用于场成像和/或光瞳成像的光学系统技术方案

一种用于场成像和/或光瞳成像的光学系统(10)包括光轴(16；46)、光阑平面(18；38)以及像平面(20；40)。该光学系统包括透镜系统(11；37)，该透镜系统具有三个透镜组(14a，b，c；42a，b，c)，每个透镜组具有至少一个透镜，这些透镜组被安排成在该光阑平面(18；38)与该像平面(20；40)之间沿着该光轴(16；46)是彼此间隔开的，其中，这三个透镜组(14a，b，c；42a，b，c)具有第一透镜材料和/或与该第一透镜材料不同的第二透镜材料。该透镜元件系统(11；37)被进一步设计为傅立叶光学单元(12；36)，该傅立叶光学单元另外包括进一步透镜组(14d；42d)，该进一步透镜组被安排成在该光阑平面(18；38)与该像平面(20；40)之间沿着该光轴(16；46)与这三个透镜组(14a，b，c；42a，b，c)彼此间隔开并且具有至少一个透镜，该进一步透镜组包括该第一透镜材料和/或该第二透镜材料，其中，该傅里叶光学单元(12；36)的这四个透镜组(14a，c；42b，d)中的两个被设计为与该场成像和/或该光瞳成像的纵向色差有关的第一和第二颜色欠校正透镜组，其中，该傅里叶光学单元(12；36)的这四个透镜组(14b，d；42a，c)中的另外两个被设计为第一和第二颜色过校正透镜组，其中，该傅里叶光学单元(12；36)具有颜色欠校正透镜元件组和颜色过校正透镜元件组在各自情况下的交替序列。

An optical system for field imaging and / or pupil imaging

An optical system (10) for field imaging and/or pupil imaging includes an optical axis (16; 46), an aperture plane (18; 38) and an image plane (20; 40). The optical system includes a lens system (11; 37), which has three lens groups (14a, B, C; 42a, B, c) and each lens group has at least one lens arranged to spaced along the optical axis (16; 46) between the aperture plane (18; 38) and the image plane (20; 40), in which, the lens group is separated from each other (16; 46). The three lens groups (14a, b, c; 42a, b, c) have a first lens material and/or a second lens material different from the first lens material. The lens element system (11; 37) is further designed as a Fu Liye optical unit (12; 36), and the Fu Liye optical unit also includes a further lens group (14d; 42d), which is arranged to follow the optical axis (16; 46) along the optical axis (16; 46) with the 37 lens groups (14a, B, c) between the optical plane (18; 38) and the image plane (20; 46). The 42a, B, c) are spaced apart and have at least one lens, and the further lens group includes the first lens material and / or the second lens material, in which two of the four lens groups (14a, C; 42b, d) of the Fourier optical unit (12; 36) are designed to be the longitudinal colors of