(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク平面の像を視野平面内に投影するように機能し、該視野平面に露光視野を有するマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械であって、
露光視野にわたって非一定プロフィールを有する付加的迷光成分が、視野平面の該露光視野内に導入され、
前記視野平面の前記露光視野は、中心区域及び境界区域を含み、前記付加的迷光成分は、該視野の該境界区域よりも該視野の該中心区域においてより低く、
前記付加的迷光成分は、少なくとも１つの拡散及び／又は回折光学要素により発生する、
ことを特徴とする投影対物器械。
【請求項２】
マスク平面の像を視野平面内に投影するように機能し、該視野平面に露光視野を有するマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械であって、
露光視野にわたって非一定プロフィールを有する付加的迷光成分を視野平面の該露光視野内に導入するための手段を含み、
前記視野平面の前記露光視野は、中心区域及び境界区域を含み、前記付加的迷光成分は、該視野の該境界区域よりも該視野の該中心区域においてより低く、
前記付加的迷光成分は、少なくとも１つの拡散及び／又は回折光学要素により発生する、
ことを特徴とする投影対物器械。
【請求項３】
前記少なくとも１つの拡散及び／又は回折光学要素は、前記瞳に配置される、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投影対物機械。
【請求項４】
前記マスク平面から前記視野平面への光線経路に沿って多数の光学要素を有する場合に、該少なくとも１つの光学要素の少なくとも１つの表面が、前記露光視野にわたって前記非一定プロフィールを有する前記付加的迷光成分を生成する表面粗度を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項５】
前記表面は、中心及び境界を有する光学的使用区域を含み、
前記表面の前記表面粗度は、前記光学的使用区域の前記中心から該光学的使用区域の前記境界へと増大する、
ことを特徴とする請求項４に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項６】
前記境界から前記中心への表面粗度の差を有する場合に、該差は、０．５ｎｍＲＭＳよりも大きく、好ましくは、１．０ｎｍＲＭＳよりも大きく、更に好ましくは、２ｎｍＲＭＳよりも大きいことを特徴とする請求項５に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項７】
前記中心からの横方向距離の関数としての前記表面粗度は、一般多項式関数の平方根関数に対応し、
前記横方向距離は、可変量を表す、
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項８】
前記表面粗度は、前記中心からの前記横方向距離と共に２次関数的に増大することを特徴とする請求項７に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項９】
前記表面粗度は、前記中心からの前記横方向距離と共に線形に増大することを特徴とする請求項７に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項１０】
前記表面粗度は、局所的凹凸の波長範囲を有し、該表面粗度の局所的凹凸の該波長範囲は、１ｍｍと１０μｍの間にあることを特徴とする請求項３から請求項９のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項１１】
前記表面粗度は、局所的凹凸の波長範囲を有し、該表面粗度の局所的凹凸の該波長範囲は、１０ｍｍと１ｍｍの間にあることを特徴とする請求項３から請求項９のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項１２】
前記マスク平面から前記視野平面への光線経路に沿って多数の光学要素を有し、かつ該マスク平面から該視野平面への光線方向に該視野平面の前に配置された最終光学要素を有する場合に、視野開口絞りが、該最終光学要素と該視野平面の間に存在す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項に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項１３】
光学的使用区域が、前記視野開口絞りの平面内で延びており、
前記視野開口絞りは、前記横方向寸法に対する１ｍｍよりも小さく、特に０．２ｍｍよりも小さい付加的な許容値を有する、
ことを特徴とする請求項１２に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項１４】
前記マスク平面から前記視野平面への光線経路に沿って多数の光学要素を有し、かつ該マスク平面から該視野平面への光線方向に該視野平面の前に配置された最終光学要素を有する場合に、該最終光学要素は、表側及び裏側を有し、該マスク平面から該視野平面への該光線方向に対して、該表側は、該裏側の前方の場所を占有し、該裏側は、該視野平面の前方の場所を占有し、かつ前記表面は、該最終光学要素の該表側であることを特徴とする請求項３から請求項１３のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項１５】
視野開口絞りが、前記最終光学要素と前記視野平面の間に位置し、該視野開口絞りは、該最終光学要素の前記裏側の一部を遮蔽することによって実現されることを特徴とする請求項１４に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項１６】
前記遮蔽は、吸収剤又は反射層を有するコーティングを通して達成されることを特徴とする請求項１５に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項１７】
光学的使用区域が、前記最終光学要素の前記裏側上で延びており、
前記遮蔽は、前記光学的使用区域に追加された前記横方向寸法に対する０．５ｍｍよりも小さく、特に０．１ｍｍよりも小さい許容値を含む、
ことを特徴とする請求項１６に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項１８】
多数の光学要素を有する場合に、少なくとも１つの光学要素は、多結晶材料から成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項に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項１９】
前記多結晶材料は、フッ化物、第ＩＩ族の酸化物、第ＩＩＩ族の酸化物、希土類の酸化物、ガーネット、又はスピネルから成ることを特徴とする請求項１８に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項２０】
前記多結晶材料は、複屈折性である多くの個々の結晶から成ることを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項２１】
多結晶材料の前記光学要素は、全体では前記個々の結晶の各々よりも複屈折性の程度が低いことを特徴とする請求項２０に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項２２】
多結晶材料の前記光学要素は、前記露光視野における有用光に対して０．１％よりも大きく、特に０．２％よりも大きく該視野にわたって変動する迷光成分を有することを特徴とする請求項１８から請求項２０のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項２３】
前記マスク平面から前記視野平面への光線経路に沿って多数の光学要素を有し、かつ該マスク平面から該視野平面への光線方向に該視野平面の前に配置された最終光学要素を有する場合に、少なくとも該最終光学要素は、多結晶材料から成ることを特徴とする請求項１８から請求項２２のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項２４】
前記マスク平面から前記視野平面への光線経路に沿って多数の光学要素を有し、かつ該マスク平面から該視野平面への光線方向に該視野平面の前に配置された最終光学要素を有する場合に、該最終光学要素は、作動波長で１．７よりも大きい屈折率を有する材料から成ることを特徴とする請求項１から請求項２３のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項２５】
前記最終光学要素は、レンズであることを特徴とする請求項１２から請求項２４のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項２６】
前記最終光学要素は、平面平行プレートであることを特徴とする請求項１３から請求項２５のいずれか１項に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの視野近接光学要素は、ミラーであり、前記少なくとも１つの表面は、ミラー表面であることを特徴とする請求項４に記載のマイクロリソグラフィの分野のための投影対物器械。
【請求項２８】
前記付加的迷光成分は、少なくとも１つの拡散及び／又は回折光学要素によって発生することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の投影対物器械。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの拡散及び／又は回折光学要素は、拡散器ディスク、０．５ｎｍＲＭＳよりも大きく、好ましくは１．０ｎｍＲＭＳよりも大きく、更に好ましくは２ｎｍＲＭＳよりも大きい表面粗度を有する光学要素、多結晶材料の光学要素、回折光学要素（ＤＯＥ）、回折格子（Ｂｌａｚｅグリッド、バイナリグリッド、サブ−ラムダグリッド）、コンピュータ発生ホログラム（ＣＧＨ）、及びワイヤグリッドから成る群からの光学要素であることを特徴とする請求項２８に記載の投影対物器械。
【請求項３０】
前記非一定プロフィールを有する前記付加的迷光成分は、前記露光視野にわたって与えられた所定のプロフィールに適合することを特徴とする請求項１から請求項２９のいずれか１項に記載の投影対物器械。
【請求項３１】
前記与えられた所定のプロフィールは、別の投影対物器械の測定データから判断されることを特徴とする請求項２７に記載の投影対物器械。
【請求項３２】
前記付加的迷光成分は、投影対物器械の前記露光視野にわたる前記迷光成分及び／又は該迷光成分の変動を別の投影対物器械の前記露光視野にわたる前記迷光成分及び／又は該迷光成分の変動に適応させることを特徴とする請求項１から請求項３１のいずれか１項に記載の投影対物器械。
【請求項３３】
前記適応の後では、投影対物器械の前記露光視野における前記迷光成分の最大値が、他方の投影対物器械の該露光視野における該迷光成分の最大値から、該２つの迷光成分の該それぞれの最大値のうちの大きい方に対して５０％よりも小さく、好ましくは２５％よりも小さく外れることを特徴とする請求項３２に記載の投影対物器械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロリソグラフィにおける用途のための投影対物器械に関する。更に、本発明は、本発明による投影対物器械を有するマイクロリソグラフィ投影露光装置にも及んでいる。更に、本発明の範囲は、微細構造構成要素のためのマイクロリソグラフィ製造方法を含む。最後に、本発明は、そのような製造方法の下で製造される構成要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子及び他の微細構造構成要素のマイクロリソグラフィ生産のための投影露光装置の性能は、基本的に投影対物器械の結像特性によって判断される。マスクの像を露光視野へと投影する投影露光装置の投影対物器械の設計の例は、ＷＯ２００４／０１９１２８Ａ２、ＵＳ２００５／０１９０４３５Ａ１、ＷＯ２００６／１３３８０１Ａ１、及びＵＳ２００７／００２４９６０に見ることができる。これらの参照文献は、主に、最終光学要素と露光視野の視野平面に位置したウェーハとの間に液浸液が存在する液浸リソグラフィと呼ばれる技術のための投影対物器械の設計に関する。ＷＯ２００４／０１９１２８Ａ２、ＵＳ２００５／０１９０４３５Ａ１、ＷＯ２００６／１３３８０１Ａ１、及びＵＳ２００７／００２４９６０の主題は、特許請求の範囲を含むその全体が本明細書によって本出願の内容の中に引用によって組み込まれている。更に、１００ｎｍよりも短い作動波長で作動し、従って、光学構成要素としてレンズを用いることができないいわゆるＥＵＶ（極紫外）リソグラフィにおける用途のための投影露光装置の投影対物器械の設計も存在し、ＵＳ２００４／００５１８５７Ａ１を参照されたい。
【０００３】
一般的に理解されている「結像特性」という用語は、点から点への結像特性以外に、例えば、像のコントラストが迷光の量によって影響を受けるので、投影対物器械が寄与する迷光の量（以下では迷光成分と呼ぶ）のような他の種類の結像特性も含む。
