(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影対物レンズの像面の領域内に配置された感光基板を、投影対物レンズの物体面の領域内に配置されたマスクのパターン像の少なくとも１つを用いて露光するための投影露光装置において、
中央作動波長λ＞３２０ｎｍを中心にした帯域幅△λ＞１００ｐｍを有する波長帯域の紫外線を放出する光源と、
光源から光を受け取って、マスクのパターン上に送る照明放射光を成形する照明系と、
中央作動波長λ＞２００ｎｍを中心にした帯域幅△λ＞１０ｐｍを有する波長帯域の投影光によって、像側開口数ＮＡ＞０．６で、マスクの構造を感光基板上に縮小結像するため投影対物レンズと、
を備えた投影露光装置であって、
投影対物レンズは、反射屈折投影対物レンズであって、投影対物レンズのひとみ面の領域内に配置された少なくとも１つの凹面鏡と、ひとみ面の近傍の、結像の周縁光線高さ（ＭＲＨ）が主光線高さ（ＣＲＨ）より大きい領域内で、凹面鏡のすぐ近くに配置された少なくとも１つの負レンズを有する負レンズ群とを含み、
投影対物レンズは、波長λ＞３２０ｎｍを含む設計波長帯域内の波長で少なくとも１つの焦点を有する、
投影露光装置。
【請求項２】
負レンズ群の領域内で、周縁光線高さは、主光線高さの少なくとも２倍、少なくとも５倍、及び少なくとも１０倍の少なくとも１つである、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項３】
凹面鏡と、負レンズ群の少なくとも１つの負レンズとの間に、光学素子がまったく配置されていない、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項４】
負レンズ群は、凹面鏡と同軸状に配置される、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項５】
負レンズ群は、凹面鏡のすぐ近くに配置され、それにより、投影放射光が負レンズ群を、逆の放射方向で２回通過するようにした、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項６】
負レンズ群は、単体負レンズからなる、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項７】
負レンズ群は、少なくとも２つの負レンズを有する、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項８】
負レンズ群は、少なくとも１つの発散メニスカスレンズを含む、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項９】
負レンズ群は、少なくとも１つの回折光学素子を含む、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項１０】
負レンズ群の少なくとも１つの光学素子の直径及び屈折力は、負レンズ群の、色補正に対する過剰補正寄与の合計が、投影対物レンズの残りの光学素子の不足補正寄与の合計の少なくとも６０％であるように設計される、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項１１】
投影対物レンズのすべてのレンズの少なくとも９０％、又はすべてのレンズが、実質的に同一の分散を有する１つ又は複数の材料から作製され、使用材料の分散の差は、１０％未満である、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項１２】
投影対物レンズのすべてのレンズの少なくとも９０％が、同一材料から作製される、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項１３】
透明光学素子のすべてが、同一材料からなる、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項１４】
同一材料は、合成融解石英である、請求項１３に記載の投影露光装置。
【請求項１５】
光源は、水銀灯を含む、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項１６】
光源は、ＸｅＦレーザである、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項１７】
光源は、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項１８】
投影対物レンズの像面の領域内に配置された感光基板を、投影対物レンズの物体面の領域内に配置されたマスクのパターン像の少なくとも１つを用いて露光するための投影露光装置において、
中央作動波長λ＞３２０ｎｍを中心にした帯域幅△λ＞１００ｐｍを有する波長帯域の紫外線を放出する光源と、
光源から光を受け取って、マスクのパターン上に送る照明放射光を成形する照明系と、
中央作動波長λ＞２００ｎｍを中心にした帯域幅△λ＞１０ｐｍを有する波長帯域の投影光によって、像側開口数ＮＡ＞０．６で、マスクの構造を感光基板上に縮小結像するため投影対物レンズと、
を備えた投影露光装置であって、
投影対物レンズは、反射屈折投影対物レンズであって、投影対物レンズのひとみ面の領域内に配置された少なくとも１つの凹面鏡と、ひとみ面の近傍の、結像の周縁光線高さ（ＭＲＨ）が主光線高さ（ＣＲＨ）より大きい領域内で、凹面鏡のすぐ近くに配置された少なくとも１つの負レンズを有する負レンズ群とを含み、
投影対物レンズのすべてのレンズの少なくとも９０％、又はすべてのレンズが、実質的に同一の分散を有する１つ又は複数の材料から作製され、使用材料の分散の差は、１０％未満であり、
投影対物レンズは、波長λ＞３２０ｎｍを含む設計波長帯域内の波長で少なくとも１つの焦点を有する、
投影露光装置。
【請求項１９】
投影対物レンズのすべてのレンズの少なくとも９０％が、同一材料から作製される、請求項１８に記載の投影露光装置。
【請求項２０】
透明光学素子のすべては、同一材料からなる、請求項１８に記載の投影露光装置。
【請求項２１】
同一材料は、合成融解石英である、請求項２０に記載の投影露光装置。
【請求項２２】
投影対物レンズは、物体面及び像面間に少なくとも１つの中間像を形成するように構成される、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項２３】
投影対物レンズは、物体面及び像面間に正確に２つの中間像を形成するように構成される、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項２４】
投影対物レンズは、
物体面上に配置されたパターンを第１中間像に結像するように構成された第１対物レンズ部と、
第１中間像を第２中間像に結像するように構成された第２対物レンズ部と、
第２中間像を像面上に結像するように構成された第３対物レンズ部と、
を有する、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項２５】
