(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射屈折対物系であって、
中心波長λ付近の波長帯域からの電磁放射線を用いて像側開口数ＮＡで対物系の物体面内の物体視野からのパターンを該対物系の像面領域内の像視野に結像するように光軸に沿って配置された複数の光学要素、
を含み、
前記光学要素は、
凹ミラーと、
中央アッベ数を定める異なるアッベ数を有する異なる材料から作られたレンズを含む複数のレンズと、
を含み、
投影対物系が、異なる波長に対して互いから偏位する波長帯域の各波長λに対するそれぞれのペッツヴァル面内に前記パターンの像を形成するように、前記複数のレンズの少なくとも１つは、前記中央アッベ数に等しいか又はそれよりも大きい第１のアッベ数を有する第１の材料から作られた第１のレンズであり、前記複数のレンズの少なくとも１つは、該中央アッベ数よりも小さいアッベ数を有する第２の材料から作られ、
前記像視野の縁部視野点での（最大像高さｙ’での）平面基準面からの所定の波長での前記ペッツヴァル面の前記像面領域内の前記光軸に対して平行に測定された、前記像視野の外縁におけるデフォーカス量ｐが、
ｄｐ／ｄλ＜（０．２λ／ＮＡ2）／ｎｍ
に従って前記波長λと共に変動し、
ここで、ｄｐ／ｄλとは、波長λに関するｐの導関数であり、
／ｎｍは、波長１ナノメートル辺りの変動量であることを意味し、
前記パターンを第１の中間像へと結像するように構成された第１の対物系部分、
前記第１の中間像を第２の中間像へと結像するように構成された第２の対物系部分、及び
前記第２の中間像を前記像面上に結像するように構成された第３の対物系部分、
を含み、
前記凹ミラーは、対物系の瞳面に又はそれに光学的に近く配置され、少なくとも１つの負のレンズを含む負の群が、放射線が該負の群を少なくとも２度反対方向に通過するような二重通過領域において該凹ミラーの前にかつその反射側に配置される、
ことを特徴とする反射屈折対物系。
【請求項２】
全ての前記レンズのうちの５０％よりも多くが、第１の材料から作られ、５０％未満が、第２の材料から作られることを特徴とする請求項１に記載の対物系。
【請求項３】
全ての前記レンズのうちの３０％未満が、第２の材料から作られることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の対物系。
【請求項４】
第２の材料から作られた少なくとも１つの第２のレンズが、負のレンズであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の対物系。
【請求項５】
前記負のレンズは、負の両凹レンズであることを特徴とする請求項４に記載の対物系。
【請求項６】
前記負のレンズは、該負のレンズの直近の少なくとも１つのレンズの光学自由直径よりも実質的に小さい光学自由直径を有することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の対物系。
【請求項７】
前記負のレンズは、対物系の最も大きいレンズの光学自由直径の８０％よりも小さい光学自由直径を有することを特徴とする請求項４、請求項５、又は請求項６に記載の対物系。
【請求項８】
前記負のレンズの前記光学自由直径は、対物系の前記最も大きいレンズの前記光学自由直径の５０％よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の対物系。
【請求項９】
前記負のレンズは、２つの隣接するレンズの間に配置され、該２つの隣接するレンズの各々は、該負のレンズの前記光学自由直径よりも実質的に大きい光学自由直径を有することを特徴とする請求項４から請求項８のいずれか１項に記載の対物系。
【請求項１０】
対物系を通過する放射線ビームのビーム直径が極小値を有する少なくとも１つのくびれ領域を含み、
前記負のレンズは、前記くびれ領域に位置決めされる、
ことを特徴とする請求項４から請求項９のいずれか１項に記載の対物系。
【請求項１１】
第２の材料の少なくとも２つの負のレンズを含むことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の対物系。
【請求項１２】
前記第１の材料は、溶融シリカ（ＳｉＯ2）であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の対物系。
【請求項１３】
前記光学要素は、第１のレンズ及び該第１のレンズと直接隣り合う第２のレンズから成る複レンズを含み、
前記第１のレンズは、第１の材料から作られた正のレンズであり、前記第２のレンズは、第２の材料から作られた負のレンズである、
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の対物系。
【請求項１４】
前記複レンズは、投影対物系の視野面に光学的に近くて主光線高さが対物系における最大主光線高さの少なくとも５０％である領域に配置されることを特徴とする請求項１３に記載の対物系。
【請求項１５】
前記複レンズは、放射線が該複レンズを反対方向に少なくとも２度通過するような二重通過領域に配置されることを特徴とする請求項１３に記載の対物系。
【請求項１６】
第１の材料から作られた正のレンズが、前記複レンズの前記第１のレンズの反対側にかつ該複レンズの前記第２のレンズと直接隣り合って配置されることを特徴とする請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載の対物系。
【請求項１７】
最大像高さｙ’における前記像視野の縁部視野点での平面基準面からの所定の波長での前記ペッツヴァル面の縦方向逸脱ｐを前記波長帯域内の各波長に対してλ／ＮＡ2未満まで低減することを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の対物系。
【請求項１８】
前記波長帯域の第１の波長λ1＜λでの第１のペッツヴァル面に前記パターンの第１の像を、かつ２ｎｍ又はそれよりも大きい波長差Δλ＝λ2−λ1だけ該第１の波長から分離した第２の波長λ2＞λでの第２のペッツヴァル面に該パターンの第２の像を形成することを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の対物系。
【請求項１９】
前記第２の対物系部分は、前記少なくとも１つの凹ミラーを含み、
前記第１の対物系部分は、屈折対物系部分であり、
前記第３の対物系部分は、屈折対物系部分である
ことを特徴とする請求項１に記載の対物系。
【請求項２０】
二重通過領域が幾何学的に第１の偏向ミラーと前記凹ミラーの間に形成されるように、前記物体面からの放射線を該凹ミラーに向けて偏向するか又は該凹ミラーからの放射線を前記像面に向けて偏向するように配置された第１の偏向ミラーを更に含み、
前記像面が前記物体面に対して平行であるように前記第１の偏向ミラーからの放射線を該像面に向けて偏向するように配置された第２の偏向ミラーを更に含む
ことを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の対物系。
【請求項２１】
前記第１の中間像を前記第２の中間像へと結像するように構成された前記第２の対物系部分は、条件０．８≦｜β2｜≦１．１に従う第２の倍率β2を有することを特徴とする請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載の対物系。
【請求項２２】
厳密に１つの凹ミラーが存在することを特徴とする請求項１から請求項２１のいずれか１項に記載の対物系。
【請求項２３】
投影対物系の像面の領域に配置された感放射線基板を該投影対物系の物体面の領域に配置されたマスクのパターンの少なくとも１つの像を用いて露光するように構成された投影露光装置であって、
中心作動波長λ付近の波長帯域からの紫外放射線を放出する放射線源と、
前記放射線源からの前記放射線を受光し、マスクのパターン上に向けられる照明放射線を成形する照明系と、
請求項１から請求項２２のいずれか１項に記載の対物系と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２４】
λ＞３００ｎｍであり、
前記波長帯域は、第１の波長λ1＜λと、１ｎｍよりも大きい波長差Δλ＝λ2−λ1だけ該第１の波長から分離した第２の波長λ2＞λとを含む、
ことを特徴とする請求項２３に記載の投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射屈折対物系に関する。対物系は、投影対物系の像面領域に配置された感放射線基板を投影対物系の物体面領域に配置されたマスクのパターンの少なくとも１つの像を用いて露光するマイクロリソグラフィ投影露光装置において用いることができる反射屈折投影対物系として構成することができる。本発明はまた、そのような反射屈折対物系を含む投影露光装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロリソグラフィ投影露光方法及び装置は、半導体構成要素及び他の微細パターン形成構成要素を製作するのに用いられる。マイクロリソグラフィ露光工程は、結像される構造のパターン、例えば、半導体構成要素の層の線パターンを保持又は形成するマスク（レチクル）を用いる段階を含む。パターンは、投影露光装置内で照明系と投影対物系の間の投影対物系の物体面領域に位置決めされる。紫外電磁スペクトルからの１次放射線（ＵＶ放射線）が１次放射線源によって供給され、照明系の光学構成要素によって変換されて、マスクパターンに誘導される照明放射線が生成される。マスク及びパターンによって修正された放射線は、投影対物系を通過し、露光される基板が配置された投影対物系の像面内にパターン像を形成する。通常、基板、例えば、半導体ウェーハは、感放射線層（フォトレジスト）を保持する。
【０００３】
現在、マイクロリソグラフィの分野では、様々な種類の１次放射線源が用いられている。一部の場合には、１次放射線源としてレーザが用いられる。レーザの自然帯域幅は、適切な帯域幅狭窄化デバイスによって狭窄化することができる。例えば、約Δλ＝５００ｐｍの自然帯域幅を３桁だけ低減することができ、露光に用いられる帯域幅Δλ≒０．５ｐｍを有する放射線が得られる。露光において比較的小さい帯域幅を有する放射線が用いられる場合には、投影対物系の光学要素によって引き起こされる色収差は、色補正（色収差の補正）に対する特別な労力なしに比較的小さく保つことができる。
【０００４】
比較的広い波長帯域からの紫外放射線を放出する１次放射線源を有するマイクロリソグラフィシステムでは状況が異なる。例えば、水銀蒸気ランプ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）を１次放射線源として用いることができる。特に、中心波長λ＝３６５．５ｎｍ±２ｎｍを有する投影露光システム（いわゆるｉ線システム）が長い間用いられている。これらのシステムは、水銀蒸気ランプのｉ線を利用し、その自然帯域幅は、フィルタを利用するか、又はいずれか他の方式で約２ｎｍのより幅狭の利用帯域幅Δλへと制限される。約４０５ｎｍにおける水銀ｈ線及び４３６ｎｍにおける水銀ｇ線のような水銀蒸気ランプの他のスペクトル線を露光において用いることができる。これらの線の各々の電磁スペクトルは、比較的幅広であり、それによってそのような広帯域放射線を用いる場合であっても要求分解能での低収差結像を保証するために、投影対物系が比較的有効な色収差補正を実現すべきであることが要件である。また、自然線幅のレーザ光源又は中程度の線幅狭窄化しか持たないレーザ源を用いることが望ましい場合には、色補正も必要とされる。
【０００５】
基本的に、色収差は、透過光学材料の屈折率ｎが波長λの関数として変化することに起因して発生する。一般的に、光学材料の屈折率は、長い波長よりも短い波長に対して高い。色収差は、様々なカテゴリに再分割することができる。色収差の第１のカテゴリは、理想的な像からの異なる波長で形成された像の位置、形状、及び／又はサイズの偏差を含む。これは、各波長に対して像が近軸領域内に形成され、通常これらの像が位置、形状、及び／又はサイズにおいて異なるという事実を説明している。第１のカテゴリの色収差を通常は「軸線方向の色収差」（又は軸線方向の色、ＡＸ）及び「倍率の色収差」（又は横方向の色、ＬＡＴ）と呼ぶ。
【０００６】
軸線方向色収差は、波長に伴う近軸焦点（又は像位置）の縦方向変動である。光学材料の屈折率が長波長よりも短波長に対して高い場合には、レンズ要素の各面において短波長がより大きく屈折され、従って、例えば、単純な正のレンズでは、比較的短い波長の光線が、比較的長い波長の光線よりもレンズに近い焦点へと誘導される。レンズの光軸に沿って２つの焦点間の近軸距離が軸線方向色収差である。短波長光線が長波長光線よりも正のレンズに近い焦点に誘導される場合には、通常、この縦方向色収差を「補正不足」又は「負」と呼ぶ。
【０００７】
レンズシステムが、異なる波長に対して異なるサイズの像を形成するか又は軸外点の像を色縁へと広げる場合には、異なる色に対する近軸像高さの間の差を通常、横方向の色又は倍率の色差で表している。
【０００８】
屈折率の色変動は、単色収差の変動ももたらし、これらの収差は、色収差の第２のカテゴリに要約することができる。単色収差の変動は、球面収差の色変動、コマ収差の色変動、非点収差の色変動、歪曲の色変動、及び像視野湾曲の色変動を含む。
【０００９】
一部の場合には、比較的広帯域の放射線源を併用する対物系において、特に延長像視野の外縁の近くで低いコントラストしか持たないブレ像が観察されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＵＳ６２０，９７８
【特許文献２】ＵＳ６，９０９，４９２Ｂ２
【特許文献３】ＵＳ２００４／０１６０６７７Ａ１
【特許文献４】ＵＳ２００３／００１１７５５Ａ１
【特許文献５】ＵＳ６，６６５，１２６
【特許文献６】ＥＰ１，４８０，０６５
【特許文献７】ＷＯ２００５／０４０８９０
【特許文献８】ＥＰ１，０６９，４４８Ａ１
【特許文献９】ＵＳ６，６３６，３５０
【特許文献１０】ＵＳ６，９９５，９１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の１つの目的は、広帯域放射線源によって供給される紫外放射線で作動させることができるマイクロリソグラフィにおいて有用な反射屈折対物系を提供することである。
本発明の別の目的は、広帯域放射線源によって供給される紫外放射線で作動された時に像視野全体にわたって十分なコントラストを有する像を発生させるマイクロリソグラフィにおいて有用な反射屈折対物系を提供することである。
本発明の別の目的は、ペッツヴァル和の色変動に関して良好な補正ステータスを有する反射屈折対物系を提供することである。
本発明の別の目的は、広帯域放射線源によって供給される紫外放射線で作動させることができ、材料の選択に関してかつ透過光学要素に用いられる材料の品質公差に関して製造が容易な反射屈折対物系を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の上記及び他の目的に対処するために、本発明の第１の構成により、請求項１の特徴を有する反射屈折対物系を提供する。好ましい実施形態は、従属請求項に提供している。これら全ての請求項の表現は、本明細書に引用によって組み込まれている。
反射屈折対物系は、中心波長λ付近の波長帯域からの電磁放射線を用いて像側開口数ＮＡで対物系の物体面内の物体視野からのパターンを対物系の像面領域内の像視野に結像するように光軸に沿って配置された複数の光学要素を含む。光学要素は、凹ミラー及び複数のレンズを含む。
【００１３】
複数のレンズは、中央アッベ数を定める異なるアッベ数を有する異なる材料から作られたレンズを含み、複数のレンズのうちの少なくとも１つは、中央アッベ数に等しいか又はそれよりも大きい第１のアッベ数を有する第１の材料から作られた第１のレンズであり、複数のレンズのうちの少なくとも１つは、中央アッベ数よりも小さいアッベ数を有する第２の材料から作られる。
投影対物系は、異なる波長に対して互いに偏位する波長帯域の各波長λに対するそれぞれのペッツヴァル面内にパターンの像を形成する。像視野の縁部視野点において（最大像高さｙ’における）平面基準面からの所定の波長でのペッツヴァル面の像面領域内の光軸に対して平行に測定された縦方向逸脱ｐは、ｄｐ／ｄλ＜（０．２λ／ＮＡ2）／ｎｍに従って波長λと共に変動する。
【００１４】
上述の平面基準面は、場合によってはガウス像面で表す対物系の近軸像面とすることができる。近軸像面は、近軸像（近軸光線によって形成される像）が形成される軸線方向位置において光軸に対して垂直に延びている。平面基準面は、対物系の最適焦点面とすることができる。一般的に、最適焦点面は、近軸像平面と一致せず、それに対して若干非合焦にされ、非合焦を含む全ての収差が良好に均衡する位置になる。