対物器械の迷光成分は異なる原因を有し、これらの原因は、Ｈｅｉｎｚ  Ｈａｆｅｒｋｏｒｎ著「光学、物理、及び技術理論と応用」、第４改訂拡張編、「Ｖｅｒｌａｇ  ＷｉＩｅＹ−ＶＣＨ」、Ｗｅｉｎｈｅｉｍ、６９０〜６９４頁に説明されている。一方では透過光学材料内の不均一部分における光の散乱によって引き起こされる種類の迷光があり、他方では光学要素の表面の不整部分における光の散乱によって引き起こされる種類の迷光がある。迷光のこれらの２つの１次要因以外に、例えば、二重反射、装着デバイスの一部、開口絞りの境界、及び壁において発生する散乱、又は望ましくない粉塵粒子によって引き起こされる散乱のような２次要因もある。上述の迷光の２次要因は、専門文献では「偽光」という用語の下でも扱かわれている。迷光の２次要因は、設計、マウント、及び開口絞りの注意深いレイアウト、並びに高い洗浄性、マウントの黒染、及び有効ないわゆる反射防止コーティングの開発を通じて大きく低減することができる。本明細書ではマイクロリソグラフィに用いられる投影対物器械のための石英ガラスをも含むことを意味する従来のガラス融体では、透過光学材料内の不均一部分は、小さい封入粒子、小さい屈折率変化、気泡、及び条痕である可能性がある。特に、液浸リソグラフィに用いられる投影対物器械のための新種の光学材料は、以下に気泡とも呼ぶことになる異なるサイズの空洞空間が互いの間に位置する異なるサイズの複数の個々の結晶で構成された多結晶材料である（ＷＯ２００６／０６１２２５Ａ１を参照されたい）。ＷＯ２００６／０６１２２５Ａ１の主題は、特許請求の範囲を含むその全体が本特許出願の内容の中に引用によって組み込まれている。多結晶材料では、気泡という形態での不均一部分だけが迷光の原因であるだけでなく、個々の小さい結晶の形態にある基本材料自体が迷光を引き起こす。従来の材料の基本材料は、小さい屈折率変化を除き、それ自体で迷光を引き起こさないので、上述のことにより、この新しい材料は従来の材料から区別される。これら及び新しい材料の中には従来の材料よりも有意に多くの気泡が存在するということが、新種の材料で作られた光学要素が従来の材料で作られた類似要素によって発生することになるものよりも極めて多くの迷光を発生させることの原因である。更に、結晶から成る新しい材料の多くは複屈折のものであり、従って、この材料を横断する光線は、異なる結晶学的配向に起因して多くの屈折率変化を受け、この屈折率変化自体に起因してここでも上述のように迷光が生成される。多くの屈折率変化それ自体は、次に、新種の材料が複屈折材料の多くの小さい結晶から成るということにも関わらず、この材料自体は複屈折効果を殆ど持たないという効果を有する。
【０００４】
透過光学材料の内側の不均一部分における波長λの光の弾性散乱は、散乱中心の直径Ｄに基づいて３つの異なる場合に従って扱うことができる。
−Ｄがλと比較して小さい場合には、Ｒａｙｌｅｉｇｈ散乱と呼ばれる。
−Ｄがλとほぼ同じ大きさである場合には、Ｍｉｅ散乱と呼ばれる。
−Ｄがλよりも大きく大きい場合には、幾何学的散乱と呼ばれる。
これら３つの場合の各々において、光の弾性散乱を表すために異なるモデルが用いられる。従来の材料では、Ｍｉｅ散乱及び幾何学的散乱が支配的に発生する。新種の材料では、結晶間にある十分な数の気泡が非常に小さい可能性があり、十分な数の個々の結晶が散乱源として非常に大きい可能性があるから、上述の種類の散乱のうちのいずれも無視することができない。
表面の不整部分において発生する波長λの光の弾性散乱は、不整部分を理想的な表面から偏位させる高さ変化の二乗平均平方根に等しい高さを有し、不整部分の平均局所的凹凸波長に対応するグリッド間隔を有する格子という仮定に基づく格子における回折理論を通じて表される。理想的な表面からの不整部分の高さ変化の二乗平均平方根を表面粗度のＲＭＳ値（二乗平均平方根値）とも呼ぶ。
【０００５】
投影対物器械の測定可能な品質を特徴付ける時に、投影対物器械の測定された迷光成分をどの要因に帰されるかという解析は、先験的に不可能である。しかし、迷光を特徴付けることができる測定可能な特性は、影範囲内への異なる側方浸入に基づく（ＷＯ２００５／０１５３１３及びこの文献で引用されている参考文献を参照されたい）。従来の測定法の範囲内では、この特性は、異なる横径の暗区域を有する適切な試験マスクを用いて試験される。投影対物器械によって生成されるそのようなマスクの像では、投影対物器械の視野内の個々の暗区域のそれぞれの像の影範囲の中心において、どれ程大きな迷光部分が見られるかが検査される。投影対物器械の視野平面内で測定される個々の暗区域の像における像側の直径は、一般的に１０μｍ、３０μｍ、６０μｍ、２００μｍ、４００μｍ、１ｍｍ、及び２ｍｍである。そのような測定は、投影対物器械の露光視野にわたる迷光成分の分布を得るために、異なる視野点において実施される。
【０００６】
直径４００μｍよりも大きい影範囲の中心にまでも到達することができる迷光は、２００μｍよりも大きい範囲を有し、この迷光を長距離迷光と呼び、これに対して２００μｍよりも小さい影範囲の中心に到達する迷光を短距離又は中距離迷光と呼ぶ。しかし、これらの用語の間の移行は流動的であり、従って、影範囲の直径における５００μｍという量もまた、長距離迷光又は短／中距離迷光という用語の間の境界線として機能することができる。
【０００７】
ここで、センサを用いた迷光の測定の代替形態として、迷光は、フォトレジストのための露光法、いわゆるＫｉｒｋ試験を通じて測定することができることにも注意すべきである。この試験の第１段階では、フォトレジストの完全な露光に必要とされる照射量、いわゆる有効照射量Ｄcが判断され、第２段階では、フォトレジスト内のこれらの像が完全に消滅するように異なるサイズの正方形構造の過露光に必要とされる照射量Ｄsが判断される。ここでＤcとＤsの間の比は、検査対象の正方形構造の相対迷光成分に関する基準値のように機能する。
【０００８】
本明細書に用いる用語である投影対物器械の迷光成分は、投影対物器械の有用光に対して、像の投影において望ましくない有害な光として全体的に存在する投影対物器械の迷光成分全体を意味する。
通常、異なる設計の投影対物器械は、像又は露光視野にわたって異なるそれぞれの迷光成分及びそれぞれの迷光成分の異なる変化を有する。迷光成分又はそれぞれの迷光成分の変化におけるこの差は、投影対物器械のコントラスト特性における差を招く。この場合、いかなる予測に従っても、上述の新種の光学材料を有する投影対物器械は、現在の投影対物器械よりも高い迷光成分及び大きい迷光成分変動を有することになることに注意すべきである。同様に、ＥＵＶマイクロリソグラフィのための投影対物器械は、ミラー表面の表面粗度が、空気中で約１．５の屈折率を有するレンズの対応する表面粗度によって発生することになる迷光よりも約１６倍大きい迷光を発生させることに起因して、現在の投影対物器械に対して高い迷光成分を有することになる。この迷光成分は、ＥＵＶリソグラフィに用いられるいわゆる多層コーティングからの可能な寄与を考慮に入れていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＷＯ２００４／０１９１２８Ａ２
【特許文献２】ＵＳ２００５／０１９０４３５Ａ１
【特許文献３】ＷＯ２００６／１３３８０１Ａ１
【特許文献４】ＵＳ２００７／００２４９６０
【特許文献５】ＵＳ２００４／００５１８５７Ａ１
【特許文献６】ＷＯ２００６／０６１２２５Ａ１
【特許文献７】ＷＯ２００５／０１５３１３
【特許文献８】ＷＯ２００６／１３３、８０１Ａ１
【特許文献９】ＷＯ２００６／０６１２５５
【特許文献１０】ＷＯ２００６／０６１２２５
【特許文献１１】ＵＳ２００７／００２４９６０Ａ１
【特許文献１２】ＵＳ２００４／０１９１２８Ａ２
【特許文献１３】ＷＯ２００５／１３３８０１Ａ１
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｈｅｉｎｚ  Ｈａｆｅｒｋｏｒｎ著「光学、物理、及び技術理論と応用」、第４改訂拡張編、「Ｖｅｒｌａｇ  ＷｉＩｅＹ−ＶＣＨ」、Ｗｅｉｎｈｅｉｍ、６９０〜６９４頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明の目的は、投影対物器械のコントラスト特性を明確な方式で適応させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の態様により、露光視野にわたる迷光成分の変動が、半導体構成要素の製造業者に対して迷光成分それ自体よりも大きな問題を引き起こすという観測を利用する。
本発明の別の態様により、投影対物器械間の生産工程の移行中に、異なる投影対物器械の露光視野にわたるそれぞれの迷光成分の間の差、又はそれぞれの迷光成分変動の間の差が、半導体構成要素の製造業者に対して投影対物器械のうちの１つが有する露光視野にわたる大きい迷光成分又は大きい迷光成分変動がそれ自体によって引き起こす問題よりも大きい問題を引き起こすという観測を利用する。
【００１３】
本発明により、この課題は、露光視野にわたる非一定プロフィールを有する付加的迷光成分が導入された投影対物器械又は投影対物器械内に、露光視野にわたる非一定プロフィールを有する付加的迷光成分を視野平面内の露光視野内に導入するための手段が設けられた投影対物器械によって解決される。この場合、露光視野にわたって非一定プロフィールを有する付加的迷光成分の特性は、露光視野内の少なくとも２つの任意の視野点において、有用光部分に対して≧０．０２％の差が存在する付加的迷光成分分布を意味すると理解すべきである。従って、マスク平面の像を視野平面に投影するように機能し、視野平面に露光視野を有する投影対物器械であり、投影対物器械の既存の迷光成分以外に、露光視野にわたって非一定プロフィールを有する付加的迷光成分が導入されること、及び／又は投影対物器械が、投影対物器械の既存の迷光成分以外に、露光視野にわたって非一定プロフィールを有する付加的迷光成分を露光視野内に導入するための手段を含むことによって特徴付けられる投影対物器械が、マイクロリソグラフィにおける使用に向けて利用可能になる。この解決法を取ることにより、露光視野にわたる迷光成分変動を低減することができる。
【００１４】
本発明により、有用光の均一な光束に由来する迷光成分のプロフィールを露光視野にわたって均等化するために、露光視野の境界区域内の迷光成分を露光視野の中心区域と比較して増大すると、この有用光の均一な光束に由来する迷光成分のプロフィールが光学器械の一部においてのみ発生した場合であっても、あらゆる光学器械において有意であることが更に認められた。これは、光学器械が均一材料で構成され、例えば、投影対物器械のレンズ又は複数のレンズとして均一な仕上げ表面を有するという前提条件を有する。特に、視野の直前にある最後のレンズの屈折力が強い正のものである液浸リソグラフィにおける使用のための液浸対物器械では、この強く湾曲したレンズだけで、この材料を通じて光線が進む経路長が、中心区域を通過する光線と比較して境界区域を横断する光線では数パーセント異なり、その結果、露光視野の中心区域内で高い比率を有し、境界区域内で低い比率を有する付帯的な迷光成分変動が生じるという効果を有する。強い拡散材料が用いられた場合には、この効果は更に増大する。
【００１５】
このことにおいて、視野に近い少なくとも１つの光学要素（本明細書では視野近接要素とも呼ぶ）の少なくとも１つの表面の仕上げ処理は、露光視野にわたって非一定プロフィールを有する付加的迷光成分を投影対物器械内に導入するのに簡単で費用効果的な手法の代表的なものである。仕上げ処理は、合計の付加的迷光成分が、個々の表面が寄与する迷光の総和として現れるように、いくつかの視野近接表面に適用することができる。いくつかの表面にわたる付加的表面粗度のこの分布は、個々の表面においてその表面上又はその表面の一部の上での最終研磨段階を省くことによって簡単に達成することができる粗度値が生じる場合には、有利なものとすることができる。この場合、視野に近いということ（又は視野近接）は、露光視野に近い表面の代わりに中間像に近い表面を仕上げ処理に向けて選択することができることを意味する。この選択は、これらの表面が、その幾何学形状に関して作業し易いか、又は像誤差に関するこれらの表面の光学感度に基づいて、これらの表面が露光視野の直前にある最終光学要素よりも設置又は撤去し易い場合に特に有利である。この観点からすると、光学要素として特に平面平行プレートが好ましく、これは、平面平行プレートに対して満足できる機械的位置公差がレンズ又はミラーに対するものよりも非常に大きいことによる。平面平行プレートは、容易に差し換え可能な要素として設計することができ、従って、システムが作動中である後の時点で、顧客仕様に従ってこの要素を交換、再加工、又は変更することができる可能性をもたらすという更に別の利点を有する。
【００１６】
視野に近い表面（本明細書では視野近接表面とも呼ぶ）の光学的使用区域の中心に対して光学的使用区域の周辺で表面粗度を高めることは、露光視野にわたるプロフィールを有し、露光視野の中心区域よりも境界区域内で強い付加的迷光成分を露光視野内で生成する最も簡単な手法である。本発明によると、この手法により、そうでなければ存在する投影対物器械の迷光成分を理想的な方式で補完する付加的迷光成分が生成される。
【００１７】
視野近接表面の光学的使用区域の周辺における表面粗度、及び光学的使用区域の中心における表面粗度に関するそれぞれのＲＭＳ値の間に０．５ｎｍよりも大きい差を引き起こす表面粗度の調節は、例えば、１９３ｎｍの作動波長における露光視野内の有用光に対する約０．０２％の比率の付加的迷光成分に対応する。０．５ｎｍの差は、露光視野内の迷光成分を補正するのに有意な値における大体の下限値である。境界から中心への表面粗度の上記差における２ｎｍよりも大きいＲＭＳ値は、本発明に従って露光視野にわって非一定プロフィールを有する付加的迷光成分を導入することにより、例えば、１９３という波長における有用光に対して０．２％の露光視野にわたる迷光成分変動を有するマイクロリソグラフィにおいて現在用いられている投影対物器械を補正するという課題を満たす。
【００１８】
特に、視野の直前にある最後のレンズの屈折力が強い正のものである液浸リソグラフィにおける使用のための液浸対物器械では、境界区域から中心区域への露光視野にわたるより強い迷光成分変動が発生し、上述のように、境界から中心へのＲＭＳ表面粗度の差において大きい値を用いることにより、この変化を補償することは意味がある。この種の構成における最後のレンズに対して強拡散材料が用いられる場合には、ＲＭＳ表面粗度の差において更に高い値が必要である。
【００１９】
横方向距離が独立変数である場合に、一般的な多項式関数の平方根によって表される関数に従う中心からの横方向距離の関数としての表面粗度プロフィールは、研磨機、特に研磨ロボットをプログラムするのを容易にするという利点をもたらし、これは、これらの機械に固有の又は馴染み深い関数システムが用いられるからである。表面の境界におけるＲＭＳ粗度値の上昇を可能性を有する最も簡単で最も迅速な方式で達成することを可能にするこのカテゴリにおいて最も簡単で最も迅速な関数は、中心からの横方向距離の線形関数又は２次関数である。
【００２０】
１ｍｍと１０μｍの間の表面粗度の局所的凹凸の波長範囲は、いわゆる視野外迷光量を小さく保つという利点を有する。視野外迷光は、露光視野を外れ、光への望ましくない露光を引き起こす可能性がある区域内に入り込む迷光である。請求項１１に示している１ｍｍと１０ｍｍの間の凹凸波長の局所範囲は、迷光に対する効果を有するだけでなく、視野点の像形成波面にも影響を及ぼし、それによってこの局所波長範囲で、任意の視野点の波面の同時補正を行うことができるという利点を有する。上述のように、表面粗度又は不整部分の局所波長範囲は、本出願の限度内では、光学要素の表面に沿った不整部分の横方向グリッド間隔の範囲を意味すると理解すべきである。
【００２１】
