DE1296408B - Reducing eight-lens lens - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein verkleinerndes achtlinsiges Objektiv, insbesondere zur Herstellung integrierter Schaltungen.The invention relates to a reducing eight-lens objective, in particular for the production of integrated circuits.
Bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen werden Teile der herzustellenden Schaltungen im stark verkleinerten Maßstab mit optischen Mitteln auf die ebenen Flächen der zu verarbeitenden Halbleiterplättchen abgebildet. Dabei werden nach den einzelnen Verfahrensschritten die Linienzüge neuer Teilschaltungen auf dem gleichen Bereich abgebildet und durch weitere Verfahrensschritte weitere Teilschaltungen hergestellt. Bei den äußerst geringen Abmessungen der Gesamtschaltung müssen die einzelnen die Gesamtschaltung ergebenden Teilschaltungen außerordentlich genau abgebildet und exakt ausgerichtet werden, da sich sonst unerwünschte Abweichungen von den Sollwerten der Gesamtschaltungen ergeben. Das hat zur Folge, daß an die verwendeten Linsensysteme außerordentlich hohe Anforderungen gestellt werden. So müssen diese Objektive ein außerordentlich einheitliches Auflösungsvermögen über das nutzbare Bildfeld, ein flaches Bildfeld, praktisch keinen zonalen Astigmatismus, keine mechanische Vignettierung und praktisch nicht meßbare Verzerrungen aufweisen.In the manufacture of semiconductor integrated circuits Parts of the circuits to be produced on a greatly reduced scale with optical Means mapped onto the flat surfaces of the semiconductor wafers to be processed. The lines of new sub-circuits are created after the individual process steps mapped on the same area and further through further process steps Subcircuits made. With the extremely small dimensions of the overall circuit the individual subcircuits resulting in the overall circuit must be extraordinary precisely mapped and precisely aligned, otherwise there will be undesirable deviations result from the setpoints of the overall circuits. As a result, to the The lens systems used are extremely demanding. So these lenses must have an extraordinarily uniform resolution the usable field of view, a flat field of view, practically no zonal astigmatism, show no mechanical vignetting and practically undetectable distortion.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein verkleinerndes achtlinsiges
Objektiv, insbesondere zur Herstellung integrierter Schaltungen gelöst, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß das erste, zweite, fünfte und achte Linsenelement jeweils
aus einer Einzellinse besteht, daß das dritte und vierte Linsenelement und das sechste
und siebte Linsenelement jeweils eine verkittete Doppellinse bilden, daß zwischen
dem vierten und dem fünften Linsenelement eine optisch ausgerichtete Blende angeordnet
ist und daß die Krümmungsradien Rl bis Ri.t, die Dicken ti bis t8 und die Abstände
St bis S,, der einzelnen Linsen untereinander innerhalb der im folgenden dargestellten
Grenzen liegen, wobei F die effektive Brennweite der gesamten Linsengruppe ist:
Die Erfindung wird anschließend an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigt F i g. I die schematische Darstellung eines gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten verkleinernden Objektivs, F i g. 2 eine Tabelle mit den Bemessungsdaten für ein gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebautes Objektiv, F i g. 3 die schematische Darstellung einer Kurve der Modulationsübertragungsfunktion auf der Achse des in F i g. 1 dargestellten Objektivs, F i g. 4 die Darstellung einer Kurve der Modulationsühertragungsfunktion des 0,7-Feldes des in F i g. 1 dargestellten Objektivs, F i g. 5 die Kurve der Modulationsübertragungsfunktion für das ganze Feld des in F i g. 1 dargestellten Objektivs, F i g. 6 die Kurve des Astigmatismus des in F i g. 1 dargestellten Objektivs, F i g. 7 die Verzerrungskurve des in F i g. 1 dargestellten Objektivs.The invention will then be explained in more detail with reference to the figures. It shows F i g. I the schematic representation of one according to the present invention constructed reducing lens, F i g. 2 a table with the rated data for an objective constructed in accordance with the present invention, FIG. 3 the schematic Representation of a curve of the modulation transfer function on the axis of the in F i g. 1 illustrated lens, F i g. 4 shows a curve of the modulation transfer function of the 0.7 field of the in FIG. 1 lens shown, F i g. 5 the curve of the modulation transfer function for the entire field of the in FIG. 1 lens shown, F i g. 6 shows the curve of the astigmatism of the FIG. 1 shown Lens, Fig. 7 shows the distortion curve of the in FIG. 1 shown lens.