the field imaging and / or the pupil imaging. Difference related first and second color under corrected lens groups, in which the other two of the four lens groups (14b, D; 42a, c) of the Fourier optical unit (12; 36) are designed as the first and second color over correction lens groups, in which the Fourier optical unit (12; 36) has the color under corrected lens element group and color excess. Correcting the alternating sequence of lens element groups in their respective cases.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于场成像和/或光瞳成像的光学系统本申请要求于2015年9月24日提交的德国专利申请号102015218328.9的优先权，其全部内容通过直接援引并入本申请的说明书中。本专利技术涉及一种用于场成像和/或光瞳成像的光学系统，该光学系统具有光轴、光阑平面以及像平面，该光学系统具有透镜元件系统，该透镜元件系统具有三个透镜元件组，每个透镜元件组具有至少一个透镜元件，所述透镜元件组被安排成在该光阑平面与该像平面之间沿着该光轴是彼此间隔开的，其中，这三个透镜元件组具有第一透镜元件材料和/或与该第一透镜元件材料不同的第二透镜元件材料。从WO2006/091181A1中已知这样的光学系统。通过举例的方式，该光学系统用于光学成像、特别是场成像和/或光瞳成像，这在显微镜学和显微光刻法中起着重要作用。显微装置或显微光刻装置的光学特性主要取决于其中存在的光学系统的光学成像的质量。用于光学成像的典型光学系统通常具有由至少一种透光材料组成的至少一个光学元件。此材料具有取决于入射到光学元件上的光的波长的折射率。这种折射率的波长依赖性(也被称为色散)导致屈光光学元件、例如具有关于特定波长的特征焦点位置的光学透镜元件中色差。色差应理解为可以追溯到透镜元件的波长依赖的屈光力的光学像差。光学透镜元件的焦点位置的波长依赖性是由于不同波长或颜色的光被光学透镜元件不同程度地折射而产生的。在摄影中，录制中出现绿色和红色颜色条纹，特别是在明/暗过渡处，该颜色条纹被称为横向色差，图像另外出现在焦点外，这被称为纵向色差。这些色差可以进一步细分为所谓的主像差和次像差。如果像差仅涉及在两个不同波长的情况下的成像差异，则它是主要像差，而与多于两个波长有关的像差是次像差。为了抵消色差，使用消色差透镜以获得针对不同波长的相同焦点位置。然而，使用由两种不同材料制成的简单消色差透镜，通常只能获得针对两个波长的相同焦点位置。在此，主纵向色差和主横向色差可以通过此消色差透镜来校正。然而，取决于所采用的材料的色散性质，位于这两个波长之间的波长的焦点或多或少偏离此焦点位置。在显微镜学或显微光刻法的需求非常高的情况下，尤其还需要校正次纵向色差(也称为次光谱)。目前，次光谱可以通过复消色差透镜元件来最小化，并且必须熟练地选择透镜元件材料、特别是那些具有异常局部色散的材料。局部色散应理解为一种透镜元件材料相对于两个不同波长对的折射率之间的差异的比率，其中不同的透镜元件材料具有不同的局部色散特性。然而，此选项并不存在于UV范围内，其中只有很少的光学材料可用。因此，US5754340提出通过由石英玻璃和/或氟化钙制成的透镜元件与衍射光学元件的组合来减少次光谱，从而构成了非常复杂的解决方案。此文件已经披露了，如果仅使用两种透镜元件材料，只要系统的设计参数被适当选择，次光谱也可以被校正。出版物OpticaActa：InternationalJournalofOptics，25(1978)的第627-636页的C.G.Wynne的“Acomprehensivefirst-ordertheoryofchromaticaberration.Secondaryspectrumcorrectionwithoutspecialglasses(综合一阶色差理论。无需特殊眼镜的次光谱校正)”构成了其实例。开头引用的文件披露了一种透镜元件系统，该透镜元件系统具有仅由两种透镜元件材料组成的三个透镜元件组。