光伝播方向に投影対物器械の最終光学要素と視野平面の間の視野開口絞りは、付加的に導入される迷光が、露光視野の外側区域内に入り込み、これらの区域の望ましくない露光を招くのを防止するという課題を有する。
視野開口絞りと視野開口絞りの平面内の光学的使用区域との間の１ｍｍよりも小さく、特に０．２ｍｍよりも小さい横方向寸法許容値は、製造工程において必要とされる高精度に起因して高いコストを招く過度に厳しい許容値と、露光視野の外側の過剰な望ましくない迷光を招く過度に大きい許容値との間の有利な妥協点を意味する。
【００２２】
最後のレンズの表側、すなわち、最終光学要素の物体に対面する表面は、表面粗度によって迷光を導入するのに有利に適しており、これは、一方でこの表面が露光視野の間近に位置することで、表側にわたる表面粗度のプロフィールによって露光視野内に迷光成分プロフィールを生成することができること、他方で表側上の個々の視野点の部分開口が依然として十分に幅広であることで、表側の仕上げにおける小さい不整部分が、それぞれの視野点の像に対して効果を持たないことによる。特に、液浸リソグラフィに用いられる投影対物器械では、レンズの屈折率と液浸リソグラフィの屈折率における小さい差に起因して、裏側の仕上げ又は再加工は、投影対物器械の結像特性、又は走査工程中の液浸リソグラフィの動特性に対して悪影響を有することになる大きい表面粗度値を招くことになるので、最終光学要素の表側の仕上げは特に重要である。
【００２３】
液浸リソグラフィに用いられる投影対物器械では、最終光学要素とウェーハの間の設計空間は、機械的開口絞りの使用を可能にするには幅狭過ぎる。従って、最終光学要素の裏側を遮蔽する概念は、液浸システムにおいて、付加的に導入される迷光が露光視野の外側区域内に入り込み、これらの区域の望ましくない露光を招くことを防止する視野開口絞りを達成するのに殆ど唯一の可能な手法である。表面コーティングによるこの種の遮蔽は費用効果的である。
視野開口絞りの平面内の遮蔽区域と光学的使用区域の間の０．５ｍｍよりも小さく、特に０．１ｍｍよりも小さい寸法許容値は、特にコーティング工具に必要とされる高製造精度に起因して高コストを招く過度に厳しい寸法許容値と、露光視野の外側の過剰な望ましくない迷光を招く過度に大きい許容値との間の有利な妥協点を意味する。
【００２４】
付加的迷光を導入するという本発明の概念は、多結晶材料から成る光学要素を有する投影対物器械では特に有利であり、これは、これらの投影対物器械では、多結晶材料は、現在用いられている投影対物器械において引き起こすことになるものよりも強い迷光成分変動を視野にわたって引き起こすからである。
フッ化物、第ＩＩ族の酸化物、第ＩＩＩ族の酸化物、希土類酸化物、ガーネット、又はスピネルから作られる光学要素を有する投影対物器械において付加的迷光を導入するという本発明の概念は、結晶及び結晶間の気泡が露光視野内の迷光成分プロフィールに寄与する付帯的なプロフィール部分の補償をもたらす。
【００２５】
複屈折のものである多くの結晶から成る多結晶材料から成る光学要素を有する投影対物器械において付加的迷光を導入するという本発明の概念は、異なる結晶配向の結果として発生する多くの屈折率変動が露光視野内の迷光成分プロフィールに寄与する付帯的プロフィール部分の補償をもたらす。
個々の結晶の各々よりも低い複屈折度を提供する多結晶材料から成る少なくとも１つの光学要素を有する投影対物器械において付加的迷光を導入するという本発明の概念は、ほぼ複屈折のない材料が特に露光視野の前にある最終光学要素において好ましく用いられるので特に重要である。
【００２６】
多結晶材料から成る少なくとも１つの光学要素を有する投影対物器械において付加的迷光を導入するという本発明の概念は、特に、この光学要素自体が露光視野にわたって０．１％よりも大きいプロフィール変動を有する迷光成分を既に有する場合には、個々の光学要素自体が現在用いられている投影対物器械で見られる露光視野にわたる迷光成分変動の約半分に等しい露光視野にわたる迷光成分変動を提供するので賢明な手法である。
【００２７】
特に、マスク平面から視野平面への光線方向を基準として視野平面の前に位置した多結晶材料から成る最終光学要素は、本発明により補償する必要がある、露光視野にわたる投影対物器械のより強い迷光成分変動を招き、これは、そのような視野近接光学要素の下流では、この要素によって発生する迷光が露光視野に到達するのを防止するために、露光視野を有する視野平面の直前に開口絞りを配置する更に別の可能性がないからである。
【００２８】
液浸リソグラフィに用いられる将来の投影対物器械の分解能を高めるためには、場合によっては、開口数ＮＡ、すなわち、開口角を更に高めることが必要になる。しかし、これを達成するためには、作動波長が、例えば、１９３ｎｍであった場合、最終光学要素において１．７よりも大きい屈折率を有する材料が必要である。これに関しては、ＷＯ２００６／１３３、８０１Ａ１における最後のレンズ要素の屈折率に関する解説を参照されたい。例えば、１５７ｎｍ又は２４８ｎｍのような他の作動波長の場合にも、それぞれの作動波長において、高い開口を有する投影対物器械における最後のレンズ要素に対して高屈折率を有する材料を用いることは賢明である。そのような将来のシステムの結像性能に対して課せられる要件、及び同様に露光視野にわたる迷光成分変動に対して課せられる要件は、場合によっては現在のシステムに対するものよりも高くなる。本発明は、露光視野にわたる迷光成分変動に対する将来の高い要件を満たす機能も達成するので、作動波長において１．７よりも大きい屈折率を有する材料から成る最終光学要素を有するこの種の投影対物器械において付加的迷光を導入するという本発明による概念は、上述の予想展開を考慮に入れている。
【００２９】
特に、視野の直前にある最後のレンズの屈折力が強い正のものである液浸リソグラフィにおける使用のための液浸対物器械では、この強く湾曲したレンズだけで、この材料を通じて光線が進む経路長が、中心区域を通過する光線と比較して境界区域を横断する光線では数パーセント異なり、その結果、迷光成分の付帯的な変動が生じるという効果を有する。この効果は、最後のレンズに対して強拡散材料が用いられる場合には、更に増大する。
従って、そのような投影対物器械において付加的迷光を導入するという本発明による概念は、最後に正の屈折力のレンズを有する投影対物器械において露光視野にわたる迷光成分変動を低減するのに有利である。
【００３０】
最終光学要素として平面平行プレートを用いることは、平面平行プレートが、レンズ又はミラーと比較して大きい機械的位置公差を許容し、従って、光学的に依存しないという利点を有する。従って、この種の光学要素は、投影対物器械から撤去し、その中に再度設置することができ、又は大きな問題なしに別の平面平行プレートと交換することができるので、表面粗度を高めるための再加工作業に関して有利である。それによって顧客の場所における再仕上げ作業も可能になり、顧客の希望に従った迷光分布調節が実施可能になる。この顧客要求は、例えば、特定のマスク照明に関連する可能性がある。
ミラー表面の表面粗度は、約１．５の屈折率を有する空気中のレンズの対応する表面粗度よりも約１６倍強い効果を有する。従って、本発明によると、露光視野にわたる大きい迷光成分変動を補正すべきである場合には、この目的のためにミラー表面を用いることは有利である。
【００３１】
少なくとも１つの拡散（光散乱）光学要素及び／又は回折光学要素によって発生する付加的迷光を有する対応する投影対物器械は、この光学要素が迷光の発生に影響を及ぼすことができる自由度を利用可能にするので、迷光成分及び迷光成分プロフィールのターゲットを定めた柔軟性の高い適応の可能性をもたらす。
瞳内の少なくとも１つの拡散光学要素及び／又は回折光学要素、及び／又は少なくとも１つの視野近接拡散光学要素及び／又は回折光学要素によって発生する付加的迷光成分を有する対応する投影対物器械は、迷光を生成するのに用いられる自由度を視野近接要素と瞳近接要素との間で分割する最適な手法の代表的なものである。
【００３２】
付加的迷光成分を発生させるための拡散光学要素及び／又は回折光学要素を有する対応する投影対物器械では、迷光成分又は迷光成分プロフィールを簡単でターゲットを定めた手法で発生させることができる技術的に好ましい迷光発生要素は、拡散器ディスク、０．５ｎｍＲＭＳよりも大きく、好ましくは１．０ｎｍＲＭＳよりも大きく、更に好ましくは２ｎｍＲＭＳよりも大きい表面粗度を有する光学要素、多結晶材料から成る光学要素、回折光学要素（ＤＯＥ）、回折格子（Ｂｌａｚｅグリッド、バイナリグリッド、サブ−ラムダグリッド）、コンピュータ発生ホログラム（ＣＧＨ）、ワイヤグリッドを含む群からの拡散光学要素及び／又は回折光学要素である。
【００３３】
非一定プロフィールを有する付加的迷光成分が露光視野にわたる与えられた所定のプロフィールに適合する場合に、露光視野にわたってこの非一定プロフィールを有する付加的迷光成分を有する対応する投影対物器械は、投影対物器械の迷光成分プロフィールを望ましい迷光成分プロフィールにターゲットを定めた手法で適応させる可能性をもたらす。その結果、好ましい迷光成分、より具体的には好ましい迷光成分プロフィールに関する半導体製造業者の例えば特定の種類の投影対物器械に対する要求を考慮に入れることができる。
【００３４】
非一定プロフィールを有する付加的迷光成分が、露光視野にわたる与えられた所定のプロフィールに適合し、この所定のプロフィールが、別の投影対物器械の測定データから判断される場合に、露光視野にわたってこの非一定プロフィールを有する付加的迷光成分を有する対応する投影対物器械は、製造工程を１つの投影対物器械から別の投影対物器械へとより容易に移行することができるように、投影対物器械の迷光成分又は迷光成分プロフィールを別の投影対物器械のものに適応させる可能性をもたらす。特に、対物器械の開発プロトタイプと生産ユニットとの間で生産工程を移行する時には、開発から生産への移行に要する時間は、半導体構成要素の早期市場投入における判断要因のうちの１つであるから、半導体製造業者に対して工程を容易に移行する機能は重要である。
【００３５】
付加的迷光成分が、投影対物器械の露光視野にわたる迷光成分及び／又は迷光成分変動を別の投影対物器械の露光視野にわたる迷光成分及び／又は迷光成分変動に適応させる場合に、この付加的迷光成分を有する対応する投影対物器械は、上記に解説したものと同じ可能性をもたらす。
付加的迷光成分が、投影対物器械の露光視野にわたる迷光成分及び／又は迷光成分変動を別の投影対物器械の露光視野にわたる迷光成分及び／又は迷光成分変動に適応させ、この適応の後に、投影対物器械の露光視野内の迷光成分の最大値が、別の投影対物器械の露光視野内の迷光成分の最大値から、２つの迷光成分のそれぞれの最大値のうちの大きい方に対して５０％よりも小さく、好ましくは２５％よりも小さく外れる場合に、この付加的迷光成分を有する対応する投影対物器械は、迷光に関して製造工程を適応させる必要なく投影対物器械間で製造工程を移行する可能性をもたらす。
【００３６】
本発明の更に別の目的は、投影対物器械のコントラスト特性を別の投影対物器械のコントラスト特性に適応させることである。
この課題に対処するのに、本発明は、上述のように、特にＥＵＶリソグラフィのための異なる投影対物器械間の製造工程の移行性における判断要因が、投影対物器械のうちの１つが有する迷光成分の絶対強度ではなく、それぞれの投影対物器械の有用光に対する迷光成分の互いの間の相対比較性であるという観測を利用する。
【００３７】
更に、この課題に対処するのに、投影対物器械の迷光成分又は迷光成分変動に対する絶えず下がり続ける仕様値を満たす目的で、レンズ及びミラーの材料、コーティング、及び表面仕上げに関して絶えず増大する開発努力を通じて投影対物器械を互いに適応させることよりも、異なる投影対物器械の迷光成分又は迷光成分変動を互いに適応させるという手法の方がより有利であるということを認識することが本発明の一部であった。
【００３８】
この課題は、マスク平面を視野平面へと投影するように機能し、視野平面に露光視野を有するマイクロリソグラフィにおける使用のための本発明による投影対物器械であって、有用光に対して０．２％を超える、好ましくは０．４％を超える付加的迷光成分を発生させるように機能する少なくとも１つの拡散光学要素及び／又は回折光学要素を有する投影対物器械によって解決される。
この課題は、マスク平面を視野平面へと投影するように機能し、視野平面に露光視野を有するマイクロリソグラフィにおける使用のための本発明による投影対物器械であって、付加的迷光成分が、投影対物器械の露光視野にわたる迷光成分及び／又は迷光成分変動を別の投影対物器械の露光視野にわたる迷光成分及び／又は迷光成分変動に適応させる投影対物器械によって更に解決される。
この課題に対処するのに、露光視野内の迷光成分の最大値が、別の投影対物器械の露光視野内の迷光成分の最大値から、これら２つの迷光成分のそれぞれの最大値のうちの大きい方に対して５０％よりも小さく、好ましくは２５％よりも小さく外れる投影対物器械は、迷光に関して製造工程を適応させる必要なく投影対物器械間で直接製造工程を移行する可能性をもたらす。
【００３９】
付加的迷光成分を発生させるための拡散光学要素及び／又は回折光学要素を有する対応する投影対物器械では、迷光成分又は迷光成分プロフィールを簡単でターゲットを定めた手法で発生させることができる技術的に好ましい迷光発生要素は、拡散器ディスク、０．５ｎｍＲＭＳよりも大きく、好ましくは１．０ｎｍＲＭＳよりも大きく、更に好ましくは２ｎｍＲＭＳよりも大きい表面粗度を有する光学要素、多結晶材料から成る光学要素、回折光学要素（ＤＯＥ）、回折格子（Ｂｌａｚｅグリッド、バイナリグリッド、サブ−ラムダグリッド）、コンピュータ発生ホログラム（ＣＧＨ）、ワイヤグリッドを含む群からの拡散光学要素及び／又は回折光学要素である。
【００４０】
露光視野にわたって非一定プロフィールを有する付加的迷光を有する対応する投影対物器械は、露光視野にわたる迷光成分変動を低減する可能性をもたらす。
視野平面内の露光視野が、中心区域及び境界区域を有し、非一定プロフィールを有する付加的迷光成分が、瞳内の拡散光学要素及び／又は回折光学要素によって視野の中心区域内で調節される露光視野にわたって付加的迷光を有する対応する投影対物器械は、投影対物器械の迷光成分を迅速かつ効率的に増大する可能性をもたらす。
視野平面内の露光視野が、中心区域及び境界区域を有し、非一定プロフィールを有する付加的迷光成分が、少なくとも１つの視野近接拡散光学要素及び／又は回折光学要素によって視野の境界区域内で調節される露光視野にわたって付加的迷光を有する対応する投影対物器械は、露光視野の境界区域内の迷光成分を迅速かつ効率的に補正する簡単で費用効果的な可能性を示している。
【００４１】