【００１５】
どの光学系にも、ペッツヴァル湾曲と従来的に呼ばれる一種の基本的な視野湾曲が付随する。非点収差が存在しない場合には、サジタル像面とタンゼンシャル像面とは互いに一致し、ペッツヴァル面上に横たわる。正のレンズ（正の屈折力を有するレンズ）は、システムにペッツヴァル面の内向きの湾曲を導入し、負のレンズ（負の屈折力を有するレンズ）は、逆向きの湾曲を導入する。ペッツヴァル湾曲１／ＲPは、ペッツヴァル面の曲率半径であるペッツヴァル半径ＲPの逆数であるペッツヴァル和１／ＲPによって与えられる。光屈折（屈折性）光学要素のペッツヴァル和は、次式のように定められる。
【００１６】
【数１】
0005616789.tif 000002
【００１７】
この式では、ＲPは、像空間内でのペッツヴァル面の曲率半径であり、ｎimgは、像空間内の屈折率であり、ｒiは、ｉ番目の系表面の曲率半径であり（入射する放射線に向けて凸の場合は正）、ｎi及びｎi-1は、ｉ番目の系表面の下流及び上流の媒体の屈折率である。非点収差が不在である場合には、ペッツヴァル湾曲は、像面の湾曲に対応する。反射面（ミラー）に対しては、次式のような条件が成り立つ。
【００１８】
【数２】
0005616789.tif 000003
【００１９】
ここで、ｎiは、ミラー面を取り囲む媒体の屈折率である。式（１）及び（２）は、正のレンズに対しては条件ＲP＜０が成り立つことを示しており、この条件は、ペッツヴァル面の内向きの湾曲に対応する。従って、平面物体の像は、放射線方向に向けて凹になり、一般的に、この条件を視野湾曲の「補正不足」と呼ぶ。それとは対照的に、凹ミラーでは、条件ＲP＞０が成り立ち、この条件は、視野湾曲の過補正に対応する。
【００２０】
ペッツヴァル面と近軸像面は、光軸上で一致する。ペッツヴァル面の湾曲は、ペッツヴァル面が、光軸から遠く分離した視野点において理想的な像面から逸脱する状況で生じる場合がある。ペッツヴァル面の湾曲は、像視野の外縁にある（最大像視野高さｙ’における）視野点における理想的な像面（通常は平坦な）からのペッツヴァル面のこの像空間内の光軸に対して平行に測定された縦方向逸脱ｐに置換される。従来「像視野湾曲」という用語は、最大像視野高さｙ’におけるそのような縦方向逸脱（又はサグ）を指す上で用いられ、像視野の曲率半径の逆数である「像視野の湾曲」と混同されないようにすべきである。
【００２１】
一般的に、像視野湾曲は、異なる波長に対して異なることになり、これは、光学系の「像視野湾曲の色変動」（又はペッツヴァル面の色変動）に対応する。言い換えれば、像視野湾曲（又はペッツヴァル和）は、波長λの関数である。１つの材料から作られたレンズしか持たない光学系（単一材料系）を考えると、式（１）は、全てのレンズの屈折率に関するパラメータｎg、及びレンズ間の空間内の媒体の屈折率に関するパラメータｎaを用いて、次式によって書き直すことができる。
【００２２】
【数３】
0005616789.tif 000004
【００２３】
【数４】
0005616789.tif 000005
【００２４】
ここで、以下の通りである。
【００２５】
【数５】
0005616789.tif 000006
【００２６】
【数６】
0005616789.tif 000007
【００２７】
式（３）は、系のペッツヴァル和への光屈折寄与を与える。式（３）の右辺の和の項では、パラメータｒi、1及びｒi、2は、それぞれレンズの入射面の曲率半径及び出射面の曲率半径を意味する。式（３ｂ）に定めている和の項Ｇに対応する式（３）の右辺の積における和の項は、光学系の純幾何学的特性を表し、それに対して式（３）における積の最初の係数がレンズの屈折率を含み、一般的に、ゼロとは異なり、波長と共に変動することは明らかである。従って、和の項（純幾何学的な項Ｇ）が０とは異なり、レンズに用いられる透過材料が光分散材料である（屈折率が波長と共に変動する）場合には、ミラーに隣接する媒体の光分散を無視することができると仮定して、式（３）に与えられたペッツヴァル和への寄与は、式（３ｃ）に与えられているように波長と共に変動する。
式（２）から明らかなように、反射面のペッツヴァル和への寄与は、反射面が、空気又は別の気体のような実質的に光分散のない媒体内に位置する限り、波長に依存しない。従って、反射屈折光学系内のペッツヴァル和の全ての色変動は、光学系の光屈折（屈折性）光学構成要素のペッツヴァル和の色変動に等しい。
【００２８】
上述のように、ペッツヴァル和は、最適な品質を有する像が生成される（非点収差のような他の収差が存在しない場合に）像視野の湾曲を表すパラメータである。ある光学系に対して所定の像視野湾曲が許容可能であるか否かを判断することが望ましい場合には、以下の通りに問題に対処することができる。像視野の像高さｙ’にある縁部視野点における基準像面からのペッツヴァル面のこの像面領域内の光軸に対して平行に測定された縦方向逸脱ｐは、次式のように書くことができる。
【００２９】
【数７】
0005616789.tif 000008
【００３０】
ここで、ＲPは、ペッツヴァル半径である（ペッツヴァル面の半径）。縦方向逸脱ｐは、光軸又は別の形状の面に対して垂直な平面面とすることができる基準面からの像視野の外縁における非合焦に事実上対応する。像視野にわたって回折限界像を得ることが望ましい場合には、この非合焦（縦方向逸脱）は、次式で定められるレイリー単位に比例する焦点深度（ＤＯＦ）の所定の分率を超えてはならない。
【００３１】
【数８】
0005616789.tif 000009
【００３２】
従って、ペッツヴァル和から生じる非合焦は、次式に従う所定の閾値を超えてはならない。
【００３３】
【数９】
0005616789.tif 000010
【００３４】
一般的に、回折限界結像が望ましい場合は、条件Ａ＜１が成り立たねばならない。
【００３５】
ペッツヴァル和が波長と共に変動する場合には、波長λに関するｐの導関数ｄｐ／ｄλがゼロとは異なる有限値を有するように、上記に定めた縦方向逸脱ｐも同様に波長と共に変動する。波長λに関するｐの導関数ｄｐ／ｄλは、光学系における像視野湾曲の色変動のマグニチュードを特徴付けるのに用いることができる。波長λに関するｐの導関数ｄｐ／ｄλは、次式が満たされるように、意図する使用の波長帯域内の閾値Ｂを超えてはならない。
ｄｐ／ｄλ＜Ｂ          （７）
少なくとも２つの波長λ1及び波長差Δλだけ分離したλ2を用いることが望ましい広帯域用途では、条件（６）は、次式のように書き直すことができる。
ｄｐ／ｄλ*Δλ＜Ａ*１ＲＵ          （８）
【００３６】
対物系が、マイクロリソグラフィシステムにおける投影対物系として用いられるように構成される場合には、異なる波長に対して形成される像が、互いに比較的近く共通の像視野領域内に位置し、共通像視野領域が、構成要素の経済的な製造を可能にするのに十分に大きい区域内で基本的に平坦であることが望ましいであろう。これらの実施形態では、対物系は、像領域内での第１及び第２の波長の各々における像視野湾曲を対物系の焦点深度よりも小さく低減させるように構成することができる。焦点深度（ＤＯＦ）は、レイリー単位ＲＵ＝λ／ＮＡ2に比例する。
【００３７】
本発明の第１の構成による反射屈折対物系では、色補正、特にペッツヴァル湾曲の色変動の補正を助勢するために、レンズにおいて少なくとも２つの透過光学材料が用いられる。これらの実施形態では、複数のレンズは、異なるアッベ数を有する異なる材料から作られたレンズを含む。屈折率ｎ（波長λに依存する）を有する材料におけるアッベ数νは、一般的に、次式のように定めることができる。
【００３８】
【数１０】
0005616789.tif 000011
【００３９】
ここで、λ1及びλ2＞λ1は、アッベ数の計算に向けて帯域幅を判断する異なる波長であり、ｎは、λ2とλ1の間の波長λにおける屈折率であり、ｎλ1,ｎλ2は、それぞれλ1及びλ2における屈折率である。アッベ数は、場合によっては「逆相対分散」と呼び、一般的に、比較的高いアッベ数が、比較的低い分散を有する材料に対応し、その逆も同様であることを示し、ここで、材料の分散は、波長に関する屈折率の変化率、すなわち、ｄｎ／ｄλである。
【００４０】
屈折光学系における色収差補正の従来の理論は、波長帯域内の２つ又はそれよりも多くの異なる波長における軸線方向色収差を補正するには、異なる分散（又はアッベ数）を有する少なくとも２つの異なる光学材料を組み合わせる必要があることを説いている。従来、２つの波長が共通の焦点に誘導される光学系を「アクロマート」と呼ぶ。３つの波長が共通の焦点に誘導される光学系を通常は「アポクロマート」と呼ぶ。「スーパーアポクロマート」という用語は、４つ又はそれよりも多くの波長が共通の焦点に誘導される光学系を表す上に用いることができる。
【００４１】
軸線方向色収差（ＡＸ）の補正は、色補正された対物系を得るための前提条件と考えることができるが、広帯域放射線源が用いられる場合に延長像視野領域内で有用な像を得るには、ＡＸのみの補正では十分な条件下ではない。像視野湾曲の色変動の補正に対処するためには、ＡＸのみではなく、付加的な対策が必要とされ、ここで、この対策に対してより詳細に説明を行うことにする。
異なるアッベ数を有する複数の異なる材料を用いる全ての光学系において「中央アッベ数」を定めることができる。「中央アッベ数」は、サンプルの上半分を下半分と分割する数値として統計学的に判断することができる。有限個の数値リストの中央値は、奇数である有限個のリストの全ての数値を最低値から最高値まで配列し、中央値を決める要素のうちの中央の１つを選出することによって得ることができる。リスト上に偶数個の数値が存在する場合には、本出願の目的では、中央値は、２つの中央値の平均値として定められる。例えば、複数のレンズの全てのレンズのうちの６０％が１つの同じ第１の材料から作られ、４０％が第２の材料から作られる場合には、中央アッベ数は、第１の材料のアッベ数である。
【００４２】
複数のレンズのうちの少なくとも１つは、中央アッベ数に等しいか又はそれよりも大きい第１のアッベ数を有する第１の材料から作られた第１のレンズとすることができ、複数のレンズのうちの少なくとも１つは、中央アッベ数よりも小さいアッベ数を有する第２の材料から作ることができる。本出願の目的では、第１の材料（比較的大きいアッベ数を有し、一般的に、比較的小さい分散に対応する）を「相対的クラウン材料」又は単に「クラウン材料」で表すことにし、それに対して比較的小さいアッベ数（一般的に、比較的高い分散に対応する）を有する第２の材料を「相対的フリント材料」又は単に「フリント材料」で表すことにする。
【００４３】
一部の実施形態では、全てのレンズのうちの５０％よりも多くが第１の材料から作られ、５０％未満が第２の材料から作られる。一部の実施形態では、全てのレンズのうちの３０％未満又は全てのレンズのうちの２０％未満が第２の（比較的高い分散の）材料から作られる。
一部の実施形態では、全てのレンズのうちの５０％よりも多くが第２の材料から作られ、５０％未満が第１の材料から作られる。
【００４４】
像視野湾曲の色変動補正では、少なくとも１つの第２のレンズ（第２の材料から作られた）が負のレンズの場合に有利であることが見出されている。言い換えれば、相対的クラウン材料で作られたレンズと組み合わされた相対的フリント材料から作られた少なくとも１つのレンズは、像視野湾曲の色収差を補正するのに強力な屈折手段とすることができる。
負のレンズが比較的強い屈折力を有することは好ましいとすることができる。従って、負のレンズは、メニスカスレンズとして設計することができるが、一部の実施形態では、負のレンズは、負の両凹レンズである。負のレンズは、平凹レンズとしてもよい。
【００４５】
主に軸線方向色収差（ＡＸ）の補正を助勢するために設けられた負のレンズとは異なり、像視野湾曲の色変動の補正を助勢することに専用の負のレンズは、例えば、隣接するレンズと比較した場合に、直径が比較的小さいものでなければならない。負のレンズは、負のレンズの直近の少なくとも１つのレンズの光学自由直径よりも実質的に小さい光学自由直径を有することができる。例えば、負のレンズは、２つの隣接するレンズの間に配置することができ、２つの隣接するレンズの各々は、負のレンズの光学自由直径よりも、例えば、少なくとも１０％、又は少なくとも２０％だけ実質的に大きい光学自由直径を有する。一部の実施形態では、負のレンズは、対物系の最も大きいレンズ（最大光学自由直径を有するレンズ）の光学自由直径の８０％よりも小さい光学自由直径を有する。負のレンズの光学自由直径は、対物系の最大レンズの光学自由直径の７０％よりも小さく、６０％よりも小さく、及び／又は５０％よりも小さいとすることができる。
【００４６】
負のレンズは、比較的低い周辺光線高さの領域に配置することができる。それによって比較的強い負の屈折力を有する負のレンズを設計し、一方、同時に負のレンズの光分散効果を補償するのに高い屈折力の正のレンズを設ける必要がないように、対物系の全体的な屈折力への負のレンズの寄与を比較的小さく保つことが可能になる。一部の実施形態では、対物系は、対物系を通過する放射線ビームのビーム直径が極小値を有する少なくとも１つのくびれ領域を含み、負のレンズは、くびれ領域に位置決めされる。
上述の負のレンズは、物体面又は像面のような対物系の視野面の近くに位置決めすることができる。１つ又はそれよりも多くの実中間像を有する実施形態では、負のレンズを中間像の近くに位置決めすることができる。
一部の実施形態では、像視野湾曲の色変動を補正するのに相対的フリント材料で作られた１つの負のレンズのみで十分である場合があるが、他の実施形態は、第２の材料から成る少なくとも２つの負のレンズを有する。必要に応じて、第２の材料から成る２つよりも多くの負のレンズを設けることができる。負のレンズは、同じか又は異なる相対的フリント材料から作ることができる。
【００４７】
一部の実施形態では、レンズの殆どは、約１９０ｎｍほどの短さの紫外波長に至るまで基本的に吸収がなく、確立された工程でそれ程の経費を要さずに製造することができる溶融シリカ（ＳｉＯ2）で作られる。
溶融シリカは、異なる材料と組み合わせることができる。例えば、一部の実施形態では、溶融シリカから成るレンズは、溶融シリカよりも大きい相対分散を有する１つ又はそれよりも多くの材料で作られたレンズと組み合わされる。これらの組合せでは、溶融シリカレンズは「相対的クラウン材料」から作られ、それに対して他方のレンズは、「相対的フリント材料」から作られる。これらの組合せでは、ＦＫ５、ＬＦ５、又はＬＬＦ１（ドイツのマインツ市所在のＳＣＨＯＴＴによって販売されている）のような特殊光学ガラス、又はＯＨＡＲＡのような他の製造業者によって供給される同等のガラスを相対的フリント材料として用いることができる。他の材料の組合せでは、溶融シリカは、対物系の他のレンズよりも比較的高い分散を有する相対的フリント材料とすることができる。例えば、溶融シリカレンズは、例えば、１９３ｎｍ作動波長に向けて設計された対物系の実施形態では、フッ化カルシウムで作られたレンズと組み合わせることができる。この材料の組合せでは、フッ化カルシウムは、相対的クラウン材料として機能する。
【００４８】
像視野湾曲の色変動の十分な制御を有する広帯域用途において有用な反射屈折対物系は、様々な方式で構成することができる。
一部の実施形態では、凹ミラーは、対物系の瞳面に又はそれに光学的に近く配置され、少なくとも１つの負のレンズを含む負の群が、放射線が負の群を少なくとも２度反対方向に通過するように、凹ミラーの前の凹ミラーの反射側の二重通過領域に配置される。負の群は、凹ミラーの直近の結像の周辺光線高さ（ＭＲＨ）が、主光線高さ（ＣＲＨ）よりも大きいことによって特徴付けることができる瞳に近い領域に位置決めすることができる。好ましくは、負の群の領域内では、周辺光線高さは、主光線高さの少なくとも２倍、特に、少なくとも５から１０倍大きい。薄いレンズの軸線方向色収差ＡＸは、レンズの位置における周辺光線高さの二乗に比例する（かつレンズの屈折力及び分散に比例する）ので、大きい周辺光線高さの領域内の負の群は、色補正、特に軸線方向色収差ＡＸの補正に実質的に寄与することができる。上記に加えて、投影放射線は、凹ミラーの直近に配置された負の群を反対の放射通過方向に２度通過し、その結果、負の群の色過補正効果が２度利用される。負の群は、例えば、単一の負のレンズで構成するか又は少なくとも２つの負のレンズを含むことができる。
瞳又はその近くに配置された凹ミラーとミラー面の直前に配置された負の群との「Ｓｃｈｕｐｍａｎｎアクロマート」方式（ＵＳ６２０，９７８参照）で作用する組合せは、反射屈折システム内で様々な構造で利用することができる。