第１対物レンズ部は、屈折対物レンズ部であり、第２対物レンズ部は、少なくとも１つの凹面鏡を含むカトプトリック又は反射屈折対物レンズ部であり、第３対物レンズ部は、屈折対物レンズ部である、請求項２４に記載の投影露光装置。
【請求項２６】
投影対物レンズは、水銀ｇ線、ａ線及びｉ線を含む設計波長帯域内の波長で少なくとも１つの焦点を有する、請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項２７】
投影対物レンズの像面の領域内に配置された感光基板を、投影対物レンズの物体面の領域内に配置されたマスクのパターンの少なくとも１つの像で露光する投影露光方法であって、
投影対物レンズの物体面の領域内にマスクを配置すること、
中央作動波長λ＞３２０ｎｍを中心にした帯域幅△λ＞１００ｐｍを有する波長帯域の照明光でマスクを照明すること、及び
中央作動波長λ＞２００ｎｍを中心にした帯域幅△λ＞１０ｐｍを有する波長帯域の投影光によって、像側開口数ＮＡ＞０．６で、マスクのパターンを縮小結像することであって、投影対物レンズのひとみ面の領域内に配置された少なくとも１つの凹面鏡と、ひとみ面の近傍の、結像の周縁光線高さ（ＭＲＨ）が主光線高さ（ＣＲＨ）より大きい領域内で、凹面鏡のすぐ近くに配置された少なくとも１つの負レンズを有する負レンズ群とを有する反射屈折投影対物レンズを使用して縮小結像すること、
を含む、投影露光方法であって、
投影対物レンズは、波長λ＞３２０ｎｍを含む設計波長帯域内の波長で少なくとも１つの焦点を有する、
方法。
【請求項２８】
像面の領域内に配置された感光基板を物体面の領域内に配置されたマスクのパターンの少なくとも１つの縮小像で、中央作動波長λ＞２００ｎｍを中心にした帯域幅△λ＞１０ｐｍを有する波長帯域の紫外線によって、像側開口数ＮＡ＞０．６で露光するように構成された複数の光学素子を有する投影対物レンズであって、
投影対物レンズは、反射屈折投影対物レンズであって、投影対物レンズのひとみ面の領域内に配置された少なくとも１つの凹面鏡と、ひとみ面の近傍の、結像の周縁光線高さ（ＭＲＨ）が主光線高さ（ＣＲＨ）より大きい領域内で、凹面鏡のすぐ近くに配置された少なくとも１つの負レンズを有する負レンズ群とを含み、
投影対物レンズは、中央作動波長λ＞３２０ｎｍを中心にした帯域幅△λ＞１００ｐｍを有する波長帯域の紫外線で少なくとも１つの焦点を有するように構成される、
投影対物レンズ。
【請求項２９】
負レンズ群の領域内で、周縁光線高さは、主光線高さの少なくとも２倍、少なくとも５倍、及び少なくとも１０倍の少なくとも１つである、請求項２８に記載の投影対物レンズ。
【請求項３０】
凹面鏡と、負レンズ群の少なくとも１つの負レンズとの間に、光学素子がまったく配置されていない、請求項２８に記載の投影対物レンズ。
【請求項３１】
負レンズ群は、凹面鏡と同軸状に配置される、請求項２８に記載の投影対物レンズ。
【請求項３２】
負レンズ群は、凹面鏡のすぐ近くに配置され、それにより、投影放射光が負レンズ群を、逆の放射方向で２回通過するようにした、請求項２８に記載の投影対物レンズ。
【請求項３３】
負レンズ群は、単体負レンズからなる、請求項２８に記載の投影対物レンズ。
【請求項３４】
負レンズ群は、少なくとも２つの負レンズを有する、請求項２８に記載の投影対物レンズ。
【請求項３５】
負レンズ群は、少なくとも１つの発散メニスカスレンズを含む、請求項２８に記載の投影対物レンズ。
【請求項３６】
負レンズ群は、少なくとも１つの回折光学素子を含む、請求項２８に記載の投影対物レンズ。
【請求項３７】
負レンズ群の少なくとも１つの光学素子の直径及び屈折力は、負レンズ群の、色補正に対する過剰補正寄与の合計が、投影対物レンズの残りの光学素子の不足補正寄与の合計の少なくとも６０％であるように設計される、請求項２８に記載の投影対物レンズ。
【請求項３８】
投影対物レンズのすべてのレンズの少なくとも９０％、又はすべてのレンズが、実質的に同一の分散を有する１つ又は複数の材料から作製され、使用材料の分散の差は、１０％未満である、請求項２８に記載の投影対物レンズ。
【請求項３９】
投影対物レンズのすべてのレンズの少なくとも９０％が、同一材料から作製される、請求項２８に記載の投影対物レンズ。
【請求項４０】
透明光学素子のすべてが、同一材料からなる、請求項２８に記載の投影対物レンズ。
【請求項４１】
同一材料は、合成融解石英である、請求項４０に記載の投影対物レンズ。
【請求項４２】
投影対物レンズは、物体面及び像面間に少なくとも１つの中間像を形成するように構成される、請求項２８に記載の投影対物レンズ。
【請求項４３】
投影対物レンズは、物体面及び像面間に正確に２つの中間像を形成するように構成される、請求項２８に記載の投影対物レンズ。
【請求項４４】
投影対物レンズは、
物体面上に配置されたパターンを第１中間像に結像するように構成された第１対物レンズ部と、
第１中間像を第２中間像に結像するように構成された第２対物レンズ部と、
第２中間像を像面上に結像するように構成された第３対物レンズ部と、
を有する、請求項２８に記載の投影対物レンズ。
【請求項４５】
第１対物レンズ部は、屈折対物レンズ部であり、第２対物レンズ部は、少なくとも１つの凹面鏡を含むカトプトリック又は反射屈折対物レンズ部であり、第３対物レンズ部は、屈折対物レンズ部である、請求項４４に記載の投影対物レンズ。
【請求項４６】
投影対物レンズは、水銀ｇ線、ｈ線及びｉ線を含む設計波長帯域内の波長で少なくとも１つの焦点を有する、請求項２８に記載の投影対物レンズ。
【請求項４７】
投影対物レンズの像面の領域内に配置された感光基板を、投影対物レンズの物体面の領域内に配置されたマスクのパターン像の少なくとも１つを用いて露光するための投影露光装置において、
中央作動波長λ＞３２０ｎｍを中心にした帯域幅△λ＞１００ｐｍを有する波長帯域の紫外線を放出する光源と、
光源から光を受け取って、マスクのパターン上に送る照明放射光を成形する照明系と、  中央作動波長λ＞３２０ｎｍを中心にした帯域幅△λ＞１００ｐｍを有する波長帯域の投影光によって、像側開口数ＮＡ＞０．６で、マスクの構造を感光基板上に縮小結像するための投影対物レンズと、
を備えた投影露光装置であって、
投影対物レンズは、反射屈折投影対物レンズであって、少なくとも１つの凹面鏡を含み、
投影対物レンズのすべてのレンズの少なくとも９０％、又はすべてのレンズが、実質的に同一の分散を有する１つ又は複数の材料から作製され、使用材料の分散の差は、１０％未満である、投影露光装置。
【請求項４８】
像面の領域内に配置された感光基板を物体面の領域内に配置されたマスクのパターンの縮小像の少なくとも１つを用いて、中央作動波長λ＞３２０ｎｍを中心にした帯域幅△λ＞１００ｐｍを有する波長帯域の紫外線によって、像側開口数ＮＡ＞０．６で露光するように構成された複数の光学素子を有する投影対物レンズであって、
投影対物レンズは、反射屈折投影対物レンズであって、少なくとも１つの凹面鏡を含み、