F i g. 1 stellt das Ausführungsbeispiel eines gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten verkleinernden Objektivs dar. Die Linsengruppe besteht aus acht Linsenelementen. Die Linsen I und 11 sind Meniskus-Einzellinsen. Die Linsen III und IV bilden eine verkittete Doppellinse. Die Linse V ist eine negative Meniskus-Einzellinse, und die Linsen VI und VII bilden eine Meniskus-Doppellinse. Die Linse VIII ist eine bikonvexe Linse. Die Linsen sind auf der optischen Achse 10 so ausgerichtet und angeordnet, daß sie eine effektive Brennweite von 111,52 mm, eine rückwärtige Brennweite von 54,10 mm und eine vordere Brennweite von 48,95 mm haben. Eine feststehende Blende 12 mit einem Durchmesser von 21,1 mm bei j73 ist mit einem Abstand von 1,2 mm links des Linsenelementes V angeordnet.F i g. Fig. 1 shows the embodiment of a reducing lens constructed according to the present invention. The lens group consists of eight lens elements. Lenses I and 11 are single meniscus lenses. Lenses III and IV form a cemented double lens. Lens V is a single negative meniscus lens, and lenses VI and VII form a double meniscus lens. Lens VIII is a biconvex lens. The lenses are oriented and arranged on the optical axis 10 so that they have an effective focal length of 111.52 mm, a rear focal length of 54.10 mm and a front focal length of 48.95 mm. A fixed diaphragm 12 with a diameter of 21.1 mm at j73 is arranged to the left of the lens element V at a distance of 1.2 mm.
Die in der folgenden Tafel enthaltenen mathematischen Beziehungen
geben den Bereich der bei der Konstruktion des in F i g. 1 dargestellten Objektivs
vorkommenden Werte wieder.
In den F i g. 3, 4 und 5 wird die Kurve der Modulationsübertragungsfunktion des in F i g. 1 dargestellten Objektivs für ein lineares Feld von ± 16 mm für die Linsenachse, für das 0,7- und für das gesamte Feld dargestellt, und zwar für eine Einstellung des Brennpunktes bei 0,048 mm vor der paraxialen Brennebene. Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß die Abweichung von der Beugungsgrenze außerordentlich gering ist.In the F i g. 3, 4 and 5 becomes the curve of the modulation transfer function of the in FIG. 1 lens shown for a linear field of ± 16 mm for the Lens axis, shown for the 0.7 and for the entire field, namely for one Adjustment of the focal point at 0.048 mm in front of the paraxial focal plane. From F i G. 3 it can be seen that the deviation from the diffraction limit is extraordinary is low.
In den F i g. 5 und 6 sind die sagittale Auffächerung, die tangentiale Auffächerung und die imaginären Teile der tangentialen Auffächerung für ein 0,7-Feld und ein volles Feld dargestellt. Die imaginären Teile der tangentialen Auffächerungen sind außerordentlich klein, was ein Hinweis dafür ist, daß die von allen Punkten der Linsen im Feld ausgehenden Wellenfronten eine nahezu vollständige Rotationssymmetrie in bezug auf die betreffenden Hauptstrahlen aufweisen. Die Vorzeichenumkehr der imaginären Teile weist auf einen Ausgleich der residuellen Koma' hin. Die residuelle Feldkrümmung ist nahezu gleich wie die der sagittalen Auffächerung allein, der Astigmatismus ist verschwindend gering (s. F i g. 6). Aus F i g. 7 geht hervor, daß die Verzerrung nahezu unmeßbar klein ist und so weitgehend ausgeglichen, daß eine optimale Verzeichnungsfreiheit sichergestellt wird.In the F i g. 5 and 6 are the sagittal fan-out, the tangential one Fan-out and the imaginary parts of the tangential fan-out for a 0.7 field and a full field is shown. The imaginary parts of the tangential fan-out are extraordinarily small, which is an indication that those of all points The wavefronts emanating from the lens in the field have an almost complete rotational symmetry with respect to the main rays concerned. The sign reversal of the imaginary part indicates a compensation of the residual coma '. The residual The curvature of field is almost the same as that of sagittal fanning alone, astigmatism is negligibly small (see Fig. 6). From Fig. 7 shows that the distortion is almost immeasurably small and so largely balanced that an optimal freedom from distortion is ensured.
Bei der optimalen Brennweiteneinstellung, öl' = 0,048 mm, beträgt die maximale Abweichung von einer ebenen Fläche ± 4 Mikron, was bei weitem innerhalb der zulässigen Brennweitenverschiebung von 17 Mikron (A = 4047 A) liegt. Dieser kleine Rest der sagittalen Feldkrümmung wird wesentlich durch zwei Faktoren bedingt: die willkürliche Wahl der Vergrößerung des Linsenelementes V und die Stellung der Blende.With the optimal focal length setting, oil '= 0.048 mm the maximum deviation from a flat surface ± 4 microns, which is well within the permissible focal length shift of 17 microns (A = 4047 A). This small remainder of the sagittal field curvature is essentially caused by two factors: the arbitrary choice of the magnification of the lens element V and the position of the Cover.