拡散光学要素及び／又は回折光学要素の散乱効果を交換及び／又は変更するための手段が設けられた付加的迷光成分を発生させるように機能する少なくとも１つの拡散光学要素及び／又は回折光学要素を有する対応する投影対物器械は、マスク上の照明角度分布変更及び／又はマスク構造変更の場合に、迷光成分又は迷光成分プロフィールに関する半導体製造業者の要求変更に対して迅速に応答する可能性をもたらす。
露光視野内の有用光に対して０．１％よりも大きく、特に０．２％よりも大きく、視野にわたる変動を有する付加的迷光成分を発生させるように機能する少なくとも１つの拡散光学要素及び／又は回折光学要素を有する対応する投影対物器械は、視野にわたる小さい迷光成分変動でさえも補償する可能性をもたらす。
【００４２】
本発明の更に別の目的は、露光視野全体においてほぼ同等なコントラスト特性を有する投影対物器械を提供することである。
この課題は、マスク平面を視野平面へと投影するように機能し、多数の光学要素を有するマイクロリソグラフィにおける使用のための投影対物器械であって、視野平面内の露光視野において走査方向にわたって平均化された投影対物器械の迷光成分が有用光に対して０．２％よりも小さい変動を有する投影対物器械によって解決される。
【００４３】
この課題を解決するのに、露光視野が、有用光に対して２％よりも小さく、走査方向にわたって平均化された迷光成分の最大値を有する対応する投影対物器械は、同時に、高いコントラストという利点をもたらす。
また、この課題を解決するのに、露光視野が、有用光に対して２％よりも小さく、走査方向にわたって平均化された迷光成分の最大値を有する対応する投影対物器械は、同時に、露光視野の外側の迷光成分が、意図しない露光を引き起こすには十分に大きくないという利点を有する。
拡散光学要素及び／又は回折光学要素が、投影対物器械の付加的迷光成分を生成し、この付加的迷光成分が、露光視野内の有用光に対して０．１％よりも大きく、特に０．２％よりも大きく、視野にわたる変動を有する対応する投影対物器械は、視野にわたる小さい迷光成分変動でさえも補償する可能性をもたらす。
【００４４】
付加的迷光成分が拡散光学要素及び／又は回折光学要素によって発生する対応する投影対物器械では、迷光成分又は迷光成分プロフィールを簡単でターゲットを定めた手法で発生させることができる技術的に好ましい迷光発生要素は、拡散器ディスク、０．５ｎｍＲＭＳよりも大きく、好ましくは１．０ｎｍＲＭＳよりも大きく、更に好ましくは２ｎｍＲＭＳよりも大きい表面粗度を有する光学要素、多結晶材料から成る光学要素、回折光学要素（ＤＯＥ）、回折格子（Ｂｌａｚｅグリッド、バイナリグリッド、サブ−ラムダグリッド）、コンピュータ発生ホログラム（ＣＧＨ）、ワイヤグリッドを含む群からの拡散光学要素及び／又は回折光学要素である。
【００４５】
本発明の更に別の目的は、投影対物器械のコントラスト特性を適応させる方法を提案することである。
本発明により、この課題は、マイクロリソグラフィ用途のための投影対物器械の迷光成分を適応させる方法であって、露光視野内の有用光に対して０．１％よりも大きく、特に０．２％よりも大きく、視野にわたる変動を有する付加的迷光成分を導入する少なくとも１つの拡散光学要素及び／又は回折光学要素を用いる方法によって解決される。
【００４６】
与えられた所定のプロフィールに適合する露光視野にわたって非一定プロフィールを有する付加的迷光成分が導入される対応する方法は、投影対物器械の迷光成分プロフィールを望ましい迷光成分プロフィールにターゲットを定めた手法で適応させる可能性をもたらす。その結果、好ましい迷光成分、より具体的には好ましい迷光成分プロフィールに関する半導体製造業者の例えば特定の種類の投影対物器械に対する要求を考慮に入れることができる。
【００４７】
所定のプロフィールが別の投影対物器械の測定データから判断される対応する方法は、製造工程を１つの投影対物器械から別の投影対物器械へとより容易に移行することができるように、投影対物器械の迷光成分又は迷光成分プロフィールを別の投影対物器械のものに適応させる可能性をもたらす。特に、対物器械の開発プロトタイプと生産ユニットとの間で生産工程を移行する時には、開発から生産への移行に要する時間は、半導体構成要素の早期市場投入における判断要因のうちの１つであるから、半導体製造業者に対して工程を容易に移行する機能は重要である。
【００４８】
付加的迷光成分が、投影対物器械の露光視野にわたる迷光成分及び／又は迷光成分変動を別の投影対物器械の露光視野にわたる迷光成分及び／又は迷光成分変動に適応させるのに用いられる対応する方法は、上記に解説したものと同じ可能性をもたらす。
付加的迷光成分が、その非一定プロフィールにおいて拡散光学要素及び／又は回折光学要素の散乱効果の交換及び／又は変更によって変更される対応する方法は、マスク上の照明角度分布変更の場合、及び／又はマスク構造変更の場合に、迷光成分又は迷光成分プロフィールに関する半導体製造業者の要求変更に対して迅速に応答する可能性をもたらす。
【００４９】
投影対物器械が、別の投影対物器械を用いてマスク構造の像を生成するのに適用される臨界寸法（ＣＤ）に対して、臨界寸法において２０％よりも小さい偏差を伴って同じマスク構造の像を生成するように、投影対物器械の付加的迷光成分が導入される対応する方法は、投影対物器械の迷光成分の理由からマスク構造を適応させる必要なく投影対物器械間の製造工程の移行に関する条件を満たす。通常、マスク構造の適応は、新しいマスクを生成することを必要とし、これは一方で高価であり、他方で適応されたマスク構造が迷光適応に対して効果を持たないという危険性をはらむ。
【００５０】
本発明の更に別の目的は、投影対物器械を有する投影露光装置を提供し、この装置を用いて実施することができるマイクロリソグラフィ生産工程、並びにこの工程を通じて生産することができる構成要素を提案することである。
本発明により、この課題は、本明細書に示す投影露光装置及び製造方法、並びに本発明による投影対物器械又は方法を用いながらこの製造方法の下で製造される構成要素によって解決される。
本発明の実施形態の実施例を図面を参照してより詳細に以下に解説する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】２つの直交する軸（Ｘ軸及びＹ軸）に関する有用光の分布を含む、スキャナとして用いられるマイクロリソグラフィ用途のための投影対物器械の視野平面内の露光視野の概略図である。
【図２】スキャナとして用いられ、矩形のいわゆる軸外視野を有するマイクロリソグラフィ用途のための投影対物器械の視野平面内の露光視野の概略図である。
【図３】スキャナとして用いられ、いわゆるリング視野を有するマイクロリソグラフィ用途のための投影対物器械の視野平面内の露光視野の概略図である。
【図４】ステッパとして用いられ、正方形視野を有するマイクロリソグラフィ用途のための投影対物器械の視野平面内の露光視野の概略図である。
【図５】投影対物器械及び得られる自然迷光分布を説明するように機能する均一なガラス円柱の形態にある投影対物器械の代替モデルの概略断面図である。
【図６】視野及び瞳の概念を示すための幾何学的光学器械による投影対物器械の像形成光線パターンの概略図である。
【図７】マイクロリソグラフィ用途のための投影対物器械の有用光に対するパーセントでの走査方向にわたって平均化された迷光成分のＸ方向に沿ったプロフィールのグラフである。
【図８】液浸リソグラフィのための投影露光装置の光学構成要素の概略図である。
【図９】微細構造を有する多結晶材料の平面図である。
【図１０】有用光に対するパーセントとして表された、多結晶材料のモデル依存の迷光成分の平均結晶サイズの関数としてのグラフである。
【図１１】有用光に対するパーセントとして表された、多結晶材料のモデル依存の迷光成分の平均気泡サイズの関数としてのグラフである。
【図１２】レンズにおける主要概念を示す概略図、並びにそれぞれ最後のレンズの多結晶材料内の不均一部分における散乱を説明するグラフ、及び最後のレンズの表面粗度を適応させる概念に加えて、その得られる視野にわたる迷光の分布を説明するグラフである。
【図１３】有用光に対するパーセントで表され、走査方向Ｙにわたって平均化された、マイクロリソグラフィ用途のための投影対物器械の迷光成分のＸ方向の視野に沿った補正済みプロフィールのグラフである。
【図１４】１よりも大きい像側開口数を有する液浸リソグラフィのための投影対物器械のいわゆる２ミラー設計の光学構成要素のＹ−Ｚ平面における断面図である。
【図１５】像側開口数１．２を有する液浸リソグラフィのための投影対物器械のいわゆる４ミラー設計の光学構成要素のＹ−Ｚ平面における断面図である。
【図１６】像側開口数１．２５を有する液浸リソグラフィのための投影対物器械のいわゆるＲＣＲ設計の光学構成要素のＹ−Ｚ平面における断面図である。
【図１７】像側開口数１．７５を有する液浸リソグラフィのための投影対物器械の更に別の２ミラー設計の光学構成要素のＹ−Ｚ平面における断面図である。
【図１８】図１７の２ミラー設計の視野平面の前にある最後のレンズ要素の概略図である。
【図１９】ＥＵＶリソグラフィのための投影対物器械のいわゆる６ミラー設計の光学構成要素の断面図である。
【図２０】視野近接光学要素の表面の光学的使用区域にわたる表面粗度の可能な分布のグラフである。
【図２１】本発明により投影対物器械内に補正された迷光成分を生成するためのいくつかの可能な処理段階の流れ図である。
【図２２】本特許出願による投影対物器械を有する投影露光装置を用いて微細構造半導体素子を生産する方法に関する流れ図である。
【図２３】投影対物器械の実施例を通して示す本発明の更に別の実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１は、Ｘ軸及びＹ軸に沿った有用光の分布を含む、スキャナとして用いられるマイクロリソグラフィ用途のための投影対物器械の視野平面内の露光視野１５を示している。図１では、露光視野１５が位置した視野平面は平面図で見られ、つまり紙面は視野平面と対応する。更に、図１では、座標システムは、いわゆるスキャナでは走査方向がＹ方向を向かなければならないという規則に従って視野平面内で定めている。いわゆるスキャナでは、マスク構造全体の像が、投影対物器械の最大像視野１に対して大き過ぎるので、微細構造構成要素のマスク構造は、その全部が１回の露光段階で投影対物器械によって転写されるわけではない。その代わりにマスク構造は、走査工程において、投影対物器械の対物面又はマスク平面を通じて徐々に移動され、それと同時に、ウェーハが、同期化された動きで像平面又は視野平面を通じて移動される。屈折要素のみを有する従来の回転対称投影システムでは、視野平面内の最大像視野１は、投影対物器械の光軸３によって定められる中心を有する円である。照明システム内に位置した視野開口絞り、いわゆるＲＥＭＡ（レチクル遮蔽）ブレードを用いて、最大像視野１は、この対物器械の光軸３によって定められる中心を有する矩形露光視野１５へと再度切り取って整えられる。ＲＥＭＡブレードは、走査工程の開始時と終了時それぞれにおいて、露光視野１５にわたってブレード自体を収縮及び展開させるという追加機能を有する。露光視野１５の中心は、図１で陰付きの中心区域５によって形成される。図１で同様に陰付きの露光視野の境界区域（本明細書では周辺区域とも呼ぶ）７及び９は、走査方向に対して垂直の方向に露光視野の左右の周辺を形成する矩形露光視野の境界区域７及び９である。走査方向では、露光視野１５の前縁１１及び後縁１３は、間に露光視野１５が位置した線であり、これらの線の間では、この対物器械によって投影される光がゼロよりも大きい強度を有する。有用光の走査方向及び走査方向に対して垂直のそれぞれの強度分布プロフィールは、図１の２つのグラフに示しているように互いに異なる。走査方向では、有用光の強度分布プロフィールは、前縁１１及び後縁１３において値ゼロを取り、中心区域５内で最大値を有するように調節される。これらの２つの点の間の正確な強度プロフィールは、走査工程において、微細構造構成要素のあらゆる部分的区域がほぼ等しい光の部分を受光するように選択される。走査方向におけるいわゆるシルクハットプロフィール、すなわち、矩形分布プロフィールでは、一般的にパルスレーザが光源として用いられ、この場合、微細構造構成要素の１つの部分的区域が、別の部分的区域よりも１つ多くのレーザパルスから光を受光することになるということが否めず、部分的区域毎又は露光視野毎に５つから７つのレーザパルスが一般的であるから、上述のことを提供することは不可能になる。前縁１１及び後縁１３における値ゼロから中心区域５に向って連続的に増大する走査方向の強度プロフィールでは、微細構造構成要素に対するそのような強度効果は抑制される。
【００５３】
それとは対照的に、走査方向に対して垂直な強度プロフィールは、中心区域５、境界区域７及び９、並びにこれらの区域の間で走査方向に対して垂直な線に沿って位置する全ての視野点において同じ強度値を有する露光視野１５にわたるいわゆるシルクハットプロフィール又は矩形プロフィールである。従って、走査方向にわたって平均化された場合に、この強度プロフィールの形状も変動しない。走査方向にわたって平均化され、有用光に対するパーセントで表されたこの強度プロフィールを図１の下部分にあるグラフで示している。この平均強度プロフィールは、境界区域７と同じく中心区域５において有用光に対して１００％という同じ値を有する。
【００５４】
本明細書では、上記に定めた迷光成分は、走査方向にわたって平均化され、有用光に対する比率において相対量として表された迷光成分、又は言い換えれば、図１に例示しているように、走査方向における強度プロフィールの１００％の値に対する比率において相対量として表された迷光成分であると理解される。
一般的にスキャナの露光視野１５は、走査方向に対して垂直に２０ｍｍから３０ｍｍの長さであり、走査方向に５ｍｍから１０ｍｍの長さである。これらの寸法と合わせて、露光視野１５の中心区域５は、直径４ｍｍを超えてはならず、露光視野１５の境界区域７及び９は、走査方向に対して垂直に幅２ｍｍを超えてはならず、これは、これらの区域が、露光視野１５の主要部分にわたって広がらずに、露光視野１５の中心及び境界間近の小さい表面部分しか占有してはならないからである。
【００５５】