投影対物レンズのすべてのレンズの少なくとも９０％、又はすべてのレンズが、実質的に同一の分散を有する１つ又は複数の材料から作製され、使用材料の分散の差は、１０％未満である、投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影対物レンズの像面の領域内に配置された感光基板を、投影対物レンズの物体面の領域内に配置されたマスクのパターン像の少なくとも１つを用いて露光するための投影露光装置、投影露光装置によって実行されることができる投影露光方法、及びその装置及び方法に使用されることができる投影対物レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、半導体部品及び他の微細パターン部品の作製には、主にマイクロリソグラフィ投影露光方法が使用される。これは、結像すべき構造のパターン、たとえば半導体部品の層の線パターンを担持又は形成するマスク（レチクル）の使用を伴う。マスクは、投影露光装置内の照明系及び投影対物レンズ間で、投影対物レンズの物体面の領域内に位置付けられて、照明系によって与えられる照明光で照明される。マスク及びパターンによって変更された光は、投影光として投影対物レンズを通過して進み、投影対物レンズは、縮小対物レンズとして構成されて、マスクのパターンを縮小して、通常は感光層（フォトレジスト）を担持している、露光すべき基板上に結像する。
【０００３】
リソグラフィ処理用の適当な投影露光装置及び方法の選択において、特に露光基板内に生成されるべき構造の一般的な構造寸法に適応したさまざまな技術的及び経済的条件を考慮する必要がある。生成されるべき半導体部品の構造は、微小金属トラック及び／又はシリコントラック及び他の構造要素を含むことができ、その限界寸法（ＣＤ）は、結像に使用される紫外線の作動波長より相当に小さいであろう。
【０００４】
大規模集積半導体部品の作製には、投影対物レンズの像側開口数ＮＡ及び使用される紫外線の作動波長が、処理に依存する定数ｋ１＜１として、方程式Ｒ＝ｋ１（λ／ＮＡ）に従った解像度Ｒを得るのに十分であり、限界層についてその解像度が、たとえば１００ｎｍ未満でよいという条件下で、三次元パターン部品の少なくとも幾つかの層を生じることが必要である。そのような高解像度用に最適化された投影露光装置は一般的に、作動波長λ＜２００ｎｍ、特にλ＝１９３ｎｍ又はλ＝１５７ｎｍを使用する。
【０００５】
しかしながら、波長λ≦２００ｎｍでは、透明光学素子の製造に使用可能な十分に透明な材料がわずかしかない。それらは主に、最低１９３ｎｍで十分に透明である合成融解石英を含み、また、１５７ｎｍ以下の波長でも十分に低い吸収性を示す幾つかのフッ化物結晶材料も含む。この場合、主にフッ化カルシウム及びフッ化バリウムは、レンズ及び他の光学素子の製造に実際的に重要である。しかしながら、上記材料のアッベ数が互いに比較的近いので、この波長範囲内で純粋屈折手段を使用して色収差を補正することは困難である。したがって、λ＝１９３ｎｍ、特にλ＝１５７ｎｍについては、多数のレンズに加えて少なくとも１つの凹面鏡も含む反射屈折投影対物レンズが使用される。
【０００６】
１つ又は２つの中間像を有する多くの既知の反射屈折投影対物レンズは、少なくとも１つの凹面鏡を有し、これは、光学系のひとみ面の領域内で、少なくとも１つの負レンズが位置する場所のすぐ近くに配置される。ひとみの近傍の負レンズは、他の対物レンズ部の不足色補正を少なくとも部分的に補償することができる過剰色補正を与えることができる。単一の中間像を有するとともに、幾何学的又は物理的ビームスプリッティングを行い、少なくとも１つの折り曲げ平面鏡を有するそのような投影対物レンズの例が、本出願人によるＷＯ２００４／０９９６００Ａ２、又はＵＳ６，４２４，４７１Ｂ１、又はＵＳ６，６６５，１２６Ｂ２に示されている。
【０００７】
３つのカスケード式結像対物レンズ部を備える、すなわち２つの中間像を有する投影対物レンズも既知である。第１屈折光学系部分（略称「Ｒ」）が、物体の第１実中間像を生成する。凹面鏡を有する第２反射屈折光学系部分（略称「Ｃ」）が、第１中間像から第２実中間像を生成する。第３屈折光学系部分が、第２中間像を像面上に結像する。ＵＳ２００３／００１１７５５Ａ１に示された、作動波長が１５７ｎｍの例では、これらの３つの対物レンズ部間のビーム路の偏向が、互いに直角に向けられた２つの平面鏡によって達成され、それにより、投影対物レンズの物体面及び像面が互いに平行な向きになる。
【０００８】
直線的に連続した光軸を有する、折り曲げられない反射屈折投影対物レンズ（インライン光学系）もあり、これは、ひとみの近傍に配置された、対応の負レンズを備える凹面鏡と、少なくとも１つのさらなる凹面鏡とを有する。作動波長１９３ｎｍ用で、中間像を生成するための２つの凹面鏡を有する第１反射屈折対物レンズ部、及び中間像を像面上に結像するための第２屈折対物レンズ部を有する実施形態が、ＥＰ１０６９４８８Ａ１に示されている。ＵＳ６，６００，６０８は、ひとみの近傍にあって、利用領域内に穴をあけた２つの凹面鏡を有する、ひとみが不明瞭なインライン光学系を開示している。
【０００９】
反対に、一般的な構造寸法が１５０ｎｍより相当に大きい中程度限界又は非限界層の製造には、２００ｎｍを超える作動波長用に設計された投影露光装置が従来より使用されている。この波長範囲では、純粋屈折（ジオプトリック）縮小対物レンズが利用され、それの製造は、それらが光軸を中心にして回転対称であるために容易に制御可能である。この場合は主に、３６５．５ｎｍ±２ｎｍの作動波長用の投影露光装置（いわゆるｉ線光学系）が長年にわたって使用されてきた。それらは、ｉ線の水銀灯を使用し、それらの固有帯域幅は、フィルタの使用又は何らかの他の方法で、たとえば約２ｎｍの、より狭い使用帯域幅△λに制限される。このタイプの光源の場合、投影中に比較的広い波長帯域の紫外線が使用され、その結果、求められる解像度でそのような広帯域の投影光でも低い収差の結像を確保にできるようにするために、投影対物レンズは、色収差を比較的大幅に補正しなければならない。
【００１０】
広帯域で作動する屈折投影対物レンズの場合、色補正のために、投影対物レンズの異なった光線高さ比の領域内に適当に分散させた、十分な差があるアッベ数を有するさまざまなレンズ材料を使用して、色補正が得られるようにしている。一般的なｉ線投影対物レンズに使用される透明材料は、特に合成融解石英や、ドイツ国マインツのＳＣＨＯＴＴ社からＦＫ５、ＬＦ５及びＬＬＦ１の名称で販売されている特殊ガラスを含む。これらの光学ガラスの場合、合成融解石英及びＦＫ５ガラスは、比較的低い分散率を有するガラス（クラウンガラス）の典型的な代表例である一方、ＬＦ５及びＬＬＦ１ガラスは、比較的高い分散率を有するガラス（フリントガラス）の典型的な代表例である。複数のウェスト部分及び膨出部分を有する屈折縮小対物レンズの既知の形式が用いられる。全体的に正の屈折力を有する３つの膨出部分と、全体的に負の屈折力を有する２つのウェスト部分とを有し、色補正のために、高分散率ガラス及び低分散率ガラスの明確な分散が使用される、ＮＡ＞０．６で縮小作用を有する３膨出部分型光学系の例が、ドイツ特許出願ＤＥ１０２２１３８６Ａ１（ＵＳ６，８０６，９４２Ｂ２に対応）に示されている。
