(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの曲面ミラー（１６〜２１、４２と４３、５０〜５３）を含み、
少なくとも１つの屈折サブユニット（２７、４４、５５）を含む、
物体平面（４）における物体視野を像平面（８）における像視野内に結像させる、マイクロリソグラフィのための投影光学系（６、３８、４６）であって、
前記投影光学系（６、３８、４６）の少なくとも１つの曲面ミラー（１６〜２１、４２と４３、５０、５２、５３）の反射面が回転対称関数によって記述不可能である静的自由曲面（３６）として構成されており、
前記自由曲面に最適に適合する回転対称面と、前記自由曲面との間の最大の差異は、少なくとも結像光の波長量に対応する大きさであり、
前記屈折サブユニットの光学軸と前記物体平面との交点が前記物体視野内に位置し、及び／又は前記屈折サブユニットの光学軸と前記像平面（８）との交点が前記像視野内に位置している、
ことを特徴とする、
投影光学系。
【請求項２】
前記像平面（８）が前記物体平面（４）に平行に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の投影光学系。
【請求項３】
物体／像オフセット（ｄois）が５０ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項１または２に記載の投影光学系。
【請求項４】
前記屈折サブユニット（３９、４７）の光学軸（４０、４８）と前記物体平面（４）との交点が前記物体視野内の中心にあることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の投影光学系。
【請求項５】
前記屈折サブユニット（２７、４４、５５）の光学軸（２６、４５、４８）と前記像平面（８）との交点が前記像視野内の中心にあることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の投影光学系。
【請求項６】
前記投影光学系（６）が６つのミラー（１６〜２１）を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の投影光学系。
【請求項７】
前記屈折サブユニット（２７、４４、５５）が最大で８つのレンズ（２８〜３３）を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の投影光学系。
【請求項８】
前記投影光学系（３８、４６）の像側（４４、５５）と物体側（３９、４７）の屈折サブユニットの間に少なくとも２つのミラー（４２、４３、５０〜５３）が配置され、そのうち少なくとも１つ（４２、４３、５０〜５３）が自由曲面（３６）を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の投影光学系。
【請求項９】
前記投影光学系（３８、４９）の前記物体側（３９、４７）の屈折サブユニットの光学軸（４０、４８）と前記物体平面（４）との交点が前記物体視野内に位置し、前記投影光学系（３８、４９）の前記像側（４４、５５）の屈折サブユニットの光学軸（４５、４８）と前記像平面（８）との交点が、前記像視野内に位置していることを特徴とする、請求項８に記載の投影光学系。
【請求項１０】
前記投影光学系（３８、４９）の前記物体側（３９、４７）の屈折サブユニットの光学軸（４０、４８）と前記物体平面（４）との交点が前記物体視野内の中心にあり、前記投影光学系（３８、４９）の前記像側（４４、５５）の屈折サブユニットの光学軸（４５、４８）と前記像平面（８）との交点が、前記像視野内の中心にあることを特徴とする、請求項９に記載の投影光学系。
【請求項１１】
前記２つの屈折サブユニット（４７、５５）の間に配置された２つのミラー（５１、５２）間の中心視野点の主光線（２５）が、前記２つの屈折サブユニット（４７、５５）の光学軸（４８）に平行に延び、前記光学軸（４８）から離間していることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の投影光学系。
【請求項１２】
前記２つの屈折サブユニット（３９、４４）の光学軸（４０、４５）が平行に延び、互いから離間していることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の投影光学系。
【請求項１３】
少なくとも１つのミラー（５１）が前記投影光学系（４６）の瞳平面の範囲内で変形可能であることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の投影光学系。
【請求項１４】
前記投影光学系（６、３８、４６）が１ｍｍ2より広い像視野を照射することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の投影光学系。
【請求項１５】
前記投影光学系（６、３８、４６）は、像側の開口数が少なくとも０．５であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の投影光学系。
【請求項１６】
