(57)【要約】      （修正有）【課題】動作波長が１９３ｎｍ以下のマイクロリソグラフィー投影対物光学系を提供する。【解決手段】光線束を通過させる開口部を有さない少なくとも１枚の鏡Ｓ１を有する第１部分対物光学系１００と、少なくとも１枚の１次凹面鏡ＳＫ１と１枚の２次凹面鏡ＳＫ２を有する第２部分対物光学系２００とを含み、１次凹面鏡ＳＫ１と２次凹面鏡ＳＫ２が光線束を通過させる開口部を有する。【選択図】図１ｑ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物面を結像面に結像する結像光学系であって、
前記対象物面から前記結像面に結像ビーム経路に沿って結像放射を導く複数の素子を備え、
前記光学系の子午面において、前記結像ビーム経路は、各素子表面において２２°を下回る最大入射角を有し、
前記光学系は、少なくとも０．４の像側開口数を有し、
前記光学系は、反射式対物光学系であり、
前記素子の少なくとも一つは、前記結像ビーム経路に沿った結像放射を通過させる開口部を有し、
前記開口部は、前記光学系の瞳面において、開口半径の３０％以下の遮光にする、
結像光学系。
【請求項２】
前記結像ビーム経路に沿った前記結像放射を通過させる開口部を有する、少なくとも２つの素子を有する、
請求項１に記載の結像光学系。
【請求項３】
前記複数の素子の少なくとも一つは、前記結像ビーム経路に沿った前記結像放射を通過させる開口部を有さない、請求項１又は請求項２に記載の結像光学系。
【請求項４】
光線束を通過させる開口部を有さない鏡（Ｓ１）を少なくとも１枚備える第１部分対物光学系（１００）と、
少なくとも１枚の１次鏡（ＳＫ１）と１枚の２次鏡（ＳＫ２）を有する第２部
分対物光学系（２００）とを含み、
前記１次鏡（ＳＫ１）と前記２次鏡（ＳＫ２）が、前記光線束を通過させる開口部を有し、
開口絞り（Ｂ）が、前記第１部分対物光学系（１００）に配置される、
結像光学系。
【請求項５】
マイクロリソグラフィー投影対物光学系が、対象物面（１０）と結像面（２０）を備え、
前記光線束が、前記対象物面（１０）から前記結像面（２０）へ進む光路内において、前記マイクロリソグラフィー投影対物光学系を通過する、
請求項４記載の結像光学系。
【請求項６】
前記対物光学系は、像側開口数ＮＡが、ＮＡ＞０．４である
請求項４又は請求項５迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項７】
前記マイクロリソグラフィー投影対物光学系が、軸（ＨＡ）を有し、
前記光線束が、前記鏡（Ｓ１）の反射面に入射し、
少なくとも前記反射面が、前記鏡（Ｓ１）の軸外部位によって構成される、
請求項４から請求項６迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項８】
前記第１部分対物光学系が、前記鏡（Ｓ１）の下流側で、前記１次凹面鏡（ＳＫ１）の上流の光路内に配置される第２の鏡（Ｓ２）を備え、
前記第２の鏡（Ｓ２）が、光線束を通過させる開口部を有さない、
請求項４から請求項７迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項９】
前記光線束が、前記第２の鏡（Ｓ２）の第２の反射面に入射し、 
少なくとも前記第２の反射面が、前記第２の鏡（Ｓ２）の第２の軸外部位によって構成される、
請求項８に記載の結像光学系。
【請求項１０】
前記開口絞り（Ｂ）が、前記第１部分対物光学系（１００）上に若しくは近傍に配置される、
請求項４から請求項９迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項１１】
前記第２部分対物光学系（２００）の前記１次鏡（ＳＫ１）と前記２次鏡（ＳＫ２）は、凹面鏡として構成される、
請求項４から請求項１０迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項１２】
前記開口絞り（Ｂ）は、前記第１部分対物光学系（１００）の瞳面に配置される、
請求項４から請求項１１迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項１３】
前記開口絞り（Ｂ）は、前記第１部分対物光学系（１００）の二つの鏡の間に配置される、
請求項４から請求項１２迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項１４】
前記開口絞り（Ｂ）は、前記第１部分対物光学系（１００）の鏡に直接配置される、
請求項４から請求項１２迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項１５】
前記開口絞り（Ｂ）は、前記第１部分対物光学系（１００）の鏡の上流に直接配置される、
請求項４から請求項１３迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項１６】
前記開口絞り（Ｂ）は、前記第１部分対物光学系（１００）の第２の鏡（Ｓ２０）上の前記結像ビーム経路に配置される、
請求項４から請求項１５迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項１７】
前記開口絞り（Ｂ）は、前記第１部分対物光学系（１００）の第１の鏡（Ｓ１０）上の前記結像ビーム経路に配置される、
請求項４から請求項１５迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項１８】
前記第１部分対物光学系が、前記第１の鏡（Ｓ１）、前記第２の鏡（Ｓ２）、第５の鏡（Ｓ５）、第６の鏡（Ｓ６）からなる４枚の鏡を備え、
前記光路において、前記第５の鏡（Ｓ５）は、前記第２の鏡（Ｓ２）の下流に位置し、前記第６の鏡（Ｓ６）は、前記第５の鏡（Ｓ５）の下流に位置し、前記第６の鏡（Ｓ６）は、前記第１次凹面鏡（ＳＫ１）の上流に位置する、
請求項４から請求項１７迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項１９】
前記４枚の鏡（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ６）は、前記第１部分対物光学系内の前記対象物面から前記結像面に進む光路に位置する順に、
凹面鏡―凸面鏡―凸面鏡―凹面鏡、又は
凸面鏡―凹面鏡―凸面鏡―凹面鏡、又は
凹面鏡―凹面鏡―凸面鏡―凹面鏡、又は
平面鏡―凹面鏡―凸面鏡―凹面鏡である、
請求項１８記載の結像光学系。
【請求項２０】
開口絞りが、前記第１部分対物光学系（１００）内の前記第５の鏡（Ｓ５）上に設けられる、
請求項１８及び請求項１９の何れかに記載の結像光学系。
【請求項２１】
前記対物光学系は、開口絞り及び陰影絞りを備え、
前記陰影絞りは、前記結像光学系の各鏡の位置から離間している絞り面内に設けられる、
請求項４から請求項２０迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項２２】
前記開口絞り及び前記陰影絞りは、別々の絞り面に設けられる、請求項２１記載の結像光学系。
【請求項２３】
対物光学系が、対象物面（１０）及び結像面（２０）を備え、
光線束が、前記対象物面（１０）から前記結像面（２０）へ進む光路において、結像光学系を通過し、
光線束を通過させる開口部を有さない、少なくとも１枚の鏡（Ｓ１００、Ｓ２００、Ｓ３００、Ｓ４００）を有する第１部分対物光学系（１００）と、
少なくとも１枚の１次鏡（Ｓ５００）と、２次鏡（Ｓ６００）とを有する第２部分対物光学系（２００）とを含み、
前記１次鏡（Ｓ５００）と前記２次鏡（Ｓ６００）とは、前記光線束を通過させる開口部を有し、
前記第１部分対物光学系が、４枚の鏡（Ｓ１００からＳ４００）を備え、前記第２部分対物光学系が、２枚の鏡（Ｓ５００及びＳ６００）を備える、６枚の鏡（Ｓ１００からＳ６００）を備え、
像側開口数ＮＡが、ＮＡ＞０．４であり、
像側フィールドの最大寸法（Ｄｘ、Ｄｙ）が、１ｍｍを上回る、
結像光学系。
【請求項２４】
前記結像光学系は、反射式対物光学系として構成される、
請求項２３に記載の結像光学系。
【請求項２５】
前記第１部分対物光学系の前記鏡（Ｓ１００からＳ４００）の一つは、光線束を通過させる開口部を有する
請求項２３又は請求項２４に記載の結像光学系。
【請求項２６】
像側開口数が、０．５である、
請求項２３から請求項２５迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項２７】
陰影絞り（ＡＢ）が、前記第３の鏡（Ｓ３００）と前記第４の鏡（Ｓ４００）との間の前記光線束の光路に配置される、
請求項２３から請求項２６迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項２８】
前記陰影絞り（ＡＢ）は、前記開口部の総開口半径の４０％を下回る陰影半径に達する、
請求項２７に記載の結像光学系。
【請求項２９】
開口絞り（Ｂ）が、前記第５の鏡（Ｓ５００）と前記第６の鏡（Ｓ６００）との間の前記光線束の光路に配置される、
請求項２３から請求項２８迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項３０】
前記光線束の光路に配置される前記第２の鏡（Ｓ２００）は、凹面鏡として構成される、
請求項２３から請求項２９迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項３１】
前記光線束の光路に配置される前記第５の鏡（Ｓ５００）は、凸面鏡として構成される、
請求項２３から請求項３０迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項３２】
動作波長が、１３．５ｎｍである、
請求項２３から請求項３１迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項３３】
縮小結像倍率が、８倍である、
請求項２３から請求項３２迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項３４】
像フィールドの寸法が、１３ｍｍｘ１ｍｍである、
請求項２３から請求項３３迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項３５】
像側フィールド半径が、９．７５ｍｍである、
請求項２３から請求項３４迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項３６】
像側フィールド半径が、１０ｍｍ乃至５０ｍｍの範囲である、
請求項２３から請求項３５迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項３７】
最大主光線角度が、前記鏡（Ｓ１００からＳ６００）の一つにおいて３５度である、
請求項２３から請求項３６迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項３８】
最大入射角が、前記鏡（Ｓ１００からＳ６００）の一つにおいて４０％である、
請求項２３から請求項３７迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項３９】
入射角の最大範囲が、前記鏡（Ｓ１００からＳ６００）の一つにおいて２５度を下回る、
請求項２３から請求項３８迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項４０】
前記物体面（１０）と前記像面（２０）との間の距離が、２メートルを下回る、
請求項２３から請求項３９迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項４１】
前記物体面（１０）と前記像面（２０）との間に、中間像がある、
請求項２３から請求項４０迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項４２】
前記中間像が、幾何学的に最も近い第２部分対物光学系の鏡への光軸に沿った距離が、対物光学系全長の１５％を下回る、
請求項２３から請求項４１迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項４３】
前記第１部分対物光学系の長さは、結像光学系の全長の１６％を上回る、
請求項２３から請求項４２迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項４４】
対象物面を結像面に結像する結像光学系であって、
前記対象物面から前記結像面に結像ビーム経路に沿って結像放射を導く複数の素子を備え、
前記複数の素子は、第１部分対物光学系及び第２部分対物光学系を備え、
前記第２部分対物光学系は、マンジャン鏡を備える、
結像光学系。
【請求項４５】
前記マンジャン鏡は、前記結像面に最も近い、前記結像光学系の光学素子である、
請求項４４に記載の結像光学系。
【請求項４６】
前記第１部分対物光学系は、前記結像ビーム経路に沿った結像放射を通過させる開口部を有さない少なくとも一つの鏡を備える、
請求項４４または請求項４５迄の何れかにに記載の結像光学系。
【請求項４７】
前記第２部分対物光学系は、前記結像ビーム経路に沿った結像放射を通過させる開口部を有する少なくとも一つの鏡を備える、
請求項４４から請求項４６迄の何れかにに記載の結像光学系。
【請求項４８】
前記マンジャン鏡が、前記第２部分対物光学系の前記結像ビーム経路における第１の鏡である、
請求項４４から請求項４７迄の何れかにに記載の結像光学系。
【請求項４９】
前記結像光学系は、１０の鏡を備える、
請求項４４から請求項４８迄の何れかにに記載の結像光学系。
【請求項５０】
前記対物光学系は、８倍の縮小倍率を持つ、
請求項４４から請求項４９迄の何れかにに記載の結像光学系。
【請求項５１】
前記マンジャン鏡と前記結像面との間の像側動作距離は、１０ｍｍである、
請求項４４から請求項５０迄の何れかにに記載の結像光学系。
【請求項５２】
波長が１９３ｎｍ以下のマイクロリソグラフィー投影光学系として、構成される、
請求項１から請求項５１迄の何れかにに記載の結像光学系。
【請求項５３】
前記結像光学系は、マイクロリソグラフィー投影露光装置、顕微鏡又は検査システムの一部である、
請求項１から請求項５２迄の何れかにに記載の結像光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国特許法１１９条（ｅ）（１）を根拠とする、２００５年３月２４日出願の米国仮出願６０／６６５０３６、２００５年６月３０日出願の米国仮出願６０／６９５４５５、および２００５年７月１３日出願の米国仮出願６０／６９８９０９に基づく優先権、および米国特許法１１９条を根拠とする、２００４年１２月２３日出願のドイツ特許出願ＤＥ  １０  ２００４  ０６３  ３１３．４および２００５年９月５日出願のドイツ特許出願ＤＥ  １０  ２００５  ０４２  ００５．２に基づく優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、対物光学系、特に、投影対物光学系、好ましくは、マイクロリソグラフィー投影対物光学系に関する。本発明による対物光学系は更に、顕微鏡検査、或いは検査システムでの使用に適している。対物光学系は、全波長領域、すなわち、１９３ｎｍを超える波長でも使用可能である。特に好ましくは、しかしこれに限定されないが、マイクロリソグラフィー投影露光装置用のマイクロリソグラフィー投影対物光学系として使用されるもので、特に波長が１９３ｎｍを超えるものに関する。
【背景技術】
【０００３】
投影対物光学系では、一般的には、屈折式対物光学系、反射式対物光学系、および反射屈折式対物光学系の３つの異なる種類に分類することができる。屈折式対物光学系は、屈折部、すなわちレンズ部を用いて対象物面からの光を結像面に結像する。反射式対物光学系は、反射部、すなわち鏡部を用いて対象物面からの光を結像面に結像し、反射屈折式対物光学系は、屈折部および反射部を用いて対象物面からの光を結像面に結像する。
【０００４】
高開口率投影対物光学系、特にＥＵＶリソグラフィー用光学系では、高開口率投影対物光学系の少なくとも数枚の鏡に対する入射角は高い。入射角が高いと、反射損失が大きくなり、ｓ偏光及びｐ偏光の位相差が補正不可能又は補正困難になる。特に、マイクロリソグラフィー投影対物光学系の高開口率部分においては鏡に対する入射角は高く、入射角の変動も極めて大きい。
【０００５】
これらの現象の原因は、当該分野における光学系において、テレセン度の要件を決定する、光学系の端部に配置される２枚の鏡の幾何学的配置にある。
【０００６】
米国特許第５６８６７２８号には、光路において像側端部に配置される２枚の鏡を凸面鏡と凹面鏡の組み合わせにした光学系が開示されている。このような凸面鏡と凹面鏡からなる鏡の組み合わせは、像側のテレセン度の要件を満たことはできるが、光路において最後から２番目に位置する鏡に対する入射角、特に入射角の変動が極めて大きくなるという問題があった。
【０００７】
本明細書では、入射角の大きさの目安として、例えば、対象物面のリングフィールドなどのフィールドのフィールド中心点を通る主光線が鏡に入射する入射角に着目した。この入射角の大きさをΘCRで表す。例えば、欧州特許第ＥＰ１４３４０９３号に開示したもののように、結像面に最も近く配置された鏡の物理的な位置に中間像を結像する場合、像側の開口数はＮＡ＝Ｏ．５と高くできる。しかしながら、このように構成された光学系では、入射角が高くなることによって、対象物面から結像面へ進む光路において最後から２番目に位置する鏡の光損失が高くなることは避けられない。
【０００８】
このような欠点を回避するため、例えば、米国特許第６７５０９４８Ｂ２号では、開口部を設けた鏡を少なくとも１枚備え、瞳の遮光を行うマイクロリソグラフィー投影光学系が提案されている。
【０００９】
米国特許第６７５０９４８号に開示された光学系においては、瞳に生じる陰影を犠牲にして、対物光学系の高開口率部分、特に光路において最後から２番目に位置する鏡の入射角を小さく保っている。
【００１０】
しかしながら、米国特許第６７５０９４８号に開示された光学系では、動作距離が極めて短く、最後から２番目に位置する鏡の最終的な厚さを含めて、最大で１２ｍｍという欠点があった。
【００１１】
鏡の剛性を鑑みると、このように短い動作距離は問題がある。
【００１２】
米国特許第６７５０９４８号に開示された光学系では、動作距離を大きくすると、光路において最後から２番目の鏡の直径が薄くなることによって瞳の遮光が強くなるため、動作距離を大きくすることはできない。
【００１３】
像側の開口数を極めて高くした遮光光学系については米国特許公開第２００４／０１１４２１７号に開示されている。
【００１４】
米国特許公開第２００４／０１１４２１７号に開示された光学系の欠点は、第１部分対物光学系の鏡が、貫通孔、即ち開口部を有する鏡である点である。
【００１５】
第１部分対物光学系が貫通孔を有する鏡を備えたこの光学系は、鏡を全て瞳近傍に配置するため、例えば、テレセン度や歪み等のフィールドに依存する像歪みを補正できなくなり、ＥＵＶリソグラフィー等が必要とする大きなフィールドには適さないという問題があった。
【００１６】
当該技術分野で公知な光学系には更に、十分な反射性と角度範囲をもって、構造体の解像度が５０ｎｍを下回るものに適したものがないという問題があった。
【００１７】
当該技術分野で公知な対物光学系は更に、特にマイクロリソグラフィー用投影光学系に使用する場合、像の色歪みを補正、又は最小化するために、種類の異なるガラスを用いる、或いは、非常に高価な狭帯域レーザの使用が必須であるという問題があった。
【００１８】
例えば、光ダイオード、いわゆるＬＥＤ等が、広帯域光源が紫外線領域用に開発されたが、色収差が極めて大きく、従来の屈折式リソグラフィー光学系では光源として使用できなかった。青色、特に紫外線領域の光ダイオード、いわゆるＬＥＤによる放射は波長が、例えば、３６５ｎｍ、２８０ｎｍ、又は２２７ｎｍである。このような光ダイオードの帯域幅は＋／−２０ｎｍ乃至＋／−５０ｎｍの範囲である。これらの範囲における光出力は１００ｍＷ以下である。
【００１９】
本発明は、上述の従来技術の欠点を克服することを目的とする。
【００２０】
一方では入射角を低くし、もう一方では、特に好ましい実施の形態において、結像面の最も近くに位置する鏡の物理的な動作距離を十分に設けた高開口率対物光学系、特に、投影対物光学系を提供する。像側ではテレセントリックな光線を射出することが好ましい。
【００２１】
本発明の第２の更なる態様では、５０ｎｍを下回る構造体を解像できる光学系を提供する。本発明は特に、動作波長が１９３ｎｍ以下、好ましくは１５７ｎｍ以下、更に好ましくは１００ｎｍ以下の光学系に対応する。
【００２２】
本発明の第３の更なる態様では、広帯域光源（例えば、ＬＥＤ）、例えば、６３３ｎｍ及び２４８ｎｍの異なる離散光波長を用いることができる光学系を提供する。
【００２３】
本発明のマイクロリソグラフィー投影対物光学系は、好ましくは、少なくとも１枚の鏡を備えた第１部分対物光学系と、少なくとも２枚の鏡を備えた第２部分対物光学系に分けられる。
【００２４】
上述の本発明の第１の態様の課題は、少なくとも１枚の鏡を備えた第１部分対物光学系と１枚の１次凹面鏡と１枚の２次凹面鏡を備えた第２部分対物光学系からなり、第１部分対物光学系の鏡が、投影対物光学系を対象側から像側に貫通して進む光線束を通過させる開口部を有さない対物光学系、特にマイクロリソグラフィー投影対物光学系によって解決される。本発明によると、第２部分対物光学系の少なくとも２枚の鏡は凹面鏡であって、１次凹面鏡と２次凹面鏡が光線束を通過させるように構成されている。ここで「鏡」とは、本明細書において、鏡表面の光学的使用領域をいう。光学的使用領域とは、対物光学系を対象物面から結像面へ貫通して進む光線束が入射する領域をいう。第２部分対物光学系の２枚の鏡を凹面鏡に構成したことにより、１次凹面鏡と結像面との距離を、１２ｍｍを上回る、好ましくは１５ｍｍを上回るようにできる。