【００４９】
本発明の上記及び他の目的に対処するために、本発明の第２の構成により、請求項５５の特徴を有する反射屈折対物系を提供する。好ましい実施形態を従属請求項に提供している。これら全ての請求項の表現は、本明細書に引用によって組み込まれている。
第２の構成による反射屈折対物系では、対物系は、反対の向きに湾曲した反射面を有する少なくとも２つの湾曲ミラーを含むように、少なくとも１つの凹ミラーに加えて少なくとも１つの凸ミラーを含む。凸ミラーは、発散（負の）レンズと同様に負の屈折力を有するが、いかなる分散も持たない。ペッツヴァル和への凸ミラーの寄与は、湾曲ミラーの曲率半径にのみ依存する。ペッツヴァル和への凸ミラーの寄与は、凹ミラーの寄与とは反対の符号を有する。
【００５０】
少なくとも１つの凹ミラーに加えて、少なくとも１つの凸ミラーが設けられる場合には、十分な色補正、特に像視野湾曲（ペッツヴァル和）の色変動の補正を得るのに異なるアッベ数を有する材料の混在はもはや必要ないとすることができるので、屈折光学要素に用いられる複数又は単一の材料の選択を簡略化することができる。一部の実施形態では、複数のレンズのうちの少なくとも９０％又は複数のレンズの全ては、基本的に同じアッベ数を有する１つ又は複数の材料から作られる。アッベ数の差は、例えば、２０％よりも小さいとすることができる。一部の実施形態では、複数のレンズの全てのレンズは、同じ材料から作られる。この同じ材料は、溶融シリカ（ＳｉＯ2）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）、又はＢＫ７又はＦＫ５のような一般的なクラウンガラス、又は類似の光学特性を有するガラスとすることができる。
【００５１】
対物系の全てのレンズにおいて１つの光学材料だけが用いられる（単一材料系）場合には、対物系の製造業者は、異なるガラス種類の分散又は部分分散のような材料特性における厳密な仕様にそれ程依存しない。例えば、光学系の全てのレンズに用いられる１つの材料の分散又は部分分散が、電荷変動に起因して変動する場合には、これらの変動は、基本的に用いられる全ての光学要素において同じであり、従って、比較的単純な調節によって比較的容易に補償することができる。１つよりも多くの材料が用いられ、用いられる材料の各々の光学特性が電荷変動に起因して異なる方式で変動する場合があり、もはや比較的単純な調節での補償が許されない場合には、一般的に、そのような補償はより困難であると考えられる。
【００５２】
像視野湾曲を特徴付ける反射屈折システムのペッツヴァル和は、全ての光屈折（屈折性）系メンバのペッツヴァル和と全ての光反射（反射性）系メンバのペッツヴァル和との和である。式（３ｃ）から分るように、屈折レンズにおける波長に伴うペッツヴァル和の変動は、用いられるレンズ材料の分散ｄｎ／ｄλに依存する。しかし、式（３ａ）から分るように、反射システム要素のペッツヴァル和は、波長と共に変化せず（周囲の媒体、一般的に、空気又は他の気体が分散を示さないと仮定して）、従って、波長に伴うペッツヴァル和の全体変化は、ペッツヴァル和への光屈折寄与によって与えられる。１つだけの材料又は非常に似通ったアッベ数を有する複数材料を有する光学系内で像視野湾曲の色変動を補正することが望ましい場合には、全ての屈折構成要素のペッツヴァル和が、波長と共に大きく変化しないように実質的に０であるか、又は極めて小さい値しか得ないことが好ましい。
【００５３】
比較的大きい視野サイズにわたって対物系の全体的なペッツヴァル和の十分な補正を有することが望ましい場合には、全体ペッツヴァル和がゼロになることが必要とされ、従って、ペッツヴァル和への全ての反射構成要素の寄与も基本的にゼロでなければならない。これは、凹ミラーの各々及び少なくとも１つの凸ミラーが基本湾曲（すなわち、ミラーの頂点における反射面の湾曲、頂点湾曲とも表す）を有し、全ての湾曲ミラーの基本湾曲の和が実質的にゼロであることを提供することによって達成することができる。１つ又はそれよりも多くの凸ミラーを設けることができる。
【００５４】
別の構成により、中心波長λ付近の波長帯域からの電磁放射線を用いて像側開口数ＮＡにおいて対物系の物体面内の物体視野からのパターンを対物系の像面領域内の像視野に結像するように光軸に沿って配置された複数の光学要素を含む反射屈折対物系を提供する。光学要素は、凹ミラー及び複数のレンズを含む。投影対物系は、波長帯域の第１の波長λ1＜λにおいて第１のペッツヴァル面内にパターンの第１の像を形成し、５ｎｍよりも大きい波長差Δλ＝λ2−λ1だけ第１の波長から分離した第２の波長λ2＞λにおいて第２のペッツヴァル面内にパターンの第２の像を形成する。第１のペッツヴァル面と第２のペッツヴァル面の間の像面領域内の光軸に対して平行に測定された縦方向ペッツヴァル面逸脱ΔＰＳは、像視野内の全ての視野点においてλ／ＮＡ2よりも小さい。
【００５５】
別の構成により、中心波長λ付近の波長帯域からの電磁放射線を用いて像側開口数ＮＡで対物系の物体面内の物体視野からのパターンを対物系の像面領域内の像視野に結像するように光軸に沿って配置された複数の光学要素を含む反射屈折対物系を提供する。光学要素は、凹ミラー及び複数のレンズを含む。投影対物系は、異なる波長に対して互いに偏位する波長帯域の各波長λに対するそれぞれのペッツヴァル面内にパターンの像を形成する。複数のレンズは、実質的に異なるアッベ数を有する異なる材料から作られたレンズを含む。像視野の縁部視野点での（最大像高さｙ’での）平面基準面から所定の波長におけるペッツヴァル面の像面領域内の光軸に対して平行に測定された縦方向逸脱ｐは、ｄｐ／ｄλ＜（７．７λ／ＮＡ2）／ｎｍに従って波長λと共に変動する。
【００５６】
別の構成により、中心波長λ＜３００ｎｍ付近の波長帯域からの電磁放射線を用いて像側開口数ＮＡで対物系の物体面内の物体視野からのパターンを対物系の像面領域内の像視野に結像するように光軸に沿って配置された複数の光学要素を含む反射屈折対物系を提供する。光学要素は、凹ミラー及び複数のレンズを含む。投影対物系は、異なる波長に対して互いに偏位する波長帯域の各波長λに対するそれぞれのペッツヴァル面内にパターンの像を形成する。複数のレンズは、実質的に異なるアッベ数を有する異なる材料から作られたレンズを含む。像視野の縁部視野点での（最大像高さｙ’での）平面基準面から所定の波長におけるペッツヴァル面の像面領域内の光軸に対して平行に測定された縦方向逸脱ｐは、ｄｐ／ｄλ＜（１５λ／ＮＡ2）／ｎｍに従って波長λと共に変動する。
【００５７】
以下の特徴は、本発明の異なる構成による全ての実施形態に存在する。
一部の実施形態では、像視野は、３ｍｍよりも大きい最大像視野高さｙ’によって定められる像視野サイズを有する。最大像視野高さの２倍は、例えば、リソグラフィ目的で実際に用いることができる像視野直径に対応する。最大像視野高さｙ’は、例えば、５ｍｍ又はそれよりも大きく、８ｍｍ又はそれよりも大きく、１０ｍｍ又はそれよりも大きく、又は１５ｍｍ又はそれよりも大きいとすることができる。
【００５８】
実施形態は、像側開口数ＮＡ＞０．２を有することができ、それによって例えばマイクロリソグラフィにおける使用が可能になる。一部の実施形態では、像側開口数ＮＡ＞０．３，ＮＡ＞０．４，又はＮＡ≧０．５が得られる。像側開口数は、ＮＡ≧０．６，ＮＡ≧０．７，又はＮＡ≧０．８のように更に大きいとすることができる。実施形態は、液浸構成において用いることができ、それによって対物系がそのような液浸作動に向けて構成された場合には、ＮＡ≧１．０が可能になる。
【００５９】
波長帯域は、波長λ≧３００ｎｍを含むことができる。例えば、１次放射線が水銀蒸気感放射線によって供給される場合には、波長帯域は、水銀ｇ、ｈ、及びｉ線のうちの少なくとも１つを含むことができる。一部の実施形態では、波長帯域は、少なくとも２つの水銀スペクトル線、例えば、水銀ｇ、ｈ、及びｉ線の各々を含むことができる。波長帯域は、例えば、λ＜２６０ｎｍ又はλ＜２００ｎｍのような波長λ＜３００ｎｍを含むことができる。波長は、１００ｎｍよりも長く、又は１５０ｎｍよりも長いとすることができる。３００ｎｍよりも短い波長は、レーザ感放射線によって供給することができる。
【００６０】
波長帯域は、１つのスペクトル線領域の放射線のみを含むことができ、この場合、スペクトル線領域のかなりの量のエネルギを用いることができる。波長差Δλは、一部の場合は、０．１ｎｍ又はそれよりも大きく、１ｎｍ又はそれよりも大きく、又は２ｎｍ又はそれよりも大きいとすることができる。Δλ＞５ｎｍのようなより大きい波長差が可能である。一部の実施形態では、Δλ＞１０ｎｍ、Δλ＞２５ｎｍ、又はΔλ＞５０ｎｍである。例えば、波長帯域が水銀ｇ、ｈ、及びｉ線の各々を含む場合には、Δλは、７０ｎｍよりも大きいとすることができる。Δλは、２００ｎｍよりも小さく、又は１００ｎｍよりも小さいとすることができる。
以上の及び他の特性は、特許請求の範囲だけではなく、本明細書及び図面においても参照することができ、個々の特徴は、本発明及び他の分野の実施形態として単独又は部分結合のいずれにおいても用いることができ、個々に有利かつ特許請求可能な実施形態を表すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】照明系及び投影対物系を有するマイクロリソグラフィのための投影露光装置の実施形態の概略図である。
【図２Ａ】水銀蒸気放射線源及び色補正された投影対物系を用いる投影露光装置の概略図である。
【図２Ｂ】異なる放射線スペクトルの概略図である。
【図２Ｃ】異なる放射線スペクトルの概略図である。
【図２Ｄ】像視野のサイズ及び形状に関する図である。
【図３Ａ】反射屈折投影対物系の第１の実施形態の図である。
【図３Ｂ】第１の実施形態の光学特性を表す図である。
【図３Ｃ】第１の実施形態の光学特性を表す図である。
【図４Ａ】反射屈折投影対物系の第２の実施形態の図である。
【図４Ｂ】第２の実施形態の光学特性を表す図である。
【図５Ａ】反射屈折投影対物系の第３の実施形態の図である。
【図５Ｂ】第３の実施形態の光学特性を表す図である。
【図５Ｃ】第３の実施形態の光学特性を表す図である。
【図５Ｄ】第３の実施形態の光学特性を表す図である。
【図６Ａ】反射屈折投影対物系の第４の実施形態の図である。
【図６Ｂ】第４の実施形態の光学特性を表す図である。
【図６Ｃ】第４の実施形態の光学特性を表す図である。
【図６Ｄ】第４の実施形態の光学特性を表す図である。
【図６Ｅ】第４の実施形態の光学特性を表す図である。
【図７Ａ】反射屈折投影対物系の第５の実施形態の図である。
【図７Ｂ】第５の実施形態の光学特性を表す図である。
【図７Ｃ】第５の実施形態の光学特性を表す図である。
【図７Ｄ】第５の実施形態の光学特性を表す図である。
【図８Ａ】反射屈折投影対物系の第６の実施形態の図である。
【図８Ｂ】第６の実施形態の光学特性を表す図である。
【図８Ｃ】第６の実施形態の光学特性を表す図である。
【図８Ｄ】第６の実施形態の光学特性を表す図である。
【図９Ａ】反射屈折投影対物系の第７の実施形態の図である。
【図９Ｂ】第７の実施形態の光学特性を表す図である。
【図９Ｃ】第７の実施形態の光学特性を表す図である。
【図９Ｄ】第７の実施形態の光学特性を表す図である。
【図１０Ａ】反射屈折投影対物系の第８の実施形態の図である。
【図１０Ｂ】第８の実施形態の光学特性を表す図である。
【図１０Ｃ】第８の実施形態の光学特性を表す図である。
【図１０Ｄ】第８の実施形態の光学特性を表す図である。
【図１０Ｅ】第８の実施形態の光学特性を表す図である。
【図１１Ａ】反射屈折投影対物系の第９の実施形態の図である。
【図１１Ｂ】第９の実施形態の光学特性を表す図である。
【図１１Ｃ】第９の実施形態の光学特性を表す図である。
【図１２】図１１Ａに示す投影対物系の３つの変形を示す図である。
【図１３Ａ】反射屈折投影対物系の第１０の実施形態の図である。
【図１３Ｂ】第１０の実施形態の光学特性を表す図である。
【図１４】図１３Ａの投影対物系の２つの変形を示す図である。
【図１５】実施形態による顕微鏡対物系を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
好ましい実施形態の以下の説明では、「光軸」という用語は、光学要素の湾曲中心を通過する直線又は一連の直線セグメントを指す。光軸は、光軸の続く直線セグメント間に角度が含まれるように、折り返しミラー（偏向ミラー）によって折り返すことができる。下記に提供する例では、物体は、集積回路の層のパターン又はいずれか他のパターン、例えば、格子パターンを保持するマスク（レチクル）である。物体の像は、基板として機能するウェーハ上に投影され、基板は、感光層で被覆されるが、液晶ディスプレイの構成要素又は光学格子のための基板のような他の種類の基板も利用可能である。
図に示している設計の仕様を開示するのに表を提供している場合には、１つ又は複数の表にそれぞれの図と同じ番号を振っている。理解を容易にするために、図内の対応する特徴には、同様又は同一の参照識別記号を振っている。レンズを指定する場合に、識別記号Ｌ３−２は、第３の対物系部分における第２のレンズ（放射線伝播方向に見て）を表している。
【００６３】
図１は、大規模集積半導体構成要素の特定の層を製作するように構成され、設定に依存してＲ＝１８０ｎｍ又はそれ未満に至るまで細かい分解能による露光を可能にするウェーハスキャナＷＳの形態のマイクロリソグラフィ投影露光装置を略示している。露光装置の１次放射線源Ｓは、約４３６ｎｍにおける水銀ｇ線、約４０５ｎｍにおける水銀ｈ線、及び約３６５ｎｍにおける水銀ｉ線を含む波長帯域内の紫外放射線を放出する高屈折力水銀アーク放電ランプを含む。一部の実施形態では、露光において３つの水銀線の各々からの放射線強度が用いられ、従って、１次放射線源の下流の光学系を最短波長（ｉ線）と最長波長（ｇ線）の間の約７０ｎｍ（又はそれよりも大きい）の波長差Δλを有する広波長帯域からの異なる波長で正しく作動するように構成すべきである。
【００６４】
下流の照明系ＩＬＬは、１次放射線源Ｓから光を受光し、その出射平面ＥＸ内に、投影対物系ＰＯのテレセントリック性要件に適合し、照明系の光軸ＯＡiに中心が定められた大きく鮮明に範囲が定められた均一に照明される照明視野を生成する。照明系ＩＬＬは、照明モードを設定するためのデバイスを有し、この例では、可変干渉度を有する従来の照明と、環状照明と、双極又は四重極照明との間で変更することができる。
【００６５】
製作される半導体構成要素の特定の層のマスク上に配置されたパターンが、照明系の出射平面ＥＸと一致する投影対物系の物体平面ＯＳ内に位置するように、照明系の出射側の最後の光学要素と投影対物系の入射口の間には、マスクＭを保持及び操作するためのデバイスＲＳが配置される。照明系の光軸ＯＡiと投影対物系ＰＯの光軸ＯＡとは、投影対物系の光軸ＯＡに関連して軸外視野を発生させるために、互いに対して横方向にオフセットされる。マスクを保持及び操作するための通常は「レチクル台」と呼ぶデバイスＲＳは、マスクを投影対物系の物体面ＯＳに対して平行に、又は投影対物系及び照明系の光軸に対して垂直の走査方向（ｙ方向）に移動することを可能にするスキャナ駆動部を含む。
【００６６】
投影対物系ＰＯは、マスク平面とも呼ぶ平面ＥＸの下流の放射線経路内に続く。投影対物系は、マスクによって保持される構造の縮小像をフォトレジスト層で被覆したウェーハＷ上に縮小スケール、例えば、４：１，５：１，又は１０：１で結像するように構成された縮小対物系とすることができる。投影対物系は、単位倍率（１：１）システムとすることができる。感光基板として機能するウェーハＷは、その平面基板面が、投影対物系ＰＯの平面像面（像平面）と一致するように配置される。ウェーハは、マスクＭに対して平行な方式でマスクＭと同期してウェーハを移動するためにスキャナ駆動部を含むデバイスＷＳＴ（ウェーハ台）によって保持される。
【００６７】
投影対物系ＰＯは、像面ＩＳに最も近い最後の透過光学構成要素として最後の光学要素ＬＯＥを有する。最後の光学要素の出射面は、投影対物系の最後の光学面であり、投影対物系の出射面と基板面の間に気体が充填された間隙が置かれるように、ウェーハの基板面の上方数ミリメートルの作動距離の位置に配置される（乾式システム）。他の実施形態では、最後の光学要素ＬＯＥとウェーハの間の作動距離が、液浸液（例えば、水）で充填される液浸システムが用いられる。最後の光学要素ＬＯＥは平凸レンズとすることができ、平面出射面を形成する。一部の実施形態では、最後の光学要素は、平行平面プレートによって形成することができ、同様に投影対物系の平面出射面を形成する。投影対物系の出射面は、湾曲したものとすることができる。そのような湾曲出射面は、例えば、両凸レンズ状に形成された最後の光学要素によって形成することができる。一部の実施形態では、最後の光学面（投影対物系の出射面）は凹状とすることができる。