前記投影光学系（６、３８、４６）が前記物体及び／または像側でテレセントリックであることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の投影光学系。
【請求項１７】
照明光を生成するための光源（２）が１２６〜２４８ｎｍの範囲の波長を有することを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の投影光学系。
【請求項１８】
前記投影光学系（６、３８、４６）が、前記物体平面（４）と前記像平面（８）との間の結像ビーム・パスに少なくとも１つの中間像平面（３４、５４）を有し、前記屈折サブユニット（２７、４４、５５）が、前記中間像平面（３４、５４）と前記像平面（８）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の投影光学系。
【請求項１９】
照明光（３）のための光源（２）を含み、
前記照明光（３）を物体平面（４）内の物体視野へ案内するための照明光学系（５）を含み、
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の投影光学系（６、３８、４６）を含む、
マイクロリソグラフィのための投影露光システム（１）。
【請求項２０】
少なくとも１つの曲面ミラーを含み、少なくとも１つの屈折サブユニットを含む投影光学系であって、前記投影光学系の少なくとも１つの曲面ミラーの反射面が回転対称関数によって記述不可能である静的自由曲面として構成されており、前記自由曲面に最適に適合する回転対称面と、前記自由曲面との間の最大の差異が、少なくとも結像光の波長量に対応する大きさである、投影光学系を設け、
レチクル（９）とウェハ（１０）を設け、
請求項１９に記載の投影露光システムにより、前記ウェハ（１０）の感光性層上に、前記レチクル（９）上の構造物を投影し、
前記ウェハ（１０）上に微細構造を形成する
方法ステップを含む微細構造の構造部品を製造するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の序文による投影光学系に関する。本発明はさらに、このタイプの投影光学系を含む投影露光システム、このタイプの投影露光システムを使用して微細構造の構造部品を製造するための方法、この製造方法によって形成される微細構造の構造要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプの投影露光システムのための投影光学系は、米国特許出願公開第２００６／０１９８０１８Ａ１号や米国特許出願公開第２００５／０１９０４３５Ａ１号で知られている。米国特許出願公開第２００６／０１９８０１８Ａ１号による投影光学系は、それを備えた投影露光システムの複雑な設計をもたらしている。米国特許出願公開第２００５／０１９０４３５Ａ１号による投影光学系の場合には、その中に含まれる屈折サブユニットの構成要素が、非対称的に及びただ不完全に利用される。また、結像ビーム・パスがビーム分割キューブを介してその中に案内される投影露光システムのための投影光学系も知られている。ビーム分割キューブによってもたらされる損失により、この設計手法の成功が妨げられている。この設計手法の例は、米国特許第６，５９０，７１８Ｂ２号に説明されている。互いに垂直な主軸においてミラーが異なる曲率半径をその中に有する結像ミラー光学系は、米国特許出願公開第２００６／０２８４１１３Ａ１号で知られている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０１９８０１８Ａ１号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０１９０４３５Ａ１号
【特許文献３】米国特許第６，５９０，７１８Ｂ２号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００６／０２８４１１３Ａ１号
【特許文献５】米国特許第６，０００，７９８号
【特許文献６】国際公開第０１／８８５９７Ａ号
【特許文献７】ドイツ特許第１０１  ２０  ４４６  Ｃ１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、投影露光システムの単純な設計により、投影光学系の少なくとも１つの屈折サブユニットの構成要素を、それらの構成要素の断面にわたって、効率的に利用することが可能になるような方法で、冒頭に述べたタイプの投影露光システムのための投影光学系を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、この目的は、請求項１に明記した特徴を有する投影露光システムによって達成される。
【０００５】