【００２５】
このように１次凹面鏡と結像面との距離を大きくすることによって、鏡と結像面の間に十分な構築スペースが生じるため、一方では、結像面に位置する照明する対象、例えばウェーハの扱いが容易になり、他方では、十分な厚さを持った鏡を配置して鏡の強度を高めることができる。ここで、１次凹面鏡と結像面との距離とは、１次凹面鏡の鏡表面の頂点と結像面との距離をいうものとする。この距離は好ましくは１２ｍｍを上回り、より好ましくは１５ｍｍを上回り、更に好ましくは３０ｍｍを上回り、特に好ましくは６０ｍｍを上回る。
【００２６】
投影対物光学系を通過する光線束を通過させる開口部を有する投影対物光学系の１次凹面鏡による瞳の遮光によって、投影光学系が０．４を上回る、好ましくは０．５を上回る、より好ましくは０．６を上回る、更に好ましくは０．７を上回る像側開口数ＮＡを有することが可能になる。
【００２７】
１５７ｎｍ以上の波長で動作するＶＵＶ、ＤＵＶ、ＵＶ投影対物光学系では、１次凹面鏡をマンジャン鏡として使用できる。マンジャン鏡では入射する光線束にレンズ部材を通過させ、即ち、波長が１５７ｎｍの光線束ではＣａＦ2を、波長が１９３ｎｍの光線束ではＳｉＯ2を通過させ、この光線束を反射被膜で覆ったレンズ裏面で反射する。このようにして、極めて厚く、強度の高い鏡を構成して、被照明対象が配置される結像面との距離の極めて短い位置に配置できる。
【００２８】
本発明の特に好ましい実施の形態において、第１部分対物光学系の少なくとも１枚の鏡は、マイクロリソグラフィー投影対物光学系を対象物面から結像面へ貫通して進む光線束が入射する反射面を有し、この反射面は第１軸外部位を構成する。
【００２９】
本発明の対物光学系、特にマイクロリソグラフィー対物光学系は、光軸とも呼ばれる対称軸を有する。好ましい実施の形態において、鏡は光軸に対して回転対象である。鏡の軸外部位とは、この軸に対して回転対象な鏡表面の一部のみ、即ち、鏡の軸外部位を意味する。
【００３０】
いわゆる対物光学系のいわゆるフィールドグループと呼ばれる第１部分対物光学系と中継グループとも呼ばれる第２部分対物光学系の他に、本実施の形態のマイクロリソグラフィー投影対物光学系の有利な構成では、対象物面から結像面へ進む光路において第１部分対物光学系の後で第２部分対物光学系の前に、第３部分対物光学系を含む。
【００３１】
第３部分対物光学系はいわゆる伝達グループとも呼ばれる。
【００３２】
３つの部分対物光学系を含む、即ち、３つの部分光学系グループを備えた本発明の実施の形態の投影対物光学系の更に有利な構成では、第１部分対物光学系、いわゆるフィールドグループは、対象を第１中間像に結像する。
【００３３】
開口数の低い第１部分対物光学系が対物光学系全体の一部を構成するため、軸外部位を用いることによって陰影のない光線が得られる。軸外部位はフィールド近傍に設けることができるため、第１部分対物光学系に軸外部位を使用すると、例えば、テレセン度や歪み等のフィールドに依存する像歪みを補正できる。
【００３４】
第１部分対物光学系では、更に、瞳上に直接、或いは第１部分対物光学系を構成する２枚の鏡の間に、開口絞り及び瞳遮光を画定する陰影部位を設けることができる、作業可能な瞳面を構成できる。瞳面の瞳を遮光する陰影部位を設けることによって、フィールドと独立して瞳が遮光される。陰影部位を瞳面に設けない場合、フィールドに依存して瞳は遮光される。フィールドに依存して瞳が遮光されると、解像力がフィールドに依存して変動することになるため、リソグラフィー結像を行うマイクロリソグラフィー用の投影対物光学系の使用には適さない。
【００３５】
特に有利な実施の形態において、第１部分対物光学系は２枚以上の鏡、即ち、４枚の鏡を備え、更に好ましくは、第１部分対物光学系を構成するこの４枚の鏡は順に凹面鏡、凸面鏡、凸面鏡、凹面鏡である。
【００３６】
或いは、第１部分対物光学系を構成するこの４枚の鏡を順に、凸面鏡、凹面鏡、凸面鏡、凹面鏡ともできる。更に有利な実施の形態では、第１の鏡の曲率半径を極めて大きくして、例えば、１０．０００ｍｍ上回る値を選択できる。ここで、第１部分対物光学系を構成するこの４枚の鏡を順に、平面鏡、凹面鏡、凸面鏡、凹面鏡、又は凹面鏡、凹面鏡、凸面鏡、凹面鏡ともできる。
【００３７】
更なる実施の形態において、第１部分対物光学系は６枚の鏡を備えてもよい。第１部分対物光学系を構成する６枚の鏡には様々な配置が考えられる。第１の実施の形態において、６枚の鏡は順に、凸面鏡、凹面鏡、凸面鏡、凹面鏡、凹面鏡、凸面鏡であり、第２の実施の形態において、６枚の鏡は順に、凸面鏡、凹面鏡、凹面鏡、凸面鏡、凸面鏡、凹面鏡であり、第３の実施の形態において、６枚の鏡は順に、凹面鏡、凹面鏡、凸面鏡、凹面鏡、凸面鏡、凹面鏡であり、第４の実施の形態において、６枚の鏡は順に、凹面鏡、凸面鏡、凹面鏡、凹面鏡、凸面鏡、凹面鏡であり、第５の実施の形態において、６枚の鏡は順に、凹面鏡、凸面鏡、凹面鏡、凸面鏡、凸面鏡、凹面鏡が可能である。
【００３８】
好ましい実施の形態において、第１の部分対物光学系の第１の鏡の曲率半径の値を極めて大きくする、好ましくは、１０．０００ｍｍを上回る値を選択できる。したがって、第１の鏡を平面鏡、凸面鏡、或いは凹面鏡として構成できるため、第１部分対物光学系において以下の鏡の順列が可能である。
凹面鏡−凹面鏡−凸面鏡−凹面鏡−凹面鏡−凸面鏡
平面鏡−凹面鏡−凸面鏡−凹面鏡−凹面鏡−凸面鏡
凸面鏡−凹面鏡−凸面鏡−凹面鏡−凸面鏡−凹面鏡
平面鏡−凹面鏡−凸面鏡−凹面鏡−凸面鏡−凹面鏡
凸面鏡−凸面鏡−凹面鏡−凹面鏡−凸面鏡−凹面鏡
平面鏡−凸面鏡−凹面鏡−凹面鏡−凸面鏡−凹面鏡
凸面鏡−凸面鏡−凹面鏡−凸面鏡−凸面鏡−凹面鏡
平面鏡−凸面鏡−凹面鏡−凸面鏡−凸面鏡−凹面鏡
【００３９】
特に、対象物面から結像面への光路における第１部分対物光学系の第２の鏡の入射角を低くするため、対象物面から結像面へ進む光路の第１部分対物光学系の第２の鏡を凹面鏡で構成することが有利である。
【００４０】
更なる実施の形態において、対物光学系、特にマイクロリソグラフィー投影対物光学系は、伝達グループと呼ばれる第３部分対物光学系を含む。第３部分対物光学系は、好ましくは２枚の鏡、特に有利な実施の形態では正確に２枚の鏡から構成される。このように構成された第３部分対物光学系は、低開口率部分対物光学系を高開口率部分対物光学系に変換する、基本的には、結像スケール、即ち、像倍率を調整する働きをする。伝達グループを構成する２枚の鏡の一方を凸面鏡とし、他方を凹面鏡で構成すると特に有利である。伝達グループの鏡を第３の鏡、第４の鏡と呼ぶと、好ましくは第３の鏡は凸面鏡で構成し、第４の鏡は凹面鏡で構成するか、或いは第３の鏡を凹面鏡で構成し、第４の鏡を凸面鏡で構成する。
【００４１】
マイクロリソグラフィー投影光学系は、好ましくは、第１部分対物光学系が対象物面を第１中間像に結像し、第３部分対物光学系が第１中間像を第２中間像に結像し、第２部分対物光学系が第２中間像を結像面に結像するように構成される。
【００４２】
鏡の孔部を小さく保ち、必要な遮光、特に瞳遮光を小さく保つため、開口部、即ち、鏡の孔部を可能な限り小さく保つことが有利である。これは、本発明の更なる態様による、複数の鏡を備え、光学系の中間像を個別の部分対物光学系の間、鏡の孔部近傍に結像するマイクロリソグラフィー投影対物光学系によって可能になる。第１中間像を第４の鏡の物理的近傍、第２中間像を第３の鏡の物理的近傍に結像すると特に有利である。物理的近傍とはこの場合、鏡表面の頂点からそれぞれの中間像まで光軸に沿って測定した距離が、対物光学系の全長の１／１０を下回る距離であることを意味する。対物光学系の全長とは、対象物面から結像面までの光軸に沿った距離をいう。
【００４３】
既に説明したように、第３部分対物光学系は第２中間像を結像するが、この第２中間像は通常、第３の鏡に近接した好ましい位置に設けられるため、結像面用に使えない。第２部分対物光学系はこの第２中間像を結像面に結像して、好ましくは、必要な鏡の厚さも考慮して、結像面から十分な動作距離を保持できるようにする。
【００４４】
第３の鏡と２次凹面鏡の直径は、米国特許公開第２００４／０１１４２１７Ａ１号に記載されているように大きく異なるのではなく、基本的に同様の大きさであることが好ましい。好ましい実施の形態において、２枚の鏡の直径は、ただ２倍（Ｆａｋｔｏｒ２）だけ異なる。
【００４５】
このような光学系の特に好ましい実施の形態において、第３の鏡と２次凹面鏡が基本的に、２次凹面鏡の直径（ｄ1）と第３の鏡の直径（ｄ2）、及び２枚の鏡と中間像とのそれぞれの距離Ｚ1、Ｚ2が、
2014123131.tif 000003
で表される条件を満たす、即ち、
2014123131.tif 000004
の比が
2014123131.tif 000005
の比とほぼ一致する条件を満たす直径を有することが提案される。ここでｄ1は２次凹面鏡の直径、ｄ2は第３の鏡の直径、Ｚ1は２次凹面鏡の表面から２次中間像までの距離、Ｚ2はは第３の鏡の表面から２次中間像までの距離を示す。
【００４６】
発明者らは、この条件が満たされると光学系の遮光が最小となり、特に、好ましくない瞳遮光の拡大を回避できることを発見した。
【００４７】
本発明の特に好ましい実施の形態では、対象物面から結像面へ進む光路における最後から４番目の鏡と最後の鏡を２重鏡として構成する。このように構成された二重鏡では、基板の表面と裏面の２つの反射面が用いられる。又、二重鏡には開口部、例えば、二重鏡を貫通する孔が設けられている。かかる二重鏡において、基板の両側はそれぞれ、表面と裏面に、例えば、波長λ＝１３ｎｍのＸ線リソグラフィー用の、Ｍｏ／Ｓｉからなる４０の層の組を含む高反射層を蒸着している。３つの部分対物光学系を備えた光学系では、対象物面から結像面へ進む光路における最後から４番目の鏡は第３の鏡であり、最後の鏡は２次凹面鏡である。
【００４８】
このように構成された二重鏡は、１枚のレンズのように製造して導入できる。２枚の鏡から構成することもできるが、この場合、２枚の鏡を、大きな剛性を有する物質（例えば炭化ケイ素）から製造する必要がある。
【００４９】
有利な実施の形態では、遮光を可能な限り小さくするため、二重鏡の開口部を円錐形に構成する。
【００５０】
二重鏡を構成に構成することによって、高い機械的安定性が得られる。
【００５１】
結像面からの十分な距離を確保するため、ＵＶ、ＤＵＶ又はＶＵＶ領域の波長ではマンジャン鏡も使用できる。
【００５２】
マンジャン鏡の構成については、例えば、「Ｌｅｘｉｋｏｎ  ｄｅｒ  Ｏｐｔｉｋ（光学辞典）」２２３頁に開示されている。
【００５３】
本発明の特に有利な構成では、２枚の鏡に対する入射角は、対象物面から結像面へ進む光路における第２の鏡を凹面鏡として構成することによって低くできる。
【００５４】
本発明の更に好ましい実施の形態では、光学系の開口絞りと陰影絞りを同じ場所ではなく、お互いに共役な２つの絞り面に設ける。これらの絞り面は、投影対物光学系の入射瞳に対しても共益な面に対応し、即ち、いわゆる瞳面である。
【００５５】
陰影絞り及び開口絞りを鏡から離間して設けることによって、光学的にも、機械的にも利点が得られる。鏡の直前に開口絞り又は陰影絞りを設けた場合、光線は必然的に２度貫通することになるため、口径食の発生が避けられず、結像品質が劣化する。しかしながら、開口又は遮光絞りを鏡の近傍に設けることは、双方に必要な構築スペースは有限で、制限されており、機械的な遊びも極めて小さく保つ必要があるという機械的理由から、困難である。米国特許第６７５０６４８号には、遮光瞳を、鏡上の非反射被膜によって実現したものが開示されている。このように構成することにより、陰影絞りとも呼ばれる遮光絞りは、鏡全体を交換することによって交換可能となるが、コストがかかるという問題があった。開口絞りが外側に進む光線束を制限し、外側半径、即ち、開口半径を固定する一方で、陰影絞りによって、フィールドと独立した遮光が画定され、投影光学系を対象物面から結像面へ貫通する光線束の内側半径が決定される。
【００５６】
本発明の特に好ましい実施の形態では、いわゆるフィールドグループとも呼ばれる第１部分対物光学系を含む本発明のマイクロリソグラフィー投影対物光学系が、更に、２枚の凹面鏡を備えた第２部分対物光学系を含む構成が提供される。フィールドグループは、いわゆる軸外鏡部位である。この対物光学系は、第３部分対物光学系、即ち、光線束を通過させる鏡を有する伝達グループを備えていない。このように構成された対物光学系の利点は、伝達グループを省くことによって２枚の鏡を不要にできる点である。こうして光透過性が高まると同時に、製造コストを削減できる。本対物光学系は、伝達グループの働き、即ち、開口数の低いフィールドグループと開口数の高い開口グループを連結する働きを、フィールドグループと開口グループのみで実現している。好ましい実施の形態において、フィールドグループは６枚の鏡を備え、それらの鏡は順に、例えば、凹面鏡―凹面鏡―凸面鏡―凹面鏡―凸面鏡―凹面鏡、或いは凹面鏡―凸面鏡―凹面鏡―凸面鏡―凸面鏡―凹面鏡である。特に好ましい実施の形態において、上記対物光学系は、主光線角度を小さくして、開口数をＮＡ＝Ｏ．７にできる。
【００５７】
本発明の第２の態様では、波長が１９３ｎｍ以下、特には１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、或いは約１００ｎｍで、大きさが５０ｎｍ以内の構造体を解像可能な対物光学系を提供する。本発明の第２の態様は、像側開口数ＮＡが０．７を上回るように構成された光学系によって実現する。開口数は、好ましくは０．７２を上回る、より好ましくは０．８０を上回る、更に好ましくは０．９０を上回る。
【００５８】
本発明の第２の態様の対物光学系は、好ましくは、８枚を上回る鏡、特に好ましくは、少なくとも１０枚の鏡を備える。本発明の第２の態様の対物光学系は、代替として、或いは付加的に、像フィールド測定値、或いは像フィールド寸法が１ｍｍを上回る像フィールドを有する。
【００５９】
特別な実施の形態では、フィールド中心点に進む主光線の入射角が、あらゆる鏡において３０°を下回る高開口率光学系を提供する。
【００６０】
本発明の第２の態様の好ましい実施の形態の光学系は、第１部分光学系と第２部分光学系の２つの部分光学系を含む。
【００６１】
第１部分光学系は、好ましくは、投影対物光学系の中心軸から外れて位置する、好ましくは、中央開口部を有さない鏡のみを備える。これらの鏡は、いわゆる軸外鏡部位によって成される。第１部分光学系は、フィールドグループとも呼ばれる。
【００６２】
第２部分光学系は、中央開口部を有する鏡を少なくとも１枚備える。第２部分光学系は開口グループとも呼ばれる。
【００６３】
本発明の第２の態様の第１の実施の形態において、フィールドグループは、８枚の鏡を備え、これらの鏡は、第１小対物光学系部分を構成する６枚の鏡と第２小対物光学系部分を構成する２枚の鏡に分けられる。フィールドグループを構成する鏡は、好ましくは順に、凹面鏡―凹面鏡―凸面鏡―凹面鏡―凹面鏡―凸面鏡―凸面鏡―凹面鏡である。フィールドグループは８枚の鏡を備えることによって、フィールドに依存した像歪みを極めて良好に補正できる。
【００６４】
本発明の第２の態様の第１の実施の形態では、開口グループは２枚の凹面鏡を備える。
【００６５】
本発明の第２の態様の第２の実施の形態では、フィールドグループは６枚の鏡を備え、これらの鏡は、順に、凹面鏡―凹面鏡―凸面鏡―凹面鏡―凸面鏡―凹面鏡である。フィールドグループは４枚の鏡を備えた第１小対物光学系と、２枚の鏡を備えた第２小対物光学系に分けられる。開口グループは２枚の凹面鏡からなる第１部分対物光学系対応部と、２枚の凹面鏡からなる第２部分対物光学系対応部を備える。本態様の第２の実施の形態の対物光学系は、合計で３つの中間像を結像する。本態様の第２の実施の形態は、極めて小さな入射角で極めて高い開口数を実現する点に特徴がある。本発明の第２の態様の第２の実施の形態では、フィールド中心に進む主光線の入射角は３０°を下回る。更に、本発明の第２の態様の第２の実施の形態の光学系は、鏡と鏡の間のドリフト区間が長い点に特徴がある。
【００６６】
本発明の第２の態様の第２の実施の形態では、フィールドグループは６枚の鏡を備える。フィールドグループを構成する６枚の鏡は、順に、凸面鏡―凹面鏡―凹面鏡―凸面鏡―凸面鏡―凹面鏡である。開口グループは、同様に、第１部分対物光学系対応部と第２部分対物光学系対応部に分けられる。開口グループの鏡は、順に、凸面鏡―凹面鏡―凹面鏡―凹面鏡である。本対物光学系は、合計で２つの中間像を結像する。本対物光学系は、特に、開口数が極めて高い点に特徴がある。本発明の第３の態様では、対象物面と結像面の間に最大（ｍａｘｉｍａｌ）一つの中間像を結像し、像側開口数ＮＡが０．５を上回る、特に好ましくは０．７を上回るように構成された、少なくとも８枚の鏡を備えた光学系が提供される。
【００６７】
本発明の第３の態様の代替の実施の形態では、対物光学系は２つの部分対物光学系を含み、第２部分対物光学系は、光線束を通過させる開口部を有する鏡を少なくとも１枚備える。特別な実施の形態において、本光学系は、中間フィールド点に進む主光線の入射角が全ての鏡において３０°を下回る、好ましくは２６°を下回る点に特徴がある。
【００６８】
本発明の第３の態様の好ましい実施の形態の光学系では、第１部分光学系は中央開口部を有さない鏡、好ましくは投影対物光学系の中心軸から外れて位置する軸外の鏡のみを備える。これらの鏡は、いわゆる、軸外部位によって構成される。第１部分光学系はフィールドグループとも呼ばれる。
【００６９】
好ましくは、第２部分光学系は、中央開口部を有する鏡を少なくとも１枚備える。第２部分光学系は開口グループとも呼ばれる。
【００７０】
好ましい実施の形態において、フィールドグループは６枚の鏡を備え、これらの鏡は順に、凸面鏡―凹面鏡―凹面鏡―凸面鏡―凸面鏡―凹面鏡で、瞳内に、瞳の被照明領域全体に対して１２％を下回る面積の中央陰影を有する。本実施の形態は、瞳の陰影が極めて少ない点に利点がある。本実施の形態の更なる利点は、入射瞳が負の横断幅（Ｓｃｈｎｉｔｔｗｅｉｔｅ）を有する点である。これによって、照明システム内で２枚の鏡を不要にして、光学系全体の透過性を向上できる。本発明の代替の実施の形態において、フィールドグループは６枚の鏡を備え、これらの鏡は順に、凹面鏡―凹面鏡―凸面鏡―凹面鏡―凹面鏡―凸面鏡で、第１の鏡の曲率半径は、代替として平面鏡又は凸面鏡を用いることができる程度に大きい。本実施の形態において、入射瞳の横断幅は正であり、フィールドグループの鏡表面への入射角は極めて小さく２６°を下回る。
【００７１】
主光線が光軸に対して平行にレチクルを進む光学系も提供できることは言及するまでもない。かかる光学系の照明を可能とするため、透過性マスクを使用するか、或いは、反射性マスクを使用する場合は、ビームスプリッター又は半透明鏡を光路に設ける必要がある。
【００７２】
好ましい実施の形態において開口グループは２枚の鏡を備える。好ましくは、開口グループの第１の鏡は凸面鏡であり、開口グループの第２の鏡は凹面鏡である。
【００７３】
本発明の特に好ましい実施の形態において、フィールドグループと開口グループの間に正確に中間像が結像される。
【００７４】
好ましい実施の形態において、絞りは、開口グループの第１の鏡、即ち、第７の鏡と、開口グループの第２の鏡、即ち、第８の鏡の間の光路に設けられる。このように開口絞りを設けることによって、境界部に十分な構築スペースが得られるため、これを光彩絞りとして設計できる。
【００７５】
或いは、絞りをフィールドグループ内の鏡の近傍又は鏡上に設けることができる。このように構成された本明細書記載の対物光学系、特に投影対物光学系、及びそれらの応用は、特に特許請求の範囲の従属項及び図面を参照した説明で明らかになる。
【００７６】
本明細書で説明する対物光学系は、特に、リソグラフィー投影露光装置用の投影対物光学系に適用される。リソグラフィー投影露光装置では、照明システムが、構造を有するマスク（レチクル）を照明し、投影対物光学系によって、この像が感光性基板に結像される。かかるリソグラフィー投影露光装置については、例えば、米国特許第５２１２５８８号、米国特許第５００３５６７号、米国特許第６４５２６６１号又は米国特許第６１９５２０１号に記載のＥＵＶリソグラフィー用投影露光装置、或いは米国特許第６５１２６４１号及び欧州特許第１０６９４４８号に記載の、波長が１９３ｎｍ以下のＥＵＶリソグラフィー用投影露光装置によって当業者には公知である。
【００７７】
特に二重ファセット（切り子面）照明システムは、好ましくは、特に、フィールドファセット鏡のフィールド切り子面が、レチクル面の被照明フィールドの形状を有する、例えば、フィールドファセット面の被照明フィールドが環状の場合、フィールド切り子面を環状に構成する。かかる光学系ではフィールドを形成する鏡は必要としない。
【００７８】
半導体要素のマイクロ構造体は、複数の極めて複雑な工程ステップを経て製造される。基本的な工程ステップとして、感光性基板（ウェーハ）、例えば、感光層を塗布したシリコン基板の露光が挙げられる。ここで、個々の層、いわゆるレイヤーを投影対物光学系によって製造することにより、対応するレチクルをウェーハに結像する。
【００７９】
