 1 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, get the prefix "(111) -". Crystal planes that are perpendicular to one of these main crystal directions are given the prefix "(111) -". Statements that are made below regarding one of the above-mentioned main crystal directions always also apply to the equivalent main crystal directions.

Projektionsobjektive und Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlagen sind beispielsweise aus der Patentanmeldung PCT/EP 00/13148 der Anmelderin und den darin zitierten Schriften bekannt. Die Ausführungsbeispiele dieser Anmeldung zeigen geeignete rein refraktive und katadioptrische Projektionsobjektive mit numerischen Aperturen von 0.8 und 0.9, bei einer Betriebswellenlänge von 193 nm sowie 157 nm. Projection lenses and microlithography projection exposure systems are available for example from the applicant's patent application PCT / EP 00/13148 and therein known writings known. The exemplary embodiments of this application show suitable ones Purely refractive and catadioptric projection lenses with numerical apertures from 0.8 and 0.9, at an operating wavelength of 193 nm and 157 nm.

Die Drehung von Linsenelementen zur Kompensation von Doppelbrechungseffekten ist auch in der Patentanmeldung "Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie, Optisches System und Herstellverfahren" (DE 101 23 725.1) mit dem Aktenzeichen des Anmelders 01055P und dem Einreichungstag 15.05.2001 beschrieben. Der Inhalt dieser Anmeldung soll auch Teil der vorliegenden Anmeldung sein. The rotation of lens elements to compensate for birefringence effects is also in the patent application "projection exposure system of microlithography, Optical system and manufacturing process "(DE 101 23 725.1) with the file number of Applicant 01055P and the filing date May 15, 2001. The content of this Registration should also be part of the present application.

Aufgabe der Erfindung ist es, Projektionsobjektive für eine Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage anzugeben, bei denen der Einfluß der Doppelbrechung, insbesondere der inintrinsischen Doppelbrechung wesentlich reduziert ist. The object of the invention is to provide projection lenses for a microlithography To specify projection exposure equipment in which the influence of birefringence, in particular, the intrinsic birefringence is significantly reduced.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Objektiv gemäß Anspruch 1, 8 und 31, einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage gemäß Anspruch 47, einem Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen gemäß Anspruch 48, einem Verfahren zur Herstellung von Objektiven gemäß Anspruch 49, einem Verfahren zur Kompensation von Doppelbrechungseffekten gemäß Anspruch 53 und einem Linsenherstellverfahren gemäß Anspruch 54. This object is achieved with a lens according to claim 1, 8 and 31, one Microlithography projection exposure apparatus according to claim 47, a method for Manufacture of semiconductor devices according to claim 48, a method for Production of lenses according to claim 49, a method for compensating Birefringence effects according to claim 53 and a lens manufacturing method according to Claim 54.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche. Advantageous refinements of the invention result from the features of dependent claims.

Um den Einfluss der intrinsischen Doppelbrechung zu minimieren, schlägt Anspruch 1 vor, bei Linsen aus Fluorid-Kristall die Linsenachsen so auszurichten, daß sie mit der <100>- Kristallrichtung zusammenfallen. Die Linsenachsen fallen dann mit einer Hauptkristallrichtung zusammen, wenn die maximale Abweichung zwischen Linsenachse und Hauptkristallrichtung kleiner 5° ist. Dabei müssen nicht alle Fluorid-Kristall-Linsen des Objektives eine derartige Ausrichtung der Kristallebenen aufweisen. Diejenigen Linsen, bei denen die Linsenachsen senkrecht auf den {100}-Kristallebenen stehen, werden im Folgenden auch als (100)-Linsen bezeichnet. Die Ausrichtung der Linsenachse in <100>- Kristallrichtung hat den Vorteil, daß sich der störende Einfluss der intrinsischen Doppelbrechung, der sich bei Lichtausbreitung in <110>-Kristallrichtung ergibt, erst bei höheren Öffnungswinkeln der Lichtstrahlen bemerkbar macht als für eine Ausrichtung der Linsenachse in <111>-Kristallrichtung. Unter Öffnungswinkel versteht man in diesem Zusammenhang den Winkel zwischen einem Lichtstrahl und der optischen Achse außerhalb einer Linse und zwischen dem Lichtstrahl und der Linsenachse innerhalb einer Linse. Erst wenn die Öffnungswinkel in den Bereich des Winkels zwischen der <100>- Kristallrichtung und der <110>-Kristallrichtung kommen, spüren die entsprechenden Lichtstrahlen den Einfluss der Doppelbrechung. Der Winkel zwischen der <110>- Kristallrichtung und der <100>-Kristallrichtung beträgt dabei 45°. Wäre die Linsenachse dagegen in <111>-Kristallrichtung ausgerichtet, so würde sich der störende Einfluss der intrinsischen Doppelbrechung schon bei kleineren Öffnungswinkeln bemerkbar machen, da der Winkel zwischen der <110>-Kristallrichtung und der <111>-Kristallrichtung nur 35° beträgt. In order to minimize the influence of intrinsic birefringence, claim 1 proposes in the case of fluoride crystal lenses, align the lens axes so that they are aligned with the <100> Crystal direction collapse. The lens axes then fall with one Main crystal direction together when the maximum deviation between lens axis and the main crystal direction is less than 5 °. Not all fluoride crystal lenses need to be Objectives have such an alignment of the crystal planes. Those lenses where the lens axes are perpendicular to the {100} crystal planes are in Hereinafter also referred to as (100) lenses. The alignment of the lens axis in <100> - Crystal direction has the advantage that the disruptive influence of the intrinsic Birefringence, which results from light propagation in the <110> crystal direction, only at higher opening angles of the light rays than for an alignment of the Lens axis in <111> crystal direction. The opening angle is understood in this Relationship between the angle between a light beam and the optical axis outside a lens and between the light beam and the lens axis inside one Lens. Only when the opening angle in the range of the angle between the <100> - Crystal direction and the <110> crystal direction come, feel the corresponding Light rays the influence of birefringence. The angle between the <110> - The crystal direction and the <100> crystal direction is 45 °. Would be the lens axis oriented in the <111> crystal direction, the disruptive influence of the make intrinsic birefringence noticeable even at smaller opening angles, because the angle between the <110> crystal direction and the <111> crystal direction is only 35 ° is.

Wird die Winkelabhängigkeit der Doppelbrechung beispielsweise durch das Herstellverfahren des Fluorid-Kristalls oder die mechanische Beanspruchung des Linse, insbesondere Spannungsdoppelbrechung, hervorgerufen, so können die offenbarten Lösungsansätze selbstverständlich ebenfalls zur Reduzierung des störenden Einflusses der Doppelbrechung angewendet werden. Is the angular dependence of the birefringence, for example, by the Manufacturing process of the fluoride crystal or the mechanical stress on the lens, voltage birefringence, in particular, so the disclosed Solution approaches, of course, also to reduce the disruptive influence of Birefringence can be applied.

Die Linsenachse ist dabei beispielsweise durch eine Symmetrieachse einer rotationssymmetrischen Linse gegeben. Weist die Linse keine Symmetrieachse auf, so 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 des Objektives angeordnet sind. Die Linsenachse einer Planplatte steht dabei senkrecht auf den planen Linsenoberflächen. The lens axis is, for example, an axis of symmetry given rotationally symmetrical lens. If the lens has no axis of symmetry, it can the lens axis through the center of an incident beam or through a straight line be given with respect to the beam angle of all light rays within the lens are minimal. Refractive or diffractive lenses, for example, come as lenses Correction plates with free-form correction surfaces in question. Flat sheets are also considered Lenses viewed, provided they are arranged in the beam path of the lens. The The lens axis of a flat plate is perpendicular to the flat lens surfaces.

Vorzugsweise handelt es sich jedoch bei den Linsen um rotationssymmetrische Linsen. However, the lenses are preferably rotationally symmetrical lenses.

Objektive weisen eine optische Achse auf, welche von der Objektebene zur Bildebene verläuft. Vorzugsweise sind die (100)-Linsen zentriert um diese optische Achse aufgebaut, so daß auch die Linsenachsen mit der optischen Achse zusammenfallen. Lenses have an optical axis, which extends from the object plane to the image plane runs. The (100) lenses are preferably constructed centered around this optical axis, so that the lens axes coincide with the optical axis.

Vorteilhaft läßt sich die Erfindung bei Projektionsobjektiven für eine Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage einsetzen, da für diese Objektive extrem hohe Anforderungen an das Auflösungsvermögen gestellt werden. Aber auch bei Prüfobjektiven, mit denen beispielsweise Linsen für Projektionsobjektive durch Vermessung von Wellenfronten mit großer Öffnung getestet werden, wirkt sich der Einfluß der Doppelbrechung störend aus. The invention can advantageously be used in projection objectives for microlithography Use a projection exposure system because the requirements for these lenses are extremely high to be resolved. But also with test lenses with which for example, lenses for projection lenses by measuring wavefronts with large opening are tested, the influence of birefringence is disruptive.

Bei Objektiven mit großen bildseitigen numerischen Aperturen, inbesondere größer 0.7, treten innerhalb der (100)-Linsen Öffnungswinkel auf, die größer als 25°, insbesondere größer als 30° sind. Gerade bei diesen großen Öffnungswinkeln kommt die Erfindung zum Tragen, die Linsenachsen in <100>-Kristallrichtung zu orientieren. Wären die Linsenachsen in <111>-Kristallrichtung orientiert, so würden die Lichtstrahlen mit Öffnungswinkeln größer als 25°, insbesondere größer als 30° deutlicher den störenden Einfluß der Doppelbrechung spüren, wenn nicht eine der weiter unten beschriebenen Korrektionsmaßnahmen angewandt wird. For lenses with large numerical apertures on the image side, in particular larger than 0.7, occur within the (100) lens opening angles that are greater than 25 °, in particular are greater than 30 °. The invention comes to fruition precisely at these large opening angles Wear to orient the lens axes in the <100> crystal direction. Would they be If the lens axes are oriented in the <111> crystal direction, the light rays would also Opening angles greater than 25 °, in particular greater than 30 ° more clearly the disturbing Feel the influence of birefringence if not one of those described below Corrective measures are applied.

Da andererseits der störende Einfluß der intrinsischen Doppelbrechung bei einem Öffnungswinkel von 45° maximal werden kann, ist es vorteilhaft, das Projektionsobjektiv so auszulegen, daß alle Öffnungswinkel der Lichtstrahlen kleiner 45° sind, insbesondere kleiner gleich


sind, wobei NA die bildseitige numerische Apertur bezeichnet und nFK die Brechzahl des Fluorid-Kristalls. Der Ausdruck


gibt dabei den Öffnungswinkel an, welcher der bildseitigen numerischen Apertur innerhalb einer Fluorid- Kristall-Linse entspricht, wenn an der Lichtstrahl an einer planen Grenzfläche gebrochen wird. Dies wird erreicht, indem die Linsen, die nahe an der Bildebene angeordnet sind, sammelnde Linsenflächen, plane Linsenflächen oder höchstens leicht zerstreuende Linsenflächen aufweisen, wenn in Lichtrichtung nach der zerstreuenden Linsenfläche eine stärker sammelnde Linsenfläche folgt.
On the other hand, since the disturbing influence of the intrinsic birefringence can be maximal at an aperture angle of 45 °, it is advantageous to design the projection lens so that all aperture angles of the light beams are less than 45 °, in particular less than or equal


where NA denotes the numerical aperture on the image side and n FK the refractive index of the fluoride crystal. The expression


specifies the opening angle, which corresponds to the numerical aperture on the image side within a fluoride crystal lens when the light beam is refracted at a flat interface. This is achieved in that the lenses, which are arranged close to the image plane, have collecting lens surfaces, flat lens surfaces or at most slightly diverging lens surfaces if a more collecting lens surface follows in the light direction after the diverging lens surface.

Große Öffnungswinkel treten hauptsächlich bei Linsen in der Nähe von Feldebenen, insbesondere der Bildebene auf. Die (100)-Linsen sollten deshalb vorzugsweise im Bereich der Feldebenen eingesetzt werden. Der Bereich, in dem die (100)-Linsen eingesetzt werden sollten, lässt sich über das Verhältnis der Linsendurchmessers zum Durchmesser der Blende bestimmen. So beträgt der Linsendurchmesser der (100)-Linsen vorzugsweise maximal 85%, insbesondere maximal 80% des Blendendurchmessers. Large opening angles occur mainly with lenses near field planes, especially the image plane. The (100) lenses should therefore preferably be in the range of the field levels are used. The area where the (100) lenses are used can be determined by the ratio of the lens diameter to the diameter determine the aperture. For example, the lens diameter of the (100) lenses is preferably a maximum of 85%, in particular a maximum of 80% of the diaphragm diameter.

Bei Projektionsobjektiven treten die größten Öffnungswinkel in der Regel in dem der Bildebene am nächsten gelegenen Linse auf. Deshalb wird vorzugsweise bei dieser Linse die Linsenachse in Richtung der <100>-Kristallrichtung ausgerichtet. In the case of projection lenses, the largest opening angles generally occur in that of Closest to the image plane. That is why this lens is preferred the lens axis is aligned in the direction of the <100> crystal direction.

Die intrinsische Doppelbrechung einer Fluorid-Kristall-Linse ist dabei nicht nur vom Öffnungswinkel eines Lichtstrahls, sondern auch vom Azimutwinkel des Lichtstrahls abhängig. So kann jeder Fluorid-Kristall-Linse eine Doppelbrechungsverteilung Δn(αL, θL) zugeordnet werden, die einerseits eine Funktion des Öffnungswinkels θL und andererseits eine Funktion des Azimutwinkels αL ist. Der Wert der Doppelbrechung Δn gibt dabei für eine durch den Öffnungswinkel θL und den Azimutwinkel αL bestimmte Strahlrichtung das Verhältnis des optischen Wegunterschied für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände zum im Fluorid-Kristall zurückgelegten physikalischen Strahlweg in der Einheit [nm/cm] an. Die intrinsische Doppelbrechung ist somit von den Strahlwegen und der Linsenform unabhängig. Den optischen Wegunterschied für einen Strahl erhält man entsprechend durch Multiplikation der Doppelbrechung mit dem zurückgelegten Strahlweg. Der Öffnungswinkel θL wird zwischen der Strahlrichtung und der Linsenachse bestimmt, der Azimutwinkel αL zwischen der in die zur Linsenachse senkrecht stehenden Kristallebene projizierten Strahlrichtung und einer mit der Linse fest verknüpften Bezugsrichtung. The intrinsic birefringence of a fluoride crystal lens depends not only on the opening angle of a light beam, but also on the azimuth angle of the light beam. A birefringence distribution Δn (α L , θ L ) can be assigned to each fluoride crystal lens, which is a function of the opening angle θ L on the one hand and a function of the azimuth angle α L on the other. The value of the birefringence Δn indicates the ratio of the optical path difference for two mutually orthogonal linear polarization states to the physical beam path covered in the fluoride crystal in the unit [nm / cm] for a beam direction determined by the aperture angle θ L and the azimuth angle α L. The intrinsic birefringence is therefore independent of the beam paths and the shape of the lens. The optical path difference for a beam is obtained accordingly by multiplying the birefringence by the beam path covered. The opening angle θ L is determined between the beam direction and the lens axis, the azimuth angle α L between the beam direction projected into the crystal plane perpendicular to the lens axis and a reference direction firmly linked to the lens.

Die Winkelabhängigkeit der Doppelbrechungsverteilungen der einzelnen Fluorid-Kristall- Linsen führt dazu, daß die Strahlen eines Strahlbüschels, das in der Bildebene des Objektives auf einen Bildpunkt trifft, winkelabhängige optische Wegunterschiede ΔOPL(αR, θR) für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände erfahren. Die optischen Wegunterschiede ΔOPL werden dabei in Abhängigkeit des Öffnungswinkels θR und des Azimutwinkel αR angegeben. Der Öffnungswinkel θR eines Strahls wird dabei zwischen der Strahlrichtung und der optischen Achse in der Bildebene, der Azimutwinkel αR zwischen der in die Bildebene projizierten Strahlrichtung und einer festen Bezugsrichtung innerhalb der Bildebene bestimmt. Weist nun das Objektiv mindestens zwei Linsen oder Linsenteile aus Fluorid-Kristall auf, so ist es vorteilhaft, wenn die Linsenachsen dieser Linsen oder Linsenteile in eine Hauptkristallrichtung weisen und die Linsen oder Linsenteile derart gegeneinander um die Linsenachsen verdreht angeordnet sind, daß die Verteilung ΔOPL(αR, θR) der optischen Wegunterschiede wesentlich reduzierte Werte im Vergleich zu einer Anordnung aufweist, bei der die Linsenachsen in die gleiche Hauptkristallrichtung weisen und die Linsen oder Linsenteile gleich orientiert eingebaut sind. Da die Doppelbrechungsverteilungen der Linsen jedoch eine azimutale Abhängigkeit aufweisen, kann durch die verdrehte Anordnung der Linsen der Maximalwert der Verteilung ΔOPL(αR, θR) um bis zu 20%, insbesondere um bis zu 25% im Vergleich zu einem gleich orientierten Einbau reduziert werden. The angular dependence of the birefringence distributions of the individual fluoride crystal lenses leads to the rays of a bundle of rays hitting a pixel in the image plane of the lens experiencing angle-dependent optical path differences ΔOPL (α R , θ R ) for two mutually orthogonal linear polarization states. The optical path differences ΔOPL are given as a function of the opening angle θ R and the azimuth angle α R. The opening angle θ R of a beam is determined between the beam direction and the optical axis in the image plane, the azimuth angle α R between the beam direction projected into the image plane and a fixed reference direction within the image plane. If the objective now has at least two lenses or lens parts made of fluoride crystal, it is advantageous if the lens axes of these lenses or lens parts point in a main crystal direction and the lenses or lens parts are rotated relative to one another about the lens axes such that the distribution ΔOPL ( α R , θ R ) of the optical path differences has significantly reduced values compared to an arrangement in which the lens axes point in the same main crystal direction and the lenses or lens parts are installed with the same orientation. However, since the birefringence distributions of the lenses have an azimuthal dependency, the twisted arrangement of the lenses can reduce the maximum value of the distribution ΔOPL (α R , θ R ) by up to 20%, in particular by up to 25%, in comparison to an identically oriented installation become.

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, wobei die Linsenachsen der Linsenteile jeweils in Richtung der Linsenachse der einzelnen Linse weisen. Lens parts are to be understood, for example, as individual lenses which are caused by wringing optically seamless to be added to a single lens. Describe in general Lens parts are the building blocks of a single lens, with the lens axes of the lens parts each point in the direction of the lens axis of the individual lens.

Durch den verdrehten Einbau der Fluorid-Kristall-Linsen kann insbesondere die Abhängigkeit der Verteilung ΔOPL(αR, θR) vom Azimutwinkel αR deutlich reduziert werden, so daß sich eine nahezu rotationssymmetrische Verteilung ΔOPL(αR, θR) ergibt. By twisting the fluoride crystal lenses, the dependence of the distribution ΔOPL (α R , θ R ) on the azimuth angle α R can be significantly reduced, so that there is an almost rotationally symmetrical distribution ΔOPL (α R , θ R ).

Zeigt die Linsenachse in eine Hauptkristallrichtung, so weist die Doppelbrechungsverteilung Δn(αL, θL) der Linse eine k-zählige Azimutalsymmetrie auf. Beispielsweise zeigt die Doppelbrechungsverteilung einer (100)-Linse, bei der die Linsenachse in <100>-Kristallrichtung weist, eine 4-zählige Azimutalsymmetrie, die Doppelbrechungsverteilung einer (111)-Linse, bei der die Linsenachse in <111>- Kristallrichtung weist, eine 3-zählige Azimutalsymmetrie, und die Doppelbrechungsverteilung einer (110)-Linse, bei der die Linsenachse in <110>- Kristallrichtung weist, eine 2-zählige Azimutalsymmetrie. Je nach der Zähligkeit der Azimutalsymmetrie werden nun die einzelnen Linsen oder Linsenteile einer Gruppe um vorgegebene Drehwinkel γ gegeneinander um die Linsenachsen verdreht angeordnet. Die Drehwinkel γ werden dabei zwischen den Bezugsrichtungen von je zwei Linsen oder Linsenteilen gemessen. Für die Linsen einer Gruppe weisen die Linsenachsen in die gleiche Hauptkristallrichtung oder eine dazu äquivalente Hauptkristallrichtung. Die Bezugsrichtungen der Linsen einer Gruppe sind so mit den Linsen verknüpft, daß die Doppelbrechungsverteilungen Δn(αL, θ0) Ihr einen vorgegebenen Öffnungswinkel 60 den gleichen azimutalen Verlauf aufweisen. Somit treten für alle Linsen einer Gruppe die azimutalen Bereiche mit maximaler Doppelbrechung bei den gleichen Azimutwinkeln auf. Für n Linsen einer Gruppe sind die Drehwinkel zwischen je zwei Linsen folgendermaßen gegeben:


k gibt dabei die Zähligkeit der Azimutalsymmetrie, n die Zahl der Linsen einer Gruppe und m eine beliebige ganze Zahl an. Die Toleranz von ±10° berücksichtigt die Tatsache, daß unter Umständen die Drehwinkel von den theoretisch idealen Winkeln abweichen, um andere Randbedingungen bei der Objektivjustage berücksichtigen zu können. Eine Abweichung vom idealen Drehwinkel fährt zu einem nicht optimalen azimutalen Ausgleich der optischen Wegunterscheide der Linsen einer Gruppe. Dies kann jedoch in gewissen Grenzen toleriert werden.
If the lens axis points in a main crystal direction, the birefringence distribution Δn (α L , θ L ) of the lens has a k-fold azimuthal symmetry. For example, the birefringence distribution of a (100) lens, in which the lens axis points in the <100> crystal direction, shows 4-fold azimuthal symmetry, the birefringence distribution in a (111) lens, in which the lens axis points in the <111> crystal direction, a 3-fold azimuthal symmetry, and the birefringence distribution of a (110) lens, in which the lens axis points in the <110> crystal direction, a 2-fold azimuthal symmetry. Depending on the count of the azimuthal symmetry, the individual lenses or lens parts of a group are now rotated relative to each other about the lens axes by a predetermined angle of rotation γ. The angles of rotation γ are measured between the reference directions of two lenses or lens parts. For the lenses of a group, the lens axes point in the same main crystal direction or an equivalent main crystal direction. The reference directions of the lenses of a group are associated with the lenses, that the birefringence distributions .DELTA.n (α L θ, 0) My 60 have a predetermined opening angle of the same azimuthal course. Thus, for all lenses in a group, the azimuthal areas with maximum birefringence occur at the same azimuth angles. For n lenses in a group, the angles of rotation between two lenses are given as follows:


k specifies the numeracy of the azimuthal symmetry, n the number of lenses in a group and m any integer. The tolerance of ± 10 ° takes into account the fact that the angles of rotation may deviate from the theoretically ideal angles in order to be able to take other boundary conditions into account when adjusting the lens. A deviation from the ideal angle of rotation leads to a non-optimal azimuthal compensation of the optical path differences of the lenses of a group. However, this can be tolerated within certain limits.