【特許文献１】ＷＯ２００４／０９９６００Ａ２
【特許文献２】ＵＳ６，４２４，４７１Ｂ１
【特許文献３】ＵＳ６，６６５，１２６Ｂ２
【特許文献４】ＵＳ２００３／００１１７５５Ａ１
【特許文献５】ＥＰ１０６９４８８Ａ１
【特許文献６】ＵＳ６，６００，６０８
【特許文献７】ドイツ特許出願ＤＥ１０２２１３８６Ａ１
【特許文献８】ＵＳ６，８０６，９４２Ｂ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、作動波長λ＞２００ｎｍの比較的広帯域の投影放射光で、ほぼ色収差がないマスク構造の縮小結像を確実に行うことができ、また同時に、狭い品質公差で経済的に製造されうる投影露光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記及び他の目的に対処するために、本発明は、発明の一形態によれば、投影対物レンズの像面の領域内に配置された感光基板を、投影対物レンズの物体面の領域内に配置されたマスクのパターン像の少なくとも１つを用いて露光するための投影露光装置において、
中央作動波長λ＞２００ｎｍを中心にした帯域幅△λ＞１０ｐｍを有する波長帯域の紫外線を放出する光源と、
光源から光を受け取って、マスクのパターン上に送る照明放射光を成形する照明系と、
中央作動波長λ＞２００ｎｍを中心にした帯域幅△λ＞１０ｐｍを有する波長帯域の投影光によって、像側開口数ＮＡ＞０．６で、マスクの構造を感光基板上に縮小結像するための投影対物レンズと、
を備えた投影露光装置であって、
投影対物レンズは、反射屈折投影対物レンズであって、投影対物レンズのひとみ面の領域内に配置された少なくとも１つの凹面鏡と、ひとみ面の近傍の、結像の周縁光線高さ（ＭＲＨ）が主光線高さ（ＣＲＨ）より大きい領域内で、凹面鏡のすぐ近くに配置された少なくとも１つの負レンズを有する負レンズ群とを含む、投影露光装置を提供する。
【発明の実施の形態】
【００１３】
熟練者は、従来、波長範囲λ＞２００ｎｍから比較的広帯域で放射する光源を備える投影露光装置では、分散及び屈折率が十分に異なる多くのレンズ材料が色補正に使用可能であり、したがって、たとえば色補正されたｉ線対物レンズ（すなわち、約３６５ｎｍの作動波長用の対物レンズ）を構成するために、製造技術の点で容易に制御可能である純粋屈折投影対物レンズで作業することが可能であるので、屈折投影対物レンズが好ましいと考えた。しかしながら、今日では、この想定がもはや正しくない、又は部分的に正しいだけである。遠紫外線範囲（ＤＵＶ）からの、たとえば１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの波長用の投影対物レンズがここ数年にわたって比較的大規模につくられてきたので、より高い波長での色消し（色補正）に適したガラスの市場はもはや、これらのタイプのガラスを十分な量及び品質で入手可能であるほどの規模で存在しない。本発明者は、これから生じる問題が、色補正した屈折投影対物レンズの代わりに、少なくとも１つの凹面鏡を有する色補正された反射屈折対物レンズを使用する場合に回避できることを認識した。
【００１４】
この反射屈折構造の方法により、特に色補正のために異なったレンズ材料を必要としない、十分に高度の色収差補正を示す投影対物レンズを提供することが可能である。既知のように、比較的低い分散率を有する材料からなる収束レンズと、比較的高い分散率を有する第２材料で形成された対応の発散レンズとを組み合わせることにより、色消しを達成することが可能である。この場合、分散の差が大きくなれば、それだけ色消しがより簡単になる。本発明により、材料の選択において結果として生じる制約を回避することができる。たとえば、投影対物レンズのすべてのレンズの少なくとも９０％、又はすべてのレンズを、実質的に同一の分散を有する１つ又は複数の材料から作製することが可能である。おそらく存在する分散の差は、１０％未満、特に５％未満であろう。たとえば、融解石英光学系の場合、合成融解石英で形成されたレンズの代わりに、１９３ｎｍにおいて約３％だけ高い分散率を有するＦＫ５で形成されたレンズを提供することも、可能である。
【００１５】
一部の実施形態では、投影対物レンズのすべてのレンズの少なくとも９０％を同一材料から形成するようになっている。好ましくは、すべての透明光学素子を同一材料で構成する。特に、合成融解石英は、最低１９３ｎｍで十分に透明であって、現時点では高品質で大量に入手可能であるので、透明光学素子の大部分又はすべてに合成融解石英を使用することが有利であると考えられる。
【００１６】
合成融解石英をレンズ材料として使用する場合、たとえば像面の近傍で、特に高い放射光負荷を受けるとともに、直径が小さいレンズを合成融解石英ではなく、むしろ異なったレンズ材料、たとえばフッ化カルシウムで製造することにより、屈折率の放射光誘発変化（たとえば、圧密化）による問題を回避できるようにすることが有用であろう。この場合、第２材料は、色補正用ではなく、むしろ投影対物レンズ全体の長期的安定性を向上させるために使用される。
【００１７】
多くの実施形態において、凹面鏡は、投影対物レンズのひとみ面の領域内に配置され、少なくとも１つの負レンズを有する負レンズ群は、ひとみの近傍の領域内で凹面鏡のすぐ近くに配置される。この意味の「ひとみの近傍の領域」は特に、ひとみの近傍の領域内において、結像の周縁光線高さ（ＭＲＨ）が主光線高さ（ＣＲＨ）より大きいことによって特徴付けられる。好ましくは、負レンズ群の領域内で、周縁光線高さは、主光線高さの少なくとも２倍、特に少なくとも５倍〜１０倍である。大きい周縁光線高さの領域内の負レンズ群は、色補正に、特に長手方向色収差（ＣＨＬ）の補正に特に有効であり、それは、薄いレンズの長手方向色収差ＣＨＬが、レンズの位置での周縁光線高さの二乗に比例する（かつ屈折力に比例するとともに、レンズの分散に反比例する）からである。これに加えて、投影放射光が、凹面鏡のすぐ近くに配置された負レンズ群を、逆の放射方向で２回通過し、その結果として、負レンズ群の過剰色補正効果が２回利用される。負レンズ群は、たとえば、単体フレンズからなる、又は少なくとも２つの負レンズを含むことができる。負レンズ群が少なくとも１つの回折光学素子（ＤＯＥ）を含むことも可能である（未発行の米国特許出願第６０／６９９４８３号を参照されたい）。
【００１８】
負レンズ群の少なくとも１つの光学素子の直径及び屈折力は、負レンズ群の、色補正に対する過剰補正寄与の合計が、投影対物レンズの残りの光学素子の不足補正寄与の合計の少なくとも６０％、好ましくは少なくとも６５％又は少なくとも７０％であるように設計されることが好ましいことがわかった。
【００１９】