図２は、スキャナとして用いられ、露光視野４５として矩形のいわゆる軸外視野４５を有するマイクロリソグラフィ用途のための投影対物器械の視野平面内の露光視野４５を示している。図１のものと類似する図２内の要素は、同じ参照番号を３０だけ増した参照番号を有する。投影対物器械の露光視野４５としてのそのような矩形軸外視野４５は、少なくとも１つの反射屈折部分対物器械を有する投影対物器械において一般的である。本明細書では「反射屈折」という属性は、例えば、レンズのような屈折要素以外に、像形成に寄与する要素として用いられる、例えば、ミラーのような反射要素も存在し、従って、屈折力を有することを意味する。これらのシステムの折り返し光線経路に起因して、露光視野４５は、これらのシステムの光軸３３及び最大像視野３１に対してオフセットされる。この状況で光軸３３及び最大像視野３１に言及する場合には、光軸３３、並びに最大像視野３１全体をこれらの反射屈折投影対物器械の投影像内に含めることができることを意味しない。上述のことは、完成した対物器械内に用いられる光線伝播パターンが、光軸３１に対して回転対称で折り返されず、光学要素のうちのいくつかの物理的形状が、光軸３１に対してもはや回転対称ではなくても、これらの反射屈折投影対物器械の多くをその設計に関して回転対称性を用いて依然として表すことができることのみを示している。露光視野４５として矩形軸外視野４５を有する反射屈折投影対物器械設計の例は、ＵＳ２００５／０１９０４３５Ａ１、ＷＯ２００４／０１９１２８Ａ２、及びＷＯ２００６／１３３８０１Ａ１、並びに本特許出願の図１４、図１６、及び図１７に示されている。図１に関連して走査方向及びそれに垂直の強度プロフィールに対して上記に示したものは、矩形軸外視野４５に対しても直接適用可能であり、従って、更なる説明の必要はない。反射屈折投影対物器械の矩形軸外視野４５は、純屈折投影対物器械の露光視野１５とほぼ同じサイズを有する。反射屈折投影対物器械は、液浸対物器械の１よりも多い大きい開口数値（ＮＡ）を有する場合であっても、純屈折設計と比較するとレンズ及びミラーの直径を比較的小さく保つことを可能にするので、主に液浸リソグラフィに用いられる。
【００５６】
図３は、スキャナとして用いられ、露光視野６５としていわゆるリング視野６５を有するマイクロリソグラフィ用途のための投影対物器械の視野平面内の露光視野６５を示している。図１のものと類似する図３内の要素は、同じ参照番号を５０だけ増した参照番号を有する。そのようなリング視野６５は、矩形視野を誘導することになる折り返し光線経路を許さない設計の反射屈折対物器械において一般的である。図１に関連して走査方向及びそれに垂直の強度プロフィールに対して上記に示したものは、リング視野６５に対しても直接適用可能であり、従って、更なる説明の必要はない。走査方向の強度プロフィールは、Ｘ方向に異なる高さを有し、得られるプロフィールが、走査方向の全ての強度プロフィールにおいて同じではないということに限って図１に示している強度プロフィールとは異なるものとすることができる。しかし、全てのスキャナシステムは必ず、走査方向に沿った強度プロフィール形状に関わらず、走査方向にわたって平均化された時に図１の下部に例示している種類のシルクハットプロフィール又は矩形プロフィールに適合する走査方向に対して垂直な強度プロフィールが常に得られるように設計されるので、上述の強度プロフィールの違いは全く影響を持たず、また、この違いが矩形視野１５を有するシステムで発生した場合にも全く影響を持たない。反射屈折投影対物器械のリング視野６５は、純屈折投影対物器械の露光視野１５の走査方向に対して垂直な寸法とほぼ同じ、走査方向に対して垂直な寸法を有する。
【００５７】
図４は、ステッパとして用いられ、露光視野８５として正方形視野８５を有するマイクロリソグラフィ用途のための投影対物器械の視野平面内の露光視野８５を示している。図１のものと類似する図４内の要素は、同じ参照番号を７０だけ増した参照番号を有する。
スキャナとは対照的に、ステッパは、投影対物器械の対物面又はマスク平面に位置した、生産される半導体素子のためのマスク構造が、全体で、すなわち、走査工程なしで視野平面内の露光視野８５へと投影されるように機能する。しかし、ステッパは、投影対物器械がスキャナの場合よりも大きい露光視野８５を設けることを必要とする。ステッパの場合の大きい露光視野８５に対する代替形態として、いわゆる縫い合わせ技術を用いて、ステッパにおいて半導体素子を個々の部分で連続して露光することができる。この場合には、スキャナの場合よりも小さい露光視野８５を用いることができる。ステッパにおける露光視野８５は、照明システムにおけるＲＥＭＡブレードにより、Ｘ方向、並びにＹ方向により大きく、更にはより小さく任意に作ることができる。
【００５８】
ステッパにおける露光視野８５にわたる強度プロフィールは完全に均一であり、従って、得られるプロフィールは、Ｘ方向、並びにＹ方向にシルクハットプロフィール又は矩形プロフィールを有する。本特許出願の範囲内でステッパをスキャナと比較することができることを保証するために、境界区域７７及び７９は、Ｙ方向に対して垂直なステッパ視野の左右の境界に位置する。更に、本明細書に説明しているスキャナに類似して、Ｘ方向の強度プロフィールは、Ｙ方向にわたって平均化され、この結果、図１の下部に示している種類のシルクハットプロフィールが生じ、中心区域５と７５とでそれぞれ１００％という同じ有用光強度値を有し、同様に境界区域７と７７とでそれぞれ１００％という同じ有用光強度値を有する。スキャナとの比較性を維持するために、ステッパの迷光成分も同様にＹ方向に沿って平均化されたものとして定める。
【００５９】
図５は、投影対物器械１０３、及び同じく視野平面１０５内に結果として発生する自然迷光分布を説明するように機能する均一なガラス円柱１１１としての投影対物器械の代替モデルの概略図である。図５の上部には、投影対物器械１０３の概略図を光軸１１３に沿う４つのレンズ１０９によって示している。この投影対物器械１０３は、マスク平面に位置したマスク１０１の像を視野平面１０５内に投影する機能を有する。この目的で、投影されるマスクは、図面内には示していない照明システムからの光１０７によって均一に照らされる。照明システムは、マスク１０１上に均一に当たる入射光線１０７の角度分布をマスクにわたる強度分布を変動させることなく変更することができる。それによって部分コヒーレント像の理論に基づいて説明することができ、マスク１０１上のある一定の構造をできる限り小さい像サイズへと投影することができるという目的を有する半導体製造業者に対して利用可能な異なる、いわゆる設定を有することが可能になる。
【００６０】
図５の下部は、投影対物器械１０３に対する代替モデルとして、マスク１０１上に均一に当たる光線１０７によって均一に照らされる均一なガラス円柱１１１を示している。断面区域にわたって均一に照らされるこの種のガラス円柱１１１は、断面区域の等しいサイズの表面要素内で等しい量の迷光を発生させることになる。マスク１０１から視野平面１０５へと光軸１１３に沿うガラス円柱１１１を全体の照明強度が、吸収及び散乱に起因してマスク１０１から視野平面１０５へと光軸１１３に沿って低下する一連の多くのそのような均一照明断面区域として見た場合、図５の右下のグラフに従う走査方向Ｙにわたって平均化された視野平面１０５内の迷光成分が得られる。各断面区域の等しいサイズの表面要素の各々が等しい量の迷光を発生することに起因して、中心区域１１５は、境界区域１１７が各断面区域の互いに隣接する表面要素の迷光を受光するよりも多数のこれらの表面要素の迷光を受光するので、視野平面１０５の露光視野の中心区域１１５内では、露光視野の境界区域１１７内よりも迷光の比率が高い（図５の右下のグラフに例示しているように）。円柱ガラス本体の均一照明から生じる図５の右下部に例示している露光視野にわたる迷光成分のこのプロフィールは、以下では迷光成分の自然プロフィールと呼ぶことにする。
【００６１】
図６は、視野及び瞳の概念を示すために、幾何学的光学器械の原理による投影対物器械の像形成光線パターンを示している。この概略図では、図６の投影対物器械１２３を２つのレンズ１２９、これらの２つのレンズ１２９の間の瞳平面１３３、及びレンズ１２９が位置した２つの視野近接平面１３５、１３７から成るいわゆる４ｆシステムとして示している。投影対物器械は、光線１２７によって均一に照らされるマスク１２１の像を光軸１３１に沿って視野平面１２５内に投影する。像投影光線パターンを説明するために、マスク１２１の軸上点に対して３つの特定の光線経路、すなわち、光軸１３１に沿った主光線１３９、上側開口光線又はコマ光線１４１、及び下側開口光線又はコマ光線１４３を示している。これらの開口光線又はコマ光線は、これらの光線を投影対物器械によって像へと依然として投影することができる可能な最大角度で軸上点を離れる光線である。また、投影対物器械によって投影される最外側視野点に対する主光線１４９の経路も示している。
瞳は、全ての視野点の主光線１３９、１４９が互いに交差する中心を有し、開口光線１４１、１４３によって判断されるサイズを有する区域として定められる。これから瞳は、必ずしも図６に示しているように瞳平面１３３内に常に存在する必要はないが、図６にあるような図は、視野及び瞳の光学的概念の説明を容易にする。従って、図６による瞳平面１３３は、光伝播方向又はＺ方向に関して視野点の主光線１３９、１４９が互いに出合う場所である。主光線１３９は光軸と対応するので、図６の瞳は、視野点の全ての主光線１３９、１４９が光軸と交差する場所でもある。従って、視野点の主光線１３９、１４９は、瞳内では光軸からの高さ又は距離を持たない。一方、開口光線１４１、１４３は瞳の境界を定め、従って、瞳内の全ての可能な光線のうちで光軸からの最大高さ又は最大距離を有する。すなわち、光軸からの光線高さ又は距離は、対物器械内の光学要素を瞳に近い（瞳近接）と呼ぶことができ、又は視野に近い（視野近接）と呼ぶことができるかに関する適切な基準のように機能する。光学要素の表面における軸上点又は中心視野点の開口光線１４１、１４３の高さ又は距離が、同じ表面上での最外側投影可能視野点の主光線の高さの６倍よりも大きい場合には、本明細書ではこの光学要素を瞳に近い（又は瞳近接）と呼び、他の場合は本明細書ではこの光学要素を視野に近い（又は視野近接）と呼ぶことになり、いわゆるＲＣＲ設計（屈折−反射屈折−屈折設計）では、Ｓｃｈｕｐｍａｎｎ群Ｇ２０（図１６を参照）の要素における光線距離に対する基準はこれらの設計の光軸である。この基準に基づくと、図６の２つのレンズ１２９が、それぞれ視野近接平面１３５及び１３７内に位置することは明らかである。更に、視野と瞳は、視野内での像形成光線１３９、１４１、１４３、１４９の光軸１３１からの高さ又は距離が瞳内での像形成光線１３９、１４１、１４３、１４９と光軸の間の角度に対応する空間フーリエ変換を通じて互いに関連付けられる。それと同時に逆関係も成り立ち、すなわち、視野内での像形成光線１３９、１４１、１４３、１４９と光軸の間の角度は、視野内での像形成光線１３９、１４１、１４３、１４９の光軸１３１からの高さ又は距離に対応する。言い換えれば、投影することができる最外側視野点の主光線１４９の経路は、マスク１２１の像平面内で光軸１３１からの最大高さ又は最大距離を有し、光軸１３１に対する角度ゼロを有する。この同じ光線経路１４９は、瞳平面１３３の中心において最大交差角で光軸１３１と交差し、すなわち、光軸１３１からの光線高さはこの点において最小であり、その一方で光軸１３１に対する角度は最大である。逆に開口光線は、光軸１３１に対する最小高さ及び最大角をマスクの像平面１２１及び視野平面１２５で有し、その一方で光軸１３１に対する最大高さ及び最小角は瞳平面１３３内で発生する。視野と瞳とのこの特別な関係に基づいて、視野の全ての視野点に対して均一な効果を有する、瞳内の光プロフィールへの干渉を実施することができる。最も簡単な可能性は、例えば、瞳を開口絞りで収縮させることであり、それによって全ての視野点で、視野において、収縮した瞳によって許される最大可能開口角よりも大きい角度を有する光線が不足するようになる。
【００６２】
いわゆる照明環境を規定する顧客要件を満たすために、マスク１２１上に均一に当たる光線１２７は、照明システムを用いて光軸に対する角度分布に関して適応され、従って、異なる強度を有する異なる区域が投影対物器械の瞳内に形成され、それによって投影対物器械の瞳の近くのレンズは、照明環境に依存して異なって照らされる。例えば、環状設定は、適切なマスク構造との組合せで、瞳の近くのレンズが、レンズの光学使用可能部分の境界区域内でのみ光を受光するという結果を有する。マスク構造との組合せにおける照明環境の作動原理の説明に対しては、自己発光のものではない物体の部分コヒーレント像の理論に関する関連文献を参照されたい。
【００６３】
瞳、特に瞳の近くのレンズと迷光の間の関係では、Ｒａｙｌｅｉｇｈ散乱、Ｍｉｅ散乱、及び幾何学的散乱という３つの要因に起因して、ガラス材料の不均一部分において発生する波長λの光の弾性散乱が、常に有用光線の方向の回りに対称な角度分布を生成することが重要である。これは、瞳において大きく角度付けられた主光線を有する、視野の境界における視野点、及び小さいシグマ値を有する従来の設定（瞳の中心区域のみ、すなわち、主光線が横断する区域のみが用いられる設定）では、得られる、瞳近接レンズ内の迷光の角度分布が、対物器械のハウジングへと外向きに光軸から分離するように向けられ、それによって瞳から視野への途中で、迷光が対物器械のハウジング及びレンズマウントによって吸収されることを意味する。この結果は、迷光吸収に起因して、露光視野の境界区域１４７内で露光視野の残りの部分よりも低い値を有する、視野にわたる迷光成分プロフィールである。一方、瞳の境界区域、従って、開口光線が横断する区域を用いる環状設定では、開口光線の傾き角において、境界区域の視野点と中心区域の視野点との間で全体としてごく僅かの差しか存在しないが、瞳の境界区域の対物器械のハウジングへの近接性に起因して、迷光の瞳内で大きい角度の下で散乱する部分は、最も強く吸収される。フーリエ変換によると、瞳における大きい角度は、視野における大きい高さに変換されるので、瞳内で大きい角度で散乱する迷光は、対物器械のハウジング内での吸収を受け、従って、露光視野の中心区域１４５と比較して境界区域１４７内で不足する。従って、環状照明環境（すなわち、光線１２７が、幅狭に定められた角度範囲内の入射角で回転対称にマスク１２１上に当たる設定）は、特には従来の設定で得られるプロフィールとは定性的に異なる迷光成分プロフィールにはつながらない。
【００６４】
液浸リソグラフィのための投影対物器械では、強い正の屈折力を有する最後のレンズは、異なる視野点に対して光学材料内の経路長が異なるという結果を有する。露光視野の中心視野点の全ての像形成光線と比較した露光視野の境界区域内の視野点の全ての像形成光線の相対経路長の差は、そのようなレンズだけで数パーセントに達する可能性がある。その結果、ガラス材料内の不均一部分に起因する迷光成分は、有用光がガラス材料内を進む経路長に直接依存するので、上述の相対経路長の差は、その結果、特に強散乱材料において視野にわたって中心区域１４５よりも露光視野の境界区域１４７内で低い値を有する迷光成分プロフィールをもたらす。