【００６８】
投影対物系ＰＯは、縮小対物系又は１：１対物系として設計することができる。対物系は、複数の略示しているレンズ（一般的な数のレンズは、多くの場合に１０よりも多く、又は１５よりも多いレンズである）、及び適切な場合に有する他の透過光学構成要素に加えて、この例の場合は投影対物系の瞳面の近くに配置された（少なくとも１つの）凹ミラーＣＭを有する。マイクロリソグラフィ分野の多くの用途において、投影対物系の像側開口数はＮＡ＞０．６であり、多くの実施形態において、ＮＡは、ほぼＮＡ＝０．６５とＮＡ＝０．８５の間にある。その結果、放射線源Ｓによって事前に定められる作動波長に対して、Ｒ＝１８０ｎｍ又はそれ未満に至るまでの細かい一般的な分解能が可能である。基本的に、像側ＮＡと放射線源の波長との組合せに依存して、約１５０ｎｍ、１３０ｎｍ、１００ｎｍ、又は９０ｎｍ又はそれ未満に至るまでの細かい一般的な分解能も可能である。
【００６９】
投影対物系が、望ましい波長帯域内の所定の波長又は所定の複数の波長に対して正しく機能するためには、投影対物系が設計される波長帯域からの光を利用した基板の露光を可能にするように投影対物系を構成すべきである。この波長帯域を「設計波長帯域」で表す場合があり、設計波長帯域は、投影対物系の光学性能が、比較的低い収差レベルしか持たない回折限界結像を可能にするのに十分良好である波長を含む波長範囲を表している。例えば、投影対物系の構成が、設計波長帯域が水銀ｇ、ｈ、及びｉ線を含むようなものである場合には、投影対物系は、投影露光装置の光源としての高屈折力水銀アーク放電ランプと併せて用いることができる。従って、水銀アーク放電ランプとの併用に向けて構成された投影対物系は、約３６５ｎｍにおける水銀線（ｉ線）、約４０５ｎｍにおける水銀線（ｈ線）、及び約４３６ｎｍにおける水銀線（ｇ線）のうちの少なくとも１つに対して最適化しなければならず、それに対して光学性能は、設計波長帯域の外側では大きく劣化する場合がある。一般的に、水銀ｇ、ｈ、ｉ線を含む設計波長帯域に対してのみ最適化された投影対物系は、約２６０ｎｍよりも短い波長を有する深紫外（ＤＵＶ）におけるもののようなかなり短い波長、及び／又は例えば約５００ｎｍよりも長い波長における可視波長範囲内での露光では正しく作動させることができない。
【００７０】
投影対物系は、有用な像が比較的幅狭な波長帯域内の１つの波長だけに対して形成されるように設計することができる。本出願で説明する実施形態は、波長差Δλだけ分離した２つ又はそれよりも多くの波長で作動するように補正される。波長差は、例えば、約５０ｐｍ（５０ピコメートル）又はそれよりも大きく、１００ｐｍ又はそれよりも大きく、１ｎｍ（１ナノメートル）又はそれよりも大きく、又は２ｎｍ又はそれよりも大きいとすることができる。波長差は、例えば、条件Δλ＜０．２５μｍに従って数十ナノメートル又はそれよりも大きいものに至るほど大きいとすることができる。図２の例示的な実施形態は、７０ｎｍよりも大きい波長差Δλに対応する水銀ｇ、ｈ、ｉ線の波長に基本的に対応する３つの波長に対して色補正される。そのような場合には、露光において全ての水銀線を用いることができ、それによって１次放射線源の出力屈折力のより大きい部分を露光において利用することができ、単位時間当たりに露光される基板のより高い処理量が可能になる。
【００７１】
上述のように、像視野領域内に像を形成するように設計されたどの光学結像系も、従来ペッツヴァル湾曲で表される一種の基本的な視野湾曲に関連付けられる。ペッツヴァル湾曲は、ペッツヴァル面の曲率半径であるペッツヴァル半径ＲPの逆数であるペッツヴァル和１／ＲPに比例する。光学系がレンズＬ１，Ｌ２のような屈折光学要素を含む場合には、像視野湾曲は、異なる波長に対して異なる場合があり、本明細書ではこの効果を「像視野湾曲の色変動」で表している。言い換えれば、対物系は、波長帯域の第１の波長λ1において第１のペッツヴァル面ＰＳ１内に第１のパターン像を形成し、第２の波長λ2＞λ1において第２のペッツヴァル面内に第２のパターン像を形成し、第１のペッツヴァル面と第２のペッツヴァル面とは一致しない。この状況を図２Ａに略示しており、図２Ａでは、投影対物系ＰＯは、λ＝３６５ｎｍ（ｉ線）において第１のペッツヴァル面ＰＳ１を生成し、λ＝４３６ｎｍ（ｇ線）において第２のペッツヴァル面ＰＳ２を生成し、λ＝４０５ｎｍにおいて第３のペッツヴァル面ＰＳ３を生成する。例示的な実施形態では、投影対物系の設計は、中間波長λ＝４０５ｎｍのペッツヴァル面が基本的に平面であり、投影対物系の平面像面ＩＳと対応するように構成される（基板の平面の放射線入射側は、リソグラフィ工程において配置される）。これらの条件下では、比較的短い波長（ｉ線）におけるペッツヴァル面ＰＳ１は、内向きに湾曲し（投影対物系に向いて凹、すなわち、補正不足）、それに対してより長い波長（ｇ線）のペッツヴァル面ＰＳ２は、反対向きの湾曲を有する。
【００７２】
図２Ａの例示的な系では、３つ全ての波長のペッツヴァル面は、光軸ＯＡ上の像面ＩＳの軸線方向位置と基本的に一致する。これは、軸線方向色収差（ＡＸ）が３つの波長の各々において基本的に補正される補正ステータスに対応する。場合によってはこの種の対物系は、設計波長帯域内で３つの共通焦点を有する系、又はアポクロマート系と呼ばれる。一方、最大像視野高さｙ’を有する視野点に対応する有効像視野ＩＦの外縁にある視野点では状況が異なる。ペッツヴァル面の曲げに起因して、最長波長及び最短波長の各々においてペッツヴァル面の縦方向逸脱（サグとも表す）（光軸に対して平行に測定された）が縁部視野点において与えられる。縦方向逸脱ｐは、像空間内で光軸に対して垂直に延びる基準面である平面像面ＩＳからの像視野ＩＦの外縁における非合焦に事実上対応する。逸脱ｐのマグニチュードは、上述の式（４）で与えられる。図２Ａからは、延長像視野の外縁に近い領域内では、異なる波長におけるペッツヴァル面はもはや一致しないので、そのような縦方向逸脱は、像品質を劣化させる場合があることを定性的に見ることができる。従って、光軸から遠く分離した領域内では、コントラストの有意な損失又はブレ像が生じる場合があり、この効果は、像視野サイズ（最大像視野高さＹ’によって特徴付けられる）が大きくなる程悪化する。一方、投影対物系内で像視野湾曲の色変動が適切な技術対策によって能動的に制御された場合には、全体の像視野ＩＦ内で十分な品質を有する像を得ることができる。実施形態は、この点に対して、投影放射線に用いられる波長に対応する関連ペッツヴァル面間の縦方向逸脱ｐが、像視野ＩＦ内の全ての視野点においてレイリー単位ＲＵ＝λ／ＮＡ2よりも小さいことを可能にすることによって最適化することができる。特に、全ての関連ペッツヴァル面が焦点深度ＤＯＦ（ＲＵに比例する）の領域内に位置する場合には、像品質は、通常、像視野ＩＦ内の全ての視野点において十分になり、回折限界露光が可能になる。
図２Ａは全く概略的であり、図２Ａに関連して解説した特徴のいかなるものも正確な縮尺ではないことに注意されたい。
【００７３】
ここで、用語「波長差Δλ」及び「最大像視野高さｙ’」のような本出願において用いる用語のうちのいくつかの意味を図２Ｂ、図２Ｃ、及び図２Ｄに関連してより詳細に以下に説明する。図２Ｂは、スペクトル内で３つの明確なスペクトル線が発生する領域内の波長λに対する放射線源の強度Ｉの依存性を略示している。３つのスペクトル線は、例えば、水銀ｇ、ｈ、及びｉ線に対応する。この例でスペクトルの下側の端に位置するスペクトル線は、着目しているスペクトル範囲の最大値ＩMAXを有する。対応する波長差Δλを定めるために、スペクトル帯域の下限、すなわち、第１の波長λ1は、短い方の波長から辿った場合に強度が下限強度ＩLを初めて超える波長として定めることができ、波長帯域の上限は、スペクトル線群の上端にあるスペクトル線に対応する波長よりも長い波長の位置で強度が下限ＬLよりも下に降下する第２の波長λ2として定めることができる。強度の下限ＩLは、条件ＩL＝０．１ＩMAXが満たされるように選択することができる。この定義により、水銀ｇ、ｈ、及びｉ線の場合には、波長差Δλは、７０ｎｍよりも大きい。着目している波長帯域付近の他のスペクトル線を適切なフィルタ又は他の手段を用いて遮断することは有用である場合がある。
【００７４】
波長差Δλの類似の定義を図２Ｃに略示している１つのスペクトル線しか含まない波長領域において適用することができる。単一のスペクトル線は、例えば、水銀ｉ線とすることができる。レーザ放射線源が用いられる場合には、単一のスペクトル線の強度最大値ＩMAXの波長は、例えば、ＡｒＦレーザにおける約１９３ｎｍのようなレーザ放射線源の公称作動波長に対応するであろう。波長差Δλにおける対応する値は、放射線源の自然帯域幅を狭窄化する特定の手段が放射線源に設けられた場合に小さくなることは明らかである。例えば、水銀ｉ線を用いる場合には、水銀ｉ線の自然帯域幅を狭窄化するのに、干渉フィルタなどを用いることができる。レーザ放射線源の場合には、レーザの本来の帯域幅を狭窄化するのに、比較的複合的な構造を有する帯域幅狭窄化装置を用いることができる。
【００７５】
次に、図２Ｄに関連して対物系の像側の条件を説明する。マイクロリソグラフィ工程に用いられることを意図する対物系の実施形態では、一般的に、比較的大きい像視野サイズが望ましい。本出願の目的では、像視野サイズは、対物系の（円形の）「設計像視野」の半径に対応する最大像視野高さｙ’によって特徴付けることができる。設計像視野ＩＦDは、意図するリソグラフィ工程に向けて対物系の結像忠実性が十分に良好な像面の全ての視野点を含む。言い換えれば、意図する用途において、全ての結像収差は、最大像視野高さｙ’に等しいか又はそれよりも小さい半径方向座標を有する区画内では十分に補正され、それに対して設計像視野ＩＦDの外側の視野点では、１つ又はそれよりも多くの収差が要求閾値よりも高い場合がある。
【００７６】
一般的に、設計像視野ＩＦD内の全ての視野点がリソグラフィ工程に用いられるわけではない。全視野点ではなく、露光は、リソグラフィ工程において適度にサイズが定められた基板を露光することを可能にするのに十分にサイズが大きくなければならない有効像視野ＩＦ内に位置する視野点のみを用いて実施される。多くの投影露光系、特に走査作動に向けて設計されたものでは、スリット形の有効像視野ＩＦが用いられ、結像されるパターン、並びに露光される基板は、投影段階中に図１の実施形態におけるｙ方向に対応する走査方向に対して平行に同期して移動される。図２Ｄは、本明細書で解説する反射屈折投影対物系の実施形態に関連して利用することができる有効像視野の３つの例ＩＦ１，ＩＦ２，及びＩＦ３を示している。有効像視野のサイズは、一般的に、走査方向に対して平行な長さＡ、及び走査方向に対して垂直な幅Ｂ＞Ａを用いて表すことができ、それによってアスペクト比ＡＲ＝Ｂ／Ａ＞１が定められる。多くの実施形態では、アスペクト比は、例えば、２：１から１０：１の範囲にあるとすることができる。
【００７７】
対物系が十分に補正され、いかなる口径食も発生しない視野点のみを含めるために、有効像視野は、設計像視野ＩＦD内に収まる必要がある。反射屈折対物系の設計に依存して、有効像視野を設計像視野内に収める様々な手法が存在する。一部の実施形態では、軸線方向像視野（光軸に中心が定められた像視野）を用いることができる。中心に定められた像視野は、例えば、中心瞳掩蔽（例えば、図４又は図１１と比較されたい）を有する系、又は物理的ビームスプリッタを有する系において用いることができる。長さＡ３及び幅Ｂ３を有する第３の有効像視野ＩＦ３は、設計像視野ＩＦD内に収まる中心に定められた有効像視野の一例である。一部の実施形態では、口径食を回避するために、全てが光軸の外側の視野点を有する有効像視野（いわゆる軸外視野）を用いなければならない。第１の有効像視野ＩＦ１は、長さＡ１及び幅Ｂ１を有する矩形の軸外有効像視野の例である。一部の実施形態では、第２の有効像視野ＩＦ２のような弓形形状を有する有効像視野（場合によっては環状視野又は輪状視野）が用いられる。両方共に光軸ＯＡの完全に外側のそこからある半径方向距離の位置に置かれた第１及び第２の有効像視野は、それぞれ同じ長さＡ１，Ａ２及び幅Ｂ１，Ｂ２を有することに注意されたい。図２Ｄから、露光工程に用いられる有効像視野の有用な寸法は、最大像視野高さＹ’（像視野半直径とも表す）が大きい程大きいとすることができることは明らかである。
【００７８】
ここで、ペッツヴァル和の色変動において比較的小さい値を得ることができる一部の実施形態を詳細に以下に説明する。
図３は、約３６５ｎｍ（ｉ線）、約４０５ｎｍ（ｈ線）、及び約４３６ｎｍ（ｇ線）における３つの水銀線、すなわち、少なくとも波長差Δλ＝７１ｎｍだけ分離した波長を有する作動波長帯域を含む１次ＵＶ放射線に向けて設計された第１の実施形態の反射屈折投影対物系３００を示している。縮小結像スケール４：１（β＝０．２５）が与えられた場合には、投影対物系は、物体側でテレセントリックであり、像側で像側開口数ＮＡ＝０．５を有する。像視野サイズは２６ｍｍ×５．５ｍｍである。この仕様を表３，表３Ａに提供している。
【００７９】
投影対物系３００は、平面物体面ＯＳ（物体平面）に配置されたパターンの像を厳密に２つの実中間像ＩＭＩ１，ＩＭＩ２を発生させながら平面像面ＩＳ（像平面）内に縮小スケール、例えば、４：１で投影するように設計される。矩形の有効物体視野ＯＦ及び像視野ＩＦは、軸外、すなわち、光軸ＯＡの完全に外側である。第１の屈折対物系部分ＯＰ１は、物体面内に設けられたパターンを第１の中間像ＩＭＩ１へと結像するように設計される。第２の反射屈折（屈折性／反射性）対物系部分ＯＰ２は、第１の中間像ＩＭＩ１を第２の中間像ＩＭＩ２へと１：（−１）に近い倍率で結像する。第３の屈折対物系部分ＯＰ３は、第２の中間像ＩＭＩ２を像面ＩＳ上に強い縮小比で結像する。
【００８０】
投影対物系３００は、各々が結像系として構成され、中間像を通じて連結された複数のカスケード対物系部分を有し、放射線経路内の先行する結像系によって生成された像（中間像）が、放射線経路内のその後の結像系における物体として機能する「連結」投影対物系の例である。その後の結像系は、更に別の中間像を生成することができるか（第２の対物系部分ＯＰ２の場合のように）又は投影対物系の像平面に「最終」像視野を生成する投影対物系の最後の結像系を形成する（第３の対物系部分ＯＰ３のように）。図３に示している種類の系を場合によってはＲ−Ｃ−Ｒ系と呼び、ここで「Ｒ」は、屈折結像系を表し、「Ｃ」は、反射屈折（又は反射）結像系を表している。
【００８１】
投影ビームのビーム経路を辿るのを容易にするために、図３には軸外物体視野ＯＦの外側視野点の主光線ＣＲの経路を太線で示している。本出願の目的では、「主光線」（「プリンシパル・レイ」としても公知である）という用語は、有効使用物体視野ＯＦの最外側視野点（光軸から最も分離した）から入射瞳の中心へと延びる光線を表している。系の回転対称性に起因して、主光線は、明示目的で図に示している子午平面内の同等の視野点から選択することができる。物体側で基本的にテレセントリックな投影対物系では、主光線は、光軸に対して平行に又は非常に小さい角度で物体面から出射する。結像過程は、周辺光線の軌道によって更に特徴付けられる。本明細書に用いる「周辺光線」は、軸線方向物体視野点（光軸方向の視野点）から開口絞りの縁部へと延びる光線である。周辺光線は、軸外有効物体視野が用いられる場合は口径食の理由から像形成には寄与しないとすることができる。主光線及び周辺光線は、投影対物系の光学特性を特徴付けるように選択される。所定の軸線方向位置におけるそのような選択された光線と光軸の間の半径方向距離をそれぞれ「主光線高さ」（ＣＲＨ）及び「周辺光線高さ」（ＭＲＨ）で表している。本出願で「周辺光線高さ」（ＭＲＨ）又は「主光線高さ」（ＣＲＨ）への言及を行う限り、これらの言及は、近軸周辺光線高さ及び近軸主光線高さを意味すると理解される。
【００８２】
３つの互いに共役な瞳面Ｐ１，Ｐ２，及びＰ３が、主光線ＣＲが光軸と交差する位置に形成される。第１の瞳面Ｐ１は、第１の対物系部分内で物体面と第１の中間像の間に形成され、第２の瞳面Ｐ２は、第２の対物系部分内で第１の中間像と第２の中間像の間に形成され、第３の瞳面Ｐ３は、第３の対物系部分内で第２の中間像と像面ＩＳの間に形成される。