本発明の対物光学系、特に、投影対物光学系は、単独において、或いは組み合わせにおいて、様々な有利な特性を発揮する。本発明の対物光学系、特に投影対物系が有する利点について以下に詳細に説明する。本発明の反射系投影対物光学系は、像側開口数が極めて大きいという利点を有する。投影対物光学系は、像側開口数を大きくして、投影対物光学系を構成する反射素子に入射する放射の入射角度を比較的小さくできる。これによって、反射素子によって反射される放射の強度変動を、一つ以上の反射素子に入射する放射の入射角度の範囲の広い投影対物光学系と比較して、緩和できる。このようにして強度変動を回避することによって、像品質が向上する。更に、本明細書で説明する一実施の形態の投影対物光学系は、像側開口数が大きく、動作距離も比較的大きいため、構築スペース、例えば、ウェーハ台のためのスペースを十分に確保でき、結像面の作業が容易になる。例えば、像側動作距離を１５ｍｍ以上にできる。
【００８０】
更に、いくつかの実施の形態において、投影対物光学系は、像側がテレセントリックである。一実施の形態において、投影対物光学系は、瞳に生じる遮光を僅かにするように構成された、放射を通過させる開口部を有する鏡を備えることができる。ある実施の形態は、解像度が極めて高い点において優れている。例えば、投影対物光学系は、５０ｎｍ以下の構造体を解像できる。本発明による投影対物光学系では、像側開口数を高くしてこのように高い解像度を実現している。好ましくは、例えば、１０ｎｍから３０ｎｍの間の短波長を用いるように投影対物光学系を設計する。
【００８１】
投影対物光学系は、収差の少ない結像を行う。一実施の形態において、投影対物光学系は、波面収差が１０ｍλ以下である。いくつかの実施の形態では、歪みを１ｎｍより良い値に補正する。
【００８２】
投影対物光学系は、１以上の瞳面を有してもよく、瞳面に開口絞り又は遮光絞り、陰影絞りを設ける作業を行えるように構成してもよい。
【００８３】
本明細書で説明する投影対物光学系は、様々な複数の波長、例えば、可視光領域の波長、又はＵＶ波長で動作可能なように設計している。特に好ましい実施の形態では、ＥＵＶ波長で動作するようになっている。本発明の更なる実施の形態では、１以上の波長、又は波長領域での使用に設計してもよい。
【００８４】
一実施の形態の投影対物光学系では、像側の開口数を比較的高くしながら、入射角度が極めて低くなるようにレチクルを配置できる。例えば、投影対物光学系の像側開口数を０．４以上として、照明システムの放射がレチクルに入射する角度を光軸に対して１０°以下、或いは、例えば、約７°以下にできる。
【００８５】
一実施の形態において、投影対物光学系は、照明システムの複雑さを簡単にできるという特性を有する。例えば、投影対物光学系の入射瞳を、光路において対象物面の前に位置するようにできる。換言すると、様々なフィールド点から進む主光線は、お互いに発散し合い、光軸に対しても発散する。このため、例えば、照明システム用の望遠鏡光学系などの光学部品を必要とせずに、照明システムの射出瞳を投影対物光学系の入射瞳の場所に結像できるように、投影対物光学系の入射瞳、即ち、照明システムの射出瞳を得られる。
【００８６】
一実施の形態では、投影対物光学系は、光軸が対象物面を横切る位置において比較的大きい作業スペースを設けられる。これによって、部品、特に照明システムを構成する部品をレチクル近傍に配置できる。いくつかの実施の形態ではこれを、対象物面に対して物理的に最も近い鏡が、光軸から比較的遠くに位置するように投影対物光学系を構成、即ち、設計して可能にしている。このような実施の形態では、投影対物光学系のレチクルから第１の鏡に進む光線束が、投影対物光学系の第２の鏡から第３の鏡に進む光線束を横切るようにしてもよい。
【００８７】
本明細書に記載の内容は、単独でのみ説明され、組み合わせについて明示的な説明がないとしても、あらゆる特徴の組み合わせも含意する。
【００８８】
本発明について添付の図面を参照して詳細に説明する。本発明の更なる利点と特性について、実施の形態を参照して説明する。実施の形態は例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１ａ】マイクロリソグラフィー投影露光装置の概略図である。
【図１ｂ】対象を結像面に結像する円錐状の光線を示す図。
【図１ｃ】投影対物光学系を貫通した放射を構成する複数の光線束が入射する鏡表面の断面図。
【図１ｄ】光線束を通過させる開口部を有する鏡の一例を示す図。
【図１ｅ】光線束を通過させる開口部を有さない鏡の一例を示す図。
【図１ｆ】部分対物光学系の一例を子午面で見た図。
【図１ｇ】代替の部分対物光学系の一例を子午面で見た図。
【図１ｈ】開口部を有する鏡からなる部分対物光学系の一例を子午面で見た図。
【図１ｉ】開口部を有する鏡からなる部分対物光学系の代替例を子午面で見た図。
【図１ｊ】鏡に遮光絞り、即ち陰影絞りを設けた投影対物光学系の構成を示す図。
【図１ｋ】２の鏡の間の光路に陰影絞りを設けた投影対物光学系の構成を示す図。
【図１ｌ】固定装置を用いて２の鏡の間の光路に陰影絞りを固定した投影対物光学系の構成を示す図。
【図１ｍ】固定装置を用いて２の鏡の間の光路に陰影絞りを固定した投影対物光学系の構成を示す図。
【図１ｎ】例えば、結像面に形成されたリングフィールドの一例を示す図。
【図１ｏ】像側の自由動作距離を説明する図。
【図１ｐ】対物光学系部部における光路を短縮した投影対物光学系の構成を示す図。
【図１ｑ】第１の実施の形態の、開口数ＮＡ＝０．５４で倍率が６倍の８反射鏡光学系を示す図。
【図２】第２の実施の形態の、開口数ＮＡ＝０．５で倍率が４倍の８反射鏡光学系を示す図。
【図３】第３の実施の形態の、開口数ＮＡ＝０．５で倍率が５倍の８反射鏡光学系を示す図。
【図４】第４の実施の形態の、開口数ＮＡ＝０．５で倍率が６倍の８反射鏡光学系を示す図。
【図５】第５の実施の形態の、開口数ＮＡ＝０．５で倍率が８倍の８反射鏡光学系を示す図。
【図６ａ】第６の実施の形態の、開口数ＮＡ＝０．６で倍率が８倍の８反射鏡光学系を示す図。
【図６ｂ】第７の実施の形態の、開口数ＮＡ＝０．６で倍率が８倍の８反射鏡光学系を示す図。
【図６ｃ】第８の実施の形態の、開口数ＮＡ＝０．６で倍率が８倍の８反射鏡光学系を示す図。
【図６ｄ】第９の実施の形態の、開口数ＮＡ＝０．６で倍率が８倍の８反射鏡光学系を示す図。
【図６ｅ】第１０の実施の形態の、開口数ＮＡ＝０．７で倍率が８倍の８反射鏡光学系を示す図。
【図７】第１の実施の形態の、開口数ＮＡ＝０．７５で倍率が８倍の１０反射鏡光学系を示す図。
【図８】第２の実施の形態の、開口数ＮＡ＝０．７５で倍率が８倍の１０反射鏡光学系を示す図。
【図９】第３の実施の形態の、２つの中間像を結像する１０反射鏡光学系を示す図。
【図１０】第４の実施の形態の、開口数ＮＡ＝０．７２で倍率が８倍の１０反射鏡光学系を示す図。
【図１１】第５の実施の形態の、開口数ＮＡ＝０．７０で倍率が８倍の１０反射鏡光学系を示す図。
【図１２】第６の実施の形態の、開口数ＮＡ＝０．７２で倍率が８倍の１０反射鏡光学系を示す図。
【図１３】第２部分対物光学系及び第３部分対物光学系内に結像される第２中間像の位置を示す図。
【図１４】第２部分対物光学系及び第３部分対物光学系の二重鏡内における第２中間像の最適な位置を示す図。
【図１５】マンジャン鏡を備えた１実施の形態の第２部分対物光学系を示す図。
【図１６】第７の実施の形態の、開口数ＮＡ＝０．７で倍率が８倍の１０反射鏡光学系を示す図。
【図１７】第１の実施の形態の、開口数ＮＡ＝０．５で倍率が８倍、対象物面から結像面へ進む光路における第２の鏡を凹面鏡で構成した６反射鏡光学系を示す図。
【図１８】第２の実施の形態の、開口数ＮＡ＝０．５で倍率が８倍の６反射鏡光学系を示す図。
【図１９】遮光瞳を設けたマイクロリソグラフィー投影対物光学系を備えた照明システムを示す図。
【図２０】第１の実施の形態の、５０ｎｍを下回る構造体を結像する、高開口数ＮＡ＝０．７２の１０反射鏡光学系を示す図。
【図２１】第２の実施の形態の、５０ｎｍを下回る構造体を結像する、高開口数ＮＡ＝０．８５の１０反射鏡光学系を示す図。
【図２２】第３の実施の形態の、５０ｎｍを下回る構造体を結像する、高開口数ＮＡ＝０．９０の１０反射鏡光学系を示す図。
【図２３】第１の実施の形態の、像側開口数ＮＡ＝０．７０で倍率が８倍の８反射鏡光学系を示す図。
【図２４】第２の実施の形態の、像側開口数ＮＡ＝０．７０で倍率が８倍の８反射鏡光学系を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００９０】
図１ａから図１ｐを参照して、複数の実施の形態に関連して用いられる一般的な概念について詳細に説明する。
【００９１】
図１ａに、マイクロリソグラフィー投影露光装置２１００を示す。マイクロリソグラフィー投影露光装置は、光源２１１０と、照明システム２１２０と、投影対物光学系２１０１と、支持構造部、即ち、作業面２１３０とを備える。更に、デカルト座標系も図に示す。光源２１１０から出射される放射は照明システム２１２０に導かれる。照明システム２１２０は、光源２１１０から出射される放射に対して、例えば、放射を均一化する、或いは放射の光線束２１２２を、対象物面２１０３内に位置するマスク２１４０上に導くなどの影響を与える。投影対物光学系２１０１は、マスク２１４０により反射された放射を、結像面２１０２内に位置する基板面２１５０上に投影することによって、マスク２１４０の像を結像する。投影対物光学系２１０１の像側の光線束を、参照番号２１５２で示す。基板２１５０は支持構造部２１３０によって支持又は搬送されるようになっており、具体的には、投影対物光学系２１０１がマスク２１４０の像を基板２１５０の異なる領域に投影するように、支持構造部２１３０は基板２１５０を投影対物光学系２１０１に対して移動する。
【００９２】
投影対物光学系２１０１は光軸２１０５を有する。図１ａに示すように、投影対物光学系２１０１は結像面２１０２に、投影対物光学系２１０１の光軸を有しないマスク２１４０の一部を結像する。図示していないが、代替の構成では、投影対物光学系の光軸ＨＡ上の対象物を結像面２１０２に結像することも可能である。光源２１１０として、マイクロリソグラフィー投影露光装置２１００が動作する動作波長λで電磁放射を放射できるものを選択する。ある実施の形態において、光源２１１０はレーザ光源、例えば、ＥＵＶ放射、又は波長が２４８ｎｍのＫｒＦレーザ、或いは波長が１９３ｎｍのＡｒＦレーザを放射するレーザプラズマ光源である。或いは、レーザ光源の代わりに、例えば、３６５ｎｍ、２８０ｎｍ又は２２７ｎｍの青又は紫外線領域の電磁スペクトルを放射する、例えば光ダイオード（ＬＥＤ）等を用いることもできる。
【００９３】
マイクロリソグラフィー投影露光装置の動作波長λは、紫外線又は極紫外線（ＥＵＶ）領域の電磁スペクトル域にある。動作波長は４００ｎｍ以下、或いは３００ｎｍ以下、特に２００ｎｍ以下、更には１００ｎｍでもよい。本実施の形態において、動作波長は、例えば、１９３ｎｍの領域、好ましくは１５７ｎｍ、更に好ましくはＥＵＶ波長領域、或いは１３ｎｍの領域でもよい。
【００９４】
投影様態物光学系の解像度は一般的に使用する動作波長にほぼ正比例することから、特に短波長の放射を用いることが好ましい。したがって、使用する波長が短い程、投影用対物化学系は、より長い波長を用いた同様の投影対物光学系と比較して、像構造をより細かく解像できる。
【００９５】
照明システム２１２０は、強度分布が概ね均一で平行な光線を放射できる光学部品を備える。照明システム２１２０は更に、光線束２１２２をマスク２１４０上に導く働きをする光学部品を備える。特に好ましい実施の形態において、照明システム２１２０は更に、特定の偏光分布の光線束を生成する光学部品を備える。
【００９６】
対象物面２１０３は、結像面２１０２から距離Ｌ離間しており、この距離は、投影対物光学系２１０１の全長ＢＬでもある。一般的にこの全長は、投影対物光学系２１０１固有の構成、及びマイクロリソグラフィー投影露光装置２１００が動作する波長に依存する。本明細書に記載の実施の形態において、全長は、約１メートルから３メートルの範囲、好ましくは約１．５メートルから２．５メートルの範囲である。
【００９７】
特定の実施の形態において、全長は２メートルを下回る、例えば、１．９メートルを下回る、好ましくは、１．８メートルを下回る、更に好ましくは、１．７メートルを下回る、特に好ましくは、１．６メートルを下回る、或いは１．５メートルを下回る。
【００９８】
投影対物光学系２１０１は、対象物面２１０３のフィールドの寸法と、対応する結像面２１０２の結像フィールドの寸法との比率を表す、像倍率を有する。通常、リソグラフィー装置が使用する投影対物光学系は、縮小式投影対物光学系であるため、対象物の寸法より像の寸法は小さくなる。ある実施の形態では、投影対物光学系２１０１は、結像面２１０２内に、対象物面２１０３の寸法に対する縮小倍率が２倍以上、好ましくは３倍以上、更に好ましくは４倍、より好ましくは５倍、更に好ましくは６倍、より好ましくは７倍、更に好ましくは８倍、より好ましくは９倍、特に好ましくは１０倍のフィールドを生成する。しかしながら、対象物に対して拡大した像、或いは同等の寸法の像を生成する投影対物光学系も開発できる。
【００９９】
図１ｂに、結像面２１０２に投影された対象物の像を表す光線束の周辺光線２１５２を示す。周辺光線２１５２は円錐状の光線を画成する。
【０１００】
円錐状の光線の角度は、投影対物光学系２１０１の像側の開口数（ＮＡ）に関係する。
像側開口数ＮＡは以下の数式で表せる。
ＮＡ  ＝  ｎ0＊ｓｉｎΘmax
【０１０１】
ここでｎ0は、基板２１５０に隣接して介在する媒体の屈折率である。この媒体として、例えば、空気、窒素、水、或いは真空等を挙げることができる。角度２・ΘNAは、周辺
光線によって形成される角度を表す。ＥＵＶ光を用いた照明システムの場合、媒体は真空であり、屈折率ｎ0＝１となる。Θmaxは、投影対物光学系２１０１からの周辺光線によって形成される角度を表す。
【０１０２】
一般的に、投影対物光学系２１０１は、比較的高い像側開口数ＮＡを有する。例えば、投影対物光学系２１０１の像側開口数ＮＡは、ある実施の形態において、０．４以上、特に０．４５以上、特に０．５以上、特に０．５５以上、特に０．６以上、特に０．６５以上、特に０．７以上、特に０．７５以上、特に０．８以上、特に０．８５以上、特に０．９以上である。一般的に、投影対物光学系２１０１の解像度は、波長λと像側開口数ＮＡに依存する。
【０１０３】
投影対物光学系の解像度と波長及び像側開口数との関係を以下の式で表せる。
2014123131.tif 000006
ここで、Ｒは、解像可能な投影対物光学系の最小寸法を表し、ｋは、寸法に依存しない定数で、処理係数と呼ぶ。処理係数ｋは、例えば、抵抗物質の極性特性等の各種要件によって変動する。通常、ｋは０．４から０．８の範囲にあるが、特殊なケースでは０．４を上回る、或いは０．８を下回ることもある。
【０１０４】
ある実施の形態において、投影対物光学系２１０１は、比較的高い解像度を有する。即ち、Ｒの値が比較的小さい。例えば、Ｒの値は１５０ｎｍ以下、好ましくは１３０ｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下、好ましくは７５ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下、好ましくは４０ｎｍ以下、好ましくは３５ｎｍ以下、好ましくは３２ｎｍ以下、好ましくは３０ｎｍ以下、好ましくは２８ｎｍ以下、好ましくは２５ｎｍ以下、好ましくは２２ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下、好ましくは１８ｎｍ以下、好ましくは１７ｎｍ以下、好ましくは１６ｎｍ以下、好ましくは１５ｎｍ以下、好ましくは１４ｎｍ以下、好ましくは１３ｎｍ以下、好ましくは１２ｎｍ以下、好ましくは１１ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以下をとりうる。
【０１０５】
投影対物光学系２００１によって結像される像の品質は、様々な手法で数量化できる。
【０１０６】
例えば、像は、ガウス光学を用いて得た、像の理想条件からのズレの測定値又は算出値に基づいて特徴付け、即ち数量化を行うことができる。このズレは一般的に収差として知られている。理想的な、或いは目標とする形からの波面のズレを数量化するために用いられる数量として、いわゆるＲＭＳ値ＷRMSと呼ばれる「二乗平均平方根」波面収差がある。ＷRMSについては、例えば、１９９５年Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｂａｓｓ  （ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ），Ｉｎｃ．編集の「Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  ｏｐｔｉｃ」第１巻第２版３５．３頁に記載されている。対物光学系において一般的に、ＷRMS値が小さい程、波面と目的とする、或いは理想的な形とのズレが少なくなり、像の品質は向上する。
【０１０７】
好ましい実施の形態において、投影対物光学系２１０１は、結像面２１０２における像のＷRMS値が極めて小さい。例えば、投影対物光学系２１０１のＷRMS値は、例えば、約０．１λ以下、更に好ましくは約０．０７λ以下、更に好ましくは約０．０６λ以下、更に好ましくは約０．０５λ以下、更に好ましくは約０．４５λ以下、更に好ましくは約０．０４λ以下、更に好ましくは約０．０３５λ以下、更に好ましくは約０．０３λ以下、更に好ましくは約０．０２５λ以下、更に好ましくは約０．０２λ以下、更に好ましくは約０．０１５λ以下、更に好ましくは約０．０１λ以下の値をとりうる。
【０１０８】
像の品質を評価するために使用可能なこの他の数量として、いわゆるフィールド湾曲（ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）と呼ぶ、像側のフィールド湾曲、即ち像面湾曲がある。像面湾曲とは、フィールド点に応じた、軸上の焦点面の位置の山と谷を比較した値として定義される。ある実施の形態において、投影対物光学系２１０１は、結像面２１０２の像に対して比較的小さい像面湾曲を有する。投影対物光学系２１０１は、例えば、像側の像面湾曲として、２０ｎｍを下回る、好ましくは１５ｎｍを下回る、更に好ましくは１２ｎｍを下回る、更に好ましくは１０ｎｍを下回る、更に好ましくは９ｎｍを下回る、更に好ましくは８ｎｍを下回る、更に好ましくは７ｎｍを下回る、更に好ましくは６ｎｍを下回る、更に好ましくは５ｎｍを下回る、更に好ましくは４ｎｍを下回る、更に好ましくは３ｎｍを下回る、更に好ましくは２ｎｍを下回る、更に好ましくは１ｎｍを下回る値をとりうる。
【０１０９】
投影対物光学系の光学的性能を評価するために利用できる他の数量として、いわゆる歪みがある。この歪みは、結像面における理想的な像点位置に対する、フィールド点に依存する像点のズレの最大絶対値として定義される。いくつかの例において、投影対物光学系の歪みは比較的小さく、１０ｎｍ以下、好ましくは９ｎｍ以下、更に好ましくは８ｎｍ以下、更に好ましくは７ｎｍ以下、更に好ましくは６ｎｍ以下、更に好ましくは５ｎｍ以下、更に好ましくは４ｎｍ以下、更に好ましくは３ｎｍ以下、更に好ましくは２ｎｍ以下、更に好ましくは１ｎｍ以下である。対物光学系を反射システムとして構成する場合、投影対物光学系２１０１は、マスク２１０４から基板２１５０に進む放射を反射して、マスク２１０４の像が基板２１５０の表面に結像するように配置された複数の鏡を備える。特別な構成において、投影対物光学系は以下に説明するように構成される。一般的に言われているように、鏡の数、大きさ及び構造は、投影対物光学系２１０１の目的とする光学的特性及び投影露光装置２１００の物理的限界条件により決定する。
【０１１０】
投影対物光学系２１０１内の鏡の数は、変更可能である。通常、鏡の数は、対物光学系の光学的特性に関する様々な要件と結びついている。
【０１１１】
ある実施の形態において、投影対物光学系２１０１は、少なくとも４枚の鏡、好ましくは、少なくとも５枚の鏡、好ましくは、少なくとも６枚の鏡、好ましくは、少なくとも７枚の鏡、好ましくは、少なくとも８枚の鏡、好ましくは、少なくとも９枚の鏡、好ましくは、少なくとも１０枚の鏡、好ましくは、少なくとも１１枚の鏡、好ましくは、少なくとも１２枚の鏡を備える。対象物面と結像面の間に対物光学系の鏡が配置された構成の本発明の特に好ましい実施の形態において、投影対物光学系２１０１は、偶数枚の鏡、例えば、４枚の鏡、６枚の鏡、８枚の鏡、或いは１０枚の鏡を有する。
【０１１２】
投影対物光学系２１０１は一般的に、正の光学的屈折パワーを有する鏡を１枚以上備える。言い換えると、鏡の反射面、即ち、鏡の使用領域は凹表面を有する。このため、この鏡は凹面鏡又は凹型鏡と呼ばれる。投影対物光学系２１０１は、２枚以上、例えば３枚以上、或いは４枚以上、又は５枚以上、特には６枚以上の凹面鏡を備える。投影対物光学系２１０１はまた、負の光学的屈折パワーを有する鏡を１枚以上備えうる。即ち、１枚以上の鏡の反射面、即ち、使用領域は凸面を有する。この種の鏡は、凸面鏡又は凸面鏡と呼ばれる。いくつかの実施の形態において、投影対物光学系２１０１は、２枚以上、例えば３枚以上、或いは４枚以上、又は５枚以上、特には６枚以上の凸面鏡を備える。
【０１１３】
ある実施の形態において、この種の鏡は投影対物光学系２１０１内に、対象物面２１０３から出射される放射が１つ以上の中間像を結像するように配置される。
【０１１４】
本発明の実施の形態は、１つ以上の中間像を有し、２つ以上の瞳面を有する。好ましい実施の形態において、これら瞳面の少なくとも１つは開口絞りを物理的に配置しやすいように設けている。
【０１１５】