ひとみの近傍に配置された凹面鏡と鏡面のすぐ前方に配置された負レンズ群との、「シュプマン（Ｓｃｈｕｐｍａｎｎ）色消しレンズ」（ＵＳ６２０，９７８を参照）のように作用する組み合わせを、さまざまな構造で反射屈折光学系に利用することができる。色消しに利用することができる単一反射屈折レンズ群と組み合わせて１つ又は複数の折り曲げ平面鏡を有する、少なくとも１つの中間像を有する折り曲げ式反射屈折投影対物レンズの代表例が、ＵＳ６，９０９，４９２Ｂ２又はＵＳ２００４／０１６０６７７Ａ１又はＵＳ２００３／００１１７５５Ａ１に示されている。ひとみの近傍に配置された凹面鏡とさらなる凹面鏡とを有する、折り曲げ式でない投影対物レンズ（インライン光学系）が、たとえばＥＰ１０６９４４８Ａ１に示されている。一部は４つ又は６つの凹面鏡を有する他のインライン光学系が、ＵＳ６，６３６，３５０又はＵＳ６，９９５，９１８に示されている。この種類の光学系タイプは、本発明の精神に従って適合されることにより、原則的に使用されることができる。
【００２０】
「ｉ線光学系」と呼ばれる実施形態の場合、光源は水銀灯を有し、これでは、中央作動波長λ＝３６５．５ｎｍを有する波長帯域の放出紫外線が生じる。一般的な帯域幅は、△λ＝２ｎｍ付近である。代替として、光源として、たとえばＸｅＦレーザを使用することができ、このレーザは、約３５１ｎｍを中心にした範囲の中央作動波長で一般的な帯域幅△λ＝０．２ｎｍを有する。発光ダイオード（ＬＥＤ）も光源として使用することができ、該ダイオードはたとえば、中央作動波長λ＝２４８ｎｍを中心にして帯域幅が△λ＝１０ｎｍの光を放出する。中央作動波長λ＝２４８ｎｍを有する従来型ＫｒＦエキシマレーザの場合、従来用いられていた帯域幅絞りを不要にすることができ、結果的に、そのような光源の特にコスト効率がよい広帯域変更形を使用することができるであろう。
【００２１】
この場合、「光源」という表現は、主放射光を放出する主光源だけでなく、主光源によって放出される主放射光のスペクトルを、照明系に入射する前に変更する働きをする、フィルタ、絞り、帯域幅絞りモジュールなどの、おそらく存在する装置も含むものとする。
【００２２】
投影対物レンズが所望の波長帯域内のある所定の波長で、又はある所定の複数の波長で適当に機能するために、投影対物レンズは、その投影対物レンズが設計されている波長帯域の光を使用して、基板の露光を行うことができるように構成されなければならない。この波長帯域は、「設計波長帯域」とも呼ばれ、投影対物レンズの光学性能が、比較的低い収差レベルの、回折が限定された結像を可能にするのに十分に良好である波長を含む波長範囲を表す。たとえば、設計波長帯域が水銀ｇ線、ｈ線及びｉ線を含むような投影対物レンズの構造の場合、投影対物レンズは、投影露光装置の光源としての高出力水銀アークランプと組み合わせて使用されてもよい。したがって、水銀アークランプとともに使用するように構成された投影対物レンズは、波長帯域（設計波長帯域）が、水銀ｇ線、ｈ線及びｉ線を含むように補正される。そのような場合、光学性能は、約３６５ｎｍ（ｉ線）、約４０５ｎｍ（ｈ線）及び約４３６ｎｍ（ｇ線）の水銀線の少なくとも１つに対して最適化される一方、設計波長帯域外では、光学性能が大幅に低下するであろう。一般的に、水銀ｇ線、ｈ線及びｉ線を含む設計波長帯域用に専ら最適化された投影対物レンズは、約２６０ｎｍより短い波長の遠紫外線（ＤＵＶ）領域などの相当に短い波長、及び／又は可視波長範囲、たとえば約５００ｎｍより長い波長での露光用には機能することができない。
【００２３】
投影対物レンズは、波長帯域内の１つの波長又はその近くで１つの共通焦点だけが存在するように構成されることができる。波長は、水銀線の１つ、たとえば約３６５ｎｍのｉ線付近の波長でよい。投影対物レンズは、設計波長帯域内のそれぞれ２つ以上の波長で２つ、３つ又はそれより多い共通焦点を有することもできる。投影対物レンズが２つ以上の波長用に補正される場合、それらの波長を露光用に使用することができ、それにより、光源の出力のより大きい部分を露光用に使用することができ、それにより、単位時間当たりの露光基板の生産量を増加させることができる。
【００２４】
好適な実施形態において、投影対物レンズは、波長λ＞３２０ｎｍで少なくとも１つの共通焦点が存在するように構成される。この場合、中央作動波長が約３５１ｎｍ〜約３５３ｎｍの範囲内にあり、一般的な帯域幅が０．２ｎｍであるフッ化キセノンレーザ（ＸｅＦレーザ）を主光源として使用することができる。代替として、光源は、水銀ｇ線、ｈ線及びｉ線を放出する水銀灯を有することができ、これらの線の少なくとも１つ、たとえば約３６５ｎｍの水銀ｉ線を露光用に使用することができる。
【００２５】
本発明はまた、物体面上に配置されたマスクのパターンを、物体面に対して光学的に共役関係にある像面上に、中央作動波長λ＞２００ｎｍを中心にした帯域幅△λ＞１０ｐｍを有する波長帯域の投影光によって、像側開口数ＮＡ＞０．６で、縮小結像するために少なくとも１つの凹面鏡を有する反射屈折投影対物レンズを使用することに関する。
【００２６】
折り曲げ型の場合、反射屈折構造を使用できるこの可能性により、回転対称型の純粋屈折投影対物レンズの製造技術的な利益が不要になるが、透明光学素子用に使用することができる材料に関する結果として、新しい自由度が開かれる。反射屈折構造方法により、適当であれば、すべてのレンズ及び他の透明光学素子を１つの同じレンズ材料で、特に合成融解石英で製造することが可能である。これにより、ＦＫ５、ＬＦ５又はＬＬ１などの、高品質で入手することがますます困難になるガラス材料への依存性がなくなる。
【００２７】
本発明はまた、投影対物レンズの像面の領域内に配置された感光基板を、投影対物レンズの物体面の領域内に配置されたマスクのパターン像の少なくとも１つを用いて露光する投影露光方法であって、
投影対物レンズの物体面の領域内にマスクを配置すること、
中央作動波長λ＞２００ｎｍを中心にした帯域幅△λ＞１０ｐｍを有する波長帯域の照明光でマスクを照明すること、及び
中央作動波長λ＞２００ｎｍを中心にした帯域幅△λ＞１０ｐｍを有する波長帯域の投影光によって、像側開口数ＮＡ＞０．６で、マスクのパターンを縮小結像することであって、投影対物レンズのひとみ面の領域内に配置された少なくとも１つの凹面鏡と、ひとみ面の近傍の、結像の周縁光線高さ（ＭＲＨ）が主光線高さ（ＣＲＨ）より大きい領域内で、凹面鏡のすぐ近くに配置された少なくとも１つの負レンズを有する負レンズ群とを有する反射屈折投影対物レンズを使用して縮小結像すること、
を含む、投影露光方法に関する。
【００２８】
上記及び他の特徴は、特許請求の範囲だけでなく、明細書及び図面からも明らかになり、その場合、個々の特徴は、それぞれの場合に本発明の実施形態及び他の領域において単独で、又は複数の小組み合わせの形で実現されるとともに、有利かつ本来的に特許性がある実施形態を構成するであろう。本発明の例示的な実施形態を図面に示し、以下により詳細に説明する。
【実施例】
【００２９】
好適な実施形態の以下の説明で、「光軸」という用語は、光学素子の曲率中心を通る直線又は一連の直線状線分を表す。光軸は、折り曲げ鏡（偏向鏡）又は他の反射面によって折り曲げられる。例の場合、物体は、集積回路のパターンを有するマスク（レチクル）であり、異なったパターン、たとえば、格子パターンを含むこともできる。例では、像は、フォトレジスト層を設けた、基板として機能するウェハ上に投影される。他の基板、たとえば液晶ディスプレイ用の部品又は光学格子用の基板なども可能である。
【００３０】
図面に示された例示的な実施形態の規格値が表に指定されており、表の番号は、それぞれ対応の図面の番号と一致している。