Für (100)-Linsen ergibt sich somit folgende Vorgabe für die Drehwinkel:


For (100) lenses, the rotation angle is given as follows:


Umfasst die Gruppe zwei (100)-Linsen, so beträgt der Drehwinkel zwischen diesen beiden Linsen idealerweise 45°, beziehungsweise 135°, 225°. . . If the group comprises two (100) lenses, the angle of rotation between these two is Lenses ideally 45 °, or 135 °, 225 °. , ,

Für (111)-Linsen ergibt sich somit folgende Vorgabe für die Drehwinkel:


For (111) lenses, the rotation angle is given as follows:


Für (110)-Linsen ergibt sich somit folgende Vorgabe für die Drehwinkel:


For (110) lenses, the rotation angle is given as follows:


Die Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPLGR, θR) kann dabei aber auch für den Einfluß einer einzelnen Gruppe von Linsen angegeben werden, indem nur diese Linsen bei der Doppelbrechungsauswertung betrachtet werden und die anderen Linsen als nicht doppelbrechend angenommen werden. The distribution of the optical path differences ΔOPL GR , θ R ) can also be specified for the influence of a single group of lenses by only considering these lenses in the birefringence evaluation and assuming the other lenses are not birefringent.

Die Linsen einer Gruppe werden beispielsweise dadurch bestimmt, daß ein äußerster Aperturstrahl eines Strahlenbüschels innerhalb dieser Linsen jeweils ähnliche Öffnungswinkel aufweist, wobei vorteilhafterweise die Öffnungswinkel des äußersten Aperturstrahls innerhalb dieser Linsen größer 15°, insbesondere größer 20° sind. Als äußerster Aperturstrahl wird ein Strahl bezeichnet, der von einem Objektpunkt ausgeht, dessen Strahlhöhe in der Blendenebene dem Radius der Blende entspricht und der somit in der Bildebene einen Winkel gemäß der bildseitigen numerischen Apertur aufweist. Die äußersten Aperturstrahlen werden deshalb zur Definition der Gruppen herangezogen, weil sie üblicherweise innerhalb der Linsen die größten Öffnungswinkel aufweisen und damit die größte Störung durch die Doppelbrechung erfahren. Die Bestimmung der optischen Wegdifferenz für zwei zueinander orthogonalen linearen Polarisationszuständen für die äußersten Aperturstrahlen ermöglicht somit Aussagen über die maximale Störung einer Wellenfront durch die Doppelbrechung. The lenses of a group are determined, for example, by an outermost one Aperture beam of a bundle of rays within each of these lenses is similar Has opening angle, advantageously the opening angle of the outermost Aperture beam within these lenses are greater than 15 °, in particular greater than 20 °. As outermost aperture beam is a beam that starts from an object point, whose beam height in the diaphragm plane corresponds to the radius of the diaphragm and which is therefore in the image plane has an angle according to the numerical aperture on the image side. The extreme aperture rays are used to define the groups because they usually have the largest opening angles within the lenses and thus experience the greatest interference from birefringence. The determination of the optical Path difference for two mutually orthogonal linear polarization states for the extreme aperture rays thus enables statements about the maximum disturbance of a Wavefront through birefringence.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der äußerste Aperturstrahl in diesen Linsen jeweils einen gleichen Strahlweg zurückgelegt. Durch diese Maßnahmen ergibt sich ein guter Ausgleich der azimutalen Beiträge zur Verteilung der optischen Wegdifferenzen, die von den einzelnen Linsen einer Gruppe hervorgerufen werden, so daß die resultierende Verteilung der optischen Wegdifferenzen nahezu rotationssymmetrisch ist. Furthermore, it is advantageous if the outermost aperture beam has one in each of these lenses same beam path. These measures result in a good balance of the azimuthal contributions to the distribution of the optical path differences, which the individual lenses of a group are caused, so that the resulting distribution the optical path differences is almost rotationally symmetrical.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der äußerste Aperturstrahl in jeder Linse einer Gruppe bei gleicher Orientierung der Linsen ähnlich große optische Wegunterschiede für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände erfährt. Ist diese Bedingung erfüllt, tritt bei verdrehter Anordnung dieser Linsen ein optimaler Ausgleich der azimutalen Beiträge auf. It is also advantageous if the outermost aperture beam in each lens of a group with the same orientation of the lenses similarly large optical path differences for two linear polarization states orthogonal to one another. If this condition is met, If these lenses are twisted, an optimal compensation of the azimuthal occurs Posts on.

Im Fall von planparallelen benachbarten (100)- oder (111)-Linsen gleicher Dicke oder von vier planparallelen benachbarten (110)-Linsen gleicher Dicke erhält man eine rotationssymmetrische Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL durch Drehung der Linsen gemäß obigen Formeln. Auch bei Linsen mit gekrümmten Oberflächen läßt sich durch geschickte Auswahl der Linsen einer Gruppe oder durch eine entsprechende Wahl der Dicken und der Radien der Linsen bereits durch Drehen von zwei Linsen eine näherungsweise rotationssymmetrische Verteilung der optischen Wegunterschiede erzielen. Bei (100)-Linsen oder (111)-Linsen ist es vorteilhaft, wenn eine Gruppe zwei Linsen aufweist. Bei (110)-Linsen stellt sich eine näherungsweise rotationssymmetrische Verteilung der optischen Wegdifferenzen für vier Linsen in einer Gruppe ein. In the case of plane-parallel adjacent (100) or (111) lenses of the same thickness or of four plane-parallel (110) lenses of the same thickness are obtained rotationally symmetrical distribution of the optical path differences ΔOPL by rotation of the lenses according to the formulas above. Even with lenses with curved surfaces by skillful selection of the lenses of a group or by an appropriate choice the thickness and the radii of the lenses by rotating two lenses one achieve approximately rotationally symmetrical distribution of the optical path differences. With (100) lenses or (111) lenses, it is advantageous if a group has two lenses having. With (110) lenses there is an approximately rotationally symmetrical one Distribution of optical path differences for four lenses in a group.

Besonders effektiv wird die Verdrehung der Linsen dann, wenn die Linsen benachbart angeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist es, eine Linse in zwei Teile aufzuteilen und die Linsenteile gegeneinander verdreht optisch nahtlos zu fügen, beispielsweise durch Ansprengen. The rotation of the lenses becomes particularly effective when the lenses are adjacent are arranged. It is particularly advantageous to split a lens into two parts and the To twist lens parts against each other optically seamless, for example by Wringing.

Bei einem Projektionsobjektiv mit einer Vielzahl von Linsen ist es günstig, mehrere Gruppen von Linsen zu bilden. Dabei sind die Linsen einer Gruppe derart um die Linsenachsen verdreht angeordnet, daß die resultierende Verteilung ΔOPL(αR, θR) vom Azimutwinkel nahezu unabhängig ist. In the case of a projection objective with a large number of lenses, it is expedient to form several groups of lenses. The lenses of a group are arranged rotated about the lens axes in such a way that the resulting distribution ΔOPL (α R , θ R ) is almost independent of the azimuth angle.

Während nun die von den einzelnen Gruppen hervorgerufenen Verteilungen ΔOPLGR, θR) durch das gegenseitige Verdrehen der Linsen einer Gruppe nahezu unabhängig vom Azimutwinkel sind, kann der Maximalwert der Gesamtverteilung ΔOPL(αR, θR) des gesamten Objektivs dadurch deutlich reduziert werden, daß das Projektionsobjektiv sowohl mindestens eine Gruppe mit (100)-Linsen als auch mindestens eine Gruppe mit (111)- Linsen aufweist. Eine gute Kompensation ist auch möglich, wenn innerhalb des Objektivs neben einer Gruppe mit (100)-Linsen eine Gruppe mit (110)-Linsen angeordnet ist. While the distributions ΔOPL GR , θ R ) caused by the individual groups are almost independent of the azimuth angle due to the mutual rotation of the lenses of a group, the maximum value of the total distribution ΔOPL (α R , θ R ) of the entire objective can thereby become clear reduced that the projection lens has both at least one group with (100) lenses and at least one group with (111) lenses. Good compensation is also possible if a group with (110) lenses is arranged inside the lens next to a group with (100) lenses.

Die Kompensation ist möglich, weil die Doppelbrechung nicht nur einen absoluten Wert, sondern auch eine Richtung aufweist. Die Kompensation des störenden Einflusses der Doppelbrechung ist dann optimal, wenn die Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL1R, θR), welche durch die Linsen oder Linsenteile von allen Gruppen mit (100)- Linsen hervorgerufen wird, und die Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL2R, θR), welche durch die Linsen oder Linsenteile von allen Gruppen mit (111)- Linsen oder (110)-Linsen hervorgerufen wird, ähnlich hohe Maximalwerte aufweist. Compensation is possible because birefringence not only has an absolute value, but also a direction. The compensation of the disturbing influence of birefringence is optimal if the distribution of the optical path differences ΔOPL 1R , θ R ), which is caused by the lenses or lens parts of all groups with (100) lenses, and the distribution of the optical Path differences ΔOPL 2R , θ R ), which are caused by the lenses or lens parts of all groups with (111) lenses or (110) lenses, have similarly high maximum values.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit, den störenden Einfluß der Doppelbrechung zu reduzieren, besteht darin, ein optisches Element des Projektionsobjektivs mit einer Kompensations-Beschichtung zu belegen. Dabei geht man von der Erkenntnis aus, dass jede optische Beschichtung, beispielsweise Antireflex- oder Spiegelbeschichtungen, neben ihren Eigenschaften bezüglich Reflexion und Transmission auch immer optische Wegunterschiede für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände mit sich bringen. Diese sind für s- und p-polarisiertes Licht unterschiedlich und hängen zudem vom Einfallswinkel des Strahls auf die Schicht ab. Man hat also eine einfallswinkelabhängige Doppelbrechung. Für ein Strahlbüschel, dessen Mittenstrahl mit Inzidenzwinkel 0° auf die Kompensations-Beschichtung trifft, sind die Doppelbrechungs-Werte und -Richtungen rotationssymmetrisch bezüglich des Mittenstrahls. Die Kompensations-Beschichtung ist nun so aufgebaut, daß sie bezüglich des Betrags der Doppelbrechung ein vorgegebenes Verhalten als Funktion des Öffnungswinkels der Strahlen eines Strahlbüschels zeigt. Another advantageous way to avoid the disruptive influence of birefringence reduce, is an optical element of the projection lens with a Compensation coating to document. It is based on the knowledge that any optical coating, for example anti-reflective or mirror coatings, in addition their properties with regard to reflection and transmission are always optical Path differences for two mutually orthogonal linear polarization states bring. These are different for s- and p-polarized light and also depend on Angle of incidence of the beam on the layer. So you have an angle of incidence dependent Birefringence. For a bundle of rays whose center beam with an incidence angle of 0 ° on the Compensation coating meets the birefringence values and directions rotationally symmetrical with respect to the center beam. The compensation coating is now constructed in such a way that it specifies a predetermined amount of birefringence Behavior as a function of the opening angle of the rays of a beam shows.

Dabei bestimmt man zunächst die Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL(αR, 6R) für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände für ein Strahlbüschel in der Bildebene des Projektionsobjektivs. Der Öffnungswinkel θR eines Strahls wird dabei zwischen der Strahlrichtung und der optischen Achse in der Bildebene, der Azimutwinkel αR zwischen der in die Bildebene projizierten Strahlrichtung und einer festen Bezugsrichtung innerhalb der Bildebene bestimmt. Die Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL(αR, θR) für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände beschreibt dabei alle Einflüsse durch intrinsische Doppelbrechung von Fluorid-Kristall-Linsen, Spannungsdoppelbrechung, Belegung der optischen Elemente mit Antireflex-Schichten von Linsen oder Spiegelschichten. The distribution of the optical path differences ΔOPL (α R , 6 R ) for two linear polarization states orthogonal to one another for a bundle of rays in the image plane of the projection lens is first determined. The opening angle θ R of a beam is determined between the beam direction and the optical axis in the image plane, the azimuth angle α R between the beam direction projected into the image plane and a fixed reference direction within the image plane. The distribution of the optical path differences ΔOPL (α R , θ R ) for two mutually orthogonal linear polarization states describes all influences by intrinsic birefringence of fluoride crystal lenses, voltage birefringence, covering the optical elements with antireflection layers of lenses or mirror layers.

Aus der Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL(αR, θR) wird die effektive Doppelbrechungsverteilung der Kompensations-Beschichtung bestimmt, welche auf ein optisches Element mit einer Elementachse aufgebracht wird. Als optische Elemente werden beispielsweise refraktive oder diffraktive Linsen, Planplatten oder Spiegel eingesetzt. Die optischen Flächen des optischen Elements sind durch die optisch genutzten Bereiche, also in der Regel Vorder- und Rückfläche gegeben. Die Elementachse ist beispielsweise durch eine Symmetrieachse einer rotationssymmetrischen Linse gegeben. Weist die Linse keine Symmetrieachse auf, so kann die Elementachse durch die Mitte eines einfallenden Strahlbündels oder durch eine Gerade gegeben sein, bezüglich der die Strahlwinkel aller Lichtstrahlen innerhalb der Linse minimal sind. Die effektiven Doppelbrechungswerte hängen von Azimutwinkeln αF, welche auf eine zur Elementachse senkrecht stehende Bezugsrichtung bezogen sind, und von Öffnungswinkeln θF, welche auch die Elementachse bezogen sind, ab. The effective birefringence distribution of the compensation coating, which is applied to an optical element with an element axis, is determined from the distribution of the optical path differences ΔOPL (α R , θ R ). For example, refractive or diffractive lenses, plane plates or mirrors are used as optical elements. The optical surfaces of the optical element are given by the optically used areas, that is to say usually the front and rear surfaces. The element axis is given, for example, by an axis of symmetry of a rotationally symmetrical lens. If the lens has no axis of symmetry, the element 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 rays within the lens are minimal. The effective birefringence values depend on azimuth angles α F , which are related to a reference direction perpendicular to the element axis, and on opening angles θ F , which are also related to the element axis.

Einem Wertepaar (αR, θR) eines Strahls in der Bildebene entspricht dabei ein Wertepaar (αF, θF) am optischen Element. A pair of values (α R , θ R ) of a beam in the image plane corresponds to a pair of values (α F , θ F ) on the optical element.

Die effektive Doppelbrechungsverteilung der Kompensations-Beschichtung wird nun so bestimmt, dass die Verteilung der optischen Wegunterschiede für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände für das gesamte System inklusive Kompensations-Beschichtung wesentlich reduziert sind gegenüber der Verteilung ohne die Kompensations-Beschichtung. The effective birefringence distribution of the compensation coating is now like this determines that the distribution of optical path differences for two to each other orthogonal linear polarization states for the entire system included Compensation coatings are significantly reduced compared to the distribution without the Compensating coating.

Die effektive Doppelbrechungsverteilung lässt sich durch die Materialwahl, die Dickenverläufe und die Aufdampfwinkel für die einzelnen Schichten der Kompensations- Beschichtung beeinflussen. Das Schichtdesign und die Prozessparameter ergeben sich dabei durch Anwendung von Schichtdesign-Computer-Programmen, welche aus der effektiven Doppelbrechungsverteilung, der Vorgabe der Materialien und der Geometrie des optischen Elements die Dickenverläufe der einzelnen Schichten und die Prozessgrößen bestimmt. The effective birefringence distribution can be determined by the choice of material Thickness profiles and the evaporation angles for the individual layers of the compensation Affect coating. The layer design and the process parameters result thereby by using layer design computer programs, which from the effective birefringence distribution, the specification of the materials and the geometry of the optical element, the thickness curves of the individual layers and the process variables certainly.

Die Kompensations-Beschichtung kann dabei auch auf mehreren optischen Elementen angebracht werden. Dies erhöht die Freiheitsgrade bei der Bestimmung der Kompensations-Schichten, die neben der Kompensation auch eine hohe Transmission der Beschichtung gewährleisten sollten. The compensation coating can also be used on several optical elements be attached. This increases the degrees of freedom in determining the Compensation layers, which in addition to the compensation also a high transmission of the Should ensure coating.

Typische Verteilungen der optischen Wegunterschiede ΔOPL(αR, θR) für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände weisen für den Öffnungswinkel θR = 0° geringe Wegunterschiede auf. Deshalb ist es günstig, wenn die doppelbrechende Wirkung der Kompensations-Beschichtung für den Öffnungswinkel θF = 0° nahezu verschwindet. Dies erreicht man, wenn man bei der Herstellung der Kompensations-Beschichtung keine hohen Aufdampfwinkel zum Einsatz kommen. Vorteilhaft weist deshalb die optische Fläche des optischen Elements, auf das die Kompensations-Beschichtung aufgebracht wird, eine möglichst geringe Krümmung auf. Typical distributions of the optical path differences ΔOPL (α R , θ R ) for two mutually orthogonal linear polarization states have small path differences for the aperture angle θ R = 0 °. It is therefore beneficial if the birefringent effect of the compensation coating for the opening angle θ F = 0 ° almost disappears. This is achieved if no high evaporation angles are used in the production of the compensation coating. Therefore, the optical surface of the optical element to which the compensation coating is applied advantageously has the least possible curvature.

Durch das gegeneinander Verdrehen von Linsen mit (100)- oder (111)-Orientierung erhält man wie oben beschrieben näherungsweise eine rotationssymmetrische Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL(αR, θR) in der Bildebene, welche nur vom Öffnungswinkel θR abhängt. Die optischen Wegunterschiede können mit der Kompensations-Beschichtung eines optischen Elements noch weiter reduziert werden, deren effektive Doppelbrechungsverteilung primär nur vom Öffnungswinkel θF abhängt. Dies wird erreicht, indem die Schichtdicken der einzelnen Schichten der Kompensations- Beschichtung über das optische Element homogen sind und keine Dickenverläufe aufweisen. By rotating lenses with (100) or (111) orientation relative to one another, as described above, an approximately rotationally symmetrical distribution of the optical path differences ΔOPL (α R , θ R ) is obtained in the image plane, which depends only on the aperture angle θ R. The optical path differences can be reduced even further with the compensation coating of an optical element, the effective birefringence distribution of which primarily depends only on the aperture angle θ F. This is achieved in that the layer thicknesses of the individual layers of the compensation coating are homogeneous over the optical element and have no thickness curves.

Vorteilhaft lässt sich die Erfindung einsetzen, indem man das optische Element mit der Kompensationsbeschichtung als austauschbares Element. The invention can be used advantageously by using the optical element with the Compensation coating as an interchangeable element.

Vorteilhaft wird dabei das der Bildebene am nächsten gelegene optische Element verwendet. The optical element closest to the image plane is advantageous used.

Das Verfahren sieht dabei vor, dass in einem ersten Schritt Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL(αR, θR) für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände für ein Strahlbüschel in der Bildebene bestimmt wird. Dabei wird der Einfluß von allen optischen Elementen des Objektivs inklusive Beschichtungen berücksichtigt. Das optische Element, das in einem nachfolgenden Schritt mit der Kompensationsbeschichtung belegt wird, ist dabei ebenfalls im Strahlengang des Strahlbüschels. The method provides that in a first step distribution of the optical path differences ΔOPL (α R , θ R ) for two mutually orthogonal linear polarization states for a bundle of rays is determined in the image plane. The influence of all optical elements of the lens including coatings is taken into account. The optical element, which is coated with the compensation coating in a subsequent step, is also in the beam path of the beam.

In einem zweiten Schritt wird mit dem bereits beschriebenen Verfahren die effektive Doppelbrechungsverteilung einer Kompensations-Beschichtung und die daraus resultierenden Dickenverläufe der einzelnen Schichten und die Prozessparameter zur Herstellung der einzelnen Schichten bestimmt. In a second step, the method already described becomes effective Birefringence distribution of a compensation coating and the resulting one resulting thickness curves of the individual layers and the process parameters Production of the individual layers determined.

In einem dritten Schritt wird das optische Element aus dem Strahlengang entfernt und mit der Kompensations-Beschichtung belegt. Falls die optische Fläche des optischen Elements bereits belegt war, wird diese Schicht vor der erneuten Belegung entfernt. In a third step, the optical element is removed from the beam path and with the compensation coating. If the optical surface of the optical element this layer is removed before it is re-occupied.

In einem vierten Schritt wird das optische Element mit der Kompensations-Beschichtung wieder an dem ursprünglichen Ort innerhalb des Objektivs angebracht. In a fourth step, the optical element with the compensation coating reattached to the original location within the lens.

Als Material für die Linsen wird in Projektionsobjektiven vorzugsweise Kalzium-Fluorid eingesetzt, da Kalzium-Fluorid bei gemeinsamem Einsatz mit Quarz bei einer Arbeitswellenlängen von 193 nm sich zur Farbkorrektur besonders eignet, beziehungsweise bei einer Arbeitswellenlänge von 157 nm eine ausreichende Transmission bereitstellt. Aber auch für die Fluorid-Kristalle Strontium-Fluorid oder Barium-Fluorid gelten die hier getroffenen Aussagen, da es sich um Kristalle vom gleichen kubischen Kristall-Typ handelt. Calcium fluoride is preferably used as the material for the lenses in projection objectives used because calcium fluoride when used together with quartz in a Working wavelengths of 193 nm are particularly suitable for color correction, respectively provides sufficient transmission at a working wavelength of 157 nm. But these also apply to the fluoride crystals strontium fluoride or barium fluoride statements made since they are crystals of the same cubic crystal type is.

Der störende Einfluss der intrinsische Doppelbrechung macht sich besonders dann bemerkbar, wenn die Lichtstrahlen innerhalb der Linsen große Öffnungswinkel aufweisen. Dies ist für Projektionsobjektive der Fall, die eine bildseitige numerische Apertur aufweisen, die größer als 0.7, insbesondere größer 0.8 ist. The disruptive influence of intrinsic birefringence is particularly noticeable noticeable when the light rays within the lenses have large opening angles. This is the case for projection lenses that have a numerical aperture on the image side have greater than 0.7, in particular greater than 0.8.