第２の対物系部分ＯＰ２は、第２の瞳面Ｐ２に置かれた単一の凹ミラーＣＭを含む。物体面から到着する放射線を凹ミラーＣＭの方向に反射するように、光軸ＯＡに対して４５°の角度で第１の中間像ＩＭＩ１に光学的に近く第１の平面折り返しミラーＦＭ１が配置される。第１の折り返しミラーの平面ミラー面に対して直角に整列した平面ミラー面を有する第２の折り返しミラーＦＭ２は、凹ミラーＣＭから到着する放射線を物体面に対して平行な像面の方向に反射する。折り返しミラーＦＭ１，ＦＭ２の各々は、最近接中間像と光学的に近いがそこから短い距離を隔てて位置する。以上により、放射線が反対方向に２度通過する二重通過領域が、幾何学的に偏向ミラーＦＭ１，ＦＭ２と凹ミラーＣＭの間に形成される。二重通過領域内には、折り返しミラーＦＭ１，ＦＭ２に幾何学的に近く、第１及び第２の中間像に光学的に近く、それによって正の視野レンズとして機能する単一の正レンズＬ２−１が配置される。厳密に１つの負のレンズＬ２−２を有する負の群ＮＧが、凹ミラーの近くの大きい周辺光線高さを有する領域内に、放射線がこの負の群を反対方向に２度通過するように凹ミラーと同軸に配置される。負の群と凹ミラーの間にはいかなる要素も配置されない。
【００８３】
広帯域放射線源が用いられるので、投影対物系は、リソグラフィ用途に向けて全体の像視野内で十分な品質を有する色結像を可能にする程度まで色収差を低減することができなければならない。例えば、縦方向色収差（ＡＸ）及び色倍率収差（ＬＡＴ）のような１次色収差を補正すべきである。これらの色収差の補正は、凹ミラーＣＭ、及びこの凹ミラーの上流で２度の通過を受ける発散レンズＬ２−２の適切な直径、更に後方の像の近くの第３の対物系部分内のレンズの直径を選択することによって大きく影響を受ける。これらのものは、縦方向色収差の補正に対して重要である。色倍率収差ＬＡＴは、瞳位置の上流及び下流のレンズの屈折力分布、並びに主光線高さに関連してのレンズの巧みな位置決めによって実質的に影響を受ける。
【００８４】
正の屈折力を有する全体の系において必要とされる色過補正は、その大部分が第２の対物系部分ＯＰ２の凹ミラーＣＭの直前の負の群ＮＧの領域内で発生する。この実施形態では、負の群は、軸線方向の色の色補正への過補正寄与の和が、中継系として機能する第１の対物系部分ＯＰ１、及び合焦系として機能する屈折性の第３の対物系部分ＯＰ３の補正不足寄与の和を基本的に相殺するように直径及び屈折力に関して寸法が定められる。
【００８５】
次に、像視野湾曲の色変動を補正するための選択肢を詳細に以下に説明する。この実施形態は、軸線方向の色（ＡＸ）及び横方向の色（ＬＡＴ）のような１次色収差を主に補正するために、負の群ＮＧと組み合わされた単一の凹ミラーＣＭ（Ｓｃｈｕｐｍａｎｎアクロマート）を含む。凹ミラーは、ペッツヴァル和への過補正寄与を生じ、従って、凹ミラーは、この点に関して負のレンズと同等である。レンズのような屈折構成要素は、基本的に平坦な像を得るために補正不足効果に寄与する。一般的に、補正不足効果のマグニチュードは、波長が減少する時に増大する。上述のように、凹ミラーＣＭのような反射構成要素は、像視野湾曲の変動に寄与しない。従って、少なくとも１つの凹ミラーを含む反射屈折対物系においてペッツヴァル和の変動を実質的に低減するための１つの手段は、対物系内の他の屈折光学要素よりも実質的に高い分散（小さいアッベ数）を有する材料から作られた少なくとも１つの過補正光屈折（屈折性）光学要素を設けることである。結像において広波長帯域からの異なる波長を用いるべき状況では、比較的高い分散の材料（相対的フリント材料）から作られたそのような過補正屈折要素（又は複数の要素）は、ペッツヴァル和に過補正方式で寄与することができる。分散のマグニチュード（又はアッベ数）及び１つ又は複数の過補正要素の屈折力が正しく選択された場合には、そのような１つ又は複数の過補正要素は、結像性能がもはやペッツヴァル和の色変動によって制限を受けない程度にまで像視野湾曲の色変動を実質的に低減することができる。
【００８６】
図３Ａの実施形態では、それぞれ第１及び第３の対物系部分ＯＰ１、ＯＰ３内の比較的小さい負のレンズＬ１−７及びＬ３−３を除く全てのレンズが同じ材料、すなわち、合成溶融シリカ（ＳｉＯ2）から作られる。２つの比較的小さい（小さい直径の）負のレンズＬ１−７及びＬ３−３は、ドイツのマインツ市所在のＳＣＨＯＴＴによってＬＬＦ１という名称の下に供給されている特殊ガラスで作られる。この材料の組合せでは、溶融シリカは、比較的低い分散を有するガラスの一般的な代表であり（比較的高いアッベ数のクラウンガラス）、それに対してＬＬＦ１は、比較的高い分散を有するガラスの一般的な代表である（比較的低いアッベ数のフリントガラス）。下記の表Ａは、紫外スペクトル範囲内（先頭行にある波長の）の光学系でレンズを形成するのに用いることができる様々な透過光学材料（左の列）に関する屈折率及びアッベ数のようないくつかの関連する特性を要約している。
【００８７】
（表Ａ）
0005616789.tif 000012
【００８８】
「ＳＩＬＵＶ」という名称は、溶融シリカを表し、「ＣＡＦＵＶ」という名称は、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）を表し、ＦＫ５，ＬＦ５，及びＬＬＦ１という名称は、ドイツのマインツ市所在のＳＣＨＯＴＴによって販売されている特殊光学ガラスを表している。ＯＨＡＲＡのような他の供給元から供給されている類似の光学特性を有する同様又は同等のガラスを用いることもできる。溶融シリカ及びフッ化カルシウムは、約１９３ｎｍ及びそれ未満の短さに至るまで基本的に吸収がないが、特殊ガラスＦＫ５，ＬＦ５，及びＬＬＦ１は、波長λ＞３００ｎｍにおいて、特に水銀ｉ線における光学系において主に用いられる。右の列は、水銀ｇ、ｈ、及びｉ線に対して次式に従って計算されたこれらの材料に関するアッベ数を列記している。
【００８９】
【数１１】
0005616789.tif 000013
【００９０】
ここで、ｎ405,ｎ365.5,及びｎ436は、それぞれ４０５ｎｍ、３６５ｎｍ、及び４３６ｎｍにおける材料の屈折率である。表Ａにあるアッベ数から、溶融シリカが相対的クラウン材料（ν＝６０．４）であり、それに対してＬＬＦ１が相対的フリント材料（ν＝３５．９）であり、アッベ数の差Δνが比較的大きい（Δν＝２４．５）ことが明らかである。レンズの大部分（２２個のレンズのうちの２０個）は溶融シリカから作られるので、アッベ数の中央値は、溶融シリカのアッベ数（ν＝６０．４）に対応する。
【００９１】
主にペッツヴァル和の色変動を補正することに専用の比較的高い分散の材料から成る負のレンズは、比較的直径が小さいものでなければならず、比較的大きい屈折力を有するべきであることが見出されている。これは、以下のように理解することができる。上述の式（３）、（３ａ）、（３ｂ）、（３ｄ）から明らかなように、ペッツヴァル和は、光学系内の光学面のそれぞれの曲率半径によって判断される純粋に幾何学的特性である。一方、レンズ又はミラーの曲率半径は、光学面の屈折（又は反射）光学強度を決める。従って、曲率半径と屈折力の間には相関性が存在する。上述のように、比較的高い分散を有する材料から作られた１つ又はそれよりも多くの負のレンズは、ペッツヴァル和の色変動を補正するのに有効であることが見出されている。従って、相対的フリント材料で作られた１つ又はそれよりも多くの負のレンズが望ましいものになる。その一方、マイクロリソグラフィにおいて有用な投影対物系のような結像光学系は、物体の像を形成するのに全体として正の屈折力が必要である。光学系を単純に保つためには、対物系内の負の屈折力を可能な限り回避すべきである。これらの相反する要件の間の適切な妥協点は、高分散の材料における負の屈折力（ペッツヴァル和の色変動の変動を補正するのに有利である）が、比較的小さい光学自由直径を有する１つ又はそれよりも多くの負のレンズによって与えられる場合に得ることができる。負のレンズの光学自由直径が比較的小さい場合には、負のレンズは、強い負の屈折力（光学面の比較的小さい曲率半径）を有することができ、一方、同時に光学系の全体的な屈折力への寄与は、比較的小さい負のレンズが比較的小さい周辺光線高さの領域内でのみ有効であることに起因して比較的小さく保つことができる。言い換えれば、強い負の屈折力を有する負のレンズが、小さい周辺光線高さの領域内（負のレンズの比較的小さい利用対象自由直径に対応する）に設けられた場合には、そのような負のレンズは、ペッツヴァル和の色変動の補正に対して強い影響を有することができ、一方、同時に全体的な光学系によって実施される結像に対する望ましくない影響を比較的小さく保つことができる。
【００９２】
図３Ａの実施形態の設計は、この基本概念を用いている。負のレンズＬ１−７は、ほぼ平坦な入射面を有し、凹出射面は、放射線ビームの直径がくびれ部の上流の正のレンズ群とくびれ部の下流の正のレンズ群との間で極小値（いわゆるくびれ部）を形成する領域内に、第１の対物系部分ＯＰ１の第１の瞳面Ｐ１に密接して配置される。レンズＬ１−７の光学自由直径は、この負のレンズの上流の正のレンズＬ１−６、及び下流の正のレンズＬ１−８の光学自由直径よりも有意に小さい（１０％を超えて、２０％を超えて、又は３０％を超えてより小さい）。負のレンズＬ１−７の光学自由直径は、正の両凸レンズＬ１−４、又は負の群ＮＧを形成する負のレンズＬ２−２のような光学系の最大レンズの直径の５０％よりも小さく、又は４０％よりも小さい。負のレンズＬ１−７における周辺光線高さは、凹ミラーＣＭにおいて得られる最大周辺光線高さの僅か約２５％である。負の両凹レンズＬ３−３において同等の条件が守られ、この負の両凹レンズＬ３−３は、対物系部分ＯＰ３内で第２の中間像ＩＭＩ２と第３の瞳面Ｐ３の間の負のレンズＬ３−３の上流の負のメニスカスレンズＬ３−２と下流の正の両凸レンズＬ３−４の間の放射線ビーム内の小さいくびれ領域内に設けられる。フリント材料から成る負のレンズＬ３−３の上流及び下流のレンズの各々は、この負のレンズよりも大きい光学自由直径を有し、この負のレンズにおける周辺光線高さは、凹ミラーＣＭの周辺光線高さの僅か約３５％である。
僅かな部分のみ（１０％よりも少なく、すなわち、２２個のレンズのうちの２つ）が、比較的高い分散を有する第２の材料で作られるので、第２の材料は、僅かな量しか用いられず、これは、経費及び製造という観点から有利である。
【００９３】
上述の教示によると、ペッツヴァル和の色変動の補正への実質的な寄与は、相対的フリント材料からの少なくとも１つの負のレンズを中間像に光学的に近く、又は物体面又は像面に光学的に近いような比較的小さい周辺光線高さを有する別の位置に、すなわち、視野レンズの方式で設けることによって得ることができる。例えば、相対的フリント材料から作られた小さい負のレンズを第１の中間像の直ぐ上流、及び／又は第２の中間像の直ぐ下流に配置することができる。そのようなレンズは、光学系内の他の光学位置にあるフリント材料から成る小さい負のレンズに対して代替的又は追加的に設けることができる。
【００９４】
代替的又は追加的に、一般的な概念は、相対的クラウン材料（他のレンズの殆どのものよりも小さい分散の）から作られる１つ又はそれよりも多くの正のレンズが視野面の近くのような比較的小さい周辺光線高さの領域内に設けられるように用いることができる。例えば、殆ど又は全てのレンズが溶融シリカから作られた投影対物系では、フッ化カルシウムから作られた正のレンズを例えば中間像ＩＭＩ１又はＩＭＩ２の一方と光学的に近く配置することができる。例えば、第２の中間像ＩＭＩ２の直ぐ下流の正の両凸レンズＬ３−１は、像視野湾曲の色変動の補正を助勢するために、溶融シリカの代わりにフッ化カルシウムから作ることができる。
【００９５】
図３Ａの第１の実施形態の一部の関連する光学特性を図３Ｂ及び図３Ｃに示す。図３Ｂの図は、色焦点移動、すなわち、３６０ｎｍと４４０ｎｍの間の異なる波長における基準像平面に対する焦点面の位置を示している。この曲線は、基本的に水銀ｉ、ｈ、及びｇ線それぞれに対応する約３８０ｎｍ、４０５ｎｍ及び４２８ｎｍにおいて３箇所のゼロ交差を示している。言い換えれば、図３Ａの光学系は、水銀ｉ、ｇ、及びｈ線を含む波長帯域内で３つの共通焦点を有し、軸線方向色収差（ＡＸ）が、全ての水銀線において補正されていることを示している（アポクロマート系）。
【００９６】
図３Ｃは、像視野湾曲の色変動を表す図を示しており、横座標は、波長λを表しており、縦座標は、像視野の最大像高さｙ’にある縁部視野点における理想的な像面からのペッツヴァル面の縦方向逸脱ｐをレイリー単位ＲＵ＝λ／ＮＡ2における単位で表している。波長に伴う縦方向逸脱ｐの変化率ｄｐ／ｄλが、約３６５ｎｍと約４４０ｎｍの間の波長帯域にわたって約０．００８５ＲＵ／ｎｍ又はそれ未満であることが分る。その結果、水銀アーク放電放射線源によって供給される３つ全ての波長におけるペッツヴァル面は、光軸の周囲の像視野の中心から像視野の外縁まで光学系の焦点深度内に適切に収まり、それによって広帯域放射線源を用いた高コントラスト結像が可能になる。
【００９７】
図４Ａは、約３６５ｎｍ（ｉ線）、約４０５ｎｍ（ｈ線）、及び約４３６ｎｍ（ｇ線）における３つの水銀線、すなわち、少なくとも波長差Δλ＝７１ｎｍだけ分離した波長を有する作動波長帯域を含む１次ＵＶ放射線に向けて設計された第２の実施形態の反射屈折投影対物系４００を示している。（ＮＡ＝０．１６）。この投影対物系は単位倍率系であり（結像スケール｜β｜＝１）、構成は、瞳面Ｐ２と一致する対称平面に対して対称である。この仕様を表４，表４Ａに提供している。
【００９８】
投影対物系４００は、パターンの像を平面物体面ＯＳから厳密に２つの実中間像ＩＭＩ１，ＩＭＩ２を発生させながら平面像面ＩＳへと投影するように設計される。光軸ＯＡに中心が定められた像視野（軸線方向視野）は、中心瞳掩蔽を有して結像される。第１の屈折部分ＯＰ１は、物体面からの放射線を用いて第１の中間像ＩＭＩ１を生成し、第２の反射屈折対物系部分ＯＰ２は、第１の中間像ＩＭＩ１から第２の中間像ＩＭＩ２を発生させ、屈折性の第３の対物系部分ＯＰ３は、第２の中間像ＩＭＩ２から平面像面ＩＳ上に最終像を生成する。全ての光学要素は、真っ直ぐな光軸に沿って整列する（直列系）。
【００９９】
第２の対物系部分は、物体面に向いた第１の中間像ＩＭＩ１から放射線を受光する反射面を有する第１の凹ミラーＣＭ１と、像面に向いた第１の凹ミラーから反射された放射線を受光し、そのような放射線を第２の中間像ＩＭＩ２に向けて反射する反射面を有する第２の凹ミラーＣＭ２とを含む。凹ミラーの各々は、光軸の周囲に中心孔（穴又は開口）を有し、第１の中間像ＩＭＩ１から到着する放射線が第２の対物系部分に入射すること、及び放射線が第２の対物系部分から出射して第２の中間像ＩＭＩ２を形成することをそれぞれ可能にする。両方の中間像は、孔の領域内に形成される。第１の凹ミラーＣＭ１と第２の凹ミラーＣＭ２の間に対称に配置された大きい直径の負の両凹レンズは、凹ミラーに光学的に近い負の群ＮＧを形成する。負の群ＮＧと凹ミラーＣＭ１，ＣＭ２の各々との間には、肉薄で基本的に屈折力のないメニスカスレンズが配置される。これらのレンズは、他の実施形態では省略することができる。
レンズの殆どのもの（７５％よりも多く）は、溶融シリカから作られる。３１個のレンズのうちの図４Ａにハッチングで表している８つは、比較的高い分散を有する第２の材料、すなわち、ＬＬＦ１から作られる。
【０１００】
物体面からの放射線は、第１の対物系部分ＯＰ１によって変換されて第１の中間像を形成し、次に、第１の凹ミラーＣＭ１に向けて負の群ＮＧを通じて発散し、第１の凹ミラーＣＭ１はこの放射線を集光し、負の群ＮＧを通じて第２の凹ミラーＣＭ２に向けて放射線ビームを反射し、第２の凹ミラーＣＭ２は放射線ビームを収束させ、放射線を反射して負の群ＮＧを通じた３度目の通過を行わせ、その後、第２の中間像ＩＭＩ２が形成される。その後、放射線は、第３の対物系部分ＯＰ３によって再結像されて像面ＩＳ内に最終像が形成される。凹ミラーＣＭ１，ＣＭ２の各々は、第２の瞳面Ｐ２に光学的に近いがそこから短い距離にある大きい周辺光線高さの領域に位置決めされる。負の群ＮＧは、厳密に第２の瞳面Ｐ２に位置決めされる。
【０１０１】
第２の瞳面に近い大きい周辺光線高さの領域内にある凹ミラーと負の群ＮＧとの組合せ作用は、軸線方向色収差の補正への主な寄与を図３Ａの第１の実施形態におけるＳｃｈｕｐｍａｎｎアクロマート（凹ミラーＣＭと負の群ＮＧとの）に関連して上述したものと類似の方式で与える。図４Ｂは、色焦点移動に対する効果を示しており、この投影対物系が、水銀ランプの３つ全ての波長（ｇ、ｈ、及びｉ線）において作動させることができるアポクロマート光学系であることを示している。
【０１０２】
像視野湾曲の色変動の補正は、主に、第１の対物系部分内の比較的高い分散のレンズＬ１−８からＬ１−１１（及び第３の対物系ＯＰ３内で対称関係にあるレンズ）によって行われる。これらのレンズ群は、フリント材料から成る比較的大きいレンズによって囲まれたこれらのレンズ群のうちで最も小さいレンズを形成する負の両凹レンズＬ１−１０を含む。負のレンズＬ１−１０は、放射線ビーム直径の極小値を有するくびれ領域に、この負のレンズの上流の正の膨らみ部内の周辺光線高さの約半分しかなく、負の群ＮＧ又は凹ミラーＣＭ１，ＣＭ２の領域内の周辺光線高さの約３０％よりも小さい周辺光線高さを有する位置に配置される。相対的フリント材料のレンズから成るこの群は、１つの正のレンズＬ１−９を含むが、このレンズ群の全体的な屈折力は負であり、この群の上流のレンズによって供給される収束ビームをこのレンズ群の下流の肉厚な正の両凸レンズＬ１−１２に入射する発散ビームへと変換することを可能にする。