一般的に、鏡は、ある角度又はある角度範囲を下回って反射面に入射した動作波長λの光の大部分をほぼ反射するように構成されている。鏡は、面に入射した波長λの放射の例えば、５０％以上、好ましくは６０％以上、更に好ましくは７０％以上、或いは８０％以上、特に好ましくは９０％以上を反射するように構成できる。いくつかの実施の形態において、鏡は、それぞれ異なった物質の層からなる多層スタック（ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  ｓｔａｃｋ）を含み、該スタックは面に入射される波長λの放射のほとんどを反射するように構成される。スタックの膜の光学的厚さは、約λ／４である。多層スタックは、２０以上、好ましくは３０以上、より好ましくは４０以上、特に好ましくは５０以上の層を含みうる。一般的に多層スタックを構成する物質は、マイクロリソグラフィー装置の動作波長λに適した物質から選択する。多層システムは、例えば、モリブデンとシリコン、又はモリブデンとベリリウムを交互に積層して構成し、波長が１０ｎｍから３０ｎｍの領域、例えば、波長値λが１３ｎｍｍ又は１１ｎｍの放射を反射するようにする。
【０１１６】
ある実施の形態において鏡は、アルミニウム層のみを被覆した石英ガラスから製造する。これに更に積層を行い、例えば、約１９３ｎｍの波長用の、ＭｇＦ2、ＬａＦ2、ＡＩ2Ｏ3等を含む誘電体層でオーバーコートする。
【０１１７】
一般的に、鏡によって反射される放射の一部の変化を、鏡表面への入射角度の関数として表す。反射式投影対物光学系を通過する結像光線が伝播する経路は種々様々であるため、各鏡に対する放射の入射角度は鏡毎に異なり得る。これは、子午切断面、即ち子午面における鏡２３００の一部を示す図１ｃから理解できる。子午面とは、投影対物光学系の光軸を含む面である。鏡２３００は、凹面反射鏡表面２３０１を含む。様々な経路に沿って面２３１０上に到達する結像放射は、例えば、光線２３１０、２３２０、２３３０によって表される経路を沿ったものが含まれる。光線２３１０、２３２０、２３３０は、鏡表面２３０１の一部に入射する。鏡表面上の面法線方向は鏡表面２３０１のこの領域において異なる。この領域の面法線方向を、光線２３１０、２３２０、２３３０と対応づけて直線２３１１、２３２１、２３３１で表す。光線２３１０、２３２０、２３３０は、鏡表面にそれぞれ角度Θ2310、Θ2320、Θ2330で入射する。
【０１１８】
投影対物光学系２１００内の鏡毎に、多数の経路に沿って伝播する結像光線の入射角を表すことができる。結像光線の入射角を表現し得る一つの形式として、投影対物光学系２１０１の子午面の鏡毎に入射する光線それぞれの最大角度を用いるものがある。この最大角度をΘmaxとする。一般的に、角度Θmaxは、投影対物光学系２１０１を構成する各種の鏡に応じて変動し得る。本発明の一実施の形態において、投影対物光学系２１０１の全ての鏡の最大値Θmax(max)は７５度以下、好ましくは７０度以下、より好ましくは６５度以下、或いは６０度以下、更に好ましくは５５度以下、或いは５０度以下、特に好ましくは４５度以下である。いくつかの実施の形態において、最大角度Θmax(max)は比較的小さい。最大角度Θmax(max)は例えば、４０度以下、好ましくは３５度以下、更に好ましくは３０度以下、或いは２５度以下、特に好ましくは２０度以下、より好ましくは１５度以下、或いは１３度以下、特に好ましくは１０度以下でもよい。
【０１１９】
入射角を表現し得る他の可能性として、子午断面の鏡毎に対象物面を照射するフィールド中心点の主光線の入射角を用いることできる。この角度をΘCRで表す。主光線角度ΘCRについては、本明細書の導入部において既に説明した。投影対物光学系の最大角度ΘCR(max)はフィールド中心点の最大主光線角度として定義できる。この角度ΘCR(max)は比較的小さくてもよく、投影対物光学系の最大ΘCR(max)は、例えば、３５度以下、好ましくは３０度以下、更に好ましくは２５度以下、或いは１５度以下、特に好ましくは１３度以下、更に好ましくは１０度以下、或いは８度以下、更に好ましくは５度以下でもよい。
【０１２０】
投影対物光学系２１０１の各鏡は更に、投影対物光学系２１０１の子午断面における入射角の範囲によって表すこともできる。各鏡の角度Θの範囲の変動を、ΔΘとして表す。各鏡において、ΔΘは角度Θ(max)とΘ(min)との間の差分として定義される。ここで、Θ(min)は、投影対物光学系２１０１の子午面の鏡表面に入射する結像光線の最小角度であり、Θ(max)は、既に説明したように、鏡表面に入射する結像光線の最大角度である。一般的に、投影対物光学系２１０１の鏡毎に角度範囲ΔΘは変動する。いくつかの鏡において、ΔΘは比較的に小さくてもよい。例えば、ΔΘは、１０度を下回る、好ましくは８度を下回る、特に好ましくは５度を下回る、更に好ましくは３度を下回る、特に好ましくは２度を下回ってもよい。或いは、投影対物光学系２１０１の他の鏡においてΔΘは比較的に大きくてもよい。例えば、いくつかの鏡においてΔΘは、２０度を上回る、好ましくは２５度を上回る、特に好ましくは３０度を上回る、更に好ましくは３５度を上回る、特に好ましくは４０度を上回ってもよい。いくつかの構成において、ΔΘの最大値、投影対物光学系２１０１の全ての鏡における鏡の角度バラツキの最大値である値ΔΘmaxは比較的小さくてもよい。例えば、値ΔΘmaxは２５度を下回る、好ましくは２０度を下回る、或いは１５度を下回る、更には１２度を下回る、特に好ましくは１０度を下回る、更には８度を下回る、或いは７度を下回る、更に好ましくは６度を下回る、特に好ましくは５度を下回る、更に好ましくは４度を下回ってもよい。
【０１２１】
一般的に、反射式投影対物光学系は、屈折式光学系で用いられる透過素子とは異なり、反射素子によって生じる光路の遮光を考慮して構成されている。
【０１２２】
鏡群は、投影対物光学系を介した光路を伝播する光線が、透過開口部、例えば、鏡の孔部を介して、又は鏡の端部を横切って導かれるように構成されている。投影対物光学系２１０１内の鏡群はしたがって次の二つのグループ、即ち、放射を通過させる開口部を有する鏡と開口部のない鏡に分類できる。
【０１２３】
光線束を通過させる開口部を有する鏡の一例として鏡２６００を図１ｄに示す。鏡２６００は、開口部２６１０を有する。鏡２６００を投影対物光学系２１０１内に、光軸２１０５が開口部２６１０を通るように配置できる。鏡２６００は、直径Ｄの円形形状である。一般的にＤは投影対物光学系２１０１の設計によって決定する。いくつかの例において、Ｄは１５００ｍｍ以下、好ましくは１４００ｍｍ以下、更に好ましくは１３００ｍｍ以下、特に好ましくは１２００ｍｍ以下、更に好ましくは１１００ｍｍ以下、特に好ましくは１０００ｍｍ以下、更に好ましくは９００ｍｍ以下、特に好ましくは８００ｍｍ以下、更に好ましくは７００ｍｍ以下、特に好ましくは６００ｍｍ以下、更に好ましくは５００ｍｍ以下、特に好ましくは４００ｍｍ以下、更に好ましくは３００ｍｍ以下、更に好ましくは２００ｍｍ以下、特に好ましくは１００ｍｍ以下である。
【０１２４】
一般的に、投影対物光学系２１０１の鏡は、円形又は非円形形状の開口部を有してもよい。
【０１２５】
非円形に構成された鏡は、１５００ｍｍを下回る、好ましくは１４００ｍｍ下回る、更に好ましくは１３００ｍｍ下回る、特に好ましくは１２００ｍｍ下回る、更に好ましくは１１００ｍｍ下回る、特に好ましくは１０００ｍｍ下回る、更に好ましくは９００ｍｍ下回る、特に好ましくは８００ｍｍ下回る、更に好ましくは７００ｍｍ下回る、特に好ましくは６００ｍｍ下回る、更に好ましくは５００ｍｍ下回る、特に好ましくは４００ｍｍ下回る、更に好ましくは３００ｍｍ下回る、更に好ましくは２００ｍｍ下回る、特に好ましくは１００ｍｍ下回る最大寸法を有してもよい。
【０１２６】
開口部２６１０は、例えば、直径Ｄ0を有する円形である。Ｄ0は、投影対物光学系２１０１の設計に依存し、開口部は一般的に、放射を対象物面２１０３から結像面２１０２へ導くために十分な大きさである。開口部は円形でなくてもよい。非円形の開口部の例として、例えば、正方形開口部、長方形開口部、六角形開口部、八角形開口部等の多角形形状の開口部、及び、例えば楕円形開口部又は不規則に湾曲した開口部等の非円形に湾曲した形状の開口部が挙げられる。
【０１２７】
非円形形状の開口部は、最大直径が０．７５Ｄ以下、特に０．５Ｄ以下、好ましくは０．４Ｄ以下、更に好ましくは０．３Ｄ以下、或いは０．２Ｄ以下、更に好ましくは０．１Ｄ以下、特に好ましくは０．０５Ｄ以下でもよい。いくつかの実施の形態において、鏡は、最大寸法約５０ｍｍ以下、好ましくは４５ｍｍ以下、更に好ましくは４０ｍｍ以下、特に好ましくは３５ｍｍ以下、或いは３０ｍｍ以下、更に好ましくは２５ｍｍ以下、特に好ましくは２０ｍｍ以下、より好ましくは１５ｍｍ以下、更に好ましくは１０ｍｍ以下、特に好ましくは５ｍｍ以下の非円形開口部を含んでもよい。
【０１２８】
投影対物光学系２１０１が、開口部を有する鏡を２枚以上備える実施の形態において、同様の形状又は形状の異なるそれぞれの鏡に開口部を構成できる。更に、それぞれの鏡に形成された放射を通過させる開口部は、同一の寸法でもよく、或いは寸法が異なってもよい。
【０１２９】
開口部を有さない鏡の一例として鏡２６６０を図１ｅに示す。鏡２６６０は、環状部位を有する。鏡２６６０は円形形状の鏡２６７０の部位と形状が、鏡２６７０と同一の直径Ｄを有する点において一致する。鏡２６６０は最大寸法、即ちｘ軸方向にＭxで示された寸法を有する。本実施の形態において、Ｍxは１５００ｍｍ以下、好ましくは１４００ｍｍ以下、更に好ましくは１３００ｍｍ以下、特に好ましくは１２００ｍｍ以下、更に好ましくは１１００ｍｍ以下、或いは１００ｍｍ以下、好ましくは９００ｍｍ以下、より好ましくは８００ｍｍ以下、更に好ましくは７００ｍｍ以下、特に好ましくは６００ｍｍ以下、或いは５００ｍｍ以下、より好ましくは４００ｍｍ以下、更に好ましくは３００ｍｍ以下、より好ましくは２００ｍｍ以下、特に好ましくは１００ｍｍ以下でもよい。
【０１３０】
鏡２６６０は、子午線２６７５に対して対称形である。鏡２６６０は、子午線２６７５に沿った寸法Ｍyを有する。ＭYは、Ｍxよりも大きくてもよく、小さくてもよい。いくつかの実施の形態において、ＭYは、０．１Ｍxの範囲内、好ましくは０．２Ｍx以上の範囲内、特に０．３Ｍx以上の範囲内、好ましくは０．４Ｍx以上の範囲内、更に好ましくは０．５Ｍx以上の範囲内、より好ましくは０．６Ｍx以上の範囲内、或いは０．７Ｍx以上の範囲内、好ましくは０．８Ｍx以上の範囲内、より好ましくは０．９Ｍx以上の範囲内である。或いは、一実施の形態においてＭYは１．１Ｍx以上、好ましくは１．５Ｍx以上、或いは２Ｍxから１０Ｍxの範囲内でもよい。ＭYは約１０００ｍｍ以下、好ましくは９００ｍｍ以下、より好ましくは８００ｍｍ以下、更に好ましくは７００ｍｍ以下、特に好ましくは６００ｍｍ以下、或いは５００ｍｍ以下、より好ましくは４００ｍｍ以下、更に好ましくは３００ｍｍ以下、或いは２００ｍｍ以下、特に好ましくは１００ｍｍ以下でもよい。
【０１３１】
開口部を有さない鏡は、光軸２１０５が鏡を通る、或いは光軸２１０５が鏡を通らないように配置できる。
【０１３２】
一般的に、投影対物光学系２１００は、設計に応じて、形状及び大きさの異なる鏡を備えている。いくつかの実施の形態において、投影対物光学系を構成する各鏡の最大寸法は、１５００ｍｍ以下、好ましくは１４００ｍｍ以下、より好ましくは１３００ｍｍ以下、更に好ましくは１２００ｍｍ以下、或いは１１００ｍｍ以下、より好ましくは１０００ｍｍ以下、更に好ましくは９００ｍｍ以下、特に好ましくは８００ｍｍ以下、更に好ましくは７００ｍｍ以下でもよい。
【０１３３】
一実施の形態において投影対物光学系２１０１は、例えば、結像面２１０２又は中間結像面に象を結像するように配置した、開口部を有さない、例えば、２枚以上の鏡、３枚以上の鏡、４枚以上の鏡、５枚以上の鏡、６枚以上の鏡からなる鏡群を備える。本実施の形態において、投影対物光学系２１０１は１つの鏡群、又は複数の鏡群を備え、このような鏡群を部分対物光学系、即ち、部分光学系と呼ぶ。
【０１３４】
一実施の形態において、投影対物光学系２１０１は、複数の部分対物光学系を具備できる。例えば、投影対物光学系は、２つの部分対物光学系、３つの部分対物光学系、４つの部分対物光学系、４つを越える部分対物光学系を具備できる。部分対物光学系の一例として、図１ｆに部分対物光学系２４００を示す。部分対物光学系２４００は、対象物面２１０３又は中間結像面に対応する対象物面２４０３からの放射を、結像面２１０２又は中間結像面に対応する結像面２３０２に結像するように配置した鏡２４１０、２４２０、２４３０、２４４０を備える。鏡２４１０、２４２０、２４３０、２４４０の反射面は軸対称面部位であり、結像放射の経路を見やすくするため、鏡面のそれ以外の部分は除去して示している。ここに示した鏡の部位は、放射が当たる鏡面部分であり、使用領域とも呼ばれる。投影対物光学系内を横切る放射経路又は光線経路、即ち、光路内の第１の鏡として、面２４０２近傍、即ち面２４０２の最も近くに鏡２４２０を配置し、光路内の第２の鏡として、面２４０３近傍、即ち、面２４０３の最も近くに鏡２４１０を配置している。
【０１３５】
代替の実施の形態において、図１ｇに、鏡２４６０、２４７０、２４８０、２４９０を具備し、例えば、対象物面２１０３又は中間結像面に対応する対象物面２４５３からの光を、例えば、結像面２１０２又は中間結像面に対応する結像面２４５２に結像する部分対物光学系２４５０を示す。部分対物光学系２４５０を構成する鏡、即ち、鏡２４６０、２４７０、２４８０、２４９０の反射面は軸対称面部位であり、結像放射の経路、即ち像を結像する光線の光路を見やすくするため、鏡面のそれ以外の部分は除去している。即ち、鏡の、光を反射する領域のみ、即ち使用領域のみを示している。光路内の第３の鏡として、鏡２４８０を面２４５２の最も近くに配置し、光路内の第２の鏡である鏡２４６０は面２４５３の最も近くに配置している。
【０１３６】
部分対物光学系２４００、２４５０は、開口部を有さない鏡によって構成しているが、開口部を有する鏡によっても部分対物光学系を構成することもできる。この点について、図１ｈに示す、鏡２５１０、２５２０を具備し、鏡２５１０は開口部２５１１を有する、部分対物光学系２５００を参照して説明する。部分対物光学系２５００は、例えば結像面２１０２又は中間結像面に対応する結像面２５０２に像を結像するように構成している。
【０１３７】
図１ｉに、開口部を有する鏡を備えた部分対物光学系の他の例を示す。部分対物光学系２５５０としてこの部分対物光学系を示す。部分対物光学系２５５０は、鏡２５６０、２５７０を備える。鏡２５６０は開口部２５６１を有し、鏡２５７０は開口部２５７１を有する。部分対物光学系２５５０は、光線、即ち、放射又は光が結像面２５５２に結像するように構成している。ここで、結像面は結像面２１０２又は中間結像面に対応する。
【０１３８】
開口部を有する鏡を用いた部分対物光学系は、部分対物光学系の瞳の一部を遮光する。このため、上述の部分対物光学系を用いた投影対物系２１０１の実施の形態は、遮光された瞳を有する。投影対物光学系２１０１の瞳を遮光可能な程度は、投影対物光学系２１０１の子午断面、即ち子午面の瞳が遮光される投影対物光学系２１０１の開口半径の割合であるＲobsで表される。光学系が光軸に対して回転対称であることから、子午面における遮光部分の半径を算出すれば十分である。開口部を有する１枚以上の鏡を具備できる実施の形態において、投影対物光学系２１００は、瞳の遮光を極めて小さくできる。例えば、Ｒobsは開口半径に対して３０％以下、好ましくは２５％以下、より好ましくは２２％以下、更に好ましくは２０％以下、特に好ましくは１８％以下、より好ましくは１５％以下、更に好ましくは１２％以下、特に好ましくは１０％以下でもよい。
【０１３９】
いくつかの実施の形態において、投影対物光学系２１０１は、光遮光要素、例えば、陰影絞りをほぼ瞳面に配置できるように物理作業が可能で、更に光軸２１０５を通る１以上の瞳面を有する。
【０１４０】
遮光絞り、或いは、陰影絞りを瞳位置に配置すると、瞳遮光の影響を排除できる。
【０１４１】
陰影絞りは、好ましくは、動作波長λで放射を反射しない被膜、即ち動作波長λで入射する放射を基本的に吸収する物質から構成される。好ましくは、陰影絞りは、光学系に散乱放射が到達しないように構成する。図１ｊに、投影対物光学系２１０１の瞳面に配置され、鏡表面上に遮光絞り２９１２を有する鏡２９１０を示す。遮光絞り２９１２は、例えば、波長λの放射を反射しない被膜から構成できる。遮光絞り２９１２は、特定の光路に沿って伝播する放射を遮光する。図１ｊに、鏡２９１０に入射する放射として光線２９２１、２９２２、２９２３を示す。光線２９２１と２９２３は、鏡２９１０の反射部に当たるが、光線２９２２は陰影絞り２９１２に当たる。このため、光路２９２１と２９２３に沿って伝播する放射は、光路内に配置された鏡２９２０に当たって反射される。他方、光路２９２２に沿って伝播する光線は、遮光絞り、即ち陰影絞り２９１２によって遮光される。
【０１４２】
一実施の形態において、遮光絞りを投影対物光学系２１０１の鏡の間に配置できる。例えば、遮光絞りを、投影対物光学系に配置された他の鏡の面と一重ならない瞳面に配置できる。図１ｋを参照して、鏡２９１０と鏡２９２０の間に配置され、鏡の間の特定の光路を伝播する放射を遮光する陰影絞り２９２６について説明する。遮光絞りは、例えば、鏡の開口部２９２４を通過して進む補助線２９２８に従って配置できる。
【０１４３】
他の固定方法について、図１ｌと図１ｍを参照して説明する。ここで、遮光絞り２９３０は鏡２９１０と鏡２９２０の間に配置されている。遮光絞りは、内径が、遮光絞り２９３０が配置される瞳面の投影対物光学系の開口より大きい固定リング２９３２によって固定される。遮光絞り２９３０は、放射状吊設部（Ａｕｆｈａｅｎｇｕｎｇ）２９３４の補助によって環状フレーム部２９３２に固定する。放射状吊設部２９３４は、重要でない放射、即ち光を遮光するように構成されている。一実施の形態では、瞳面に配置される陰影絞りを基本的に取り除き、別の陰影絞りで交換できるようにして、投影対物光学系の鏡の交換を不要にしている。
【０１４４】
いくつかの実施の形態では、遮光絞りを透過光学素子上に配置できる。例えば、十分な透過性を有し、十分な機械的剛性を有する物質が存在する動作波長では遮光絞りを透過性をもった平面素子上に固定できる。
【０１４５】
例えば、動作波長λが電磁スペクトルの可視領域に存在する実施の形態では、これが可能である。この種の可視電磁スペクトル内の波長において、陰影絞りは、十分な大きさの平坦なガラス素子を皮膜するか、或いはガラス素子上に遮光絞りを配置して実現できる。平坦なガラス素子は対物光学系２１０１の本体によって固定する。
【０１４６】
例えば、遮光絞りを、投影対物光学系の少なくとも１つの鏡が放射を通過させる開口部を有した実施の形態に使用できる。一般的に、遮光絞りの大きさは変更できる。一実施の形態において、基本的にフィールドと独立した投影対物光学系の射出瞳の遮光を自在に処理できる程度に、遮光絞りは可能な限り小さく選択する。いくつかの実施の形態において、遮光絞り、或いは陰影絞りの半径寸法は、瞳開口半径の約６０％以下、好ましくは５５％以下、より好ましくは５０％以下、更に好ましくは４５％以下、或いは４０％以下、より好ましくは３５％以下、更に好ましくは３０％以下、或いは２５％、特に好ましくは２０％以下でよい。
【０１４７】
一般的に、投影対物光学系２０１０のフィールドの形状は変更できる。いくつかの実施の形態において、フィールドは、円弧状の形状、例えば、環状セグメントの形状を有した、いわゆるリングフィールドでもよい。例えば、投影対物光学系は、部分対物光学系２４００、２４５０のように、開口部を持たない鏡から構成され、上述していないが、リングフィールドの形状のフィールドを有する部分対物光学系を有しうる。図１ｎに、環状部位２７００、即ちリングフィールドを示す。この環状部位２７００は、ｘ軸方向の寸法Ｄｘ、ｙ軸方向の寸法Ｄｙ、半径寸法Ｄｒにより特徴付けられる。Ｄｘ及びＤｙはそれぞれ、ｘ軸方向及びｙ軸方向に沿ったフィールド寸法に対応する。これらの寸法値は以下のように指定できる。結像面のフィールドが、例えば、１８×１ｍｍ2の場合、Ｄｘは１８ｍｍ、Ｄｙは１ｍｍとなる。Ｄｒは、光軸２１０５からフィールド２７００の内部境界に至る環状部半径の測定値を表す。リングフィールドセグメント２７００は、ｙ−ｚ面に対して平行な、線２７１０によって示される面に対して対称である。一般的に、Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｒの寸法は変更可能であり、投影対物光学系２１０１の設計に応じて異なる。通常、ＤｘはＤｙより大きい。対象物面２１０３及び結像面２１０２におけるフィールド寸法の相対的な大きさ、即ち、フィールド測定値Ｄｘ、Ｄｙ、Ｄｒは変更可能であり、投影対物光学系２１０１の拡大又は縮小倍率に依存する。いくつかの実施の形態において、対象物面２１０３のＤｘは、相対的に大きい。例えば、結像面２１０２のＤｘは１ｍｍを上回る、好ましくは３ｍｍを上回る、更に好ましくは４ｍｍを上回る、或いは５ｍｍを上回る、或いは６ｍｍを上回る、或いは７ｍｍを上回る、或いは８ｍｍを上回る、或いは９ｍｍを上回る、或いは１０ｍｍを上回る、或いは１１ｍｍを上回る、或いは１２ｍｍを上回る、或いは１３ｍｍを上回る、或いは１４ｍｍを上回る、或いは１５ｍｍを上回る、或いは１８ｍｍを上回る、或いは２０ｍｍを上回る、或いは２５ｍｍを上回る値をとりうる。Ｄｙは結像面２１０２において０．５ｍｍ乃至５ｍｍの範囲、例えば１ｍｍ迄、好ましくは２ｍｍ迄、より好ましくは３ｍｍ迄、特に好ましくは４ｍｍ迄の範囲をとりうる。通常、Ｄｒは結像面２１０２において、１０ｍｍ乃至５０ｍｍの範囲である。Ｄｒは結像面２１０２において、例えば、１５ｍｍ以上、或いは２０ｍｍ以上、更には２５ｍｍ以上、好ましくは３０ｍｍ以上でもよい。リングフィールド２７００には更に、フィールド中心点２７０５が示されている。