本発明によれば、投影光学系における少なくとも１つの静的自由曲面を使用することにより、投影光学系を通って結像光を案内中、自由度が顕著に増加することが理解できるであろう。少なくとも１つの自由曲面を使用することにより、従来技術に比べてより効率的に、その中に含まれる構成要素を利用する投影光学系の少なくとも１つの屈折サブユニットの中の結像ビーム・パスが可能になる。したがって、より少数の屈折構成要素を使用することにより、本発明による投影光学系の中で所定の像側の開口数が可能になる。その逆に、所定の数の屈折構成要素により、従来技術に比べてより大きな像側の開口数が生成されることが可能になる。これにより、より高い構造分解を有する投影光学系の可能性がもたらされる。自由曲面は、光学面の面部分に垂直な表示軸に対して回転対称である関数によって記述不可能である。本発明による自由曲面は、したがって、具体的には、円錐の断面非球面の方程式によって記述不可能である。この円錐タイプの非球面は球対称とは異なるが、それらは、回転対称関数によって、すなわち、１つのパラメータ、すなわち、光学軸からの距離だけに依存している関数によって記述可能であり、一方、本発明による自由曲面は、その面を記述するために少なくとも２つの相互に独立したパラメータを必要とする。円錐の断面非球面は、したがって、本発明による自由曲面ではない。光学的活性面の境界の形状は、この点においては重要ではない。非回転対称に境界づけされる光学的活性面は、当技術分野において知られていることは明らかである。いずれにしても、このタイプの光学的活性面は、回転対称関数によって記述可能あり、この光学面の非回転対称的に境界付けられる細部が使用される。用語「静的自由曲面」は、その形状が投影のための投影光学系の使用中に能動的に変化しない自由曲面を示す。静的自由曲面はまた、調整のために全体的に移動可能でもあることは明らかである。自由曲面は、具体的には、平面的基準面もしくは基本形状から、凹状の基準面又は凸状の基準面からスタートして設計可能である。具体的には、湾曲した基準面からスタートして設計される少なくとも１つの自由曲面での使用が可能である。この場合、基準面全体で一定である頂点曲率を有する基準面で使用されることが好ましい。円錐の断面非球面がまた、基準面としても使用可能である。本発明による少なくとも１つの自由曲面は、自由曲面に最適に適合し、設計基準面に対応する必要のない回転対称平面とは、具体的に少なくとも結像光の波長量に対応する量に関しては、ほとんど異なる。この具体的に少なくとも結像光の波長量との差異は、実際には、マイクロリソグラフィのための光学構成要素の製造の際の製造ばらつきに比べて常により大きく、それは、絶対的には通常０．１ｎｍ、及び相対的には使用される照明光の波長の通常１／５０又は１／１００である。ＤＵＶ（深紫外線）結像光が使用された場合には、この差異は、したがって、通常１００ｎｍに比べてより大きく、具体的には、５００ｎｍに比べてもより大きく、又は１μｍに比べてもより大きい。本発明による自由曲面と、最適に適合する回転対称平面との間にさらにより大きな差異が起こり得る。本発明による自由曲面は、���円錐面、すなわち、２つの異なる基本曲率及び互いに垂直な２つの方向における２つの異なる円錐定数を有する光学面によって、円環状面によって、又はアナモフィック及び同時に具体的には非球面によって、提供可能である。円筒形面もまた、したがって、このタイプの自由曲面である。本発明による自由曲面は、１つ又は複数の対称平面と鏡面対称であることが可能である。本発明による自由曲面は、ｎ重対称を有する面であってよく、ただし、ｎは整数であり、１以上である。本発明による自由曲面は、対称軸もまったく、対称平面もまったく持たなくてよい。投影光学系は、物体視野を像視野の中にマップする少なくとも２つの曲面ミラーを有することが好ましい。
【０００６】
光学面、具体的にはアナモフィック面を記述するための様々な可能性が、米国特許第６，０００，７９８号に例として説明されている。非回転対称平面、具体的には、アナモフィック非球面、円環状面又は双円錐非球面を記述するための解析公式が国際公開第０１／８８５９７Ａ号に説明されている。これらの文書の開示が光学面の数学的記述に関する場合には、この記述は、本文書の記述を補完することを意図している。Ｏｓｌｏ（登録商標）やＣｏｄｅ  Ｖ（登録商標）などの特定の光学設計プログラムは、非回転対称の光学面を定義することも可能であることによって、数学的関数を介して、光学システムの記述と設計を可能にする。上述の数学的記述は数学面に関する。実際に光学的に利用される光学面、すなわち照明ビームによってそれに働き、このタイプの数学的記述を使用して記述可能ある光学要素の物理面は、母面とも称される実際の数学面の細部だけを通常含む。数学面は、したがって、物理的、光学的活性面を越えても延びる。光学システムが基準軸を用いて記述可能ある場合には、いくつかの又はすべての光学的に使用される面部分は、基準軸が数学面と交わるが、実際には、光学的に利用されるこの数学面の細部とは交わらないような方法で、この基準軸の外側に配置可能である。
【０００７】
請求項２によって互いに平行に配置される視野平面により、投影光学系を投影露光システムの設計環境の中に一体化することが容易になる。これは、投影光学系が走査型投影露光システムに使用される場合に、走査方向が互いに平行に案内可能であると、特に有利である。
【０００８】
請求項３〜５による小さな物体／像オフセットを有する配置により、小型の投影光学系がもたらされ、また、この場合に、物体と像の視野は投影光学系の回転中に離れて移動しないので、投影光学系が物体又は像の視野を通って中心に延び、それに対応する視野平面に垂直に配置される軸の周りで回転する光学テストが容易になる。