【００３１】
図１は、ウェハスキャナの形のマイクロリソグラフィ投影露光装置１００を概略的に示しており、これは、大規模集積半導体部品の特定層を製造するように設定されており、その設定に応じて、最低Ｒ＝１８０ｎｍの解像能力での結像が可能である。中心作動波長が約３５１ｎｍで、一般的は帯域幅が０．２ｎｍであるフッ化キセノンレーザ（ＸｅＦレーザ）が、主光源１０２として使用される。そのようなＸｅＦレーザは、約３５１ｎｍ及び約３５３ｎｍに発光線を有する。３５３ｎｍの発光線は、例示的な光学系においてフィルタによって遮断される。残りの、３５１ｎｍの非常に隣接した発光線は、約２００ｐｍの空間を有し、この光源内で合わせて利用される。
【００３２】
下流側の照明系１１０が、主光源１０２からの光を受け取って、その出口面１１１に、下流側の投影対物レンズ１２０のテレセントリック要件に適合するとともに、照明系の光軸１１２の周りに中心が位置する、大きく鮮明な境界を定めて非常に均質に照明された照明野を生じる。照明系１１０は、照明モードを選択するための装置を有し、たとえば、可変コヒーレンス度を有する従来型照明、環状照明、及び双極又は四重極照明間で切り換えることができる。
【００３３】
照明系の出口側の最後の光学素子と投影対物レンズの入口との間に、マスク１１５の保持及び操作を行う装置１１６が配置されており、これにより、マスク上に配置された、製造すべき半導体部品の特定層のパターンを、投影対物レンズの物体面１１１上に位置させることができ、該物体面は、照明系の出口面と一致する。照明系の光軸１１２及び投影対物レンズの光軸１２４は、互いに横方向にずれて、それにより、投影対物レンズの光軸１２４に対して軸外し視野を生じるようになっている。マスクの保持及び操作を行う装置１１６は、通常は「レチクルステージ」と呼ばれるが、マスクを投影対物レンズの物体面１１１に平行に、あるいは投影対物レンズ及び照明系の光軸に垂直に、走査方向１１８に移動させることができるスキャナ駆動部を含む。
【００３４】
光路において、マスク平面とも呼ばれる平面１１１の下流側に投影対物レンズ１２０が続き、該投影対物レンズは縮小対物レンズとして、マスク上に付けられた構造の縮小像を、たとえば、４：１又は５：１又は１０：１の縮尺で、フォトレジスト層をコーティングしたウェハ１３０上に結像するように設定されている。感光性基板として機能するウェハ１３０は、その平坦基板面が、投影対物レンズ１２０の像面１２１と一致するようにして配置される。ウェハは、ウェハをマスク１１５と同期させてそれに平行に移動させるためにスキャナ駆動部を有する装置１２６（ウェハステージ）によって保持される。
【００３５】
投影対物レンズ１２０は、像面１２１に最も近い最後の透明光学素子として、平凸レンズ１２２を有し、該平凸レンズの平坦な射出面は、投影対物レンズの最後の光学表面として、ウェハの基板面の上方に数ミリメートルの作動距離をおいて配置され、それにより、投影対物レンズの射出面と基板面との間にガス充填ギャップが存在するようになっている（乾燥系）。
【００３６】
縮小対物レンズとして作用する投影対物レンズ１２０は、複数の概略的に示されたレンズ（レンズの一般的な数は、多くの場合に１０より大きい、又は１５より大きい）や、また適当であれば、他の透明光学素子に加えて、（少なくとも１つの）凹面鏡１２５を有し、これは、本例の場合、投影対物レンズのひとみ面の近傍に配置されている。最も重要な用途の場合、投影対物レンズの像側開口数はＮＡ＞０．６であるが、多くの実施形態では、それは約ＮＡ＝０．６５〜ＮＡ＝０．８５である。その結果、光源１０２によって予め定められた作動波長で、最低Ｒ＝１８０ｎｍの一般的な解像度が可能である。
【００３７】
図２は、図１に従った投影露光装置に使用されることができる反射屈折投影対物レンズ２００の第１実施形態を示す。それは、物体面ＯＳ上に配置された、マスクのパターンを４：１の縮尺で、物体面に平行な向きのその像面ＩＳ上に結像するために設けられている。この場合、正確に２つの実中間像ＩＭＩ１及びＩＭＩ２が、物体面及び像面間に生じる。第１の純粋屈折対物レンズ部ＯＰ１が、物体面上に位置するパターンを、約β１＝−０．８の縮尺で、第１中間像ＩＭＩ１に結像するように構成されている。第２反射屈折対物レンズ部ＯＰ２が、第１中間像ＩＭＩ１を、実質的に寸法をまったく変化させないで（結像縮尺｜β２｜≒１：１）、第２中間像ＩＭＩ２に結像する。第３純粋屈折（ジオプトリック）対物レンズ部ＯＰ３が、第２中間像ＩＭＩ２を像面ＩＳ上に大きい縮小率で（｜β３＜＜１）結像するように構成されている。
【００３８】
投影対物レンズ２００は、複数のカスケード式対物レンズ部を有する「連結」投影対物レンズの一例であって、それらの対物レンズ部の各々は、結像系として構成されて、中間像を介して結びつけられており、光路上の先行結像系によって発生した像（中間像）が、光路上の後続の結像系のための物体として機能し、この後続の結像系は、（第２対物レンズ部ＯＰ２の場合のように）さらなる中間像を生成することができる、又は投影対物レンズの最後の結像系を形成し、これは、（第３対物レンズ部ＯＰ３のように）投影対物レンズの像面上に像側視野を生じる。「Ｒ」が屈折結像系を表し、「Ｃ」が反射屈折結像系を表す場合、図２に示されたタイプの光学系は、Ｒ−Ｃ−Ｒとしても表される。
【００３９】
物体面と第１中間像との間、第１及び第２中間像の間、及び第２中間像と像面との間に、結像系のひとみ面が位置し、そこで光学結像の主光線ＣＲが光軸ＯＡと交差する。第１対物レンズ部ＯＰ１のひとみ面Ｐ１には自由にアクセスできる。２つの負レンズＮ１、Ｎ２を有し、２回通過される負レンズ群ＮＧがすぐ上流側に先行する凹面鏡ＣＭが、反射屈折対物レンズ部ＯＰ２内の第２ひとみ面Ｐ２の領域内に配置されている。負レンズ群の２つのレンズＮ１、Ｎ２は、凹面鏡と同軸状に配置されている。負レンズ群のレンズと凹面鏡との間には、光学素子がまったく配置されていない。第３対物レンズ部の最大ビーム直径の領域と像面ＩＳとの間に位置する調節可能な開口絞りＡＳが、第３対物レンズ部ＯＰ３内の第３ひとみ面Ｐ３の領域内に配置されている。
【００４０】
本出願において「周縁光線高さ」（ＭＲＨ）又は「主光線高さ」（ＣＨＲ）を参照する場合、これは近軸周縁光線高さ及び近軸主光線高さを意味するものとする。
【００４１】
表２は、構造の規格値を表形式でまとめている。この場合、第１欄は、屈折表面又は他の方法で特徴付けられた表面の番号を示し、第２欄は、その表面の曲率半径ｒ［ｍｍ単位］を示し、第４欄は、その表面と次の表面との間の距離ｄ［ｍｍ単位］を厚さとして示し、第５欄は、その光学素子の材料を示す。第６欄は、その材料の屈折率を示し、第７欄は、レンズの使用可能な自由半径又は自由半直径又はレンズ高さ［ｍｍ単位］を示す。曲率半径値ｒ＝０は、平面的な表面に対応する。非球面は、第３欄で識別される。表２Ａは、対応の非球面データを示し、非球面は、次式：
【数１】
0005396673.tif 000002
【００４２】