【０１４８】
一般的に言われているが、他のフィールド形状において、投影対物光学系２１０１は結像面２１０２で最大フィールド寸法、即ちフィールド測定値は１ｍｍを上回る、特に３ｍｍを上回る、好ましくは４ｍｍを上回る、特に５ｍｍを上回る、好ましくは６ｍｍを上回る、特に７ｍｍを上回る、好ましくは８ｍｍを上回る、特には９ｍｍを上回る、好ましくは１０ｍｍを上回る、特には１１ｍｍを上回る、好ましくは１２ｍｍを上回る、特には１３ｍｍを上回る、好ましくは１４ｍｍを上回る、特には１５ｍｍを上回る、好ましくは１８ｍｍを上回る、特には２０ｍｍを上回る、或いは２５ｍｍを上回ってもよい。
【０１４９】
本実施の形態の投影対物光学系２１０１は、像側に比較的大きな自由な動作距離を有する。この像側の自由な動作距離は、結像面２１０２と、幾何学的に結像面２１０２の最も近くに配置された鏡の鏡面との間の最短離間距離に対応する。図１ｏに、幾何学的に結像面２１０２の最も近くに配置された鏡２８１０を示す。放射は鏡２８１０の表面２８１１で反射される。像側の自由な動作距離をＤｗで示す。いくつかの実施の形態において、Ｄｗは２５ｍｍ以上、好ましくは３０ｍｍ以上、より好ましくは３５ｍｍ以上、更に好ましくは４０ｍｍ以上、或いは４５ｍｍ以上、好ましくは５０ｍｍ以上、より好ましくは５５ｍｍ以上、更に好ましくは６０ｍｍ以上、特に好ましくは６５ｍｍ以上である。結像面２１０２の方向を向いた鏡２８１０側に触れることなく、結像面２１０２に基板２１５０面を配置できるようにする必要があるため、動作距離は比較的に長いことが望ましい。
【０１５０】
同様に、対象側の自由な動作距離は、対象物面２１０３と、幾何学的に対象物面２１０３の最も近くに配置された投影対物光学系２１０１の鏡の反射面との間の最短離間距離に対応する。いくつかの実施の形態において、投影対物光学系２１０１は、対象側に大きな自由動作距離を有する。例えば、投影対物光学系２１０１の対象側自由動作距離は、５０ｍｍ以上、好ましくは１００ｍｍ以上、より好ましくは１５０ｍｍ以上、更に好ましくは２００ｍｍ以上、或いは２５０ｍｍ以上、好ましくは３００ｍｍ以上、より好ましくは３５０ｍｍ以上、或いは４００ｍｍ以上、好ましくは４５０ｍｍ以上、より好ましくは５００ｍｍ以上、更に好ましくは５５０ｍｍ以上、或いは６００ｍｍ以上、好ましくは６５０ｍｍ以上、或いは７００ｍｍ以上、より好ましくは７５０ｍｍ以上、更に好ましくは８００ｍｍ以上、或いは８５０ｍｍ以上、好ましくは９００ｍｍ以上、より好ましくは９５０ｍｍ以上、更に好ましくは１０００ｍｍ以上であってもよい。投影対物光学系２１０１と対象物面２１０３の間に作業するスペースが必要であるため、本実施の形態において対象側の自由な動作距離は、比較的長いことが好ましい。例えば、マスク２１４０が反射型に構成されている実施の形態では、照明するマスクは、対物光学系２１０１の方向を向いた側にある必要がある。したがって、マスクを特定の照明角度で照明システム２１２０によって照明するため、投影対物光学系２１０１と対象物面２１０３との間に十分なスペースが必要である。対象側の自由な動作距離を長くすると、マイクロリソグラフィー投影対象光学系の残りの部位の設計に自由度を与えられ、例えば、投影対物光学系２１０１の他の部品及びマスク２１４０の支持構造部を固定するための十分なスペースが得られる。
【０１５１】
いくつかの実施の形態において、対象物面２１０３に最も近い鏡は、光軸２１０５から大きな距離離間するように配置する。言い換えると、光軸は、対象物面２１０３の最も近くに配置された鏡を横切らない。このような光学系を図１ｐに示す。図１ｐに示す光学系は、４枚の鏡２９４１〜２９４４を含み、鏡２９４１が対象物面２１０３の最も近くに配置されている。鏡２９４１と光軸２１０５との最小離間距離が距離２９４６である。
【０１５２】
いくつかの実施の形態において、距離２９４６は５０ｍｍ以上、好ましくは６０ｍｍ以上、より好ましくは７０ｍｍ以上、更に好ましくは８０ｍｍ以上、特に好ましくは９０ｍｍ以上、或いは１００ｍｍ以上、好ましくは１１０ｍｍ以上、より好ましくは１２０ｍｍ以上、更に好ましくは１３０ｍｍ以上、或いは１４０ｍｍ以上、好ましくは１５０ｍｍ以上、より好ましくは１６０ｍｍ以上、更に好ましくは１７０ｍｍ以上、或いは１８０ｍｍ以上、好ましくは１９０ｍｍ以上、より好ましくは２００ｍｍ以上、更に好ましくは２１０ｍｍ以上、或いは２２０ｍｍ以上、好ましくは２３０ｍｍ以上、より好ましくは２４０ｍｍ以上、更に好ましくは２５０ｍｍ以上、或いは２６０ｍｍ以上、好ましくは２７０ｍｍ以上、より好ましくは２８０ｍｍ以上、更に好ましくは２９０ｍｍ以上、特に好ましくは３００ｍｍ以上でもよい。
【０１５３】
光軸２１０５が対象物面２１０３を横切る場所の近くに極めて大きなスペースを設けられるため、光軸２９４６への距離は比較的大きい方が有利である。このスペースは、例えば、斜入射鏡、いわゆる反射式斜入射素子等の照明システムを構成する１つ以上の光学部品等、露光装置、即ちリソグラフィー用ツールを形成する他の部品を配置するために使用できる。投影対物光学系によって結像されるいくつかの放射は、光路２９４７に従って進む。これらの光線は、以下の順、即ち、鏡２９４２、鏡２９４１、鏡２９４３、鏡２９４４、で鏡に当たる。光路２９４７は、鏡２９４１と鏡２９４３の間で子午面を横切り、鏡２９４２で反射されるようになっている。
【０１５４】
一般的に、投影対物光学系２１０１は、主光線がレチクル２１４０によって光軸２１０５の方向に収斂するか、光軸２１０５のから発散するか、或いは光軸２１０５に対して平行になるように構成されている。言い換えると、投影対物光学系２１０１の対象物面２１０３に対する入射瞳の位置は、投影対物光学系の設計に応じて調整できる。いくつかの実施の形態において、対象物面２１０３は、投影対物光学系２１０１と投影対物光学系２１０１の入射瞳の間に配置する。或いは、いくつかの実施の形態において、入射瞳は対象物面２１０３と投影対物光学系２１０１の間に位置してもよい。
【０１５５】
照明システム２１２０は、照明システムの射出瞳が基本的に、投影対物光学系２１０１の入射瞳の場所に位置するように構成できる。一実施の形態において、照明システム２１２０は、照明システムの射出瞳を投影対物光学系２１０１の入射瞳の場所に投影する望遠鏡システムを含む。これとは反対に、いくつかの実施の形態では、照明システムが望遠鏡システムを備えてなくても照明システム２１２０の射出瞳が投影対物光学系２１０１の入射瞳の範囲内に位置する。例えば、対象物面２１０３が投影対物光学系２１０１と投影対物光学系の入射瞳の間に位置する場合、照明システム２１２０の射出瞳は投影対物光学系の入射瞳と一致し、照明システムが望遠鏡システムを使用する必要はなくなる。
【０１５６】
一般的に、投影対物光学系２１０１は、ＺＥＭＡＸ、ＯＳＬＯ、Ｃｏｄｅ  Ｖ等、市販の光学設計プログラムを用いて設計できる。まず、波長、フィールド寸法、及び開口数を決定することによって、例えば、波面収差、テレセン度、均一さ、歪み等の投影対物光学系が必要とする光学特性を最適化できる。以下、光学データを用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【０１５７】
図１ｑを参照して像側開口がＮＡ＝０．５４、動作波長が１３．４ｎｍの８反射鏡光学系を第１の実施の形態として説明する。結像スケールは６倍、即ち、像は、対象物に対して結像面で６倍縮小され、解像度は１５ｎｍである。
【０１５８】
像フィールド寸法は、結像面において１３ｘ１ｍｍ2、即ち、Ｄｘ＝１３ｍｍ、Ｄｙ＝１ｍｍ、Ｄｒ＝２０ｍｍ。像側ＷRMS＝０．０２４λ、像側フィールド湾曲、即ち像面湾曲３ｎｍ。光学系全長は１７４５ｍｍ。
【０１５９】
ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向座標系も記す。光学系は、投影対物光学系の光軸ＨＡ、子午面を含むｙｚ平面において示す。
【０１６０】
本発明の投影対物系は、第１部分対物光学系１００、第２部分対物光学系２００及び第３部分対物光学系３００の３つの部分対物光学系を備える。第１部分対物光学系は、合計で４枚の鏡、即ち、鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６を有する。対象物面１０から結像面２０までの光路に沿って順に、鏡Ｓ１は凹面鏡であり、鏡Ｓ２は凸面鏡であり、第７鏡Ｓ５は凸面鏡であり、鏡Ｓ６は凹面鏡である。第１部分対物光学系の像倍率は１．７７倍である。開口絞りＢは、鏡Ｓ５に設ける。例えば、レクチルを配置する対象物面を参照番号１０で示す。個々の鏡部位は光軸ＨＡに対して回転対称であり、対象物面１０から結像面２０に至る光学系の全長をＢＬで示す。第１部分対物光学系はまた、フィールドグループとも呼ばれ、少なくとも２枚の鏡、鏡Ｓ１と鏡Ｓ２を備える。鏡Ｓ１と鏡Ｓ２は、図１ｑに示すように、フィールドに依存する像歪みを補正しうる軸外鏡部位である。このように構成された実施の形態において、第１部分対物光学系１００に、第３部分対物光学系３００と呼ばれる、２枚の鏡、鏡Ｓ３と鏡Ｓ４を備えた伝達グループが接続する。鏡Ｓ３は凸面鏡であり、鏡Ｓ４は凹面鏡である。
【０１６１】
図示された実施の形態において、中間像Ｚ１は、凹面鏡Ｓ４内または凹面鏡Ｓ４近傍に結像し、投影対物光学系の中間像Ｚ２は物理的に、凸面鏡Ｓ３内又は凸面鏡Ｓ３近傍に結像する。
【０１６２】
伝達グループとも呼ばれる第３部分対物光学系の像倍率は、２．８８倍である。第３部分対物光学系に、第２部分対物光学系２００とも呼ばれる、像倍率が１．１８倍の、いわゆる中継グループが接続する。
【０１６３】
第２部分対物光学系２００は、それぞれ理想的な凹面鏡として構成された２枚の鏡を備える。したがって、これらの鏡は、１次凹面鏡ＳＫ１と２次凹面鏡ＳＫ２とも呼ばれる。鏡Ｓ３は開口部Ａ１を有し、２次凹面鏡ＳＫ２は開口部Ａ２を有し、１次凹面鏡ＳＫ１は開口部Ａ３を有し、鏡Ｓ４は開口部Ａ４を有する。したがって、図１ｑに示す対物光学系において、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡ＳＫ１及び鏡ＳＫ２は、それぞれ本明細書に記載の意味において光線束を通過させる開口部を有する。更に、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡ＳＫ１及び鏡ＳＫ２は、本明細書の意味において、光線束を通過させる開口部を有する鏡のみを備えた第２小対物光学系を構成する。この結果、フィールドと独立した遮光部分の半径は開口半径の４３％となる。
【０１６４】
鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６は、本明細書の意味において、光線束を通過させる開口部を有する鏡、即ち貫通孔の形成された鏡を備えない第１小対物光学系を構成する。図から明らかなように、結像面２０に最も近い鏡ＳＫ１を凹面鏡としているため、１次凹面鏡ＳＫ１の頂点Ｖ３と結像面２０の間の距離Ａ、即ち像側の動作距離は１２ｍｍを上回る、好ましくは１５ｍｍを上回る、より好ましくは４０ｍｍを上回る。対象側の自由な動作距離は１００ｍｍとなる。
【０１６５】
第２部分対物光学系２００は、第２中間像Ｚ２を結像面２０に結像する。
【０１６６】
このように構成された実施の形態では、結像スケールが比較的大きいことから、第３部分対物光学系が低開口率対物光学系部分と高開口率対物光学系部分とを結合することは明らかである。このため、第３部分対物光学系を伝達グループとも呼ぶ。
【０１６７】
フィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２においてΘmax（ｍａｘ）３３．８°である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２に対する各光線の最大入射角は３８．６°である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２それぞれに入射する光線の最大角度範囲ΔΘmaxは、１２°である。子午断面、即ち子午面における最大の鏡の寸法は６６９ｍｍである。ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は６７５ｍｍである。
【０１６８】
図１ｑに示す光学系の光学データを以下の表１に列挙する。
【０１６９】
ここで、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８を以下のように対応付けるものとする。
鏡１：鏡Ｓ１
鏡２：鏡Ｓ２
鏡３：鏡Ｓ５
鏡４：鏡Ｓ６
鏡５：鏡Ｓ３
鏡６：鏡Ｓ４
鏡７：１次凹面鏡ＳＫ１
鏡８：２次凹面鏡ＳＫ２
【０１７０】
表１の第１部に光学データを改めて記載し、表１の第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表１】
2014123131.tif 000007
【０１７１】
図２を参照して、像側開口がＮＡ＝０．５、縮小倍率が４倍の８反射鏡対物光学系を第２の実施の形態として説明する。図と同様の構成には同様の参照番号を付している。
【０１７２】
動作波長λが１３．５ｎｍで、対物光学系の解像度は１７ｎｍ、全長は１７１１ｍｍである。像側ＷRMSは０．０４４λ、像側フィールド湾曲は１２ｎｍ、フィールドと独立した遮光を生じる遮光部分の半径は開口半径の３６％である。更に、像側の自由な動作距離は６９ｍｍ、対象側の自由な動作距離は１００ｍｍである。フィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２において１９．４°である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は２１．８°である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２それぞれに入射する光線の最大角度範囲ΔΘmaxは、１５°である。子午面における最大の鏡の寸法は３８５ｍｍである。ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は６１６ｍｍである。
【０１７３】
図２に示す光学系の光学データを以下の表２に列挙する。
【０１７４】
ここで、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８を以下のように対応付けるものとする。
鏡１：鏡Ｓ１
鏡２：鏡Ｓ２
鏡３：鏡Ｓ５
鏡４：鏡Ｓ６
鏡５：鏡Ｓ３
鏡６：鏡Ｓ４
鏡７：１次凹面鏡ＳＫ１
鏡８：２次凹面鏡ＳＫ２
【０１７５】
表２の第１部に光学データを改めて記載し、表２の第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表２】
2014123131.tif 000008
【０１７６】
図２に示す対物光学系を介して結像されるフィールドの寸法は、結像面において１３ｘ１ｍｍ2で、フィールド形状は図１ｎに示すようなリングフィールド、Ｄｘ＝１３ｍｍ、Ｄｙ＝１ｍｍ、Ｄｒ＝１３ｍｍ。
【０１７７】
開口絞りが、第１部分対物光学系における対象物面から結像面への光路内で３番目の鏡である鏡Ｓ５（鏡３）に設けられた図１の実施の形態とは異なり、図２に示す光学系において開口絞りＢは、伝達グループの凸面鏡である鏡Ｓ３に設けられている。
【０１７８】
図２に示す光学系の場合、３つの部分対物光学系１００、３００、２００が構成されている。第１部分対物光学系１００は鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６を備え、中間像Ｚ１を鏡Ｓ４内又は鏡Ｓ４近傍に結像する。第２部分対物光学系２００は鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２を備え、第３部分対物光学系３００は鏡Ｓ３、鏡Ｓ４を備える。第３対物光学系３００は中間像Ｚ２を鏡Ｓ３内又は鏡Ｓ３近傍に結像する。
【０１７９】
図３を参照して、図２と類似した構成であるが、結像スケール、即ち像倍率が５倍、即ち対象物に対して５倍縮小する第３の実施の形態の８反射鏡対物光学系について説明する。波長λ＝１３．５ｎｍで像側開口数ＮＡは０．５である。結像フィールド、即ち像フィールドは寸法が結像面において２２ｘ１ｍｍ2で、形状がリングフィールド形状、Ｄｘ＝２２ｍｍ、Ｄｙ＝１ｍｍ、Ｄｒ＝１２．６ｍｍである。光学系の解像度は１７ｎｍ、全長が１５０９ｍｍである。像側ＷRMSは０．０１λで、像側フィールド湾曲は２ｎｍ。
【０１８０】
像側の自由な動作距離は６９ｍｍ、対象側の自由な動作距離は１０４ｍｍである。フィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２において２３．１°である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は２６．６°である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２それぞれに対する光線の最大入射角度範囲ΔΘmaxは、１６°である。子午面における最大の鏡の寸法は３９４ｍｍで、ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は６６９ｍｍである。
【０１８１】
フィールドと独立した遮光を生じる遮光部分の半径は開口半径の３５％である。鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２は開口部を有する。鏡は、第１部分対物光学系１００、第２部分対物光学系３００、第３部分対物光学系２００からなる３つの部分対物光学系を構成するように配置される。このため図示の投影対物光学系は、３つの瞳面と２つの中間像を有する。瞳面の少なくとも１つは、開口絞りの作業を行えるように配置している。第１部分対物光学系１００は鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６を備え、中間像Ｚ１を鏡Ｓ５内又は鏡Ｓ５近傍に結像する。第２部分対物光学系３００は２枚の鏡、即ち、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２を備える。第３部分対物光学系２００は２枚の鏡、即ち、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４を備える。絞りＢは３番目の鏡Ｓ３に構成する。
【０１８２】
光学データを以下の表３に列挙する。
【０１８３】
ここで、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８を以下のように対応付けるものとする。
鏡１：鏡Ｓ１
鏡２：鏡Ｓ２
鏡３：鏡Ｓ５
鏡４：鏡Ｓ６
鏡５：鏡Ｓ３
鏡６：鏡Ｓ４
鏡７：１次凹面鏡ＳＫ１
鏡８：２次凹面鏡ＳＫ２
【０１８４】
表３の第１部に光学データを改めて記載し、表３の第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表３】
2014123131.tif 000009
【０１８５】
図３において、図１及び図２と同様の構成には同様の参照番号を付している。
【０１８６】
図４を参照して、波長が１３．５ｎｍで、像倍率が６倍、開口がＮＡ＝０．５の第４の実施の形態の８反射鏡対物光学系について説明する。同様の構成には同様の参照番号を付している。解像度は１７ｎｍ、全長は１５０８ｍｍである。像側ＷRMSは０．００６λ、像側フィールド湾曲は２ｎｍ、フィールドと独立した遮光を生じる遮光部分の半径は開口半径の３１％である。更に、像側の自由な動作距離は６９ｍｍ、対象側の自由な動作距離は１０２ｍｍである。フィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２において２０°である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は２２．３°である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２それぞれに入射する光線の最大角度範囲ΔΘmaxは、１３．６°である。子午面における最大の鏡の寸法は３９６ｍｍである。ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は５７５ｍｍである。配置される鏡は、対象物面１０から結像面２０へ進む光路内に位置する順に、以下の通りである。
凸鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡−凹鏡−凹鏡
【０１８７】
鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２は、開口部を有する。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６は開口部を有さない。第１部分対物光学系１００は鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６を備える。第１部分対物光学系１００は中間像Ｚ１を鏡Ｓ５近傍に結像する。第２部分対物光学系２００は、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２を備え、第３部分対物光学系３００は鏡Ｓ３、鏡Ｓ４を備える。第３部分対物光学系３００は中間像Ｚ２を結像する。本光学系は３つの瞳面と２つの中間像を有する。瞳面の少なくとも１つは、開口絞りの作業を行えるように配置している。
【０１８８】
光学データを以下の表４に列挙する。
【０１８９】
ここで、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８を以下のように対応付けるものとする。