【０００９】
請求項４〜７により、物体又は像視野に対して光学軸の配置は、投影光学系の少なくとも１つの屈折サブユニットの光学軸に沿って照明又は結像光の対称的なビーム案内を最適に可能にする。これは、屈折サブユニットの光学構成要素の実質的に回転対称な、又はさらに完全に回転対称な照明のために利用可能である。これらの光学構成要素における照明光の残存吸収のイベントの際には、吸収光学構成要素の対応加熱が投影光学系の結像に起こり得る影響も、同様に実質的にもしくは完全に回転対称であり、又はｎ重対称を有し、したがって、比較的容易に補正又は補正可能である。用語「ｎ重対称」は、この文脈では、光学軸の周りで角度３６０°／ｎによる回転が、存在する任意の結像影響を、具体的には像エラーを融合させるという意味である。
【００１０】
請求項８による投影光学系は、像視野を介して、有効な波面補正と歪補正を可能にする。代替としては、投影光学系は、種々の数のミラー、例えば、２つ又は４つのミラーを備えることも可能である。これらのミラーには、２つ以上の自由曲面があってよいが、そのうち少なくとも１つの自由曲面は、湾曲した自由曲面として構成可能な自由曲面が含まれてもよい。同じことが請求項９による屈折サブユニットに適用する。屈折サブユニットのレンズが少ないほど、屈折サブユニットの伝送損失は低くなる。屈折サブユニットのレンズが多いほど、波面補正と歪み補正に関しての可能性が上がる。屈折サブユニットは、少なくとも６つのレンズを有することが可能である。この点で、８つのレンズを有する屈折サブユニットは、レンズの数に関しては良い妥協案である。投影光学系に置かれた結像要求に応じて、６つ以下のレンズが、結像品質と、伝送損失や、材料費、製造費の低減との間の有利な妥協案である。
【００１１】
請求項１０による投影光学系は対称的に構成可能であり、これにより、投影光学系の場合における製造について利点がもたらされる。完全な対称性は、投影光学系の結像縮尺比が１：１である特定の場合においてのみ達成可能である。２つ又は４つのミラーを備えた反射サブユニットは、例えば、屈折サブユニット間に配置可能である。
【００１２】
請求項１１、１２によるビーム案内は、像側と物体側の両方の屈折サブユニットについて、請求項４から７に関して、以上論じた利点を有する。
【００１３】
請求項１３によるビーム案内により、２つの屈折サブユニット間の投影光学系の少なくとも２つのミラーを含む反射サブユニットの対称的構成が可能になり、これはまた、投影光学系の光学構成要素の製造の際に製造についての利点を有する。請求項１４によるビーム案内により、例えば、投影光学系の光学構成要素の点対称構成が可能になり、これはまた、製造について利点を有する。
【００１４】
請求項１５による変形可能なミラーは、投影光学系の動作中に生じる、例として、熱的影響の結果としてのドリフト効果について補正する。変形可能なミラーの反射面は、非静的自由曲面と見ることが可能である。
【００１５】
請求項１６による像視野により、投影光学系の高生産性がもたらされる。
【００１６】
請求項１７による像側の開口数により、投影光学系の高解像度が可能になる。液浸系が使用された場合には、像側の開口数はさらにより大きく、例えば１．０より大きいことが可能である。
【００１７】
請求項１８によるテレセントリック投影光学系は、その使用の柔軟性を高める。像側のテレセントリを有する投影光学系は、焦点範囲全体にわたって一定である結像縮尺を有する。
【００１８】
請求項１９による光源により、投影露光システムの優れた構造分解が可能になる。使用可能な典型的なＵＶ光源は、波長が１２６、１５７、１９３、２４８ｎｍである。
【００１９】
請求項２０による中間像平面により、屈折サブユニットの結像効果を投影光学系の少なくとも１つの曲面ミラーの結像効果から分離させることが可能になる。これは、投影光学系の設計を単純化する。
【００２０】
請求項２１による投影光学系の利点は、本発明による投影露光システムに関して、以上、先に挙げたものに対応する。
【００２１】
同じことが請求項２２による製造方法に、及び請求項２３によるそれによって製造される微細構造の構造部品に適用する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の例示的実施形態を、図面を参照してより詳細に以下に説明することにする。
【００２３】
マイクロリソグラフィのための投影露光システム１は照明光のための光源２を有する。光源２は、波長約１９３ｎｍを有する光を生成するＵＶ光源である。このタイプの波長を生成する光源２、すなわちレーザは知られている。屈折媒体に対して適切な別の波長、例えば１５７ｎｍ又は２４８ｎｍもまた可能である。図１は、照明光３のビーム・パスの極めて概略的な図である。
【００２４】
照明光学系５を使用して、照明光３を物体平面４内の物体視野の方に案内する。物体視野は、投影光学系６を使用して、所定の縮小縮尺を有する像平面８内の像視野の中にマップされる。図２に詳細に示される投影光学系６は、４の因子によって縮小される。像平面８は、物体平面４に平行な投影光学系６内に配置される。光線によって貫通され、レチクルとも称されるマスク９の細部が、物体視野と一致して結像される。結像は、基板ホルダ１１によって担持されるウェハの形態の基板１０の表面に実行される。図１は、レチクル９と投影光学系６との間に照明光３からの投影光学系６に入るビーム群１２、及び投影光学系６と基板１０との間に照明光３からの投影光学系６から出るビーム群１３を概略的に示している。図２による投影光学系６の像視野側の開口数は、０．８０である。図２による投影光学系６は、物体と像の側の両方でテレセントリックである。