Die intrinsische Doppelbrechung nimmt mit abnehmender Arbeitswellenlänge deutlich zu. So ist die intrinsische Doppelbrechung bei einer Wellenlänge von 193 nm mehr als doppelt so groß, bei einer Wellenlänge von 157 nm mehr als fünfmal so groß wie bei einer Wellenlänge von 248 nm. Die Erfindung lässt sich deshalb besonders dann vorteilhaft einsetzen, wenn die Lichtstrahlen Wellenlängen kleiner 200 nm, insbesondere kleiner 160 nm aufweisen. The intrinsic birefringence increases significantly as the working wavelength decreases. The intrinsic birefringence is more than double at a wavelength of 193 nm as large, at a wavelength of 157 nm more than five times as large as at one Wavelength of 248 nm. The invention can therefore be particularly advantageous use if the light rays have wavelengths smaller than 200 nm, especially smaller 160 nm.

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. The lens can be a purely refractive projection lens, that from a variety of rotationally symmetrical arranged around the optical axis There are lenses, or around a projection lens of the catadioptric lens type.

Derartige Projektionsobjektive lassen sich vorteilhaft in Mikrolithographie- Projektionsbelichtunganlagen einsetzen, die ausgehend von der Lichtquelle ein Beleuchtungssystem, ein Masken-Positioniersystem, eine Struktur tragende Maske, ein Projektionsobjektiv, ein Objekt-Positionierungssystem und ein Licht empfindliches Substrat umfassen. Such projection lenses can advantageously be used in microlithography Use projection exposure systems that start from the light source Lighting system, a mask positioning system, a structure-bearing mask Projection lens, an object positioning system and a light sensitive Include substrate.

Mit dieser Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage lassen sich mikrostrukturierte Halbleiter-Bauelemente herstellen. With this microlithography projection exposure system can be microstructured Manufacture semiconductor devices.

Die Erfindung stellt auch ein geeignetes Verfahren zur Herstellung von Objektiven bereit. Gemäß dem Verfahren werden Linsen oder Linsenteile aus Fluorid-Kristall, deren Linsenachsen in eine Hauptkristallrichtung weisen, derart um die Linsenachsen verdreht angeordnet, daß die Verteilung ΔOPL(αR, θR) wesentlich reduzierte Werte aufweist im Vergleich zu einer Linsenanordnung, bei der die Linsenachsen der Fluoridkristall-Linsen in die gleiche Hauptkristallrichtung weisen und bei der die Linsen gleich orientiert angeordnet sind. The invention also provides a suitable method for making lenses. According to the method, lenses or lens parts made of fluoride crystal, whose lens axes point in a main crystal direction, are arranged rotated about the lens axes in such a way that the distribution ΔOPL (α R , θ R ) has significantly reduced values compared to a lens arrangement in which the Lens axes of the fluoride crystal lenses point in the same main crystal direction and in which the lenses are arranged in the same orientation.

Das Verfahren sieht weiterhin vor, Gruppen mit (100)-Linsen und mit (111)-Linsen oder (110)-Linsen zu bilden und diese parallel einzusetzen. Das Verfahren wird dabei beispielsweise bei einem Projektionsobjektiv angewandt, das mindestens zwei Fluorid- Kristall-Linsen in <100>-Orientierung und mindestens zwei Linsen in <111>-Orientierung umfasst. Von diesen Linsen ist dabei weiterhin die Lage der Bezugsrichtungen bekannt. Das Verfahren nutzt dabei die erfinderische Erkenntnis aus, daß sich durch Drehen der Fluorid-Kristall-Linsen um die optische Achse die Maximalwerte der Verteilung ΔOPL(αR, θR) der optischen Wegunterschiede wesentlich reduzieren lassen. Durch geeignete Simulationsmethoden wird dabei ein von einem Objektpunkt ausgehendes Strahlenbüschel durch ein Projektionsobjektiv propagiert und auf Grund der bekannten optischen Eigenschaften der Fluorid-Kristall-Linsen die Verteilung ΔOPL(αR, θR) in der Bildebene bestimmt. In einem Optimierungsschritt werden nun die Drehwinkel zwischen den Fluorid-Kristall-Linsen so lange geändert, bis die Doppelbrechung tolerierbare Werte aufweist. Der Optimierungsschritt kann dabei auch weitere Randbedingungen wie beispielsweise die Kompensation von nicht rotationssymmetrischen Linsenfehlern durch Linsendrehen berücksichtigen. Durch diesen Optimierungsschritt kann der Maximalwert der Verteilung ΔOPL(αR, θR) um bis zu 30%, insbesondere bis zu 50% reduziert werden im Vergleich zu einem Projektionsobjektiv, bei dem die Fluorid-Kristall-Linsen gleich orientiert angeordnet sind. Das Optimierungsverfahren kann auch einen Zwischenschritt aufweisen. In diesem Zwischenschritt werden aus den Fluorid-Kristall-Linsen Gruppen mit Linsen, wobei die Linsen einer Gruppe für einen äußersten Aperturstrahl bei gleich orientierter Anordnung der Linsen einen ähnlichen optischen Wegunterschied zwischen zwei zueinander orthogonalen linearen Polarisationszuständen erzeugen. In dem nachfolgenden Optimierungsschritt werden dann die Linsen nur innerhalb der Gruppen gedreht, um die optischen Wegunterschiede zu reduzieren. So lassen sich zunächst die (100)-Linsen derart drehen, daß die durch die (100)- Linsen hervorgerufenen optischen Wegunterschiede reduziert werden, und dann die (111)-Linsen derart drehen, daß die durch die (111)- Linsen hervorgerufenen optischen Wegunterschiede reduziert werden. Die Verteilung der Fluorid-Kristall-Linsen auf Linsen mit (100)-Orientierung und (111)- Orientierung muß bei der Optimierung so erfolgen, daß sich die resultierende (100)- Verteilung ΔOPL100R, θR) und die resultierende (111)-Verteilung ΔOPL111R, θR) weitgehend kompensieren. Entsprechendes gilt auch für den parallelen Einsatz von (100)- Linsen und (110)-Linsen. The method further provides for groups with (100) lenses and with (111) lenses or (110) lenses to be formed and these to be used in parallel. The method is used, for example, in the case of a projection objective which comprises at least two fluoride crystal lenses in the <100> orientation and at least two lenses in the <111> orientation. The position of the reference directions is also known from these lenses. The method exploits the inventive finding that by rotating the fluoride crystal lenses around the optical axis, the maximum values of the distribution ΔOPL (α R , θ R ) of the optical path differences can be significantly reduced. Using suitable simulation methods, a bundle of rays emanating from an object point is propagated through a projection objective and, based on the known optical properties of the fluoride crystal lenses, the distribution ΔOPL (α R , θ R ) in the image plane is determined. In an optimization step, the angles of rotation between the fluoride crystal lenses are changed until the birefringence has tolerable values. The optimization step can also take into account other boundary conditions, such as the compensation of non-rotationally symmetrical lens errors by turning the lens. By means of this optimization step, the maximum value of the distribution ΔOPL (α R , θ R ) can be reduced by up to 30%, in particular up to 50%, in comparison to a projection objective in which the fluoride crystal lenses are arranged in the same orientation. The optimization process can also have an intermediate step. In this intermediate step, the fluoride crystal lenses become groups with lenses, the lenses of one group for an outermost aperture beam, with the lenses being oriented in the same way, producing a similar optical path difference between two mutually orthogonal linear polarization states. In the subsequent optimization step, the lenses are then only rotated within the groups in order to reduce the optical path differences. Thus, first the (100) lenses can be rotated in such a way that the optical path differences caused by the (100) lenses are reduced, and then the (111) lenses can be rotated in such a way that the optical ones caused by the (111) lenses Path differences can be reduced. The distribution of the fluoride crystal lenses on lenses with (100) orientation and (111) orientation must be such that the resulting (100) - distribution ΔOPL 100R , θ R ) and the resulting (111) -Distribute ΔOPL 111R , θ R ) largely. The same applies to the parallel use of (100) lenses and (110) lenses.

Die Erfindung betrifft auch ein Herstellverfahren für eine Linse, bei dem in einem ersten Schritt mehrere Platten aus Fluorid-Kristall optisch nahtlos zu einem Blank gefügt werden, und in einem zweiten Schritt die Linse aus dem Blank durch bekannte Herstellmethoden herausgearbeitet wird. Die Platten werden dabei wie zuvor für Linsen oder Linsenteile beschrieben, zueinander um die Flächennormalen verdreht angeordnet. The invention also relates to a manufacturing method for a lens, in which in a first Step several sheets of fluoride crystal are optically seamlessly joined to a blank, and in a second step the lens from the blank by known manufacturing methods is worked out. The plates are used as before for lenses or lens parts described, arranged rotated relative to each other around the surface normal.

Platten, deren Flächennormalen in die gleiche Hauptkristallrichtung oder in eine dazu äquivalente Hauptkristallrichtung weisen, haben vorteilhafterweise die gleiche axiale Dicke. Plates whose surface normals are in the same main crystal direction or in one equivalent main crystal direction, advantageously have the same axial Thickness.

Werden (100)-Platten mit (111)-Platten optisch nahtlos gefügt, so sollte das Verhältnis der Summe der Dicken der (111)-Platten zu der Summe der Dicken der (100)-Platten = 1.5 ± 0.2 betragen. If (100) panels are joined seamlessly with (111) panels, the ratio of the Sum of the thicknesses of the (111) plates to the sum of the thicknesses of the (100) plates = 1.5 ± 0.2.

Werden (100)-Platten mit (110)-Platten optisch nahtlos gefügt, so sollte das Verhältnis der Summe der Dicken der (110)-Platten zu der Summe der Dicken der (100)-Platten = 4.0 ± 0.4 betragen. If (100) panels are joined seamlessly with (110) panels, the ratio of the Sum of the thicknesses of the (110) plates to the sum of the thicknesses of the (100) plates = 4.0 ± 0.4.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand der Zeichnungen. The invention is explained in more detail with reference to the drawings.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Fluorid-Kristall-Block senkrecht zu den {100}- Kristallebenen zusammen mit einer Linse eines Projektionsobjektives in schematischer Darstellung; Fig. 1 shows a section through a fluoride crystal block perpendicular to the {100} - crystal planes together with an objective lens of a projection in a schematic representation;

Fig. 2A-C zeigen je eine planparallele (100)-, (111)- und (110)-Linse in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung; Fig. 2A-C each show a plane-parallel (100) - (111) - and (110) lens, in a schematic three-dimensional representation;

Fig. 3 zeigt ein Koordinatensystem zur Definition des Öffnungswinkels und des Azimutwinkels; Fig. 3 shows a coordinate system for defining the opening angle and the azimuth angle;

Fig. 4A-F zeigen die Doppelbrechungsverteilung für (100)-Linsen in verschiedenen Darstellungen, sowie die Doppelbrechungsverteilung für zwei gegeneinander um 45° verdrehte (100)-Linsen; FIGS. 4A-F show the birefringence distribution for (100) lenses in different images and the birefringence distribution for two mutually twisted by 45 ° (100) lenses;

Fig. 5A-F zeigen die Doppelbrechungsverteilung für (111)-Linsen in verschiedenen Darstellungen, sowie die Doppelbrechungsverteilung für zwei gegeneinander um 60° verdrehte (111)-Linsen; FIGS. 5A-F show the birefringence distribution for (111) lenses in different images and the birefringence distribution for two mutually twisted by 60 ° (111) lenses;

Fig. 6A-G zeigen die Doppelbrechungsverteilung für (111)-Linsen in verschiedenen Darstellungen, sowie die Doppelbrechungsverteilung für zwei gegeneinander um 90° verdrehte (110)-Linsen, beziehungsweise für vier gegeneinander um 45° verdrehte (110)-Linsen; Figs. 6A-G show the birefringence distribution for (111) lenses in different images and the birefringence distribution for two mutually rotated by 90 ° (110) lenses, respectively for four mutually shifted by 45 ° twisted (110) lenses;

Fig. 7 zeigt den Linsenschnitt eines refraktiven Projektionsobjektivs; Fig. 7 shows the lens section of a refractive projection lens;

Fig. 8 zeigt den Linsenschnitt eines katadioptrischen Projektionsobjektivs; und Fig. 8 shows the lens section of a catadioptric projection objective; and

Fig. 9 zeigt eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage in schematischer Darstellung. Fig. 9 shows a microlithography projection exposure system in a schematic representation.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Fluorid-Kristall-Block 3. Der Schnitt ist so gewählt, daß die {100}-Kristallebenen 5 als einzelne Linien zu sehen sind, so daß die {100}-Kristallebenen 5 sich senkrecht zur Papierebene befinden. Der Fluorid-Kristall- Block 3 dient als Blank oder Ausgangsmaterial für die (100)-Linse 1. In diesem Beispiel ist die (100)-Linse 1 eine Bikonvex-Linse mit der Linsenachse EA, die zugleich Symmetrieachse der Linse ist. Die Linse 1 wird nun so aus dem Fluorid-Kristall-Block herausgearbeitet, daß die Linsenachse EA senkrecht auf den {100}-Kristallebenen steht. Fig. 1 shows schematically a section through a fluoride crystal block 3. The section is chosen so that the {100} crystal planes 5 can be seen as individual lines, so that the {100} crystal planes 5 are perpendicular to the paper plane are located. The fluoride crystal block 3 serves as a blank or starting material for the (100) lens 1. In this example, the (100) lens 1 is a biconvex lens with the lens axis EA, which is also the axis of symmetry of the lens. The lens 1 is now worked out of the fluoride crystal block in such a way that the lens axis EA is perpendicular to the {100} crystal planes.

In Fig. 2A wird mit einer dreidimensionalen Darstellung veranschaulicht, wie die intrinische Doppelbrechung mit den Kristallrichtungen zusammenhängt, wenn die Linsenachse EA in <100>-Kristallrichtung weist. Dargestellt ist eine kreisrunde planparallele Platte 201 aus Kalzium-Fluorid. Die Linsenachse EA zeigt dabei in <100>- Kristallrichtung. Neben der <100>-Kristallrichtung sind auch die <101>-, <110>-, <101>- und <110>-Kristallrichtungen als Pfeile dargestellt. Die intrinsische Doppelbrechung ist schematisch durch vier "Keulen" 203 dargestellt, deren Oberflächen den Betrag der intrinsischen Doppelbrechung für die jeweilige Strahlrichtung eines Lichtstrahls angeben. Die maximale intrinsische Doppelbrechung ergibt sich in den <101>- <110>-, <101>- und <110>- Kristallrichtungen, also für Lichtstrahlen mit einem Öffnungswinkel von 45° und einem Azimutwinkel von 0°, 90°, 180° und 270° innerhalb der Linse. Für Azimutwinkel von 45°, 135°, 225° und 315° ergeben sich minimale Werte der intrinsischen Doppelbrechung. Für einen Öffnungswinkel von 0° verschwindet die intrinsische Doppelbrechung. In FIG. 2A, a three-dimensional representation illustrates how the intrinic birefringence is related to the crystal directions when the lens axis EA points in the <100> crystal direction. A circular, plane-parallel plate 201 made of calcium fluoride is shown. The lens axis EA points in the <100> crystal direction. In addition to the <100> crystal direction, the <101> -, <1 1 0> -, <10 1 > - and <110> crystal directions shown as arrows. The intrinsic birefringence is schematically represented by four "lobes" 203 , the surfaces of which indicate the amount of intrinsic birefringence for the respective beam direction of a light beam. The maximum intrinsic birefringence results in the <101> - <1 1 0> -, <10 1 > - and <110> - crystal directions, i.e. for light rays with an opening angle of 45 ° and an azimuth angle of 0 °, 90 °, 180 ° and 270 ° within the lens. For azimuth angles of 45 °, 135 °, 225 ° and 315 ° there are minimal values of the intrinsic birefringence. The intrinsic birefringence disappears for an opening angle of 0 °.

In Fig. 2B wird mit einer dreidimensionalen Darstellung veranschaulicht, wie die intrinische Doppelbrechung mit den Kristallrichtungen zusammenhängt, wenn die Linsenachse EA in <111>-Kristallrichtung weist. Dargestellt ist eine kreisrunde planparallele Platte 205 aus Kalzium-Fluorid. Die Linsenachse EA zeigt dabei in <111>- Kristallrichtung. Neben der <111>-Kristallrichtung sind auch die <011>-, <101>- und <110>-Kristallrichtungen als Pfeile dargestellt. Die intrinsische Doppelbrechung ist schematisch durch drei "Keulen" 207 dargestellt, deren Oberflächen den Betrag der intrinsischen Doppelbrechung für die jeweilige Strahlrichtung eines Lichtstrahls angeben. Die maximale intrinsische Doppelbrechung ergibt sich jeweils in den <011>-, <101>- und <110>-Kristallrichtungen, also für Lichtstrahlen mit einem Öffnungswinkel von 35° und einem Azimutwinkel von 0°, 120° und 240° innerhalb der Linse. Für Azimutwinkel von 60°, 180° und 300° ergeben sich jeweils minimale Werte der intrinsischen Doppelbrechung. Für einen Öffnungswinkel von 0° verschwindet die intrinsische Doppelbrechung. In FIG. 2B, a three-dimensional representation illustrates how the intrinsic birefringence is related to the crystal directions when the lens axis EA points in the <111> crystal direction. A circular, plane-parallel plate 205 made of calcium fluoride is shown. The lens axis EA points in the <111> crystal direction. In addition to the <111> crystal direction, the <011>, <101> and <110> crystal directions are also shown as arrows. The intrinsic birefringence is schematically represented by three "lobes" 207 , the surfaces of which indicate the amount of intrinsic birefringence for the respective beam direction of a light beam. The maximum intrinsic birefringence results in the <011>, <101> and <110> crystal directions, i.e. for light rays with an opening angle of 35 ° and an azimuth angle of 0 °, 120 ° and 240 ° within the lens. For azimuth angles of 60 °, 180 ° and 300 ° there are minimal values of the intrinsic birefringence. The intrinsic birefringence disappears for an opening angle of 0 °.

In Fig. 2C wird mit einer dreidimensionalen Darstellung veranschaulicht, wie die intrinsische Doppelbrechung mit den Kristallrichtungen zusammenhängt, wenn die Linsenachse EA in <110>-Kristallrichtung weist. Dargestellt ist eine kreisrunde planparallele Platte 209 aus Kalzium-Fluorid. Die Linsenachse EA zeigt dabei in <110>- Kristallrichtung. Neben der <110>-Kristallrichtung sind auch die <011>-, die <101>-, die <101>- und die <011>-Kristallrichtungen als Pfeile dargestellt. Die intrinsische Doppelbrechung ist schematisch durch fünf "Keulen" 211 dargestellt, deren Oberflächen den Betrag der intrinsischen Doppelbrechung für die jeweilige Strahlrichtung eines Lichtstrahls angeben. Die maximale intrinsische Doppelbrechung ergibt sich zum einen in Richtung der Linsenachse EA, und zum anderen jeweils in der <011>-, <101>-, <101>- und <011>-Kristallrichtung, also für Lichtstrahlen mit einem Öffnungswinkel von 0°, beziehungsweise mit einem Öffnungswinkel von 60° und den vier Azimutwinkeln, die sich durch Projektion der <011>-, <101>-, <101>- und <011>-Kristallrichtungen in die {110}-Kristallebene ergeben. Derartig hohe Öffnungswinkel treten in Kristallmaterial jedoch nicht auf, da die maximalen Öffnungswinkel durch die Brechzahl des Kristalls auf kleiner 45° beschränkt sind. In FIG. 2C, a three-dimensional representation illustrates how the intrinsic birefringence is related to the crystal directions when the lens axis EA points in the <110> crystal direction. A circular, plane-parallel plate 209 made of calcium fluoride is shown. The lens axis EA points in the <110> crystal direction. In addition to the <110> crystal direction, the <01 1 > -, the <10 1 > -, the <101> - and the <011> crystal directions are shown as arrows. The intrinsic birefringence is schematically represented by five "lobes" 211 , the surfaces of which indicate the amount of intrinsic birefringence for the respective beam direction of a light beam. The maximum intrinsic birefringence results on the one hand in the direction of the lens axis EA, and on the other hand in each case in the <01 1 > -, <10 1 > -, <101> - and <011> -crystal direction, i.e. for light rays with an opening angle of 0 °, or with an opening angle of 60 ° and the four azimuth angles, which are defined by the projection of the <01 1 > -, <10 1 > -, <101> - and <011> crystal directions in the {110} crystal plane. Such high opening angles do not occur in crystal material, however, since the maximum opening angles are limited to less than 45 ° by the refractive index of the crystal.

Die Definition von Öffnungswinkel θ und Azimutwinkel α ist in Fig. 3 dargestellt. Für die (100)-Linse von Fig. 2 zeigt die z-Achse in <100>-Kristallrichtung, die x-Achse in die Richtung, die sich durch Projektion der <110>-Kristallrichtung in die {100}-Kristallebene ergibt. Die z-Achse ist dabei gleich der Linsenachse und die x-Achse gleich der Bezugsrichtung. The definition of the opening angle θ and azimuth angle α is shown in FIG. 3. For the (100) lens of FIG. 2, the z-axis points in the <100> crystal direction, the x-axis in the direction which results from projection of the <110> crystal direction in the {100} crystal plane. The z axis is the lens axis and the x axis is the reference direction.

Aus der zitierten Internetpublikation ist bekannt, daß Messungen bei Strahlausbreitung in der <110>-Kristallrichtung einen Doppelbrechungswert von (6.5 ± 0.4) nm/cm bei einer Wellenlänge von λ = 156.1 nm für Kalzium-Fluorid ergeben haben. Mit diesem Messwert als Normierungsgröße kann die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) einer Kalzium- Fluorid-Linse in Abhängigkeit der Kristallorientierung theoretisch abgeleitet werden. Dazu werden die aus der Kristalloptik bekannten Formalismen zur Berechnung der Indexellipsoide in Abhängigkeit der Strahlrichtung herangezogen. Die theoretischen Grundlagen sind beispielsweise im "Lexikon der Optik", Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg Berlin, 1999 unter dem Stichwort "Kristalloptik" zu finden. From the Internet publication cited it is known that measurements with beam propagation in the <110> crystal direction has a birefringence value of (6.5 ± 0.4) nm / cm at a Wavelength of λ = 156.1 nm for calcium fluoride. With this reading the birefringence distribution Δn (θ, α) of a calcium Fluoride lens can be derived theoretically depending on the crystal orientation. To the formalisms known from crystal optics for calculating the Index ellipsoids are used depending on the beam direction. The theoretical Basics are, for example, in the "Lexicon of optics", spectrum academic publisher Heidelberg Berlin, 1999 under the keyword "crystal optics".