に従って計算される。この場合、曲率半径の逆数（１／ｒ）は表面曲率を示し、ｈは表面点と光軸との間の距離（すなわち、光線高さ）を示す。したがって、ｐ（ｈ）は、いわゆるサジッタ、すなわち、その表面点とｚ方向（光軸の方向）の表面頂点との間の距離を表す。定数Ｋ、Ｃ１、Ｃ２などは表２Ａに転載されている。
【００４３】
４：１の結像縮尺（β＝−０．２５）である場合、物体側及び像側でテレセントリックである投影対物レンズは、像側開口数がＮＡ＝０．７であり、中央作動波長λ＝３５１．１ｎｍに対して最適化される。すべてのレンズは合成融解石英からなり、それは、λ＝３５１．１ｎｍでの屈折率がｎＳｉＯ２＝１．４７６７である。像側視野寸法は、２６ｍｍ×５．５ｍｍである。
【００４４】
広帯域で放射する光源の場合、投影対物レンズは、リソグラフィ用途に十分な品質を有する多色結像を実現することが可能である程度まで、色収差を減少させるように構成されなければならない。一応の推計では、ここでは主に、長手方向色収差（ＣＨＬ）及び倍率色収差（ＣＨＶ）などの主要色収差を補正することが必要である。また、ガウス収差（開口収差の色変動）をできるだけ最小限に抑えなければならない。色収差の補正に最も重要なものは主に、凹面鏡ＣＭ、及びその鏡の上流側で２回通過される発散レンズＮ１及びＮ２に使用される直径と、後方の第３対物レンズ部内の、像に近いレンズの直径とである。これらは、長手方向色収差の補正にきわめて重要である。倍率色収差ＣＨＶは、ひとみ位置の上流側及び下流側のレンズの屈折力分布、及び主光線高さに対するレンズの巧みな位置決めによる影響を大きく受ける。
【００４５】
投影対物レンズ２００は、際立った色補正を示し、ＣＨＬ＝−０．０５７ｎｍ／ｐｍ、ＣＨＶ＝−０．００９ｎｍ／ｐｍである。デフォーカス色収差は、０ｎｍ／ｐｍである。正の屈折力を有する光学系全体に必要な過剰色補正は、主に負レンズＮ１及びＮ２の領域内で起こり、これらの負レンズは、第２対物レンズ部ＯＰ２の凹面鏡の直前にあって、以下の説明で「負レンズ群」又は「シュプマン（Ｓｃｈｕｐｍａｎｎ）レンズ」と呼ばれる。本実施形態では、これらは、直径及び屈折力に関して、色補正に対するそれらの過剰補正寄与の合計が、リレー系として機能する第１対物レンズ部ＯＰ１、及び合焦系として機能する第３屈折対物レンズ部ＯＰ３の不足補正寄与の合計とほぼ正確に釣り合うような寸法である。これは表２Ｂから明らかになり、表２Ｂは、投影対物レンズ２００の場合の個別光学表面（第１欄）の、長手方向色収差ＣＨＬに対する寄与（第２欄）及び倍率色収差ＣＨＶに対する寄与（第３欄）を示す。第ｉ番目の対物レンズ部の長手方向色収差に対する寄与の合計をＣＨＬｉ（ｉ＝１，２，３）とし、倍率色収差に対する対応寄与の合計をＣＨＶｉ（ｉ＝１，２，３）とすると、
ＣＨＬ１＝０．００８０５７，
ＣＨＶ１＝０．００４２５５，
ＣＨＬ２＝０．０３０９７１，
ＣＨＶ２＝０．００２４４６，
ＣＨＬ３＝０．０２２８５７，
ＣＨＶ３＝０．００１８１８，
である。
【００４６】
すべての寄与の合計から、これは、全長手方向色収差についてＣＨＬ＝ＣＨＬ１＋ＣＨＬ２＋ＣＨＬ３＝０．００００５７を生じ、倍率色収差に対する寄与の全合計についてＣＨＶ＝ＣＨＶ１＋ＣＨＶ２＋ＣＨＶ３＝０．０００００９を生じる。したがって、ＣＨＬについて、過剰色補正の６８％以上がシュプマンレンズＮ１及びＮ２によって行われ、それにより、他のすべての光学系部分の寄与がほぼ補償される。
【００４７】
本例は、そのような光学系において、色補正のために異なった分散を有する材料を使用する必要がないことを示す。これは、本発明の実施形態において、少なくとも２つの異なった材料を有するレンズを使用できることを排除しない。たとえば、合成融解石英で形成されたレンズの代わり、アッベ数及び分散に関して非常に似た光学特性を有する（たとえば、分散率が約３％高い）特殊ガラスＦＫ５で形成された対応レンズを使用することが可能であり、その結果、このタイプの変形では、レンズの配置及び形がわずかに異なるだけである。材料の選択には、以下の考慮が有用であろう。（波長λによって決まる）屈折率ｎを有する材料のアッベ数ｖは一般的に次式：
ｖ＝（ｎ−１）／（ｎλ２−ｎλ１）
で定義されるべきであり、ここで、λ１及びλ２＜λ１は、アッベ数の計算に非常に重要な帯域幅を決定する異なった波長である。ｎλ１は、λ１で存在する屈折率である。ＸｅＦレーザの約３５１．１ｎｍの波長範囲、かつ１ｎｍの帯域幅では、これによってアッベ数ｖ＝２８７０、分散△ｎ＝ｎλ２−ｎλ１＝１．６６１×１φ−４となる。ＦＫ５について同様に計算した値は、たとえばｖ＝２９５６、△ｎ＝１．７１２×１０−４である。フッ化カルシウム（ＣａＦ２）の場合の対応の値も比較のために明示すべきであり、それについて、ｖ＝３９０４、△ｎ＝１．１４３×１０−４が当てはまる。合成融解石英及びＦＫ５間の分散のわずかな違いは、これらの材料を光学系内で実質的に代替使用することができ、これらの２つの材料の組み合わせは、色補正に大きく寄与することができないことを示す。分散の違いにより、色補正のために石英ガラス又はＦＫ５とＣａＦとの組み合わせを利用することもできるであろうが、これは、本発明の実施形態では必要ない。
【００４８】
図示されていないが、図２と同様の構造を有し、ＮＡ＝０．７である別のＲ−Ｃ−Ｒ系の規格値が、表２．１及び２．１Ａに示されている。この投影対物レンズは、作動波長λ＝３５６．５±２ｎｍ用のｉ線対物レンズとして構成され、長手方向色収差ＣＨＬ＝−０．０３ｎｍ／ｐｍ及びガウス収差０．０９ｎｍ／ｐｍによって区別される。
【００４９】
図３は、偏光ビームスプリッタを備えた反射屈折投影対物レンズ３００のさらなる例示的な実施形態を示し、これは、作動波長λ＝３５１．２ｎｍ±２ｎｍ用に構成され、したがって、図１のＸｅＦレーザを備えた投影露光装置に代替的に組み込まれることができる。この「立体構造」の規格値が、表３及び３Ａに示されている。投影対物レンズは、その物体面ＯＳ上に配置された、マスクのパターンを４：１の縮尺で、物体面に平行な向きの像面ＩＳ上に結像するために設けられ、正確に１つの実中間像ＩＭＩが生じる。この場合、光軸ＯＡの周りに中心が位置するように配置された物体側視野ＯＦは、第１反射屈折対物レンズ部ＯＰ１によって、大した拡大又は縮小を伴わないで、中間像ＩＭＩ上に結像され、該中間像は、後続の純粋屈折型第２物体レンズ部ＯＰ２によって、中心位置の像側視野上に、約４：１の縮尺で結像される。第１対物レンズ部ＯＰ１は、凹面鏡ＣＭを含み、その直前に負レンズ群ＮＧが配置され、それは２つの負メニスカスレンズＮ１及びＮ２を有し、長手方向色収差の補正の相当な部分を生じさせる。光軸に対して４５°をなして配置された偏光選択ビームスプリッタ表面ＢＳＳを有する物理的ビームスプリッタＢＳＣが、物体面ＯＳから凹面鏡ＣＭへ進む放射光を、凹面鏡及び像面間を進む放射光から分離する働きをする。
【００５０】