【００２５】
投影露光システム１の説明を容易にするために、図面には、図に示した構成要素のそれぞれの位置関係を形成するデカルトｘｙｚ座標系を示す。図１では、図面平面内に、ｘ方向がそれと垂直に、ｙ方向が右向きに、及びｚ方向が下向きに延びている。
【００２６】
投影露光システム１は、スキャナ・タイプである。レチクル９と基板１０の両方が投影露光システム１の動作中、ｙ方向にスキャンされる。
【００２７】
図２に投影光学系６の光学設計を示す。図２において、１つが別の上に位置し、ｙ方向に互いから離間された、５つの物体視野点から放射される３つのそれぞれの個別ビーム１４のビーム・パスを示し、これらの５つの物体視野点のうち１つに付随する３つの個別ビーム１４は、それぞれが照明の３つの異なる方向と関連している。
【００２８】
物体平面４からスタートし、個別ビーム１４はまず、ビーム・パスの順番に番号を付けられ、その後また、同様にビーム・パスの順番に、ミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５及びＭ６と称されることになる合計６つのミラー１６〜２１を有する反射サブユニット１５によって反射される。ミラー１６、１８、１９、２１は凹面基本形であり、すなわち、凹状の最適に適合した面によって記述されることができる。ミラー１７と２０は凸面基本形であり、すなわち、凸状の最適に適合した面によって記述されることができる。残りの説明では、このタイプのミラーを凹面又は凸面として簡単に説明することにする。
【００２９】
投影光学系６の６つのミラー１６〜２１はすべて、回転対称関数によって記述不可能である自由曲面として構成されている。また、ミラー１６〜２１のうち少なくとも１つがこのタイプの自由反射曲面を有する投影光学系６の別の実施形態も可能である。少なくとも１つの反射面は、この場合、静的自由曲面、すなわち、面として構成されており、その形状は、投影露光システム１の動作中、又は休止時間中、意図的に変更不可能であり、その面は、回転対称関数によって記述不可能である。
【００３０】
図２に示す例示的実施形態において、平面的瞳形状部又は中間像平面は、投影光学系６に配分されない場合がある。瞳及び中間の像の両方は、複雑なトポグラフィを有する個別ビーム１４のビーム・パスを横断するように延びる瞳面又は中間像面上の反射サブユニット１５内で生成される。直線又は曲線によって図２に示されるこのタイプの面は、以下、瞳平面又は中間像平面と単純に称することにする。
【００３１】
第１の瞳平面２２は、投影光学系６の第１のミラー１６と第２のミラー１７との間に位置する。投影光学系６の第１の中間像平面２３は、第４のミラー１９と第５のミラー２０との間に位置する。中間像平面２３内の開口数は約０．１７である。投影光学系６の第２の瞳平面２４は、第５のミラー２０と第６のミラー２１との間に位置する。
【００３２】
中心物体視野点を瞳平面２２、２４内で投影光学系６の瞳内の中心照明点に結合する表示された個別ビーム１４も、中心視野点の主光線２５と、以下、称することにする。第６のミラー２１で反射した、中心視野点の主光線２５は、ほぼ直角の像平面８で囲まれ、すなわち、投影露光システム１のｚ軸に実質的に平行に延びる。この角度は、いずれの場合でも、８５°に比べてより大きい。第６のミラー２１上での反射から、主光線２５は、投影光学系６の反射サブユニット１５に結合される屈折サブユニット２７の光学軸２６に沿って延びる。屈折サブユニット２７の光学軸２６と像平面８との交点が像視野内の中心に位置する。
【００３３】
屈折サブユニット２７は、物体平面４と像平面８との間のビーム・パスの順番に番号を付けられた合計６つのレンズ２８〜３３を有する。
【００３４】
投影光学系６の第２の中間像平面３４は、反射サブユニット１５の第６のミラー２１と、屈折サブユニット２７の第１のレンズ２８との間に位置する。中間像平面３４での投影光学系６の開口数は、０．３７である。
【００３５】
第１のレンズ２８と第２のレンズ２９との間に投影光学系６の第３の瞳平面３５が位置し、例として開口絞りがその中に配置可能である。
【００３６】
像平面８内の投影光学系６の像視野は長方形である。ｘ方向に平行に、像視野は拡張２６ｍｍを有する。ｙ方向に平行に、像視野は拡張６ｍｍを有する。光学軸２６は、像視野を中心的に、すなわち、その対角線の交点において通る。
【００３７】
投影光学系６は、ビーム分割キューブ及び平面的折りたたみミラーを除外し、したがって、特に少数の光学構成要素を有する。
【００３８】
図３に、像視野における図２による投影光学系６の波面の視野特性を示す。ｙ軸の縮尺は、この場合、ｘ軸の縮尺に比べると引き伸ばして示している。図３は、最大で８０ｍλの値の波面補正を示す。最も小さな波面エラーは、中心的に、ｘ軸に基づいて、比較的高い正のｙ値で、及び偏心的に、比較的高い負のｙ値で生じる。