Neuere Messungen der Anmelderin haben ergeben, daß bei Strahlausbreitung in der <110>-Kristallrichtung die intrinsische Doppelbrechung 11 nm/cm in Kalzium-Fluorid- Kristall bei einer Wellenlänge von λ = 156.1 nm beträgt. Die im folgenden für die Normierungsgröße Δnmax = 6,5 nm/cm getroffenen Aussagen können ohne Schwierigkeiten auf die Normierungsgröße Δnmax = 11 nm/cm umgerechnet werden. More recent measurements by the applicant have shown that when the beam propagates in the <110> crystal direction, the intrinsic birefringence is 11 nm / cm in calcium fluoride crystal at a wavelength of λ = 156.1 nm. The statements made below for the standardization quantity Δn max = 6.5 nm / cm can be converted without difficulty to the standardization quantity Δn max = 11 nm / cm.

In Fig. 4A ist der Betrag der intrinsischen Doppelbrechung in Abhängigkeit des Öffnungswinkels θ für den Azimutwinkel α = 0° für eine (100)-Linse dargestellt. Der Wert für die intrinsische Doppelbrechung von 6.5 nm/cm bei dem Öffnungswinkels θ = 45° entspricht dem Messwert. Der Kurvenverlauf wurde gemäß den aus der Kristalloptik bekannten Formeln bestimmt. In Fig. 4A, the amount of intrinsic birefringence as a function of the opening angle θ for the azimuth angle α = 0 ° shown for a (100) lens. The value for the intrinsic birefringence of 6.5 nm / cm at the opening angle θ = 45 ° corresponds to the measured value. The curve shape was determined according to the formulas known from crystal optics.

In Fig. 4B ist der Betrag der intrinsischen Doppelbrechung in Abhängigkeit des Azimutwinkels α für den Öffnungswinkels θ = 45° für eine (100)-Linse dargestellt. Die vierzählige Azimutalsymmetrie ist offensichtlich. FIG. 4B shows the amount of intrinsic birefringence as a function of the azimuth angle α for the aperture angle θ = 45 ° for a (100) lens. The fourfold azimuthal symmetry is obvious.

In Fig. 4C ist die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) für einzelne Strahlrichtungen im (θ, α)-Winkelraum für eine (100)-Linse dargestellt. Jede Linie repräsentiert Betrag und Richtung für eine durch den Öffnungswinkel θ und den Azimutwinkel α definierte Strahlrichtung. Die Länge der Linien ist proportional zum Betrag der Doppelbrechung, beziehungsweise der Differenz der Hauptachsenlängen der Schnittellipse, während die Richtung der Linien die Orientierung der längeren Hauptachse der Schnittellipse angibt. Die Schnittellipse erhält man, indem man das Indexellipsoid für den Strahl der Richtung (θ, α) mit einer Ebene schneidet, die senkrecht auf der Strahlrichtung steht und durch die Mitte des Indexellipsoids geht. Sowohl die Richtungen als auch die Längen der Linien zeigen die Vierzähligkeit der Verteilung. Die Länge der Linien und damit die Doppelbrechung ist bei den Azimutwinkeln 0°, 90°, 180° und 270° maximal. In Fig. 4C, the birefringence distribution .DELTA.n (θ, α) is shown for individual beam directions (θ, α) -Winkelraum for a (100) lens. Each line represents the magnitude and direction for a beam direction defined by the opening angle θ and the azimuth angle α. The length of the lines is proportional to the amount of birefringence or the difference in the main axis lengths of the cutting ellipse, while the direction of the lines indicates the orientation of the longer main axis of the cutting ellipse. The cut ellipse is obtained by cutting the index ellipsoid for the beam of direction (θ, α) with a plane that is perpendicular to the beam direction and passes through the center of the index ellipsoid. Both the directions and the lengths of the lines show the four-fold distribution. The length of the lines and thus the birefringence is maximum at the azimuth angles 0 °, 90 °, 180 ° and 270 °.

Fig. 4D zeigt nun die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α), die sich ergibt, wenn zwei benachbarte planparallele (100)-Linsen gleicher Dicke um 45° gedreht angeordnet werden. Die resulierende Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) ist unabhängig vom Azimutwinkel α. Die längeren Hauptachsen der Schnittellipsen verlaufen tangential. Die resultierenden optischen Wegunterschiede zweier zueinander orthogonaler Polarisationszustände erhält man, indem man die Doppelbrechungswerte mit den physikalischen Weglängen der Strahlen innerhalb der planparallelen (100)-Linsen multipliziert. Rotationssymmetrische Doppelbrechungsverteilungen erhält man, wenn man n planparallele (100)-Linsen gleicher Dicke derart anordnet, daß für die Drehwinkel β zwischen je zwei Linsen gilt:


wobei n die Anzahl der planparallelen (100)-Linsen angibt und m eine ganze Zahl ist. Im Vergleich zu einer gleichorientierten Anordnung der Linsen kann der maximale Wert der Doppelbrechung für den Öffnungswinkel θ = 30° um 30% reduziert werden. Eine nahezu rotationssymmetrische Verteilung der optischen Wegunterschiede für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände ergibt sich auch für beliebige Linsen, wenn alle Strahlen eines Strahlbüschels in den Linsen jeweils ähnlich große Winkel aufweisen und ähnlich große Weglängen innerhalb der Linsen zurücklegen. Die Linsen sollten deshalb so zu Gruppen zusammengefaßt werden, daß die Strahlen die zuvor angegebene Bedingung so gut wie möglich erfüllen.
Fig. 4D now shows the birefringence distribution .DELTA.n (θ, α), which arises when two adjacent plane-parallel (100) lenses of the same thickness are arranged rotated by 45 °. The resulting birefringence distribution Δn (θ, α) is independent of the azimuth angle α. The longer main axes of the cutting ellipses are tangential. The resulting optical path differences of two mutually orthogonal polarization states are obtained by multiplying the birefringence values by the physical path lengths of the beams within the plane-parallel (100) lenses. Rotationally symmetrical birefringence distributions are obtained by arranging n plane-parallel (100) lenses of the same thickness in such a way that the following applies to the angle of rotation β between two lenses:


where n is the number of plane-parallel (100) lenses and m is an integer. The maximum value of the birefringence for the aperture angle θ = 30 ° can be reduced by 30% in comparison to an equally oriented arrangement of the lenses. An almost rotationally symmetrical distribution of the optical path differences for two mutually orthogonal linear polarization states also results for any lenses if all beams of a bundle of rays in the lenses each have similarly large angles and cover similarly large path lengths within the lenses. The lenses should therefore be grouped together in such a way that the rays meet the previously specified condition as well as possible.

In Fig. 4E ist der Betrag der intrinsischen Doppelbrechung in Abhängigkeit des Öffnungswinkels θ für den Azimutwinkel α = 0° für die zwei benachbarten planparallelen (100)-Linsen gleicher Dicke der Fig. 4D dargestellt. Der maximale Wert für die intrinsische Doppelbrechung bei dem Öffnungswinkels θ = 41° beträgt 4.2 nm/cm und ist somit um 35% zu dem Maximalwert von 6.5 nm/cm in Fig. 4A reduziert. FIG. 4E shows the amount of the intrinsic birefringence as a function of the opening angle θ for the azimuth angle α = 0 ° for the two adjacent plane-parallel (100) lenses of the same thickness in FIG. 4D. The maximum value for the intrinsic birefringence at the opening angle θ = 41 ° is 4.2 nm / cm and is thus reduced by 35% to the maximum value of 6.5 nm / cm in FIG. 4A.

In Fig. 4F ist der Betrag der intrinsischen Doppelbrechung in Abhängigkeit des Azimutwinkels α für den Öffnungswinkels θ = 41° für die zwei benachbarten planparallelen (100)-Linsen gleicher Dicke der Fig. 4D dargestellt. Die intrinsische Doppelbrechung ist unabhängig vom Azimutwinkel α. FIG. 4F shows the amount of the intrinsic birefringence as a function of the azimuth angle α for the aperture angle θ = 41 ° for the two adjacent plane-parallel (100) lenses of the same thickness in FIG. 4D. The intrinsic birefringence is independent of the azimuth angle α.

In Fig. 5A ist der Betrag der intrinsischen Doppelbrechung in Abhängigkeit des Öffnungswinkels θ für den Azimutwinkel α = 0° für eine (111)-Linse dargestellt. Der Wert für die intrinsische Doppelbrechung von 6.5 nm/cm bei dem Öffnungswinkels θ = 35° entspricht dem Messwert. Der Kurvenverlauf wurde gemäß den aus der Kristalloptik bekannten Formeln bestimmt. In Fig. 5A the amount of intrinsic birefringence as a function of the opening angle θ for the azimuth angle α = 0 ° shown for a (111) lens. The value for the intrinsic birefringence of 6.5 nm / cm at the opening angle θ = 35 ° corresponds to the measured value. The curve shape was determined according to the formulas known from crystal optics.

In Fig. 5B ist der Betrag der intrinsischen Doppelbrechung in Abhängigkeit des Azimutwinkels α für den Öffnungswinkels θ = 35° für eine (111)-Linse dargestellt. Die dreizählige Azimutalsymmetrie ist offensichtlich. FIG. 5B shows the amount of intrinsic birefringence as a function of the azimuth angle α for the aperture angle θ = 35 ° for a (111) lens. The threefold azimuthal symmetry is obvious.

Fig. 5C zeigt die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) für einzelne Strahlrichtungen im (θ, α)-Winkelraum für eine (111)-Linse in der bereits mit Fig. 4C eingeführten Darstellung. Sowohl die Richtungen als auch die Längen der Linien zeigen die Dreizähligkeit der Verteilung. Die Länge der Linien und damit die Doppelbrechung ist bei den Azimutwinkeln 0°, 120° und 240° maximal. Im Gegensatz zu einer (100)-Linse dreht sich die Orientierung der Doppelbrechung um 90°, wenn ein Strahl anstatt mit einem Azimutwinkel von 0° mit einem Azimutwinkel von 180° durch eine Linse läuft. Somit kann beispielsweise durch zwei gleich orientierte (111)-Linsen die Doppelbrechung kompensiert werden, wenn die Strahlwinkel eines Strahlbüschels zwischen den beiden Linsen ihr Vorzeichen tauschen. FIG. 5C shows the birefringence distribution Δn (θ, α) for individual beam directions in the (θ, α) angular space for a (111) lens in the representation already introduced with FIG. 4C. Both the directions and the lengths of the lines show the threefold distribution. The length of the lines and thus the birefringence is maximal at the azimuth angles 0 °, 120 ° and 240 °. In contrast to a (100) lens, the birefringence orientation rotates by 90 ° when a beam passes through a lens at an azimuth angle of 180 ° instead of an azimuth angle of 0 °. Thus, for example, the birefringence can be compensated for by two identically oriented (111) lenses if the beam angles of a bundle of rays exchange their sign between the two lenses.

Fig. 5D zeigt nun die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α), die sich ergibt, wenn zwei benachbarte planparallele (111)-Linsen gleicher Dicke um 60° gedreht angeordnet werden. Die resultierende Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) ist unabhängig vom Azimutwinkel α. Die längeren Hauptachsen der Schnittellipsen verlaufen jedoch im Gegensatz zu Fig. 4C radial. Die resultierenden optischen Wegunterschiede zweier zueinander orthogonaler Polarisationszustände erhält man, indem man die Doppelbrechungswerte mit den physikalischen Weglängen der Strahlen innerhalb der (111)-Linsen multipliziert. Ebenfalls rotationssymmetrische Doppelbrechungsverteilungen erhält man, wenn man n planparallele (111)-Linsen gleicher Dicke derart anordnet, daß für die Drehwinkel zwischen je zwei Linsen gilt:


wobei k die Anzahl der planparallelen (111)-Linsen angibt und 1 eine ganze Zahl ist. Im Vergleich zu einer gleichorientierten Anordnung der Linsen kann der Wert der Doppelbrechung für den Öffnungswinkel θ = 30° um 68% reduziert werden. Eine nahezu rotationssymmetrische Verteilung der optischen Wegunterschiede für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände ergibt sich auch für beliebige Linsen, wenn alle Strahlen eines Strahlbüschels in den Linsen jeweils ähnlich große Winkel aufweisen und ähnlich große Weglängen innerhalb der Linsen zurücklegen. Die Linsen sollten deshalb so zu Gruppen zusammengefaßt werden, daß die Strahlen die zuvor angegebene Bedingung so gut wie möglich erfüllen.
Fig. 5D now shows the birefringence distribution .DELTA.n (θ, α), which arises when two adjacent plane-parallel (111) lenses of the same thickness are arranged rotated by 60 °. The resulting birefringence distribution Δn (θ, α) is independent of the azimuth angle α. In contrast to FIG. 4C, however, the longer main axes of the cutting ellipses run radially. The resulting optical path differences of two mutually orthogonal polarization states are obtained by multiplying the birefringence values by the physical path lengths of the beams within the (111) lenses. Likewise rotationally symmetrical birefringence distributions are obtained if n plane-parallel (111) lenses of the same thickness are arranged in such a way that the following applies to the angles of rotation between two lenses:


where k is the number of plane-parallel (111) lenses and 1 is an integer. In comparison to an equally oriented arrangement of the lenses, the value of the birefringence for the aperture angle θ = 30 ° can be reduced by 68%. An almost rotationally symmetrical distribution of the optical path differences for two mutually orthogonal linear polarization states also results for any lenses if all beams of a bundle of rays in the lenses each have similarly large angles and cover similarly large path lengths within the lenses. The lenses should therefore be grouped together in such a way that the rays meet the previously specified condition as well as possible.

In Fig. 5E ist der Betrag der intrinsischen Doppelbrechung in Abhängigkeit des Öffnungswinkels θ für den Azimutwinkel α = 0° für die zwei benachbarten planparallelen (111)-Linsen gleicher Dicke der Fig. 5D dargestellt. Der maximale Wert für die intrinsische Doppelbrechung bei dem Öffnungswinkels θ = 41° beträgt 2.8 nm/cm und ist somit um 57% zu dem Maximalwert von 6.5 nm/cm in Fig. 5A reduziert. FIG. 5E shows the amount of intrinsic birefringence as a function of the opening angle θ for the azimuth angle α = 0 ° for the two adjacent plane-parallel (111) lenses of the same thickness in FIG. 5D. The maximum value for the intrinsic birefringence at the opening angle θ = 41 ° is 2.8 nm / cm and is thus reduced by 57% to the maximum value of 6.5 nm / cm in FIG. 5A.

In Fig. 5F ist der Betrag der intrinsischen Doppelbrechung in Abhängigkeit des Azimutwinkels α für den Öffnungswinkels θ = 41° für die zwei benachbarten planparallelen (111)-Linsen gleicher Dicke der Fig. 5D dargestellt. Die intrinsische Doppelbrechung ist unabhängig vom Azimutwinkel α. FIG. 5F shows the amount of intrinsic birefringence as a function of the azimuth angle α for the aperture angle θ = 41 ° for the two adjacent plane-parallel (111) lenses of the same thickness in FIG. 5D. The intrinsic birefringence is independent of the azimuth angle α.

Kombiniert man nun innerhalb eines Projektionsobjektives Gruppen mit (100)-Linsen und Gruppen mit (111)-Linsen, so kann die von diesen Linsen eingebrachten optischen Wegunterschiede für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände weitgehend kompensiert werden. Dazu ist es erforderlich, daß zunächst innerhalb dieser Gruppen durch Drehung der Linsen eine nahezu rotationssymmetrische Verteilung der optischen Wegunterschiede erzielt wird und sich dann durch Kombination einer Gruppe mit (100)-Linsen und einer Gruppe mit (111)-Linsen die beiden Verteilungen der optischen Wegunterschiede kompensieren. Dazu nutzt man aus, daß die Orientierungen der längeren Hauptachsen der Schnittellipsen für die Doppelbrechungsverteilung einer Gruppe mit gedrehten (100)-Linsen senkrecht auf den Orientierungen der längeren Hauptachsen der Schnittellipsen für die Doppelbrechungsverteilung einer Gruppe mit gedrehten (111)- Linsen steht, wie dies den Fig. 4D und 5D zu entnehmen ist. Entscheidend ist dabei, daß zum einen von den einzelnen Gruppen eine nahezu rotationssymmetrische Verteilung der optischen Wegunterschiede erzeugt wird und zum anderen die Summe der Beiträge der Gruppen mit (100)-Linsen dem Betrage nach nahezu gleich groß ist zur Summe der Beiträge der Gruppen mit (111)-Linsen. If groups are combined with (100) lenses and groups with (111) lenses within a projection lens, the optical path differences introduced by these lenses can be largely compensated for two mutually orthogonal linear polarization states. For this purpose, it is necessary to first achieve an almost rotationally symmetrical distribution of the optical path differences within these groups by rotating the lenses and then to combine the two distributions of the optical ones by combining a group with (100) lenses and a group with (111) lenses Compensate for path differences. For this purpose, use is made of the fact that the orientations of the longer main axes of the cutting ellipses for the birefringence distribution of a group with rotated (100) lenses are perpendicular to the orientations of the longer main axes of the cutting ellipses for the birefringence distribution of a group with rotated (111) lenses, as is the case here It can be seen in FIGS. 4D and 5D. It is crucial that on the one hand an almost rotationally symmetrical distribution of the optical path differences is generated by the individual groups and on the other hand that the sum of the contributions of the groups with (100) lenses is almost the same in amount as the sum of the contributions of the groups with ( 111) lenses.

In Fig. 6A ist der Betrag der intrinsischen Doppelbrechung in Abhängigkeit des Öffnungswinkels θ für den Azimutwinkel α = 0° für eine (110)-Linse dargestellt. Der Wert für die intrinsische Doppelbrechung von 6.5 nm/cm bei dem Öffnungswinkels θ = 0° entspricht dem Messwert. Der Kurvenverlauf wurde gemäß den aus der Kristalloptik bekannten Formeln bestimmt. In Fig. 6A, the amount of intrinsic birefringence as a function of the opening angle θ for the azimuth angle α = 0 ° shown for a (110) lens. The value for the intrinsic birefringence of 6.5 nm / cm at the opening angle θ = 0 ° corresponds to the measured value. The curve shape was determined according to the formulas known from crystal optics.

In Fig. 6B ist der Betrag der intrinsischen Doppelbrechung in Abhängigkeit des Azimutwinkels α für den Öffnungswinkels θ = 35° für eine (110)-Linse dargestellt. Die zweizählige Azimutalsymmetrie ist offensichtlich. FIG. 6B shows the amount of intrinsic birefringence as a function of the azimuth angle α for the aperture angle θ = 35 ° for a (110) lens. The two-fold azimuthal symmetry is obvious.

Fig. 6C zeigt die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) für einzelne Strahlrichtungen im (θ, α)-Winkelraum für eine (110)-Linse in der bereits mit Fig. 4C eingeführten Darstellung. Sowohl die Richtungen als auch die Längen der Linien zeigen die Zweizähligkeit der Verteilung. Die Linie mit maximaler Länge und damit die maximale Doppelbrechung ergibt sich für den Öffnungswinkel θ = 0°. FIG. 6C shows the birefringence distribution .DELTA.n (.theta., .Alpha . ) For individual beam directions in the (.theta., .Alpha.) Angular space for a (110) lens in the representation already introduced with FIG. 4C. Both the directions and the lengths of the lines show the two-fold distribution. The line with the maximum length and thus the maximum birefringence results for the opening angle θ = 0 °.

Fig. 6D zeigt nun die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α), die sich ergibt, wenn zwei benachbarte planparallele (110)-Linsen gleicher Dicke um 90° gedreht angeordnet werden. Die resulierende Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) weist nun eine vierzählige Azimutalsymmetrie auf. Maximale Doppelbrechungswerte treten bei den Azimutwinkeln α = 45°, 135°, 225° und 315° auf, wobei der Wert der Doppelbrechung für den Öffnungswinkel θ = 40° 2.6 nm/cm beträgt. Fig. 6D now shows the birefringence distribution .DELTA.n (θ, α), which arises when two adjacent plane-parallel (110) lenses of the same thickness are arranged rotated by 90 °. The resulting birefringence distribution Δn (θ, α) now exhibits a fourfold azimuthal symmetry. Maximum birefringence values occur at the azimuth angles α = 45 °, 135 °, 225 ° and 315 °, the value of the birefringence for the aperture angle θ = 40 ° being 2.6 nm / cm.

Fig. 6E zeigt nun die Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α), die sich ergibt, wenn die zwei planparallelen (110)-Linsen gleicher Dicke der Fig. 6C mit zwei weiteren planparallelen (110)-Linsen gleicher Dicke kombiniert werden. Der Drehwinkel zwischen je zwei der (110)-Linsen beträgt 45°. Die resultierende Doppelbrechungsverteilung Δn(θ, α) ist unabhängig vom Azimutwinkel α. Die längeren Hauptachsen der Schnittellipsen verlaufen jedoch im Gegensatz zu Fig. 4C radial, also ähnlich der Verteilung von Fig. 5C. Die resultierenden optischen Wegunterschiede zweier zueinander orthogonaler Polarisationszustände erhält man, indem man die Doppelbrechungswerte mit den physikalischen Weglängen der Strahlen innerhalb der (110)-Linsen multipliziert. Ebenfalls rotationssymmetrische Doppelbrechungsverteilungen erhält man, wenn man 4.n planparallele (110)-Linsen gleicher Dicke derart anordnet, daß für die Drehwinkel β zwischen je zwei Linsen gilt:

wobei 4.n die Anzahl der planparallelen (100)-Linsen angibt und m eine ganze Zahl ist. Eine nahezu rotationssymmetrische Verteilung der optischen Wegunterschiede für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände ergibt sich auch für beliebige Linsen, wenn alle Strahlen eines Strahlbüschels in den Linsen jeweils ähnlich große Winkel aufweisen und ähnlich große Weglängen innerhalb der Linsen zurücklegen. Die Linsen sollten deshalb so zu Gruppen zusammengefaßt werden, daß die Strahlen die zuvor angegebene Bedingung so gut wie möglich erfüllen.
FIG. 6E now shows the birefringence distribution .DELTA.n (.theta., .Alpha.) Which results when the two plane-parallel (110) lenses of the same thickness in FIG. 6C are combined with two further plane-parallel (110) lenses of the same thickness. The angle of rotation between two of the (110) lenses is 45 °. The resulting birefringence distribution Δn (θ, α) is independent of the azimuth angle α. In contrast to FIG. 4C, however, the longer main axes of the cutting ellipses run radially, that is to say similarly to the distribution of FIG. 5C. The resulting optical path differences of two mutually orthogonal polarization states are obtained by multiplying the birefringence values by the physical path lengths of the beams within the (110) lenses. Also rotationally symmetrical birefringence distributions are obtained if 4.n plane-parallel (110) lenses of the same thickness are arranged in such a way that the following applies to the angle of rotation β between two lenses:

where 4.n indicates the number of plane-parallel (100) lenses and m is an integer. An almost rotationally symmetrical distribution of the optical path differences for two mutually orthogonal linear polarization states also results for any lenses if all beams of a bundle of rays in the lenses each have similarly large angles and cover similarly large path lengths within the lenses. The lenses should therefore be grouped together in such a way that the rays meet the previously specified condition as well as possible.