透镜元件系统有助于对不同像差、特别是可见光谱范围内的次纵向色差的充分良好的校正。然而，在这种情况下，只有从物体(这里在无穷远处)到像平面中的成像被很好地校正，这在许多应用中是常规和足够的，而光瞳成像是从颜色角度来看并未被校正。通过举例的方式，对于前述文件的图1所示的系统，焦距约为560mm并且光圈为80mm，在视场角为1°并且像高度为9.5mm的情况下针对436nm和656nm波长的像侧入射角相差约10％。DE10113612A1披露了一种用于照亮像场的局部透镜、特别是用于显微光刻投影曝光装置的照明设备中的局部透镜，其中该局部透镜由具有一种或两种透镜元件材料的两个透镜元件组组成。结果是，校正了场成像和光瞳成像中的像差。然而，从DE10113612A1中无法获知，这两个成像的次像差同样可以通过其中披露的局部透镜来校正。因此，本专利技术的目的在于将开头指明的光学系统发展成促进尽可能好的光学成像的颜色校正的效果，其中可以消除上述缺点。根据本专利技术，通过将该透镜元件系统实施为傅立叶光学单元来实现此目的，该傅立叶光学单元另外具有带至少一个透镜元件的一个进一步透镜元件组，所述进一步透镜元件组被安排成在该光阑平面与该像平面之间沿着该光轴与这三个透镜元件组有一定距离并且具有该第一透镜元件材料和/或该第二透镜元件材料，其中，该傅里叶光学单元的四个透镜元件组中的两个被实施为与该场成像和/或该光瞳成像的纵向色差有关的第一和第二颜色欠校正透镜元件组，其中，该傅里叶光学单元的四个透镜元件组中的另外两个被实施为第一和第二颜色过校正透镜元件组，其中，该傅里叶光学单元具有颜色欠校正透镜元件组和颜色过校正透镜元件组在各自情况下的交替序列。使用根据本专利技术的光学系统，可以实现用于UV范围内的宽带应用的傅里叶光学单元，其中，取决于需求，可以校正场成像和光瞳成像的主纵向色差、主横向色差以及次纵向色差。根据本专利技术的光学系统的进一步的优点在于，对于上述色差校正，仅需要使用两种透镜元件材料，另外的优点是除了主色差之外还可以校正这两种成像中的至少一种的次色差。傅里叶光学单元应理解为是指将处于无限远处的物体成像到位于有限距离处的像平面上、并且同时将入射光瞳成像到无限远的光学装置。为此，在最简单的情况下，被称为变换透镜元件的单一透镜元件是足够的，其中，入射光瞳和像平面分别位于透镜元件的前后焦平面中。相当一般地，US2,698,555示出了如何通过颜色过校正组和与其相距一定距离的颜色欠校正组的组合来校正次光谱，其中，欠校正组优选地承担系统的总屈光力的大部分。在根据本专利技术的光学系统中使用的傅里叶光学单元能够完全校正两种成像的上述像差。具体地，根据本专利技术的光学系统有助于对次光谱的两种成像的校正，与由现有技术已知的由简单消色差透镜制成的光学系统相比至少优于20倍。结果是，使用根据本专利技术的光学系统例如作为照明系统可以显著提高显微镜学或显微光刻法的成像质量。还可以的是，并且这可以对于整个系统是有利的是，产生一定的色差，以便补偿另一局部系统的过校正或欠校正，其中，物平面和像平面不一定需要以可触及的方式位于该局部系统之外。在优选配置中，该第一和/或该第二颜色欠校正透镜元件组在各自情况下仅具有一个透镜元件、优选地为具有正屈光力的会聚透镜元件。此措施的优点在于这允许将傅立叶光学单元的至少一个透镜元件组中的透镜元件的数量减少到最小。因此，用于生产根据本专利技术的光学系统的费用减少。具有正屈光力的会聚透镜元件在没有特定校正措施的情况下通常是欠校正的，并且因此会聚透镜元件可以理想地用作颜色欠校正透镜元件组。可替换地或另外，第一和/或第二颜色欠校正透镜元件组可以分别具有组合的两个透镜元件，该透镜元件可以彼此粘合。在进一步优选配置中，该第一和/或该第二颜色欠校正透镜元件组在各自情况下仅具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于场成像和/或光瞳成像的光学系统(10)，该光学系统具有光轴(16；46)、光阑平面(18；38)以及像平面(20；40)，具有透镜元件系统(11；37)，该透镜元件系统具有三个透镜元件组(14a，b，c；42a，b，c)，每个透镜元件组具有至少一个透镜元件，所述透镜元件组被安排成在该光阑平面(18；38)与该像平面(20；40)之间沿着该光轴(16；46)是彼此间隔开的，其中这三个透镜元件组(14a，b，c；42a，b，c)具有第一透镜元件材料和/或与该第一透镜元件材料不同的第二透镜元件材料，其特征在于，该透镜元件系统(11；37)被实施为另外具有带至少一个透镜元件的一个进一步透镜元件组(14d；42d)的傅立叶