【００３９】
図４に、図２による投影光学系６の像視野を介した歪の特性を示す。ｘ軸とｙ軸の縮尺は、図３の縮尺に対応している。歪は、約２５ｎｍの最大値に補正される。この最大値はｘを基準にして像視野の縁部に位置する高いｙ値で生じる。見ることができるように、像エラー特性は、中心物体視野と像視野を有する従来の回転対称システムでそうであるように、もはや視野の中心の周りで回転対称に広がっていない。
【００４０】
回転対称の基準面３７からの自由曲面３６の生成を、以下、図５を基準にして説明することにする。
【００４１】
第１に、示された自由曲面を特徴付けるための情報が、光学デザインのプログラムにより得られる。基準面３７は、例えば、回転対称の非球面であってよい。設計情報は、１／ｃとも示される基準面２８の曲率半径を含んでよく、ただし、ｃは基準面３７の最大曲率を示している。情報は、加えて、基準面３７の円錐定数ｋ、及び基準面３７を記述する多項式係数を含む。
【００４２】
代替としては、又は加えて、基準面３７を特徴付ける情報は、例として干渉計を使用して、基準ミラー面の面測定から得ることが可能である。このタイプの面測定は、基準面３７を記述する関数ｚ'（ｘ'、ｙ'）を作成し、ただし、ｚ'は、図５に示すように、様々な（ｘ'、ｙ'）座標に対してｚ'軸に沿って基準面３７のピッチを示している。
【００４３】
自由曲面３６の設計におけるこの第１の段階は、加えて、面の記述によってだけ定義される、初期非限定のミラー面のその部分を決定することを含み、それは実際には、物体視野の像視野へのマップ中、照明又は結像光３の反射に利用される。この範囲は、フットプリントとも称される。ミラーのフットプリントは、少なくとも近似的には、投影光学系６のレイ・トレーシングによって決定可能である。ｘ次元における可能なフットプリントの例を図５に示す。Ｘｍｉｎは、例示的フットプリントに関しての下端を、Ｘｍａｘは、それに関しての上端を示している。Ｘｍａｘの上のデータ及びＸｍｉｎの下のデータはまた、自由曲面３６を決定する場合に、望ましくないエッジ効果を回避するために、特定の極限内で算出される。
【００４４】
基準面３７を特徴付ける情報が決定されると、基準面３７の偏心及び傾斜の両方がその中でそれぞれ０である、基準面３７のための局所座標系が導入される。ｚ'軸は、したがって、基準面が面測定、測定装置の光学軸、例として干渉計によって得られた場合には、非球面の基準面３７又はその他の対称の回転軸である。ｚ'軸は、概して、投影露光システム１のｘｙｚ座標系のｚ軸に対して平行に変位し、傾斜する。これは、したがって、別の座標軸ｘ'、ｙ'に適用する。この平行な変位又は傾斜は、自由曲面の光学設計の第１段階において定義される。
【００４５】
非球面の代替として、基準面３７はまた、球面であってもよい。球面基準面３７を説明するための座標原点ｘc、ｙc、ｚcは、通常、投影露光システム１のｘｙｚ座標系の原点とは異なる。
【００４６】
基準面３７が決定されると、基準面３７上の点と自由曲面３６上の点の数との間の局所距離ｄi（ｉ＝１．．．Ｎ）が、ｚ'軸に平行に決定される。様々な局所距離ｄiは、その場合、一連の２次的条件が満たされるまで変化する。これらの２次的条件は、投影光学系６の特定の像エラー及び／又は照明特性に関して所定の限界値である。
【００４７】
自由曲面を、下記の式によって数学的に記述することができる。
【００４８】
【数１】
0005559462.tif 000002
ただし、
【００４９】
【数２】
0005559462.tif 000003
【００５０】
Ｚは、例えば、図５によるｚ'軸に平行であることが可能なＺ軸に平行な自由曲面のピッチである。
【００５１】
ｃは、対応する非球面の最大曲率に対応する定数である。ｋ又はＫは、対応する非球面の円錐定数に対応する。Ｃjは、単項式ＸmＹnの係数である。典型的には、値ｃ、ｋ、Ｃjは、投影光学系６内部でミラーの所望の光学特性に基づいて決定される。単項式の次数ｍ＋ｎは、所望のように様々であることが可能である。比較的高い次数の単項式により、より優れた像エラー補正を有する投影光学系６の設計がもたらされるが、算出がより複雑である。ｍ＋ｎは、３と２０より大きい値との間を仮定してよい。
【００５２】
例えば、光学設計プログラムＣＯＤＥ  Ｖ（登録商標）のマニュアルに提供されている計算、ゼルニケ多項式によっても自由曲面を数学的に記述することができる。代替としては、自由曲面は、２次元のスプライン曲面により記述ができる。これらの例は、ベジエ曲線、又は非一様有理Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）を含む。２次元スプライン曲面は、例えば、ｘｙ平面内の１つのネットワークの点及び関連のｚ値によって、又はこれらの点及びそれと関連する勾配によって記述される。スプライン曲面のそれぞれのタイプに応じて、曲面全体は、例えば、それらの持続性や微分可能性に関して特定の特性を有する多項式又は関数を使用して、ネットワーク点の間の補間によって得られる。これらの例は、解析関数を含む。
【００５３】