【０１０３】
この例示的な実施形態は、第１の実施形態に関連して説明した一般的な効果が、小さい周辺光線高さの領域内の全体として負の屈折力を有する２つ又はそれよりも多くの比較的小さいレンズにわたって望ましい負の屈折力を分配することによって得ることができることを示している。物体面ＯＳに近い第１の小さなくびれ領域内の負のレンズＬ１−２が、溶融シリカの代わりにＬＬＦ１のような比較的高い分散の材料で作られる場合には、像視野湾曲の変動を補正することに対する別の寄与を得ることができる。
波長に伴う像視野湾曲の変動は、ｄｐ／ｄλ＝０．０１２１ＲＵ／ｎｍによって特徴付けることができる。
【０１０４】
図３Ａの投影対物系３００と類似の一般的なレイアウトを有する第３の実施形態の反射屈折投影対物系５００を図５Ａに示す。折り返しミラーＦＭ１，ＦＭ２を用いた光軸の折り返し、並びに単一の凹ミラーＣＭ、及び凹ミラーの直前にある放射線が２度通過する負の群ＮＧを有する反射屈折群に関する一般的な設計は、図３Ａの実施形態と同様であり、従って、それに対応する説明を参照されたい。
投影対物系５００は、ＡｒＦエキシマレーザ放射線源によって供給される約１９３ｎｍの超深紫外（ＶＵＶ）スペクトル範囲からの１次ＵＶ放射線に向けて設計される。視野サイズは、２６ｍｍ×５．５ｍｍであり、水液浸でＮＡ＝１．０である。
【０１０５】
約２００ｎｍよりも短いスペクトル領域では、投影対物系内でレンズ材料として用いることを可能にするのに僅かにいくつかの材料しか十分に透過的ではない。特に、合成溶融シリカ、及びフッ化バリウム又はフッ化カルシウム（ＣａＦ2）のようなフッ化アルカリ結晶材料をレンズ材料として用いることができる。投影対物系５００では、溶融シリカ（ハッチングのないレンズ）とフッ化カルシウム（ハッチングを有し、暗めに見えるレンズ）との組合せが用いられる。この材料の組合せでは、溶融シリカは、相対的フリント材料であり（大きい分散及び小さいアッベ数を有する）、フッ化カルシウムは、相対的クラウン材料である（一般的な関係に対しては表Ａを参照されたい。絶対値は１９３ｎｍに対して異なっている）。
【０１０６】
図５Ａから明らかなように、比較的小さい分散を有する材料（ＣａＦ2）は、主に正のレンズに用いられる。特に、第１の中間像ＩＭＩ１の直ぐに上流の正のレンズＬ１−１０及びＬ１−１１，第２の対物系部分ＯＰ２内で中間像に近い正のレンズＬ２−１、並びに第２中間像ＩＭＩ２に続く第３の対物系部分ＯＰ３の第１のレンズである正のレンズＬ３−１は、相対的クラウン材料から作られる。その一方、第１の瞳面Ｐ１の近くのくびれ領域内の小さい負のレンズＬ１−８，又は第３の対物系部分ＯＰ３内のくびれ部の近くの負のレンズＬ３−２及びＬ３−３を含む他のレンズに対しては、相対的フリント材料が用いられる。相対的クラウン材料と相対的フリント材料との組合せ使用は、色収差の補正に寄与し、帯域幅を改善する。図５Ｂから明らかなように、中心波長１９３ｎｍ付近で幅広の軸線方向色収差最小値が得られる。波面誤差（ｍλにおける）の二乗平均平方根（ＲＭＳ）値を波長λの関数として提供している図５Ｄの図に略示しているように、波面収差と波長の間の関係を評価することによって対応する帯域幅を判断することができる。本出願の目的では、１０ｍλよりも小さい波面誤差は、有用な対物系を定めるものと見なされる。この条件下では、約１９２．９１と１９３．０９の間の波長の各々は、像を形成するのに用いることができる。外側限界の間の波長差Δλを有用な帯域幅として定めると、系の帯域幅は、約Δλ＝０．１８ｎｍ（約１８０ピコメートル）である。この実施形態では、ｄｐ／ｄλ＝５．３５ＲＵ／ｎｍという値が得られ、像視野湾曲の色変動に対して部分補正が得られることを示している。これは、基本的に、ＶＵＶ領域内で利用可能な材料の分散における差が、これらの収差を純屈折手段を用いて補正するための選択肢を限定するということに起因する。図５Ｃは、比較的小さい歪曲を示している。
【０１０７】
異なる分散を有する２つよりも多くの異なる材料を用いることによって投影対物系の色特性を統御する手法を明示するのに、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ、及び図９Ａそれぞれの投影対物系６００，７００，８００，及び９００を用いることができる。系の一般的なレイアウトは、図３Ａ及び図５Ａにあるものと同様であり、従って、対応する説明を参照されたい。これらの仕様を表６，表６Ａ、表７，表７Ａ、表８，表８Ａ、及び表９，表９Ａそれぞれに提供している。
【０１０８】
図６Ａの投影対物系６００（第４の実施形態）では、色補正を改善するのに５つの異なる材料（溶融シリカ、フッ化カルシウム、ＦＫ５，ＬＦ５，及びＬＬＦ１，表Ａを参照されたい）が組合せに用いられる。２６ｍｍ×５．５ｍｍの像視野において像側開口数ＮＡ＝０．６０が得られる。この系は、水銀ランプのスペクトル線の各々においてほぼいかなる軸線方向色収差も伴わずに作動するアポクロマートのものである（図６Ｂを参照されたい）。像視野内の歪曲（図６Ｃ）及び波面誤差（図６Ｄ）は、これらのスペクトル線の各々において良好に補正される。図６Ｅから明らかなように、テレセントリック度は、中心波長λ＝４０５ｎｍにおいて良好に補正される。完全なテレセントリック性からの偏差は、小さい波長（ｉ線において約−７．５ｍｒａｄ）及び大きい波長（ｇ線において約±５ｍｒａｄ）において発生する。
【０１０９】
投影対物系７００（第５の実施形態）は、レンズの個数、種類、及び配分が投影対物系６００の実施形態に比較的類似しているので、投影対物系６００の変形として捉えることができる。２６ｍｍ×５．５ｍｍの像視野において像側開口数ＮＡ＝０．６０が得られる。一方、この系は、用いられる材料の合計数を低減し、それによって製造を容易にするために、フッ化カルシウム（比較的高価な）の使用及び特殊ガラスＬＬＦ１の使用を回避するように設計される。その結果、レンズにおいて３つの異なる材料、すなわち、溶融シリカ、ＦＫ５，及びＬＦ５のみが用いられる。
アポクロマート補正は変わらずに得られるが（図７Ｂ）、歪曲補正（図７Ｃ）及び波面収差（図７Ｄ）に関してはある程度の犠牲が払われる。
【０１１０】
図８Ａの投影対物系８００（第６の実施形態）は、改善された帯域幅を生じる変形であり、表Ａに列記した５つの異なる材料を用いることによって可能になる。２６ｍｍ×５．５ｍｍの像視野において像側開口数ＮＡ＝０．６０が得られる。図８Ｂの色焦点移動の図は、水銀スペクトル線が対象範囲とする波長範囲内での４つの共通焦点を示す約３６０ｎｍ、３８０ｎｍ、４０５ｎｍ、及び４３６ｎｍにおける４つのゼロ交差を示している。歪曲は、非常に良好に補正される（図８Ｃ）。３６０ｎｍと４４０ｎｍの間の全ての波長に対して、１０ｍλｒｍｓよりも有意に小さい波面収差しか得られず、これは、水銀ｇ、ｈ、及びｉ線を含む連続スペクトル範囲を用いる広帯域用途のためのスーパーアポクロマート投影対物系を形成するように投影対物系を修正することができることを示している。
【０１１１】
図９Ａの投影対物系９００（第７の実施形態）は、水銀ｉ線を用いた使用に向けてしか最適化されないが、ｉ線の中心波長付近の帯域幅に関して改善が行われる。２６ｍｍ×５．５ｍｍの像視野において像側開口数ＮＡ＝０．８０が得られる。この投影対物系は、フィルタリング等のための手法を軽減することができるので、より簡単な構造の水銀蒸気放射線源を用いることを可能にする。図９Ｃ及び図９Ｄによって示しているように、この光学系は、約４ｎｍ（３６５ｎｍ±２ｎｍ）の全帯域幅（最短波長と最長波長の間の波長差）にわたって歪曲及び波面誤差の非常に良好な補正を可能にする。像視野湾曲の色変動は、ｄｐ／ｄλ＝０．０３６ＲＵ／ｎｍによって特徴付けることができる。
【０１１２】
図５から図９の実施形態の各々では、パターンを第１の中間像へと結像するように構成された第１の対物系部分は、第１の対物系部分を通過する放射線のビーム直径が極小値を有する少なくとも２つの別々のくびれ領域が発生するように、正の屈折力を有する第１のレンズ群、第１のレンズ群の直後の負の屈折力を有する第２のレンズ群、第２のレンズ群の直後の正の屈折力を有する第３のレンズ群、第３のレンズ群の直後の負の屈折力を有する第４のレンズ群、及び第４のレンズ群の直後の正の屈折力を有する第４のレンズ群を含む交互する屈折力を有する一連の連続するレンズ群を含む。図９では、くびれ部をそれぞれ参照番号Ｗ１及びＷ２で表している。一般的に、くびれ部は、負のレンズ又はその近くに形成される。第１の（中継）対物系部分内の二重くびれ部構造は、屈折手段によるペッツヴァル和補正を助勢する。
【０１１３】
上述の実施形態に関連して概説した投影対物系の各々は、投影対物系を設計する１つ又は複数の波長に対して、波面誤差及び歪曲、並びに色収差の良好な補正を可能にする。補正への有意な寄与は、反射屈折群（瞳又はその近くに少なくとも１つの凹ミラーを含み、凹ミラーの近くに負の群を含む）及び異なる分散を有する屈折材料の使用によって達成される。瞳結像の色軸線方向収差の補正に対しては、特別には重点を置かなかった。この収差は、投影対物系の焦点距離の自然な（補正不足の）色変動を引き起こす場合があり、かつこの色変動は、固定位置の開口絞りを有する系における入射瞳及び出射瞳の位置、従って、テレセントリック度の色変動へと変換される。この色変動は、瞳結像における軸線方向色収差の補正不足に一致し、好ましくは、投影対物系の物体面、像面、又は中間像面に近い領域に対応する瞳結像の瞳位置で又はその近くに対して補正することができる。
【０１１４】
投影対物系１０００（第８の実施形態）は、瞳結像の色軸線方向収差を補正し、それによって物体側テレセントリック度を改善することに専用の屈折手段を含む。２６ｍｍ×５．５ｍｍの像視野において像側開口数ＮＡ＝０．６０が得られる。投影対物系１０００は、物体面の直後の主光線高さが周辺光線高さよりも大きく、物体面に光学的に近い領域内に第１のアクロマート群ＡＧ１を含み、第１及び第２の中間像ＩＭＩ１及びＩＭＩ２に光学的に近く、すなわち、物体面ＯＳと光学的に共役な別の視野面に光学的に近い第２の色消し群ＡＧ２を含む。
【０１１５】
第１のアクロマート群ＡＧ１は、フッ化カルシウムで作られた正の両凸レンズＬ１−１，像側が凹でありＬＦ５で作られた負のメニスカスレンズＬ１−２，及び溶融シリカで作られた正の両凸レンズＬ１−３を含む。
アクロマート群ＡＧ２は、フッ化カルシウムで作られた正の両凸レンズＬ２−１、正のレンズＬ２−１に対向する凹面を有するＬＦ５で作られた負のメニスカスレンズＬ２−２、及びフッ化カルシウムで作られた正の両凸レンズＬ２−３によって形成される。ＬＦ５は、フッ化カルシウム及び溶融シリカの両方と比較して相対的フリント材料である。従って、レンズＬ１−１及びＬ１−２は、相対的クラウン材料から作られた正のレンズＬ１−１が、相対的フリント材料から作られた負のレンズＬ１−２の直近に配置された複レンズを形成し、それによって瞳結像の軸線方向色収差の色過補正が発生すると説明することができる。同様に、レンズＬ１−２とＬ１−３との組合せは、分散と屈折力のそのような相対関係を有する複レンズと説明することができる。
【０１１６】
同様に、第２のアクロマート群ＡＧ２は、２対の直近のレンズを含み、レンズの一方が、相対的クラウン材料からの正レンズであり、他方のレンズが、相対的フリント材料からの負のレンズであると説明することができる。
それによってアクロマート群ＡＧ１，ＡＧ２の各々は、軸線方向色収差を低減するのに有効である。投影対物系の視野面に近いアクロマートレンズ群ＡＧ１，ＡＧ２の位置決めに起因して、これらの効果は、瞳結像の軸線方向色収差を低減し、かつ物体側のテレセントリック度誤差を低減することである。
【０１１７】
性能に対する効果は、図１０Ｂから図１０Ｅによって把握することができる。像面内の軸線方向色収差は、着目している水銀スペクトル線付近の３つの波長に対して補正される。歪曲は、水銀スペクトル線の各々において最小にされる（図１０Ｃ）。波面補正は、スペクトル線の各々において１０ｎｍよりも大きく良好である（図１０Ｄ）。物体側のテレセントリック度は、約４０５ｎｍでは完璧であり、長い方の波長（４３６ｎｍ）及び短い方の波長（３６５ｎｍ）の各々において約１．５ｍｒａｄよりも小さい絶対値を有する。図６Ｅとの比較から、アクロマート群ＡＧ１及びＡＧ２が、物体側のテレセントリック度誤差を十分に低減するのに有効であることが明らかであり、それによって照明系の出射側テレセントリック度に対する仕様を緩和することが可能になる。
【０１１８】
図１１から図１４は、マイクロリソグラフィにおいて有用な全てのレンズが同じ材料から作られた反射屈折投影対物系（いわゆる単一材料系）の実施形態を示している。これらの実施形態では、全てのレンズにおいて溶融シリカが用いられる。ペッツヴァル和の色変動の補正は、投影対物系の全ての屈折構成要素の寄与及び全ての反射構成要素の寄与を、全ての屈折構成要素（レンズ）の組合せペッツヴァル和が実質的に０であり、全ての反射構成要素（ミラー）の組合せペッツヴァル和が実質的に０であるように相殺することよって得られる。反射構成要素に対するそのような要件を満たすために、軸線方向の色及び横方向の色の主な部分を補正する負の屈折力との関連で利用される少なくとも１つの凹ミラーに加えて、凸ミラーが設けられる。
【０１１９】
第９の実施形態を形成する投影対物系１１００は、約３６５ｎｍ（ｉ線）、約４０５ｎｍ（ｈ線）、及び約４３６ｎｍ（ｇ線）における３つの水銀線を含む、すなわち、少なくとも波長差Δλ＝７１ｎｍだけ分離する波長を有する作動波長帯域を含む１次ＵＶ放射線に向けて設計される。縮小結像スケール４：１（β＝０．２５）が与えられた場合に、投影対物系は、物体側でテレセントリックであり、像側で像側開口数ＮＡ＝０．５を有する。像視野サイズは、２６ｍｍ×５．５ｍｍである。この仕様を表１１，１１Ａに提供している。
【０１２０】
投影対物系１１００は、平面物体面ＯＳ（物体平面）に配置されたレチクル上のパターンの像を厳密に２つの実中間像ＩＭＩ１、ＩＭＩ２を発生させながら平面像面ＩＳ（像平面）内へと縮小スケールで投影するように設計される。矩形の有効物体視野ＯＦ及び像視野ＩＦは軸外、すなわち、光軸ＯＡの完全に外側にある。第１の屈折対物系部分ＯＰ１は、物体面内に設けられたパターンを第１の中間像ＩＭＩ１へと結像するように設計される。第２の反射屈折（屈折性／反射性）対物系部分ＯＰ２は、第１の中間像ＩＭＩ１を第２の中間像ＩＭＩ２へと１：（−１）に近い倍率で結像する。第３の反射屈折対物系部分ＯＰ３は、第２の中間像ＩＭＩ２を像面ＩＳ上に強い縮小比で結像する。
【０１２１】
第１の純屈折対物系部分ＯＰ１は、６つの密接して連続する正のレンズによって形成された第１の正のレンズ群ＬＧ１と、３つの密接して連続する負のレンズによって形成された第２の負のレンズ群ＬＧ２と、及び４つの密接して連続するレンズによって形成された正のレンズ群ＬＧ３とを有する単一のくびれ部を有する屈折性の中継系を形成する１２個の溶融シリカレンズを有する。
【０１２２】
第２の対物系部分ＯＰ２は、第２の瞳面Ｐ２の近くに置かれた単一の第１の凹ミラーＣＭ１を含む。第１の平面折り返しミラーＦＭ１は、物体面から到着する放射線を第１の凹ミラーＣＭ１の方向に反射するように、第１の中間像ＩＭＩ１に光学的に近く光軸ＯＡに対して４５°の角度で配置される。第１の折り返しミラーの平面ミラー面に対して直角に整列した平面ミラー面を有する第２の折り返しミラーＦＭ２は、第１の凹ミラーＣＭ１から到着する放射線を物体面に対して平行な像面の方向に反射する。折り返しミラーＦＭ１、ＦＭ２の各々は、最近接中間像と光学的に近く位置する。それによって放射線が反対の方向に２度通過する二重通過領域が、幾何学的に偏向ミラーＦＭ１，ＦＭ２と凹ミラーＣＭ１の間に形成される。単一の正のレンズＬ２−１は、折り返しミラーＦＭ１，ＦＭ２に幾何学的に近く、かつ第１及び第２の両方の中間像に光学的に近く配置され、それによって正の視野レンズとして機能する。厳密に１つの負のメニスカスレンズＬ２−２を有する負の群ＮＧは、放射線がこの負の群を反対方向に２度通過するように、凹ミラーの近くの大きい周辺光線高さを有する領域に配置される。負の群と凹ミラーの間には、いかなる光学要素も配置されない。
【０１２３】