In Fig. 6F ist der Betrag der intrinsischen Doppelbrechung in Abhängigkeit des Öffnungswinkels θ für den Azimutwinkel α = 0° für die vier benachbarten planparallelen (110)-Linsen gleicher Dicke der Fig. 6E dargestellt. Der Wert für die intrinsische Doppelbrechung bei dem Öffnungswinkels θ = 41° beträgt 1.0 nm/cm und ist somit um 84% zu dem Maximalwert von 6.5 nm/cm in Fig. 5A reduziert. FIG. 6F shows the amount of intrinsic birefringence as a function of the opening angle θ for the azimuth angle α = 0 ° for the four adjacent plane-parallel (110) lenses of the same thickness in FIG. 6E. The value for the intrinsic birefringence at the opening angle θ = 41 ° is 1.0 nm / cm and is thus reduced by 84% to the maximum value of 6.5 nm / cm in FIG. 5A.

In Fig. 6G ist der Betrag der intrinsischen Doppelbrechung in Abhängigkeit des Azimutwinkels α für den Öffnungswinkels θ = 41° für die vier benachbarten planparallelen (110)-Linsen gleicher Dicke der Fig. 6E dargestellt. Die intrinsische Doppelbrechung ist unabhängig vom Azimutwinkel α. FIG. 6G shows the amount of intrinsic birefringence as a function of the azimuth angle α for the aperture angle θ = 41 ° for the four adjacent plane-parallel (110) lenses of the same thickness in FIG. 6E. The intrinsic birefringence is independent of the azimuth angle α.

Kombiniert man nun innerhalb eines Projektionsobjektives Gruppen mit (110)-Linsen und Gruppen mit (100)-Linsen, so kann die von diesen Linsen eingebrachten optischen Wegunterschiede für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände weitgehend kompensiert werden. Dazu ist es erforderlich, daß zunächst innerhalb dieser Gruppen durch Drehung der Linsen eine nahezu rotationssymmetrische Verteilung der optischen Wegunterschiede erzielt wird und sich dann durch Kombination einer Gruppe mit (110)-Linsen und einer Gruppe mit (100)-Linsen die beiden Verteilungen der optischen Wegunterschiede kompensieren. Dazu nutzt man aus, daß die Orientierungen der längeren Hauptachsen der Schnittellipsen für die Doppelbrechungsverteilung einer Gruppe mit gedrehten (110)-Linsen senkrecht auf den Orientierungen der längeren Hauptachsen der Schnittellipsen für die Doppelbrechungsverteilung einer Gruppe mit gedrehten (100)- Linsen steht, wie dies den Fig. 4D und 6E zu entnehmen ist. Entscheidend ist dabei, daß zum einen von den einzelnen Gruppen eine nahezu rotationssymmetrische Verteilung der optischen Wegunterschiede erzeugt wird und zum anderen die Summe der Beiträge der Gruppen mit (110)-Linsen dem Betrage nach nahezu gleich groß ist zur Summe der Beiträge der Gruppen mit (100)-Linsen. If groups are combined with (110) lenses and groups with (100) lenses within a projection lens, the optical path differences introduced by these lenses can be largely compensated for two mutually orthogonal linear polarization states. For this purpose, it is necessary to first achieve an almost rotationally symmetrical distribution of the optical path differences within these groups by rotating the lenses and then to combine the two distributions of the optical ones by combining a group with (110) lenses and a group with (100) lenses Compensate for path differences. For this purpose, use is made of the fact that the orientations of the longer main axes of the cutting ellipses for the birefringence distribution of a group with rotated (110) lenses are perpendicular to the orientations of the longer main axes of the cutting ellipses for the birefringence distribution of a group with rotated (100) lenses, as is the case here 4D and 6E can be seen from FIGS.. The decisive factor here is that on the one hand an almost rotationally symmetrical distribution of the optical path differences is generated by the individual groups and on the other hand the sum of the contributions of the groups with (110) lenses is almost the same in amount as the sum of the contributions of the groups with ( 100) lenses.

In Fig. 7 ist der Linsenschnitt eines refraktiven Projektionsobjektivs 611 für die Wellenlänge 157 nm dargestellt. Die optischen Daten für dieses Objektiv sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Das Ausführungsbeispiel ist der Patentanmeldung PCT/EP 00/13148 der Anmelderin entnommen und entspricht dort Fig. 7 beziehungsweise Tabelle 6. Zur näheren Beschreibung der Funktionsweise des Objektivs wird auf die Patentanmeldung PCT/EP 00/13148 verwiesen. Alle Linsen dieses Objektivs bestehen aus Kalzium-Fluorid- Kristall. Die bildseitige numerische Apertur des Objektivs beträgt 0.9. Die Abbildungsleistung dieses Objektivs ist so gut korrigiert, daß die Abweichung von der Wellenfront einer idealen Kugelwelle kleiner 1.8 mλ bezogen auf die Wellenlänge von 157 nm ist. Gerade bei diesen Hochleistungobjektiven ist es erforderlich, daß störende Einflüsse wie die der intrinsischen Doppelbrechung so weit wie möglich reduziert werden. In Fig. 7 the lens section is a refractive projection objective 611 shown for the wavelength of 157 nm. The optical data for this lens are summarized in Table 1. The exemplary embodiment is taken from the applicant's patent application PCT / EP 00/13148 and corresponds there to FIG. 7 or table 6. For a more detailed description of the functioning of the objective, reference is made to the patent application PCT / EP 00/13148. All lenses of this lens are made of calcium fluoride crystal. The numerical aperture of the lens on the image side is 0.9. The imaging performance of this lens is corrected so well that the deviation from the wavefront of an ideal spherical wave is less than 1.8 mλ based on the wavelength of 157 nm. Especially with these high-performance lenses, it is necessary to reduce interfering influences such as that of intrinsic birefringence as much as possible.

Für das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 wurden die Öffnungswinkel θ und Strahlwege RLL des äußersten Aperturstrahls 609 für die einzelnen Linsen L601 bis L630 berechnet. Der äußerste Aperturstrahl 609 geht dabei von dem Objektpunkt mit den Koordinaten x = 0 mm und y = 0 mm aus und weist in der Bildebene einen Winkel bezüglich der optischen Achse auf, welcher der bildseitigen numerischen Apertur entspricht. Der äußerste Aperturstrahl 609 wird deshalb herangezogen, da sich für ihn nahezu die maximalen Öffnungswinkel innerhalb der Linsen ergeben. Tabelle 2

For the exemplary embodiment in FIG. 6, the opening angle θ and beam paths RL L of the outermost aperture beam 609 were calculated for the individual lenses L601 to L630. The outermost aperture beam 609 starts from the object point with the coordinates x = 0 mm and y = 0 mm and has an angle in the image plane with respect to the optical axis which corresponds to the numerical aperture on the image side. The outermost aperture beam 609 is used because it results in almost the maximum opening angle within the lenses. Table 2

Neben den Öffnungswinkeln A und den Weglängen RLL für den äußersten Aperturstrahl sind in Tabelle 2 die optischen Wegunterschiede für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisatoinszustände für verschiedene Linsenorientierungen zusammengestellt. Die optischen Wegunterschiede sind für (111)-Linsen, (100)-Linsen und (110)-Linsen zusammengestellt, wobei der Azimutwinkel αL des äußersten Randstrahl innerhalb der Linsen für eine (111)-Linse 0° und 60°, für eine (100)-Linse 0° und 45° und für eine (110)- Linse 0°, 45°, 90° und 135° beträgt. In addition to the opening angles A and the path lengths RL L for the outermost aperture beam, Table 2 shows the optical path differences for two mutually orthogonal linear polarization states for different lens orientations. The optical path differences are compiled for (111) lenses, (100) lenses and (110) lenses, the azimuth angle αL of the outermost edge ray within the lenses for a (111) lens 0 ° and 60 °, for a ( 100) lens is 0 ° and 45 ° and for a (110) lens it is 0 °, 45 °, 90 ° and 135 °.

Tabelle 2 ist zu entnehmen, daß die Öffnungswinkel θ für die Linsen L608, L617, L618, L619, L627, L628, L629 und L630 größer als 25°, für die Linsen L618, L627, L628, L629 und L630 sogar größer als 30° sind. Besonders betroffen von hohen Öffnungswinkeln sind die der Bildebene am nächsten gelegenen Linsen L627 bis L630. Table 2 shows that the opening angle θ for the lenses L608, L617, L618, L619, L627, L628, L629 and L630 larger than 25 °, for lenses L618, L627, L628, L629 and L630 are even larger than 30 °. Are particularly affected by high opening angles the lenses L627 to L630 closest to the image plane.

Durch das Design des Projektionsobjektives wurde erreicht, daß der maximale Öffnungswinkel aller Lichtstrahlen kleiner 45° ist. Der maximale Öffnungswinkel für den äußersten Aperturstrahl beträgt 39.4° bei der Linse L628. Hilfreich war der Einsatz von zwei dicken Planlinsen L629 und L630 unmittelbar vor der Bildebene. The design of the projection lens achieved that the maximum Opening angle of all light rays is less than 45 °. The maximum opening angle for the outermost aperture beam is 39.4 ° for lens L628. The use of two thick plane lenses L629 and L630 immediately in front of the image plane.

Der Durchmesser der Blende, welche sich zwischen den Linsen L621 und L622 befindet, beträgt 270 mm. Der Durchmesser der Linse L618 beträgt 207 mm und die Durchmesser der Linsen L627 bis L630 sind alle kleiner 190 mm. Somit sind die Durchmesser dieser Linsen, welche hohe Öffnungswinkel aufweisen, kleiner als 80% des Blendendurchmessers. The diameter of the aperture, which is located between the lenses L621 and L622, is 270 mm. The diameter of the lens L618 is 207 mm and the diameter of the Lenses L627 to L630 are all smaller than 190 mm. So the diameters of these lenses, which have high opening angles, less than 80% of the diaphragm diameter.

Tabelle 2 ist zu entnehmen, daß es für einzelne Linsen mit großen Öffnungswinkeln günstig ist, diese in (100)-Richtung zu orientieren, da die Doppelbrechungswerte insgesamt niedriger sind. Dies liegt daran, daß bei (100)-Linsen der Einfluß der <110>- Kristallrichtungen erst bei größeren Winkeln zu spüren ist wie bei (111)-Linsen. Beispielsweise bei den Linsen L608, L609 und L617 sind die optischen Wegunterschiede um mehr als 30% niedriger. Table 2 shows that it is for single lenses with large opening angles it is favorable to orient this in the (100) direction since the birefringence values as a whole are lower. This is because with (100) lenses the influence of the <110> - Crystal directions can only be felt at larger angles, as with (111) lenses. For example, the lenses L608, L609 and L617 have optical path differences by more than 30% lower.

Anhand der beiden planparallelen Linsen L629 und L630 läßt sich gut zeigen, wie durch gegenseitige Drehung der Linsen die Doppelbrechung deutlich reduziert werden kann. Beide Linsen weisen gleiche Öffnungswinkel für den äußersten Aperturstrahl von 35.3° und ähnliche Strahlwege von 27.3 mm, beziehungsweise 26.0 mm auf Würden beide Linsen als (100)-Linsen gleich orientiert eingebaut werden, so würde sich ein optischer Wegunterschied von 30.7 nm ergeben. Verdreht man die beiden (100)-Linsen jedoch gegenseitig um 45°, so reduziert sich der optische Wegunterschied auf 20.9 nm, also um 32%. Würden beide Linsen als (111)-Linsen gleich orientiert eingebaut werden, so würde sich ein Optischer Wegunterschied von 34.6 nm ergeben. Verdreht man die beiden (111)- Linsen jedoch gegenseitig um 60°, so reduziert sich der optische Wegunterschied auf 13.6 nm, also um 61%. Using the two plane-parallel lenses L629 and L630 it is easy to show how through mutual rotation of the lenses the birefringence can be significantly reduced. Both lenses have the same opening angle for the outermost aperture beam of 35.3 ° and similar beam paths of 27.3 mm, respectively 26.0 mm on both lenses as (100) lenses are installed with the same orientation, an optical Path difference of 30.7 nm result. However, if you twist the two (100) lenses mutually by 45 °, the optical path difference is reduced to 20.9 nm, i.e. by 32%. If both lenses were installed as (111) lenses with the same orientation, then there is an optical path difference of 34.6 nm. If you twist the two (111) - However, lenses mutually 60 °, so the optical path difference is reduced 13.6 nm, i.e. by 61%.

Eine nahezu vollständige Kompensation der optischen Wegdifferenzen für zwei aufeinander orthogonale lineare Polarisationszustände auf Grund der intrinsischen Doppelbrechung, die durch die Linsen L629 und L630 hervorgerufen wird, kann erreicht werden, wenn die Linse L629 in die Linsen L6291 und L6292 und die Linse L630 in die Linsen L6301 und L6302 aufgespalten wird, wobei die Linse L6291 eine (100)-Linse der Dicke 9.15 mm, die Linse L6292 eine (111)-Linse der Dicke 13.11 mm, die Linse L6301 eine (100)-Linse der Dicke 8.33 mm und die Linse L6302 eine (111)-Linse der Dicke 12.9 mm ist. Die Linse L6291 und L6301 werden gegeneinander um 45°, die Linsen L6292 und L6302 um 60° gedreht. Der resultierende maximale optische Wegunterschied beträgt in diesem Fall dann 0.2 nm. Die Linsen L6291 und L6292, ebenso wie die Linsen L6301 und L6302 können optisch nahtlos, beispielsweise durch Ansprengen, gefügt werden. Dieses Prinzip ist auch anwendbar, wenn das Projektionsobjektiv nur eine Kristall-Linse enthält. Diese wird dann mindestens in zwei Linsen zerlegt, die zueinander gedreht angeordnet werden. Das Zusammenfügen ist durch Ansprengen möglich. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, zunächst einzelne Platten der gewünschten Kristallorientierung optisch nahtlos zu verbinden und in einem weiteren Verfahrensschritt die Linse aus den aneinandergefügten Platten zu fertigen. Almost complete compensation of the optical path differences for two linear polarization states orthogonal to each other due to the intrinsic Birefringence caused by lenses L629 and L630 can be achieved when the lens L629 into the lenses L6291 and L6292 and the lens L630 into the Lenses L6301 and L6302 is split, the lens L6291 being a (100) lens of the Thickness 9.15 mm, the lens L6292 a (111) lens with a thickness of 13.11 mm, the lens L6301 a (100) lens with a thickness of 8.33 mm and the lens L6302 a (111) lens with a thickness Is 12.9 mm. The lenses L6291 and L6301 are mutually 45 °, the lenses L6292 and L6302 rotated by 60 °. The resulting maximum optical path difference is in this case 0.2 nm. Lenses L6291 and L6292, as well as lenses L6301 and L6302 can be joined optically seamless, for example by cracking. This principle is also applicable when the projection lens is only a crystal lens contains. This is then broken down into at least two lenses that are rotated towards each other to be ordered. It is possible to put them together by starting. Another Possibility is to first individual plates of the desired crystal orientation optically seamless to connect and in a further process step the lens from the to manufacture joined plates.

Eine weitere Möglichkeit, den störenden Einfluß der intrinsischen Doppelbrechung durch die Linsen L629 und L630 zu reduzieren, besteht darin, die Linse L629 in die Linsen L6293 und L6294 sowie die Linse L630 in die Linsen L6303 und L6304 aufgespalten werden, wobei die Linse L6293 dann eine (110)-Linse der Dicke 11.13 mm, die Linse L6294 eine (110)-Linse der Dicke 11.13 mm, die Linse L6303 eine (110)-Linse der Dicke 10.62 mm und die Linse L6304 eine (110)-Linse der Dicke 10.62 mm ist. Die Linsen L6293 und L6294, sowie die Linsen L6303 und L6304 werden jeweils gegeneinander um 90° gedreht, wobei der Drehwinkel zwischen der Linse L6293 und L6303 45° beträgt. Der resultierende maximale optische Wegunterschied beträgt in diesem Fall 4.2 nm. Die Linsen L6293 und L6294, ebenso wie die Linsen L6303 und L6304 können als Linsenteile optisch nahtlos, beispielsweise durch Ansprengen, gefügt werden. Another way to avoid the disruptive influence of intrinsic birefringence To reduce the lenses L629 and L630 is to put the lens L629 in the lenses L6293 and L6294 and the lens L630 split into the lenses L6303 and L6304 the lens L6293 then a (110) lens with a thickness of 11.13 mm, the lens L6294 a (110) lens with a thickness of 11.13 mm, lens L6303 a (110) lens with a thickness 10.62 mm and the lens L6304 is a (110) lens with a thickness of 10.62 mm. The L6293 lenses and L6294, as well as the lenses L6303 and L6304 are mutually at 90 ° rotated, the angle of rotation between the lens L6293 and L6303 is 45 °. The the resulting maximum optical path difference in this case is 4.2 nm. The lenses L6293 and L6294, just like the lenses L6303 and L6304, can be used as lens parts optically seamlessly, for example by wringing.

Nahezu vollständig gelingt eine Kompensation der optischen Wegdifferenzen für zwei aufeinander orthogonale lineare Polarisationszustände, welche durch die hoch belasteten Linsen L629 und L630 hervorgerufen wird, wenn jede Linse in drei Linsenteile L6295, L6296 und L6297 bzw. L6305, L6306 und L6307 aufgespalten wird, wobei die Linse L6295 dann eine (100)-Linse der Dicke 4.45 mm, die Linsen L6296 und L6297 (110)- Linsen der Dicke 8.90 mm, die Linse L6305 eine (100)-Linse der Dicke 4.25 mm und die Linsen L6306 und L6307 (110)-Linsen der Dicke 8.49 mm sind. Die Linsen L6294 und L6304 werden gegeneinander um 45°, je zwei der Linsen L6295, L6297, L6306 und L6307 um 45° gedreht. In dieser Kombination verringert sich der resultierende maximale optische Wegunterschied auf unter 0,1 nm. Die Linsen L6295 bis L6297, ebenso wie die Linsen L6305 bis L6307 können als Linsenteile optisch nahtlos, beispielsweise durch Ansprengen, gefügt werden. The optical path differences for two are almost completely compensated for linear polarization states orthogonal to each other, which are caused by the highly stressed Lenses L629 and L630 is produced when each lens is divided into three lens parts L6295, L6296 and L6297 or L6305, L6306 and L6307 is split, taking the lens L6295 then a (100) lens with a thickness of 4.45 mm, the lenses L6296 and L6297 (110) - Lenses 8.90 mm thick, lens L6305 a (100) lens 4.25 mm thick and the L6306 and L6307 (110) lenses are 8.49 mm thick. The lenses L6294 and L6304 are mutually 45 °, two of the lenses L6295, L6297, L6306 and L6307 rotated by 45 °. In this combination, the resulting maximum optical is reduced Path difference to less than 0.1 nm. The lenses L6295 to L6297, as well as the lenses L6305 to L6307 can be optically seamless as lens parts, for example by be added.

Eine weitere Möglichkeit, den störenden Einfluß der intrinsischen Doppelbrechung durch die Linsen L629 und L630 zu reduzieren, besteht darin, zwei (110)-Linsen mit einer (100)- Linse zu kombinieren. Die beiden (110)-Linsen sind dabei um 90° gegeneinander verdreht einzubauen, während der Drehwinkel zwischen der (100)-Linse und den (110)-Linsen 45° + m.90° beträgt, wobei m eine ganze Zahl ist. Dazu werden die Linse L629 in die Linsen L6298 und L6299 sowie die Linse L630 in die Linsen L6308 und L6309 aufgespalten, wobei die Linse L6298 dann eine (110)-Linse der Dicke 17.40 mm, die Linse L6299 eine (110)-Linse der Dicke 4.87 mm, die Linse L6308 eine (110)-Linse der Dicke 12.53 mm und die Linse L6309 eine (100)-Linse der Dicke 8.70 mm ist. Der resultierende maximale optische Wegunterschied liegt bei 3,1 nm. Die Linsen L6298 und L6299, ebenso wie die Linsen L6308 und L6309 können als Linsenteile optisch nahtlos, beispielsweise durch Ansprengen, gefügt werden. Another way to avoid the disruptive influence of intrinsic birefringence to reduce the lenses L629 and L630 is to use two (110) lenses with one (100) - Combine lens. The two (110) lenses are rotated 90 ° to each other to be installed while the angle of rotation between the (100) lens and the (110) lenses 45 ° + m.90 °, where m is an integer. For this purpose, the lens L629 in the Lenses L6298 and L6299 as well as the lens L630 in the lenses L6308 and L6309 split, the lens L6298 then a (110) lens with a thickness of 17.40 mm, the lens L6299 a (110) lens with a thickness of 4.87 mm, lens L6308 a (110) lens with a thickness 12.53 mm and the lens L6309 is a (100) lens with a thickness of 8.70 mm. The resulting one maximum optical path difference is 3.1 nm. The lenses L6298 and L6299, likewise like the lenses L6308 and L6309 can be optically seamless as lens parts, for example by wringing.

In Fig. 8 ist der Linsenschnitt eines katadioptrischen Projektionsobjektivs 711 für die Wellenlänge 157 nm dargestellt. Die optischen Daten für dieses Objektiv sind in Tabelle 3 zusammengestellt. Das Ausführungsbeispiel ist der Patentanmeldung PCT/EP 00/13148 der Anmelderin entnommen und entspricht dort Fig. 9 beziehungsweise Tabelle 8. Zur näheren Beschreibung der Funktionsweise des Objektivs wird auf die Patentanmeldung PCT/EP 00/13148 verwiesen. Alle Linsen dieses Objektivs bestehen aus Kalzium-Fluorid- Kristall. Die bildseitige numerische Apertur des Objektivs beträgt 0.8. In FIG. 8, the lens section of a catadioptric projection objective 711 is shown for the wavelength of 157 nm. The optical data for this lens are summarized in Table 3. The exemplary embodiment is taken from the applicant's patent application PCT / EP 00/13148 and corresponds there to FIG. 9 or table 8. For a more detailed description of the functioning of the lens, reference is made to patent application PCT / EP 00/13148. All lenses of this lens are made of calcium fluoride crystal. The numerical aperture of the objective on the image side is 0.8.