光学单元(12；36)，所述进一步透镜元件组被安排成在该光阑平面(18；38)与该像平面(20；40)之间沿着该光轴(16；46)与这三个透镜元件组(14a，b，c；42a，b，c)相距一定距离并且具有该第一透镜元件材料和/或该第二透镜元件材料，其中，该傅里叶光学单元(12；36)的这四个透镜元件组(14a，c；42b，d)中的两个被实施为与该场成像和/或该光瞳成像的纵向色差有关的第一和第二颜色欠校正透镜元件组，其中，该傅里叶光学单元(12；36)的这四个透镜元件组(14b，d；42a，c)中的另外两个被实施为第一和第二颜色过校正透镜元件组，其中，该傅里叶光学单元(12；36)具有颜色欠校正透镜元件组和颜色过校正透镜元件组在各自情况下的交替序列。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.24 DE 102015218328.91.一种用于场成像和/或光瞳成像的光学系统(10)，该光学系统具有光轴(16；46)、光阑平面(18；38)以及像平面(20；40)，具有透镜元件系统(11；37)，该透镜元件系统具有三个透镜元件组(14a，b，c；42a，b，c)，每个透镜元件组具有至少一个透镜元件，所述透镜元件组被安排成在该光阑平面(18；38)与该像平面(20；40)之间沿着该光轴(16；46)是彼此间隔开的，其中这三个透镜元件组(14a，b，c；42a，b，c)具有第一透镜元件材料和/或与该第一透镜元件材料不同的第二透镜元件材料，其特征在于，该透镜元件系统(11；37)被实施为另外具有带至少一个透镜元件的一个进一步透镜元件组(14d；42d)的傅立叶光学单元(12；36)，所述进一步透镜元件组被安排成在该光阑平面(18；38)与该像平面(20；40)之间沿着该光轴(16；46)与这三个透镜元件组(14a，b，c；42a，b，c)相距一定距离并且具有该第一透镜元件材料和/或该第二透镜元件材料，其中，该傅里叶光学单元(12；36)的这四个透镜元件组(14a，c；42b，d)中的两个被实施为与该场成像和/或该光瞳成像的纵向色差有关的第一和第二颜色欠校正透镜元件组，其中，该傅里叶光学单元(12；36)的这四个透镜元件组(14b，d；42a，c)中的另外两个被实施为第一和第二颜色过校正透镜元件组，其中，该傅里叶光学单元(12；36)具有颜色欠校正透镜元件组和颜色过校正透镜元件组在各自情况下的交替序列。2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，该第一和/或该第二颜色欠校正透镜元件组(14a，c；42b，d)在各自情况下仅具有一个透镜元件、优选地为具有正屈光力的会聚透镜元件(22)。3.如权利要求1或2所述的光学系统，其特征在于，该第一和/或该第二颜色欠校正透镜元件组(14a，c；42b，d)在各自情况下仅具有一种材料，优选地为该第一或该第二透镜元件材料。4.如权利要求1至3中任一项所述的光学系统，其特征在于，该第一和/或该第二颜色过校正透镜元件组(14b，d；42a，c)各自具有至少两个透镜元件、优选地为具有正屈光力的会聚透镜元件(32)和具有负屈光力的发散透镜元件(34)。5.如权利要求1至4中任一项所述的光学系统，其特征在于，该第一和/或该第二颜色过校正透镜元件组(14b，d；42a，c)在各自情况下具有两种材料，优选地为该第一透镜元件材料和该第二透镜元件材料。6.如权利要求1至5中任一项所述的光学系统，其特征在于，如果物体和/或出射光瞳位于与该光阑平面(18；38)相距无限远距离处，则该光阑平面(18；38)和像场(20a；50)具有基本上相同的尺寸。7.如权利要求1至6中任一项所述的光学系统，其特征在于，在从该光阑平面(18)观看时，该第一颜色欠校正透镜元件组(14a)被布置在该第二颜色欠校正透镜元件组(14c)的上游并且在该第一和该第二颜色过校正透镜元件组(14b，d)的上游。8.如权利要求1至7中任一项所述的光学系统，其特征在于，该第一颜色欠校正透镜元件组(14a)被实施为具有正屈光力的平凸型会聚透镜元件(22)，该平凸型会聚透镜元件具有面向该光阑平面(18)的凸面(22a)。9.如权利要求1至8中任一项所述的光学系统，其特征在于，该第二颜色欠校正透镜元件组(14c)被实施为具有正屈光力的双凸型会聚透镜元件(30)，其中，在从该光阑平面(18)观看时，该第一颜色欠校...

【专利技术属性】
技术研发人员：H门兹，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE