(57)【要約】      （修正有）【課題】照明波長での分解能に関してマイクロリソグラフィ投影露光装置における投影対物鏡として使用できる光学系を改善する。【解決手段】放射光を物体平面（１０３）から像平面（１０２）に結像するように配列された複数の素子を含み、これらの複数の素子のうちの少なくとも１つは放射光の経路内に位置する回転非対称面を有する反射素子であるマイクロリソグラフィ投影光学系（１０１）とする。回転非対称面は、回転対称面から約１０ｎｍ以上の値だけずれる。【選択図】図１
2010107988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロリソグラフィ投影光学系であって、
波長λの放射光を物体平面から像平面に結像するように配列されており、少なくとも１つは前記放射光の経路内に位置する回転非対称面を有する反射素子である複数の素子を備え、
前記回転非対称面は、少なくとも１つの位置において最良フィット回転対称面から少なくともλだけずれるマイクロリソグラフィ投影光学系。
【請求項２】
前記最良フィット回転非対称面は、式
【数１】
2010107988.tif 000060
に対応する面から約０．１λ又はそれ以下の値だけずれ、
ただし、式中、
【数２】
2010107988.tif 000061
であり、
ｚは、軸に平行な、前記面のサグであり、ｃは、頂点曲率であり、ｋは、円錐定数であり、Ｃjは、単項式ｘmｙnの係数であり、αは、整数である請求項１又は２に記載の光学系。
【請求項３】
前記回転非対称面は、前記１つ又は複数の位置において、前記最良フィット回転対称面から約１０λ又はそれ以上ずれる請求項１に記載の光学系。
【請求項４】
前記回転非対称面は、前記１つ又は複数の位置において、前記最良フィット回転対称面から約２０ｎｍ又はそれ以上ずれる請求項１に記載の光学系。
【請求項５】
前記複数の素子は、子午面を定め、前記複数の要素は、前記子午面に関して鏡面対称である請求項１に記載の光学系。
【請求項６】
前記複数の素子は、放射光の経路内に位置する回転非対称面を有する反射素子である２つの素子を備える請求項１に記載の光学系。
【請求項７】
前記複数の素子は正の主光線角度倍率を有する２つ以下の反射素子を含む請求項１に記載の光学系。
【請求項８】
前記複数の素子は正の主光線角度倍率を有する１つ以下の反射素子を含む請求項７に記載の光学系。
【請求項９】
前記マイクロリソグラフィ投影光学系は約０．２又はそれ以上の像側開口数を有する請求項１に記載の光学系。
【請求項１０】
前記光学系は、像平面において矩形の視野を有し、直交する方向のそれぞれにおいて、前記矩形の視野は、互いに直交する両方向で約１ｍｍ又はそれ以上の最小寸法を有する請求項１に記載の光学系。
【請求項１１】
前記像視野の静的歪曲は約１０ｍｍ又はそれ以下である請求項１に記載の光学系。
【請求項１２】
前記像視野の波面誤差は約λ／１４又はそれ以下である請求項１に記載の光学系。
【請求項１３】
前記主光線は、前記物体平面において互いから発散する請求項１に記載の光学系。
【請求項１４】
前記光学系の子午断面に対し、前記主光線は２０°未満の、前記複数の素子のそれぞれの表面上の最大入射角を有する請求項１３に記載の光学系。
【請求項１５】
前記像平面においてテレセントリックである請求項１に記載の光学系。
【請求項１６】
前記光学系を通る放射光の経路は主光線により特徴付けられ、前記光学系の子午断面について、中心視野点の前記主光線は、θ度の、前記複数の素子のそれぞれの表面上の最大入射角を有し、前記光学系は０．３よりも大きい像側開口数ＮＡを有し、比θ／ＮＡは６８未満である請求項１に記載の光学系。
【請求項１７】
約７５ｍｍ又はそれ以下の物体−像シフトを有する請求項１に記載の光学系。
【請求項１８】
前記複数の素子は、約２５ｍｍ又はそれ以下のフリーボードを有する４つ又はそれ以上の素子を備える請求項１に記載の光学系。
【請求項１９】
λの放射光を物体平面に与えるように構成された放射光源をさらに備える請求項１に記載の光学系。
【請求項２０】
前記放射光源から放射光を前記物体平面に位置する物体に向けるように配列された１つ又は複数の素子を備える照明系をさらに備え、前記照明系は、前記光学系の入射瞳に対応する場所に位置する素子を備える請求項１９に記載の光学系。
【請求項２１】
マイクロリソグラフィ・ツールであって、
請求項２０に記載の前記光学系と、
前記光学系がレチクルを前記像平面に結像するように前記物体平面に前記レチクルの位置を決めるように構成された第１の可動ステージと、
前記レチクルの前記像が物品の表面に来るように前記像平面に物品の位置を決めるように構成された第２の可動ステージとを備えるマイクロリソグラフィ・ツール。
【請求項２２】
微細構造コンポーネントをマイクロリソグラフィにより生産するための方法であって、  少なくとも放射光感受性材料の層を有する基板を用意する工程と、
投影される構造を有するマスクを用意する工程と、
請求項２１に記載のマイクロリソグラフィ・ツールを用意する工程と、
前記マイクロリソグラフィ・ツールを使用して前記層の一領域上に前記マスクの少なくとも一部を投影する工程とを含む方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法により生産される微細構造コンポーネント。
【請求項２４】
放射光の前記経路に関して回転対称である設計から出発し、
この経路軸に平行な放射光の前記経路により定められる前記軸に対して回転対称の前記軸を平行移動することにより前記回転対称設計を偏心させ、
前記経路軸に対して回転対称の前記軸を傾けることにより前記回転対称設計を傾け、
前記偏心され、傾けられた設計からの自由形状のずれを行わせることにより光学収差を最小にすることを含む請求項１から２０のいずれか１項に記載の光学系における回転非対称面を設計する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、マイクロリソグラフィ投影光学系に関するものであり、特に投影対物鏡、そのような光学系を備えるマイクロリソグラフィ・ツール、そのようなマイクロリソグラフィ・ツールを使用した微細構造コンポーネントのマイクロリソグラフィ技術による生産方法、そのような方法により生産される微細構造コンポーネント、そのような光学系における光学面を設計する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投影対物鏡は、基板上に配置された感光性物質の層上にレチクルのイメージを形成することによりパターンをレチクルから基板に転写するためにマイクロリソグラフィ技術で広く使用されている。一般に、投影対物鏡は、屈折光学対物鏡、反射光学対物鏡、反射屈折光学対物鏡の３つの異なるクラスに分類される。屈折光学対物鏡は、屈折素子（例えば、レンズ素子）を使用して、物体平面からの光を像平面に結像する。反射光学対物鏡は、反射素子（例えば、鏡素子）を使用して、物体平面からの光を像平面に結像する。反射屈折光学対物鏡は、屈折と反射の両方を行う素子を使用して、物体平面からの光を像平面に結像する。
【０００３】
対物鏡は、特に投影光学系内で使用される場合については、Ｔ．Ｊｅｗｅｌｌ「Ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ  ｄｅｓｉｇｎ  ｉｓｓｕｅｓ  ｉｎ  ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｃａｍｅｒａ  ｆｏｒ  ＥＵＶ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ  ２４３７（１９９５）に記載されている。他の対物鏡は、欧州特許第０７３０１６９Ａ号、欧州特許第０７３０１７９Ａ号、欧州特許第０７３０１８０Ａ号、欧州特許第０７９０５１３Ａ号、米国特許第５０６３５８６Ａ号、米国特許第６５７７４４３Ａ号、米国特許第６６６０５５２Ａ号、米国特許第６７１０９１７Ａ号に記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、特に所与の照明波長での分解能に関してマイクロリソグラフィ投影露光装置における投影対物鏡として使用できる光学系を改善することである。さらに、本発明による光学系は、照明光に関して高い光処理能力を有していなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１の特徴を有する光学系により達成される。
【０００６】
以下の明細では、本発明による回転非対称面は、自由形式曲面とも呼ばれる。球面鏡又は非球面鏡と異なり、自由形式曲面は回転対称軸を持たない。本発明による自由形式曲面はＥＵＶ投影対物鏡に対する既知の非球面回転対称鏡面とは以下の点で異なっている。そのような既知の非球面鏡面は数学的にティラー展開により記述される、つまり、ｎ次の回転対称多項式により与えられるサグを持つという点で異なる。これらすべての多項式の項に対するこのティラー展開の中心点は、共通光軸により定義される。既知の鏡面は、ティラー展開が計算しやすく、最適化しやすいためそのような展開により記述され、そのような鏡面を製造する際に多くの経験が存在する。しかし、共通中心を持つ既知のティラー展開だと、特定のレベルよりも低く下げられない不要な歪曲が生じることが、発明者によって理解された。回転対称光学面に固有のこの歪曲制限は、本発明により光学面の１つが自由形式曲面又は回転非対称面として具現された場合に、回避される。自由形式曲面を使用すると、特にＥＵＶマイクロリソグラフィ保護の分野において有利な回転対称面に固有の開口数と歪曲に関する制限を克服することが可能である。特別な一実施態様では、自由形式曲面は、光学系の子午面に鏡面対称的な表面としてよい。子午面は、物体平面の法線及び光学系の光学コンポーネントの物体視野及び開口の中心点により定義されている平面である。都合のよいことに、本発明による投影対物鏡は、反射光学投影対物鏡である。一般に、光学系の像平面は、物体平面に平行である。光学系は、最小曲率半径が３００ｍｍである像平面に視野を持つことができる。光学系において、主光線は、物体平面における物体平面法線に対して約３°、５°、７°又はそれ以上の角度をとることができる。光学系は、物体平面から２．８ｍを超える、特に１０ｍを超える位置に置かれた入射瞳を持つことができる。一般に、自由形式曲面を有する光学系では正確に定義された瞳平面は存在しない。光学系の瞳平面において、異なる視野点に対応する主光線が一点に集まる。瞳平面において、それぞれの視野点からの光束が重なり合う。瞳平面という用語は、強度分布が物体平面内の照明角度分布に対応する光学系内で誘導される光線に垂直な領域を特徴付けるために使用される。結像される放射光は、物体平面に位置する物体から反射される。物体平面に位置する物体は、複数の素子により像平面に結像されるレチクルであってよい。光学系は１／４の縮小率を持つことができる。本発明による光学系は４つ又はそれ以上の反射素子を備えている。特に、光学系は６つ又はそれ以上の反射素子を備えることができる。複数の素子は、物体平面と像平面との間の中間像平面に放射光を結像するように配列されることがある。この場合、視野絞りを、中間像平面に、又はその近くに位置決めする。特に、それらの複数の素子は５つの素子を含み、中間像平面は、物体平面から像平面までの放射光路に沿って第４の素子と第５の素子との間に配置される。物体平面と像平面は約１ｍ又はそれ以上の距離Ｌだけ隔てている。物体平面から像平面までの放射光の光路長は約２Ｌ、３Ｌ、４Ｌ、又はそれ以上とすることができる。複数の素子は、放射光の光路内に少なくとも一対の隣接素子を含み、その一対の隣接素子は約０．５Ｌ又はそれ以上の距離だけ隔てられる。都合のよいことに、これらの複数の素子のどれも、射出瞳の遮蔽を引き起こさない。これらの複数の素子は、第１の鏡と第２の鏡を備えることができ、第１と第２の鏡はそれぞれ物体平面から最小距離ｄ1及びｄ2を有し、ｄ1／ｄ2は約２又はそれ以上である。あるいは、ｄ1／ｄ2は２よりも小さい値とすることもできる。その場合、光学系は、概して、物体側に大きな作動距離を有する。これらの複数の素子は、物体平面から像平面までの放射光路内に第１の素子を含むことができ、第１の素子は正の光学力(optical power)を有する。光学系は、物体平面と像平面との間に位置決めされた開口絞りを備える。光学系の複数の素子は３つの素子を含み、開口絞りは、物体平面から像平面までの放射光路内の第２の素子と第３の素子との間に位置決めされる。あるいは、開口絞りは、第２又は第３の素子のところに配置されてもよい。放射光は、開口絞りを１回又は２回通過することができる。本発明により光学系とともに使用される放射源は約３００ｎｍ又はそれ以下、２００ｎｍ又はそれ以下、１００ｎｍ又はそれ以下の波長を有するレーザー放射源でよい。
【０００７】
請求項２に記載の自由形式曲面を展開式で表すことで、反射面の有効で、再現性のある製造が可能になる。この展開式の中で、αは６６としてよい。さらに、ｍは偶数整数からなる。さらに、ｍ＋ｎは１０以上の数としてよい。
【０００８】
請求項３又は４に記載のずれによって、対物鏡の歪曲を、回転対称光学面を使用して到達可能な限界以下に十分低減させることができる。回転非対称面は、最良フィット回転対称面から１つ又は複数の配置で約１００λ又はそれ以上ずれる可能性がある。回転非対称面は、最良フィット回転対称面から１つ又は複数の位置のところで約５０ｎｍ又はそれ以上、約１００ｎｍ又はそれ以上、約５００ｎｍ又はそれ以上、又は約１０００ｎｍ又はそれ以上ずれることがある。
【０００９】
請求項５に記載の鏡面対称光学的自由形式曲面は、光学的自由形式曲面の生産の要件を引き下げる。
【００１０】
請求項６に記載の光学的自由形式曲面を持つ２つの反射素子を使用すると、一方で最小の収差を改善することが可能になり、また製造される自由形式曲面をあまり複雑にすることなく特定の収差最小化要件を満たすことが可能になる。光学系は、さらに、３個、４個、５個、又は６個の自由形状素子を備えることも可能である。
【００１１】
請求項７に記載の正の主光線角度倍率を持つ２つ以下の反射素子を備える光学系は、鏡面に対し比較的低い入射光線角を示すため、最初により低い収差を示す。このことは、請求項８に記載の正の主光線角度倍率を有するただ１つの反射素子を含む光学系を使用した場合に特にいえる。
【００１２】
請求項９に記載の光学系の開口数では、高い分解能が可能である。像側開口数は、０．２５、０．２８、０．３、０．３５、０．４又はそれ以上と高くできる。
【００１３】
請求項１０に記載の像視野寸法により、マイクロリソグラフィ投影装置内で光学系を効率よく使用できる。収差補正は、自由形式曲面を使用することで改善されるので、回転対称面を使用すると、収差が高すぎて厳しい要件を満たせない矩形の像視野を使用する現在の設計が可能になる。矩形の視野は、最小寸法を約２ｍｍとすることができ、また第１の寸法を約１ｍｍ又はそれ以上、第２の寸法を約１ｍｍ又はそれ以上とすることができ、第１と第２の寸法は直交する。この第２の寸法は約１０ｍｍ又は約２０ｍｍもしくはそれ以上とすることができる。
【００１４】
請求項１１に記載の歪曲と請求項１２に記載の波面誤差によって、投影品質は、回折、つまり投影光の波長によってのみ制限されるようになる。このような低い歪曲を有する光学系は、特に、１０から３０ｎｍまでの範囲内のＥＵＶ光源とともに使用するように最適化される。
【００１５】
この光学系は、物体平面における物体平面法線と非平行な主光線を持つことができる。請求項１３に記載の主光線角度を使用すると、光学コンポーネント点数の少ない投影対物鏡の正面にある照明光学系における強度分布を制御することにより像平面内の照明角度の分布を制御することが可能になる。これは、収束する一連の主光線角度を持つ光学系を使用したのでは可能ではない、というのも、その結果、操作平面に接近し、この操作平面内の強度分布を介して照明角度の分布を制御するためにコンポーネントを追加することが必要になるからである。請求項１３に記載の分散主光線を使用する光学系では、物体平面は、複数の素子と光学系の入射瞳との間に位置する。
【００１６】
請求項１４に記載の最大入射角により、最初に収差が高くなるのを回避できる。素子のそれぞれの表面への最大入射角は１８°未満又は１５°未満とすることができる。
【００１７】
請求項１５に記載のテレセントリック光学系は、像平面内に配列された基板の高さの変動を許容する。
【００１８】
請求項１６に記載の光学系は、非常に高い分解能をもたらす。比θ／ＮＡは約６０又はそれ以下あるいは５０又はそれ以下とすることができる。
【００１９】
請求項１７に記載の約７５ｍｍ又はそれ以下の物体−像シフトを有する光学系では、光学系の光学設計を薄型化できる。物体−像シフトは約５０ｍｍ又はそれ以下あるいは約２５ｍｍ又はそれ以下とすることができる。物体−像シフトが０の場合、中心視野点平行移動を生じることなく物体と像視野とにおける中心視野点に交差する軸を中心に光学系を回転させることができる。これは、光学系の回転を必要とする計測ツールや試験ツールが使用される場合に特に有利である。
【００２０】
請求項１８に記載の素子のフリーボードでは、主光線の入射角が小さいコンパクトな設計が実現される。光学系の４つ又はそれ以上の素子は約５ｍｍ又はそれ以上のフリーボードを有することができる。これにより、光学系の光学素子のホルダーと基板の設計に関する要件が引き下げられる。
【００２１】
請求項１９に記載の放射源を有する光学系は、少なくとも１つの自由形式曲面を使用することにより収差最小化を都合よく利用するが、それは、収差と歪曲をそのような放射源の波長の範囲内に収めることが可能だからである。好ましくは、波長は約１０ｎｍから約１５ｎｍまでの範囲内である。
【００２２】
請求項２０に記載の光学系と請求項２１に記載のマイクロリソグラフィ・ツールの利点は、請求項１から１９に記載の光学系に関して上で述べた利点に対応する。請求項２２に記載の製造方法に関して、また請求項２３に記載のコンポーネントに関しても同じことがいえる。
【００２３】
請求項２４に記載の設計方法から、制御可能な形で生産できる自由形式曲面を形成する再現可能な設計指針が得られる。
【００２４】
さらに、実施態様は、以下の利点のうちの１つ又は複数を含むことができる。例えば、実施態様は、像平面においてテレセントリックである反射光学投影対物鏡を含む。これにより、一定範囲の像側作動距離の範囲にわたって一定の、又はほぼ一定の像倍率が得られる。
【００２５】
いくつかの実施態様では、反射光学投影対物鏡はきわめて高い分解能を有する。例えば、投影対物鏡は約５０ｎｍよりも小さい構造を分解する能力を持つ。短波長（例えば、約１０ｎｍから約３０ｎｍ）で動作するように設計された高い像側開口数を持つ投影対物鏡において高い分解能が得られる。
【００２６】
投影対物鏡は、低い収差を持つ像を形成することができる。いくつかの実施態様では約３０ｍλ又はそれ以下の波面誤差に関して投影対物鏡が補正される。いくつかの実施態様では、歪曲に関して、約２ｎｍ又はそれ以下の値よりも小さく、投影対物鏡が補正される。
【００２７】
実施態様は、高い開口数を持ち、かつ像歪曲が低く、波面誤差が小さく、比較的広い像視野にわたって像平面にテレセントリック性で結像する反射光学対物鏡を含む。これらの特徴は１つ又は複数の自由形式曲面鏡を使用することにより達成できる。
【００２８】
いくつかの実施態様では、投影対物鏡による計測法は、回転軸を中心とする投影対物鏡の回転にもかかわらず容易に実装できる。例えば、投影対物鏡の実施態様（例えば、高ＮＡ投影対物鏡）は、比較的小さな、又はゼロの物体−像シフトを持つことができ、その結果、投影対物鏡が軸の周りに回転するときに軸上視野点の平行移動はほとんど、又はまったく生じない。したがって、投影対物鏡は、回転の作用を受けたときに、同じ視野位置で、その視野位置を再配置することなく、計測を繰り返し実行することができる。
【００２９】
実施態様は、さらに、視野依存瞳遮蔽又は中心瞳遮蔽のまったくない反射光学投影対物鏡も含む。
【００３０】
投影対物鏡の実施態様を、可視光線と紫外線（ＵＶ）の波長を含む、様々な異なる波長で動作するように適合させることができる。実施態様は、極紫外線（ＥＵＶ）波長で動作するように適合させられる。さらに、実施態様は、複数の波長、又はある範囲の波長で使用するようにも適合させられる。
【００３１】
反射光学投影対物鏡の実施態様は、リソグラフィ・ツール（例えば、リソグラフィ・スキャナ）で使用することができ、オーバースキャンを、比較的低く抑えることができる。低オーバースキャンは、例えば、像視野が矩形の投影対物鏡を使用することにより実現することができる。このような実施態様では、矩形の視野の縁がダイ部位の前縁と平行になるように像の位置を揃えることができ、これにより、部位の四隅をスキャンするために像視野の縁を越えてダイ部位の前縁をスキャンする必要がなくなるが、典型的には、矩形又は正方形のダイ部位がアーチ形視野に関してスキャンされる場合と同様である。
【００３２】
実施態様は、比較的処理能力の高いリソグラフィ・ツールを含む。例えば、オーバースキャンが比較的小さい実施態様は、オーバースキャンの大きい相当するシステムに比べて効率的である。したがって、これらのオーバースキャン・システムは、相当するシステムと比べて高いウェハ処理能力を実現することができる。
【００３３】
いくつかの実施態様では、陰影効果の視野依存性が低いか、又はまったくない反射光学投影対物鏡が実現される。例えば、反射光学投影対物鏡は、物体視野上で主光線の一様な照明角度をなす物体平面から遠くに（例えば、無限遠に）置かれている入射瞳を持つことができる。これは、主光線角度が物体視野上で変化する場合に生じる視野依存陰影効果を低減させるか、又は回避することができる。あるいは、又はそれに加えて、投影対物鏡は、投影対物鏡のそれぞれの鏡の子午断面内の光線について比較的小さな値の主光線入射角及び／又は入射角の小さな変化を有する可能性があり、その結果、それぞれの多層反射スタックがそのような入射角について最適化されていれば、それぞれの鏡の平均反射力が増大する。
【００３４】
いくつかの実施態様では、投影対物鏡は、照明系の複雑さを低減できる特徴を含むことができる。例えば、投影対物鏡の入射瞳の配置は、物体平面の前とすることができる。言い換えると、異なる視野点から始まる主光線は、互いに関して発散する。これにより、投影対物鏡の入射瞳／照明系の射出瞳は、照明系内のテレスコープを使用して照明系の射出瞳を投影対物鏡の入射瞳の位置に中継しなくても接近可能にすることができる。
【００３５】
他の特徴及び利点は、説明、図面、請求項から明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】マイクロリソグラフィ・ツールの一実施形態の略図である。
【図２Ａ】図１に示されているマイクロリソグラフィ・ツールの一部を示す略図である。
【図２Ｂ】回転非対称面及び対応する回転対称基準面の断面図である。
【図３】子午断面内に示されている投影対物鏡の一実施形態の断面図である。
【図４】子午断面内に示されている投影対物鏡の鏡の一部の断面図である。
【図５Ａ】正の主光線角度倍率を有する鏡における光線経路の略図である。
【図５Ｂ】負の主光線角度倍率を有する鏡における光線経路の略図である。
【図６】Ａ鏡のフットプリントの図である。  Ｂ：図６Ａに示されている鏡の断面図である。
【図７Ａ】環状弓形視野の一実施形態の平面図である。
【図７Ｂ】一対のウェハ・ダイ部位に関する環状弓形視野の平面図である。
【図７Ｃ】一対のウェハ・ダイ部位に関する矩形視野の平面図である。
【図８】図１に示されているマイクロリソグラフィ・ツールの実施形態の投影対物鏡の略図である。
【図９】子午断面内に示されている投影対物鏡の断面図である。
【図１０】子午断面内に示されている投影対物鏡の一部の断面図である。
【図１１】子午断面内に示されている投影対物鏡の断面図である。
【図１２】子午断面内に示されている投影対物鏡の断面図である。
【図１３】子午断面内に示されている投影対物鏡の断面図である。
【図１４Ａ】子午断面内に示されている投影対物鏡の断面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａに示されている投影対物鏡を含む光学系及び照明系の断面図である。
【図１５】子午断面内に示されている投影対物鏡の断面図である。
【図１６Ａ】図１５に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として計算で求められた歪曲を示すｘ−ｙベクトルのグラフである。
【図１６Ｂ】図１５に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として計算で求められた主光線角度を示すｘ−ｙベクトルのグラフである。
【図１７】子午断面内に示されている投影対物鏡の断面図である。
【図１８】図１７に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として横収差を示すグラフである。
【図１９】図１７に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として横収差を示すグラフである。
【図２０】図１７に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として横収差を示すグラフである。
【図２１】子午断面内に示されている投影対物鏡の断面図である。
【図２２】図２１に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図２３】図２１に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図２４】図２１に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図２５】子午断面内に示されている投影対物鏡の断面図である。
【図２６】図２５に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図２７】図２５に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図２８】図２５に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図２９】子午断面内に示されている投影対物鏡の断面図である。
【図３０】図２９に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図３１】図２９に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図３２】図２９に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図３３】子午断面内に示されている投影対物鏡の断面図である。
【図３４】図３３に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図３５】図３３に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図３６】図３３に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図３７】子午断面内に示されている投影対物鏡の断面図である。
【図３８】図３７に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図３９】図３７に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図４０】図３７に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図４１】子午断面内に示されている投影対物鏡の断面図である。
【図４２】図４１に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図４３】図４１に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図４４】図４１に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図４５】子午断面内に示されている投影対物鏡の断面図である。
【図４６】図４５に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図４７】図４５に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図４８】図４５に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図４９】子午断面内に示されている投影対物鏡の断面図である。
【図５０】図４９に示されている投影対物鏡に対する像視野内の位置の関数として収差を示すグラフである。
【図５１】子午断面内に示されている投影対物鏡の断面図である。
【図５２】子午断面内に示されている投影対物鏡の断面図である。
【図５３】半導体機器の製造の工程を示す流れ図である。
【図５４】ウェハ加工プロセスの工程を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
一態様の開示は、自由形式曲面鏡面を持つ１つ又は複数の鏡（自由形式曲面鏡と呼ぶ）を有する反射光学投影対物鏡に関する。自由形式曲面鏡を持つ反射光学投影対物鏡は、マイクロリソグラフィ・ツールにおいて使用できる。図１を参照すると、マイクロリソグラフィ・ツール１００は、一般に、光源１１０、照明系１２０、投影対物鏡１０１、ステージ１３０を含む。参考のため、直交座標系が示されている。光源１１０は、波長λの放射光を発生し、その放射光線１１２を照明系１２０に送る。照明系１２０は、放射光に相互作用を及ぼし（例えば、拡大し、均質化し）、放射光線１２２を物体平面１０３に位置するレチクル１４０に送る。投影対物鏡１０１は、レチクル１４０から反射された放射光１４２を像平面１０２に位置する基板１５０の表面に結像させる。投影対物鏡１０１の像側に入射する放射光は、光線１５２として表される。図１に示されているように、光線は、例示しているだけであり、例えば、レチクル１４０に関して放射光路を正確に表すことは意図されていない。基板１５０は、ステージ１３０により支えられ、このステージは、投影対物鏡１０１がレチクル１４０を基板１５０の異なる部分に結像させるように、投影対物鏡１０１に対して基板１５０を移動させる。
【００３８】
投影対物鏡１０１は、基準軸１０５を含む。投影対物鏡が子午断面に対して対称的である実施形態では、基準軸１０５は、物体平面１０３に垂直であり、子午断面の内側に置かれている。
【００３９】
光源１１０は、ツール１００の所望の動作波長λの放射光を発生するように選択される。いくつかの実施形態では、光源１１０は、ＫｒＦレーザー（例えば、約２４８ｎｍの波長を持つ）又はＡｒＦレーザー（例えば、約１９３ｎｍの波長を持つ）などのレーザー光源である。使用できる非レーザー光源は、電磁スペクトルの青色又はＵＶ部分、例えば、約３６５ｎｍ、約２８０ｎｍ、又は約２２７ｎｍの放射光を放出するＬＥＤなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。
【００４０】
典型的には、リソグラフィ・ツールにおいて動作するように設計されている投影対物鏡において、波長λは、電磁スペクトルの紫外部、深紫外部、又は極紫外部内にある。例えば、λは約４００ｎｍ又はそれ以下（例えば、約３００ｎｍ又はそれ以下、約２００ｎｍ又はそれ以下、約１００ｎｍ又はそれ以下、約５０ｎｍ又はそれ以下、約３０ｎｍ又はそれ以下）とすることができる。λは約２ｎｍ以上（例えば、約５ｎｍ又はそれ以上、約１０ｎｍ又はそれ以上）であってもよい。実施形態において、λは約１９３ｎｍ、約１５７ｎｍ、約１３ｎｍ、又は約１１ｎｍとすることができる。比較的短い波長を使用することは、一般に、投影対物鏡の分解能が波長にほぼ比例するため望ましい場合がある。したがって、波長が短いほど、投影対物鏡が分解できる像内の特徴は長い波長を使用する同等の投影対物鏡に比べて小さいものでもよい。しかし、いくつかの実施形態では、λは、電磁スペクトルの非ＵＶ部分（例えば、可視部分）にある。
【００４１】
照明系１２０は、均質強度プロファイルを持つ平行放射光線を形成するように配列された光学コンポーネントを含む。照明系１２０は、典型的には、さらに、光線１２２をレチクル１４０に向けるためのビーム操縦光学系も含む。いくつかの実施形態では、照明系１２０は、さらに、放射線ビームの所望の偏光プロファイルを形成するコンポーネントも含む。
【００４２】
典型的に、物体平面１０３は、像平面１０２に平行である。しかし、いくつかの実施形態では、像平面１０２は、物体平面１０３に関して傾けられる。例えば、像平面１０２は約１°又はそれ以上（例えば、約２°又はそれ以上、約３°又はそれ以上、約４°又はそれ以上、約５°又はそれ以上）の角度だけ傾けることができる。
【００４３】
物体平面１０３は、像平面１０２から距離Ｌだけ隔てられている。距離Ｌは、投影対物鏡１０１の縦方向寸法、又は軌跡長とも呼ばれる。軌跡長は２つの平行平面の間の距離により定義される。第１の平面は物体平面であり、第２の平面は、物体視野と、像視野と、光学コンポーネントとが、これら２つの平行平面の間に置かれるような物体平面に平行で最も近い平面として定義される。一般に、この距離は、投影対物鏡１０１の具体的設計とツール１００の動作波長に依存する。ＥＵＶリソグラフィ用に設計されたツールなどにおけるいくつかの実施形態では、Ｌは約１ｍから約３ｍまでの範囲（例えば、約１．５ｍから約２．５ｍまでの範囲）内にある。いくつかの実施形態では、Ｌは２ｍ未満であり、例えば、約１．９ｍ又はそれ以下などである（例えば、約１．８ｍ又はそれ以下、約１．７ｍ又はそれ以下、約１．６ｍ又はそれ以下、約１．５ｍ又はそれ以下）。Ｌは約０．２ｍ又はそれ以上とすることができる（例えば、約０．３ｍ又はそれ以上、約０．４ｍ又はそれ以上、約０．５ｍ又はそれ以上、約０．６ｍ又はそれ以上、約０．７ｍ又はそれ以上、約０．８ｍ又はそれ以上、約０．９ｍ又はそれ以上、約１ｍ又はそれ以上）。
【００４４】
結像される放射光の光路長と軌跡長との比は、投影対物鏡１０１の具体的設計に応じて異なる。いくつかの実施形態では、この光路長と軌跡長との比は、比較的大きい。例えば、この光路長と軌跡長との比は約２又はそれ以上（例えば、約２．５又はそれ以上、約３又はそれ以上、約３．５又はそれ以上、約４又はそれ以上、約４．５又はそれ以上、約５又はそれ以上）とすることができる。
【００４５】
投影対物鏡１０１は、物体平面１０３における視野の寸法と像平面１０２における視野の対応する寸法との比を意味する倍率比を持つ。典型的には、リソグラフィ・ツールで使用される投影対物鏡は、縮小投影対物鏡であり、これらは、像の寸法を縮める、つまり像を縮小することを意味する。したがって、いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１は、物体平面１０３における寸法と比較して寸法が約２×又はそれ以上（例えば、約３×又はそれ以上、約４×又はそれ以上、約５×又はそれ以上、約６×又はそれ以上、約７×又はそれ以上、約８×又はそれ以上、約９×又はそれ以上、約１０×又はそれ以上）だけ減少した寸法の視野を像平面１０２に形成することができる。言い換えると、投影対物鏡１０１は約２×又はそれ以上（例えば、約３×又はそれ以上、約４×又はそれ以上、約５×又はそれ以上、約６×又はそれ以上、約７×又はそれ以上、約８×又はそれ以上、約９×又はそれ以上、約１０×又はそれ以上）の縮小率を有することができる。しかし、より一般的には、投影対物鏡は、拡大像又は物体と同じサイズの像を形成するように設計できる。
【００４６】
さらに図２Ａを参照すると、光線１５２は、レチクル像を像平面１０２に形成する複数の光路の円錐形を定める。光線の円錐の角度は、投影対物鏡１０１の像側開口数（ＮＡ）に関係する。像側ＮＡは、
ＮＡ＝ｎ0ｓｉｎθmax
と表すことができ、ｎ0は、基板１５０の表面に隣接する浸漬媒体（例えば、空気、窒素、水、又は真空環境）の屈折率をいい、θmaxは、投影対物鏡１０１からの像形成光線からなる最大円錐形の半角である。
【００４７】
一般に、投影対物鏡１０１は約０．１又はそれ以上（例えば、約０．１５又はそれ以上、約０．２又はそれ以上、約０．２５又はそれ以上、約０．２８又はそれ以上、約０．３又はそれ以上、約０．３５又はそれ以上）の像側ＮＡを有する。いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１は比較的高い像側ＮＡを有する。例えば、いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１は約０．４を超える（例えば、約０．４５又はそれ以上、約０．５又はそれ以上、約０．５５又はそれ以上、約０．６又はそれ以上）の像側ＮＡを有する。一般に、投影対物鏡１０１の分解能は、波長λと像側ＮＡとに応じて異なる。理論の束縛を受けることを望まなければ、投影対物鏡の分解能は、式
【００４８】
【数１】
2010107988.tif 000003
に基づく波長と像側ＮＡに基づいて決定できるが、ただし、Ｒは、印刷できる最小寸法であり、ｋは、プロセス係数と呼ばれる無次元定数である。ｋは、放射光（例えば、偏光特性）、照明特性（例えば、部分干渉性、環状照明、双極子設定、四極子設定など）や、レジスト材料に関連する様々な係数に応じて変わる。典型的には、ｋは約０．４から約０．８までの範囲にあるが、さらに、用途によっては、０．４よりも低く、０．８よりも高くてもよい。
【００４９】
投影対物鏡１０１は、さらに、像平面において名目的にテレセントリックである。例えば、主光線は、露光された視野上の像平面において互いに平行であることから約０．５°又はそれ以下（例えば、約０．４°又はそれ以下、約０．３°又はそれ以下、約０．２°又はそれ以下、約０．１°又はそれ以下、約０．０５°又はそれ以下、約０．０１°又はそれ以下、約０．００１°又はそれ以下）だけずれる可能性がある。したがって、投影対物鏡１０１は、一定範囲の像サイズの作動距離にわたって実質的に一定の倍率を実現できる。いくつかの実施形態では、主光線は、像平面１０２に対し名目上直交する。したがって、ウェハ表面の形状が平坦でないか、又は像平面がピンぼけになっていても、像平面内に歪曲又は陰影の効果を生じない。
【００５０】
いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１は、比較的高い分解能を有する（つまり、Ｒの値を比較的小さくできる）。例えば、Ｒは約１５０ｎｍ又はそれ以下（例えば、約１３０ｎｍ又はそれ以下、約１００ｎｍ又はそれ以下、約７５ｎｍ又はそれ以下、約５０ｎｍ又はそれ以下、約４０ｎｍ又はそれ以下、約３５ｎｍ又はそれ以下、約３２ｎｍ又はそれ以下、約３０ｎｍ又はそれ以下、約２８ｎｍ又はそれ以下、約２５ｎｍ又はそれ以下、約２２ｎｍ又はそれ以下、約２０ｎｍ又はそれ以下、約１８ｎｍ又はそれ以下、約１７ｎｍ又はそれ以下、約１６ｎｍ又はそれ以下、約１５ｎｍ又はそれ以下、約１４ｎｍ又はそれ以下、約１３ｎｍ又はそれ以下、約１２ｎｍ又はそれ以下、約１１ｎｍ又はそれ以下、例えば約１０ｎｍなど）とすることができる。
【００５１】
投影対物鏡１０１により形成される像の質は、様々な異なる方法により定量化できる。例えば、像は、ガウス光学系に関連する理想化された条件から像の測定又は計算により求められたずれに基づいて特徴付けることができる。これらのずれは、一般に、収差と呼ばれる。理想的又は所望の形状からの波面のずれを定量化するために使用される計量の１つは、自乗平均波面誤差の平方根（Ｗrms）である。Ｗrmsは、参照により本明細書に組み込まれている「Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ」、第１巻、第２版、Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｂａｓｓ編集（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，Ｉｎｃ．、１９９５年）の３５．３頁で定義されている。一般に、対物鏡のＷrms値が低いほど、波面の所望の、又は理想的な形状からのずれは小さく、像の質はよい。いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１は、像平面１０２における像について比較的小さいＷrmsを取りうる。例えば、投影対物鏡１０１は約０．１λ又はそれ以下（例えば、約０．０７λ又はそれ以下、約０．０６λ又はそれ以下、約０．０５λ又はそれ以下、約０．０４５λ又はそれ以下、約０．０４λ又はそれ以下、約０．０３５λ又はそれ以下、約０．０３λ又はそれ以下、約０．０２５λ又はそれ以下、約０．０２λ又はそれ以下、約０．０１５λ又はそれ以下、約０．０１λ又はそれ以下、約０．００５λなど）のＷrmsを持つことができる。
【００５２】
像の質を評価するために使用できる他の計量は、像面湾曲と呼ばれる。像面湾曲は、焦点面の視野点依存位置に対する最高から最低までの距離を指す。いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１は、像平面１０２における像について比較的小さい像面湾曲を取りうる。例えば、投影対物鏡１０１は約５０ｎｍ又はそれ以下（例えば、約３０ｎｍ又はそれ以下、約２０ｎｍ又はそれ以下、約１５ｎｍ又はそれ以下、約１２ｎｍ又はそれ以下、約１０ｎｍ又はそれ以下）の像側の像面湾曲を持つことができる。
【００５３】
光学性能を評価するために使用できる他の計量は歪曲と呼ばれる。歪曲とは、像平面内の理想像点位置からの視野点依存のずれの最大絶対値のことである。いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１は、比較的小さな最大歪曲を有する。例えば、投影対物鏡１０１は約５０ｎｍ又はそれ以下（例えば、約４０ｎｍ又はそれ以下、約３０ｎｍ又はそれ以下、約２０ｎｍ又はそれ以下、約１５ｎｍ又はそれ以下、約１２ｎｍ又はそれ以下、１０ｎｍ又はそれ以下、９ｎｍ又はそれ以下、８ｎｍ又はそれ以下、７ｎｍ又はそれ以下、６ｎｍ又はそれ以下、５ｎｍ又はそれ以下、４ｎｍ又はそれ以下、３ｎｍ又はそれ以下、２ｎｍ又はそれ以下、１ｎｍなど）の最大歪曲を有する。
【００５４】
さらに、いくつかの実施形態において、歪曲は、像視野上で比較的小さな量だけ変化しうる。例えば、歪曲は、像視野上で約５ｎｍ又はそれ以下（例えば、約４ｎｍ又はそれ以下、約３ｎｍ又はそれ以下、約２ｎｍ又はそれ以下、約１ｎｍ又はそれ以下）だけ変化しうる。
【００５５】
反射光学系である場合、投影対物鏡１０１は、基板１５０の表面上にレチクル１４０の像を形成する方法でレチクル１４０から反射された放射光を基板１５０に向けるように配列された多数の鏡を含む。投影対物鏡の具体的設計について、以下で説明する。しかし、より一般的には、鏡の数、サイズ、構造は、概して、投影対物鏡１０１の所望の光学特性やツール１００の物理的制約条件に依存する。
【００５６】
一般に、投影対物鏡１０１における鏡の数は異なる。典型的には、鏡の数は、所望の処理能力（例えば、像平面１０２に像を形成する物体からの放射光の強度）、所望の像側ＮＡと関係する像分解能、所望の最大瞳遮蔽などの、対物鏡の光学性能特性に関連する様々な性能のトレードオフ関係に関係する。
【００５７】
一般に、投影対物鏡１０１は、少なくとも４枚の鏡（例えば、５枚又はそれ以上の鏡、６枚又はそれ以上の鏡、７枚又はそれ以上の鏡、８枚又はそれ以上の鏡、９枚又はそれ以上の鏡、１０枚又はそれ以上の鏡、１１枚又はそれ以上の鏡、１２枚又はそれ以上の鏡）を有する。物体平面と像平面との間に対物鏡のすべての鏡が配置されることが望ましい実施形態では、対物鏡１０１は、典型的には、偶数枚数の鏡（例えば、４枚の鏡、６枚の鏡、８枚の鏡、１０枚の鏡）を有する。いくつかの実施形態において、投影対物鏡のすべての鏡が物体平面と像平面との間に位置する奇数枚数の鏡を使用することができる。例えば、１枚又は複数枚の鏡が比較的大きな角度で傾けられた場合、投影対物鏡は、すべての鏡が物体平面と像平面との間に位置する奇数枚数の鏡を含む。
【００５８】
一般に、投影対物鏡１０１内の複数の鏡のうちの少なくとも１つは、回転非対称面又は自由形式曲面を有する。球面鏡又は非球面鏡と異なり、自由形式曲面鏡面は、回転対称軸を持たない。一般に、自由形式曲面は、回転非対称面に最もよく一致する回転対称面のことである、回転対称基準面（例えば、球面又は非球面の回転対称基準面）からずれる。
【００５９】
回転対称基準面は、自由形式曲面鏡面について以下のように決定することができる。第１に、考察対象の自由形式曲面鏡面を特徴付ける情報を取得する。鏡の光学データが知られている実施形態では、この情報は、鏡の底面半径（例えば、１／ｃ、ただし、ｃは頂点曲率である）、鏡面の円錐定数ｋ、鏡を特徴付ける多項式係数を決定することを含む。あるいは、又はそれに加えて、鏡を特徴付ける情報は、鏡面の表面形状測定結果から得られる（例えば、干渉計を使用して得られる）。表面形状測定結果から、鏡の表面を記述する関数ｚ’（ｘ’，ｙ’）を得ることができるが、ただし、ｚ’は、図２Ｂに例示されているように、異なる（ｘ’，ｙ’）座標のｚ’軸に沿った鏡面のサグである。この初期工程は、さらに、対物鏡で像形成放射光を反射するために実際に使用される鏡面の領域のことである、鏡のフットプリントを決定することを含む。フットプリントは、光線追跡プログラムを使用して対物鏡を通る光線を追跡し、光線が接触する鏡面領域を抽出することにより決定することができる。
【００６０】
回転非対称面を特徴付ける情報を得た後、表面の偏心度と傾きがゼロであるその表面の局所座標系が確定される。表面の傾きと偏心度を設定することで、最適化アルゴリズムで基準面を決定し、さらに、鏡面と基準面との間のサグの差を決定できる軸ｚ’を定義するための矛盾なく定義された出発点が得られる。鏡面の光学データが知られている場合、ｚ’軸は、円錐定数ｋと底面半径１／ｃに基づいて決定される。光学データの回転対称部分について、ｚ’軸は、回転非対称面の回転対称部分に対する対称軸である。鏡面が、表面形状測定から特徴付けられる実施形態において、ｚ’軸は計測軸に対応する（例えば、干渉計光軸）。図２Ｂは、これを回転非対称鏡２０１の２次元断面について示しており、局所座標系は、ｘ’、ｙ’、ｚ’軸により表される。回転非対称鏡２０１のフットプリントの境界は、図２Ｂに示されている断面についてｘmin及びｘmaxとして示されている。
【００６１】
次いで、初期基準面が、座標系に関して確定される。初期基準面は、傾きが０、偏心度が０である。初期基準面は、球面又は回転対称非球面のいずれかである。初期基準面は、回転非対称鏡面に近似する回転対称面を設計することにより確立される。初期基準面は、最適化アルゴリズムの出発点を表す。初期基準面が確定されると、初期基準面の多数の点と局所座標系のｚ’軸に沿って測定された回転非対称面のフットプリントの表面の点との間の局所距離ｂi（ｉ＝１．．．Ｎ）が決定される。次に、数値フィッティング・パラメータとフィッティング・アルゴリズムを使用して局所距離（ｄi）に対する最小値を決定することにより、回転対称基準面（図２Ｂの表面２１１）が確定される。回転対称基準面が球面である場合、パラメータは、基準面の、局所座標系内の球体の中心の位置と半径を含む。図２Ｂでは、座標系原点から球体中心の偏心度が、座標ｘcとｚcにより示される（ｙ’軸に沿った量ｙcだけの偏心度は、図２Ｂに示されていない）。球面の半径は、Ｒと表される。パラメータＲ、ｘc、ｙc、ｚcは、座標（ｘc，ｙc，ｚc）を中心とする半径Ｒの球面に対する方程式である、方程式
ｚ’＝（Ｒ2−（ｘ’−ｘc）2−（ｙ’−ｙc）2）1/2−ｚc
に基づいて局所距離ｄiが最小値となるように最適化される。
【００６２】
回転対称基準面が非球面である場合、パラメータは、基準面の偏心度と傾き、底面半径、円錐定数、非球面係数を含む。これらのパラメータは、円錐と非球面を記述する方程式である、式
【００６３】
【数２】
2010107988.tif 000004
に基づいて決定することができる。ここで、ｈ2＝ｘ'2＋ｙ'2、Ａ'jは、円錐面からの回転対称基準面のずれを特徴付ける係数である。一般に、基準面を鏡面に合わせるために使用される非球面係数Ａ'jの数は、表面を計算するために使用されるシステムの計算能力、利用可能な時間、所望の精度レベルに応じて変化しうる。いくつかの実施形態では、基準面は３次までの非球面係数を使用して計算することができる。いくつかの実施形態では３次よりも高い係数（例えば、４次、６次）が使用される。円錐と非球面のパラメータ化についてのさらなる詳細は、例えば、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ（カリフォルニア州パサディナ所在）から入手可能なＣｏｄｅ  Ｖの製品取扱説明書を参照のこと。
【００６４】
一般に、フィッティングは、様々な最適化アルゴリズムを使用して実行できる。例えば、いくつかの実施形態では、減衰最小自乗フィッティング・アルゴリズムなどの、最小自乗フィッティング・アルゴリズムを使用できる。減衰最小自乗フィッティング・アルゴリズムは、例えば、Ｃｏｄｅ  Ｖ又はＺＥＭＡＸ（Ｏｐｔｉｍａ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｌｔｄ．、英国スタンステッド所在）などの、市販の光学設計ソフトウェアを使用して実行することができる。
【００６５】
回転対称基準面が決定された後、鏡面上の追加の点同士の間の局所距離を決定し、視覚化することができる。回転対称基準面の追加の特性を決定することができる。例えば、回転非対称鏡面からの回転対称基準面の最大のずれを決定することができる。
【００６６】
例えば、自由形式曲面の、最良フィット球面又は回転対称基準面からの最大のずれは約１λ又はそれ以上（例えば、約１０λ又はそれ以上、約２０λ又はそれ以上、約５０λ又はそれ以上、約１００λ又はそれ以上、約１５０λ又はそれ以上、約２００λ又はそれ以上、約５００λ又はそれ以上、約１，０００λ又はそれ以上、約１０，０００λ又はそれ以上、約５０，０００λ又はそれ以上）とすることができる。自由形式曲面の、最良フィット回転対称非球面からの最大のずれは約１λ又はそれ以上（例えば、約５λ又はそれ以上、約１０λ又はそれ以上、約２０λ又はそれ以上、約５０λ又はそれ以上、約１００λ又はそれ以上、約２００λ又はそれ以上、約５００λ又はそれ以上、約１，０００λ又はそれ以上、約１０，０００λ又はそれ以上）とすることができる。いくつかの実施形態では、自由形式曲面の、最良フィット回転対称非球面からの最大のずれは約１，０００λ又はそれ以下（例えば、約９００λ又はそれ以下、約８００λ又はそれ以下、約７００λ又はそれ以下、約６００λ又はそれ以下、約５００λ又はそれ以下）とすることができる。
【００６７】
いくつかの実施形態では、自由形式曲面の、最良フィット球面からの最大のずれは１０ｎｍ又はそれ以上（例えば、約１００ｎｍ又はそれ以上、約５００ｎｍ又はそれ以上、約１μｍ又はそれ以上、約５μｍ又はそれ以上、約１０μｍ又はそれ以上、約５０μｍ又はそれ以上、約１００μｍ又はそれ以上、約２００μｍ又はそれ以上、約５００μｍ又はそれ以上、約１，０００μｍ、約２，０００μｍ又はそれ以上、約３，０００μｍ又はそれ以上）とすることができる。自由形式曲面の、最良フィット球面からの最大のずれは約１０ｍｍ又はそれ以下（例えば、約５ｍｍ又はそれ以下、約３ｍｍ又はそれ以下、約２ｍｍ又はそれ以下、約１ｍｍ又はそれ以下、約５００μｍ又はそれ以下）とすることができる。
【００６８】
自由形式曲面の、最良フィット回転対称非球面からの最大のずれは１０ｎｍ又はそれ以上（例えば、約１００ｎｍ又はそれ以上、約５００ｎｍ又はそれ以上、約１μｍ又はそれ以上、約５μｍ又はそれ以上、約１０μｍ又はそれ以上、約５０μｍ又はそれ以上、約１００μｍ又はそれ以上、約２００μｍ又はそれ以上、約５００μｍ又はそれ以上、約１，０００μｍ）とすることができる。自由形式曲面の、最良フィット回転対称非球面からの最大のずれは約１０ｍｍ又はそれ以下（例えば、約５ｍｍ又はそれ以下、約３ｍｍ又はそれ以下、約２ｍｍ又はそれ以下、約１ｍｍ又はそれ以下、約５００μｍ又はそれ以下）とすることができる。
【００６９】
鏡面の曲率は、中心視野点の主光線を反射するそれぞれの鏡面上の点において決定される、第１と第２の平均主曲率により特徴付けられる。第１と第２の主曲率は、Ｉ．Ｎ．Ｂｒｏｎｓｔｅｉｎら著「Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ」第４版（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ、２００４年）、５６７頁で説明されているように計算される。一般に、鏡面の第１の主曲率は、その鏡面の第２の主曲率と異なることがある。いくつかの実施形態において、第１と第２の主曲率の差の絶対値は約１０-8又はそれ以上（例えば、１０-7又はそれ以上、５×１０-7又はそれ以上、約１０-6又はそれ以上、約５×１０-6又はそれ以上、約１０-5又はそれ以上、約５×１０-5又はそれ以上、約１０-4又はそれ以上、約５×１０-4又はそれ以上、約１０-3又はそれ以上）とすることができる。
【００７０】
一般に、第１及び／又は第２の主曲率は正又は負とすることができる。鏡面の第１及び／又は第２の主曲率は、比較的小さい値としてよい。例えば、いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１内の１つ又は複数の鏡の第１の主曲率の絶対値は約１０-2又はそれ以下（例えば、約５×１０-3又はそれ以下、約３×１０-3又はそれ以下、約２×１０-3又はそれ以下、約１０-3又はそれ以下）である。投影対物鏡１０１内の鏡に対する第１の主曲率の総和の絶対値は約１０-3又はそれ以下（例えば、約５×１０-4又はそれ以下、約３×１０-4、約２×１０-4又はそれ以下、約１０-4又はそれ以下、５×１０-5又はそれ以下、１０-5又はそれ以下）とすることができる。
【００７１】
いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１内の１つ又は複数の鏡の第２の主曲率の絶対値は約１０-2又はそれ以下（例えば、約５×１０-3又はそれ以下、約３×１０-3又はそれ以下、約２×１０-3又はそれ以下、約１０-3又はそれ以下）である。投影対物鏡１０１内の鏡に対する第２の主曲率の総和の絶対値は約１０-3又はそれ以下（例えば、約５×１０-4又はそれ以下、約３×１０-4、約２×１０-4又はそれ以下、約１０-4又はそれ以下、５×１０-5又はそれ以下、１０-5又はそれ以下）とすることができる。
【００７２】
投影対物鏡１０１内の鏡の第１と第２の主曲率の総和、つまり、投影対物鏡１０１内のすべての鏡の第１の主曲率の総和、投影対物鏡１０１内のすべての鏡の第２の主曲率の総和、又は投影対物鏡１０１内のすべての鏡のすべての第１と第２の主曲率の総和は、比較的小さい値とすることができる。例えば、鏡の第１と第２の主曲率の総和の絶対値は約１０-3又はそれ以下（例えば、約５×１０-4又はそれ以下、約３×１０-4、約２×１０-4又はそれ以下、約１０-4又はそれ以下、５×１０-5又はそれ以下、１０-5又はそれ以下）とすることができる。
【００７３】
いくつかの実施形態では、自由形式曲面は、式
【００７４】
【数３】
2010107988.tif 000005
により数学的に記述することができ、Ｚは、Ｚ軸（対物鏡１０１内のｚ軸に平行である場合も、平行でない場合もある、つまり、一般に投影対物鏡１０１内のｚ軸に対し偏心し、傾いている）に平行な表面のサグであり、ｃは、頂点曲率に対応する定数であり、ｋは、円錐定数であり、Ｃjは、単項式ＸmＹmの係数である。典型的には、ｃ、ｋ、Ｃjの値は、投影対物鏡１０１に関して鏡の所望の光学特性に基づいて決定される。さらに、単項式の次数ｍ＋ｎは、好きなように変えられる。一般に、高次の単項式を使用すると、より高いレベルの収差補正を含む投影対物鏡設計を行うことができるが、単項式が高次になるほど、典型的には、決定に費やされる計算量が増大する。いくつかの実施形態では、ｍ＋ｎは１０又はそれ以上（例えば、１５又はそれ以上、２０又はそれ以上）である。後述のように、自由形式曲面鏡の方程式に対するパラメータは、市販の光学設計ソフトウェアを使用して決定することができる。いくつかの実施形態では、ｍ＋ｎは１０未満（例えば、９又はそれ以下、８又はそれ以下、７又はそれ以下、６又はそれ以下、５又はそれ以下、４又はそれ以下、３又はそれ以下）である。
【００７５】
一般に、自由形式曲面は、上記のもの以外の方程式を使用して数学的に記述することができる。例えば、いくつかの実施形態では、自由形式曲面は、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ（カリフォルニア州パサディナ）から市販されているＣＯＤＥ  Ｖ（登録商標）の取扱説明書に記載されているものなど）を使用して、又は２次元スプライン曲面を使用して、数学的に記述することができる。２次元スプライン曲面の実施例は、ベジェ・スプライン又は非一様有理ベジェ・スプライン（ＮＵＲＢＳ）である。２次元スプライン曲面は、例えば、ｘｙ平面内の点のグリッド及び対応するｚ値又は勾配及びそれらの点により記述することができる。特定のタイプのスプライン曲面に応じて、例えば、多項式又は連続性及び微分可能性に関する特定の特性を有する関数（例えば、解析関数）を使用してグリッド点の間の特定の補間を行うことで完全な表面が得られる。
【００７６】
一般に、投影対物鏡１０１における自由形式曲面鏡の数と位置は、異なることがある。実施形態は２つ又はそれ以上の自由形式曲面鏡を備える投影対物鏡を含む（例えば、３つ又はそれ以上の自由形式曲面鏡、４つ又はそれ以上の自由形式曲面鏡、５つ又はそれ以上の自由形式曲面鏡、６つ又はそれ以上の自由形式曲面鏡）。
【００７７】
投影対物鏡１０１は、一般に、正の光学力を持つ１つ又は複数の鏡を含む。言い換えると、鏡の反射部分は、陥凹面を有し、凹面鏡と呼ばれる。投影対物鏡１０１は２つ又はそれ以上（例えば、３つ又はそれ以上、４つ又はそれ以上、５つ又はそれ以上、６つ又はそれ以上）の凹面鏡を含むことができる。投影対物鏡１０１は、さらに、負の光学力を持つ１つ又は複数の鏡を含むこともできる。これは、複数の鏡のうちの１つ又は複数が、凸面を持つ反射部分を有することを意味する（凸面鏡と呼ばれる）。いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１は２つ又はそれ以上（例えば、３つ又はそれ以上、４つ又はそれ以上、５つ又はそれ以上、６つ又はそれ以上）の凸面鏡を含む。
【００７８】
６個の鏡を含む投影対物鏡の一実施形態が、図３に示されている。特に、投影対物鏡３００は６つの自由形式曲面鏡３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０を含む。投影対物鏡３００に対するデータは、以下の表１Ａと表１Ｂに示されている。表１Ａは、光学データを示しているが、表１Ｂは、鏡面のそれぞれに対する自由形式曲面定数を示している。表１Ａと表１Ｂの目的に関して、鏡１（Ｍ１）は鏡３１０に対応し、鏡２（Ｍ２）は鏡３２０に対応し、鏡３（Ｍ３）は鏡３３０に対応し、鏡４（Ｍ４）は鏡３４０に対応し、鏡５（Ｍ５）は鏡３５０に対応し、鏡６（Ｍ６）は鏡３６０に対応するという形で鏡の参照番号は相関している。表１Ａとそれ以降の表における「厚さ」は、放射光路内の隣接する素子間の距離を意味する。自由形式曲面鏡に対する単項式係数Ｃjは、鏡が初期投影対物鏡設計から偏心され、回転され（又は傾けられ）る量とともに表１Ｂに示されている。半径Ｒは、頂点曲率ｃの逆数である。偏心度は、単位ｍｍで示され、回転は、度で示されている。単項式係数の単位は、ｍｍ-j+iである。Ｎｒａｄｉｕｓは、無次元倍率である（例えば、ＣＯＤＥ  Ｖ（登録商標）の取扱説明書を参照）。
【００７９】
図３では、投影対物鏡３００は、子午断面で示されている。この子午面は、投影対物鏡３００に対する対称平面である。子午面に対して対称であるのは、鏡がｙ軸に対してのみ偏心され、ｘ軸に関して傾けられているためである。さらに、ｘ座標において奇数次数（例えば、ｘ、ｘ3、ｘ5など）を持つ自由形式曲面鏡に対する係数はゼロである。
【００８０】
投影対物鏡３００は１３．５ｎｍの放射光で動作するように構成され、その像側ＮＡは０．３５であり、軌跡長は１，５００ｍｍである。結像放射光の光路長は３，８３３ｍｍである。したがって、光路長と軌跡長との比は約２．５６である。投影対物鏡の縮小率は４×、最大歪曲は１００ｎｍ未満、Ｗnnsは０．０３５λ、像面湾曲は２８ｎｍである。投影対物鏡３００の追加の特性は、以下の投影対物鏡１０１の説明で取りあげる。
【００８１】
例えば、物体平面１０３からの放射光路内にある第１の鏡、鏡３１０は正の光学力を有する。鏡３２０、３４０、３６０はＰ鏡でもある。鏡３３０、３５０は、（Ｎ）負の光学力を有する。したがって、投影対物鏡３００の放射光路内の鏡の順序は、ＰＰＮＰＮＰである。
【００８２】
【表１】
2010107988.tif 000006
【００８３】
【表２】
2010107988.tif 000007
【００８４】
投影対物鏡３００内の鏡について、鏡毎に最良フィット球面からの自由形式曲面の最大のずれは、鏡３１０では１５４μｍであり、鏡３２０では４３μｍであり、鏡３３０では２４０μｍであり、鏡３４０では１，１１０μｍであり、鏡３５０では４４０μｍであり、鏡３６０では７１２μｍである。最良フィット回転対称非球面からの自由形式曲面の最大のずれは、鏡３１０では４７μｍであり、鏡３２０では３３μｍであり、鏡３３０では９６μｍであり、鏡３４０では３５μｍであり、鏡３５０では１５２μｍであり、鏡３６０では１８０μｍである。
【００８５】
鏡３１０に対する第１と第２の主曲率は、それぞれ、９．５１×１０-4及び９．３０×１０-4である。投影対物鏡３００内の他の鏡に対するそれぞれ第１と第２の主曲率は、鏡３２０では２．７６×１０-5及び１．５６×１０-5であり、鏡３３０では−２．３８×１０-3及び−２．１７×１０-3であり、鏡３４０では１．７９×１０-3及び１．７５×１０-3であり、鏡３５０では−２．６４×１０-3及び−２．１０×１０-3であり、さらに鏡３６０では１．９３×１０-3及び１．９１×１０-3である。投影対物鏡３００の第１の主曲率の総和は、−３．１９×１０-4である。第２の主曲率の総和は３．２９×１０-4である。第１と第２の主曲率の総和は、９．９７×１０-6であり、第１と第２の主曲率の総和の逆数は１．００×１０5である。
【００８６】
いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１内の鏡の配列は、物体平面１０３からの放射光を１つ又は複数の中間像平面に結像させる。例えば、投影対物鏡３００は、物体平面１０３からの放射光を鏡３６０の近くの位置３０５にある中間像に結像させる。１つ又は複数の中間像を持つ実施形態は、さらに、２つ又はそれ以上の瞳平面を含む。いくつかの実施形態では、これらの瞳平面の少なくとも１つは、開口絞りを実質的にその瞳平面に置くことを目的にして物理的に接近可能である。開口絞りは、投影対物鏡の開口のサイズを定義するために使用される。
【００８７】
投影対物鏡１０１内の中間像におけるコマ収差は、比較的大きくできる。コマ収差は、主光線と、上側光線と下側光線が交差する点における上側光線と下側光線との間の距離により定量化されうる。いくつかの実施形態では、この距離は約１ｍｍ又はそれ以上（例えば、約２ｍｍ又はそれ以上、約３ｍｍ又はそれ以上、約４ｍｍ又はそれ以上、約５ｍｍ又はそれ以上、約６ｍｍ又はそれ以上、約７ｍｍなど）とすることができる。投影対物鏡内の中間像におけるコマ収差は、比較的小さくできる。いくつかの実施形態では、この距離は約１ｍｍ又はそれ以下（例えば、約０．１ｍｍ又はそれ以下、０．０１ｍｍ又はそれ以下）とすることができる。
【００８８】
一般に、投影対物鏡１０１内の鏡は、法線入射する、又は特定の範囲の入射角で入射する波長λの相当量の放射光を反射するように形成される。鏡は、例えば、λの法線入射放射光の約５０％又はそれ以上（例えば、約６０％又はそれ以上、約７０％又はそれ以上、約８０％又はそれ以上、約９０％又はそれ以上、約９５％又はそれ以上、９８％又はそれ以上）を反射するように形成することができる。
【００８９】
いくつかの実施形態では、これらの鏡は、λの法線入射放射光を実質的に反射するように配列されている異なる材質のフィルムの多層スタックを含む。スタック内のそれぞれのフィルムは約λ／４の光学的厚さを持つことができる。多層スタックは約２０枚又はそれ以上（例えば、約３０枚又はそれ以上、約４０枚又はそれ以上、約５０枚又はそれ以上）のフィルムを含むことができる。一般に、多層スタックを形成するために使用される材料は、動作波長λに基づいて選択される。例えば、モリブデンとシリコン又はモリブデンとベリリウムの複数の交互に重ねたフィルムを使用して、１０ｎｍから３０ｎｍの範囲内の放射光を反射する鏡を形成することができる（例えば、それぞれ、約１３ｎｍ又は約１１ｎｍのλについて）。一般に、モリブデンとシリコンの複数の交互に重ねたフィルムは、λ＝１１ｎｍにおいて好ましく、モリブデンとベリリウムの複数の交互に重ねたフィルムは、λ＝１３ｎｍにおいて好ましい。
【００９０】
いくつかの実施形態では、鏡は、アルミニウムの単層でコーティングされ、ＭｇＦ2、ＬａＦ2、又はＡｌ2Ｏ3から形成された層などの、誘電体の１つ又は複数の層でオーバーコーティングされた石英ガラスから作られる。誘電体コーティングでアルミニウムから形成された鏡は、例えば、約１９３ｎｍの波長を持つ放射光に使用できる。
【００９１】
一般に、鏡により反射されるλの放射光の割合は、鏡面上への放射光の入射角に応じて変化する。結像放射光は多数の異なる経路に沿って反射光学投影対物鏡内を伝播するため、それぞれの鏡上への放射光の入射角は変化しうる。この効果は、図４を参照しつつ例示されており、これは、反射凹面４０１を含む、子午断面内の、鏡４００の一部を示している。結像放射光は、光線４１０、４２０、４３０により示される光路を含む、多数の異なる光路に沿って表面４０１上に入射する。光線４１０、４２０、４３０は、表面法線が異なる表面４０１の一部分に入射する。これらの部分における表面法線の方向は、直線４１１、４２１、４３１により示されており、それぞれ、光線４１０、４２０、４３０に対応する。光線４１０、４２０、４３０は、それぞれ角度θ410、θ420、θ430で表面４０１に入射する。一般に、角度θ410、θ420、θ430は、変化しうる。
【００９２】
投影対物鏡１０１内のそれぞれの鏡について、結像放射光の入射角は、様々な方法で特徴付けられる。特徴付けの１つは、投影対物鏡１０１の子午断面内のそれぞれの鏡上の子午光線の最大入射角である。子午光線は、子午断面内にある光線を意味する。一般に、θmaxは、投影対物鏡１０１内の異なる鏡について変化しうる。
【００９３】
いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１内のすべての鏡に対するθmaxの最大値は約７５°又はそれ以下（例えば、約７０°又はそれ以下、約６５°又はそれ以下、約６０°又はそれ以下、約５５°又はそれ以下、約５０°又はそれ以下、約４５°又はそれ以下）である。θmaxは約５°よりも大きい（例えば、約１０°又はそれ以上、約２０°又はそれ以上）とすることができる。いくつかの実施形態では、θmaxの最大値は、比較的低いものとしてよい。例えば、θmaxの最大値は約４０°又はそれ以下（例えば、約３５°又はそれ以下、約３０°又はそれ以下、約２５°又はそれ以下、約２０°又はそれ以下、約１５°又はそれ以下、約１３°又はそれ以下、約１０°又はそれ以下）とすることができる。
【００９４】
例えば、投影対物鏡３００では、鏡３１０に対するθmaxは８．２２°であり、鏡３２０に対するθmaxは１０．３８°であり、鏡３３０に対するθmaxは２２．３５°であり、鏡３４０に対するθmaxは７．４９°であり、鏡３５０に対するθmaxは２４．５８°であり、鏡３６０に対するθmaxは６．１５°である。
【００９５】
いくつかの実施形態では、θmax（度）の最大値と像側ＮＡとの比は約１００又はそれ以下（例えば、約８０又はそれ以下、約７０又はそれ以下、約６８又はそれ以下、約６０又はそれ以下、約５０又はそれ以下、約４０又はそれ以下、約３０又はそれ以下）とすることができる。
【００９６】
他の特徴付けは、投影対物鏡１０１の子午断面内のそれぞれの鏡上の中心視野点に対応する主光線の入射角である。この角度はθCRと呼ばれる。一般に、θCRは変化しうる。投影対物鏡３００では、例えば、鏡３１０のθCRは６．５９°であり、鏡３２０のθCRは７．９３°であり、鏡３３０のθCRは２０．００°であり、鏡３４０のθCRは７．１３°であり、鏡３５０のθCRは１３．０６°であり、鏡３６０のθCRは５．０２°である。いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１内のθCRの最大値θCR（ｍａｘ）は、比較的低い値とすることができる。例えば、θCR（ｍａｘ）は約３５°又はそれ以下（例えば、約３０°又はそれ以下、約２５°又はそれ以下、約２０°又はそれ以下、約１５°又はそれ以下、約１３°又はそれ以下、約１０°又はそれ以下、約８°又はそれ以下、約５°又はそれ以下）とすることができる。投影対物鏡３００において、鏡３３０に対するθCRであるθCR（ｍａｘ）は２０．００°である。
【００９７】
いくつかの実施形態では、θCR（ｍａｘ）（度）の最大値と像側ＮＡとの比は約１００又はそれ以下（例えば、約８０又はそれ以下、約７０又はそれ以下、約６８又はそれ以下、約６０又はそれ以下、約５０又はそれ以下、約４０又はそれ以下、約３０又はそれ以下）とすることができる。
【００９８】
投影対物鏡１０１内のそれぞれの鏡は、さらに、投影対物鏡１０１の子午断面に対する光線の入射角の範囲Δθにより特徴付けることもできる。鏡毎に、Δθは、θmaxとθminとの差に対応し、θminは、投影対物鏡１０１の子午断面内のそれぞれの鏡上の光線の最小入射角である。一般に、Δθは、投影対物鏡１０１内のそれぞれの鏡について変化しうる。いくつかの鏡については、Δθは、比較的小さい値とすることができる。例えば、Δθは約２０°又はそれ以下（例えば、約１５°又はそれ以下、約１２°又はそれ以下、約１０°又はそれ以下、約８°又はそれ以下、約５°又はそれ以下、約３°又はそれ以下、２°又はそれ以下）とすることができる。あるいは、投影対物鏡１０１内のいくつかの鏡について、Δθは、比較的大きくできる。例えば、いくつかの鏡に対するΔθは約２０°又はそれ以上（例えば、約２５°又はそれ以上、約３０°又はそれ以上、約３５°又はそれ以上、約４０°又はそれ以上）とすることができる。投影対物鏡３００では、鏡３１０に対するΔθmaxは３．３４°であり、鏡３２０に対するΔθmaxは４．９２°であり、鏡３３０に対するΔθmaxは５．１８°であり、鏡３４０に対するΔθmaxは、０．９８°であり、鏡３５０に対するΔθmaxは２４．０７°であり、鏡３６０に対するΔθmaxは２．７７°である。
【００９９】
いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１内のすべての鏡に対するΔθの最大値、Δθmaxは、比較的低い値とすることができる。例えば、Δθmaxは約２５°又はそれ以下（例えば、約２０°又はそれ以下、約１５°又はそれ以下、約１２°又はそれ以下、約１０°又はそれ以下、約９°又はそれ以下、約８°又はそれ以下、約７°又はそれ以下、約６°又はそれ以下、約５°又はそれ以下、３°など）とすることができる。投影対物鏡３００について、Δθmaxは２４．０７°である。
【０１００】
投影対物鏡１０１内の放射光路を特徴付ける他の方法は、それぞれの鏡における主光線倍率によるものであり、これは、それぞれの鏡からの反射前と反射後の主光線（例えば、子午断面内の）と基準軸１０５との間の角度の正接の商を指す。例えば、主光線５０１は、鏡５１０からの反射の前に基準軸１０５から発散し、鏡５１０から反射し、基準軸１０５に向かって戻る図５Ａを参照すると、鏡５１０は正の主光線角度倍率を有する。あるいは、図５Ｂを参照すると、主光線５０２が鏡５２０からの反射前と反射後の両方で基準軸１０５から発散する場合、鏡５２０は負の主光線角度倍率を有する。両方の場合において、主光線倍率は、ｔａｎ（α）／ｔａｎ（β）によって与えられる。いくつかの実施形態において、正の主光線角度倍率を持つ複数の鏡を有することは、投影対物鏡内の１つ又は複数の鏡上の比較的大きな入射角に対応しうる。したがって、正の主光線角度倍率を持つ鏡をただ１つ有する投影対物鏡は、さらに、鏡上への比較的低い入射角を示しうる。投影対物鏡３００では、鏡３１０、３２０、３３０、３５０は負の主光線角度倍率を有するが、鏡３４０は正の主光線角度倍率を有する。
【０１０１】
投影対物鏡１０１内の鏡の相対的間隔は、投影対物鏡の特定の設計に応じて変化しうる。隣接する鏡の間の比較的広い距離（放射光路に関して）は、鏡上への比較的低い入射光線角に対応する。いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１は、投影対物鏡軌跡長の５０％を超える長さだけ隔てられた少なくとも一対の隣接する鏡を含むことができる。例えば、投影対物鏡３００において、鏡３４０と３５０は、投影対物鏡の軌跡長の５０％を超える長さだけ隔てられる。
【０１０２】
いくつかの実施形態では、物体平面と放射線光路内の第１の鏡との間の大きな相対距離ｄop-1を物体平面と放射光路内の第２の鏡との間の距離ｄop-2と比較させることも、鏡上への比較的低い入射光線角に対応する。例えば、ｄop-1／ｄop-2が約２又はそれ以上（例えば、約２．５又はそれ以上、約３又はそれ以上、約３．５又はそれ以上、約４又はそれ以上、約４．５又はそれ以上、約５又はそれ以上）である実施形態も、比較的低い入射光線角を持つ。投影対物鏡３００では、ｄop-1／ｄop-2は２．３８である。
【０１０３】
一般に、投影対物鏡１０１内の鏡のフットプリントのサイズと形状は、異なることがある。フットプリント形状とは、ｘ−ｙ平面上に投影された鏡の形状のことである。鏡のフットプリントは、円形、卵形、多角形（例えば、矩形、正方形、六角形）、又は不規則な形とすることができる。いくつかの実施形態では、フットプリントは、投影対物鏡１０１の子午面に対して対称的である。
【０１０４】
いくつかの実施形態では、鏡のフットプリントは、最大寸法が１，５００ｍｍ又はそれ以下（例えば、約１，４００ｎｍ又はそれ以下、約１，３００ｍｍ又はそれ以下、約１，２００ｍｍ又はそれ以下、約１，１００ｍｍ又はそれ以下、約１，０００ｍｍ又はそれ以下、約９００ｍｍ又はそれ以下、約８００ｍｍ又はそれ以下、約７００ｍｍ又はそれ以下、約６００ｍｍ又はそれ以下、約５００ｍｍ又はそれ以下、約４００ｍｍ又はそれ以下、約３００ｍｍ又はそれ以下、約２００ｍｍ又はそれ以下、約１００ｍｍ又はそれ以下）である。鏡のフットプリントは約１０ｍｍよりも大きい（例えば、約２０ｍｍ又はそれ以上、約５０ｍｍ又はそれ以上）最大寸法を有することがある。
【０１０５】
卵形のフットプリントを持つ鏡６００の一実施例が図６Ａに示されている。鏡６００は、Ｍxで与えられるｘ方向に最大寸法を有する。いくつかの実施形態では、Ｍxは約１，５００ｍｍ又はそれ以下（例えば、約１，４００ｎｍ又はそれ以下、約１，３００ｍｍ又はそれ以下、約１，２００ｍｍ又はそれ以下、約１，１００ｍｍ又はそれ以下、約１，０００ｍｍ又はそれ以下、約９００ｍｍ又はそれ以下、約８００ｍｍ又はそれ以下、約７００ｍｍ又はそれ以下、約６００ｍｍ又はそれ以下、約５００ｍｍ又はそれ以下、約４００ｍｍ又はそれ以下、約３００ｍｍ又はそれ以下、約２００ｍｍ又はそれ以下、約１００ｍｍ又はそれ以下）である。Ｍxは約１０ｍｍよりも大きく（例えば、約２０ｍｍ又はそれ以上、約５０ｍｍ又はそれ以上）することができる。
【０１０６】
鏡６００は、子午線６０１に対して対称的である。鏡６００は、子午線６０１に沿って寸法Ｍyを持つ。鏡６００については、Ｍyは、Ｍxよりも小さいが、より一般的には、Ｍyは、Ｍxよりも小さいか、同じサイズであるか、又は大きくてもよい。いくつかの実施形態では、Ｍyは約０．１Ｍｘから約Ｍｘ（例えば、約０．２Ｍｘ又はそれ以上、約０．３Ｍｘ又はそれ以上、約０．４Ｍｘ又はそれ以上、約０．５Ｍｘ又はそれ以上、約０．６Ｍｘ又はそれ以上、約０．７Ｍｘ又はそれ以上、約０．８Ｍｘ又はそれ以上、約０．９Ｍｘ又はそれ以上）の範囲内にある。あるいは、いくつかの実施形態では、Ｍyは約２Ｍxから約１０Ｍxまでの範囲など、約１．１Ｍx又はそれ以上（例えば、約１．５Ｍx又はそれ以上）とすることができる。Ｍyは約１，０００ｍｍ又はそれ以下（例えば、約９００ｍｍ又はそれ以下、約８００ｍｍ又はそれ以下、約７００ｍｍ又はそれ以下、約６００ｍｍ又はそれ以下、約５００ｍｍ又はそれ以下、約４００ｍｍ又はそれ以下、約３００ｍｍ又はそれ以下、約２００ｍｍ又はそれ以下、約１００ｍｍ又はそれ以下）とすることができる。Ｍyは約１０ｍｍよりも大きい（例えば、約２０ｍｍ又はそれ以上、約５０ｍｍ又はそれ以上）とすることができる。
【０１０７】
投影対物鏡３００において、鏡３１０に対するＭxとＭyは、それぞれ、３０３ｍｍ及び１３９ｍｍであり、鏡３２０に対するＭxとＭyは、それぞれ、１８７ｍｍ及び１０５ｍｍであり、鏡３３０に対するＭxとＭyは、それぞれ、１１４ｍｍ及び６２ｍｍであり、鏡３４０に対するＭxとＭyは、それぞれ、２９９ｍｍ及び１１８ｍｍであり、鏡３５０に対するＭxとＭyは、それぞれ、９９ｍｍ及び７１ｍｍであり、鏡３６０に対するＭxとＭyは、それぞれ、３５８ｍｍ及び３３２ｍｍである。
【０１０８】
いくつかの実施形態では、鏡の底部は１つ又は複数の方向に鏡面（つまり、結像放射光を反射する鏡の部分）を超えて伸びる。例えば、鏡の底部は、ｘ及び／又はｙ方向に光学活性面を超えて約１０ｍｍ又はそれ以上（例えば、約２０ｍｍ又はそれ以上、約３０ｍｍ又はそれ以上、約４０ｍｍ又はそれ以上、約５０ｍｍ又はそれ以上）伸びることができる。鏡底部伸長は、取り付け装置に装着できる光学活性でない表面を設けることにより投影対物鏡１０１内に鏡を取り付けやすくする。
【０１０９】
好ましくは、鏡底部伸長は、投影対物鏡１０１内の放射光を塞ぐ方向にあってはならない。鏡の縁と鏡を通るときの放射光路との間の距離は、鏡の縁に最も近い光線と鏡により反射される鏡の縁に最も近い位置にある光線との間の最小距離である、「フリーボード」と呼ばれるパラメータに関係する。いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１は約２０ｍｍ又はそれ以上（例えば、約２５ｍｍ又はそれ以上、約３０ｍｍ又はそれ以上、約３５ｍｍ又はそれ以上、約４０ｍｍ又はそれ以上、約４５ｍｍ又はそれ以上、約５０ｍｍ又はそれ以上）のフリーボードを備える１つ又は複数の鏡を含むことができる。フリーボードが大きければ、投影対物鏡は、結像放射光を閉塞することなく延長された鏡底部を受け入れることができるため鏡の加工が柔軟に行える。しかし、比較的小さいフリーボードは、投影対物鏡内の鏡上への低い入射光線角に対応しうる。いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１は約１５ｍｍ又はそれ以下（例えば、約１２ｍｍ又はそれ以下、約１０ｍｍ又はそれ以下、約８ｍｍ又はそれ以下、約５ｍｍ又はそれ以下）のフリーボードを備える１つ又は複数の鏡を含むことができる。いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１は５ｍｍから２５ｍｍまでの範囲のフリーボードを有する１つ又は複数の鏡を含む。例えば、投影対物鏡３００では、鏡３１０、３２０、３３０、３５０、３６０は５ｍｍから２５ｍｍまでの範囲のフリーボードを有する。
【０１１０】
一般に、投影対物鏡１０１における鏡の厚さは異なることがある。鏡の厚さとは、その光学面の法線方向の鏡の寸法のことである。鏡は、一般に、投影対物鏡内に取り付けやすい十分な厚さを持たなければならない。図６Ｂを参照すると、鏡６００の厚さは、最大厚さＴmaxと最小厚さＴminにより特徴付けられる。典型的には、ＴmaxとＴminとの差は、鏡面の曲率と鏡の底部の構造に依存する。いくつかの実施形態において、Ｔmaxは約２００ｍｍ又はそれ以下（例えば、約１５０ｍｍ又はそれ以下、約１００ｍｍ又はそれ以下、約８０ｍｍ又はそれ以下、約６０ｍｍ又はそれ以下、約５０ｍｍ又はそれ以下、約４０ｍｍ又はそれ以下、約３０ｍｍ又はそれ以下、約２０ｍｍ又はそれ以下）である。いくつかの実施形態では、Ｔminは約１ｍｍ又はそれ以上（例えば、約２ｍｍ又はそれ以上、約５ｍｍ又はそれ以上、約１０ｍｍ又はそれ以上、約２０ｍｍ又はそれ以上、約５０ｍｍ又はそれ以上、約１００ｍｍ又はそれ以上）である。
【０１１１】
いくつかの実施形態では、投影対物鏡内の任意の鏡の最大寸法は約１，５００ｍｍ又はそれ以下（例えば、約１，４００ｎｍ又はそれ以下、約１，３００ｍｍ又はそれ以下、約１，２００ｍｍ又はそれ以下、約１，１００ｍｍ又はそれ以下、約１，０００ｍｍ又はそれ以下、約９００ｍｍ又はそれ以下、約８００ｍｍ又はそれ以下、約７００ｍｍ又はそれ以下、約６００ｍｍ又はそれ以下、約５００ｍｍ又はそれ以下、約３００ｍｍなど）である。いくつかの実施形態では、投影対物鏡内の任意の鏡の最大寸法は約１０ｍｍ又はそれ以上（例えば、約２０ｍｍ又はそれ以上、約３０ｍｍ又はそれ以上、約４０ｍｍ又はそれ以上、約５０ｍｍ又はそれ以上、約７５ｍｍ又はそれ以上、約１００ｍｍ又はそれ以上）である。
【０１１２】
一般に、投影対物鏡１０１の視野の形状は変化できる。いくつかの実施形態では、視野は、リング弧の形状など、弓形である。図７Ａを参照すると、リング弧状視野７００は、ｘ次元ｄx、ｙ次元ｄy、半径方向次元ｄrにより特徴付けられる。ｄx及びｄyは、それぞれｘ方向及びｙ方向に沿った視野の寸法に対応する。ｄrは、軸７０５から視野の内側境界７００まで測定されたリング半径に対応する。リング弧状視野７００は、ｙ−ｚ平面に平行な平面に対して対称的であり、これは直線７１０により示されている。一般に、ｄx、ｄy、ｄrのサイズは、投影対物鏡１０１の設計により異なる。典型的には、ｄyは、ｄxよりも小さい。物体平面１０３と像平面１０２における視野寸法ｄx、ｄy、ｄrの相対サイズは、投影対物鏡１０１の拡大率又は縮小率に応じて異なる。
【０１１３】
いくつかの実施形態では、ｄxは、像平面１０２において比較的大きい。例えば、像平面１０２におけるｄxは１ｍｍよりも大きいもの（例えば、約３ｍｍ又はそれ以上、約４ｍｍ又はそれ以上、約５ｍｍ又はそれ以上、約６ｍｍ又はそれ以上、約７ｍｍ又はそれ以上、約８ｍｍ又はそれ以上、約９ｍｍ又はそれ以上、約１０ｍｍ又はそれ以上、約１１ｍｍ又はそれ以上、約１２ｍｍ又はそれ以上、約１３ｍｍ又はそれ以上、約１４ｍｍ又はそれ以上、約１５ｍｍ又はそれ以上、約１８ｍｍ又はそれ以上、約２０ｍｍ又はそれ以上、約２５ｍｍ又はそれ以上）としてよい。ｄxは約１００ｍｍ又はそれ以下（例えば、約５０ｍｍ又はそれ以下、約３０ｍｍ又はそれ以下）とすることができる。像平面１０２におけるｄyは約０．５ｍｍから約５ｍｍまでの範囲内（例えば、約１ｍｍ、約２ｍｍ、約３ｍｍ、約４ｍｍ）とすることができる。
【０１１４】
典型的には、像平面１０２におけるｄrは約１０ｍｍ又はそれ以上である。例えば、ｄrは、像平面１０２において約１５ｍｍ又はそれ以上（例えば、約２０ｍｍ又はそれ以上、約２５ｍｍ又はそれ以上、約３０ｍｍ又はそれ以上）とすることができる。いくつかの実施形態では、ｄrは、極端に大きくてもよい（例えば、約１ｍ又はそれ以上、約５ｍ又はそれ以上、約１０ｍ又はそれ以上）。いくつかの実施形態では、視野の形状は矩形であり、ｄrは無限大である。例えば、投影対物鏡３００は、矩形の視野を有する。特に、投影対物鏡３００は、像平面内で測定して、ｙ次元が２ｍｍ及びｘ次元が２６ｍｍとなる矩形の視野を有する。
【０１１５】
より一般的には、他の視野形状について、投影対物鏡１０１は、像平面１０２において１ｍｍよりも大きい（例えば、約３ｍｍ又はそれ以上、約４ｍｍ又はそれ以上、約５ｍｍ又はそれ以上、約６ｍｍ又はそれ以上、約７ｍｍ又はそれ以上、約８ｍｍ又はそれ以上、約９ｍｍ又はそれ以上、約１０ｍｍ又はそれ以上、約１１ｍｍ又はそれ以上、約１２ｍｍ又はそれ以上、約１３ｍｍ又はそれ以上、約１４ｍｍ又はそれ以上、約１５ｍｍ又はそれ以上、約１８ｍｍ又はそれ以上、約２０ｍｍ又はそれ以上、約２５ｍｍ又はそれ以上）最大視野寸法を持つことができる。いくつかの実施形態では、投影対物鏡は約１００ｍｍ以下（例えば、約５０ｍｍ又はそれ以下、約３０ｍｍ又はそれ以下）の最大視野寸法を有する。
【０１１６】
いくつかの実施形態では、像視野形状は、投影対物鏡１０１を使用して露光されるウェハ上のダイ部位の形状に（例えば、１つ又は複数の次元において）対応しうる。例えば、像視野は、ウェハを露光するときにオーバースキャンを低減させるように形成できる。オーバースキャンとは、部位全体を露光するためにダイ部位の縁を超えて像視野をスキャンする必要があることである。一般に、これは、像視野の形状がダイ部位の形状に一致しない場合に生じる。
【０１１７】
オーバースキャンは、像視野の前縁とダイ部位の後縁の隅がむき出しになっている位置におけるダイ部位の後縁との間の最大距離の比（例えば、パーセンテージで表される）により特徴付けることができる。図７Ｂを参照すると、オーバースキャンは、ｄosとｄyとの比に対応しており、ｄosは、像視野７００の前縁と隅７２１及び７２２がむき出しになっている位置におけるダイ部位７２０の後縁との間の距離である。いくつかの実施形態では、投影対物鏡は、比較的低いオーバースキャンを生じる可能性がある。例えば、投影対物鏡は約５％又はそれ以下（例えば、約４％又はそれ以下、約３％又はそれ以下、約２％又はそれ以下、約１％又はそれ以下、約０．５％又はそれ以下、約０．１％又はそれ以下）のオーバースキャンを生じうる。
【０１１８】
いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１は、オーバースキャン・ゼロで使用できる。例えば、図７Ｃを参照すると、正方形のダイ部位７４０を露光するために像視野７３０が使用される実施形態において、スキャンは、オーバースキャン・ゼロで実行できる。
【０１１９】
図８を参照すると、一般に、投影対物鏡１０１では、投影対物鏡の特定の設計に応じて変化する物体−像シフトｄoisが入り込む。物体−像シフトとは、ｘ−ｙ平面内で測定された、物体視野内の対応する点から像視野内の一点までの距離のことである。光軸（投影対物鏡内のそれぞれの鏡に対する回転対称の共通軸）を持つ投影対物鏡では、物体−像シフトは、式
ｄois＝ｈ0（１−Ｍ）
を使用して計算することができるが、ただし、ｈ0は、光軸からの物体視野内の中心視野点のｘ−ｙ平面内の距離であり、Ｍは、投影対物鏡拡大率である。例えば、投影対物鏡では、縮小率は４×（つまり、Ｍ＝０．２５）であり、中心視野点が光軸から１２０ｍｍのところにあれば、ｄoisは、９０ｍｍである。
【０１２０】
いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１は比較的小さな物体−像シフトを生じる。例えば、投影対物鏡に生じる物体−像シフトはゼロである。比較的小さな物体像シフトを持つ投影対物鏡では、光学設計は比較的細いものとなりうる。さらに、物体−像シフトが０である実施形態では、投影対物鏡１０１は、例えばステージ１３０に対して中心視野点が平行移動することなく物体視野と像視野内の中心視野点と交差する軸を中心に回転させることができる。これは、例えば、投影対物鏡１０１に関してウェハを検査し、位置を揃えるための計測ツール（例えば、米国特許第６，２４０，１５８Ｂ１号で開示されているものなどの検出光学系）が、中心視野点の公称位置に置かれる場合に有利なものとなりえるが、それは、中心視野点は、投影対物鏡が回転する場合にこの位置に関して平行移動されないからである。したがって、物体−像シフトがゼロであれば、動作の過程で投影対物鏡が回転の影響を受ける場合に投影対物鏡１０１の計測と検査を簡単に行うことができる。これは、図８に例示されており、像平面１５０内の検出面、例えば、２次元ＣＣＤアレイとともに配置されている検査及び計測ツール１５０ａを示している。検査及び計測ツール１５０ａは、軸１０５と一致する基準軸が、検出面の中心点と交差するように配列される。検査及び計測ツール１５０ａの検出面の横方向伸長は、物体−像シフトｄoisよりも大きい。物体−像シフトｄoisが小さいので、計測及び検査ツール１５０ａは、基準軸１０５を中心とする投影対物鏡１０１の回転に関係なく投影対物鏡１０１の投影品質を測定することができる。
【０１２１】
いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１は約８０ｍｍ又はそれ以下（例えば、約６０ｍｍ又はそれ以下、約５０ｍｍ又はそれ以下、約４０ｍｍ又はそれ以下、約３０ｍｍ又はそれ以下、約２０ｍｍ又はそれ以下、約１５ｍｍ又はそれ以下、約１２ｍｍ又はそれ以下、約１０ｍｍ又はそれ以下、約８ｍｍ又はそれ以下、約５ｍｍ又はそれ以下、約４ｍｍ又はそれ以下、約３ｍｍ又はそれ以下、約２ｍｍ又はそれ以下、約１ｍｍ又はそれ以下）のｄoisを有する。例えば、投影対物鏡３００のｄoisは５７ｍｍである。
【０１２２】
投影対物鏡１０１の実施形態は、比較的大きな像側自由作動距離を取りうる。像側自由作動距離とは、像平面１０２と結像放射光を反射する像平面１０２に最も近い鏡の鏡面との間の最短距離のことである。自由作動距離のこの定義は、自由作動距離が常に光軸において測定される回転対称面を有する従来の光学系における定義と異なる。本出願による定義に関する自由作動距離は、図９に例示されており、これは、鏡８１０を像平面１０２に最も近い鏡として示している。放射光は、鏡８１０の表面８１１から反射する。像側自由作動距離は、ｄwとして表される。いくつかの実施形態では、ｄwは約２５ｍｍ又はそれ以上（例えば、約３０ｍｍ又はそれ以上、約３５ｍｍ又はそれ以上、約４０ｍｍ又はそれ以上、約４５ｍｍ又はそれ以上、約５０ｍｍ又はそれ以上、約５５ｍｍ又はそれ以上、約６０ｍｍ又はそれ以上、約６５ｍｍ又はそれ以上）である。いくつかの実施形態では、ｄwは約２００ｍｍ又はそれ以下（例えば、約１５０ｍｍ又はそれ以下、約１００ｍｍ又はそれ以下、約５０ｍｍ又はそれ以下）である。例えば、投影対物鏡３００は約４５ｍｍの像側自由作動距離を有する。比較的大きな作動距離が望ましいのは、これにより、像平面１０２に面している鏡８１０の側と接触せずに基板１５０の表面を像平面１０２に配置することができるからである。
【０１２３】
同様に、物体側自由作動距離とは、物体平面１０３と結像放射光を反射する物体平面１０３に最も近い投影対物鏡１０１内の鏡の反射側の鏡面との間の最短距離のことである。いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１は、比較的大きい物体側自由作動距離を有する。例えば、投影対物鏡１０１の物体側自由作動距離は約５０ｍｍ又はそれ以上（例えば、約１００ｍｍ又はそれ以上、約１５０ｍｍ又はそれ以上、約２００ｍｍ又はそれ以上、約２５０ｍｍ又はそれ以上、約３００ｍｍ又はそれ以上、約３５０ｍｍ又はそれ以上、約４００ｍｍ又はそれ以上、約４５０ｍｍ又はそれ以上、約５００ｍｍ又はそれ以上、約５５０ｍｍ又はそれ以上、約６００ｍｍ又はそれ以上、約６５０ｍｍ又はそれ以上、約７００ｍｍ又はそれ以上、約７５０ｍｍ又はそれ以上、約８００ｍｍ又はそれ以上、約８５０ｍｍ又はそれ以上、約９００ｍｍ又はそれ以上、約９５０ｍｍ又はそれ以上、約１，０００ｍｍ又はそれ以上）とすることができる。いくつかの実施形態では、物体側自由作動距離は約２，０００ｍｍ以下（例えば、約１，５００ｍｍ又はそれ以下、約１，２００ｍｍ又はそれ以下、約１，０００ｍｍ又はそれ以下）である。例えば、投影対物鏡３００は約３００ｍｍの物体側自由作動距離を有する。比較的大きな物体側自由作動距離は、投影対物鏡１０１と物体平面１０３との間の空間への接近が望ましい実施形態において好都合である場合がある。例えば、レチクル１４０が反射レチクルである実施形態では、対物鏡１０１に面する側からレチクルを照らす必要がある。したがって、投影対物鏡１０１と物体平面１０３との間に、所望の照明角度で照明系１２０によりレチクルを十分に照らせる空間がなければならない。さらに、一般に、物体側自由作動距離が大きいほど、例えば、投影対物鏡１０１とレチクル１４０の支持構造物との間に他のコンポーネント（例えば、一様性フィルタ）を取り付けるのに十分な空間を設けることによりツールの残り部分を柔軟に設計できる。
【０１２４】
一般に、投影対物鏡１０１は、主光線がレチクル１４０に収束するか、発散するか、互いに実質的に平行となるように設計することができる。それに対応して、物体平面１０３に関して投影対物鏡１０１の入射瞳の位置は、変わりうる。例えば、主光線がレチクル１４０に収束する場合、入射瞳は、物体平面１０３の像平面側に配置される。逆に、主光線がレチクル１４０で発散する場合、物体平面１０３は、入射瞳と像平面１０２との間に配置される。さらに、物体平面１０３と入射瞳との間の距離は変わりうる。いくつかの実施形態では、入射瞳は、物体平面１０３から約１ｍ又はそれ以上（例えば、約２ｍ又はそれ以上、約３ｍ又はそれ以上、約４ｍ又はそれ以上、約５ｍ又はそれ以上、約８ｍ又はそれ以上、約１０ｍ又はそれ以上）離れたところに配置される（物体平面１０３に垂直な軸に沿って測定される）。いくつかの実施形態では、入射瞳は、物体平面１０３に対して無限遠に配置される。これは、主光線がレチクル１４０で互いに平行となる場所に対応する。投影対物鏡３００では、物体平面１０３の中心視野点における主光線の入射角は７°であり、中心視野点主光線からの主光線角の最大変動量は、０．８２°である。入射瞳は、像平面１０２から物体平面１０３の反対側にある物体平面１０３から１，０００ｍｍのところに配置される。
【０１２５】
照明系１２０は、照明系の射出瞳が、実質的に投影対物鏡１０１の入射瞳のところに位置するように配列される。いくつかの実施形態において、照明系１２０は、照明系の射出瞳を投影対物鏡１０１の入射瞳の位置に投影するテレスコープ・サブシステムを含む。しかし、いくつかの実施形態では、照明系１２０の射出瞳は、照明系内のテレスコープを使用せずに、投影対物鏡１０１の入射瞳のところに位置決めされる。例えば、物体平面１０３は、投影対物鏡１０１と投影対物鏡の入射瞳との間にある場合、照明系１２０の射出瞳は、照明系内のテレスコープを使用せずに投影対物鏡の入射瞳と一致する。
【０１２６】
一般に、投影対物鏡１０１は、ＺＥＭＡＸ、ＯＳＬＯ、又はＣｏｄｅ  Ｖのような市販の光学設計用ソフトウェアを使用して設計することができる。典型的には、設計は、例えば、放射波長、視野サイズ、開口数などのパラメータとともに初期の投影対物設計（例えば、鏡の配列）を指定することから始まる。次に、このｃｏｄｅで、例えば、波面誤差、歪曲、テレセントリック性、像面湾曲などの指定された光学性能基準に関して設計を最適化する。
【０１２７】
いくつかの実施形態では、初期投影対物鏡は、光軸を中心とする回転対称鏡（例えば、球面鏡又は非球面鏡）で指定される。それぞれの鏡は、光軸から鏡がいくつかの事前設定基準を満たす位置へ偏心させられる。例えば、それぞれの鏡を、特定の視野について鏡上への主光線入射角を最小にする量だけ光軸から偏心させる。いくつかの実施形態では、いくつかの鏡は約５ｍｍ又はそれ以上（例えば、約１０ｍｍ又はそれ以上、約２０ｍｍ又はそれ以上、約３０ｍｍ又はそれ以上、約５０ｍｍ又はそれ以上）だけ偏心される。いくつかの実施形態では、鏡は約２００ｍｍ又はそれ以下（例えば、約１８０ｍｍ又はそれ以下、約１５０ｍｍ又はそれ以下、約１２０ｍｍ又はそれ以下、約１００ｍｍ又はそれ以下）だけ偏心される。
【０１２８】
あるいは、又はそれに加えて、鏡がいくつかの事前設定基準を満たす位置へそれぞれの鏡を傾けることができる。この傾きは、投影対物鏡の初期構成の光軸に関するそれぞれの鏡対称軸の向きを意味する。いくつかの鏡は約１°又はそれ以上（例えば、約２°又はそれ以上、約３°又はそれ以上、約４°又はそれ以上、約５°又はそれ以上）だけ傾けることができる。いくつかの実施形態では、鏡は約２０°又はそれ以下（例えば、約１５°又はそれ以下、約１２°又はそれ以下、約１０°又はそれ以下）だけ傾けられる。
【０１２９】
偏心及び／又は傾斜の後、それぞれの鏡に対する自由形式曲面形状は、指定された光学性能基準に合わせて投影対物鏡設計を最適化すると判断できる。
【０１３０】
鏡に加えて、投影対物鏡１０１は１つ又は複数の開口絞りなどの１つ又は複数のコンポーネントを含むことができる。一般に、開口絞りの形状は異なる。開口絞りの実施例は、円形開口絞り、楕円形開口絞り、／又は多角形開口絞りを含む。開口絞りは、像放射光が開口絞りを２回又は１回通過するように位置決めされる。開口絞りは、投影対物鏡１０１内で入れ換えることができ、／又は調節可能な開口を持つことができる。
【０１３１】
いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１は視野絞りを含む。例えば、投影対象が中間像を含む実施形態では、視野絞りは、中間像のところに、又はその近くに配置できる。
【０１３２】
実施形態は、バッフルを含むことができる（例えば、迷放射光からウェハを遮蔽するため）。いくつかの実施形態では、投影対物鏡１０１は、投影対物鏡内の鏡の位置の変化を監視するためのコンポーネント（例えば、干渉計）を含むことができる。この情報は、鏡を調節して、鏡と鏡との間の相対的移動を補正するために使用することができる。鏡の調節は、自動化できる。鏡の位置を監視／調節するためのシステムの例は、米国特許第６，５４９，２７０Ｂ１号で開示されている。
【０１３３】
図１０を参照すると、投影対物鏡１０００の一実施形態は６個の鏡１０１０、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０を含み、その像側開口数は０．３５であり、動作波長は１３．５ｎｍである。鏡１０１０、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０は、すべての自由形式曲面鏡である。投影対物鏡１０００は、物体平面１０３からの放射光を縮小率４×で像平面１０２に結像する。投影対物鏡１０００の軌跡長は１４９７ｍｍであり、結像放射光の光路長は４７６０ｍｍである。したがって、光路長と軌跡長との比は約３．１８である。
【０１３４】
投影対物鏡１０００の入射瞳は、物体平面１０３から１，０００ｍｍのところに配置され、物体平面は入射瞳と複数の鏡との間に位置する。反射レチクルが物体平面１０３のところに位置するため、照明光学系を、入射瞳に対応する位置１０７０に配置することができる。物体平面１０３の中心視野点の主光線の角度は７°である。物体平面１０３の主光線の角度の最大変化は、０．８２°である。
【０１３５】
投影対物鏡１０００は、矩形の視野を有する。像側視野幅ｄxは２６ｍｍである。像側視野長ｄyは２ｍｍである。投影対物鏡１０００の物体−像シフトは１３ｍｍである。
【０１３６】
投影対物鏡１０００の性能は、０．０２１λの像側Ｗrmsを含む。歪曲は１０ｎｍ未満であり、像側像面湾曲は１９ｎｍである。投影対物鏡１０００は、鏡１０４０と１０５０との間に中間像を形成する。中間像のコマ収差は比較的大きい。特に、主光線と、上側光線及び下側光線が交差する位置における上側光線と下側光線との間の距離は７ｍｍである。
【０１３７】
物体平面１０３から像平面１０２までの放射光路のオーダーの鏡の光学力は以下のとおりである。鏡１０１０は正の光学力を有し、鏡１０２０は負の光学力を有し、鏡１０３０は正の光学力を有し、鏡１０４０は正の光学力を有し、鏡１０５０は負の光学力を有し、鏡１０６０は正の光学力を有する。
【０１３８】
Ｍx×Ｍyとして与えられる、それぞれの鏡のフットプリントの寸法は、鏡１０１０については３２３ｍｍ×１５２ｍｍであり、鏡１０２０については１０７ｍｍ×５９ｍｍであり、鏡１０３０については２９７ｍｍ×２６１ｍｍであり、鏡１０４０については２７７ｍｍ×１９４ｍｍであり、鏡１０５０については、９９ｍｍ×７２ｍｍであり、鏡１０６０については２６８ｍｍ×２４３ｍｍである。
【０１３９】
最良フィット球面からの鏡１０１０の最大逸脱は４７５μｍである。鏡１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０の最良フィット球面からの最大の逸脱は、それぞれ、１，２３４μｍ、９９５μｍ、１，４１４μｍ、１７０μｍ、４１６μｍである。最良フィット非球面からのそれぞれの鏡の最大の逸脱は、鏡１０１０、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０についてそれぞれ２３６μｍ、１０２μｍ、１０２μｍ、１４８μｍ、５４μｍ、３７２μｍである。
【０１４０】
鏡１０１０に対する第１と第２の主曲率は、それぞれ、１．１６×１０-3と１．０５×１０-3である。投影対物鏡１０００内の他の鏡に対するそれぞれ第１と第２の主曲率は、鏡１０２０では−３．０２×１０-3と−１．１３×１０-3であり、鏡１０３０では５．９７×１０-4と４．９６×１０-4であり、鏡１０４０では５．５０×１０-4と３．６３×１０-4であり、鏡１０５０では−２．２４×１０-3と−２．０４×１０-3であり、鏡１０６０では２．５７×１０-3と２．４８×１０-3である。投影対物鏡１０００の第１の主曲率の総和は、−３．７８×１０-4である。第２の主曲率の総和は１．２２×１０-3である。第１と第２の主曲率は８．４５×１０-4であり、第１と第２の主曲率の総和の逆数は１．１８×１０3である。
【０１４１】
中心視野点の主光線入射角は、鏡１０１０、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０についてそれぞれ３．４０°、９．８６°、６．４８°、１０．１３°、１３．６６°、７．００°である。子午断面に対するそれぞれの鏡上の最大入射角θmaxは、鏡１０１０、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０についてそれぞれ３．９４°、１０．４２°、７．４５°、１４．３４°、２４．２８°、８．６１°である。鏡１０１０、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０に対するΔθは、それぞれ１．１３°、２．７４°、３．４２°、９．９６°、２３．６９°、３．９５°である。
【０１４２】
鏡１０１０、１０２０、１０３０、１０５０、１０６０は５ｍｍよりも大きく、２５ｍｍよりも小さいフリーボードを有する。鏡１０３０は正の主光線角度倍率を有するが、鏡１０４０及び１０５０は負の主光線角度倍率を有する。
【０１４３】
投影対物鏡１０００の像側自由作動距離は４５ｍｍである。物体側自由作動距離は２５２ｍｍである。
【０１４４】
投影対物鏡１０００では、ｄop-1／ｄop-2は３．１４である。さらに、隣接する鏡の対１０２０と１０３０、１０３０と１０４０、１０４０と１０５０は、投影対物鏡の軌跡長の５０％を超える長さだけ隔てられる。さらに、鏡１０１０と物体平面１０３との間の距離は、投影対物鏡の軌跡長の５０％を超える長さである。
【０１４５】
投影対物鏡１０００に対するデータは、以下の表２Ａと表２Ｂに示されている。表２Ａと２Ｂ及び後続の表におけるパラメータとそのパラメータの単位は、上の表１Ａと１Ｂに示されている対応するパラメータ及び単位と同じである。表２Ａは、光学データを示しているが、表２Ｂは、鏡面のそれぞれに対する自由形式曲面定数を示している。表２Ａと表２Ｂの目的に関して、鏡１（Ｍ１）は鏡１０１０に対応し、鏡２（Ｍ２）は鏡１０２０に対応し、鏡３（Ｍ３）は鏡１０３０に対応し、鏡４（Ｍ４）は鏡１０４０に対応し、鏡５（Ｍ５）は鏡１０５０に対応し、鏡６（Ｍ６）は鏡１０６０に対応するという形で鏡の参照番号は相関している。
【０１４６】
【表３】
2010107988.tif 000008
【０１４７】
【表４】
2010107988.tif 000009
【０１４８】
図１１を参照すると、投影対物鏡１０００の一実施形態は６個の鏡１１１０、１１２０、１１３０、１１４０、１１５０、１１６０を含み、その像側開口数は０．３５であり、動作波長は１３．５ｎｍである。鏡１１１０、１１２０、１１３０、１１４０、１１５０、１１６０は、すべての自由形式曲面鏡である。投影対物鏡１１００は、物体平面１０３からの放射光を縮小率４×で像平面１０２に結像する。投影対物鏡１１００の軌跡長は２０００ｍｍであり、結像放射光の光路長は５３３７ｍｍである。したがって、光路長と軌跡長との比は約２．６７である。投影対物鏡１１００は、鏡１１２０に位置する開口絞り１１０６を有する。
【０１４９】
投影対物鏡１１００の入射瞳は無限遠に配置される。物体平面１０３の中心物体視野点の主光線の角度は７°である。物体平面１０３の主光線の角度の最大変化は、０．０６°以下である。
【０１５０】
投影対物鏡１１００は矩形の視野を有する。像側視野幅ｄxは２６ｍｍである。像側視野長ｄyは２ｍｍである。投影対物鏡１１００の物体−像シフトは３１ｍｍである。
【０１５１】
投影対物鏡１１００の性能は０．０２５λの像側Ｗrmsを含む。像側像面湾曲は１０ｎｍである。投影対物鏡１１００は、鏡１１４０と１１５０との間に中間像を形成する。
【０１５２】
物体平面１０３から像平面１０２までの放射光路のオーダーの鏡の光学力は以下のとおりである。、鏡１１１０は正の光学力を有し、鏡１１２０は正の光学力を有し、鏡１１３０は負の光学力を有し、鏡１１４０は正の光学力を有し、鏡１１５０は負の光学力を有し、鏡１１６０は正の光学力を有する。
【０１５３】
Ｍx×Ｍyとして与えられる、それぞれの鏡のフットプリントの寸法は、鏡１１１０については２９１ｍｍ×１９５ｍｍであり、鏡１１２０については１５９ｍｍ×１５２ｍｍであり、鏡１１３０については１５７ｍｍ×５３ｍｍであり、鏡１１４０については２９５ｍｍ×６６ｍｍであり、鏡１１５０については１０５ｍｍ×８６ｍｍであり、鏡１１６０については３４５ｍｍ×３１８ｍｍである。
【０１５４】
中心視野点の主光線入射角は、鏡１１１０、１１２０、１１３０、１１４０、１１５０、１１６０についてそれぞれ４．３８°、４．０３°、１８．３７°、７．７４°、１２．６４°、５．１７°である。子午断面に対するそれぞれの鏡上の最大入射角θmaxは、鏡１１１０、１１２０、１１３０、１１４０、１１５０、１１６０についてそれぞれ６．４８°、６．４４°、２０．０５°、９．１２°、２１．７６°、７．２２°である。鏡１１１０、１１２０、１１３０、１１４０、１１５０、１１６０に対するΔθはそれぞれ４．２７°、４．９２°、４．０９°、３．１２°、１９．３７°、４．６１°である。
【０１５５】
鏡１１１０、１１５０、１１６０は５ｍｍよりも大きく、２５ｍｍよりも小さいフリーボードを有する。鏡１１４０は正の主光線角度倍率を有するが、鏡１１１０、１１２０、１１３０、１１５０は負の主光線角度倍率を有する。
【０１５６】
投影対物鏡１１００の像側自由作動距離は２５ｍｍである。物体側自由作動距離は１６３ｍｍである。
【０１５７】
投影対物鏡１１００では、ｄop-1／ｄop-2は６．５７である。さらに、隣接する鏡の対１０４０と１０５０は、投影対物鏡の軌跡長の５０％を超える長さだけ隔てられる。さらに、鏡１１１０と物体平面１０３との間の距離は、投影対物鏡の軌跡長の５０％を超える長さである。
【０１５８】
投影対物鏡１１００に対するデータは、以下の表３Ａと表３Ｂに示されている。表３Ａは、光学データを示しているが、表３Ｂは、鏡面のそれぞれに対する非球面定数を示している。表３Ａと表３Ｂの目的に関して、鏡１（Ｍ１）は鏡１１１０に対応し、鏡２（Ｍ２）は鏡１１２０に対応し、鏡３（Ｍ３）は鏡１１３０に対応し、鏡４（Ｍ４）は鏡１１４０に対応し、鏡５（Ｍ５）は鏡１１５０に対応し、鏡６（Ｍ６）は鏡１１６０に対応するという形で鏡の参照番号は相関している。
【０１５９】
【表５】
2010107988.tif 000010
【０１６０】
【表６】
2010107988.tif 000011
【０１６１】
図１２を参照すると、投影対物鏡１２００の一実施形態は６個の鏡１２１０、１２２０、１２３０、１２４０、１２５０、１２６０を含み、その像側開口数は０．３５であり、動作波長は１３．５ｎｍである。鏡１２１０、１２２０、１２３０、１２４０、１２５０、１２６０は、すべての自由形式曲面鏡である。投影対物鏡１２００は、物体平面１０３からの放射光を縮小率４×で像平面１０２に結像させる。物体平面１０３と像平面１０２に直交する基準軸１２０５は、物体視野及び像視野内の対応する視野点と交差する。投影対物鏡１２００の軌跡長は１３８５ｍｍであり、結像放射光の光路長は４１６２ｍｍである。したがって、光路長と軌跡長との比は約３．０１である。投影対物鏡１２００は鏡１２２０に位置する開口絞りを有する。
【０１６２】
投影対物鏡１２００の入射瞳は無限遠にあり、物体平面は入射瞳と複数の鏡との間に位置する。物体平面１０３の中心物体視野点の主光線の角度は７°である。物体平面１０３の主光線の角度の最大変化は０．０６°以下である。
【０１６３】
投影対物鏡１２００は矩形の視野を有する。像側視野幅ｄxは２６ｍｍである。像側視野長ｄyは２ｍｍである。投影対物鏡１２００に生じる物体−像シフトはゼロである。
【０１６４】
投影対物鏡１２００は鏡１２４０と１２５０との間に中間像を形成する。
【０１６５】
物体平面１０３から像平面１０２までの放射光路のオーダーの鏡の光学力は以下のとおりである。鏡１２１０は正の光学力を有し、鏡１２２０は負の光学力を有し、鏡１２３０は正の光学力を有し、鏡１２４０は正の光学力を有し、鏡１２５０は負の光学力を有し、鏡１２６０は正の光学力を有する。
【０１６６】
Ｍx×Ｍyとして与えられる、それぞれの鏡のフットプリントの寸法は、鏡１２１０については２５０ｍｍ×１５３ｍｍであり、鏡１０２０については７０ｍｍ×６９ｍｍであり、鏡１２３０については３２８ｍｍ×１５３ｍｍであり、鏡１２４０については３２５ｍｍ×１１２ｍｍであり、鏡１２５０については８７ｍｍ×７５ｍｍであり、鏡１２６０については２６９ｍｍ×２３８ｍｍである。
【０１６７】
中心視野点の主光線入射角は、鏡１２１０、１２２０、１２３０、１２４０、１２５０、１２６０についてそれぞれ６．１３°、１０．６１°、８．６５°、８．２６°、１４．２２°、５．２３°である。子午断面に対するそれぞれの鏡上の最大入射角θmaxは、鏡１２１０、１２２０、１２３０、１２４０、１２５０、１２６０についてそれぞれ６．５３°、１１．６３°、８．９１°、１１．３９°、２４．２６°、７．４４°である。鏡１２１０、１２２０、１２３０、１２４０、１２５０、１２６０に対するΔθは、それぞれ１．０７°、３．６４°、１．７４°、７．４４°、２１．７０°、４．５１°である。
【０１６８】
鏡１２１０、１２２０、１２５０、１２６０は５ｍｍよりも大きく、２５ｍｍよりも小さいフリーボードを有する。鏡１２４０は正の主光線角度倍率を有するが、鏡１２１０、１２２０、１２３０、１２５０は負の主光線角度倍率を有する。
【０１６９】
投影対物鏡１２００の像側自由作動距離は４０ｍｍである。物体側自由作動距離は４３９ｍｍである。
【０１７０】
投影対物鏡１２００では、ｄop-1／ｄop-2は１．９１である。さらに、隣接する鏡の対１２４０と１２５０は、投影対物鏡の軌跡長の５０％を超える長さだけ隔てられる。さらに、鏡１２１０と物体平面１０３との間の距離は、投影対物鏡の軌跡長の５０％を超える長さである。
【０１７１】
投影対物鏡１２００に対するデータは、以下の表４Ａと表４Ｂに示されている。表４Ａは、光学データを示しているが、表４Ｂは、鏡面のそれぞれに対する非球面定数を示している。表４Ａと表４Ｂの目的に関して、鏡１（Ｍ１）は鏡１２１０に対応し、鏡２（Ｍ２）は鏡１２２０に対応し、鏡３（Ｍ３）は鏡１２３０に対応し、鏡４（Ｍ４）は鏡１２４０に対応し、鏡５（Ｍ５）は鏡１２５０に対応し、鏡６（Ｍ６）は鏡１２６０に対応するという形で鏡の参照番号は相関している。
【０１７２】
【表７】
2010107988.tif 000012
【０１７３】
【表８】
2010107988.tif 000013
【０１７４】
図１３を参照すると、投影対物鏡１３００の一実施形態は６個の鏡１３１０、１３２０、１３３０、１３４０、１３５０、１３６０を含み、その像側開口数は０．３５であり、動作波長は１３．５ｎｍである。鏡１３１０、１３２０、１３３０、１３４０、１３５０、１３６０は、すべての自由形式曲面鏡である。投影対物鏡１３００は、物体平面１０３からの放射光を縮小率４×で像平面１０２に結像する。投影対物鏡１３００の軌跡長は１５００ｍｍであり、結像放射光の光路長は４０９３ｍｍである。したがって、光路長と軌跡長との比は約２．７３である。投影対物鏡１３００は、鏡１３２０に位置する開口絞りを有する。
【０１７５】
投影対物鏡１３００の入射瞳は無限遠にある。物体平面１０３の中心物体視野点の主光線の角度は７°である。物体平面１０３の主光線の角度の最大変化は、０．１°である。
【０１７６】
投影対物鏡１３００は、矩形の視野を有する。像側視野幅ｄxは２６ｍｍである。像側視野長ｄyは２ｍｍである。投影対物鏡１０００の物体−像シフトは１１９ｍｍである。
【０１７７】
投影対物鏡１３００は鏡１３４０と１３５０との間に中間像を形成する。
【０１７８】
物体平面１０３から像平面１０２までの放射光路のオーダーの鏡の光学力は以下のとおりになる。鏡１３１０は正の光学力を有し、鏡１３２０は負の光学力を有し、鏡１３３０は正の光学力を有し、鏡１３４０は正の光学力を有し、鏡１３５０は負の光学力を有し、鏡１３６０は正の光学力を有する。
【０１７９】
Ｍx×Ｍyとして与えられる、それぞれの鏡のフットプリントの寸法は、鏡１３１０については２７１ｍｍ×１７３ｍｍであり、鏡１３２０については６９ｍｍ×６５ｍｍであり、鏡１３３０については２９０ｍｍ×１１５ｍｍであり、鏡１３４０については２７２ｍｍ×６６ｍｍであり、鏡１３５０については８１ｍｍ×６７ｍｍであり、鏡１３６０については２７４ｍｍ×２４３ｍｍである。
【０１８０】
中心視野点の主光線入射角は、鏡１３１０、１３２０、１３３０、１３４０、１３５０、１３６０についてそれぞれ９．６６°、１２．１５°、９．１０°、５．４５°、１３．３１°、４．６０°である。子午断面に対するそれぞれの鏡上の最大入射角θmaxは、鏡１３１０、１３２０、１３３０、１３４０、１３５０、１３６０についてそれぞれ１１．２０°、１５．４６°、９．６３°、８．６４°、２３．３１°、６．１７°である。鏡１３１０、１３２０、１３３０、１３４０、１３５０、１３６０に対するΔθは、それぞれ３．２５°、７．３２°、１．５７°、６．９２°、２１．１８°、３．６３°である。
【０１８１】
鏡１３４０は正の主光線角度倍率を有するが、鏡１３１０、１３２０、１３３０、１３５０は負の主光線角度倍率を有する。投影対物鏡１３００の像側自由作動距離は４０ｍｍである。物体側自由作動距離は５８２ｍｍである。このように物体側自由作動距離が大きいため、追加のコンポーネント、特に照明系、例えば、かすり入射折り畳み鏡又は一様性フィルタを挿入することができる。
【０１８２】
投影対物鏡１３００では、ｄop-1／ｄop-2は１．６３である。さらに、隣接する鏡の対１３４０と１３５０は、投影対物鏡の軌跡長の５０％を超える長さだけ隔てられる。さらに、鏡１３１０と物体平面１０３との間の距離は、投影対物鏡の軌跡長の５０％を超える長さである。
【０１８３】
投影対物鏡１３００に対するデータは、以下の表５Ａと表５Ｂに示されている。表５Ａは、光学データを示しているが、表５Ｂは、鏡面のそれぞれに対する非球面定数を示している。表５Ａと表５Ｂの目的に関して、鏡１（Ｍ１）は鏡１３１０に対応し、鏡２（Ｍ２）は鏡１３２０に対応し、鏡３（Ｍ３）は鏡１３３０に対応し、鏡４（Ｍ４）は鏡１３４０に対応し、鏡５（Ｍ５）は鏡１３５０に対応し、鏡６（Ｍ６）は鏡１３６０に対応するという形で鏡の参照番号は相関している。
【０１８４】
【表９】
2010107988.tif 000014
【０１８５】
【表１０】
2010107988.tif 000015
【０１８６】
図１４Ａを参照すると、投影対物鏡１４００の一実施形態は６個の鏡１４１０、１４２０、１４３０、１４４０、１４５０、１４６０を含み、その像側開口数は０．４０であり、動作波長は１３．５ｎｍである。鏡１４１０、１４２０、１４３０、１４４０、１４５０、１４６０はすべての自由形式曲面鏡である。投影対物鏡１４００は、物体平面１０３からの放射光を縮小率４×で像平面１０２に結像する。投影対物鏡１４００の軌跡長は１４９８ｍｍであり、結像放射光の光路長は３９３１ｍｍである。したがって、光路長と軌跡長との比は約２．６２である。投影対物鏡１４００は、鏡１４２０と１４３０との間に位置する瞳平面を有する。
【０１８７】
投影対物鏡１４００の入射瞳は、物体平面１０３から１，０００ｍｍのところに配置され、物体平面は入射瞳と複数の鏡との間に位置する。物体平面１０３の中心物体視野点の主光線の角度は７°である。物体平面１０３の主光線の角度の最大変化は、０．８２°である。
【０１８８】
投影対物鏡１４００は矩形の視野を有する。像側視野幅ｄxは２６ｍｍである。像側視野長ｄyは２ｍｍである。投影対物鏡１０００の物体−像シフトは３８ｍｍである。
【０１８９】
投影対物鏡１０００の性能は０．０８３λの像側Ｗrmsを含む。歪曲は約１００ｎｍであり、像側像面湾曲は３６ｎｍである。投影対物鏡１４００は、鏡１４４０と１４５０との間に中間像を形成する。
【０１９０】
物体平面１０３から像平面１０２までの放射光路のオーダーの鏡の光学力は以下のとおりである。鏡１４１０は正の光学力を有し、鏡１４２０は正の光学力を有し、鏡１４３０は負の光学力を有し、鏡１４４０は正の光学力を有し、鏡１０５０は負の光学力を有し、鏡１４６０は正の光学力を有する。
【０１９１】
Ｍx×Ｍyとして与えられる、それぞれの鏡のフットプリントの寸法は、鏡１４１０については３２６ｍｍ×１５９ｍｍであり、鏡１４２０については２１０ｍｍ×１２３ｍｍであり、鏡１４３０については１２０ｍｍ×６６ｍｍであり、鏡１４４０については３１２ｍｍ×１１９ｍｍであり、鏡１４５０については１１２ｍｍ×８３ｍｍであり、鏡１４６０については４０５ｍｍ×３７９ｍｍである。
【０１９２】
中心視野点の主光線入射角は、鏡１４１０、１４２０、１４３０、１４４０、１４５０、１４６０についてそれぞれ６．７０°、８．０８°、２０．４１°、６．６８°、１４．５２°、５．６７°である。子午断面に対するそれぞれの鏡上の最大入射角θmaxは、鏡１４１０、１４２０、１４３０、１４４０、１４５０、１４６０についてそれぞれ８．６１°、１０．９１°、２１．９８°、７．４１°、２７．１９°、６．８６°である。鏡１４１０、１４２０、１４３０、１４４０、１４５０、１４６０に対するΔθは、それぞれ３．９２°、５．６９°、３．８２°、１．７９°、２６．８３°、３．２０°である。
【０１９３】
鏡１４１０、１４２０、１４３０、１４５０、１４６０は５ｍｍよりも大きく、２５ｍｍよりも小さいフリーボードを有する。鏡１４４０は正の主光線角度倍率を有するが、鏡１４１０、１４２０、１４３０、１４５０は負の主光線角度倍率を有する。
【０１９４】
投影対物鏡１４００の像側自由作動距離は４５ｍｍである。物体側自由作動距離は２９１ｍｍである。
【０１９５】
投影対物鏡１４００では、ｄop-1／ｄop-2は２．４７である。さらに、隣接する鏡の対１４４０と１４５０は、投影対物鏡の軌跡長の５０％を超える長さだけ隔てられる。
【０１９６】
投影対物鏡１４００に対するデータは、以下の表６Ａと表６Ｂに示されている。表６Ａは、光学データを示しているが、表６Ｂは、鏡面のそれぞれに対する非球面定数を示している。表６Ａと表６Ｂの目的に関して、鏡１（Ｍ１）は鏡１０１０に対応し、鏡２（Ｍ２）は鏡１０２０に対応し、鏡３（Ｍ３）は鏡１０３０に対応し、鏡４（Ｍ４）は鏡１０４０に対応し、鏡５（Ｍ５）は鏡１０５０に対応し、鏡６（Ｍ６）は鏡１０６０に対応するという形で鏡の参照番号は相関している。
【０１９７】
【表１１】
2010107988.tif 000016
【０１９８】
【表１２】
2010107988.tif 000017
【０１９９】
図１４Ｂを参照すると、投影対物鏡１４００は、光源１４０５を含み、かつ集光器ユニット１４１５、スペクトル純度フィルタ１４２５、視野面鏡１４３５、瞳面鏡１４４５を含む照明光学系を含む光学系１４０１内で使用される。光源１４０５は１３．５ｎｍの放射光を投影対物鏡に送るように構成されたＥＵＶ光源である。集光器ユニット１４１５は、光源１４０５から放射光を集めて、その放射光をスペクトル純度フィルタ１４１５に向けて送り、このフィルタは１３．５ｎｍ以外の波長の入射放射光を除去し、１３．５ｎｍの放射光を視野面鏡１４３５に向けて送る。瞳面鏡１４４５とともに、視野面鏡は１３．５ｎｍの放射光で物体平面１０３に位置する反射レチクルを照らす。この放射光は、主光線がレチクルから発散するように供給される。この方法で、かすり入射鏡などの追加のコンポーネントを使用せずに、放射光がレチクルに送られる。
【０２００】
図１５を参照すると、投影対物鏡１５００の一実施形態は６個の鏡１５１０、１５２０、１５３０、１５４０、１５５０、１５６０を備え、その像側開口数は０．４０であり、動作波長は１３．５ｎｍである。鏡１５１０、１５２０、１５３０、１５４０、１５５０、１４６０は、すべての自由形式曲面鏡である。投影対物鏡１５００は、物体平面１０３からの放射光を縮小率４×で像平面１０２に結像する。投影対物鏡１５００の軌跡長は１４９９ｍｍであり、結像放射光の光路長は４７６２ｍｍである。したがって、光路長と軌跡長との比は約３．１８である。
【０２０１】
投影対物鏡１５００の入射瞳は、物体平面１０３から１，０００ｍｍのところに配置され、物体平面は入射瞳と複数の鏡との間に位置する。反射レチクルが物体平面１０３のところに位置するため、照明光学系、特に瞳面を有する鏡は、入射瞳に対応する位置１５０１に配置される。物体平面１０３の中心物体視野点の主光線の角度は７°である。物体平面１０３の主光線の角度の最大変化は、０．８２°である。
【０２０２】
投影対物鏡１５００は矩形の視野を有する。像側視野幅ｄxは２６ｍｍである。像側視野長ｄyは２ｍｍである。投影対物鏡１５００の物体−像シフトは７ｍｍである。
【０２０３】
投影対物鏡１５００の性能は、０．０４０λの像側Ｗrmsを含む。さらに図１６Ａを参照すると、歪曲は像視野上で約３ｎｍ未満である。像側像面湾曲は３５ｎｍである。投影対物鏡１５００は、鏡１５４０と１５５０との間に中間像を形成する。図１６Ｂを参照すると、主光線は、像視野において約０．００１ｒａｄ（０．０６°）の範囲内で像平面１０２に直交している。
【０２０４】
物体平面１０３から像平面１０２までの放射光路のオーダーの鏡の光学力としては、鏡１５１０は正の光学力を有し、鏡１５２０は負の光学力を有し、鏡１５３０は正の光学力を有し、鏡１５４０は正の光学力を有し、鏡１５５０は負の光学力を有し、鏡１５６０は正の光学力を有する。
【０２０５】
Ｍx×Ｍyとして与えられる、それぞれの鏡のフットプリントの寸法は、鏡１５１０については２５３ｍｍ×１６２ｍｍであり、鏡１５２０については１０５ｍｍ×６６ｍｍであり、鏡１５３０については２２７ｍｍ×３０１ｍｍであり、鏡１５４０については１８２ｍｍ×２２０ｍｍであり、鏡１５５０については１１１ｍｍ×８５ｍｍであり、鏡１５６０については２８９ｍｍ×２７５ｍｍである。
【０２０６】
中心視野点の主光線入射角は、鏡１５１０、１５２０、１５３０、１５４０、１５５０、１５６０についてそれぞれ３．９６°、１２．２１°、７．５１°、１１．９８°、１５．８２°、８．０８°である。子午断面に対するそれぞれの鏡上の最大入射角θmaxは、鏡１５１０、１５２０、１５３０、１５４０、１５５０、１５６０についてそれぞれ４．４７°、１２．８１°、８．５５°、１６．９１°、２７．６８°、９．９６°である。鏡１５１０、１５２０、１５３０、１５４０、１５５０、１５６０に対するΔθは、それぞれ１．１０°、３．６１°、４．１９°、１２．１２°、２７．１７°、４．７９°である。
【０２０７】
鏡１５１０、１５２０、１５４０、１５５０、１５６０は５ｍｍよりも大きく、２５ｍｍよりも小さいフリーボードを有する。鏡１５３０は正の主光線角度倍率を有するが、鏡１５１０、１５２０、１５４０、１５５０は負の主光線角度倍率を有する。
【０２０８】
投影対物鏡１５００の像側自由作動距離は４５ｍｍである。物体側自由作動距離は２６０ｍｍである。
【０２０９】
投影対物鏡１５００では、ｄop-1／ｄop-2は３．０５である。さらに、隣接する鏡の対１５２０と１５３０、１５３０と１５４０、１５４０と１５５０は、投影対物鏡の軌跡長の５０％を超える長さだけ隔てられる。さらに、鏡１５１０と物体平面１０３との間の距離は、投影対物鏡の軌跡長の５０％を超える長さである。
【０２１０】
投影対物鏡１５００に対するデータは、以下の表７Ａと表７Ｂに示されている。表７Ａは、光学データを示しているが、表７Ｂは、鏡面のそれぞれに対する非球面定数を示している。表７Ａと表７Ｂの目的に関して、鏡１（Ｍ１）は鏡１５１０に対応し、鏡２（Ｍ２）は鏡１５２０に対応し、鏡３（Ｍ３）は鏡１５３０に対応し、鏡４（Ｍ４）は鏡１５４０に対応し、鏡５（Ｍ５）は鏡１５５０に対応し、鏡６（Ｍ６）は鏡１５６０に対応するという形で鏡の参照番号は相関している。
【０２１１】
【表１３】
2010107988.tif 000018
【０２１２】
【表１４】
2010107988.tif 000019
【０２１３】
図１７から２０は、自由形式曲面としてすべて設計されている４つの鏡を有する本発明の他の実施形態を示している。示されているのは、物体平面３０００、像平面３００２、第１の鏡Ｓ１、第２の鏡Ｓ２、第３の鏡Ｓ３、第４の鏡Ｓ４である。光学データが記載されているすべての後続の表は、鏡Ｓ１からＳ４をＭ１からＭ４として参照している。図１７から２０による実施形態について、以下のデータが与えられている。
【０２１４】
開口数：                        ０．２６
結像係数：                      １：４
物体視野の形態：                矩形
物体側で視野をスキャンする幅：  １００ｍｍ
物体側で視野をスキャンする高さ：８ｍｍ
長さ：                          ２３６０ｍｍ
像平面の傾き：                  −３．０８４°
【０２１５】
この実施形態は、開口数、視野サイズ、システム・サイズ、波面、歪曲補正のバランスのとれた組合せを有するシステムを示している
【０２１６】
光学データは、以下の表に示されている。
【０２１７】
【表１５】
2010107988.tif 000020
【０２１８】
【表１６】
2010107988.tif 000021
【０２１９】
【表１７】
2010107988.tif 000022
【０２２０】
【表１８】
2010107988.tif 000023
【０２２１】
ｘObject/mm及びｙobject/mmは、物体平面内のｘ座標及びｙ座標を表す。歪曲（ｘ）／ｎｍ及び歪曲（ｙ）／ｎｍの値は、それぞれの座標における歪曲を表す。歪曲／ｎｍの絶対値は、像平面で測定されたそれぞれの座標における歪曲絶対値を表す。テレセントリック性／度は、それぞれの座標における主光線角を表す。１３．５ｎｍでの波面誤差は、照明波長λ＝１３．５ｎｍの単位のＲＭＳ波面誤差を表す。光学系は、ｙｚ平面に関して鏡面対称であるので、物体平面内で正のｘ座標を有する視野点に対するデータを与えるだけで十分である。
【０２２２】
図１８から２０は、図１７による対物鏡の射出瞳の座標系における横収差を示している。これらの収差のグラフは１５個の視野点、つまり、ｘ＝０、ｘ＝ｘmax／２、ｘ＝ｘmaxにおける物体視野の中心のｙminとｙmaxの間の５個の等距離ｙ座標に対する波面誤差を示している。
【０２２３】
図２１から２４は、自由形式曲面としてすべて設計されている４つの鏡を有する本発明の他の実施形態を示している。示されているのは、物体平面３０００、像平面３００２、第１の鏡Ｓ１、第２の鏡Ｓ２、第３の鏡Ｓ３、第４の鏡Ｓ４である。光学データが記載されているすべての後続の表は、鏡Ｓ１からＳ４をＭ１からＭ４として参照している。図２１から２４による実施形態について、以下のデータが与えられている。
【０２２４】
開口数：                        ０．３
結像係数：                      １：４
物体視野の形態：                矩形
物体側で視野をスキャンする幅：  １００ｍｍ
物体側で視野をスキャンする高さ：８ｍｍ
長さ：                          ２３５４ｍｍ
像平面の傾き：                  −３．７９８°
【０２２５】
この実施形態は、開口数が大きなシステムを示している。
【０２２６】
光学データは、以下の表に示されている。
【０２２７】
【表１９】
2010107988.tif 000024
【０２２８】
【表２０】
2010107988.tif 000025
【０２２９】
【表２１】
2010107988.tif 000026
【０２３０】
【表２２】
2010107988.tif 000027
【０２３１】
図２２から２４は、図２１による対物鏡の射出瞳の座標系における横収差を示している。
【０２３２】
図２５から２８は、自由形式曲面としてすべて設計されている４つの鏡を有する本発明の他の実施形態を示している。示されているのは、物体平面３０００、像平面３００２、第１の鏡Ｓ１、第２の鏡Ｓ２、第３の鏡Ｓ３、第４の鏡Ｓ４である。光学データが記載されているすべての後続の表は、鏡Ｓ１からＳ４をＭ１からＭ４として参照している。図２５から２８による実施形態について、以下のデータが与えられている。
【０２３３】
開口数：                        ０．２５
結像係数：                      １：５
物体視野の形態：                矩形
物体側で視野をスキャンする幅：  １００ｍｍ
物体側で視野をスキャンする高さ：８ｍｍ
長さ：                          ３０３０ｍｍ
像平面の傾き：                  ０°
【０２３４】
この実施形態は、物体平面と像平面が平行なシステムを示している。さらに、この実施形態は１：５の異なる結像係数を示す。
【０２３５】
光学データは、以下の表に示されている。
【０２３６】
【表２３】
2010107988.tif 000028
【０２３７】
【表２４】
2010107988.tif 000029
【０２３８】
【表２５】
2010107988.tif 000030
【０２３９】
【表２６】
2010107988.tif 000031
【０２４０】
図２６から２８は、図２５による対物鏡の射出瞳の座標系における横収差を示している。
【０２４１】
図２９から３２は、自由形式曲面としてすべて設計されている４つの鏡を有する本発明の他の実施形態を示している。示されているのは、物体平面３０００、像平面３００２、第１の鏡Ｓ１、第２の鏡Ｓ２、第３の鏡Ｓ３、第４の鏡Ｓ４である。光学データが記載されているすべての後続の表は、鏡Ｓ１からＳ４をＭ１からＭ４として参照している。図２９から３２による実施形態について、以下のデータが与えられている。
【０２４２】
開口数：                        ０．２４
結像係数：                      １：５
物体視野の形態：                矩形
物体側で視野をスキャンする幅：  １００ｍｍ
物体側で視野をスキャンする高さ：８ｍｍ
長さ：                          ２２７３ｍｍ
像平面の傾き：                  ０°
【０２４３】
図２５の実施形態に比べて、この実施形態の開口数は幾分低く、残存収差は幾分高いが、システムの長さは図１７による。
【０２４４】
光学データは、以下の表に示されている。
【０２４５】
【表２７】
2010107988.tif 000032
【０２４６】
【表２８】
2010107988.tif 000033
【０２４７】
【表２９】
2010107988.tif 000034
【０２４８】
【表３０】
2010107988.tif 000035
【０２４９】
図３０から３２は図２９による対物鏡の射出瞳の座標系における横収差を示している。
【０２５０】
図３３から３６は、自由形式曲面としてすべて設計されている４つの鏡を有する本発明の他の実施形態を示している。示されているのは、物体平面３０００、像平面３００２、第１の鏡Ｓ１、第２の鏡Ｓ２、第３の鏡Ｓ３、第４の鏡Ｓ４である。光学データが記載されているすべての後続の表は、鏡Ｓ１からＳ４をＭ１からＭ４として参照している。図３３から３６による実施形態について、以下のデータが与えられている。
【０２５１】
開口数：                        ０．３０
結像係数：                      １：５
物体視野の形態：                矩形
物体側で視野をスキャンする幅：  １００ｍｍ
物体側で視野をスキャンする高さ：８ｍｍ
長さ：                          ２３３２ｍｍ
像平面の傾き：                  −４．５１５°
【０２５２】
この光学系を使用すると、光学コンポーネントの遮蔽がない非常に高い開口数が実現される。
【０２５３】
光学データは、以下の表に示されている。
【０２５４】
【表３１】
2010107988.tif 000036
【０２５５】
【表３２】
2010107988.tif 000037
【０２５６】
【表３３】
2010107988.tif 000038
【０２５７】
【表３４】
2010107988.tif 000039
【０２５８】
図３４から３６は図３３による対物鏡の射出瞳の座標系における横収差を示している。
【０２５９】
図３７から４０は、自由形式曲面としてすべて設計されている４つの鏡を有する本発明の他の実施形態を示している。示されているのは、物体平面３０００、像平面３００２、第１の鏡Ｓ１、第２の鏡Ｓ２、第３の鏡Ｓ３、第４の鏡Ｓ４である。光学データが記載されているすべての後続の表は、鏡Ｓ１からＳ４をＭ１からＭ４として参照している。図３７から４０による実施形態について、以下のデータが与えられている。
【０２６０】
開口数：                        ０．２０
結像係数：                      １：４
物体視野の形態：                矩形
物体側で視野をスキャンする幅：  １００ｍｍ
物体側で視野をスキャンする高さ：８ｍｍ
長さ：                          ２０８４ｍｍ
像平面の傾き：                  ＋６．８９０°
【０２６１】
この実施形態は、物体平面の法線方向に関して高い主光線角をなす鏡の配列を示している。これにより、図に示されていない照明用光線経路及び反射マスク又はレチクルにおける結像光線経路を容易に分離できる。さらに、鏡面への最大入射角は、この実施形態では幾分低く、多層反射構造の製造が容易になる。
【０２６２】
光学データは、以下の表に示されている。
【０２６３】
【表３５】
2010107988.tif 000040
【０２６４】
【表３６】
2010107988.tif 000041
【０２６５】
【表３７】
2010107988.tif 000042
【０２６６】
【表３８】
2010107988.tif 000043
【０２６７】
図３８から４０は図３７による対物鏡の射出瞳の座標系における横収差を示している。
【０２６８】
図４１から４４は、自由形式曲面としてすべて設計されている４つの鏡を有する本発明の他の実施形態を示している。示されているのは、物体平面３０００、像平面３００２、第１の鏡Ｓ１、第２の鏡Ｓ２、第３の鏡Ｓ３、第４の鏡Ｓ４である。光学データが記載されているすべての後続の表は、鏡Ｓ１からＳ４をＭ１からＭ４として参照している。図４１から４４による実施形態について、以下のデータが与えられている。
【０２６９】
開口数：                        ０．２２
結像係数：                      １：４
物体視野の形態：                矩形
物体側で視野をスキャンする幅：  １００ｍｍ
物体側で視野をスキャンする高さ：６ｍｍ
長さ：                          １６１０ｍｍ
像平面の傾き：                  −３．２６９°
【０２７０】
この光学系は、全物体視野幅が１００ｍｍであるとともに、高い開口数を有し、また長さははっきりと２ｍ未満である。
【０２７１】
光学データは、以下の表に示されている。
【０２７２】
【表３９】
2010107988.tif 000044
【０２７３】
【表４０】
2010107988.tif 000045
【０２７４】
【表４１】
2010107988.tif 000046
【０２７５】
【表４２】
2010107988.tif 000047
【０２７６】
図４２から４４は図４１による対物鏡の射出瞳の座標系における横収差を示している。
【０２７７】
図４５から４８は、自由形式曲面としてすべて設計されている４つの鏡を有する本発明の他の実施形態を示している。示されているのは、物体平面３０００、像平面３００２、第１の鏡Ｓ１、第２の鏡Ｓ２、第３の鏡Ｓ３、第４の鏡Ｓ４である。光学データが記載されているすべての後続の表は、鏡Ｓ１からＳ４をＭ１からＭ４として参照している。図４５から４８による実施形態について、以下のデータが与えられている。
【０２７８】
開口数：                        ０．２
結像係数：                      １：４
物体視野の形態：                矩形
物体側で視野をスキャンする幅：  ４８ｍｍ
物体側で視野をスキャンする高さ：６ｍｍ
長さ：                          ８０５ｍｍ
像平面の傾き：                  −３．２５４°
【０２７９】
物体視野が幾分小さいので、この光学系は非常にコンパクトである。
【０２８０】
光学データは、以下の表に示されている。
【０２８１】
【表４３】
2010107988.tif 000048
【０２８２】
【表４４】
2010107988.tif 000049
【０２８３】
【表４５】
2010107988.tif 000050
【０２８４】
【表４６】
2010107988.tif 000051
【０２８５】
図４６から４８は図４５による対物鏡の射出瞳の座標系における横収差を示している。
【０２８６】
図１７から５２に示されているすべての実施形態は、矩形の物体視野を有する光学系を示している。
【０２８７】
図４９から５０は、自由形式曲面としてすべて設計されている４つの鏡を有する本発明の他の実施形態を示している。示されているのは、物体平面３０００、像平面３００２、第１の鏡Ｓ１、第２の鏡Ｓ２、第３の鏡Ｓ３、第４の鏡Ｓ４である。光学データが記載されているすべての後続の表は、鏡Ｓ１からＳ４をＭ１からＭ４として参照している。図４９から５０による実施形態について、以下のデータが与えられている。
【０２８８】
開口数：                        ０．２２
結像係数：                      １：４
物体視野の形態：                半径が６００ｍｍ、方位角が−４．８°＜φ＜＋４．８°である環状弓形
物体側で視野をスキャンする幅：  １００ｍｍ
物体側で視野をスキャンする高さ：８ｍｍ
長さ：                          ２４１８ｍｍ
像平面の傾き：                  −３．２８４°
【０２８９】
この実施形態は、設計の利点が非矩形の物体視野を持つ光学系に移すことができることを示す。
【０２９０】
光学データは、以下の表に示されている。
【０２９１】
【表４７】
2010107988.tif 000052
【０２９２】
【表４８】
2010107988.tif 000053
【０２９３】
【表４９】
2010107988.tif 000054
【０２９４】
【表５０】
2010107988.tif 000055
【０２９５】
図５０は、図４９による対物鏡の射出瞳の座標系における横収差を示している。
【０２９６】
図５１は、自由形式曲面としてすべて設計されている６つの鏡を有する本発明の他の実施形態を示している。示されているのは、物体平面３０００、像平面３００２、第１の鏡Ｍ１、第２の鏡Ｍ２、第３の鏡Ｍ３、第４の鏡Ｍ４、第５の鏡Ｍ５、第６の鏡Ｍ６である。この投影対物鏡の像側開口数は、０．４０である。視野形状は、幅２６ｍｍ、高さ２ｍｍの矩形である。動作波長は１３．５ｎｍである。鏡の光学力の順序は、ＰＮＰＮＮＰである。この光学系では、鏡Ｍ４とＭ５との間に１つの中間像が置かれる。この投影対物鏡の入射瞳は、物体平面３０００から１０００ｍｍのところに配置され、物体平面３０００は入射瞳と複数の鏡との間に位置する。軌跡長は１７３６ｍｍである。物体像シフトは６５ｍｍである。光路長は４８２７ｍｍである。
【０２９７】
この投影対物鏡の性能は、０．０３７λの像側Ｗrmsを含む。歪曲は１２ｎｍよりも小さい。像側像面湾曲は２５ｎｍである。
【０２９８】
物体の中心物体視野点の主光線の角度は７°である。物体平面３０００の主光線の角度の最大変化は、０．８２である。
【０２９９】
Ｍx×Ｍyとして与えられる、それぞれの鏡のフットプリントの寸法は、鏡Ｍ１については３２３ｍｍ×２１５ｍｍであり、鏡Ｍ２については１３１ｍｍ×１０２ｍｍであり、鏡Ｍ３については２６７ｍｍ×１８３ｍｍであり、鏡Ｍ４については７０ｍｍ×５２ｍｍであり、鏡Ｍ５については１２４ｍｍ×１０９ｍｍであり、鏡Ｍ６については４４７ｍｍ×４３３ｍｍである。
【０３００】
中心視野点の主光線入射角は、鏡Ｍ１からＭ６について、４．０６°、１１．３４°、１２．２０°、３１．６０°、１２．２７°、７．６４°である。鏡Ｍ１からＭ６に対する子午断面内の最大入射角は４．９６°、１２．３８°、１６．５４°、４１．２４°、２９．４２°、９．２５°である。鏡Ｍ１からＭ６に対する子午断面内の入射角の帯域幅は１．０８°、２．７１°、９．８３°、２２．７２°、２９．１３°、４．２８°である。鏡Ｍ２とＭ４は５ｍｍよりも大きく、２５ｍｍよりも小さいフリーボードを有する。鏡Ｍ３は正の主光線角度倍率を有するが、鏡Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５は負の主光線角度倍率を有する。
【０３０１】
この投影対物鏡の像側自由作動距離は４５ｍｍである。物体側自由作動距離は４００ｍｍである。
【０３０２】
この投影対物鏡では、ｄop-1／ｄop-2は２．６７である。さらに、レチクルと鏡Ｍ１、さらに鏡Ｍ２とＭ３は、投影対物鏡の軌跡長の５０％を超える長さだけ隔てられる。
【０３０３】
図５１の投影対物鏡に対するデータは、以下の表８Ａ、８Ｂに示されている。表８Ａは、光学データを示しているが、表８Ｂは、鏡面のそれぞれに対する非球面定数を示している。
【０３０４】
【表５１】
2010107988.tif 000056
【０３０５】
【表５２】
2010107988.tif 000057
【０３０６】
図５１の投影対物鏡は、主に鏡Ｍ４の形状をとる図３、１０、１１、１２、１３、１４、１５の実施形態と異なる。前のほうで説明されている実施形態とは対照的に、図５１の実施形態の鏡Ｍ４は、凸面鏡である。
【０３０７】
図５２は、自由形式曲面としてすべて設計されている６つの鏡を有する本発明の他の実施形態を示している。示されているのは、物体平面３０００、像平面３００２、第１の鏡Ｍ１、第２の鏡Ｍ２、第３の鏡Ｍ３、第４の鏡Ｍ４、第５の鏡Ｍ５、第６の鏡Ｍ６である。この投影対物鏡の像側開口数は、０．３５である。視野形状は幅２６ｍｍ、高さ２ｍｍの矩形である。動作波長は１３．５ｎｍである。鏡の光学力の順序はＰＰＮＰＮＰである。この光学系では、鏡Ｍ４とＭ５との間に１つの中間像が置かれる。この投影対物鏡の入射瞳は１７４９ｍｍの距離内の物体平面３０００の像平面側に配置される。開口絞りは、鏡Ｍ２上に位置する。軌跡長は１７００ｍｍである。物体像シフトは４１ｍｍである。光路長は４１５６ｍｍである。
【０３０８】
この投影対物鏡の性能は、０．０２０λの像側Ｗrmsを含む。歪曲は１．１ｎｍよりも小さい。像側像面湾曲は１７ｎｍである。
【０３０９】
物体の中心物体視野点の主光線の角度は６°である。物体平面３０００の主光線の角度の最大変化は、０．５８である。
【０３１０】
Ｍx×Ｍyとして与えられる、それぞれの鏡のフットプリントの寸法は、鏡Ｍ１については１６９ｍｍ×１４８ｍｍであり、鏡Ｍ２については１５９ｍｍ×１３６ｍｍであり、鏡Ｍ３については１２０ｍｍ×６１ｍｍであり、鏡Ｍ４については２６５ｍｍ×１１８ｍｍであり、鏡Ｍ５については１０１ｍｍ×７７ｍｍであり、鏡Ｍ６については３４５ｍｍ×３２９ｍｍである。
【０３１１】
中心視野点の主光線入射角は、鏡Ｍ１からＭ６について、８．１１°、９．４９°、２１．０３°、８．０１°、１３．６７°、５．０３°である。鏡Ｍ１からＭ６に対する子午断面内の最大入射角は１０．３１°、１２．０６°、２１．５６°、８．４５°、２４．５９°、６．３６°である。鏡Ｍ１からＭ６に対する子午断面内の入射角の帯域幅は４．５６°、５．３４°、１．８５°、１．２３°、２２．９８°、３．１６°である。鏡Ｍ４は正の主光線角度倍率を有するが、鏡Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ５は負の主光線角度倍率を有する。
【０３１２】
この投影対物鏡の像側自由作動距離は４５ｍｍである。物体側自由作動距離は４４１ｍｍである。
【０３１３】
この投影対物鏡では、ｄop-1／ｄop-2は１．８９である。さらに、鏡Ｍ４とＭ５は、投影対物鏡の軌跡長の５０％を超える長さだけ隔てられる。
【０３１４】
図５２の投影対物鏡に対するデータは、以下の表９Ａ、９Ｂに示されている。表９Ａは、光学データを示しているが、表９Ｂは、鏡面のそれぞれに対する非球面定数を示している。
【０３１５】
【表５３】
2010107988.tif 000058
【０３１６】
【表５４】
2010107988.tif 000059
【０３１７】
図５２の投影対物鏡では主光線は物体平面３０００から出発しながら互いに収束する。
【０３１８】
上で説明され、図１に示されているマイクロリソグラフィ・ツール１００などのマイクロリソグラフィ・ツールは、例えば、半導体チップ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル、又は電荷結合素子（ＣＣＤ）検出器のアレイなどの半導体機器の加工で使用できる。一般に、半導体機器の加工で使用されるプロセス工程の順序は、加工される特定の機器により異なる。図５３は、半導体機器の製造の工程の順序の一例を示す流れ図である。最初に工程５３１０において、生産者は、半導体機器用に製造される集積回路を設計する。その後、工程５３２０において、集積回路の設計に基づいてマスク（つまり、レチクル）が生産される。集積回路を実際に製作する前に、工程５３３０で指示されているとおりにウェハ（例えば、シリコン・ウェハ）が準備される。次に、ウェハ加工工程（工程５３４０）でマスクを使用してウェハ上に集積回路が形成される。ウェハ加工の詳細は、以下で詳述される。ウェハに集積回路を形成した後、ウェハは、ダイスカットされ、接着され、パッケージングされて、個々のマイクロチップが製造される（工程５３５０）。これらの組み立て工程は、後処理と呼ばれることが多い。組み立てた後、チップの検査が行われる（工程５３６０）。例えば、チップの動作可能性及び／又は耐久性が検査される。検査工程５３６０に合格したそれらの機器は、その後、顧客に出荷される（工程５３７０）。
【０３１９】
図５４は、ウェハ加工工程の詳細を示す流れ図である。一般に、ウェハ加工は、ウェハ上に様々な材料（例えば、導電体、半導体、／又は誘電体）の多数の層を形成することを伴う。これらの層の１つ又は複数は、リソグラフィ・プロセスを使用してパターンが形成される（工程５４２０）。層は、様々な方法で形成することができる。例えば、層を形成することは、酸化プロセス工程でウェハの表面を酸化することを伴う場合がある（工程５４１１）。いくつかの実施形態では、層を形成することは、例えば、気相成長法（ＣＶＤ）などにより、ウェハの表面に材料を堆積することを伴う（工程５４１２）。いくつかの実施形態では、層を形成することは、例えば、蒸着によりウェハ上に電極を形成する電極形成プロセスを伴う（工程５４１２）。層を形成することは、イオンをウェハに注入するイオン注入プロセスを伴うことがある（工程５４１４）。
【０３２０】
ある材料からなる層を形成した後、リソグラフィ・プロセスを使用してその層のパターン形成を行うことができる。これは、典型的には、レジストをウェハに塗布するレジスト・プロセスを伴う（工程５４１５）。工程５４１６は、上述のリソグラフィ・ツール１００などのリソグラフィ・ツールを使用して、露光により、マスクの回路パターンをウェハ上にプリントする露光プロセスである。工程５４１７は、露光レジストが現像処理される現像プロセスである。現像した後、現像されたレジストにより露光されるウェハの部分は、エッチング・プロセスでエッチングされる（工程５４１８）。最後に、残りのレジスト材料は、レジスト分離プロセスでウェハから取り除かれる（工程５４１９）。
【０３２１】
工程５４１０と５４２０が繰り返され、集積回路をウェハ上に形成する。実施形態は、例えば、材料の層のパターニングの前又は後に、ウェハ研磨加工などの追加のプロセス工程を含みうる。
【０３２２】
他の実施形態は請求項にある。
【図１】
2010107988.tif 000062
【図２Ａ】
2010107988.tif 000063
【図２Ｂ】
2010107988.tif 000064
【図３】
2010107988.tif 000065
【図４】
2010107988.tif 000066
【図５Ａ】
2010107988.tif 000067
【図５Ｂ】
2010107988.tif 000068
【図６】
2010107988.tif 000069
【図７Ａ】
2010107988.tif 000070
【図７Ｂ】
2010107988.tif 000071
【図７Ｃ】
2010107988.tif 000072
【図８】
2010107988.tif 000073
【図９】
2010107988.tif 000074
【図１０】
2010107988.tif 000075
【図１１】
2010107988.tif 000076
【図１２】
2010107988.tif 000077
【図１３】
2010107988.tif 000078
【図１４Ａ】
2010107988.tif 000079
【図１４Ｂ】
2010107988.tif 000080
【図１５】
2010107988.tif 000081
【図１６Ａ】
2010107988.tif 000082
【図１６Ｂ】
2010107988.tif 000083
【図１７】
2010107988.tif 000084
【図１８】
2010107988.tif 000085
【図１９】
2010107988.tif 000086
【図２０】
2010107988.tif 000087
【図２１】
2010107988.tif 000088
【図２２】
2010107988.tif 000089
【図２３】
2010107988.tif 000090
【図２４】
2010107988.tif 000091
【図２５】
2010107988.tif 000092
【図２６】
2010107988.tif 000093
【図２７】
2010107988.tif 000094
【図２８】
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【図２９】
2010107988.tif 000096
【図３０】
2010107988.tif 000097
【図３１】
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【図３２】
2010107988.tif 000099
【図３３】
2010107988.tif 000100
【図３４】
2010107988.tif 000101
【図３５】
2010107988.tif 000102
【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年1月4日(2010.1.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロリソグラフィ投影光学系であって、
波長λの放射光を物体平面から像平面に結像するように配列されており、少なくとも１つは前記放射光の経路内に位置する回転非対称面を有する反射素子である複数の素子を備え、
前記回転非対称面は、少なくとも１つの位置において最良フィット回転対称面から少なくともλだけずれており、
前記像平面における前記光学系の視野は、最小曲率半径が３００ｍｍであるマイクロリソグラフィ投影光学系。
【請求項２】
前記λは、１００ｎｍ以下である請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記最良フィット回転非対称面は、式
【数１】
2010107988.tif 000122
に対応する面から約０．１λ又はそれ以下の値だけずれ、
ただし、式中、
【数２】
2010107988.tif 000123
であり、
ｚは、軸に平行な、前記面のサグであり、ｃは、頂点曲率であり、ｋは、円錐定数であり、Ｃjは、単項式ｘmｙnの係数であり、αは、整数である請求項１又は２に記載の光学系。
【請求項４】
前記回転非対称面は、前記１つ又は複数の位置において、前記最良フィット回転対称面から約１０λ又はそれ以上ずれる請求項１から３のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項５】
前記回転非対称面は、前記１つ又は複数の位置において、前記最良フィット回転対称面から約２０ｎｍ又はそれ以上ずれる請求項１から４のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項６】
前記複数の素子は、子午面を定め、前記複数の要素は、前記子午面に関して鏡面対称である請求項１から５のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項７】
前記複数の素子は、放射光の経路内に位置する回転非対称面を有する反射素子である２つの素子を備える請求項１から６のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項８】
前記複数の素子は正の主光線角度倍率を有する２つ以下の反射素子を含む請求項１から７のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項９】
前記複数の素子は正の主光線角度倍率を有する１つ以下の反射素子を含む請求項８に記載の光学系。
【請求項１０】
前記マイクロリソグラフィ投影光学系は約０．２又はそれ以上の像側開口数を有する請求項１から９のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１１】
前記光学系は、像平面において矩形の視野を有し、直交する方向のそれぞれにおいて、前記矩形の視野は、互いに直交する両方向で約１ｍｍ又はそれ以上の最小寸法を有する請求項１から１０のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１２】
前記像視野の静的歪曲は約１０ｍｍ又はそれ以下である請求項１から１１のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１３】
前記像視野の波面誤差は約λ／１４又はそれ以下である請求項１から１２のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１４】
前記主光線は、前記物体平面において互いから発散する請求項１から１３のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１５】
前記光学系の子午断面に対し、前記主光線は２０°未満の、前記複数の素子のそれぞれの表面上の最大入射角を有する請求項１４に記載の光学系。
【請求項１６】
前記像平面においてテレセントリックである請求項１から１５のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１７】
前記光学系を通る放射光の経路は主光線により特徴付けられ、前記光学系の子午断面について、中心視野点の前記主光線は、θ度の、前記複数の素子のそれぞれの表面上の最大入射角を有し、前記光学系は０．３よりも大きい像側開口数ＮＡを有し、比θ／ＮＡは６８未満である請求項１から１６のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１８】
約７５ｍｍ又はそれ以下の物体−像シフトを有する請求項１から１７のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１９】
前記複数の素子は、約２５ｍｍ又はそれ以下のフリーボードを有する４つ又はそれ以上の素子を備える請求項１から１８のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項２０】
λの放射光を物体平面に与えるように構成された放射光源をさらに備える請求項１から１９のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項２１】
前記放射光源から放射光を前記物体平面に位置する物体に向けるように配列された１つ又は複数の素子を備える照明系をさらに備え、前記照明系は、前記光学系の入射瞳に対応する場所に位置する素子を備える請求項２０に記載の光学系。
【請求項２２】
マイクロリソグラフィ・ツールであって、
請求項２１に記載の前記光学系と、
前記光学系がレチクルを前記像平面に結像するように前記物体平面に前記レチクルの位置を決めるように構成された第１の可動ステージと、
前記レチクルの前記像が物品の表面に来るように前記像平面に物品の位置を決めるように構成された第２の可動ステージとを備えるマイクロリソグラフィ・ツール。
【請求項２３】
微細構造コンポーネントをマイクロリソグラフィにより生産するための方法であって、  少なくとも放射光感受性材料の層を有する基板を用意する工程と、
投影される構造を有するマスクを用意する工程と、
請求項２２に記載のマイクロリソグラフィ・ツールを用意する工程と、
前記マイクロリソグラフィ・ツールを使用して前記層の一領域上に前記マスクの少なくとも一部を投影する工程とを含む方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法により生産される微細構造コンポーネント。
【請求項２５】
放射光の前記経路に関して回転対称である設計から出発し、
この経路軸に平行な放射光の前記経路により定められる前記軸に対して回転対称の前記軸を平行移動することにより前記回転対称設計を偏心させ、
前記経路軸に対して回転対称の前記軸を傾けることにより前記回転対称設計を傾け、
前記偏心され、傾けられた設計からの自由形状のずれを行わせることにより光学収差を最小にすることを含む請求項１から１９のいずれか１項に記載の光学系における回転非対称面を設計する方法。
【外国語明細書】
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