Für das Ausführungsbeispiel der Fig. 8 wurden die Öffnungswinkel θ und Strahlwege RLL des oberen äußersten Aperturstrahls 713 und des unteren äußersten Aperturstrahls 715 für die einzelnen Linsen L801 bis L817 berechnet. Die äußersten Aperturstrahlen 713 und 715 gehen dabei von dem Objektpunkt mit den Koordinaten x = 0 mm und y = -82.15 mm aus und weisen in der Bildebene Winkel bezüglich der optischen Achse auf, welche der bildseitigen numerischen Apertur entsprechen. Der obere und der untere äußerste Aperturstrahl wurden berechnet, da es sich um ein achsfernes Objektfeld handelt und somit die Aperturstrahlen nicht symmetrisch zur optischen Achse verlaufen, wie dies für den äußersten Aperturstrahl des Ausführungsbeispiels der Fig. 7 der Fall war. For the exemplary embodiment in FIG. 8, the opening angles θ and beam paths RL L of the upper outermost aperture beam 713 and the lower outermost aperture beam 715 were calculated for the individual lenses L801 to L817. The outermost aperture beams 713 and 715 proceed from the object point with the coordinates x = 0 mm and y = -82.15 mm and have angles in the image plane with respect to the optical axis which correspond to the numerical aperture on the image side. The upper and lower outermost aperture beams were calculated because the object field is remote from the axis and therefore the aperture beams are not symmetrical to the optical axis, as was the case for the outermost aperture beam of the exemplary embodiment in FIG. 7.

In Tabelle 4 sind die Daten für den oberen äußersten Aperturstrahl und in Tabelle 5 für den unteren äußersten Aperturstrahl zusammengestellt. Neben den Öffnungswinkeln θ und den Weglängen RLL für den äußersten Aperturstrahl sind in Tabelle 4 und Tabelle 5 die optischen Wegunterschiede für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisatoinszustände für verschiedene Linsenorientierungen zusammengestellt; und zwar für (111)-Linsen, (100)-Linsen und (110)-Linsen, wobei der Azimutwinkel αL des äußersten Randstrahl innerhalb der Linsen für eine (111)-Linse 0° und 60°, für eine (100)-Linse 0° und 45° und für eine (110)-Linse 0°, 45°, 90° und 135° beträgt. Tabelle 4

Tabelle 5

Table 4 shows the data for the top outermost aperture beam and in Table 5 for the bottom outermost aperture beam. In addition to the opening angles θ and the path lengths RL L for the outermost aperture beam, Table 4 and Table 5 summarize the optical path differences for two mutually orthogonal linear polarization states for different lens orientations; namely for (111) lenses, (100) lenses and (110) lenses, the azimuth angle α L of the outermost edge ray within the lenses for a (111) lens 0 ° and 60 °, for a (100) Lens is 0 ° and 45 ° and for a (110) lens is 0 °, 45 °, 90 ° and 135 °. Table 4

Table 5

Tabelle 4 und Tabelle 5 ist zu entnehmen, daß die Öffnungswinkel θ für die Linsen L815 bis L817 größer als 25° sind. Auch in diesem Ausführungsbeispiel weisen die der Bildebene am nächsten gelegenen Linsen L815 bis L817 große Öffnungswinkel auf. Durch das Design der Linsen L815 bis L817 wurde erreicht, daß der maximale Öffnungswinkel kleiner gleich


ist. Der maximale Öffnungswinkel für den äußersten Aperturstrahl beträgt 30.8° für die Linse L817.
Table 4 and Table 5 show that the opening angles θ for the lenses L815 to L817 are greater than 25 °. In this exemplary embodiment, too, the lenses L815 to L817 closest to the image plane have large opening angles. The design of the lenses L815 to L817 ensures that the maximum opening angle is less than or equal to


is. The maximum opening angle for the outermost aperture beam is 30.8 ° for the L817 lens.

Der Durchmesser der Blende, welche sich zwischen den Linsen L811 und L812 befindet, beträgt 193 mm. Die Durchmesser der Linsen L815 bis L817 sind alle kleiner als 162 mm. Somit sind die Durchmesser dieser Linsen, welche hohe Öffnungswinkel aufweisen, kleiner als 85% des Blendendurchmessers. The diameter of the aperture, which is located between the lenses L811 and L812, is 193 mm. The diameters of the lenses L815 to L817 are all less than 162 mm. Thus the diameters of these lenses, which have high opening angles, less than 85% of the aperture diameter.

Tabelle 4 und Tabelle 5 ist zu entnehmen, daß es für Linsen mit großen Öfnnungswinkeln günstig ist, diese in (100)-Richtung zu orientieren, da die Doppelbrechungswerte insgesamt niedriger sind. Beispielsweise bei den Linsen L815 bis L817 sind die optischen Wegunterschiede um mehr als 20% niedriger. Table 4 and Table 5 show that it is for lenses with large opening angles it is favorable to orient this in the (100) direction since the birefringence values as a whole are lower. For example, the lenses L815 to L817 are optical Path differences are more than 20% lower.

Anhand des Ausführungsbeispiels der Fig. 8 soll im folgenden gezeigt werden, wie durch den parallelen Einsatz von Gruppen mit gegeneinander verdrehten (100)-Linsen und Gruppen mit gegeneinander verdrehten (111)-Linsen die intrinsische Doppelbrechung weitgehend kompensiert werden kann. Using the exemplary embodiment in FIG. 8, the following is intended to show how the intrinsic birefringence can be largely compensated for by the parallel use of groups with (100) lenses rotated relative to one another and groups with lenses rotated relative to one another (111).

Zunächst werden alle Kalzium-Fluorid in (111)-Orientierung ohne gegenseitiges Verdrehen der (111)-Linsen eingebaut. In diesem Fall ergibt sich ein maximaler optischer Wegunterschied für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände von 136 nm. Durch Drehen der (111)-Linsen kann der maximale optische Wegunterschied auf ca. 38 nm reduziert werden. Dazu werden die Linsen L801 und L804 zu einer Gruppe und die Linsen L802 und L803 zu einer weiteren Gruppe zusammengefaßt, wobei der Drehwinkel zwischen den Linsen jeweils 60° beträgt. Zu je einer Dreier-Gruppe werden die Linsen L808, L809 und L810, sowie die Linsen L815, L816 und L817 zusammengefaßt, wobei der Drehwinkel zwischen je zwei dieser Linsen 40° beträgt. Die Linsen L811, L812, L813 und L814 werden zu einer Vierer-Gruppe zusammengefaßt mit einem gegenseitigen Drehwinkel von 30°. First, all calcium fluoride in (111) orientation without twisting of the (111) lenses. In this case there is a maximum optical Path difference for two mutually orthogonal linear polarization states of 136 nm. By turning the (111) lenses, the maximum optical path difference can be approx. 38 nm be reduced. For this purpose, the lenses L801 and L804 become one group and the lenses L802 and L803 combined into another group, the angle of rotation is 60 ° between the lenses. The lenses become a group of three L808, L809 and L810, and the lenses L815, L816 and L817 combined, the Angle of rotation between two of these lenses is 40 °. Lenses L811, L812, L813 and L814 are combined into a group of four with a mutual 30 ° rotation angle.

Werden alle Kalzium-Fluorid in (100)-Orientierung ohne gegenseitiges Verdrehen der (100)-Linsen eingebaut, so ergibt sich ein maximaler optischer Wegunterschied für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände von 90.6 nm. Durch Drehen der (100)-Linsen kann der maximale optische Wegunterschied auf ca. 40 nm reduziert werden. Dazu werden die Linsen L801 und L804 zu einer Gruppe und die Linsen L802 und L803 zu einer weiteren Gruppe zusammengefaßt, wobei der Drehwinkel zwischen den Linsen jeweils 45° beträgt. Zu je einer Dreier-Gruppe werden die Linsen L808, L809 und L810, sowie die Linsen L815, L816 und L817 zusammengefaßt, wobei der Drehwinkel zwischen je zwei dieser Linsen 30° beträgt. Die Linsen L811, L812, L813 und L814 werden zu einer Vierer-Gruppe zusammengefaßt mit einem gegenseitigen Drehwinkel von 22.5°. Are all calcium fluoride in (100) orientation without twisting each other (100) lenses installed, there is a maximum optical path difference for two mutually orthogonal linear polarization states of 90.6 nm. By rotating the (100) lenses, the maximum optical path difference can be reduced to approx. 40 nm. For this purpose, the lenses L801 and L804 become one group and the lenses L802 and L803 combined into another group, the angle of rotation between the lenses is 45 ° each. The lenses L808, L809 and L810, and the lenses L815, L816 and L817 combined, the angle of rotation between two of these lenses are 30 °. Lenses L811, L812, L813 and L814 become one Group of four combined with a mutual rotation angle of 22.5 °.

Eine maximalen optischen Wegunterschied für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände von 7 nm erhält man, wenn man nun Gruppen mit (100)-Linsen mit Gruppen mit (111)-Linsen kombiniert. Dazu werden die Linsen L801 und L804 zu einer Gruppe von (111)-Linsen zusammengefaßt, wobei der Drehwinkel zwischen den Linsen 60° beträgt. Die Linsen L802 und L803 werden zu einer Gruppe von (100)-Linsen zusammengefaßt, wobei der Drehwinkel zwischen den Linsen 45° beträgt. Zu einer Dreier- Gruppe von (100)-Linsen werden die Linsen L808, L809 und L810 zusammengefaßt, wobei der Drehwinkel zwischen je zwei dieser Linsen 30° beträgt. Zu einer Dreier-Gruppe von (111)-Linsen werden die Linsen L815, L816 und L817 zusammengefaßt, wobei der Drehwinkel zwischen je zwei dieser Linsen 40° beträgt. Die Linsen L811, L812, L813 und L814 werden zu einer Vierer-Gruppe von (100)-Linsen zusammengefaßt mit einem Drehwinkel von 22.5°. Die Linsenachsen der nicht zu einer Gruppe zusammengefaßten Linsen L805 und L807 sind in <111>-Kristallrichtung orientiert, während die Linsenachse der Linse L806 in <100>-Kristallrichtung orientiert ist. Die Gruppen können gegenseitig beliebig um die optische Achse verdreht angeordnet sein. Diese Drehfreiheitsgrade lassen sich zur Kompensation nicht rotationssymmetrischer Aberrationen ausnützen, die beispielsweise durch die Fassung der Linsen erzeugt werden. A maximum optical path difference for two mutually orthogonal linear Polarization states of 7 nm can be obtained by using groups with (100) lenses Groups combined with (111) lenses. For this purpose, the lenses L801 and L804 become one Group of (111) lenses combined, the angle of rotation between the lenses Is 60 °. Lenses L802 and L803 become a group of (100) lenses summarized, the angle of rotation between the lenses is 45 °. To a triple Group of (100) lenses, the lenses L808, L809 and L810 are combined, the angle of rotation between two of these lenses is 30 °. To a group of three of (111) lenses, lenses L815, L816 and L817 are combined, the Angle of rotation between two of these lenses is 40 °. Lenses L811, L812, L813 and L814 are combined into a group of four (100) lenses with one Angle of rotation of 22.5 °. The lens axes of the not grouped together Lenses L805 and L807 are oriented in the <111> crystal direction, while the lens axis the lens L806 is oriented in the <100> crystal direction. The groups can be mutual can be arranged rotated around the optical axis. Let these degrees of freedom of rotation use to compensate for non-rotationally symmetrical aberrations that for example, be generated by the frame of the lenses.

Anhand des refraktiven Objektivs 611 soll im folgenden gezeigt werden, wie durch Belegung eines optischen Elements mit einer Kompensations-Beschichtung 613 der störende Einfluß von Doppelbrechungseffekten deutlich reduziert werden kann. Es sollen hierzu nur die Doppelbrechungs-Beiträge der beiden Linsen L629 und L630 betrachtet werden, die aus Kalzium-Fluorid bestehen und damit intrinsische Doppelbrechung zeigen. Die beiden Linsen haben in diesem Ausführungsbeispiel eine (111)-Orientierung und sind um 60° gegeneinander verdreht. Damit erreicht man eine nahezu rotationssymmetrische Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL. Für einen äußersten Aperturstrahl beträgt der maximale optische Wegunterschied ΔOPL zwischen 13.6 nm und 14.6 nm, je nach Azimutwinkel αR. Nun wird auf der der Bildebene O' zugewandten optischen Fläche der Linse L630 die in Tabelle 6 beschriebene Kompensations-Beschichtung 613 aufgebracht. Die Kompensations-Beschichtung 613 besteht aus 15 einzelnen Schichten aus den Materialien Magnesium-Fluorid (MgF2) und Lanthan-Fluorid (LaF3). n und k in Tabelle 6 geben Real- und Imaginärteil des Brechungsindex an. Die Schichtdicken sind homogen und weisen keinen lateralen Dickenverlauf auf. Die Aufdampfwinkel während der Beschichtung stehen senkrecht zur optischen Fläche der Linse L630. Mit der Kompensations-Beschichtung beträgt der resultierende optische Wegunterschied 1.1 nm und ist somit deutlich reduziert im Vergleich zum Objektiv ohne Kompensations- Beschichtung. Tabelle 6

The refractive objective 611 is intended to show in the following how the disruptive influence of birefringence effects can be significantly reduced by covering an optical element with a compensation coating 613 . Only the birefringence contributions of the two lenses L629 and L630, which consist of calcium fluoride and thus show intrinsic birefringence, should be considered. In this exemplary embodiment, the two lenses have a (111) orientation and are rotated by 60 ° with respect to one another. This results in an almost rotationally symmetrical distribution of the optical path differences ΔOPL. For an outermost aperture beam, the maximum optical path difference ΔOPL is between 13.6 nm and 14.6 nm, depending on the azimuth angle α R. Now the compensation coating 613 described in Table 6 is applied to the optical surface of the lens L630 facing the image plane O '. The compensation coating 613 consists of 15 individual layers made of the materials magnesium fluoride (MgF2) and lanthanum fluoride (LaF3). n and k in Table 6 indicate the real and imaginary parts of the refractive index. The layer thicknesses are homogeneous and have no lateral thickness curve. The evaporation angles during the coating are perpendicular to the optical surface of the L630 lens. With the compensation coating, the resulting optical path difference is 1.1 nm and is therefore significantly reduced compared to the lens without a compensation coating. Table 6

Eine analoge Vorgehensweise ist auch möglich, wenn statt der beiden letzten Linsen das gesamte Objektiv betrachtet wird. Anstatt die Doppelbrechung mit nur einem optischen Element mit einer Kompensations-Beschichtung zu kompensieren kann man auch mehrere optische Elemente mit Kompensations-Beschichtungen belegen. An analogous procedure is also possible if instead of the last two lenses entire lens is considered. Instead of birefringence with just one optical one It is also possible to compensate for several elements with a compensation coating cover optical elements with compensation coatings.

Das Verfahren kann auch angewendet werden, um Doppelbrechung in einem Gesamtsystem zu kompensieren, wobei die Ursachen dieser Doppelbrechung Spannungsdoppelbrechung, intrinsische Doppelbrechung und Doppelbrechung durch die übrigen Schichten sein können. The method can also be applied to birefringence in one Compensate overall system, taking the causes of this birefringence Stress birefringence, intrinsic birefringence and birefringence through the remaining layers can be.

Nach der Endjustage eines Systems wird die Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL für ein oder mehrere Strahlenbüschel in der Bildebene bestimmt. Mittels eines Programms zur Optimierung von Schichten wird dann die notwendige Kompensationsschicht berechnet und zum Beispiel auf der der Bildebene am nächsten gelegenen Systemfläche aufgebracht. Es ist günstig, wenn das der Bildebene am nächsten gelegene optische Element austauschbar ist. So lassen sich auch Doppelbrechungs-Effekte, die erst mit dem Betrieb des Objektivs entstehen, korrigieren. After the final adjustment of a system, the distribution of the optical path differences ΔOPL determined for one or more tufts of rays in the image plane. By means of a The program to optimize layers will then be necessary Compensation layer calculated and for example on the closest to the image plane applied system area. It is convenient if that is closest to the image plane located optical element is interchangeable. So birefringence effects, that arise only with the operation of the lens.

Um Doppelbrechung von Kristallen im UV zu kompensieren, kann man, wie oben beschrieben, Kristall-Elemente mit verschiedenen Orientierungen der Kristallachsen hintereinander anordnen. Wenn man in einem optischen System Linsen mit verschiedenen Kristallrichtungen hintereinander anordnet, hat man das Problem, daß vielfach Linsen mit verschiedenen Winkeln durchstrahlt werden, die Kompensation dann möglicherweise nur eingeschränkt möglich ist. Bei Optiken, die nur eine Kristalllinse enthalten, ist diese Art der Kompensation überhaupt nicht möglich. To compensate for birefringence of crystals in UV, you can, as above described crystal elements with different orientations of the crystal axes arrange one after the other. If you have lenses with different in an optical system Arranging crystal directions one behind the other, one has the problem that lenses often have be irradiated at different angles, the compensation may then only is possible to a limited extent. This is the case for optics that contain only one crystal lens compensation is not possible at all.

Ein Lösungsmöglichkeit ist es, eine Linse konstruktiv in zwei aufzuspalten, die verdreht gegeneinander anzusprengen sind. Praktisch leidet dieses Verfahren an Spannungen, die die Passe verformen und daran, daß die beiden Hälften lateral mit einer Genauigkeit von Mikrometern positioniert werden müssen. One solution is to constructively split a lens into two that twists are to be blown against each other. In practice, this process suffers from tensions that deform the yoke and remember that the two halves laterally with an accuracy of Micrometers must be positioned.

Vorgeschlagen wird, Blanks aus aneinander angesprengten, hinsichtlich der Orientierung der Kristallachsen gegeneinander verdrehten Einzelplatten herzustellen, die dann zu einer Linse gefräst und poliert werden. Alles obengesagte über die Orientierung gilt auch hierfür. Außer dem klassischen Ansprengen (wringing) der Optik-Fertigung sind auch alle anderen Fügetechniken mit innigem Kontakt und geringstmöglichem Spannungseintrag möglich und von der Erfindung umfaßt. Das Ansprengen kann insbesondere durch Schichten, z. B. aus Quarzglas, unterstützt werden. Wichtig ist, daß an der Fügestelle keine Brechung oder Reflexion auftritt, die störend wäre. It is suggested that blanks be blasted against each other in terms of orientation of the crystal axes to produce twisted individual plates, which then become one Lens can be milled and polished. All of the above about orientation also applies here. In addition to the classic wringing of optics manufacturing, everyone else is Joining techniques with intimate contact and the lowest possible tension input possible and encompassed by the invention. The wringing can in particular by layers, for. B. made of quartz glass. It is important that there is no refraction or Reflection occurs that would be distracting.

Die Auswahl der Orientierungen erfolgt nach den oben beschriebenen Regeln. The orientation is selected according to the rules described above.

Als Ausführungsbeispiele werden Blanks angegeben, aus denen sich beispielsweise die Linse L816 für das Projektionsobjektiv der Fig. 8 fertigen läßt. Die Linse L816 weist eine konvexe asphärische Vorderfläche mit dem Scheitelradius 342.13 mm und eine konkave sphärische Rückfläche mit dem Scheitelradius 449.26 mm auf. Die axiale Dicke beträgt 37.3 mm. Das Linsenmaterial ist Kalzium-Fluorid. Der Linsendurchmesser beträgt 141 mm. Das Blank, aus dem die Linse herausgearbeitet werden soll, benötigt mindestens eine Gesamtdicke von 45 mm und einen Durchmesser von 150 mm. Das Blank kann dabei aus zwei gegeneinander um 45° gedrehten (100)-Platten der Dicke 9.0 mm und zwei gegeneinander um 60° gedrehten (111)-Platten der Dicke 13.5 mm bestehen, die optisch nahtlos gefügt sind. Die (100)-Platten und die (111)-Platten sollten dabei jeweils benachbart angeordnet sein. Blanks are specified as exemplary embodiments, from which, for example, the lens L816 for the projection objective of FIG. 8 can be produced. The lens L816 has a convex aspherical front surface with an apex radius of 342.13 mm and a concave spherical rear surface with an apex radius of 449.26 mm. The axial thickness is 37.3 mm. The lens material is calcium fluoride. The lens diameter is 141 mm. The blank from which the lens is to be worked out requires at least a total thickness of 45 mm and a diameter of 150 mm. The blank can consist of two (100) plates with a thickness of 9.0 mm rotated against each other by 45 ° and two (111) plates with a thickness of 13.5 mm rotated against each other by 60 °, which are optically seamless. The (100) plates and the (111) plates should each be arranged adjacent to one another.

In einer weiteren Ausführungsform werden sechs jeweils gegeneinander um 45° gedrehte (100)-Platten der Dicke 3.0 mm und sechs jeweils gegeneinander um 60° gedrehte (111)- Platten der Dicke 4.5 optisch nahtlos gefügt, wobei jeweils nach zwei (100)-Platten zwei (111)-Platten folgen. In a further embodiment, six are rotated relative to one another by 45 ° (100) plates with a thickness of 3.0 mm and six (111) rotated against each other by 60 ° Panels of thickness 4.5 optically joined seamlessly, two after every two (100) panels (111) plates follow.

In einer weiteren Ausführungsform werden vier jeweils gegeneinander um 45° gedrehte (110)-Platten der Dicke 9.0 mm und zwei gegeneinander um 45° gedrehte (100)-Platten der Dicke 4.5 optisch nahtlos gefügt, wobei die zwei (100)-Platten auf die vier (110)-Platten folgen. In a further embodiment, four are rotated relative to one another by 45 ° (110) plates with a thickness of 9.0 mm and two (100) plates of the Thickness 4.5 optically seamlessly joined, with the two (100) plates on the four (110) plates consequences.

In einer weiteren Ausführungsform werden acht jeweils gegeneinander um 45° gedrehte (110)-Platten der Dicke 4.5 mm und vier gegeneinander um 45° gedrehte (100)-Platten der Dicke 2.25 optisch nahtlos gefügt, wobei nach vier (110)-Platten jeweils zwei (100)-Platten folgen. In a further embodiment, eight are rotated relative to one another by 45 ° (110) plates with a thickness of 4.5 mm and four (100) plates rotated against each other by 45 ° Thickness 2.25 optically joined seamlessly, whereby after four (110) plates two (100) plates each consequences.