【００６５】
図５及び図６に関連して、全てが、走査方向にわたって平均化された迷光成分をもたらす合計で３つの異なる効果であり、露光視野にわたるプロフィールが、図６の右手部分に例示しているように、露光視野の境界区域１４７よりも中心区域１４５内により強い迷光成分を有する効果を解説した。これらの３つの効果の全てが、ガラス材料内の不均一部分における光の弾性散乱に起因する１次迷光から生じ、それぞれ、均一に照らされるガラス本体の自然迷光分布、瞳に近いレンズの迷光分布、及び強い正の視野レンズ内の経路長の差に起因する迷光分布である。
【００６６】
迷光の１次要因、すなわち、ガラス材料内の不均一部分における光の弾性散乱に起因する上述の効果に加えて、上述のように、迷光の２次要因に対応する表面不整部分における光の散乱に起因する重ね合わせ迷光が存在する。通常、レンズは、表面の全ての部分の上で均一な仕上げ品質に達するまで研磨され、その結果、視野の境界区域からの視野点の像形成光線経路が、中心区域からの視野点の像形成光線経路よりも、光軸及び屈折表面に対して全体として強く傾くという上述の一連の理由は、迷光の角度分布が、表面散乱の場合にも有用光の方向に対して回転対称であるということとの組合せで、表面不整部分における散乱が、同様に視野の境界区域よりも視野の中心区域内で強く、視野にわたるプロフィールによって特徴付けられる走査方向にわたっての平均迷光成分を生じるという結論を誘導する。
任意の回折物体によって引き起こされ、従って、従来の分類による１次要因及び２次要因へと区分することができない迷光の場合には、視野の中心及び境界区域内の迷光成分に対して一般的な説明を行うことができない。
【００６７】
図７は、現在の設計のマイクロリソグラフィ投影対物器械における走査方向にわたって平均化された一般的な迷光成分１５１を、本明細書で考察する測定規則に従ってＸ方向に沿った露光視野にわたるプロフィールグラフとして示している。明らかなように、迷光成分１５１は、境界区域１５７において有用光に対して０．６％の値を有するのと比較して、視野の中心区域１５５では有用光に対して０．８％の値を有し、より高い。
【００６８】
図８は、液浸リソグラフィのための投影露光装置２０１の光学部分を略示している。投影露光装置２０１は、光源として１９３ｎｍの波長を有するエキシマレーザ２０３を有する。代替形態として、２４８ｎｍ又は１５７ｎｍのような他の波長を用いることができる。光源の下流の光路に配置された照明システム２０５は、光路内に続く投影対物器械２１１の対物面２０７でもある照明システム２０５の像平面２０７内に鮮明に境界が定められた均一な照明視野を生成する。通常この配列では、照明システム２０５の出射側における光線幾何学形状は、投影システム２１１の入射側における幾何学形状に合うように適応される。上述のように、照明システム２０５は、対物面２０７上に当たる光線２０７の角度分布を構造化するための及び入射光線の偏光状態を制御するための手段を含む。いわゆるレチクル台は、マスク２１３を照明システムの対物面内に保持し、走査工程に従ってこのマスクを走査方向２１５に沿って移動する。同時にマスク平面２０７のように機能する対物面２０７の後には、次に投影対物器械２１１が光路内に続き、マスク２１３の縮小像をウェーハ２１９上に投影する。ウェーハ２１９は、感光性のいわゆるフォトレジスト２２１を伴い、フォトレジスト２２１を有するウェーハ２１９の平面表面が、投影対物器械２１１の像平面２２３又は視野平面２２３内に位置するように位置決めされる。ウェーハ２１９は、いわゆるウェーハ台２１７によって保持され、マスク２１３の動きと同期化された速度で給送される。またウェーハ台２１７は、ウェーハ２１９を光軸２２５に沿って、又はそれに対して垂直に移動することができるマニピュレータを有する。同様にウェーハ台２１７には、ウェーハ２１９を光軸２２５に対して垂直な軸に対して傾斜することができる傾斜マニピュレータが組み込まれる。ウェーハ台２１７は、特に液浸リソグラフィに向けて設計され、基板２１９のための浅い凹部、並びに液浸液２３１を収容するための外縁２２９を有する保持要素２２７を含む。
【００６９】
液浸リソグラフィ用途のための投影対物器械２１１は、１．０よりも大きく、好ましくは１．２よりも大きく、より好ましくは１．５よりも大きい像側開口数ＮＡを有する。投影対物器械２１１は、視野平面２２３の前の最終光学要素として、マスク平面から視野平面へと伝播する光線の方向に見た光路内で、投影対物器械２１１の最後の光学面である裏側２３５を有する平凸レンズ２３３を有する。この裏側２３５は、液浸液２３１内に完全に浸漬される。
【００７０】
半球形平凸レンズ２３３は、好ましくは、図９に例示している微細構造を有する多結晶材料から成る。場合によっては、投影対物器械の更に別のレンズ２３７も、多結晶材料で構成することができる。
【００７１】
図９は、多結晶材料の微細構造を概略的に正確ではない縮尺で示している。この図に示している材料３００は、多結晶マグネシウムスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）であり、それぞれの結晶境界３０３によって境界が定められた多数の異なる配向の結晶３０２を有する。この例における平均結晶寸法は２５μｍ前後である。結晶３０２の間には、この例における平均寸法が約１μｍである空洞空間、又は気泡３０４が散在する。この他の多結晶材料、例えば、他の多結晶スピネル、多結晶ＹＡＧ［イットリウムアルミニウムガーネット（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12）］、多結晶ＬｕＡＧ［ルテチウムアルミニウムガーネット（Ｌｕ3Ａｌ5Ｏ12）］、多結晶酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、多結晶酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、多結晶酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、多結晶酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、又は例えば、ＢａＬｉＦ3又はＬａＦ3のような高屈折率を有する多結晶フッ化物を光学材料としての使用に向けて同様に想定することができる。
【００７２】
図１０は、４０ｍｍ厚のスピネルから成る均一多結晶材料の有用光に対するパーセントでの迷光成分をＷＯ２００６／０６１２２５に示されているこの結晶材料に対応する迷光モデルに従って平均結晶寸法Ｄの関数として示している。この迷光モデルは、光路に沿った結晶の異なる配向に起因する屈折率変動から生じる迷光Ｉretを考慮に入れること以外に、結晶境界３０３において発生する全反射から生じる迷光成分Ｉscatも含む。それによって図１０にＩsumとして示し、矢印Ｐで印した結晶サイズにおける最小値を有する迷光における合計迷光成分への加算が行われる。更に、４０ｍｍ厚のスピネルから成る多結晶材料のモデル依存の迷光成分をＷＯ２００６／０６１２５５のこの多結晶材料に対応する迷光モデルに従って平均気泡直径の関数として有用光に対するパーセントで表し、図１１に示している。
【００７３】
ＷＯ２００６／０６１２５５の迷光モデル又は図１０及び図１１に基づくと、多結晶材料における平均結晶サイズ及び平均バブル直径における特定のパラメータ範囲だけが、マイクロリソグラフィ用途のための投影対物器械においてこの種の材料を用いる上で利用可能であり、これは、そうでなければ投影対物器械の迷光成分が過度に大きくなるからである。しかし、図１０及び図１１は、多結晶スピネル材料の生産において、迷光に関して最適なパラメータ範囲に固執したとしても、４０ｍｍの厚みを有するスピネルから成る光学要素は、有用光に対して約０．４％の迷光成分を依然として生成することになるという結論を招く。また上述の均一な光束を伝播する本体の自然迷光分布を考慮することにより、視野平面の直前にある多結晶材料から成る最後の視野近接レンズでは、走査方向にわたって平均化された迷光成分のプロフィールが、視野平面にわたって有用光に対して０．４％の変動を有するという結果に達する。走査方向にわたって平均化されたそのような視野近接レンズの迷光成分における視野平面内の露光視野にわたる変動の正確な量は、レンズ及び露光視野の正確な幾何学形状、並びに視野平面からのレンズの距離に依存し、この変動を上述の値の僅か半分の大きさにすることは全く可能である。従って、対物器械の最後のレンズとして用いられるスピネルから成る強い正の単一のレンズは、露光視野にわたって現在の設計の投影対物器械全体の変動の約半分の大きさの迷光変動を有する。
【００７４】
図１２は、最後のレンズ４００の多結晶材料内の不均一部分４０７における散乱及び最後のレンズの表面粗度４０３を適応させる概念に関する主要概念に加えて、得られる視野にわたる迷光分布４１１、４１３を示す概略図を示している。図１２では、投影対物器械の最後のレンズ４００は、この最後のレンズ４００の直後に光軸４０１に対して垂直に延びる視野平面４０５の前に位置する。レンズ４００内には、ガラス材料の不均一部分を迷光の角度分布を示す散乱ローブ４０７として図式的に示している。走査方向にわたって平均化され、有用光に対する百分率で表されたガラス材料の不均一部分（体積散乱）に起因するレンズ４００の迷光成分４１１は、Ｘ方向に沿った視野にわたるプロフィールグラフとして図１２の中央部分に示している。多結晶材料で構成され、マスク平面から視野平面への光線の方向に視野平面の前の最後の位置に配置されたレンズの体積散乱に起因する迷光成分４１１に関する現在のモンテカルロシミュレーションは、走査方向にわたって平均化され、有用光の百分率として表された迷光成分が、露光視野の中心区域４１５内で約０．４％であり、露光視野の境界区域４１７内で約０．２％であるという結果を誘導し、従って、上記に解説したＷＯ２００６／０６１２２５の迷光値が確認される。スピネルで構成された最後のレンズの体積散乱に起因する迷光成分４１１を補償するために、表側４０２、すなわち、最後のレンズの視野平面４０５から分離するように向く面の表面粗度は、境界区画４０３内で高められ、付加的迷光成分４１３という結果を発生させる。表側４０２の表面粗度の変化は、露光視野にわたって体積散乱に起因する迷光成分４１１を補完するプロフィールを有する付加的迷光成分４１３を生じ、ほぼ一定の総迷光成分へと加算されるように選択される。有用光の百分率として表され、走査方向にわたって平均化された表面粗度に起因する付加的迷光成分４１３は、図１２の右手部分にＸ方向に沿った視野にわたるプロフィールグラフとして示している。最後のレンズの表側４０２上の表面粗度を変更することにより、迷光の付加量が約０．５％である露光視野の境界区域４１７とは対照的に、露光視野の中心区域４１５内には非常に小量の付加的迷光４１３しか導入されず、それによって最後のレンズの体積散乱から生じる迷光４１１が補償される。表側４０２の表面粗度は、必ずしも再加工作業において生成する必要はなく、レンズの生産工程中に先行して適応させることができる。
【００７５】
図１３は、有用光に対する百分率として表されたマイクロリソグラフィ用途のための投影対物器械の迷光成分を示しており、この迷光成分は、本発明により補正され、走査方向ｙにわたって平均化されており、これを視野に沿ったＸ方向のプロフィールグラフ５０１として示している。図１３の細かい点線は、最後のレンズが多結晶材料で構成されない投影対物器械の走査方向にわたって平均化された迷光成分を中心区域５０５及び境界区域５０７を有する露光視野にわたってＸ方向に沿ったプロフィールグラフ５０３の形態で示している。この迷光成分では、視野にわたる変動は、０．２％よりも小さく、従って、迷光成分は、この用途の範囲内では一定の迷光成分であると考えられる。水平グリッド線及び０．２％の高さを有する帯域５０９は、この用途内で迷光成分が一定であると考えられる範囲を示すグラフ背景として機能する。図１３では、最後のレンズが多結晶材料で構成された対応する投影対物器械の迷光成分を参照記号５０２を有する破線で示している。迷光成分５０２は、一定の迷光成分５０９に対して許容可能になるものよりも強い変動を視野にわたって提供する。図１３の太い実線５０１は、多結晶材料から成る最後のレンズにおいて本発明により補正された投影対物器械の迷光成分を示している。本発明により補正された投影対物器械のこの迷光成分５０１は、中心区域５０５及び境界区域５０７、並びにこれらの間の全ての視野点において、有用光に対して約１．３％程度の迷光成分を有する。これに応じてこの迷光成分５０１は、露光視野にわたる変動が有用光に対して０．２％を遥かに下回る走査方向にわたって平均化された非常に一定の迷光成分を示している。
従って、本発明は、多結晶材料から成る最後のレンズを有する投影対物器械の補正だけでなく、現在の投影対物器械の改善にも適合し、それによってこれらの投影対物器械は、露光視野にわたって０．２％よりも小さい変動しか持たない一定の迷光成分を有するようになる。
【００７６】
図１４は、１よりも大きい像側開口数を有する液浸リソグラフィのための投影対物器械のいわゆる２ミラー設計２１００を示している。設計２１００は、ＵＳ２００５／０１９０４３５Ａ１の図３８から同じ参照記号を保ったまま引用したものである。ＵＳ２００５／０１９０４３５Ａ１の図３８と比較すると、高い表面粗度の区域２００３に対する参照記号のみが新しく追加されている。図１４ａでは、設計２１００をＸ−Ｙ断面図、従って、走査方向ｙと光学Ｚ軸の方向とによって定められる平面に示しており、これは、そうでなければ光線経路の折り返し構成を視覚化することができないからである。以下に解説する反射屈折設計の全てにおいても、同じ形態の図を用いる。マスク平面２１０１は、第１の屈折対物器械群２１１０により、延長中間像平面２１０３上に投影される。第１の屈折群は、瞳平面又は開口平面Ａを有する。ミラー２１２１及び２１２２を有するミラー群２１２０は、延長中間像平面２１０３を更に別の延長中間像平面２１０４へと投影する。第２の屈折対物器械群２１３０は、延長中間像平面２１０４を視野平面２１０２へと投影する。マスク平面２１０１から視野平面２１０２への光線の方向に視野平面２１０２の前にある最後のレンズは、参照記号２１５０を有する。露光視野２１０２又は中間視野平面２１０３及び２１０４の近くの視野近接光学要素の表面区域であり、本発明によると、表面粗度を高めることにより、露光視野にわたる迷光成分変動を補正するのに適切な表面区域を太い鋸歯線２００３で示している。より良好な明瞭化のために、第２の屈折群２１３０の下部を図１４ｂに拡大図で示している。図１４ｂには、マスク平面２１０１から視野平面２１０２への光線の方向に視野平面２１０２の前にある最終光学要素２１５０の表面の区域２００５を陰付きの棒状部で示しており、区域２００５には、迷光、特に視野外迷光を低減するために、開口絞りを適切に配置することができる。この開口絞りは、最終光学要素２１５０と視野平面２１０２の間の機械的視野開口絞りを用いて達成することができる。一方、図１４ｂの陰付きの棒状部によって示している、最終光学要素の表面部分２００５をマスクすることによって開口絞りを提供することは、空間的干渉を発生させず、液浸液の流動特性に対して悪影響を持たないことからより有利である。この遮蔽は、図１４ｂで陰付きの区域２００５上に吸収剤又は反射コーティングを配置することによって費用効果的に達成することができる。