鏡１：鏡Ｓ１
鏡２：鏡Ｓ２
鏡３：鏡Ｓ５
鏡４：鏡Ｓ６
鏡５：鏡Ｓ３
鏡６：鏡Ｓ４
鏡７：１次凹面鏡ＳＫ１
鏡８：２次凹面鏡ＳＫ２
【０１９０】
表４の第１部に光学データを改めて記載し、表４の第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表４】
2014123131.tif 000010
【０１９１】
図３及び図４に示す実施の形態では、図２に示す実施の形態と同様に、開口絞りＢを伝達グループを構成する鏡Ｓ３に配置している。図４に示す実施の形態においてフィールドの寸法は１８ｘ１ｍｍ2であり、形状はリングフィールドで、Ｄｘ＝Ｉ８ｍｍ、Ｄｙ＝１ｍｍ、Ｄｒ＝１０．５ｍｍとなる。
【０１９２】
図５を参照して、波長が１３．５ｎｍで、開口がＮＡ＝０．５、像倍率が８倍の第５の実施の形態の８反射鏡対物光学系について説明する。同様の構成には同様の参照番号を付している。図５に示す光学系のフィールド寸法は結像面において１３ｘ１ｍｍ2であり、Ｄｘ＝１３ｍｍ、Ｄｙ＝１ｍｍ、Ｄｒ＝１０．５ｍｍとなる。光学系の解像度は１７ｎｍ、全長が２０００ｎｍである。像側ＷRMSは０．０３３λで、像側フィールド湾曲は７ｎｍ。
【０１９３】
像側の自由な動作距離は６１ｍｍ、対象側の自由な動作距離は１００ｍｍである。フィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２において１５．９°である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は１７．９°である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２それぞれに対する光線の最大入射角度範囲ΔΘmaxは、１０．６°である。子午断面、即ち子午面における最大の鏡の寸法は５７４ｍｍで、ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は６０２ｍｍである。
【０１９４】
図５に示す光学系において、第１部分対物光学系１００、いわゆるフィールドグループは、鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６を備え、図２、図３、図４に示す実施の形態と基本的に同様の構成である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６は、対象物面から結像面へ進む光路内に位置する順に、凸鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡、即ち、対象物面から結像面へ進む光路内の第１の鏡Ｓ１は凸鏡面を有し、結像面から対象物面へ進む光路内の第２の鏡Ｓ２は凹鏡面を有し、対象物面１０から結像面２０へ進む光路内の第３の鏡Ｓ５は凸鏡面を有する。対象物面１０から結像面２０へ進む光路内の第４の鏡Ｓ６は凹鏡面を有する。図１ｑに示す実施の形態の第１部分対物光学系１００内の光路とは反対に、第２、第３、第４、第５の実施の形態の第１部分対物光学系１００では図面上、ｙ軸、ｚ軸方向に延在する面、即ち子午面において光路が交差する。第２、第３、第４、第５の実施の形態において、開口絞りは、伝達グループ、即ち第３部分対物光学系３００を構成する鏡、即ち、対象物１０から結像面２０へ進む光路内の第５の鏡、Ｓ３に設けられる。
【０１９５】
第２部分対物光学系２００は鏡ＳＫ１と鏡ＳＫ２を備え、第３部分対物光学系、いわゆる伝達グループは鏡Ｓ３と鏡Ｓ４を備える。鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２は開口部を有し、鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６は開口部を有していない。
【０１９６】
図２〜図５に示す実施の形態では、対象物面から結像面へ進む光路内の第１の鏡の半径、即ち、鏡Ｓ１の半径は極めて大きく、例えば、図５に示す実施の形態において、１０ｍを越える。第１の鏡Ｓ１は、したがって、凸面だけではなくほぼ平面として構成される。代替の実施の形態において、第１の鏡Ｓ１は平面又は凹表面も有する。
【０１９７】
フィールドと独立した遮光を生じる遮光部分の半径は開口半径の２１％である。
【０１９８】
図５に示す光学系の光学データを表５に列挙する。
【０１９９】
ここで、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８を以下のように対応付けるものとする。
鏡１：鏡Ｓ１
鏡２：鏡Ｓ２
鏡３：鏡Ｓ５
鏡４：鏡Ｓ６
鏡５：鏡Ｓ３
鏡６：鏡Ｓ４
鏡７：１次凹面鏡ＳＫ１
鏡８：２次凹面鏡ＳＫ２
【０２００】
表５の第１部に光学データを改めて記載し、表５の第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表５】
2014123131.tif 000011
【０２０１】
図６ａを参照して、第１部分対物光学系１００、すなわちフィールドグループを構成する鏡の順序が上述の実施の形態と同様であるが、効果の異なる、第６の実施の形態の８反射鏡光学系について説明する。図２〜図５に示す実施の形態と同様に、第１部分対物光学系１００を構成する４枚の鏡、即ち、鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６は凸鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡の順に配置している。図２〜図５に示した上述の実施の形態の８反射鏡光学系とは反対に、第１部分対物光学系１００内で光路は交差しない。第１部分対物光学系１００内の光路が異なって導かれるため、図６に示す実施の形態において第１の鏡Ｓ１は、平面鏡ではなく、凹面に構成される。図５に示す光学系において、動作波長は１３．５ｎｍで、像側開口はＮＡ＝０．６、像倍率は８倍である。
【０２０２】
光学系の解像度は１４ｎｍ、全長が２５００ｍｍである。像側ＷRMSは０．０１７λで、像側フィールド湾曲は１ｎｍ。この結果、フィールドと独立した遮光部分の半径は開口半径の２２％となる。像側の自由な動作距離は５５ｍｍ、対象側の自由な動作距離は１００ｍｍである。フィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２において２８．３°である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は３６．６°である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２それぞれに対する光線の最大入射角度範囲ΔΘmaxは、１６．６°である。子午断面、即ち子午面における最大の鏡の寸法は７７８ｍｍで、ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は８０６ｍｍである。
【０２０３】
像フィールドの寸法は結像面において１３ｘ１ｍｍ2であり、Ｄｘ＝Ｉ３ｍｍ、Ｄｙ＝１ｍｍ、Ｄｒ＝１５ｍｍとなる。
【０２０４】
光学系は、第１部分対物光学系１００、第２部分対物光学系２００及び第３部分対物光学系３００の３つの部分対物光学系を備える。第１部分対物光学系１００は、鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６を備え、中間像Ｚ１を鏡Ｓ４近傍に結像する。第２部分対物光学系２００は鏡ＳＫ１と鏡ＳＫ２を備え、第３部分対物光学系３００は鏡Ｓ３と鏡Ｓ４を備え、中間像Ｚ２を結像する。鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２は開口部を有し、鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６は開口部を有していない。配置される鏡は、対象物面１０から結像面２０へ進む経路上に位置する順に、以下の通りである。
凸鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡−凹鏡−凹鏡
【０２０５】
図６ａに示す光学系は３つの瞳面と２つの中間像を有し、瞳面の少なくとも１つは、開口絞りの作業を行えるように配置している。
【０２０６】
図６ａに示す光学系の光学データを以下の表６ａに列挙する。
【０２０７】
ここで、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８を以下のように対応付けるものとする。
鏡１：鏡Ｓ１
鏡２：鏡Ｓ２
鏡３：鏡Ｓ５
鏡４：鏡Ｓ６
鏡５：鏡Ｓ３
鏡６：鏡Ｓ４
鏡７：１次凹面鏡ＳＫ１
鏡８：２次凹面鏡ＳＫ２
【０２０８】
表６ａの第１部に光学データを改めて記載し、表６ａの第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表６ａ】
2014123131.tif 000012
【０２０９】
図６ｂを参照して、波長が１３．５ｎｍで、像側開口数がＮＡ＝０．６の第７の実施の形態の８反射鏡対物光学系について説明する。図６ａに示す対物光学系は図６ａに示す対物光学系とは異なり、伝達グループを備えず、フィールドグループ、即ち、第１部分対物光学系１００と、中継グループとも呼ばれる第２部分対物光学系２００から構成される。中継グループは、２枚の凹面鏡、即ち、鏡ＳＫ１と鏡ＳＫ２を備える。フィールドグループは鏡ＳＰ１、鏡ＳＰ２、鏡ＳＰ３、鏡ＳＰ４、鏡ＳＰ５、鏡ＳＰ６を備える。伝達グループを省くことによって、６反射鏡フィールドグループ、２反射鏡伝達グループ、２反射鏡中継グループを備えた後に説明する１０反射鏡光学系と比較して、対物光学系の透過性が向上し、製造コストが低下した。第１部分対物光学系１００であるフィールドグループを構成する６枚の鏡、即ち、鏡ＳＰ１、鏡ＳＰ２、鏡ＳＰ３、鏡ＳＰ４、鏡ＳＰ５、鏡ＳＰ６は順に、凹鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡である。フィールドグループの鏡ＳＰ１、鏡ＳＰ２、鏡ＳＰ３、鏡ＳＰ４、鏡ＳＰ５、鏡ＳＰ６は全て、軸外鏡部位である。どの鏡も光線束を通過させる開口部を有さない。図６ｂに示す光学系は、２つの中間像、ＺＷＩＳＣＨ１とＺＷＩＳＣＨ２を有する。第１部分光学系１００の絞りＢは、第２の鏡ＳＰ２上又は鏡ＳＰ２近傍に設けられる。この光学系において絞りは、共役絞り面が存在することから、開口部を有する鏡群、即ち開口グループの凹面鏡の間に設けることもできる。図６ｂの光学系の像倍率は８倍で、像フィールドの少なくとも１つの寸法は１ｍｍで、他方の寸法はこれ以上の値である。正確には、像フィールドは結像面において１３ｘ１ｍｍ2で、Ｄｘ＝１３ｍｍ、Ｄｙ＝１ｍｍ、Ｄｒ＝２６．５ｍｍ。解像度は１４ｎｍ、像側ＷRMS＝０．０１８λ、像側フィールド湾曲は２ｎｍである。更に、像側の自由な動作距離は１５ｍｍ、対象側の自由な動作距離は１００ｍｍである。フィールドと独立した遮光を生じる遮光部分の半径は開口半径の２２％である。鏡ＳＰ１〜鏡ＳＰ８に対するフィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、３０．１°である。鏡ＳＰ１〜鏡ＳＰ８に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は３１．５°である。鏡ＳＰ１〜鏡ＳＰ８それぞれに対する光線の最大入射角度範囲ΔΘmaxは、２９°である。子午断面における最大の鏡の寸法は６２１ｍｍで、ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は６６８ｍｍである。光学系の全長は２０００ｍｍである。
【０２１０】
図６ｂに示す光学系の光学データを以下の表６ｂに列挙する。
【０２１１】
ここで、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８を以下のように対応付けるものとする。
鏡１：鏡ＳＰ１
鏡２：鏡ＳＰ２
鏡３：鏡ＳＰ３
鏡４：鏡ＳＰ４
鏡５：鏡ＳＰ５
鏡６：鏡ＳＰ６
鏡７：１次凹面鏡ＳＫ１
鏡８：２次凹面鏡ＳＫ２
【０２１２】
表６ｂの第１部に光学データを改めて記載し、表６ｂの第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表６ｂ】
2014123131.tif 000013
【０２１３】
図６ｃを参照して、図６ｂに示した実施の形態の変形態様である第８の実施の形態について説明する。フィールドグループを構成する鏡、即ち、鏡ＳＰ１、鏡ＳＰ２、鏡ＳＰ３、鏡ＳＰ４、鏡ＳＰ５、鏡ＳＰ６は、図６ｂに示した実施の形態と同様、即ち、順に、凹鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡である。開口グループは、２枚の凹面鏡ＳＰ７と凹面鏡ＳＰ８で構成される。図６ｂに示す実施の形態とは異なり、開口絞りは鏡ＳＰ２ではなく、開口グループの凹面鏡ＳＰ７と凹面鏡ＳＰ８の間に設けられる。対象物面１０に対する対物光学系の中心軸ＨＡに沿った軸方向の距離が最も短い鏡はフィールドグループの第２の鏡ＳＰ２ではなく、フィールドグループの第４の鏡ＳＰ４である。これにより、第４の鏡ＳＰ４と第５の鏡ＳＰ５の間のドリフト区間が特に長くなる結果、鏡ＳＰ４と鏡ＳＰ５に対する入射角は極めて小さくなる。フィールド中心点に進む主光線が第３の鏡ＳＰ３に最大角度で当たるが、この角度は僅か２１°である。
【０２１４】
像フィールドの寸法は、結像面において１３ｘ１ｍｍ2で、Ｄｘ＝１３ｍｍ、Ｄｙ＝１ｍｍ、Ｄｒ＝１６．２５ｍｍである。光学系の解像度は１４ｎｍ、光学系の縮小倍率は８倍、全長は１８４６ｎｍである。像側ＷRMSは０．０１５λで、像側フィールド湾曲は１ｎｍ。フィールドと独立した遮光を生じる遮光部分の半径は開口半径の２９％である。像側の自由な動作距離は４０ｍｍ、対象側の自由な動作距離は３２２ｍｍである。鏡ＳＰ１〜鏡ＳＰ８に対するフィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、２１°である。鏡ＳＰ１〜鏡ＳＰ８に対する光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は２５．２°である。鏡ＳＰ１〜鏡ＳＰ８に対する光線の最大入射角度範囲ΔΘmaxは、２４．９°である。子午断面における最大の鏡の寸法は６８２ｍｍで、ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は６９４ｍｍである。対物光学系は、鏡ＳＰ１、鏡ＳＰ２、鏡ＳＰ３、鏡ＳＰ４、鏡ＳＰ５、鏡ＳＰ６を備える第１部分対物光学系と鏡ＳＰ７と鏡ＳＰ８を備える第２部分対物光学系の２つの部分対物光学系を含む。
【０２１５】
図６ｃに示す光学系の光学データを以下の表６ｂに列挙する。
【０２１６】
ここで、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８を以下のように対応付けるものとする。
鏡１：鏡ＳＰ１
鏡２：鏡ＳＰ２
鏡３：鏡ＳＰ３
鏡４：鏡ＳＰ４
鏡５：鏡ＳＰ５
鏡６：鏡ＳＰ６
鏡７：１次凹面鏡ＳＫ１
鏡８：２次凹面鏡ＳＫ２
【０２１７】
表６ｃの第１部に光学データを改めて記載し、表６ｃの第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表６ｃ】
2014123131.tif 000014
【０２１８】
図６ｄを参照して、像側開口数がＮＡ＝０．６の第９の実施の形態の８反射鏡対物光学系について説明する図６ｄに示す対物光学系は、図６ａに示す対物光学系とは異なり、図６ｂに示す実施の形態のように、伝達グループを備えず、フィールドグループ、即ち、第１部分対物光学系１００と、中継グループとも呼ばれる第２部分対物光学系２００から構成される。中継グループである第２部分対物光学系２００は、２枚の凹面鏡、即ち、鏡ＳＫ１と鏡ＳＫ２を備える。フィールドグループである第１部分対物光学系１００は、軸外鏡部位を構成する鏡ＳＰ１、鏡ＳＰ２、鏡ＳＰ３、鏡ＳＰ４、鏡ＳＰ５、鏡ＳＰ６を備える。第１部分対物光学系１００であるフィールドグループを構成する６枚の鏡、即ち、鏡ＳＰ１、鏡ＳＰ２、鏡ＳＰ３、鏡ＳＰ４、鏡ＳＰ５、鏡ＳＰ６はに、凹鏡−凸鏡−凹鏡−凸鏡−凸鏡−凹鏡である。図６ｄに示す光学系は、２つの中間像、ＺＷＩＳＣＨ１とＺＷＩＳＣＨ２を有する。図６ｂに示す光学系とは異なり、絞りＢは第２部分対物光学系２００の第１の凹面鏡ＳＫ１と第２の凹面鏡ＳＫ２の間に設けられる。かかる光学系において開口絞りは、第１の鏡と第２の鏡の間に設けてもよいし、或いは直接第１の鏡又は第２の鏡に直接設けることもできる。図６ｄに示す光学系は、波長がλ＝１３．４ｎｍで像側開口数がＮＡ＝０．６、像倍率が８倍である。像フィールドの寸法は、結像面において１３ｘ１ｍｍ2で、Ｄｘ＝１３ｍｍ、Ｄｙ＝１ｍｍ、Ｄｒ＝１８．７５ｍｍ。光学系の解像度は１４ｎｍ、光学系の長さ、即ち、全長が２０００ｍｍである。像側ＷRMSは０．０２５λで、像側フィールド湾曲、即ち、像面湾曲は５ｎｍ、フィールドと独立した遮光を生じる遮光部分の半径は開口半径の２６％である。更に、像側の自由な動作距離は４１ｍｍ、対象側の自由な動作距離は４０２ｍｍである。鏡ＳＰ１〜鏡ＳＰ８に対するフィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、２６．１°である。鏡ＳＰ１〜鏡ＳＰ８に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は２９．８°である。鏡ＳＰ１〜鏡ＳＰ８それぞれに対する光線の最大入射角度範囲ΔΘmaxは、２１°である。子午面における最大の鏡の寸法は７５３ｍｍで、ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は７６５ｍｍである。
【０２１９】
図６ｄに示す光学系の光学データを以下の表６ｄに列挙する。
【０２２０】
ここで、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８を以下のように対応付けるものとする。
鏡１：鏡ＳＰ１
鏡２：鏡ＳＰ２
鏡３：鏡ＳＰ３
鏡４：鏡ＳＰ４
鏡５：鏡ＳＰ５
鏡６：鏡ＳＰ６
鏡７：１次凹面鏡ＳＫ１
鏡８：２次凹面鏡ＳＫ２
【０２２１】
表６ｄの第１部に光学データを改めて記載し、表６ｄの第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表６ｄ】
2014123131.tif 000015
【０２２２】
図６ｅを参照して、図６ｄに示した実施の形態の変形態様である第１０の実施の形態について説明する。図６ｅに示す実施の形態は、フィールドグループ、即ち、第１部分対物光学系を構成する鏡、即ち、鏡ＳＰ１、鏡ＳＰ２、鏡ＳＰ３、鏡ＳＰ４、鏡ＳＰ５、鏡ＳＰ６が、図６ｄに示した実施の形態と同様の順に、凹鏡−凹鏡−凹鏡−凸鏡−凸鏡−凹鏡として配置され、第２の鏡（鏡ＳＰ２）の半径は平面又は凸面にも設計できるように大きい。図６ｄに示す実施の形態とは異なり、波長像λ＝１３．５ｎｍで像側開口はＮＡ＝０．７０である。中間像ＺＷＩＳＣＨ１は、フィールドグループ内の鏡ＳＰ２と鏡ＳＰ３の間、物理的に鏡ＳＰ４の下側に形成される。このような構成により、光線束が鏡ＳＰ４を横切る部分を極めて少なく保ち、フィールドグループの構造を小型化できる。更に、本実施の形態では、フィールド中心点に進む主光線の入射角を極めて小さくすることに優れている。フィールド中心点に進む主光線の鏡ＳＰ４に対する入射角は僅か２４度である。対物光学系の全長は１９７４ｍｍである。
【０２２３】
像フィールドの寸法は、結像面において１３ｘ１ｍｍ2で、Ｄｘ＝１３ｍｍ、Ｄｙ＝１ｍｍ、Ｄｒ＝１８ｍｍである。光学系の解像度は１２ｎｍ、光学系の全長は１９７４ｍｍである。像側ＷRMSは０．０２１λで、像側フィールド湾曲は１ｎｍ。像側の自由な動作距離は４１ｍｍ、対象側の自由な動作距離は１００ｍｍである。鏡ＳＰ１〜鏡ＳＰ８に対するフィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、２２．９°である。鏡ＳＰ１〜鏡ＳＰ８に対する光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は２６．７°である。鏡ＳＰ１〜鏡ＳＰ８に対する光線の最大入射角度範囲ΔΘmaxは、２３．３°である。フィールドと独立した遮光を生じる遮光部分の半径は開口半径の２３％である。子午断面における最大の鏡の寸法は９０４ｍｍで、ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は９１６ｍｍである。
【０２２４】
図６ｅに示す光学系の光学データを以下の表６ｅに列挙する。
【０２２５】
ここで、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８を以下のように対応付けるものとする。
鏡１：鏡ＳＰ１
鏡２：鏡ＳＰ２
鏡３：鏡ＳＰ３
鏡４：鏡ＳＰ４
鏡５：鏡ＳＰ５
鏡６：鏡ＳＰ６
鏡７：１次凹面鏡ＳＫ１
鏡８：２次凹面鏡ＳＫ２
【０２２６】
表６ｅの第１部に光学データを改めて記載し、表６ｅの第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表６ｅ】
2014123131.tif 000016
【０２２７】