Anhand von Fig. 9 wird der prinzipielle Aufbau einer Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage beschrieben. Die Projektionsbelichtungsanlage 81 weist eine Beleuchtungseinrichtung 83 und Projektionsobjektiv 85 auf. Das Projektionsobjektiv 85 umfaßt eine Linsenanordnung 819 mit einer Aperturblende AP, wobei durch die Linsenanordnung 89 eine optische Achse 87 definiert wird. Ausführungsbeispiele für die Linsenanordnung 89 sind in Fig. 6 und Fig. 7 gegeben. Zwischen der Beleuchtungseinrichtung 83 und dem Projektionsobjektiv 85 ist eine Maske 89 angeordnet, die mittels eines Maskenhalters 811 im Strahlengang gehalten wird. Solche in der Mikrolithographie verwendeten Masken 89 weisen eine Mikrometer-Nanometer Struktur auf, die mittels des Projektionsobjektives 85 beispielsweise um den Faktor 4 oder 5 verkleinert auf eine Bildebene 813 abgebildet wird. In der Bildebene 813 wird ein durch einen Substrathalter 817 positioniertes lichtempfindliches Substrat 815, beziehungsweise ein Wafer, gehalten. The basic structure of a microlithography projection exposure system is described with reference to FIG. 9. The projection exposure system 81 has an illumination device 83 and a projection lens 85 . The projection objective 85 comprises a lens arrangement 819 with an aperture diaphragm AP, an optical axis 87 being defined by the lens arrangement 89 . Exemplary embodiments of the lens assembly 89 are shown in FIG. 6 and FIG. Given. 7 A mask 89 is arranged between the illumination device 83 and the projection lens 85 and is held in the beam path by means of a mask holder 811 . Such masks 89 used in microlithography have a micrometer-nanometer structure, which is imaged on the image plane 813 by means of the projection objective 85, for example reduced by a factor of 4 or 5. A light-sensitive substrate 815 , or a wafer, positioned by a substrate holder 817 is held in the image plane 813 .

Die noch auflösbaren minimalen Strukturen hängen von der Wellenlänge λ des für die Beleuchtung verwendeten Lichtes sowie von der bildseitigen numerischen Apertur des Projektionsobjektives 85 ab, wobei die maximal erreichbare Auflösung der Projektionsbelichtungsanlage 81 mit abnehmender Wellenlänge λ der Beleuchtungseinrichtung 83 und mit zunehmender bildseitiger numerischer Apertur des Projektionsobjektives 85 steigt. Mit den in Fig. 6 und Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispielen lassen sich Auflösungen kleiner 150 nm realisieren. Deshalb müssen auch Effekte wie die intrinsische Doppelbrechung minimiert werden. Durch die Erfindung ist es gelungen, den störenden Einfluß der intrinsichen Doppelbrechung gerade bei Projektionsobjektiven mit großen bildseitigen numerischen Aperturen stark zu reduzieren. TABELLE 1







TABELLE 3







The minimum structures that can still be resolved depend on the wavelength λ of the light used for the illumination and on the numerical aperture of the projection lens 85 on the image side, the maximum achievable resolution of the projection exposure system 81 with decreasing wavelength λ of the illumination device 83 and with increasing numerical aperture of the projection lens on the image side 85 rises. With those shown in FIG. 6 and FIG. 7, the embodiments shown resolutions can realize small nm 150th Therefore effects such as intrinsic birefringence must also be minimized. The invention has succeeded in greatly reducing the disruptive influence of intrinsic birefringence, particularly in the case of projection objectives with large numerical apertures on the image side. TABLE 1







TABLE 3







Claims (66)

1. Objektiv (611, 711), insbesondere ein Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage (81), mit einer Mehrzahl von Linsen (L601-L630, L801-L817), mit mindestens einer Linse (1) aus Fluorid-Kristall, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Linse (1) eine (100)-Linse mit einer Linsenachse (EA) ist, welche annähernd senkrecht auf den {100}-Kristallebenen oder auf den dazu äquivalenten Kristallebenen des Fluorid-Kristalls steht. 1. lens ( 611 , 711 ), in particular a projection lens for a microlithography projection exposure system ( 81 ), with a plurality of lenses (L601-L630, L801-L817), with at least one lens ( 1 ) made of fluoride crystal, characterized that the at least one lens ( 1 ) is a (100) lens with a lens axis (EA) which is approximately perpendicular to the {100} crystal planes or to the equivalent crystal planes of the fluoride crystal. 2. Objektiv nach Anspruch 1, wobei die (100)-Linse eine rotationssymmetrische Linse mit einer Symmetrieachse ist und die Symmetrieachse mit der Linsenachse der (100)-Linse zusammenfällt. 2. Lens according to claim 1, wherein the (100) lens with a rotationally symmetrical lens is an axis of symmetry and the axis of symmetry with the lens axis of the (100) lens coincides. 3. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 2 mit einer optischen Achse (OA), wobei die Linsenachse der (100)-Linse mit der optischen Achse des Objektivs zusammenfällt. 3. Lens according to one of claims 1 to 2 with an optical axis (OA), wherein the The lens axis of the (100) lens coincides with the optical axis of the lens. 4. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei innerhalb des Objektives Lichtstrahlen von einer Objektebene (O) zu einer Bildebene (O') verlaufen und mindestens ein Lichtstrahl (609, 713, 715) innerhalb der (100)-Linse einen Strahlwinkel bezüglich der Linsenachse aufweist, der größer als 25°, insbesondere größer als 30° ist. 4. Objective according to one of claims 1 to 3, wherein within the objective light rays run from an object plane (O) to an image plane (O ') and at least one light beam ( 609 , 713 , 715 ) within the (100) lens has a beam angle with respect to the lens axis, which is greater than 25 °, in particular greater than 30 °. 5. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei innerhalb des Objektives Lichtstrahlen von einer Objektebene zu einer Bildebene verlaufen und alle Lichtstrahlen innerhalb der (100)-Linse Strahlwinkel bezüglich der Linsenachse aufweisen, die maximal 45°, insbesondere maximal


betragen, wobei NA die bildseitige numerische Apertur bezeichnet und nFK die Brechzahl des Fluorid- Kristalls.
5. Objective according to one of claims 1 to 4, wherein within the objective light rays run from an object plane to an image plane and all light rays within the (100) lens have beam angles with respect to the lens axis that are at most 45 °, in particular at most


amount, where NA denotes the numerical aperture on the image side and n FK the refractive index of the fluoride crystal.
6. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer Blendenebene, wobei die Blendenebene einen Blendendurchmesser aufweist und wobei die (100)-Linse einen Linsendurchmesser aufweist und wobei der Linsendurchmesser kleiner als 85%, insbesondere kleiner als 80% des Blendendurchmessers ist. 6. Lens according to one of claims 1 to 5 with an aperture plane, wherein the Aperture plane has an aperture diameter and the (100) lens one Has lens diameter and wherein the lens diameter is less than 85%, is in particular less than 80% of the diaphragm diameter. 7. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Bildebene, wobei die (100)-Linse (L630, L817) die der Bildebene nächste Linse ist. 7. Lens according to one of claims 1 to 6 with an image plane, wherein the (100) lens (L630, L817) is the lens closest to the image plane. 8. Objektiv (611, 711), insbesondere Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage,
mit mindestens zwei Linsen oder Linsenteilen aus Fluorid-Kristall,
wobei die Linsen oder die Linsenteile Linsenachsen aufweisen, welche jeweils annähernd in eine Hauptkristallrichtung weisen,
wobei auf einen Bildpunkt in einer Bildebene ein Strahlbüschel mit Strahlen trifft,
welche jeweils einen Azimutwinkel αR, einen Öffnungswinkel θR und einen optischen Wegunterschied ΔOPL für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Linsen oder die Linsenteile gegeneinander um die Linsenachsen derart verdreht angeordnet sind, daß die Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL(αR, θR) des Strahlbüschels als Funktion des Azimutwinkels αR und des Öffnungswinkels θR wesentlich reduzierte Werte aufweist im Vergleich zu Linsen oder Linsenteilen, deren Linsenachsen in die gleiche Hauptkristallrichtung weisen und die nicht gegeneinander um die Linsenachsen verdreht angeordnet sind.
8. lens ( 611 , 711 ), in particular projection lens for a microlithography projection exposure system,
with at least two lenses or lens parts made of fluoride crystal,
wherein the lenses or the lens parts have lens axes which each point approximately in a main crystal direction,
where a bundle of rays with rays strikes an image point in an image plane,
which each have an azimuth angle α R , an aperture angle θ R and an optical path difference ΔOPL for two mutually orthogonal linear polarization states,
characterized,
that the lenses or the lens parts are arranged rotated relative to one another about the lens axes in such a way that the distribution of the optical path differences ΔOPL (α R , θ R ) of the bundle of rays as a function of the azimuth angle α R and the opening angle θ R has significantly reduced values compared to lenses or lens parts, the lens axes of which point in the same main crystal direction and which are not rotated relative to one another about the lens axes.
9. Objektiv nach Anspruch 8, wobei die optischen Wegunterschiede ΔOPL als Funktion des Azimutwinkels αR für einen vorgegebenen Öffnungswinkel θ0 weniger als 30%, insbesondere weniger als 20% variieren. 9. Lens according to claim 8, wherein the optical path differences ΔOPL as a function of the azimuth angle α R for a predetermined aperture angle θ 0 vary less than 30%, in particular less than 20%. 10. Objektiv nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die Linsen oder Linsenteile jeweils eine Doppelbrechungsverteilung Δn(αL, θL) aufweisen, deren Doppelbrechungswerte Δn von Azimutwinkeln αL bezüglich einer zur Linsenachse senkrecht stehenden Bezugsrichtung und von Öffnungswinkeln θR bezüglich der Linsenachse abhängen, wobei die Doppelbrechungsverteilung Δn(αL, θL) eine k-zählige Azimutalsymmetrie aufweist,
wobei zwischen den Bezugsrichtungen der einzelnen Linsen oder Linsenteile Drehwinkel γ definiert sind,
wobei eine Anzahl von n Linsen oder n Linsenteilen eine Gruppe bilden, innerhalb derer die Linsenachsen in die gleiche Hauptkristallrichtung oder eine dazu äquivalente Hauptkristallrichtung weisen und innerhalb der die Doppelbrechungsverteilungen Δn(αL, θL) bezüglich der Bezugsrichtungen den gleichen azimutalen Verlauf aufweisen, wobei für den Drehwinkel γ zwischen je zwei Linsen oder Linsenteilen einer Gruppe gilt:


wobei m eine ganze Zahl ist.
10. Lens according to one of claims 8 or 9, wherein the lenses or lens parts each have a birefringence distribution Δn (α L , θ L ), the birefringence values Δn of azimuth angles α L with respect to a reference direction perpendicular to the lens axis and of opening angles θ R with respect to Depend on the lens axis, the birefringence distribution Δn (α L , θ L ) having a k-fold azimuthal symmetry,
where angles of rotation γ are defined between the reference directions of the individual lenses or lens parts,
wherein a number of n lenses or n lens parts form a group within which the lens axes point in the same main crystal direction or an equivalent main crystal direction and within which the birefringence distributions Δn (α L , θ L ) have the same azimuthal course with respect to the reference directions, where for the angle of rotation γ between two lenses or lens parts of a group:


where m is an integer.
11. Objektiv nach Anspruch 10, wobei ein äußerster Aperturstrahl (609, 713, 715) des Strahlbüschels innerhalb der Linsen oder Linsenteile jeweils einen Öffnungswinkel θL aufweist und wobei die Öffnungswinkel θL innerhalb der Linsen oder Linsenteile der Gruppe maximal um 30%, insbesondere maximal um 20% variieren. 11. The lens of claim 10, wherein an outermost aperture beam (609, 713, 715) of the bundle of rays within the lenses or lens parts each has an opening angle θ L and wherein the opening angle θ L within the lenses or lens parts of the group by a maximum of 30%, in particular vary by a maximum of 20%. 12. Objektiv nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei ein äußerster Aperturstrahl (609, 713, 715) des Strahlbüschels innerhalb der Linsen oder Linsenteile jeweils einen Strahlweg RLL zurücklegt und wobei die Strahlwege RLL innerhalb der Linsen oder Linsenteile der Gruppe maximal um 30%, insbesondere maximal um 20% variieren. 12. Lens according to any one of claims 10 or 11, wherein an outermost aperture (609, 713, 715) of the light bundle within the lenses or lens portions each traverses a beam path RL L and wherein the beam paths RL L within the lens or lens parts of the group by a maximum of 30%, in particular vary by a maximum of 20%. 13. Objektiv nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die bei Drehwinkel γ = 0° für die einzelnen Linsen oder Linsenteile einer Gruppe bestimmten optischen Wegunterschiede ΔOPL für einen äußersten Aperturstrahl (609, 713, 715) des Strahlbüschels maximal um 30%, insbesondere maximal um 20% variieren. 13. Objective according to one of claims 10 to 12, wherein the optical path differences ΔOPL for an outermost aperture beam ( 609 , 713 , 715 ) of the bundle of rays determined at a rotation angle γ = 0 ° for the individual lenses or lens parts of a group do not exceed 30%, in particular vary by a maximum of 20%. 14. Objektiv nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Gruppe 2 bis 4 Linsen oder Linsenteile umfaßt. 14. Lens according to one of claims 10 to 13, wherein the group 2 to 4 lenses or Includes lens parts. 15. Objektiv nach Anspruch 14, wobei die Linsen (L629, L630) oder Linsenteile benachbart angeordnet sind, insbesondere aneinander angesprengt sind. 15. The lens of claim 14, wherein the lenses (L629, L630) or lens parts are arranged adjacent, in particular are blown against each other. 16. Objektiv nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei das Objektiv mindestens zwei Gruppen mit jeweils gegeneinander verdrehten Linsen oder Linsenteilen aufweist. 16. Lens according to one of claims 10 to 15, wherein the lens at least two Has groups with each other twisted lenses or lens parts. 17. Objektiv nach einem der Ansprüche 8 bis 16, wobei die Linsenachsen in die <111>- Kristallrichtung oder dazu äquivalente Hauptkristallrichtungen weisen und die Doppelbrechungsverteilung Δn(αL, θL) der Linsen oder Linsenteile eine 3-zählige Azimutalsymmetrie aufweist. 17. Objective according to one of claims 8 to 16, wherein the lens axes point in the <111> crystal direction or main crystal directions equivalent thereto and the birefringence distribution Δn (α L , θ L ) of the lenses or lens parts has a 3-fold azimuthal symmetry. 18. Objektiv nach einem der Ansprüche 8 bis 16, wobei die Linsenachsen in die <100>- Kristallrichtung oder dazu äquivalente Hauptkristallrichtungen weisen und die Doppelbrechungsverteilung Δn(αL, θL) der Linsen oder Linsenteile eine 4-zählige Azimutalsymmetrie aufweist. 18. Objective according to one of claims 8 to 16, wherein the lens axes point in the <100> crystal direction or main crystal directions equivalent thereto and the birefringence distribution Δn (α L , θ L ) of the lenses or lens parts has a 4-fold azimuthal symmetry. 19. Objektiv nach einem der Ansprüche 8 bis 16, wobei die Linsenachsen in die <110>- Kristallrichtung oder dazu äquivalente Hauptkristallrichtungen weisen und die Doppelbrechungsverteilung Δn(αL, θL) der Linsen oder Linsenteile eine 2-zählige Azimutalsymmetrie aufweist. 19. Objective according to one of claims 8 to 16, wherein the lens axes point in the <110> crystal direction or main crystal directions equivalent thereto and the birefringence distribution Δn (α L , θ L ) of the lenses or lens parts has a 2-fold azimuthal symmetry. 20. Objektiv nach einem der Ansprüche 8 bis 19, wobei die Linsenachsen der Linsen oder Linsenteile einer ersten Gruppe in die <100>-Kristallrichtung oder in eine dazu äquivalente Hauptkristallrichtung weisen und die Linsenachsen der Linsen oder Linsenteile einer zweiten Gruppe in die <111>-Kristallrichtung oder in eine dazu äquivalente Hauptkristallrichtung weisen. 20. Lens according to one of claims 8 to 19, wherein the lens axes of the lenses or Lens parts of a first group in the <100> crystal direction or in one of them have equivalent main crystal direction and the lens axes of the lenses or Lens parts of a second group in the <111> crystal direction or in one of them have equivalent main crystal direction. 21. Objektiv nach einem der Ansprüche 8 bis 19, wobei die Linsenachsen der Linsen oder Linsenteile einer ersten Gruppe in die <100>-Kristallrichtung oder in eine dazu äquivalente Hauptkristallrichtung weisen und die Linsenachsen der Linsen oder Linsenteile einer zweiten Gruppe in die <110>-Kristallrichtung oder in eine dazu äquivalente Hauptkristallrichtung weisen. 21. Lens according to one of claims 8 to 19, wherein the lens axes of the lenses or Lens parts of a first group in the <100> crystal direction or in one of them have equivalent main crystal direction and the lens axes of the lenses or Lens parts of a second group in the <110> crystal direction or in one have equivalent main crystal direction. 22. Objektiv nach Anspruch 20 oder 21, wobei sich die Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL(αR, θR) aus einer ersten Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL1R, θR), welche durch die Linsen oder Linsenteile von allen ersten Gruppen hervorgerufen wird, und einer zweiten Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL2R, θR), welche durch die Linsen oder Linsenteile von allen zweiten Gruppen hervorgerufen wird, zusammensetzt und sich der Betrag des Maximalwerts der ersten Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL1R, θR) maximal um 30%, insbesondere maximal um 20% vom Betrag des Maximalwertes der zweiten Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL2R, θR) unterscheidet. 22. Lens according to claim 20 or 21, wherein the distribution of the optical path differences ΔOPL (α R , θ R ) from a first distribution of the optical path differences ΔOPL 1R , θ R ), which through the lenses or lens parts of all the first Groups, and a second distribution of the optical path differences ΔOPL 2R , θ R ), which is caused by the lenses or lens parts of all second groups, and the amount of the maximum value of the first distribution of the optical path differences ΔOPL 1 ( α R , θ R ) differs by a maximum of 30%, in particular by a maximum of 20% from the amount of the maximum value of the second distribution of the optical path differences ΔOPL 2R , θ R ). 23. Objektiv (611) nach einem der Ansprüche 8 bis 22, wobei die Linsen oder Linsenteile zu einer Vielzahl von optischen Elementen mit optischen Flächen gehören, und wobei mindestens eine optische Fläche mit einer Kompensations-Beschichtung (613) belegt ist, wobei die Kompensations-Beschichtung derart ausgelegt ist, daß die Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL(αR, θR) des Strahlbüschels als Funktion des Azimutwinkels αR und des Öffnungswinkels θR wesentlich reduzierte Werte aufweist im Vergleich zu einem Objektiv ohne eine Kompensations-Beschichtung. 23. Objective ( 611 ) according to one of claims 8 to 22, wherein the lenses or lens parts belong to a plurality of optical elements with optical surfaces, and wherein at least one optical surface is covered with a compensation coating ( 613 ), the compensation -Coating is designed such that the distribution of the optical path differences ΔOPL (α R , θ R ) of the beam as a function of the azimuth angle α R and the aperture angle θ R has significantly reduced values compared to a lens without a compensation coating. 24. Objektiv (611) nach Anspruch 23, wobei das optische Element mit der Kompensations- Beschichtung eine Elementachse aufweist, und wobei die Kompensations- Beschichtung eine effektive Doppelbrechungsverteilung aufweist, deren effektive Doppelberechungswerte von Azimutwinkeln αF bezüglich einer zur Elementachse senkrecht stehenden Bezugsrichtung und von Öffnungswinkeln θF bezüglich der Elementachse abhängen. 24. Objective ( 611 ) according to claim 23, wherein the optical element with the compensation coating has an element axis, and wherein the compensation coating has an effective birefringence distribution whose effective double calculation values of azimuth angles α F with respect to a reference direction perpendicular to the element axis and of Depend opening angles θ F with respect to the element axis. 25. Objektiv nach Anspruch 24, wobei die effektive Doppelbrechungsverteilung der Kompensations-Beschichtung für den Öffnungswinkel θF = 0° annähernd Null ist. 25. The lens of claim 24, wherein the effective birefringence distribution of the compensation coating for the aperture angle θ F = 0 ° is approximately zero. 26. Objektiv nach einem der Ansprüche 24 und 25, wobei die effektive Doppelberechungsverteilung primär nur vom Öffnungswinkel θF abhängt. 26. Objective according to one of claims 24 and 25, wherein the effective double calculation distribution primarily depends only on the aperture angle θ F. 27. Objektiv nach einem der Ansprüche 23 bis 26, wobei das optische Element mit der Kompensations-Beschichtung eine der Linsen aus Fluorid-Kristall ist, und wobei die Elementachse die Linsenachse der Linse aus Fluorid-Kristall ist. 27. Lens according to one of claims 23 to 26, wherein the optical element with the Compensating coating is one of the fluoride crystal lenses, and being the Element axis is the lens axis of the fluoride crystal lens. 28. Objektiv nach einem der Ansprüche 23 bis 27, wobei mehrere optische Elemente mit Kompensations-Beschichtungen belegt sind. 28. Lens according to one of claims 23 to 27, wherein a plurality of optical elements with Compensation coatings are occupied. 29. Objektiv nach einem der Ansprüche 23 bis 28, wobei alle optischen Elemente mit Kompensations-Beschichtungen belegt sind. 29. Lens according to one of claims 23 to 28, wherein all optical elements with Compensation coatings are occupied. 30. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 29, wobei der Fluorid Kristall ein Kalzium- Fluorid Kristall, ein Strontium-Fluorid-Kristall oder ein Barium-Fluorid-Kristall ist. 30. Lens according to one of claims 1 to 29, wherein the fluoride crystal is a calcium Fluoride crystal, a strontium fluoride crystal or a barium fluoride crystal. 31. Objektiv (611), insbesondere Projektionsobjektiv für eine Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage,
mit mehreren optischen Elementen, insbesondere Linsen aus Fluorid-Kristall, mit optischen Flächen,
wobei auf einen Bildpunkt in einer Bildebene ein Strahlbüschel mit Strahlen trifft, welche jeweils einen optischen Wegunterschied ΔOPL für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine optische Fläche mit einer Kompensations-Beschichtung (613) belegt ist, wobei die Kompensations-Beschichtung derart ausgelegt ist, daß die optischen Wegunterschiede AOPL des Strahlbüschels wesentlich reduzierte Werte aufweisen im Vergleich zu einem Objektiv ohne eine Kompensations-Beschichtung.
31. lens ( 611 ), in particular projection lens for a microlithography projection exposure system,
with several optical elements, in particular lenses made of fluoride crystal, with optical surfaces,
wherein a bundle of rays strikes an image point in an image plane, each having an optical path difference ΔOPL for two mutually orthogonal linear polarization states, characterized in that at least one optical surface is coated with a compensation coating ( 613 ), the compensation Coating is designed such that the optical path differences AOPL of the bundle of rays have significantly reduced values compared to a lens without a compensation coating.
32. Objektiv nach Anspruch 31, wobei das optische Element mit der Kompensations- Beschichtung eine Elementachse aufweist, und wobei die Kompensations- Beschichtung eine effektive Doppelbrechungsverteilung aufweist, deren effektive Doppelbrechungswerte von Azimutwinkeln αF bezüglich einer zur Elementachse senkrecht stehenden Bezugsrichtung und von Öffnungswinkeln θF bezüglich der Elementachse abhängen. 32. Objective according to claim 31, wherein the optical element with the compensation coating has an element axis, and wherein the compensation coating has an effective birefringence distribution, the effective birefringence values of azimuth angles α F with respect to a reference direction perpendicular to the element axis and of opening angles θ F depend on the element axis. 33. Objektiv nach Anspruch 32, wobei die effektive Doppelbrechungsverteilung der Kompensations-Beschichtung für den Öffnungswinkel θF = 0° annähernd Null ist. 33. Lens according to claim 32, wherein the effective birefringence distribution of the compensation coating for the aperture angle θ F = 0 ° is approximately zero. 34. Objektiv nach einem der Ansprüche 32 und 33, wobei die effektive Doppelbrechungsverteilung der Kompensations-Beschichtung primär vom Öffnungswinkel θF abhängt. 34. Lens according to one of claims 32 and 33, wherein the effective birefringence distribution of the compensation coating depends primarily on the opening angle θ F. 35. Objektiv nach einem der Ansprüche 32 bis 36, wobei das optische Element mit der Kompensations-Beschichtung austauschbar ist. 35. Lens according to one of claims 32 to 36, wherein the optical element with the Compensation coating is interchangeable. 36. Objektiv nach einem der Ansprüche 31 bis 35, wobei mindestens zwei optische Elemente Linsen oder Linsenteile aus Fluorid-Kristall sind, wobei die Linsen oder die Linsenteile Linsenachsen aufweisen, wobei die Linsen oder die Linsenteile gegeneinander um die Linsenachsen derart verdreht angeordnet sind, daß die Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL(αR, θR) des Strahlbüschels als Funktion des Azimutwinkels αR und des Öffnungswinkels θR wesentlich reduzierte Werte aufweist im Vergleich zu Linsen oder Linsenteilen, deren Linsenachsen in die gleiche Hauptkristallrichtung weisen und die nicht gegeneinander um die Linsenachsen verdreht angeordnet sind. 36. Objective according to one of claims 31 to 35, wherein at least two optical elements are lenses or lens parts made of fluoride crystal, wherein the lenses or the lens parts have lens axes, the lenses or the lens parts being rotated relative to one another about the lens axes in such a way that the distribution of the optical path differences ΔOPL (α R , θ R ) of the bundle of rays as a function of the azimuth angle α R and the aperture angle θ R has significantly reduced values in comparison to lenses or lens parts whose lens axes point in the same main crystal direction and which do not conflict with each other Lens axes are arranged twisted. 37. Objektiv nach Anspruch 36, wobei die optischen Wegunterschiede ΔOPL als Funktion des Azimutwinkels αR für einen vorgegebenen Öffnungswinkel θ0 weniger als 30%, insbesondere weniger als 20% variieren. 37. Objective according to claim 36, wherein the optical path differences ΔOPL as a function of the azimuth angle α R vary for a predetermined aperture angle θ 0 less than 30%, in particular less than 20%. 38. Objektiv nach einem der Ansprüche 36 oder 37, wobei die Linsen oder Linsenteile jeweils eine Doppelbrechungsverteilung Δn(αL, θL) aufweisen, deren Doppelbrechungswerte Δn von Azimutwinkeln αL bezüglich einer zur Linsenachse senkrecht stehenden Bezugsrichtung und von Öffnungswinkeln θR bezüglich der Linsenachse abhängen,
wobei die Doppelbrechungsverteilung Δn(αL, θL) eine k-zählige Azimutalsymmetrie aufweist,
wobei zwischen den Bezugsrichtungen der einzelnen Linsen oder Linsenteile Drehwinkel γ definiert sind,
wobei eine Anzahl von n Linsen oder n Linsenteilen eine Gruppe bilden, innerhalb derer die Linsenachsen in die gleiche Hauptkristallrichtung oder eine dazu äquivalente Hauptkristallrichtung weisen und innerhalb der die Doppelbrechungsverteilungen Δn(αL, θL) bezüglich der Bezugsrichtungen den gleichen azimutalen Verlauf aufweisen, wobei für den Drehwinkel γ zwischen je zwei Linsen oder Linsenteilen einer Gruppe gilt:


wobei m eine ganze Zahl ist.
38. Objective according to one of claims 36 or 37, wherein the lenses or lens parts each have a birefringence distribution Δn (α L , θ L ), the birefringence values Δn of azimuth angles α L with respect to a reference direction perpendicular to the lens axis and of opening angles θ R with respect to Depend on the lens axis,
the birefringence distribution Δn (α L , θ L ) having a k-fold azimuthal symmetry,
where angles of rotation γ are defined between the reference directions of the individual lenses or lens parts,
wherein a number of n lenses or n lens parts form a group within which the lens axes point in the same main crystal direction or an equivalent main crystal direction and within which the birefringence distributions Δn (α L , θ L ) have the same azimuthal course with respect to the reference directions, where for the angle of rotation γ between two lenses or lens parts of a group:


where m is an integer.
39. Objektiv nach einem der Ansprüche 36 bis 38, wobei das optische Element mit der Kompensations-Beschichtung eine der Linsen aus Fluoridkristall ist, und wobei die Elementachse die Linsenachse der Linse aus Fluoridkristall ist. 39. Lens according to one of claims 36 to 38, wherein the optical element with the Compensation coating is one of the fluoride crystal lenses, and being the Element axis is the lens axis of the fluoride crystal lens. 40. Objektiv nach einem der Ansprüche 30 bis 39, wobei mehrere optische Elemente mit Kompensations-Beschichtungen belegt sind. 40. Lens according to one of claims 30 to 39, wherein a plurality of optical elements with Compensation coatings are occupied. 41. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 40, wobei das Objektiv eine bildseitige numerische Apertur NA aufweist und die bildseitige numerische Apertur NA größer als 0.7, insbesondere größer als 0.8 ist. 41. Lens according to one of claims 1 to 40, wherein the lens is an image-side has numerical aperture NA and the image-side numerical aperture NA is greater than 0.7, in particular greater than 0.8. 42. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 41, wobei das Objektiv für Wellenlängen kleiner 200 nm ausgelegt ist. 42. Lens according to one of claims 1 to 41, wherein the lens for wavelengths is designed smaller than 200 nm. 43. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 42, wobei das Objektiv für Wellenlängen kleiner 160 nm ausgelegt ist. 43. Lens according to one of claims 1 to 42, wherein the lens for wavelengths is designed smaller than 160 nm. 44. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 43, wobei das Objektiv (611) ein refraktives Objektiv ist. 44. Lens according to one of claims 1 to 43, wherein the lens ( 611 ) is a refractive lens. 45. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 44, wobei das Objektiv ein katadioptrisches Objektiv (711) mit Linsen und mindestens einem Spiegel (Sp2) ist. 45. Lens according to one of claims 1 to 44, wherein the lens is a catadioptric Objective (711) with lenses and at least one mirror (Sp2). 46. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 45, wobei alle Linsen aus Kalzium-Fluorid sind. 46. Lens according to one of claims 1 to 45, wherein all lenses made of calcium fluoride are. 47. Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage (81), umfassend
ein Beleuchtungssystem (83),
ein Objektiv 85) nach einem der Ansprüche 1 bis 46, das eine Struktur tragende Maske (89) auf ein lichtempfindliches Substrat (815) abbildet.
47. Microlithography projection exposure system ( 81 ), comprising
a lighting system ( 83 ),
a lens 85) according to any one of claims 1 to 46, which images a structure-bearing mask (89) on a light-sensitive substrate ( 815 ).
48. Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen mit einer Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage (81) nach Anspruch 47. 48. A method for producing semiconductor components with a microlithography projection exposure system ( 81 ) according to claim 47. 49. Verfahren zur Herstellung von Objektiven, insbesondere von Projektionsobjektiven für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage,
mit mindestens zwei Linsen oder Linsenteilen aus Fluorid-Kristall,
wobei die Linsen oder die Linsenteile Linsenachsen aufweisen, welche jeweils annähernd in eine Hauptkristallrichtung weisen,
dadurch gekennzeichnet,
daß für ein Strahlbüschel mit Strahlen, welche jeweils einen Azimutwinkel αR, einen Öffnungswinkel θR und einen optischen Wegunterschied ΔOPL für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände in einer Bildebene aufweisen, die Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL(αR, θR) für Linsen oder Linsenteile bestimmt wird,
daß die Linsen oder die Linsenteile gegeneinander um die Linsenachsen derart verdreht angeordnet werden, daß die Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL(αR, θR) des Strahlbüschels wesentlich reduzierte Werte aufweist im Vergleich zu Linsen oder Linsenteilen, deren Linsenachsen in die gleiche Hauptkristallrichtung weisen und die nicht gegeneinander um die Linsenachsen verdreht angeordnet sind.
49. Method for producing lenses, in particular projection lenses for a microlithography projection exposure system,
with at least two lenses or lens parts made of fluoride crystal,
wherein the lenses or the lens parts have lens axes which each point approximately in a main crystal direction,
characterized,
that for a bundle of rays with rays, each having an azimuth angle α R , an aperture angle θ R and an optical path difference ΔOPL for two mutually orthogonal linear polarization states in an image plane, the distribution of the optical path differences ΔOPL (α R , θ R ) for lenses or Lens parts is determined
that the lenses or the lens parts are arranged rotated relative to one another about the lens axes such that the distribution of the optical path differences ΔOPL (α R , θ R ) of the bundle of rays has significantly reduced values compared to lenses or lens parts whose lens axes point in the same main crystal direction and which are not rotated against each other around the lens axes.
50. Verfahren nach Anspruch 49, wobei das Objektiv eine erste Gruppe mit Linsen oder Linsenteilen und eine zweite Gruppe mit Linsen oder Linsenteilen aufweist und die Linsenachsen der Linsen oder Linsenteile der ersten Gruppe in die <100>- Kristallrichtung oder in eine dazu äquivalente Hauptkristallrichtung weisen und die Linsenachsen der Linsen oder Linsenteile der zweiten Gruppe in die <111>- Kristallrichtung oder in eine dazu äquivalente Hauptkristallrichtung weisen. 50. The method of claim 49, wherein the lens is a first group with lenses or Has lens parts and a second group with lenses or lens parts and the Lens axes of the lenses or lens parts of the first group in the <100> - Point crystal direction or in an equivalent main crystal direction and the Lens axes of the lenses or lens parts of the second group in the <111> - Point crystal direction or in an equivalent main crystal direction. 51. Verfahren nach Anspruch 49, wobei das Objektiv eine erste Gruppe mit Linsen oder Linsenteilen und eine zweite Gruppe mit Linsen oder Linsenteilen aufweist und die Linsenachsen der Linsen oder Linsenteile der ersten Gruppe in die <100>- Kristallrichtung oder in eine dazu äquivalente Hauptkristallrichtung weisen und die Linsenachsen der Linsen oder Linsenteile der zweiten Gruppe in die <110>- Kristallrichtung oder in eine dazu äquivalente Hauptkristallrichtung weisen. 51. The method of claim 49, wherein the lens is a first group with lenses or Has lens parts and a second group with lenses or lens parts and the Lens axes of the lenses or lens parts of the first group in the <100> - Point crystal direction or in an equivalent main crystal direction and the Lens axes of the lenses or lens parts of the second group in the <110> - Point crystal direction or in an equivalent main crystal direction. 52. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 51,
wobei für ein Strahlbüschel mit Strahlen, welche jeweils einen Azimutwinkel αR, einen Öffnungswinkel θR und einen optischen Wegunterschied ΔOPL für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände in einer Bildebene aufweisen, eine Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL(αR, θR),
wobei aus der Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL(αR, θR) eine effektive Doppelbrechungsverteilung einer Kompensations-Beschichtung zur Reduzierung der optischen Wegunterschiede ΔOPL (αR, θR) bestimmt wird,
wobei die effektive Doppelbrechungswerte der Kompensations-Beschichtung von Azimutwinkeln αF bezüglich einer zu einer Elementachse des optischen Elements senkrecht stehenden Bezugsrichtung und von Öffnungswinkeln θF bezüglich der Elementachse abhängen,
wobei aus der Doppelbrechungsverteilung der Aufbau einer Kompensations- Beschichtung bestimmt wird, und
wobei ein optisches Element des Objektivs mit der Kompensations-Beschichtung belegt wird.
52. The method according to any one of claims 49 to 51,
a distribution of the optical path differences ΔOPL (α R , θ R ) for a bundle of rays with beams which each have an azimuth angle α R , an aperture angle θ R and an optical path difference ΔOPL for two mutually orthogonal linear polarization states in an image plane,
an effective birefringence distribution of a compensation coating for reducing the optical path differences ΔOPL (α R , θ R ) is determined from the distribution of the optical path differences ΔOPL (α R , θ R ),
the effective birefringence values of the compensation coating depending on azimuth angles α F with respect to a reference direction perpendicular to an element axis of the optical element and with opening angles θ F with respect to the element axis,
the structure of a compensation coating is determined from the birefringence distribution, and
wherein an optical element of the lens is coated with the compensation coating.
53. Verfahren zur Kompensation von Doppelbrechungs-Effekten in Objektiven, insbesondere in Projektionsobjektiven für eine Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage, wobei das Objektiv mehrere optische Elemente, insbesondere Linsen aus Fluorid-Kristall, mit optischen Flächen aufweist,
wobei mindestens ein optisches Element austauschbar ist,
wobei auf einen Bildpunkt in einer Bildebene ein Strahlbüschel mit Strahlen trifft, welche jeweils einen Azimutwinkel αR, einen Öffnungswinkel θR und einen optischen Wegunterschied ΔOPL für zwei zueinander orthogonale lineare Polarisationszustände in einer Bildebene aufweisen,
wobei eine Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL(αR, θR) bestimmt wird,
wobei aus der Verteilung der optischen Wegunterschiede ΔOPL(αR, θR) eine effektive Doppelbrechungsverteilung einer Kompensations-Beschichtung bestimmt wird, deren effektive Doppelbrechungswerte von Azimutwinkeln αF bezüglich einer zu einer Elementachse des optischen Elements senkrecht stehenden Bezugsrichtung und von Öffnungswinkeln θF bezüglich der Elementachse abhängen,
wobei aus der effektive Doppelbrechungsverteilung der Aufbau einer Kompensations- Beschichtung bestimmt wird,
wobei das austauschbare optische Element aus dem Objektiv entfernt wird,
wobei das austauschbare optische Element mit der Kompensations-Beschichtung belegt wird und
wobei das austauschbare optische Element mit der Kompensations-Beschichtung wieder in das Objektiv eingebaut wird.
53. Method for compensating birefringence effects in objectives, in particular in projection objectives for a microlithography projection exposure system, the objective having a plurality of optical elements, in particular lenses made of fluoride crystal, with optical surfaces,
at least one optical element being interchangeable,
a beam bundle with rays striking an image point in an image plane, each having an azimuth angle α R , an aperture angle θ R and an optical path difference ΔOPL for two mutually orthogonal linear polarization states in an image plane,
a distribution of the optical path differences ΔOPL (α R , θ R ) is determined,
an effective birefringence distribution of a compensation coating is determined from the distribution of the optical path differences ΔOPL (α R , θ R ), the effective birefringence values of azimuth angles α F with respect to a reference direction perpendicular to an element axis of the optical element and of opening angles θ F with respect to the Depend on the element axis,
the structure of a compensation coating is determined from the effective birefringence distribution,
removing the interchangeable optical element from the lens,
wherein the interchangeable optical element is coated with the compensation coating and
wherein the interchangeable optical element with the compensation coating is reinstalled in the lens.
54. Linsenherstellverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Platten aus gegeneinander hinsichtlich der Kristallorientierung verdrehtem Kristallmaterial, vorzugsweise Fluorid-Kristall und insbesondere Kalziumfluorid, optisch nahtlos gefügt, insbesondere angesprengt werden und anschließend als ein einheitliches Blank formgebend bearbeitet und poliert werden. 54. Lens manufacturing process, characterized in that several plates crystal material twisted with respect to the crystal orientation, preferably fluoride crystal and in particular calcium fluoride, optically seamless added, in particular blown on and then as a uniform blank machined and polished. 55. Linsenherstellverfahren nach Anspruch 54, wobei die Platten jeweils eine Doppelbrechungsverteilung Δn(αL, θL) aufweisen, deren Doppelbrechungswerte Δn von Azimutwinkeln αL bezüglich einer zur Linsenachse senkrecht stehenden Bezugsrichtung und von Öffnungswinkeln θR bezüglich der Linsenachse abhängen und welche eine k-zählige Azimutalsymmetrie aufweist,
wobei für eine Anzahl von N Platten die Flächennormalen in die gleiche Hauptkristallrichtung oder eine dazu äquivalente Hauptkristallrichtung weisen und die Doppelbrechungsverteilungen Δn(αL, θL) bezüglich der Bezugsrichtungen den gleichen azimutalen Verlauf aufweisen,
wobei zwischen den Bezugsrichtungen der einzelnen Platten Drehwinkel γ definiert sind, wobei für den Drehwinkel γ zwischen je zwei Platten gilt:


wobei m eine ganze Zahl ist.
55. The lens manufacturing method according to claim 54, wherein the plates each have a birefringence distribution Δn (α L , θ L ), the birefringence values Δn of which depend on azimuth angles α L with respect to a reference direction perpendicular to the lens axis and on opening angles θ R with respect to the lens axis and which have a k has multiple azimuthal symmetry,
where for a number of N plates the surface normals point in the same main crystal direction or an equivalent main crystal direction and the birefringence distributions Δn (α L , θ L ) have the same azimuthal course with respect to the reference directions,
where the angle of rotation γ is defined between the reference directions of the individual plates, the following applies to the angle of rotation γ between two plates:


where m is an integer.
56. Linsenherstellverfahren nach Anspruch 55, wobei zwei Platten nahtlos gefügt werden. 56. The lens manufacturing method according to claim 55, wherein two plates are joined seamlessly. 57. Linsenherstellverfahren nach einem der Ansprüche 55 und 56, wobei die Platten annähernd gleiche Dicke aufweisen. 57. Lens manufacturing method according to one of claims 55 and 56, wherein the plates have approximately the same thickness. 58. Linsenherstellverfahren nach einem der Ansprüche 54 bis 57, wobei bei ersten Platten die Flächennormalen in die <111>-Kristallrichtung oder in eine dazu äquivalente Hauptkristallrichtung weisen und bei zweiten Platten die Flächennormalen in die <100>-Kristallrichtung oder in eine dazu äquivalente Hauptkristallrichtung weisen. 58. Lens manufacturing method according to one of claims 54 to 57, wherein in the first plates the surface normals in the <111> crystal direction or in an equivalent Point the main crystal direction and the surface normals in the case of second plates <100> crystal direction or in a main crystal direction equivalent thereto. 59. Linsenherstellverfahren nach Anspruch 58, wobei die ersten Platten eine annähernd gleiche erste Dicke aufweisen und die zweiten Platten eine annähernd gleiche zweite Dicke aufweisen und das Verhältnis der Summe der ersten Dicken zur Summe der zweiten Dicken 1.5 ± 0.2 ist. 59. The lens manufacturing method of claim 58, wherein the first plates are approximately one have the same first thickness and the second plates have an approximately the same second Have thickness and the ratio of the sum of the first thicknesses to the sum of second thickness is 1.5 ± 0.2. 60. Linsenherstellverfahren nach einem der Ansprüche 54 bis 57, wobei bei ersten Platten die Flächennormalen in die <110>-Kristallrichtung oder in eine dazu äquivalente Hauptkristallrichtung weisen und bei zweiten Platten die Flächennormalen in die <100>-Kristallrichtung oder in eine dazu äquivalente Hauptkristallrichtung weisen. 60. Lens manufacturing method according to one of claims 54 to 57, wherein in the first plates the surface normal in the <110> crystal direction or in an equivalent Point the main crystal direction and the surface normals in the case of second plates <100> crystal direction or in a main crystal direction equivalent thereto. 61. Linsenherstellverfahren nach Anspruch 60, wobei die ersten Platten eine annähernd gleiche erste Dicke aufweisen und die zweiten Platten eine annähernd gleiche zweite Dicke aufweisen und das Verhältnis der Summe der ersten Dicken zur Summe der zweiten Dicken 4.0 ± 0.4 ist. 61. The lens manufacturing method of claim 60, wherein the first plates are approximately one have the same first thickness and the second plates have an approximately the same second Have thickness and the ratio of the sum of the first thicknesses to the sum of second thickness is 4.0 ± 0.4. 62. Linsenherstellverfahren nach einem der Ansprüche 60 und 61, wobei zwei erste Platten mit einer zweiten Platte optisch nahtlos gefügt werden. 62. Lens manufacturing method according to one of claims 60 and 61, wherein two first plates be seamlessly joined with a second plate. 63. Linsenherstellverfahren nach einem der Ansprüche 60 und 61, wobei vier erste Platten mit zwei zweiten Platte optisch nahtlos gefügt werden. 63. Lens manufacturing method according to one of claims 60 and 61, wherein four first plates optically seamless with two second plates. 64. Linse, gekennzeichnet durch die Herstellung nach einem der Ansprüche 54 bis 63. 64. Lens, characterized by the production according to one of claims 54 to 63. 65. Objektiv, insbesondere ein Projektionsobjektiv (611, 711) für eine Mikrolithographie- Projektionsbelichtungsanlage (81), dadurch gekennzeichnet, daß es eine Linse nach Anspruch 64 umfaßt. 65. Objective, in particular a projection objective ( 611 , 711 ) for a microlithography projection exposure system ( 81 ), characterized in that it comprises a lens according to claim 64. 66. Objektiv nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Linse nach Anspruch 64 umfaßt. 66. Lens according to at least one of claims 1 to 46, characterized in that it comprises a lens according to claim 64.
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