【００７７】
一方、設計の構造的概念は、Ｘ−Ｚ断面、すなわち、走査方向に対して垂直に示すことができないので、図１４ａ及び図１４ｂの設計図では、設計をＹ−Ｚ断面図、従って、走査方向に示していることに注意すべきである。従って、図１４ａ及び図１４ｂの太い鋸歯線２００３は、本発明による表面粗度の適応のためのものと考えることができる視野近接表面のみを示しており、その一方、露光視野の外側視野点の光線が出合う又は横断する視野近接表面の区域２００３がより高い表面粗度を有するという本発明による原理のみを示している。走査方向にわたって平均化された迷光成分が、露光視野にわたって走査方向に対して垂直に変動する量を低減するのに適切な高い表面粗度を有する視野近接表面の区域２００３は、設計のＸ−Ｚ断面においてより明瞭に例示することができる。Ｘ−Ｚ断面図で見ると、高い表面粗度を有する区域２００３は、これらの区域２００３が、光学的使用区域の中心の左右（ｘ方向に関して）の境界に均等に位置し、中心区域の左右（ｘ方向に関して）の境界区域内の走査方向にわたって平均化された迷光成分に対して均等な効果を有するように光学要素上に配置される。
【００７８】
図１５は、像側開口数１．２を有する液浸リソグラフィのための投影対物器械のいわゆる４ミラー設計ＰＬ１を示している。設計ＰＬ１は、ＵＳ２００７／００２４９６０Ａ１の図９から同じ参照記号を保ったまま引用したものである。ＵＳ２００７／００２４９６０Ａ１の図９と比較すると、視野平面Ｗ１に対する参照記号のみが新しく追加されている。マスク平面Ｒ１は、レンズＬ１からＬ４を有する純屈折部分群Ｇ１１、並びにレンズ５及びミラーＭ１及びＭ２から成る反射屈折部分群から成る第１の反射屈折対物器械群Ｇ１によって中間像平面Ｑ上に投影される。中間像平面Ｑは、２つのミラーＭ３及びＭ４、レンズＬ６及びＬ７を有する屈折部分群Ｇ２１、レンズＬ８からＬ１２を有する屈折部分群Ｇ２２、並びにレンズＬ１３からＬ１８を有する屈折部分群Ｇ２３から成る第２の反射屈折対物器械群Ｇ２によってレンズ１８の直後にある視野平面Ｗ１へと投影される。瞳平面又は開口平面ＡＳ１は、部分群Ｇ２２と部分群Ｇ２３の間に位置する。ミラー表面Ｍ２及びＭ３を延びている破線は、反射屈折設計の実際の光線経路幾何学形状又は光学要素の実際の物理的形状が、もはや回転対称性を呈さない場合であっても、そのような設計を通常は回転対称設計という術語によって表すことができるという上記に説明したことを示している。この思考過程を見直すためには、図１５に示している設計ＰＬ１を光軸ＡＸ１回りに回転すべきである。この回転の後には、全ての光学要素は光軸ＡＸ１に関して回転対称性を有し、更に光軸ＡＸ１は、設計ＰＬ１内の全ての光学要素の光軸である。
本発明によると、表面粗度を高めることによって露光視野にわたる迷光成分変動を補正するのに適切なマスク平面Ｒ１から視野平面Ｗ１への光路の方向に視野平面Ｗ１又は中間像平面Ｑの近くにある視野近接表面区域は、この設計ＰＬ１では、ミラー表面Ｍ１からＭ４、並びにレンズＬ５、Ｌ６、及びＬ１８の表面の全部である。
【００７９】
図１６は、像側開口数１．２５を有する液浸リソグラフィのための投影対物器械のいわゆるＲＣＲ設計（屈折−反射屈折−屈折設計）を示している。この設計は、ＵＳ２００４／０１９１２８Ａ２の図１９から引用したものであり、群及びレンズの参照記号の各々にゼロを追加して拡張したことを除いて参照記号を最大限維持し、その一方、視野平面に対する参照記号Ｗ１、第１の方向変更ミラーに対する参照記号Ｍ１０、第２の方向変更ミラーに対する参照記号Ｍ２０をＵＳ２００４／０１９１２８Ａ２の図１９に新しく追加している。レンズＬ１１０からＬ１１００を有する第１の屈折対物器械群Ｇ１０は、マスク平面Ｒ１を第１の方向変更ミラーＭ１０の後にある第１の延長中間像区域内に投影する。レンズＬ２１０、Ｌ２２０及び球面ミラーＣＭから成る反射屈折群Ｇ２０は、縦色収差の補正のためのいわゆるＳｃｈｕｐｍａｎｎ色消しレンズを形成し、第１の延長中間像区域を第２の方向変更ミラーＭ２０の前にある第２の延長中間像区域へと投影する。第２の中間像平面は、レンズＬ３１０からＬ３１５０を有する第２の屈折対物器械群Ｇ３０により、レンズ３１５０の直下にある視野平面Ｗ１へと投影される。第２の屈折対物器械群は、ＡＳで示している瞳平面又は開口平面を有する。本明細書に提供している全ての他の設計とは対照的に、光軸回りのこの設計の回転対称性は、これらの方向変更ミラーによって壊されているので、既に上述のように、Ｓｃｈｕｐｍａｎｎ色消しレンズ又は群Ｇ２０の光軸が、第１の方向変更ミラーＭ１０の後で、第２の方向変更ミラーＭ２０の前にある全ての要素に関しての本明細書において用いる視野及び瞳の概念を定めるための基準軸のように機能する。本発明によると、表面粗度を高めることによって露光視野にわたる迷光成分変動を補正するのに適切なマスク平面Ｒ１から視野平面Ｗ１への光路の方向に視野平面Ｗ１又は中間像平面Ｑの近くにある視野近接表面は、このＲＣＲ設計では、方向変更ミラー表面Ｍ１０及びＭ２０、並びにレンズＬ１００、Ｌ３１０、及びＬ３１５０の表面である。
【００８０】
図１７は、像側開口数１．７５を有する液浸リソグラフィのための投影対物器械の更に別の２ミラー設計８００を示している。設計８００は、ＵＳ２００６／１３３８０１Ａ１の図８から引用したものであり、参照記号を最大限維持している。ＵＳ２００６／１３３８０１Ａ１の図８と比較すると、対物器械群Ｇ１００からＧ９００の参照記号のみが、ゼロを２つ追加することによって拡張されている。第１の屈折対物器械群ＲＯＰ１は、マスク平面ＯＰを延長中間像平面ＩＭＩ１へと投影する。第１の屈折群は、ＡＳと示している瞳平面又は開口平面を有する。延長中間像平面ＩＭＩ１は、ミラーＣＭ１及びＣＭ２を有するミラー群ＣＯＰ２により、更に別の延長中間像平面ＩＭＩ２へと投影される。第２の屈折対物器械群ＲＯＰ３は、延長中間像平面ＩＭＩ２を視野平面ＩＰへと投影する。マスク平面ＯＰから視野平面ＩＰへの光線の方向に視野平面ＩＰの前にある最後のレンズは、参照記号ＬＯＥを伴い、互いの間に液浸液ＩＬを有する２つの部分レンズＬＯＥ１及びＬＯＥ２から成る（図１８の説明を参照されたい）。
【００８１】
本発明によると、表面粗度を高めることによって露光視野にわたる迷光成分変動を補正するのに適切なマスク平面ＯＰから視野平面ＩＰへの光路の方向における視野平面ＩＰ、又は延長中間像平面ＩＭＩ１及びＩＭＩ２の近くの視野近接表面は、この設計８００では、ミラー表面ＣＭ１及びＣＭ２、並びにレンズＢ８００、ＬＯＥ及びマスク平面ＯＰから像平面ＩＰへの光線の方向にＣＭ１の前にあるレンズの表面である。
【００８２】
図１８は、マスク平面ＯＰから像平面ＩＰへの光線の方向に視野平面ＩＰの前にある最後のレンズ要素ＬＯＥを図１７の設計８００の詳細図として示している。このレンズ要素は、部分レンズＬＯＥ１における石英ガラス、部分レンズＬＯＥ２におけるサファイアで構成され、サファイアにおける結晶軸は、光軸ＡＸに対して平行な方向ＣＡに配向される。２つの部分レンズＬＯＥ１とＬＯＥ２の間には液浸液が存在する。またＷＯ２００５／１３３８０１Ａ１にも、第２の部分レンズＬＯＥ２に向けて、例えば、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、ＹＡＧ［イットリウムアルミニウムガーネット（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12）］、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、又はフッ化ランタン（ＬａＦ3）のような高屈折率を有する他の結晶材料が言及されている。液浸リソグラフィの場合には、設計における要件として像側の高開口数が指定される時には、像側開口数の値が、露光視野の前にある最終光学要素の屈折率を超えてはならないというＷＯ２００６／１３３８０１Ａ１の教示に注意することが重要である。従って、設計８００の場合のような１．７よりも大きい開口数を有する設計では、最後のレンズ要素が、適用可能な作動波長において１．７よりも大きい屈折率を有することが重要である。図１８の第２の部分レンズＬＯＥ２の材料として用いられるサファイアは、作動波長１９３ｎｍにおいて屈折率１．９２を有し、従って、ＷＯ２００６／１３３８０１Ａ１の教示によると、設計８００の像側開口数１．７５から十分な数値間隔を有する。一方、設計８００を露光視野の前にある最後のレンズが、例えば、１９３ｎｍの作動波長において１．７よりも大きい屈折率を有する多結晶材料から成る設計に適応させるのと同時に、１．７前後の高開口数値を提供するという大きな課題を含むことにもならない。
【００８３】
図１９は、いわゆるＥＵＶ（極紫外）リソグラフィにおける用途のための投影対物器械の６ミラー設計を示している。この設計は、ＵＳ２００４／００５１８５７Ａ１の図１から、数字５を追加するだけで同じ参照記号を最大限保ったまま引用したものである。第１の反射対物器械群Ｇ１５は、ミラーＭ１５及びＭ２５を用いてマスク平面ＯＢ５を中間像ＩＭＩ５へと投影する。この対物器械群は、瞳平面又は開口平面ＡＰＥ５を含む。第２の反射対物器械群Ｇ２５は、ミラーＭ３５、Ｍ４５、Ｍ５５、及びＭ６５を用いて、中間像ＩＭＩ５を視野平面ＩＭ５内に投影する。通常、ＥＵＶリソグラフィのための投影対物器械は、１００ｎｍよりも小さい波長では十分に透過的な材料が存在しないので、ミラーから構成される。従って、これらの投影対物器械においては、迷光成分のガラス材料内の不均一部分から生じる部分におけるプロフィールを露光視野にわたって均等化するという課題は、それ自体が存在しない。しかし、同じ表面仕上げを有するミラーは、空気中で屈折率１．５を有するレンズの約１６倍強く光を散乱する。その結果、ＥＵＶ投影対物器械は、光学要素の表面特性に起因する迷光に関して従来の屈折システムよりも極めて臨界的である。更に、別の要因として、光学要素自体の研磨のみならず、高反射コーティングもまた、ＥＵＶ対物器械において迷光源として大きな部分を占める。従って、ＥＵＶリソグラフィに用いられる投影対物器械においても、本発明により、走査方向にわたって平均化された迷光成分をその露光視野にわたるプロフィールにおいて低減するか又は本特許出願に従って走査方向にわたって平均化された迷光成分が露光視野にわたって一定のプロフィールを有することを保証する解決法を取ることは実際的な利点を有する。本発明によると、表面粗度を高めることによって露光視野にわたる迷光成分変動を補正するのに適切なマスク平面ＯＢ５から視野平面ＩＭ５への光路の方向に中間像平面ＩＭＩ５の近くにある視野近接表面は、この設計ではミラー表面Ｍ２５、Ｍ３５、及びＭ４５である。
【００８４】
投影対物器械のミラー上の光学的使用区域は、多くの場合に、投影対物器械の光軸ＯＡ５からかなりの距離のところに位置するので、光軸は、ＥＵＶリソグラフィのための投影対物器械内の瞳に近い要素と視野近接要素とを区別するために上記に提供した定義の下では、もはや距離に関する基準軸として機能することはできない。光軸ではなく、表面の光学的使用区域の幾何学的中心点における法線ベクトルが、ＥＵＶリソグラフィのための投影対物器械において瞳近接要素と視野近接要素とを区別する際の拠り所になる距離に関する新しい基準軸として機能するように選択される。光学要素の表面上における露光視野の中心視野点の開口光線が、上述のように定められた法線ベクトルから、露光視野の境界点の主光線がこの光学要素の同じ表面上で有するこの法線ベクトルからの距離の６倍大きい距離を有する場合には、この光学要素を瞳近接と呼び、そうでなければ視野近接と呼ぶことにする。
【００８５】
可能な例として、図２０は、結果として走査方向にわたって平均化された迷光成分が投影対物器械の露光視野にわたってより小さい変動を有することになるように、又はより具体的には、本特許出願の意味で一定である走査方向にわたって平均化された投影対物器械の迷光成分が得られるように、露光視野の中心区域内で小さい迷光成分を有し、露光視野の境界区域内で高い迷光成分を有する走査方向にわたって平均化された露光視野にわたる付加的迷光成分のプロフィールに関して、この付加的迷光成分に相関するマスク平面から視野平面への光線の方向に視野平面の前にある最後のレンズの表側の光学的使用区域にわたるＲＭＳ値として表面粗度における増加の分布を示している。最後のレンズの表側上の正のＸ方向の光学的使用区域の境界の高さが値１を有し、光学的使用区域の中心の高さが値ゼロを有するように、グラフのＸ軸上の縮尺は正規化されている。このグラフにおいて、光学的使用区域の中心におけるＲＭＳ値と比較した光学的使用区域の左右の境界における２ｎｍよりも僅かに大きいＲＭＳ値の増加の最大量は、露光視野にわたって約０．２％に達する走査方向にわたって平均化された投影対物器械の迷光成分変動を補正するためには、例えば、１９３ｎｍの作動波長においては十分である。これは、図１４、図１５、図１６、及び図１７の設計による最後のレンズ、最後のレンズと露光視野の間の距離、露光視野のアスペクト比、並びに最後のレンズ要素の屈折率の一般的な幾何学的関係という仮定に基づいている。異なるパラメータに依存して、走査方向にわたって平均化された迷光成分が露光視野にわたって変動する量に対して約０．１％から約０．４％の異なる値を得ることができる。走査方向にわたって平均化された迷光成分が露光視野にわたって変動する量が０．２％よりも大きく補正される場合には、表面粗度に必要な値は、これに応じて図２０のグラフを正規化することによって得られる。図２０のグラフにおける表面粗度値のプロフィールは、中心からの横方向距離が独立変数である場合に、一般的な多項式の平方根の形態にある関数によって表すことができる。この表現は、この表現から得られる係数が、例えば、研磨ロボットのような研磨機のプログラミングに有利に適合するという利点を有する。しかし、研磨ヘッドは有限寸法を有し、それによって図２０によって例証しているグラフにおいて表面粗度プロフィールを表す曲線の曲率に対して制限が課せられるので、研磨機を用いて達成することができるプロフィールは、任意の選択肢に対して開かれたものではない。例えば、研磨ヘッドの有限寸法は、ゼロとは異なる表面粗度値が高さ０において残ることになるという影響を常に有することになるので、研磨機は、図２０のグラフの曲線の高さ０において不連続点を提供することはできない。それによって例えば図１２に示すように、中心区域４１５内の付加的迷光成分４１３の残存値という結果を有することになる。