Die Vergrößerung des Linsenelementes V in bezug auf die Gesamtvergrößerung
des Objektivs als Funktion des gewünschten Bildfeldwinkels ist außerordentlich wichtig.
Ist das Verhältnis
Die Form des negativen Elementes im Zentrum ist bei der Einstellung des richtigen Ausgleiches der Komas höherer Ordnung sehr wichtig. Das Objektiv kann so ausgelegt werden, daß es der Sinusbedingung entspricht und trotzdem einen Ausgleich der Komas ermöglicht, die mit der dritten Potenz des Feldes wachsen. Das gibt auch im 45°-Azimutwinkel gute Leistungen.The shape of the negative element in the center is in the setting correct balancing of the higher order comas is very important. The lens can be designed so that it corresponds to the sine condition and still compensates the comas allows that grow with the cube of the field. There is also Performs well at 45 ° azimuth.
Der geringe Astigmatismus höherer Ordnung wird teilweise durch die Stellung der Blende beeinflußt, die die Winkel der eintretenden und der austretenden Hauptstrahlen nahezu gleich macht. Diese Art der Korrektur ist bei der Herstellung von Miniaturbauteilen wegen ihrer größeren Brennweite sehr erwünscht, da es möglich ist, die Lage des Halbleiterplättchens innerhalb der zulässigen Toleranzen aus der optimalen Stellung zu verschieben und trotzdem gute Ergebnisse zu erzielen. Diese Verhältnisse liegen bei Linsen nicht vor, die über das Bildfeld hinweg so korrigiert sind, daß die sagittalen und tangentialen Brennpunkte zuerst zu einer Maximumzone divergieren, in einem Knoten zusammenlaufen und dann wieder schnell divergieren.The minor higher order astigmatism is partly due to the Position of the diaphragm affects the angles of the entering and exiting Makes main rays almost the same. This type of correction is in the making of miniature components because of their larger focal length is very desirable as it is possible is, the position of the semiconductor die within the permissible tolerances from the to move the optimal position and still achieve good results. These There are no relationships with lenses that are corrected in this way across the image field are that the sagittal and tangential foci first to a maximum zone diverge, converge in a knot, and then quickly diverge again.
Die große Gleichmäßigkeit der Qualität des erfindungsgemäßen Objektivs über das gesamte Bildfeld hat zur Folge, daß sie zur verkleinernden Projektion bei der optischen Herstellung kleiner Halbleiterbauelemente besonders geeignet ist. Da die erfindungsgemäße Linsenanordnung geeignet ist, die ganze Fläche eines Halbleiterplättchens gleichzeitig bei bester Qualität der Abbildung zu belichten, können die bisher verwendeten Verfahren hei der Herstellung von Transistoren, Widerständen, Dioden usw., bei denen eine schrittweise Verschiebung und wiederholte Belichtung von Einzelbildern erforderlich war, vermieden werden.The great uniformity of the quality of the objective according to the invention over the entire image field has the consequence that it contributes to reducing projection is particularly suitable for the optical production of small semiconductor components. Since the lens arrangement according to the invention is suitable, the entire area of a semiconductor die to expose at the same time with the best quality of the image, the previously used Process in the manufacture of transistors, resistors, diodes, etc., in which a step-by-step shift and repeated exposure of individual images is required was to be avoided.
Die praktische Vergrößerung der Linsenanordnung beträgt 0,1 X bei einem Durchmesser eines runden Feldes von 31,75 mm und bei einer Grenzfrequenz von über 700 Linien/mm in Richtung dieses Feldes und einer Wellenlänge von 4074Ä. Da es üblich ist, die kleinste technisch verwendbare Bitgröße durch die halbe Grenzfrequenz auszudrücken, kann mit der erfindungsgemäßen Linsenanordnung eine Leistung in der Größenordnung von 108 Bits je Belichtung bei einem runden Halbleiterplättchen mit einem Durchmesser von 31,75 mm erzielt werden.The practical magnification of the lens arrangement is 0.1 X at a diameter of a round field of 31.75 mm and a cutoff frequency of over 700 lines / mm in the direction of this field and a wavelength of 4074Ä. There it is common to use the smallest technically usable bit size by half the cutoff frequency to express, with the lens arrangement according to the invention an achievement in the The order of magnitude of 108 bits per exposure for a round semiconductor wafer with a diameter of 31.75 mm can be achieved.
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Applications Claiming Priority (1)
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Citations (4)
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| DE1087825B (en) * | 1958-07-01 | 1960-08-25 | Zeiss Carl Fa | Photographic lens |
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-
1967
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