図７を参照して、波長が１３．５ｎｍで、開口がＮＡ＝０．７５、像倍率が８倍の第１の実施の形態の１０反射鏡対物光学系について説明する。この光学系は２つの中間像を結像する。同様の構成には同様の参照番号を付している。ここで、第１部分対物光学系には１００を、第２部分対物光学系には２００を、第３部分対物光学系には３００を付す。第１部分対物光学系１００は、鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０を備える。鏡Ｓ１０は、１０００ｍｍを上回る、極めて大きい半径を有する凸面鏡である。このように半径が大きいため、鏡Ｓ１０は、平面鏡であると共に凹面鏡としても構成できる。光路に沿って順に、鏡Ｓ２０が凹面鏡であり、鏡Ｓ７０が凸面鏡であり、鏡Ｓ８０が凹面鏡であり、鏡Ｓ９０が凹面鏡であり、鏡Ｓ１００が凸面鏡であり、順に、凸鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡−凹鏡−凸鏡となっている。或いは鏡の配置、凹鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡−凹鏡−凸鏡又は平面鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡−凹鏡−凸鏡ともできる。
【０２２８】
図７に示す実施の形態では、開口絞りＢを鏡Ｓ２０に設ける。第１部分対物光学系１００の像倍率は１．８５倍、第３部分対物光学系３００の像倍率は３．３８倍、第２部分対物光学系２００の像倍率は１．３倍である。結像フィールドのフィールド寸法は、図７に示す光学系では、結像面において２６ｘ１ｍｍ2で、Ｄｘ＝２６ｍｍ、Ｄｙ＝１ｍｍ、Ｄｒ＝３０．７５ｍｍ、光学系の全長は２５０８ｍｍである。図７に示す光学系において、波面は中間波面収差ＷRMS＝０．０１３λに補正される。光学系の解像度は約１１ｎｍで、像側フィールド湾曲は１ｎｍを下回る。フィールドと独立した遮光部分の半径は開口半径の５５％、像側の自由な動作距離は４１ｍｍで、対象側の自由な動作距離は１００ｍｍとなる。フィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２において３２．９°である。鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は４５．１°である。鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２それぞれに入射する光線の最大角度範囲ΔΘmaxは、２８°である。子午面における最大の鏡の寸法は９３２ｍｍである。ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は１０３４ｍｍである。
【０２２９】
鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ７０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２は開口部を有するが、鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ８０は開口部を有さない。第１部分対物光学系１００は、鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０を備え、中間像Ｚ１を鏡Ｓ４０と鏡Ｓ７０の間に結像する。第２部分対物光学系２００は鏡ＳＫ１と鏡ＳＫ２を備え、第３部分対物光学系３００は鏡Ｓ３０と鏡Ｓ４０を備える。
【０２３０】
図７及び図８に示す光学系は、光線束を通過させる開口部を有する鏡を少なくとも１枚用いた瞳遮光型光学系であり、開口絞りＢが、中間像Ｚ２の前、第２の鏡Ｓ２０に設けられている点に特徴がある。このような構成により、開口絞りは最終中間像（Ｚ２）の前に位置することとなり、開口絞りＢと結像面２０の間に少なくとも１つの中間像が結像されるようになる。
【０２３１】
図７に示す光学系の光学データを以下の表７に列挙する。
【０２３２】
ここで、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８、鏡９、鏡１０を以下のように対応付けるものとする。
鏡１：鏡Ｓ１０
鏡２：鏡Ｓ２０
鏡３：鏡Ｓ５０
鏡４：鏡Ｓ６０
鏡５：鏡Ｓ７０
鏡６：鏡Ｓ８０
鏡７：鏡Ｓ３０
鏡８：鏡Ｓ４０
鏡９：１次凹面鏡ＳＫ１
鏡１０：２次凹面鏡ＳＫ２
【０２３３】
表７の第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表７】
2014123131.tif 000017
【０２３４】
図８を参照して、図７に示した実施の形態の変形態様である第２の実施の形態について説明する。図７に示した構成とは異なり、フィールド寸法は、結像面２０フィールドにおいて２６ｘ２ｍｍ2で、Ｄｘ＝２６ｍｍ、Ｄｙ＝２ｍｍ、Ｄｒ＝２９．７５ｍｍであり、リソグラフィー光学系用に十分なフィールド寸法に対応している。図８に示す光学系において、波面は中間波面収差ＷRMS＝０．０２４λであり、解像度は約１１ｎｍで、光学系の全長は２５１１ｍｍである。像側フィールド湾曲は３ｎｍである。フィールドと独立した遮光部分の半径は開口半径の５５％、像側の自由な動作距離は４０ｍｍで、対象側の自由な動作距離は１００ｍｍとなる。フィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２において３２．５°である。鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は４５．１°である。鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２それぞれに入射する光線の最大角度範囲ΔΘmaxは、２８．９°である。子午面における最大の鏡の寸法は９３３ｍｍである。ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は１０２８ｍｍである。
【０２３５】
図７と同様の構成要素には同様の参照番号を付す。
【０２３６】
図７及び図８において参照番号３００を付した第３部分対物光学系は、凸面鏡Ｓ３０、凹面鏡Ｓ４０を備える。第１中間像には参照番号Ｚ１を付し、第２中間像には参照番号Ｚ２を付す。第２部分対物光学系２００は２枚の凹面鏡、即ち、１次凹面鏡ＳＫ１と２次凹面鏡ＳＫ２を備える。２次凹面鏡ＳＫ２は、光路内で最後の鏡であり、鏡Ｓ３０は光路内で結像面２０側から数えて第４の鏡である。
【０２３７】
図８に示す光学系は、３つの部分対物光学系、即ち、第１部分対物光学系１００、第２部分対物光学系２００、第３部分対物光学系３００に分類できる。第１部分対物光学系は、鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０を備え、第２部分対物光学系は鏡ＳＫ１と鏡ＳＫ２を備え、第３部分対物光学系は鏡Ｓ３０と鏡Ｓ４０を備える。
【０２３８】
鏡Ｓ１０は凸面鏡であり、鏡Ｓ２０は凹面鏡であり、鏡Ｓ５０は凸面鏡であり、鏡Ｓ６０は凹面鏡であり、鏡Ｓ７０は凹面鏡であり、鏡Ｓ８０は凸面鏡であり、鏡Ｓ３０は凸面鏡であり、鏡Ｓ４０は凹面鏡であり、鏡ＳＫ１は凹面鏡であり、鏡ＳＫ２は凹面鏡である。鏡３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ７０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２は開口部を有し、鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ８０は開口部を有さない。開口絞りＢは第２の鏡に設けられている。
【０２３９】
図８に示す光学系の光学データを以下の表７に列挙する。
【０２４０】
ここで、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８、鏡９、鏡１０を以下のように対応付けるものとする。
鏡１：鏡Ｓ１０
鏡２：鏡Ｓ２０
鏡３：鏡Ｓ５０
鏡４：鏡Ｓ６０
鏡５：鏡Ｓ７０
鏡６：鏡Ｓ８０
鏡７：鏡Ｓ３０
鏡８：鏡Ｓ４０
鏡９：１次凹面鏡ＳＫ１
鏡１０：２次凹面鏡ＳＫ２
【０２４１】
表８の第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表８】
2014123131.tif 000018
【０２４２】
図９を参照して、波長が１３．５ｎｍで、開口がＮＡ＝０．７、縮小倍率が８倍で、１０枚の反射鏡を備え、２つの中間像結像する、第３の実施の形態の対物光学系、特に投影対物光学系について説明する。像フィールドの寸法は、結像面において１３ｘ１ｍｍ2で、Ｄｘ＝１３ｍｍ、Ｄｙ＝１ｍｍ、Ｄｒ＝１７．１５ｍｍである。解像度は１２ｎｍで、光学系の全長は２４９４ｍｍである。像側ＷRMS＝０．０１８λ、像側フィールド湾曲は１ｎｍを下回る。フィールドと独立した遮光部分の半径は開口半径の２６％、像側の自由な動作距離は４０ｍｍで、対象側の自由な動作距離は１００ｍｍとなる。フィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２において３２．７°である。鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は４２．３°である。鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２それぞれに入射する光線の最大角度範囲ΔΘmaxは、１８．８°である。子午面における最大の鏡の寸法は８５８ｍｍである。ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は８９１ｍｍである。
【０２４３】
図９に示す光学系は３つの部分対物光学系から構成される。第１部分対物光学系１００は鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０を備え、中間像Ｚ１を鏡４０近傍または鏡４０に結像する。第２部分対物光学系２００は鏡ＳＫ１と鏡ＳＫ２を備える。第３部分対物光学系３００は鏡Ｓ３０と鏡Ｓ４０を備え、中間像を鏡Ｓ３０と鏡ＳＫ２の間に結像する。対象物面１０から結像面２０へ進む光路に沿って順に、鏡Ｓ１０が凸面鏡であり、鏡Ｓ２０が凹面鏡であり、鏡Ｓ５０が凹面鏡であり、鏡Ｓ６０が凸面鏡であり、鏡Ｓ７０が凸面鏡であり、鏡Ｓ８０が凹面鏡であり、鏡Ｓ３０が凸面鏡であり、鏡Ｓ４０が凹面鏡であり、鏡ＳＫ１が凹面鏡であり、鏡ＳＫ２が凹面鏡となっている。
【０２４４】
図９に示す光学系の光学データを以下の表９に列挙する。
【０２４５】
ここで、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８、鏡９、鏡１０を以下のように対応付けるものとする。
鏡１：鏡Ｓ１０
鏡２：鏡Ｓ２０
鏡３：鏡Ｓ５０
鏡４：鏡Ｓ６０
鏡５：鏡Ｓ７０
鏡６：鏡Ｓ８０
鏡７：鏡Ｓ３０
鏡８：鏡Ｓ４０
鏡９：１次凹面鏡ＳＫ１
鏡１０：２次凹面鏡ＳＫ２
【０２４６】
表９の第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表９】
2014123131.tif 000019
【０２４７】
図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９に示す光学系は更に、対物光学系、特にマイクロリソグラフィー投影対物光学系が、光線束を貫通させる開口部を有する鏡、即ち、貫通孔が形成された鏡を含まない第１小対物光学系と、構成する鏡が全て光線束を通過させる開口部を有する第２小対物光学系とを備え、第１小対物光学系と第２小対物光学系の間の幾何学的距離が投影光学系全長の少なくとも１０％であるという有利な特性がある。本明細書において対物光学系の全長とは、対象物面１０から結像面２０への光軸ＨＡに沿った距離をいう。本明細書において第１小対物光学系ＳＵＢ０１と第２小対物光学系ＳＵＢ０２の間の幾何学的または空間的距離とは、結像面に最も近い第１小対物光学系の鏡の頂点と、対象物面に最も近い第２小対物光学系の鏡の頂点との間の距離をいう。対象物面に最も近い第２小対物光学系の鏡は、第２小対物光学系のレチクルに隣接する鏡とも呼ばれ、結像面に最も近い第１小対物光学系の鏡は、ウェーハに隣接する鏡とも呼ばれる。
【０２４８】
図９に示す実施の形態において、これは、鏡Ｓ７０の頂点Ｖ７０と鏡Ｓ４０の頂点Ｖ４０の光軸ＨＡに沿った距離としてもよい。図９に示す実施の形態において、小対物光学系ＳＵＢ０１とＳＵＢ０２の間の距離は、この二つの小対物光学系が空間的に相互に入り込んだ関係であるため、負の値となる。
【０２４９】
このような構成は、第２小対物光学系のレチクルに隣接した鏡と、第１小対物光学系のウェーハに隣接した鏡との距離が短いため、リングフィールド内径と遮光を小さく保てるという利点がある。更に、図２、図３、図４、図５、図６ａ、図９に示す光学系、及び及び以下に説明する図１６、図１７、図１８に示す光学系は、入射瞳の横断幅が負になるという特徴がある。入射瞳の横断幅が負になるということは、対象物面から光路方向へ発散する様々フィールド点の主光線が対物光学系に流れ込む、即ち光路方向に流れ込むことで、これは、投影対物光学系の入射瞳が、照明システムの光源から、反射レチクルが配置された対象物面への光路内で、対象物面の前に位置することを意味する。このように構成された投影対物光学系及び投影露光装置は、例えば、参照により本願明細書に全体が包含されるＷＯ２００４／０１０２２４に記載している。
【０２５０】
図１０を参照して、波長が１３．５ｎｍで像側開口がＮＡ＝０．７２の第４の実施の形態の１０反射鏡光学系について説明する。第１部分光学系１００は、６枚の鏡、即ち、鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、順に、凸鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡―凸鏡−凹鏡を備える。開口絞りＢは、第１部分対物光学系１００の第２の鏡Ｓ２０に設けられている。図１０に示す実施の形態では、第１の鏡の半径は、鏡Ｓ１０が凸鏡でなく、平面鏡または凹面鏡でも構成できるように大きい。したがって、以下のような鏡の配列も可能である。
凹鏡―凹鏡―凸鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡
平鏡−凹鏡―凸鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡
【０２５１】
上述の実施の形態で説明した第１部分光学系とは異なり、本投影対物光学系の第１部分光学系１００は、中間像Ｚ３を対象物面から結像面へ進む光路内の第４の鏡と第５の鏡、即ち、鏡Ｓ６０と鏡Ｓ７０の間に結像する。この第３中間像Ｚ３によって、光線束断面を小さくし、鏡の使用領域を少なく保ってるようになる。
【０２５２】
第１部分対物光学系１００、第３部分対物光学系３００及び第２部分対物光学系２００の結像スケールはそれぞれ、２．７８倍、２．２４倍、１．２９倍である。図１０に示す実施の形態は、フィールド面における結像フィールドのフィールド中心点の主光線の入射角が特に小さい点において優れている。更に、本光学系は、瞳内の遮光面部分が１０％である点において優れている。図７及び図８と同様の構成には同様の参照番号を付す。開口絞りＢは第２の鏡Ｓ２０に設けられている。像フィールドの寸法は、結像面において１３ｘ１ｍｍ2で、Ｄｘ＝１３ｍｍ、Ｄｙ＝１ｍｍ、Ｄｒ＝１５．１２５ｍｍである。解像度は１２ｎｍ、全長が２５００ｍｍである。像側ＷRMSは０．０４１λで、像側フィールド湾曲は４ｎｍ。フィールドと独立した遮光を生じる遮光部分の半径は開口半径の２７％である。像側の自由な動作距離は４０ｍｍ、対象側の自由な動作距離は１００ｍｍである。
フィールド中心点へ進む主光線ＣＲの最大入射角度ΘCR(max)は、鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２において２０°である。鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は２７．７°である。鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２それぞれに入射する光線の最大角度範囲ΔΘmaxは、２０．９°である。子午面における最大の鏡の寸法は８８４ｍｍである。ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は９２７ｍｍである。
【０２５３】
図１１に示す対物光学系は、鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０を備えた第１部分対物光学系１００と、鏡ＳＫ１と鏡ＳＫ２を備えた第２部分対物光学系２００と、鏡Ｓ３０と鏡Ｓ４０を備えた第３部分対物光学系３００から構成される。対象物面から結像面へ進む光路に沿って順に、鏡は、凸鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡―凸鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡―凹鏡―凹鏡となっている。
【０２５４】
図１０に示す光学系の光学データを以下の表１０に列挙する。
【０２５５】
ここで、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８、鏡９、鏡１０を以下のように対応付けるものとする。
鏡１：鏡Ｓ１０
鏡２：鏡Ｓ２０
鏡３：鏡Ｓ５０
鏡４：鏡Ｓ６０
鏡５：鏡Ｓ７０
鏡６：鏡Ｓ８０
鏡７：鏡Ｓ３０
鏡８：鏡Ｓ４０
鏡９：１次凹面鏡ＳＫ１
鏡１０：２次凹面鏡ＳＫ２
【０２５６】
表１０の第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表１０】
2014123131.tif 000020
【０２５７】
図１１に示す第５の実施の形態の１０反射鏡光学系について説明する。図１０に示す光学系とは異なり、図１１に示す光学系は６枚の鏡、即ち、鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０を含む第１部分対物光学系１００を備える。鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０は順に、凹鏡―凸鏡−凹鏡―凹鏡―凸鏡−凹鏡である。
【０２５８】
第２部分対物光学系２００を構成する鏡ＳＫ１と鏡ＳＫ２は２枚とも凹面鏡である。鏡Ｓ３０は凸面鏡であり、鏡Ｓ４０は凹面鏡である。
【０２５９】
図１１に示す実施の形態の開口絞りＢは、光路内で第７の鏡、即ち、鏡Ｓ３０に設けられている。換言すると、開口絞りＢは第３部分対物光学系３００、即ち、伝達グループに設けられている。
【０２６０】
図１１に示す光学系は、動作波長１３．５ｎｍで、開口がＮＡ＝０．７、縮小倍率が８倍であり、瞳の遮光面部分が特に少なく、１３ｘ１ｍｍ2のリングフィールドにおいて４％以下である点が優れている。像フィールドの寸法は１３ｘ１ｍｍ2で、Ｄｘ＝１３ｍｍ、Ｄｙ＝１ｍｍ、Ｄｒ＝１６．２５ｍｍである。解像度は１２ｎｍで、光学系の全長は２２４６ｍｍである。像側ＷRMS＝０．３λ、像側フィールド湾曲は２７ｎｍである。フィールドと独立した遮光部分の半径は開口半径の２８％、像側の自由な動作距離は４０ｍｍで、対象側の自由な動作距離は４５８ｍｍとなる。フィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２において３５．３°である。鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は４２．４°である。鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２それぞれに入射する光線の最大角度範囲ΔΘmaxは、１８．９°である。子午面における最大の鏡の寸法は８３６ｍｍである。ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は８３４ｍｍである。
【０２６１】
光学データを以下の表１１に列挙する。
【０２６２】
ここで、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８、鏡９、鏡１０を以下のように対応付けるものとする。
鏡１：鏡Ｓ１０
鏡２：鏡Ｓ２０
鏡３：鏡Ｓ５０
鏡４：鏡Ｓ６０
鏡５：鏡Ｓ７０
鏡６：鏡Ｓ８０
鏡７：鏡Ｓ３０
鏡８：鏡Ｓ４０
鏡９：１次凹面鏡ＳＫ１
鏡１０：２次凹面鏡ＳＫ２
【０２６３】
表１１の第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表１１】
2014123131.tif 000021
【０２６４】
図１２を参照して、波長が１３．４ｎｍで、開口がＮＡ＝０．７、縮小倍率が８倍の第６の実施の形態の１０反射鏡光学系について説明する。
【０２６５】
第１部分対物光学系は、既に説明した上述の実施の形態と同様に、６枚の鏡、即ち、鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０を含み、順に、凹鏡―凸鏡−凹鏡―凸鏡―凸鏡−凹鏡である。図１１に示した実施の形態で説明した第１部分光学系内に、中間像Ｚ３を対象物面から結像面に進む光路内の第の鏡Ｓ２０と第３の鏡Ｓ５０の間に結像する。図示された実施の形態において開口絞りＢは鏡Ｓ１０に設けられる。像フィールドの寸法は結像面において１３ｘ１ｍｍ2で、Ｄｘ＝１３ｍｍ、Ｄｙ＝１ｍｍ、Ｄｒ＝２１．２５ｍｍである。解像度は１２ｎｍで、光学系の全長は２８００ｍｍである。像側ＷRMS＝０．０５２λ、像側フィールド湾曲は７ｎｍである。像側の自由な動作距離は４１ｍｍで、対象側の自由な動作距離は７２９ｍｍとなる。フィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２において３５°である。鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は３９．６°である。鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２それぞれに入射する光線の最大角度範囲ΔΘmaxは、２４．５°である。子午面における最大の鏡の寸法は８７１ｍｍである。ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は９１８ｍｍである。鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２は開口部を有し、鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０は開口部を有していない。