【００８６】
図２１は、走査方向に平均化された投影対物器械の迷光成分が露光視野にわたって小さい変動しか持たないような、又はより具体的には、本特許出願の意味で一定である走査方向に平均化された投影対物器械の迷光成分が得られるような露光視野にわたるプロフィールを有する走査方向にわたって平均化された付加的迷光成分を有するマイクロリソグラフィ分野における用途のための投影対物器械を提供することができる異なる方法を略示している。第１段階Ａでは、投影対物器械の迷光成分が、構成要素のデータ又はそれぞれの半加工品のデータから模擬されるか、又は特定されるかのいずれかが行われる。別の第１段階Ｂとして、この投影対物器械自体又は対応する設計の投影対物器械に対して測定を行うことができ、それによってこの投影対物器械の露光視野にわたる迷光成分変動が特定される。第２段階では、走査方向に平均化された投影対物器械の迷光成分が、露光視野にわたって小さい変動しか持たないように、又はより具体的には、本特許出願の意味で露光視野にわたって一定である走査方向に平均化された投影対物器械の迷光成分が得られるように、視野近接光学要素の表面の表面粗度、又は複数の視野近接光学要素のいくつかの表面の表面粗度特性が、投影対物器械内での設置の前の生産中に先行して適切に適応されるか、又は後に適切量だけ変更されるかのいずれかが行われる。第２段階で取られる解決法の成否は、第３段階において、投影対物器械の認定試験の一部として行われる測定によって検証される。第３段階の結果に依存して、投影対物器械が十分に良好な補正を有するものとして承認されるか、又は処理段階が第２段階へとループして戻され、単一の視野近接要素の単一の表面、又は複数の視野近接要素の複数の表面の表面粗度がその以前の値から変更されるかのいずれか行われる。これらの処理段階２及び３は、補正が十分であると判断されるまで繰り返される。
【００８７】
上述の方法の代替形態として、１つの個別レンズが迷光成分の主要部分に寄与する投影対物器械では、第３段階で投影対物器械の認定試験を実施することができるように、本方法の第１段階でこの個別レンズの寄与のみを特定し、第２段階で、表面粗度の先行適応又はその後の変更によってこの寄与を補償することを妥当なものとすることができる。この別の手順の下では、第１処理段階Ｂにおいて、レンズ自体に対して測定を実施することができ、又は第１処理段階Ｂにおいて、このレンズの寄与は、同じ設計のレンズに対して行われる測定から特定される。代替形態として、第１処理段階Ａの一部として個別レンズを模擬することができ、又はこのレンズからの寄与をレンズの半加工品から得られるデータから特定することができる。
【００８８】
図２２は、本特許出願による投影対物器械を有する投影露光装置を用いることにより、ウェーハ上に微細構造を生産するための処理段階を略示している。第１段階では、金属薄膜がウェーハ上に蒸着される。次に第２段階で、この金属膜を有するウェーハが、感光コーティング、いわゆるフォトレジストを用いて重ね合わされる。第３段階では、本特許出願による投影対物器械を有する投影露光装置が、走査工程においてマスク平面内のマスクの構造をフォトレジストの写真露光によってウェーハ上の半導体素子の現時点で処理されている表面に移す。この段階は、ウェーハ上の全ての半導体素子の全ての表面が露光し終わるまで繰り返される。この後、露光済みフォトレジストを有するウェーハは現像され、それによってウェーハ上で十分な露光を受けた場所にあるフォトレジストが、ウェーハから除去される。それによって先行処理段階でフォトレジストが除去された場所にある金属膜を除去することが可能になる。この処理段階はエッチングと呼ばれる。次の段階では、ウェーハは、更に別の処理に向けて準備が切り取って整えられ、この処理に向けて図２２の処理段階の開始点に戻るか、又は別の装置における別の処理段階の開始点に誘導される。
【００８９】
図２３は、本発明の更に別の実施形態を投影対物器械６００の例によって示している概略図である。投影対物器械６００は、拡散光学要素６２３を瞳平面６３３ａ内に有し、更に視野近接拡散光学要素６３１を有する。投影対物器械６００は、光線６２７によって均一に照らされるマスク６２１の像を光軸６３５に沿って像平面又は視野平面６０５内に投影する。投影対物器械は、２つの部分対物器械６００ａ及び６００ｂで構成され、これらの間には中間像平面又は中間視野平面６０７が位置する。部分対物器械６００ａ及び６００ｂをレンズ６２５、６２７、６２９、及び６３１によって略示しており、これらの部分対物器械は、それぞれ瞳平面６３３ａ及び６３３ｂを有する。異なる散乱機能６１９を有する交換可能拡散光学要素６２３を第１の瞳平面６３３ａ内に設置することができる。更に、異なる散乱機能６０９を有する交換可能視野近接光学要素又はレンズ６３１を用いることができる。
【００９０】
光線６３９及び６４５は、中心視野点及び投影することができる最外側視野点に対する主光線である。光線６４１及び６４３は、それぞれ中心視野点に対する上側及び下側の開口光線又はコマ光線である。これらの光線は、この例の投影対物器械６００における視野平面と瞳平面とを区別するように機能する。瞳は、中心において全ての視野点の全ての主光線６３９、６４５が互いに交差し、開口光線６４１、６４３によって判断される寸法を有する場所として定められる。逆に、視野平面は、中心において中心視野点の開口光線６４１、６４３と主光線６３９とが互いに交差する場所として定められる。
【００９１】
散乱機能６１９に依存して、瞳平面６３３ａ内の拡散光学要素６２３は、図２３の拡大グラフに示しているように、像平面又は視野平面６０５内に迷光成分プロフィール６１１を有する迷光成分を発生させる。いわゆるスキャナでは、迷光成分プロフィール６１１が、例示している座標システムによって作図面に対して垂直に向く走査方向Ｙにわたって平均化されるという規則が本出願内で適用される。迷光成分プロフィール６１１は、視野の境界区域６１７よりも中心視野点の周囲で高い迷光成分を有する。
【００９２】
視野近接拡散光学要素６３１は、その散乱機能６０９に依存して、図２３の迷光成分６１１のグラフの右にある拡大グラフに示しているように、迷光成分プロフィール６１３を有する迷光成分を像平面又は視野平面６０５内に発生させる。この例における拡散光学要素６３１は、光学要素６３１の直径にわたって均一な散乱機能６０９を持たず、光学要素６３１の境界区画内でのみ有意な程度で迷光を発生させる散乱機能６０９によって特徴付けられる。これは、例えば、高い表面粗度を有する光学要素６３１を用いて達成することができる（図１２の説明を参照されたい）。迷光成分プロフィール６１３は、中心区域６１５よりも境界区域６１７内で高い迷光比率を示し、従って、本発明のこの実施形態は、瞳６３３ａ内の拡散光学要素６２３の散乱機能６１９、及び視野近接拡散光学要素６３１の散乱機能６０９を適切に選択し、プロフィール６１１と本発明の付加的迷光成分におけるプロフィール６１３とを重ね合わせることにより、あらゆる望ましい平均迷光成分プロフィールを生成することを可能にする。
【００９３】
この解決法は、代替形態として、又は上述の固定式の高い表面粗度を有する光学要素との組合せとして達成することができる。これらの可能性の間で、表面粗度を高めることによる迷光成分プロフィールの静的適応と、差し換え可能散乱要素を用いた動的適応とを組み合わせることにより、非常に広範な照明角度分布（設定）及び非常に広範なマスク構造に対して望ましい迷光成分プロフィールを提供する可能な最高の柔軟性がもたらされる。
従って、散乱要素６２３及び６３１を交換する概念は、マスク又は異なるマスク６２１の異なるマスク構造に対する非常に広範な結像要件と共に、それに関連する入射光線６２７の異なる照明角度分布に対して迅速に対応することを可能にする。
【００９４】
この種の迷光マニピュレータでは、生産工程を１つの投影対物器械から別のものへとより容易に移行することができるように、異なる投影対物器械のプロフィールを互いに適応させることを更に想定することができる。この種の適応を実施する時には、適応される投影対物器械の等しい又は異なる照明角度分布、及び／又は単一のマスク又は複数のマスク上の等しい又は異なるマスク構造を考慮することができる。同じくこの概念を適用するのに、図２３の実施形態は、略示している中間像平面６０７を有する投影対物器械６００に限定されず、少なくとも１つの瞳平面及び１つの視野平面を有する限り、上記に提供した投影対物器械のあらゆるものに転用することができる。
【００９５】
それぞれ異なる散乱機能６１９及び６０９を有する異なる拡散光学要素６２３及び６３１として機能するものとして、特に、従来の拡散器ディスク、高い表面粗度を有する光学要素（上記を参照されたい）、強散乱材料（例えば、多結晶材料など、上記を参照されたい）から成る光学要素、回折光学要素（ＤＯＥ）、回折格子（Ｂｌａｚｅグリッド、バイナリグリッド、サブ−ラムダグリッド）、コンピュータ発生ホログラム（ＣＧＨ）、及び同じくいわゆるレンズ加熱を補償するのに用いられる種類のワイヤグリッドを用いることができる。この場合、例えば、望ましい視野プロフィールを発生させるために、散乱機能６１９及び特に視野近接光学要素６３１内の散乱機能６０９は、光学要素６２３及び６３１の部分的区域だけにわたって延びるように限定することができる。それぞれ異なる散乱機能６１９及び６０９を有する回折光学要素６２３又は６３１の上述の可能性の全てにおいて、従来の拡散器ディスク及び高い表面粗度を有する光学要素を除き、言及した可能な要素の全ては、投影対物器械における他の機能を正常に実施し、迷光マニピュレータとしての役割を２次的にのみ達成することに注意すべきである。例えば、主に光学設計に関連する理由から、投影対物器械において強散乱材料から成る光学要素が用いられるであろう。ＤＯＥは、例えば、波面補正に向けて用いることができる。特にサブ−ラムダグリッドの形態にある拡散格子は、投影対物器械６００の偏光特性を補正するように機能することができる。ＣＧＨは、異なる課題を満たすことができ、上述のワイヤグリッドは、主に、有用光によって引き起こされるレンズ加熱を補正するために用いることができ、又はＥＵＶリソグラフィのための投影対物器械において異なる課題を実施することができる。
【００９６】
その結果、個々に又は組合せで用いられる上述の要素は、通常は最初にこれらの要素の主要機能に向けて設計され、これらの要素の散乱特性に従って２次的にのみ選択される。
上述の要素を個々に、又は必要に応じて特に拡散効果の理由から瞳内に設けられる付加的な光学要素と合わせて組合せで最適化するという自由度が迷光最適化において明確に必要とされる場合には、これらの最適化を行うことができ、これらの要素の最適化の結果は、所定の種類の投影対物器械のための理想的な迷光マニピュレータを生成する。このようにして迷光成分を最適化するか又はより具体的には投影対物器械の迷光マニピュレータを最適化する際には、投影される像を有するマスク６２１上に当たる光線６２７の望ましい照明角度分布、並びにマスク６２１の望ましいマスク構造像を考慮に入れる必要があり、これは、これらの因子が、瞳の光が横断する区域を決めるからである。この種の最適化は、例えば、照明角度分布及び／又はマスク構造の変更がある時に、要素６２３及び６３１を交換することによって異なる照明角度分布及び異なるマスク構造に対する迷光成分の最適プロフィールを提供するために、交換可能な拡散光学要素６２３及び６３１の設計において用いることもできる。
【００９７】
投影対物器械の瞳内の拡散光学要素として用いられる周期性ｐ及び被覆率Ｗを有する回折バイナリ構造という以下の簡単な事例では、迷光の範囲Ｒs及びその相対強度Ｉsを像平面内の回折次数ｎに対して示している。この種の回折バイナリ構造は、レンズ（フレネルレンズ、拡散光学要素等）上のバイナリ位相グリッド以外に、有用光によるレンズ加熱の補正のためのレンズ上のワイヤグリッド又は対応するＥＵＶリソグラフィのためのワイヤグリッドとすることができ、これらの場合の被覆率Ｗは、ワイヤの厚みと２つの隣接ワイヤの距離又は周期性ｐとの間の比として定められる。例えば、コンピュータ発生ホログラム（ＣＧＨ）における回折クロムマスクでは、被覆率Ｗは、１つのクロムトレースの幅と２つの隣接クロムトレースの距離又は周期性ｐとの間の比として定められる。像平面内の回折次数ｎに対する迷光の範囲Ｒ及びその相対強度Ｉは、これらの場合は次式によって表される。
Ｒs＝ｎ×λ／ＮＡ×ＲNA／ｐ、及び
Ｉs＝［ｓｉｎ（ｎπ）／ｎπ−Ｗ×（１−Ｔ）×ｓｉｎ（ｎπＷ）／ｎπＷ］2
ここで、記号は、以下のものを表している。
λ：光の波長
ＮＡ：投影対物器械の開口数
ＲNA：瞳直径
ｐ：回折構造の周期性
Ｗ：個々の回折構造要素の幅とｐの間の比
Ｔ：回折構造（例えば、ワイヤ又はクロムトレース）の透過率
【００９８】
更に、像平面内のゴースト像を回避するために、瞳内の光学要素の回折構造の最小周期性ｐmin、又は最大密度が存在し、これらは、像内に描画される最小構造寸法（臨界寸法ＣＤ）から次式によって推定することができることに注意すべきである。
ｐmin＝ｎ*λ／ＮＡ*ＲNA／ＣＤ
ここで、記号は、以下のものを表している。
λ：光の波長
ＮＡ：投影対物器械の開口数
ＲNA：瞳直径
ＣＤ：臨界寸法
【００９９】
本発明を特定的な実施形態の呈示を通じて説明したが、当業者は、例えば、個々の実施形態の特徴を組み合わせる及び／又は交換することにより、変形及び代替的実施形態の数々の可能性を認識するであろう。従って、そのような変形及び代替的実施形態が本発明に含まれると見なされ、本発明の範囲が特許請求の範囲及びその均等物によってのみ限定されることは、当業者によって理解されるであろう。
【符号の説明】
【０１００】
６００  投影対物器械
６２１  マスク
６２３  拡散光学要素
６２７  光線
６３１  視野近接拡散光学要素
６３３ａ  瞳平面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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