投影対物レンズは、直線偏光で作動し、その偏光の、物体面ＯＳ及びビームスプリッタＢＳＣ間のビーム路内での好適な偏光方向（電界ベクトルの振動方向）は、最初はビームスプリッタ表面ＢＳＳに対してｓ偏光（折り曲げられた光軸が及ぶ入射面に対して垂直な電界ベクトルの振動方向）され、その結果、放射光はまず、ビームスプリッタ表面から凹面鏡の方向に反射する。ビームスプリッタ表面と凹面鏡との間において、λ／４遅延板ＲＥが負レンズＮＬの近傍に配置されて、進行する放射光を円偏光された放射光に変換し、それが凹面鏡に入射する。凹面鏡とビームスプリッタとの間の帰路で、λ／４板ＲＥを再度通過し、それにより、放射光はｐ偏光された放射光に変換され、それはビームスプリッタ表面によって下流側の第２対物レンズ部ＯＰ２の方向に、実質的に損失をまったく伴わないで、伝達される。ビームスプリッタ表面に対して９０°をなして配置された平面的な折り曲げ鏡ＦＭが、ビーム路においてビームスプリッタＢＳＣの直後に設けられて、ビームスプリッタ表面と協働して、物体面及び像面が互いに平行な向きになることができるようにする。中間像は、上記折り曲げ鏡から一定の光学距離をおいた直後に生じ、それにより、鏡面上に考えられる欠陥が、結像を著しく低下させることはない。図２に従った実施形態の場合と同様に、調節可能な開口絞りＡＳは、屈折対物レンズ部ＯＰ２の、最大ビーム直径の領域と像面との間の端部領域内に位置し、その領域内では放射光はすでに、像面ＩＳに向かって明確に収束する進路をたどる。
【００５１】
図４は、反射屈折投影対物レンズ４００のさらなる実施形態を示し、これは、この折り曲げ型（ｈ折り曲げ）の場合に構造的に必要である第１の折り曲げ平面鏡ＦＭ１を、また任意選択であるが、物体面ＯＳ及び像面ＩＳの平行配置に必要な第２折り曲げ鏡ＦＭ２も備える幾何学的ビームスプリッタＢＳを有する。規格値は、表４及び４Ａに示されている。凹面鏡ＣＭと、その直前に配置された、２つの負メニスカスレンズＮ１及びＮ２を有する負レンズ群ＮＧとを有し、さらに、比較的小さい周縁光線高さの領域内に配置されて物体側凹面を有する薄い負メニスカスレンズＮＬも有する第１反射屈折対物レンズ部ＯＰ１が、軸外し物体側視野ＯＦを低縮尺で、第２折り曲げ鏡ＦＭ２の直後に位置する単独の中間像ＩＭＩに結像し、その中間像は、屈折型の第２対物レンズ部ＯＰ２によって像面ＩＳ上に縮小して結像される。結像縮尺が４：１である場合、物体側及び像側でテレセントリックである投影対物レンズは、像側開口数がＮＡ＝０．７であり、中央作動波長λ＝３５１．２ｎｍに対して最適化される。この場合、特にＣＨＬの色補正は実際には専ら、凹面鏡ＣＭの上流側に位置して大きい周縁光線高さの領域内に配置されている負レンズ群ＮＧの負メニスカスレンズＮ１及びＮ２によって得られるので、すべてのレンズは合成融解石英からなる。したがって、ＸｅＦ光源の２００ｐｍの帯域幅であっても、実質的に色収差がない結像が可能である。
【００５２】
図５に示された反射屈折投影対物レンズ５００は、いわゆるインライン光学系の一例であり、この場合、すべての光学素子が、共通の直線的に連続した（折り曲げられていない）光軸ＯＡを有する。規格値は、表５及び５Ａに示されている。第１の反射屈折対物レンズ部ＯＰ１は、軸外し物体側視野ＯＦをわずかに拡大して単独の中間像ＩＭＩに結像し、この中間像は、後続の純粋屈折型の第２対物レンズ部ＯＰ２によって大きく縮小して像面ＩＳ上に結像される。第１対物レンズ部ＯＰ１は、物体面に面する凹状非球面鏡面を有する第１凹面鏡ＣＭ１とともに、幾何学的に第１凹面鏡及び物体面間に配置された第２凹面鏡ＣＭ２を有し、その非球面の鏡面は、像面ＩＳに面する。第１凹面鏡ＣＭ１は、結像の主光線ＣＲが光軸ＯＡを横切る、第１対物レンズ部のひとみ面Ｐ１の領域内に位置し、したがって、それはいわゆる「ひとみ鏡」である。ひとみ鏡の照明表面は、光軸を含む。反対に、第２凹面鏡ＣＭ２の、反射に利用される領域は、幾何学的に光軸ＯＡの外にあって、ひとみから遠い領域内に位置する、言い換えると、この鏡は、専ら軸から外して照明される。第１凹面鏡ＣＭ１の直前に両凸負レンズＮＬが配置され、これを放射光は２回通過し、またこれは、ひとみに近い負レンズ群として、色補正の主部分に寄与する。
【００５３】
例として本明細書に説明した例示的な実施形態の幾つかの重要な特性が、まとめて表６に示されている。各例示的な実施形態について、像側開口数ＮＡ、構造が基づく作動波長λ、作動波長に対する波面誤差の二乗平均（ＲＭＳ）誤差、補正帯域幅△λ、使用帯域幅全体についての平均波面誤差ＲＭＳｐｏｌｙ、長手方向色収差ＣＨＬ、ガウス収差ＧＦ、凹面鏡の直径ＤＳ、最大レンズの直径ＤＬ、及び「トラック長さ」ＴＬ、すなわち物体面及び像面間の軸方向距離が示されている。
【００５４】
広帯域用途のための投影対物レンズが際立った色補正を示すことは、ＣＨＬ及びＧＦが非常に低い値であることからわかるであろう。凹面鏡及び最大レンズの直径の値から、反射屈折投影対物レンズの使用により、中程度のレンズ直径の比較的細長い光学系を構成することができ、その結果、レンズ材料を経済的に使用することもできることがわかる。色補正のために、おそらくは入手が限られている特殊ガラスを使用しなくても、これらの実際的な利点を得ることが可能である。例示的な実施形態はすべて、高品質かつ大量に入手可能である合成融解石英で形成されたレンズだけで構成される。
【００５５】
なお、２００６年５月１１日に出願されたドイツ特許出願第ＤＥ１０２００６０２２９５８．４号の開示内容は、その全体が本願明細書の一部を構成する。
【表２−１】
0005396673.tif 000003
【表２−２】
0005396673.tif 000004
【表２Ａ】
0005396673.tif 000005
【表２．１−１】
0005396673.tif 000006
【表２．１−２】
0005396673.tif 000007
【表２．１Ａ】
0005396673.tif 000008
【表２Ｂ−１】
0005396673.tif 000009
【表２Ｂ−２】
0005396673.tif 000010
【表２Ｂ−３】
0005396673.tif 000011
【表３−１】
0005396673.tif 000012
【表３−２】
0005396673.tif 000013
【表３Ａ】
0005396673.tif 000014
【表４】
0005396673.tif 000015
【表４Ａ】
0005396673.tif 000016
【表５】
0005396673.tif 000017
【表５Ａ】
0005396673.tif 000018
【表６】
0005396673.tif 000019
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態にしたがったマイクロリソグラフィ投影露光装置を概略的に示す。
【図２】図１に従った投影露光装置に使用するための反射屈折投影対物レンズの第１実施形態の概略的なレンズ断面図である。
【図３】反射屈折投影対物レンズの第２実施形態のレンズ断面図である。
【図４】反射屈折投影対物レンズの第３実施形態のレンズ断面図である。
【図５】反射屈折投影対物レンズの第４実施形態のレンズ断面図である。
【図１】
0005396673.tif 000020
【図２】
0005396673.tif 000021
【図３】
0005396673.tif 000022
【図４】
0005396673.tif 000023
【図５】
0005396673.tif 000024