図６は、さらに、投影光学系６のさらなる特性値、すなわち物体／像オフセットｄoisを示すために、投影露光システム１についてわずかに変形した図である。物体／像オフセットは、像平面８上に中心物体点から垂直な投影部と中心結像点との間の距離として定義される。この定義に対する均等物は、中心物体点及び物体平面との屈折サブユニットの光学軸２６の交点の間の距離としての物体／像オフセットの定義である。この均等は、中心結像点が屈折サブユニットの光学軸上に位置するという事実による。図２による投影光学系６では、物体／像オフセットｄoisは０である。具体的には、物体視野は、屈折サブユニット２７の光学軸２６と物体平面４との交点から距離５０ｍｍ未満で投影光学系６の中にある。この交点は、物体視野内の中心に位置する。
【００５４】
投影光学系の特性パラメータを以下に要約する。照明光３の波長は帯域幅０．３ｐｍで１９３．３ｎｍである。投影光学系の像側開口数は０．８である。像視野の大きさは６ｘ２６ｍｍ2である。投影光学系は入力側と出力側でテレセントリックである。
【００５５】
下記の第１の表に、半径Ｒ、すなわち、最大曲率ｃの逆数値、及びｚ方向（厚さ）での投影光学系６の光学構成要素間の距離を示す。ミラー１〜ミラー６は、この場合、投影光学系６のＭ１からＭ６を示す。レンズ１ａとレンズ１ｂは、レンズ２８の物体側及び像側の面を示す。したがって、レンズ２ａからの行は、レンズ３３の像側面までの順次レンズ面を示す。
【００５６】
次の第２の２行の表には、照明光の帯域幅の中で、レンズ２８〜３３のために選択された材料ＳＩＬＵＶの屈折指数を示す。
【００５７】
【表１】
0005559462.tif 000004
【００５８】
【表２】
0005559462.tif 000005
【００５９】
下記の表に、ミラーＭ１からＭ６に関して先に示した自由曲面の方程式における単項式ＸmＹnの係数Ｃjを示す。
【００６０】
【表３】
0005559462.tif 000006
【００６１】
下記２行の表に、初期設計からスタートして、各ミラーがそれにより偏心（Ｙ偏心）され、回転（Ｘ回転）されるＭ１からＭ６に関して、ｍｍの量を示す。これは、前述の自由曲面の設計工程中に平行な変位及び傾斜に対応する。変位は、この場合、ｙ方向に行われ、傾斜はｘ軸について行われる。
【００６２】
【表４】
0005559462.tif 000007
【００６３】
下記の表に、レンズ２８〜３３の曲面のための非球面の定数を示す。
【００６４】
【表５】
0005559462.tif 000008
【００６５】
Ｋ及びＡ〜Ｅは、この場合、下記の非球面の式における係数である。
【００６６】
【数３】
0005559462.tif 000009
【００６７】
この場合、Ｚは非球面のピッチであり、ｃは最大曲率であり、Ｋは円錐度であり、ｈはピッチが算出される（ｈ2＝ｘ2＋ｙ2）レンズ面上のそれぞれの位置を示す。係数Ａ〜Ｅは、ｈについてそれぞれ偶数の順番に与えられる。
【００６８】
図７に、投影露光システム１における投影光学系６の代わりに使用可能である投影光学系３８のさらなる実施形態を示す。図１〜６を基準にして、以上、先に述べたそれらに対応する構成要素又は参照変数は、同一の参照数字を有し、詳細を重ねて論じないことにする。投影光学系３８による結像ビーム・パスを、中心視野点の主光線２５に単に基づいて図７に示す。
【００６９】
物体平面４からスタートして、投影光学系３８はまず、屈折サブユニット３９を有する。屈折サブユニットは、主光線２５が屈折サブユニット３９の光学軸４０に沿って屈折サブユニット３９を通って延びるような方法で配置される。屈折サブユニット３９は、１つ又は複数のレンズを含むことが可能である。
【００７０】
屈折サブユニット３９の後、照明光３は、投影光学系３８の反射サブユニット４１によって反射される。反射サブユニット４１は、２つのミラー４２、４３を有し、その両方が回転対称関数によって記述不可能な静的反射自由曲面を有する。ミラー４２、４３は、投影光学系３８内の結像ビーム・パスにおけるその順番により番号を付けられている。ミラー４２、４３は、凹面である。
【００７１】
ミラー４３の後は、照明光３が投影光学系３８の第２の屈折サブユニット４４を通って延びる。主光線２５は、言い換えると、第２の屈折サブユニット４４の光学軸４５に沿って延びる。第２の屈折サブユニット４４は、１つのレンズ又は複数のレンズを有することが可能である。
【００７２】
投影光学系３８は、物体平面４と像平面８の間に、１つ又は複数の中間像平面を有する。中間像平面は、例えば、第１の屈折サブユニット３９と反射サブユニット４１との間、又は反射サブユニット４１と第２の屈折サブユニット４４との間に配置可能である。
【００７３】
図８は、投影露光システム１における投影光学系６の代わりに使用可能である投影光学系４６のさらなる実施形態の図７に類似の図である。図１〜７を基準にして、以上、先に述べたものに対応する構成要素又は参照変数は、同一の参照数字を有し、詳細を重ねて論じないことにする。
【００７４】
投影光学系４６における照明光３を、物体点から放射される３つの個別ビーム１４に基づいて図８に示す。中心個別ビーム１４は、この場合、主光線２５である。
【００７５】