第３の対物系部分ＯＰ３は、第２の凹ミラーＣＭ２、凸ミラーＣＶＭ、及び８つの溶融シリカレンズを含む反射屈折対物系部分である。第２の凹ミラーＣＭ２は、光軸の領域内に中心の穴を有し、反射面は像面に向く。凸ミラーＣＶＭは、第２の凹ミラーＣＭ２に向く反射面を有し、第２の凹ミラーＣＭ２の像側の光軸方向に位置決めされる。第２の中間像ＩＭＩ２から到着する放射線は、最初に負−正の複レンズを通過し、その後、第２の凹ミラーＣＭ２内の中心の穴を通じて第２の凹ミラーＣＭ２と凸ミラーＣＶＭの間の空間に入射する。放射線は、第２の凹ミラーＣＭ２の直前に配置されて同じ向きの湾曲を有する負のメニスカスレンズＬ３−３を通過する。負のレンズＬ３−３によって発散された放射線は、負の屈折力を有する凸ミラーＣＶＭ上に入射し、それによって負のレンズＬ３−３及び第２の凹ミラーＣＭ２に向けて誘導される反射放射線ビームの発散角は増大する。放射線は、負のレンズＬ３−３の２度目の通過を行って凹ミラーＣＭ２上に入射し、凹ミラーＣＭ２は正の屈折力を有し、像面ＩＳに向けて誘導される収束放射線を生成する。凹ミラーＣＭ２によって反射された放射線は、負のレンズＬ３−３の３度目の通過を行い、凸ミラーＣＶＭを通り過ぎてレンズＬ３−４からＬ３−８及び平行平面プレートを通じて像面ＩＳへと誘導される。第２の凹ミラーＣＭ２及び負のレンズＬ３−３は、第３の瞳面Ｐ３に光学的に近く位置決めされ、それによって第２の対物系部分ＯＰ２内の負の群ＮＧと凹ミラーＣＭ１との組合せと基本的に類似の方式で色収差の補正に寄与する。第２の凹ミラーＣＭ２内の穴に起因して、中心瞳掩蔽が生成される。
【０１２４】
凸ミラーＣＶＭの曲率半径は、投影対物系内で湾曲ミラーの基本湾曲の和が実質的に０であるように、第１及び第２の凹ミラーＣＭ１、ＣＭ２の曲率半径に適合される。本出願に用いる「基本半径」という用語は、湾曲ミラーの頂点、すなわち、光軸ＯＡとそれぞれの反射面によって定められる湾曲面との交点におけるその湾曲ミラーの曲率半径を意味する。湾曲ミラーの基本湾曲の和は、厳密にゼロとすることができる。しかし、仕様に依存して、小さい偏差も許容可能である。一般的に、次式の条件が満たされる場合には、この和は、「実質的にゼロ」であると見なすことができる。
【０１２５】
【数１２】
0005616789.tif 000014
【０１２６】
一部の実施形態では、その上限は、例えば、｜ＣM・Ｌ｜＜１又は｜ＣM・Ｌ｜＜０．５であるように、より小さいとすることができる。式（９）では、パラメータＬは、物体面ＯＳと像面の間の幾何学的距離（トラック長とも表す）を表し、次式は、凸基本湾曲が正として計数され、凹基本湾曲が負として計数される投影対物系内での湾曲ミラーの基本湾曲ｃiの和である。
【０１２７】
【数１３】
0005616789.tif 000015
【０１２８】
図１１Ａの実施形態では、｜ＣM・Ｌ｜＜０．２５１である。
図１１Ａの第９の実施形態の一部の関連する光学特性を図１１Ｂ及び図１１Ｃに示す。図１１Ｂの図は、３６０ｎｍと４４０ｎｍの間の異なる波長における色焦点移動、すなわち、基準像平面に対する焦点面の位置を示している。この曲線は、それぞれ基本的に水銀ｉ、ｈ、及びｇ線に対応する約３６０ｎｍ、４０５ｎｍ、及び４３７ｎｍにおいて３つのゼロ交差を示している。
【０１２９】
図１１Ｃは、像視野湾曲の色変動を表す図を示しており、横座標は、波長λを表しており、縦座標は、像視野の最大像高さｙ’にある縁部視野点における理想的な像面からのペッツヴァル面の縦方向逸脱ｐをレイリー単位ＲＵ＝λ／ＮＡ2における単位で表している。波長に伴う縦方向逸脱ｐの変化率ｄｐ／ｄλが、約３６５ｎｍと約４４０ｎｍの間の波長帯域にわたって約０．００２８ＲＵ／ｎｍであることが分る。
図１２は、各々が２つの凹ミラー及び単一の凸ミラーを有する投影対物系の３つの変形を略示している。
【０１３０】
これらの概略図では、湾曲ミラーを曲線で表しており、全体として正の屈折力を有するレンズ群を矢先が外向きの双方向矢印で表しており、全体として負の屈折力を有するレンズ群を矢先が内向きの双方向矢印で表している。従って、図１２Ａは、基本的に図１１Ａの第９の実施形態の一般的なレイアウトを有する設計に対応する（負のレンズＬ３−３を持たない）。図１２Ｂによる実施形態では、第１の対物系部分ＯＰ１は、反射屈折性であり、第２の対物系部分ＯＰ２も反射屈折性であり、第３の対物系部分ＯＰ３は、屈折性である（Ｃ−Ｃ−Ｒ構成）。第２の凹ミラーＣＭ２と凸ミラーＣＶＭとの組合せは、対物系部分ＯＰ１内に組み込まれ、それに対して第３の対物系部分は、基本的に単一のくびれ部を有する屈折対物系部分であり、１つ又はそれよりも多くのくびれ部は、第２の中間像に存在する開口数から像側開口数をもたらす。これらの実施形態では、第２の凹ミラーＣＭ２と凸ミラーＣＶＭの間には、いかなるレンズも配置されないことに注意されたい。実施形態１１００において示したように、凸ミラーＣＶＭと凹ミラーＣＭ２の間には、屈折レンズを設けることができる。同様に、必要に応じて投影対物系１１００内の負のレンズＬ３−３を省略することができる。
【０１３１】
図１２Ｃの変形では、第２の凹ミラーＣＭ２と凸ミラーＣＶＭとの組合せは、凸ミラーＣＶＭが、幾何学的に２つの凹ミラーＣＭ１，ＣＭ２の間に配置されるように反射屈折の第２の対物系部分内に組み込まれる。この実施形態では、第１の対物系部分ＯＰ１及び第３の対物系部分ＯＰ３の各々は、純屈折性のものである（Ｒ−Ｃ−Ｒ構成）。必要に応じて、屈折レンズをＣＶＭとＣＭ２の間に挿入することができる。
【０１３２】
投影対物系１３００（第１０の実施形態）は、厳密に２つの中間像、２つの凹ミラー、及び１つの凸ミラー、並びに全てが同じ材料で作られた（溶融シリカ）複数のレンズを有する投影対物系の別の例である。第１の対物系部分ＯＰ１は、純屈折性のものである。平面の第１の折り返しミラーＦＭ１は、第１の中間像ＩＭＩ１が、第１の折り返しミラーＦＭ１の光学的に後部に生成されるように第１の対物系部分ＯＰ１の内側に位置決めされる。代替的に、中間像は、第１の折り返しミラーＦＭ１と凹ミラーＣＭ１の間に位置決めすることができる。反射屈折対物系部分ＯＰ２は、第２の瞳面Ｐ２に第１の凹ミラーＣＭ１を含み、負の群ＮＧを第１の凹ミラーＣＭ１の直前に含む。負の視野レンズＬ２−１は、両方の中間像に光学的に近く配置され、正のレンズＬ２−２は、中間領域に位置決めされる。第３の対物系部分ＯＰ３は、反射屈折性のものであり、物体側に向けて凹であるミラー面を有する第２の凹ミラーＣＭ２、及び幾何学的に第２の折り返しミラーＦＭ２と凹ミラーＣＭ２との間で像面に向いて配置された凸ミラーＣＶＭを含む。いくつかのレンズが凹ミラーＣＶＭの光学的下流に配置され、放射線を像面へと収束させる。
【０１３３】
この投影対物系は、凸ミラーＣＶＭ及び凹ミラーＣＭ２を有するミラー群が第３の対物系部分内に統合されるということにも関わらず、瞳掩蔽なしに軸外像視野を発生させるように設計される。口径食を回避するために、弧形物体視野ＯＦ及び像視野が用いられる。物体面からの放射線は、第１の中間像ＩＭＩ１を形成し、第１の中間像ＩＭＩ１は、第２の対物系部分ＯＰ２によって第２の中間像ＩＭＩ２を形成するように再結像される。第２の中間像ＩＭＩ２は、第２の折り返しミラーＦＭ２から反射された放射線が最初に凹ミラーＣＭ２に誘導されるように、幾何学的に凹ミラーＣＶＭの外縁近くの縁部から短い距離の位置で発生する。凹ミラーＣＭ２は、正のメニスカスレンズのように成形された透過基板Ｌ３−１の凸の裏面に付加された反射コーティングによってＭａｎｇｉｎ要素として形成され、第２の凹ミラーＣＭ２上に入射し、そこから反射される放射線によって２度の通過を受ける。第２の凹ミラーＣＭ２から反射された放射線は、凹ミラーＣＶＭ上に入射し、このミラーは、この放射線を基板Ｌ３−１のレンズ部分を通じて幾何学的に凹ミラーＣＭ２と像面ＩＳの間に配置されたレンズ群に向けて反射する。凸ミラーＣＭ２は、その上流にレンズを有する個別ミラーとして、又は隣接するレンズ要素を伴わないミラーとして達成することができる。
図１３Ｂから明らかであるように、この系は、３つの水銀線が対象範囲とする波長帯域内で約３７１ｎｍ、約４０５ｎｍ、及び約４２０ｎｍの３つの共通の焦点を可能にするアポクロマートのものである。像視野湾曲の色変動は、ｄｐ／ｄλ＝０．０３０９ＲＵ／ｎｍによって特徴付けることができる。
【０１３４】
図１４は、凸ミラーＣＶＭ及びこの凸ミラーと同軸の凹ミラーＣＭ２を有するミラー群が統合された系内で口径食及び瞳掩蔽を持たない像視野を得るために弧形視野（輪状視野）を用いる反射屈折投影対物系の２つの変形を示している。図１４Ａの実施形態では、図１３Ａの実施形態と同様に、同軸ミラー群ＣＭ２、ＣＶＭが第３の対物系部分内に組み込まれる。図１４Ｂの実施形態では、同軸の凹ミラーＣＭ２及び凸ミラーＣＶＭを含むミラー群が、第１の中間像ＩＭＩ２を形成する第１の対物系部分ＯＰ１内に組み込まれる。
【０１３５】
図１５は、上述の教示に従って改善されたペッツヴァル和の色変動の補正を有する反射屈折対物系の例１５００を示している。物体が無限遠に配置された場合（左手側から対物系に入射する平行ビームに対応する）、右の高いＮＡの側で開口数ＮＡ＝０．６が得られる。この対物系が顕微鏡に用いられる場合には、拡大される物体は、像面ＩＳに配置されることになる。この対物系は、低いＮＡの側から高いＮＡの側へと第１の中間像ＩＭＩ１を発生させる反射屈折の第１の対物系部分ＯＰ１、第１の中間像から第２の中間像ＩＭＩ２を発生させる第２の反射（純反射）対物系部分ＯＰ２、及び第２の中間像ＩＭＩ２を像面上に再結像する第３の屈折対物系部分ＯＰ３を含む。全ての光学要素は、折り返しのない真っ直ぐな光軸ＯＡに沿って整列する（直列系）。第１の対物系部分は、物体側から像側へと像側に向けて凹である第１の凹ミラーＣＭ１、凹ミラーＣＭ１の直前の単一の負のメニスカスレンズによって形成された負の群ＮＧ、薄いメニスカスレンズＬ１−２、第１の凹ミラーＣＭ１に向く凸反射面を有する凸ミラーＣＭＶ、及び第１の中間像ＩＭＩ１に向けて放射線を収束させるレンズＬ１−３からＬ１−６を含む。第２の対物系部分ＯＰ２は、純粋光反射（反射性）のものであり、互いに相対する非球面反射面を有する２つの凹ミラーＣＭ２，ＣＭ３を含み、各凹ミラーは、光軸方向に中心の穴を有し、放射線が、凹ミラーの間に含まれる空間に入射し、そこを出射することを可能にする。第１の中間像ＩＭＩ１は、第３の凹ミラーＣＭ３における穴の中又はその近くに形成され、第２の中間像ＩＭＩ２は、第２の凹ミラーＣＭ２の穴の中又はその近くに形成される。第３の純屈折対物系部分ＯＰ３は、対物系が低いＮＡの側から高いＮＡの側へと縦断照射される時に、第２の中間像ＩＭＩ２から発する発散放射線を像面ＩＳに向けて平行化する。
【０１３６】
軸線方向色収差の補正は、主に、第１の対物系部分ＯＰ１内の大きい周辺光線高さの領域内に設けられた凹ミラーＣＭ１と負の群ＮＧとの組合せによって助勢される。視野湾曲の過補正への更に別の寄与が、第２の対物系部分ＯＰ２内の２つの凹ミラーＣＭ２、ＣＭ３によって生じる。凹ミラーによって生じる視野湾曲の過補正は、反対の符号の曲率を有する凸ミラーＣＶＭによって補償される。像視野湾曲の色変動は、ｄｐ／ｄλ＝０．０００３ＲＵ／ｎｍによって特徴付けることができる。
【０１３７】
下記の表Ｂは、それぞれの図における設計の各々に対して波長λに関するｐの導関数ｄｐ／ｄλ（レイリー単位（ＲＵ）毎ナノメートル（ｎｍ）で）を上述の他の関連データと共に要約している。
【０１３８】
（表Ｂ）
0005616789.tif 000016
【０１３９】
本発明の態様は、異なる構成を有する反射屈折対物系に実施することができる。例えば、１つ又はそれよりも多くの平面折り返しミラーを基本的にＵＳ６，９０９，４９２Ｂ２、ＵＳ２００４／０１６０６７７Ａ１、ＵＳ２００３／００１１７５５Ａ１、ＵＳ６，６６５，１２６、又はＥＰ１，４８０，０６５に開示されているような「Ｓｃｈｕｐｍａｎｎアクロマート」の方式で設計された単一の反射屈折群との組合せで有する少なくとも１つの中間像を有する折り返し反射屈折投影対物系を修正することができる。基本的にＷＯ２００５／０４０８９０に開示されているような「Ｓｃｈｕｐｍａｎｎアクロマート」の方式で設計された１つよりも多くの反射屈折群を有する折り返し設計も修正することができる。例えば、ＥＰ１，０６９，４４８Ａ１に示すような瞳の近くに配置された凹ミラー及び更に別の凹ミラーを有する折り返しのない投影対物系（直列系）を修正することができる。基本的にＵＳ６，６３６，３５０又はＵＳ６，９９５，９１８に示すような部分的に４つ又は６つの凹ミラーを有する他の直列系を修正することができる。これらの種類の系は、原則として実施形態の関連において相応に適応させて利用することができる。
【０１４０】
好ましい実施形態の以上の説明は、例示的に提供したものである。提供した開示内容から、当業者は、本発明及びそれに伴う利点を理解するだけでなく、開示した構造及び方法への明らかな様々な変更及び修正も見出すであろう。従って、全ての変更及び修正は、特許請求の範囲及びその均等物によって定められる本発明の精神及び範囲に収まるように求めるものである。
全ての特許請求の内容は、引用によって本明細書の一部になっている。
【０１４１】
以下の表は、上述の実施形態の仕様を要約している。これらの表では、列１は、屈折面、反射面、又はいずれか他の方式で区別される面の個数を記し、列２は、面の半径ｒ（曲率半径）（ｍｍにおける）を記し、列３は、この面とその後の面の間の厚みでも表す距離ｄ（ｍｍにおける）を記し、列４は、光学構成要素の材料を記している。列５は、材料の屈折率を示し、列６は、レンズ面又は他の面の光学自由半径又は光学自由半直径（又はレンズ高さ）（ｍｍにおける）を示している。半径ｒ＝０は、平面表面に対応する。
【０１４２】
１つ又は複数の表をそれぞれの図と同じ番号によって示している。補足名称「Ａ」を有する表は、対応する非球面又は他の関連データを記している。非球面面は、次式に従って計算される。
ｐ（ｈ）＝［（（１／ｒ）ｈ2）／（１＋ＳＱＲＴ（１−（１＋Ｋ）（１／ｒ）2ｈ2））］＋Ｃ１*ｈ4＋Ｃ２*ｈ6＋．．．
この場合、半径の逆数（１／ｒ）は、面の曲率を表し、ｈは、面の点と光軸の間の距離（すなわち、光線高さ）を表している。その結果、ｐ（ｈ）は、いわゆるサジッタ、すなわち、この面の点と面頂点の間のｚ方向（光軸方向）の距離を表している。定数Ｋは、円錐定数であり、パラメータＣ１、Ｃ２は、非球面定数である。
【０１４３】
また、本発明の好ましい特徴を以下の条項に開示する。
１．中心波長λ付近の波長帯域からの電磁放射線を用いて像側開口数ＮＡで対物系の物体面内の物体視野からのパターンを投影対物系の像面領域内の像視野に結像するように光軸に沿って配置された複数の光学要素を含み、光学要素が、凹ミラーと複数のレンズとを含み、投影対物系が、異なる波長に対して互いに偏位する波長帯域の各波長λに対するそれぞれのペッツヴァル面内にパターンの像を形成し、像視野の縁部視野点での（最大像高さｙ’での）平面基準面からの所定の波長でのペッツヴァル面の像面領域内の光軸に対して平行に測定された縦方向逸脱ｐが、
ｄｐ／ｄλ＜（０．２λ／ＮＡ2）／ｎｍ
に従って波長λと共に変動することを特徴とする反射屈折対物系。
２．像視野の最大像高さｙ’にある縁部視野点における平面基準面からの所定の波長のペッツヴァル面の縦方向逸脱ｐを波長帯域内の各波長に対してλ／ＮＡ2未満まで低減することを特徴とする条項１に記載の対物系。
３．像視野が、３ｍｍよりも大きい最大像視野高さｙ’によって定められる像視野サイズを有することを特徴とする条項１に記載の対物系。
４．最大像視野高さｙ’が、１０ｍｍ又はそれよりも大きいことを特徴とする条項３に記載の対物系。
５．像側開口数ＮＡ＞０．２を有することを特徴とする条項１に記載の対物系。
６．像側開口数ＮＡ≧０．６を有することを特徴とする条項５に記載の対物系。
７．対物系の出射面と像面の間の像側作動空間が作動中に気体で充填された時に像側開口数ＮＡ＜１を生成するように構成される乾式対物系であることを特徴とする条項５に記載の対物系。
８．作動中に対物系の出射面と像面の間の像側作動空間内の液浸液と併用された時に像側開口数ＮＡ≧１を有する液浸対物系として構成されることを特徴とする条項１に記載の対物系。
９．中心波長λが３００ｎｍよりも長く、ｄｐ／ｄλ＜（０．２λ／ＮＡ2）／ｎｍであることを特徴とする条項１に記載の対物系。
１０．波長帯域の第１の波長λ1＜λにおいて第１のペッツヴァル面内にパターンの第１の像を形成し、波長差Δλ＝λ2−λ1だけ第１の波長から分離した第２の波長λ2＞λにおいて第２のペッツヴァル面内にパターンの第２の像を形成し、Δλが、２ｎｍ又はそれよりも大きいことを特徴とする条項１に記載の対物系。
１１．凹ミラーが、対物系の瞳面に又はそれに光学的に近く配置され、少なくとも１つの負のレンズを含む負の群が、放射線が負の群を少なくとも２度反対方向に通過するように、凹ミラーの前で凹ミラーの反射側の二重通過領域に配置されることを特徴とする条項１に記載の対物系。