物体平面４からスタートして、照明光３はまず、図７による屈折サブユニット３９に対応するように構成可能である屈折サブユニット４７を通過する。主光線２５は、屈折サブユニット４７を、その光学軸４８上で通過する。
【００７６】
屈折サブユニット４７の後は、照明光３は投影光学系４６の反射サブユニット４９を通過する。反射サブユニット４９は、結像ビーム・パス内でそれらが作用される順番に番号を付けられた合計４つの反射ミラー５０、５１、５２、５３を有する。ミラー５０〜５３は凹面である。しかし、凸面のミラーもまた、このサブユニットに使用可能である。投影光学系４６の瞳平面が、第２のミラー５１の範囲内に配置される。投影光学系４６の中間像平面５４が、ミラー５１と５２の間に配置される。光学軸４８は、例えば、中間像平面５４に垂直である。ミラー５１と５２の間に、主光線２５は光学軸４８に実質的に平行に延びる。主光線２５はまた、ミラー５１と５２の間に、光学軸４８に対してある角度をなして延びることが可能である。
【００７７】
反射サブユニット４９の最後のミラー５３の後、照明光３は、投影光学系４６の第２の屈折サブユニット５５を通過する。
【００７８】
中間像平面５４との関連で、投影光学系４６の３つのサブユニット４７、４９、５５の光学構成要素は、互いに実質的に対称に配置される。第２の屈折サブユニット５５の光学軸は、第１の屈折サブユニット４７の光学軸４８と一致する。投影光学系４６のさらなる瞳平面は、第３のミラー５２の範囲内に配置される。
【００７９】
反射サブユニット４９の４つのミラー５０〜５３はすべて、回転対称関数によって記述不可能な反射自由曲面を有する。ミラー５０、５２、５３の自由曲面は、この場合、静的である。第２のミラー５１の反射面はその構成において、変形可能であり、すなわち非静的である。代替としては、又は加えて、第３のミラー５２の反射面もまた、その構成において、変形可能である。これにより、例えば、投影露光システム１により投影露光中に起こり得るドリフト効果が補正されることが可能になる。補正センサを含む補正手段が、ドイツ特許第１０１  ２０  ４４６  Ｃ１号に記載のように、そのために使用可能である。変形可能な自由形式のミラー５１は、それと関連するアクチュエータを介して、個別に傾斜可能な多数のマイクロミラー・セグメントから形成可能である。このタイプのマイクロミラー配置は、当業者に知られている。傾斜は、補正センサによって決定される値から算出される規定値により、補正手段によってアクティブ化する。ビーム・パスがこの場所に延びないときには、ミラー５１の後のマイクロミラー配置のアクチュエータのための十分なスペースがある。代替としては、変形可能な自由形式のミラーが一体型ミラーとして構成可能であり、膜のようにミラーを変形することが可能な変形可能自由形式のミラー・アクチュエータの背部に取り付けられる。
【００８０】
変形可能な自由形式のミラー５１の代わりに静的自由形式のミラーも使用可能である。
【００８１】
投影光学系４６は、物体／像オフセット０を有する。
【００８２】
投影露光システム１により微細構造の構造部品を製造するために、レチクル９とウェハ１０がまず、用意される。次に、レチクル９上の構造物が、ウェハ１０の感光性層上に投影される。この結果として、及び次の機械加工により、微細構造がウェハ１０上に形成される。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】マイクロリソグラフィのための投影露光システムの概略図である。
【図２】図１による投影露光システムの投影光学系の実施形態による、互いから離間された視野点の結像ビーム・パスを含む断面図である。
【図３】図２による投影光学系の波面エラー（ｒｍｓ値）の視野特性を示す図である。
【図４】図２による投影光学系の歪の視野特性を示す図である。
【図５】非回転対称の自由曲面による、及び回転対称の基準面による断面図である。
【図６】マイクロリソグラフィのための投影露光システムの図１に類似の図である。
【図７】図１による投影露光システムのための投影光学系のさらなる実施形態の概略図である。
【図８】図１による投影露光システムのための投影光学系のさらなる実施形態の概略図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  投影露光システム、２  光源、３  照明光、４  物体平面、５  照明光学系、６  投影光学系、８  像平面、９  マスク、レチクル、１０  基板、ウェハ、１１  基板ホルダ、１２  ビーム群、１３  ビーム群、１４  個別ビーム、１５  反射サブユニット、１６〜２１  ミラー、２２  瞳平面、２３  中間像平面、２４  瞳平面、２５  主光線、２６  光学軸、２７  屈折サブユニット、２８〜３３  レンズ、３４  中間像平面、３５  瞳平面
【図１】
0005559462.tif 000010
【図２】
0005559462.tif 000011
【図３】
0005559462.tif 000012
【図４】
0005559462.tif 000013
【図５】
0005559462.tif 000014
【図６】
0005559462.tif 000015
【図７】
0005559462.tif 000016
【図８】
0005559462.tif 000017