１２．複数のレンズが、中央アッベ数を定める異なるアッベ数を有する異なる材料から作られたレンズを含み、複数のレンズのうちの少なくとも１つが、中央アッベ数に等しいか又はそれよりも大きい第１のアッベ数を有する第１の材料から作られた第１のレンズであり、複数のレンズのうちの少なくとも１つが、中央アッベ数よりも小さいアッベ数を有する第２の材料から作られることを特徴とする条項１に記載の対物系。
１３．全てのレンズのうちの５０％よりも多くが第１の材料から作られ、５０％未満が第２の材料から作られることを特徴とする条項１２に記載の対物系。
１４．全てのレンズのうちの３０％未満が第２の材料から作られることを特徴とする条項１３に記載の対物系。
１５．全てのレンズのうちの５０％よりも多くが第２の材料から作られ、５０％未満が第１の材料から作られることを特徴とする条項１２に記載の対物系。
１６．第２の材料から作られた少なくとも１つの第２のレンズが、負のレンズであることを特徴とする条項１２に記載の対物系。
１７．負のレンズが、負の両凹レンズであることを特徴とする条項１６に記載の対物系。
１８．負のレンズが、負のレンズの直近の少なくとも１つのレンズの光学自由直径よりも実質的に小さい光学自由直径を有することを特徴とする条項１６に記載の対物系。
１９．負のレンズが、対物系の最も大きいレンズの光学自由直径の８０％よりも小さい光学自由直径を有することを特徴とする条項１６に記載の対物系。
２０．負のレンズの光学自由直径が、対物系の最も大きいレンズの光学自由直径の５０％よりも小さいことを特徴とする条項１９に記載の対物系。
２１．負のレンズが２つの隣接するレンズの間に配置され、２つの隣接するレンズの各々が、負のレンズの光学自由直径よりも実質的に大きい光学自由直径を有することを特徴とする条項１６に記載の対物系。
２２．対物系を通過する放射線ビームのビーム直径が極小値を有する少なくとも１つのくびれ領域を含み、負のレンズが、くびれ領域に位置決めされることを特徴とする条項１６に記載の対物系。
２３．負のレンズが、対物系の視野面の近くに位置決めされることを特徴とする条項１６に記載の対物系。
２４．視野面が、物体面であることを特徴とする条項２３に記載の対物系。
２５．視野面が、像面であることを特徴とする条項２３に記載の対物系。
２６．少なくとも１つの中間像を有し、負のレンズが、中間像の近くに位置決めされることを特徴とする条項２３に記載の対物系。
２７．第２の材料から成る少なくとも２つの負のレンズを含むことを特徴とする条項１６に記載の対物系。
２８．全てのレンズのうちの５０％よりも多くが、溶融シリカ（ＳｉＯ2）で作られることを特徴とする条項１に記載の対物系。
２９．第１の材料が、溶融シリカ（ＳｉＯ2）であることを特徴とする条項１２に記載の対物系。
３０．複数のレンズが、３つの実質的に異なるアッベ数を有する少なくとも３つの異なる材料から作られたレンズを含むことを特徴とする条項１に記載の対物系。
３１．複数のレンズが、４つの実質的に異なるアッベ数を有する４つの異なる材料から作られたレンズを含むことを特徴とする条項１に記載の対物系。
３２．複数のレンズが、５つの実質的に異なるアッベ数を有する５つの異なる材料から作られたレンズを含むことを特徴とする条項１に記載の対物系。
３４．複数のレンズが、少なくとも２つの異なるアッベ数を有する少なくとも２つの異なる材料から作られたレンズを含み、材料のうちの少なくとも１つは、フッ化カルシウムではなく、かつ溶融シリカ（ＳｉＯ2）ではないことを特徴とする条項１に記載の対物系。
３５．光学要素が、第１のレンズ及び第１のレンズの直近の第２のレンズから成る複レンズを含み、第１のレンズが、第１の材料から作られた正のレンズであり、第２のレンズが、第２の材料から作られた負のレンズであることを特徴とする条項１２に記載の対物系。
３６．複レンズが、投影対物系の視野面に光学的に近くて、対物系内で主光線高さが最大主光線高さの少なくとも５０％である領域に配置されることを特徴とする条項３５に記載の対物系。
３７．視野面が、物体面であることを特徴とする条項３６に記載の対物系。
３８．視野面が、像面であることを特徴とする条項３６に記載の対物系。
３９．光学要素が、物体面と像面の間の中間像面内に少なくとも１つの中間像を形成するように配置され、視野面が、中間像面であることを特徴とする条項３６に記載の対物系。
４０．複レンズが、放射線が複レンズを少なくとも２度反対方向に通過するように、二重通過領域に配置されることを特徴とする条項３５に記載の対物系。
４１．第１の材料から作られた正のレンズが、複レンズの第２のレンズの直近に、かつ複レンズの第１のレンズの反対側に配置されることを特徴とする条項３５に記載の対物系。
４２．少なくとも１つの凹ミラーに加えて少なくとも１つの凸ミラーを含むことを特徴とする条項１に記載の対物系。
４３．複数のレンズのうちの少なくとも９０％又は複数のレンズの全てが、基本的に同じアッベ数を有する１つ又は複数の材料から作られることを特徴とする条項４２に記載の対物系。
４４．複数のレンズの全てのレンズが、同じ材料から作られることを特徴とする条項４２に記載の対物系。
４５．同じ材料が、溶融シリカ（ＳｉＯ2）であることを特徴とする条項４４に記載の対物系。
４６．複数のレンズの全てのレンズのペッツヴァル和が、実質的にゼロであり、全ての凸及び凹ミラーのペッツヴァル和が、実質的にゼロであることを特徴とする条項４２に記載の対物系。
４７．物体面と像面の間に幾何学的距離Ｌを有し、凹ミラー及び凸ミラーの各々が、基本湾曲ｃiを有し、全ての湾曲ミラーの基本湾曲の和：
【０１４４】
【数１４】
0005616789.tif 000017
【０１４５】
が、条件｜ＣM・Ｌ｜＜２を満たすことを特徴とする条項４２に記載の対物系。
４８．光学要素が、物体面と像面の間の中間像面内に少なくとも１つの中間像を形成するように配置されることを特徴とする条項１に記載の対物系。
４９．中間像が、実質的な色収差を有し、少なくとも１つのレンズが、中間像に光学的に近い領域に配置されることを特徴とする条項４８に記載の対物系。
５０．中間像の近くに配置されたレンズが、結像の周辺光線高さ（ＭＲＨ）が主光線高さ（ＣＲＨ）よりも小さい領域に配置されることを特徴とする条項４９に記載の対物系。
５１．光学要素が、物体面と像面の間に厳密に２つの中間像を形成するように配置されることを特徴とする条項１に記載の対物系。
５２．パターンを第１の中間像へと結像するように構成された第１の対物系部分と、第１の中間像を第２の中間像へと結像するように構成された第２の対物系部分と、第２の中間像を像面上に結像するように構成された第３の対物系部分とを含むことを特徴とする条項１に記載の対物系。
５３．第２の対物系部分が、少なくとも１つの凹ミラーを含むことを特徴とする条項５２に記載の対物系。
５４．第１の対物系部分が、屈折対物系部分であることを特徴とする条項５２に記載の対物系。
５５．第３の対物系部分が、屈折対物系部分であることを特徴とする条項５２に記載の対物系。
５６．幾何学的に第１の偏向ミラーと凹ミラーの間に二重通過領域が形成されるように物体面からの放射線を凹ミラーに向けて偏向するか又は凹ミラーからの放射線を像面に向けて偏向するように配置された第１の偏向ミラーを更に含むことを特徴とする条項５２に記載の対物系。
５７．像面が物体面に対して平行であるように第１の偏向ミラーからの放射線を像面に向けて偏向するように配置された第２の偏向ミラーを更に含むことを特徴とする条項５６に記載の対物系。
５８．第１の中間像を第２の中間像へと結像するように構成された第２の対物系部分が、条件０．８≦｜β2｜≦１．１に従う第２の倍率β2を有することを特徴とする条項５２に記載の対物系。
５９．パターンを第１の中間像へと結像するように構成された第１の対物系部分が、第１の対物系部分を通過する放射線のビーム直径が極小値を有する少なくとも２つの別々のくびれ領域が発生するように、正の屈折力を有する第１のレンズ群、第１のレンズ群の直後の負の屈折力を有する第２のレンズ群、第２のレンズ群の直後の正の屈折力を有する第３のレンズ群、第３のレンズ群の直後の負の屈折力を有する第４のレンズ群、及び第４のレンズ群の直後の正の屈折力を有する第５のレンズ群を含む、交互する屈折力を有する一連の連続するレンズ群を含むことを特徴とする条項５２に記載の対物系。
６０．厳密に１つの凹ミラーが存在することを特徴とする条項５２に記載の対物系。
６１．対物系の全ての光学要素に共通の真っ直ぐな折り返しのない光軸を有することを特徴とする条項５２に記載の対物系。
６２．瞳面に又はその近くに位置決めされた凹ミラーが、瞳掩蔽が生成されるように反射区域内に透過部分を含むことを特徴とする条項５２に記載の対物系。
６３．第１の対物系部分内に凸ミラーが配置されることを特徴とする条項５２に記載の対物系。
６４．第２の対物系部分内に凸ミラーが配置されることを特徴とする条項５２に記載の対物系。
６５．第３の対物系部分内に凸ミラーが配置されることを特徴とする条項５２に記載の対物系。
６６．少なくとも１つの偏向ミラーを含む折り返し対物系であり、作動中に弓形有効物体視野を像面内に結像することを特徴とする条項１に記載の対物系。
６７．少なくとも１つの偏向ミラーを含む折り返し対物系であり、瞳面に又はその近くに位置決めされた凹ミラーが、瞳掩蔽が生成されるように反射区域内に透過部分を含むことを特徴とする条項１に記載の対物系。
６８．中心波長λ付近の波長帯域からの電磁放射線を用いて像側開口数ＮＡで反射屈折対物系の物体面内の物体視野からのパターンを対物系の像面領域内の像視野に結像するように光軸に沿って配置された複数の光学要素を含み、光学要素が、凹ミラーと複数のレンズとを含み、反射屈折対物系が、波長帯域の第１の波長λ1＜λにおいて第１のペッツヴァル面内にパターンの第１の像と、５ｎｍよりも大きい波長差Δλ＝λ2−λ1だけ第１の波長から分離した第２の波長λ2＞λにおいて第２のペッツヴァル面内にパターンの第２の像とを形成し、第１のペッツヴァル面と第２のペッツヴァル面の間の像面領域内の光軸に対して平行に測定された縦方向ペッツヴァル面逸脱ΔＰＳが、像視野内の全ての視野点においてλ／ＮＡ2よりも小さいことを特徴とする反射屈折対物系。
６９．中心波長λ付近の波長帯域からの電磁放射線を用いて像側開口数ＮＡで反射屈折対物系の物体面内の物体視野からのパターンを対物系の像面領域内の像視野に結像するように光軸に沿って配置された複数の光学要素を含み、光学要素が、凹ミラーと複数のレンズとを含み、投影対物系が、異なる波長に対して互いに偏位する波長帯域の各波長λに対するそれぞれのペッツヴァル面内にパターンの像を形成し、複数のレンズが、実質的に異なるアッベ数を有する異なる材料から作られたレンズを含み、像視野の縁部視野点での（最大像高さｙ’での）平面基準面からの所定の波長でのペッツヴァル面の像面領域内の光軸に対して平行に測定された縦方向逸脱ｐが、
ｄｐ／ｄλ＜（７．７λ／ＮＡ2）／ｎｍ
に従って波長λと共に変動することを特徴とする反射屈折対物系。
７０．中心波長λ＜３００ｎｍ付近の波長帯域からの電磁放射線を用いて像側開口数ＮＡで反射屈折対物系の物体面内の物体視野からのパターンを対物系の像面領域内の像視野に結像するように光軸に沿って配置された複数の光学要素を含み、光学要素が、凹ミラーと複数のレンズとを含み、投影対物系が、異なる波長に対して互いに偏位する波長帯域の各波長λに対するそれぞれのペッツヴァル面内にパターンの像を形成し、複数のレンズが、実質的に異なるアッベ数を有する異なる材料から作られたレンズを含み、像視野の縁部視野点での（最大像高さｙ’での）平面基準面からの所定の波長でのペッツヴァル面の像面領域内の光軸に対して平行に測定された縦方向逸脱ｐが、
ｄｐ／ｄλ＜（１５λ／ＮＡ2）／ｎｍ
に従って波長λと共に変動することを特徴とする反射屈折対物系。
７１．投影対物系の像面の領域に配置された感放射線基板を投影対物系の物体面の領域に配置されたマスクのパターンの少なくとも１つの像を用いて露光するように構成された投影露光装置であって、中心作動波長λ付近の波長帯域からの紫外放射線を放出する感放射線と、放射線源からの放射線を受光し、マスクのパターン上に向けられる照明放射線を成形する照明系と、条項１に記載の投影対物系とを含むことを特徴とする投影露光装置。
７２．λ＞３００ｎｍであり、波長帯域が、第１の波長λ1＜λと、１ｎｍよりも大きい波長差Δλ＝λ2−λ1だけ第１の波長から分離した第２の波長λ2＞λとを含むことを特徴とする条項７１に記載の投影露光装置。
【０１４６】
（表３）
0005616789.tif 000018
【０１４７】
（表３続き）
0005616789.tif 000019
【０１４８】
（表３Ａ）
0005616789.tif 000020
【０１４９】
（表４）
0005616789.tif 000021
【０１５０】
（表４続き）
0005616789.tif 000022
【０１５１】
（表４続き）
0005616789.tif 000023
【０１５２】
（表４Ａ）
0005616789.tif 000024
【０１５３】
（表５）
0005616789.tif 000025
【０１５４】
（表５続き）
0005616789.tif 000026
【０１５５】
（表５Ａ）
0005616789.tif 000027
【０１５６】
（表６）
0005616789.tif 000028
【０１５７】
（表６続き）
0005616789.tif 000029
【０１５８】
（表６Ａ）
0005616789.tif 000030
【０１５９】
（表７）
0005616789.tif 000031
【０１６０】
（表７続き）
0005616789.tif 000032
【０１６１】
（表７Ａ）
0005616789.tif 000033
【０１６２】
（表８）
0005616789.tif 000034
【０１６３】
（表８続き）
0005616789.tif 000035
【０１６４】
（表８Ａ）
0005616789.tif 000036
【０１６５】
（表９）
0005616789.tif 000037
【０１６６】
（表９続き）
0005616789.tif 000038
【０１６７】
（表９Ａ）
0005616789.tif 000039
【０１６８】
（表１０）
0005616789.tif 000040
【０１６９】
（表１０続き）
0005616789.tif 000041
【０１７０】
（表１０Ａ）
0005616789.tif 000042
【０１７１】
（表１１）
0005616789.tif 000043
【０１７２】
（表１１続き）
0005616789.tif 000044
【０１７３】
（表１１Ａ）
0005616789.tif 000045
【０１７４】
（表１３）
0005616789.tif 000046
【０１７５】
（表１３続き）
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【０１７６】
（表１３Ａ）
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【０１７７】
（表１５）
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【０１７８】
（表１５続き）
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【０１７９】
（表１５Ａ）
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【符号の説明】
【０１８０】
ＩＬＬ  照明系
Ｍ  マスク
ＰＯ  投影対物系
Ｓ  １次放射線源
ＷＳ  ウェーハスキャナ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
0005616789.tif 000060
【図４Ｂ】
0005616789.tif 000061
【図５Ａ】
0005616789.tif 000062
【図５Ｂ】
0005616789.tif 000063
【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
0005616789.tif 000069
【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
0005616789.tif 000074
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
0005616789.tif 000080
【図９Ｃ】
0005616789.tif 000081
【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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