【０２６６】
Ｃｏｄｅ−Ｖ形式光学系の光学データを以下の表１２に列挙する。
【０２６７】
ここで、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８、鏡９、鏡１０を以下のように対応付けるものとする。
鏡１：鏡Ｓ１０
鏡２：鏡Ｓ２０
鏡３：鏡Ｓ５０
鏡４：鏡Ｓ６０
鏡５：鏡Ｓ７０
鏡６：鏡Ｓ８０
鏡７：鏡Ｓ３０
鏡８：鏡Ｓ４０
鏡９：１次凹面鏡ＳＫ１
鏡１０：２次凹面鏡ＳＫ２
【０２６８】
表１２の第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表１２】
2014123131.tif 000022
【０２６９】
図１１及び図１２に示す光学系は、更に、光線束を通過させる開口部を有していない鏡を少なくとも一枚含む６枚以上の鏡を備え、開口部を有さない鏡は、対象物面１０の最も近く位置し、対象物面に対する距離が対物光学系全長の１５％を上回る点に特長がある。このように対象物側の動作距離を大くすることにより、フィールドに依存した効果を得るためにフィールド面近傍に配置する必要のある、レチクル台などの機械部品、又はフィルタ素子などの光学部品等に十分な構築スペースが得られる。図１１及び図１２に示す実施の形態において、開口部を有さない、光軸に沿って対象物面の最も近くに位置する鏡が、鏡Ｓ２０である。鏡Ｓ２０の対象物面１０に対する距離は、鏡Ｓ２０の頂点Ｖ２０の対象物面１０に対する距離として定義され、全長については既に説明した通りである。
【０２７０】
図１３に、本明細書に記載の投影対物光学系を構成する第２部分光学系２００と第３部分光学系３００を詳細に示す。第２部分光学系２００と第３部分光学系３００から構成される図１３に示す光学系は、中間像Ｚ２を第３部分対物光学系３００の凸面鏡１０００の場所に結像する。図１３に示す凸面鏡の場所に結像された中間像は、更に、投影対物光学系の瞳内の面遮光を１０％に導く。反対に、中間像Ｚ２が、図１４に示すように、対象物面から結像面へ進む光路内で結像面から数えて最後の鏡１０３０と最後から４番目の鏡１０００の間に形成され、以下の条件、即ち、
2014123131.tif 000023
の条件が保たれる場合、面遮光は最小となり、図１３に示す実施例の１０％ではなく、図１４に示す実施例においては僅か８％となる。ここで、ｄ1は最後の鏡１０３０の直径であり、ｄ2は最後から４番目の鏡１０００の直径であり、ｚ１は第１の鏡表面から中間像への光軸ＨＡに沿った距離であり、ｚ２は、鏡１０００の光学面から中間像ｚ２への光軸ＨＡに沿った距離である。
【０２７１】
鏡部１０２０の代わりにマンジャン鏡を導入した光学系を図１５に示す。マンジャン鏡を備えた光学系は、必ず光りを貫通させながらも、裏面に反射面を備えた、光学素子１１００によって鏡の取り付けに必要な構築スペースが得られるになるという利点がある。光学素子１１００の裏面には鏡面が形成されている。このようにして、安定性を損なうことなく、ウェーハに隣接した鏡を、結像面に極めて近傍して配置できる。
【０２７２】
当然のことながら、光が光学素子１１００を透過しなければならず、所定の透過性を要するため、マンジャン鏡の利用はＤＵＶ波長又はＶＵＶ波長で動作する光学系でのみ可能である。
【０２７３】
図１６に、マンジャン鏡１１００を用いた第７の実施の形態の投影対物光学系を示す。光学系は、この光学系は、波長が１９３．３ｎｍで開口数がＮＡ＝０．７の１０反射鏡光学系である。第１部分対物光学系１００は、６枚の鏡、即ち、鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０を備え、第３部分対物光学系は、２枚の鏡、即ち、鏡Ｓ３０と鏡Ｓ４０を備え、第２部分対物光学系は、２枚の凹面鏡、即ち、鏡ＳＫ１と鏡ＳＫ２を備え、既に説明したように結像面に最も近い１次凹面鏡ＳＫ１は、マンジャン鏡１１００である。光学系の縮小倍率は８倍であり、解像度は１０ｎｍである。光学系全長は２５００ｎｍである。結像面における被照射フィールドは寸法がＤｘ＝１３ｍｍ、Ｄｙ＝１ｍｍ、Ｄｒ＝１８．７５ｍｍのリングフィールドセグメントである。像側ＷRMS＝０．０２３λ、像側フィールド湾曲は５９ｎｍ。この結果、遮光部分の半径は開口半径の２８％となる。像側の自由な動作距離は１０ｍｍ、対象側の自由な動作距離は１００ｍｍである。鏡ＳＰ１０〜鏡ＳＰ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２に対するフィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、３７．６°である。鏡ＳＰ１０〜鏡ＳＰ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２に対する光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は４９．４°である。鏡ＳＰ１０〜鏡ＳＰ８０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２に対する光線の最大入射角度範囲ΔΘmaxは、２２．４°である。子午面における最大の鏡の寸法は８８９ｍｍで、ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は８８３ｍｍである。
【０２７４】
鏡は対象物面１０から結像面２０へ順に、凸鏡−凹鏡−凹鏡−凸鏡−凸鏡−凹鏡−凸鏡−凹鏡−凹鏡である。既に説明したように、鏡ＳＫ１はマンジャン鏡である。対象側の動作距離は１００ｍｍ、像側の動作距離は１０ｍｍである。第１部分対物光学系１００は鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０を備え、中間像Ｚ１を鏡Ｓ４０近傍に結像する。第２部分対物光学系は鏡ＳＫ１と鏡ＳＫ２を備える。第３部分対物光学系は、２枚の鏡、即ち、鏡Ｓ３０と鏡Ｓ４０を備える。鏡Ｓ３０、鏡Ｓ４０、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２は開口部を有する。鏡Ｓ１０、鏡Ｓ２０、鏡Ｓ５０、鏡Ｓ６０、鏡Ｓ７０、鏡Ｓ８０は開口部を有さない。
【０２７５】
図１６に示す光学系の光学データを以下の表１３に列挙する。
【０２７６】
ここで、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８、鏡９、鏡１０を以下のように対応付けるものとする。
鏡１：鏡Ｓ１０
鏡２：鏡Ｓ２０
鏡３：鏡Ｓ５０
鏡４：鏡Ｓ６０
鏡５：鏡Ｓ７０
鏡６：鏡Ｓ８０
鏡７：鏡Ｓ３０
鏡８：鏡Ｓ４０
鏡９：１次凹面鏡ＳＫ１
鏡１０：２次凹面鏡ＳＫ２
【０２７７】
表１３の第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表１３】
2014123131.tif 000024
【０２７８】
高開口率光学系において低い入射角を実現するためには、第１部分対物光学系の光路内の第２の鏡を米国特許第６７５０９４８号に開示されたもののように凸面鏡ではなく、凹面鏡で構成する方が有利である。第１部分対物光学系の光路内の第２の鏡を凹面鏡で構成すると、全ての鏡で入射角が低くなる。入射角を低くした場合、鏡上に層を水平方向の厚さを変えて生成する必要がなくなり、鏡を覆って一定の厚さに層を設けることができるため、被膜の製造を容易にする。更に、入射角を低くすると反射性もより向上する。
【０２７９】
図１７を参照して、入射角を低く保つために対象物面１０から結像面２０への光路内の第２の鏡２００を凹面鏡として構成した第１の実施の形態の６反射鏡光学系を説明する。図１４に示した６反射鏡光学系は、動作波長が１３．５ｎｍで像倍率が８倍、像側開口数がＮＡ＝０．５である。開口絞りＢは対象物面から結像面への光路内の第５の鏡Ｓ５００と第６の鏡Ｓ６００の間に設けられる。遮光を画成する陰影絞りＡＢは第３の鏡Ｓ３００と第４の鏡Ｓ４００の間に設けられる。第３の鏡Ｓ３００と第４の鏡Ｓ４００の間に陰影絞りＡＢを設けることによって完全開口（ｂｅｉ  ｖｏｌｌｅｒ  Ａｐｅｒｔｕｅｏｅｆｆｎｕｎｇ）で約２５％のフィールドと独立した遮光を得られる。
【０２８０】
像フィールドの寸法は、１３ｘ１ｍｍ2、即ち、像側フィールド幅はＤｘ＝１３ｍｍ、像側フィールド長はＤｙ＝１ｍｍ、像側フィールド半径はＤｒ＝９．７５ｍｍ。解像度は１７ｎｍ、光学系全長が１５２１ｍｍである。像側ＷRMSは０．０２５λで、像側フィールド湾曲は１０ｎｍ。フィールドと独立した遮光を生じる遮光部分の半径は開口半径の２５％である。像側の自由な動作距離は３９ｍｍ、対象側の自由な動作距離は１５８ｍｍである。フィールド中心点へ進む主光線ＣＲの最大入射角度ΘCR(max)は、鏡Ｓ１００、鏡Ｓ２００、鏡Ｓ３００、鏡Ｓ４００、鏡Ｓ５００、鏡Ｓ６００において１２．３°である。鏡Ｓ１００、鏡Ｓ２００、鏡Ｓ３００、鏡Ｓ４００、鏡Ｓ５００、鏡Ｓ６００に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は１６．９°である。鏡Ｓ１００、鏡Ｓ２００、鏡Ｓ３００、鏡Ｓ４００、鏡Ｓ５００、鏡Ｓ６００それぞれに入射する光線の最大角度範囲ΔΘmaxは、７．５°である。子午面における最大の鏡の寸法は６７５ｍｍである。ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は６８７ｍｍである。既に説明したように、フィールド中心点に進む主光線の両方の鏡への入射角は、局所的な表面法線に対して明らかに２０°を下回る。既に説明したように、フィールド中心点への主光線の最大入射角は、鏡Ｓ３００において１２．３°である。既に説明したように、入射角を低くすると、光学系全体の透過性は高くなる。入射角が高くなるに従って、特に、ｐ偏光成分の反射性は低くなる。
【０２８１】
図１７及び図１８に示す６反射鏡光学系は、部分対物光学系に分けられる。
【０２８２】
第１部分対物光学系１０００は鏡Ｓ１００、鏡Ｓ２００、鏡Ｓ３００、鏡Ｓ４００を備え、第２部分対物光学系２０００は鏡Ｓ５００、鏡Ｓ６００を備える。第１部分対物光学系１０００は、基本的に、図１〜図１２に示した第１部分対物光学系１００に対応し、第２部分対物光学系２０００は、図１〜図１２に示した第３部分対物光学系３００に対応する。即ち、図１７及び図１８に示す６鏡対物光学系は、中継グループを備えていない。２つの部分対物光学系に分けることにより、２つの瞳面と１つの中間像が得られる。鏡Ｓ１００は凹面鏡であり、鏡Ｓ２００は凹面鏡であり、鏡Ｓ３００は凸面鏡であり、鏡Ｓ４００は凹面鏡であり、鏡Ｓ５００は凸面鏡であり、鏡Ｓ６００は凹面鏡である。鏡Ｓ５００と鏡Ｓ６００は開口部を有し、鏡Ｓ１００、鏡Ｓ２００、鏡Ｓ３００、鏡Ｓ４００は開口部を有しない。
【０２８３】
陰影絞りを鏡に塗布した非反射被膜によって実現すのではなく、被照明フィールドの内径及び遮光を画定する陰影絞りを２枚の鏡の間、即ち鏡から離間して配置して実現し、陰影絞りが結像光線の光路を横切るのは１回だけであるために口径食効果が生じず、容易に交換が行える機械的な構築スペースを、鏡が設けられた空間によって制限されることなく、十分に広く確保できる。
【０２８４】
当該技術分野の光学系では、フィールドと独立した遮光を画定する陰影絞りは、常時鏡の上に設けられ、非反射被膜によって実現したため、絞りを交換しない限り、陰影絞りを変更できなかった。
【０２８５】
図１７に示す光学系では、開口絞りＢと陰影絞りＡＢは、それぞれ２つの相互に共役な絞り面に設けられている。これらの面は鏡から離間している。開口絞りＢは絞り面７００に設けられ、開口絞りＡＢは絞り面７０４に設けられている。絞り面は投影対物光学系の入射瞳に対して共役であり、主光線、いわゆる光線ＣＲとマイクロリソグラフィー投影対物光学系の光軸ＨＡとの交点となっている。
【０２８６】
図１７に示す光学系の正確な光学データを以下の表１４に改めて列挙する。
【０２８７】
ここで、対象物、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、絞り、鏡６、像を以下のように対応付けるものとする。
対象物：対象物面
鏡１：鏡Ｓ１００
鏡２：鏡Ｓ２００
鏡３：鏡Ｓ３００
鏡４：鏡Ｓ４００
鏡５：鏡Ｓ５００
絞り：開口絞り
鏡６：鏡Ｓ６００
像：結像面
【０２８８】
表１４の第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表１４】
2014123131.tif 000025
【０２８９】
図１８を参照して、入射角を低くするために第２の鏡Ｓ２００を凹面鏡として構成した６反射鏡光学系について説明する。図１８に示す６反射鏡光学系は、波長が１３．５ｎｍで、像倍率が８倍、像側開口数がＮＡ＝０．５である。像フィールドの寸法は、１３ｘ１ｍｍ2で、像側フィールド幅Ｄｘ＝１３ｍｍ、像側フィールド長Ｄｙ＝１ｍｍ、像側フィールド半径Ｄｒ＝１２．５ｍｍ。解像度は１７ｎｍ、光学系全長が１５００ｍｍである。像側ＷRMSは０．０２λで、像側フィールド湾曲は７ｎｍ。鏡Ｓ５００、鏡Ｓ６００は開口部を有し、鏡Ｓ１００、鏡Ｓ２００、鏡Ｓ３００、鏡Ｓ４００は開口部を有さない。フィールドと独立した遮光を生じる遮光部分の半径は開口半径の２２％である。像側の自由な動作距離は３０ｍｍ、対象側の自由な動作距離１００ｍｍである。フィールド中心点へ進む主光線ＣＲの最大入射角度ΘCR(max)は、鏡Ｓ１００、鏡Ｓ２００、鏡Ｓ３００、鏡Ｓ４００、鏡Ｓ５００、鏡Ｓ６００において２７．４°である。鏡Ｓ１００、鏡Ｓ２００、鏡Ｓ３００、鏡Ｓ４００、鏡Ｓ５００、鏡Ｓ６００に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は３４．９°である。鏡Ｓ１００、鏡Ｓ２００、鏡Ｓ３００、鏡Ｓ４００、鏡Ｓ５００、鏡Ｓ６００それぞれに対する光線の最大入射角度範囲ΔΘmaxは、１５°である。子午面における最大の鏡の寸法は６６４ｍｍで、ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は６７７ｍｍである。
【０２９０】
本実施の形態において、開口絞りＢは第５の鏡Ｓ５００と第６の鏡Ｓ６００の間に設けられ、陰影絞りＡＢは第３の鏡Ｓ３００と第４の鏡Ｓ４００の間に設けられる。鏡Ｓ５００と鏡Ｓ６００の間に開口絞りＢが位置する。
【０２９１】
図１６及び図１７に示す光学系の違いは、第１の鏡Ｓ１００と鏡Ｓ２００の間の領域を導かれる光線にある。図１７に示す実施の形態いおいて、第３の鏡は物理的に第１の鏡と第２の鏡の間に配置され、第１の鏡と第２の鏡の間の光路と交差しているが、図１８に示す実施の形態では、鏡群が相互に分離しており、光路は交差していない。
【０２９２】
図１８に示す実施の形態の光学データを以下の表１５に列挙する。
【０２９３】
ここで、対象物、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、絞り、鏡６、像を以下のように対応付けるものとする。
対象物：対象物面
鏡１：鏡Ｓ１００
鏡２：鏡Ｓ２００
鏡３：鏡Ｓ３００
鏡４：鏡Ｓ４００
鏡５：鏡Ｓ５００
絞り：開口絞り
鏡６：鏡Ｓ６００
像：結像面
【０２９４】
表１５の第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表１５】
2014123131.tif 000026
【０２９５】
図１７及び図１８に示す第１小対物光学系を備えた６反射鏡光学系は、中間像を１つだけ結像するため、第１小対物光学系は第１部分対物光学系１００００と、第２部分対物光学系は第２小対物光学系２００００と一致する。第１小対物光学系は４枚の鏡、即ち、鏡Ｓ１００、鏡Ｓ２００、鏡Ｓ３００、鏡Ｓ４００を備え、第２小対物光学系は鏡Ｓ５００、鏡Ｓ６００を備える。図１７及び図１８に示す対物光学系は以下に説明する有利な特性を有する。
【０２９６】
図１７に示す光学系は、第１に、像側開口数ＮＡが０．４を上回り、フィールド中心点に進む主光線の入射角が全ての鏡において、局所的な面法線に対して２０度を下回る。図１７に示す光学系において、フィールド中心点へ進む主光線は第３の鏡に入射するが、この最大入射角度は僅か１２．３°である。これによって、鏡に対する入射角は小さく保たれるため、鏡の反射性は高くなり、光学系全体の透過性が高くなる。特に光のｐ偏光成分の反射性は入射角が高くなるに従って低くなる。
【０２９７】
図１７に示す光学系及び図１８に示す光学系は、以下の有利な特性を有する点において優れている。
【０２９８】
遮光を可能な限り小さく保つため、中間像ＺＷＩＳＣＨと、フィールドグループ、即ち第１部分対物光学系１０００を構成する、幾何学的に中間像ＺＷＩＳＣＨの最も近くに位置する鏡との光軸ＨＡに沿った距離を、光学系全長の１５％を下回るものとする。フィールドグループを構成し、且つ中間像ＺＷＩＳＣＨと幾何学的に最も近くに位置する鏡は、図１７及び図１８に示す本実施の形態において、鏡Ｓ３００である。中間像ＺＷＩＳＣＨと中間像ＺＷＩＳＣＨの最も近くに位置する鏡Ｓ３００との距離は、上述の何れの実施の形態においても、鏡Ｓ３００と頂点Ｖ３００と中間像ＺＷＩＳＣＨとの光軸に沿った距離となる。
【０２９９】
遮光を小さくするための上述の手法の代替として、或いは追加として、中間像ＺＷＩＳＣＨと、開口グループ、即ち第２部分対物光学系２０００を構成する、幾何学的に中間像ＺＷＩＳＣＨの最も近くに位置する鏡との光軸ＨＡに沿った距離を、光学系全長の８％を下回るものとする。開口グループを構成し、且つ中間像ＺＷＩＳＣＨと幾何学的に最も近くに位置する鏡は、図１７及び図１８に示す本実施の形態において、鏡Ｓ６００である。中間像ＺＷＩＳＣＨと中間像ＺＷＩＳＣＨの最も近くに位置する鏡Ｓ６００との距離は、上述の何れの実施の形態においても、鏡Ｓ６００と頂点Ｖ６００と中間像ＺＷＩＳＣＨとの光軸に沿った距離となる。
【０３００】
本発明の手法の更なる有利な点は、図１７及び図１８に示す光学系のフィールドグループの空間的な大きさ、即ち、フィールドグループを構成し、且つ、対象物面１０の最も近くに位置する鏡Ｓ２００の頂点Ｖ２００と、結像面２０の最も近くに位置する鏡Ｓ３００の頂点Ｖ３００との距離を、光学系全長の１６％、特に１８％を上回る点である。
【０３０１】
更に好ましくは、図１７及び図１８に示す光学系において、投影対物光学系の最大直径を有する鏡Ｓ６００の直径Ｄ６００の光学系全長に対する比率は、像側開口数の０．９倍を下回る。鏡の直径とは、本明細書において、子午面における周辺光線の鏡Ｓ６００への入射点ＡＵＦ１、ＡＵＦ２間の光軸に垂直な距離の測定値を意味する。
【０３０２】
既に説明したマイクロリソグラフィー投影対物光学系を、開口数の高い、好ましくはＮＡ＝０．４〜０．８、特にＮＡ＝Ｏ．５〜０．７５の範囲の、６枚以上の反射鏡を有する対物光学系用に用いることができる。これらの光学系は、像倍率、即ち縮小倍率が４倍以上と、極めて高い。中間像の位置を選択する等の特に適した手法は、瞳内の遮光面部分を５％を下回るように制限する。
【０３０３】
図１９に、遮光瞳を有する８反射鏡対物光学系を備えた本発明の更なる投影露光装置の構成を示す。
【０３０４】
８反射鏡対物光学系には参照番号２０００を付し、照明システムには参照番号３０００を付して示す。
【０３０５】
照明システム３０００は、例えば、欧州特許ＥＰ１２２５４８１号に記載のもののように、第光源３０１０及び斜入射集光器３０１０を備える。更に、第光源３０１０及び斜入射集光器３０１０と接続した、回折スペクトル用フィルタとして動作可能なフィルタ部３０２０を備える。光源の中間像ＺＱ近傍に設けられた絞り３０３０とともに、好ましくない放射、例えば、目的とする波長を大幅に上回る波長の放射等が、絞り３０３０後方に設けられた照明システム部位に入射することのないようにしている。照明システムは更に、回折スペクトルフィルタ３０３０後方の光路に、第１のラスタ部、いわゆるフィールド切り子面（ファセット）３０４０を有する第１のラスタ鏡を備える。フィールド切り子面は、スペクトルフィルタから入射する光線束３０５０を、それぞれが２次光源として機能する、多数の部分光線束に分解する。２次光源は、第２のラスタ鏡を構成する個々のラスタ部近傍に位置することになる。第２のラスタ鏡を構成するラスタ部は瞳切り子面と呼ばれる。
【０３０６】
二重ファセット（切り子面）照明システムについては、例えば、いわゆるフィールドラスタ部、即ちフィールド切り子面が対象物面の被照明フィールドの形状を有し、対象物面のフィールド形状を決定する、二重ファセット照明システムを開示した米国特許第６１９５２０１号によって知られている。対象物面のフィールドが、例えば、円弧形状のフィールドである場合、フィールド切り子面も同様の円弧形状に構成する。
【０３０７】
或いは、フィールドラスタ部は長方形に構成してもよい。この種の照明システムについては、米国特許第６１９８７９３号に記載している。この照明システムでは、フィールドは、フィールド形成鏡の補助によって形成する。
【０３０８】
フィールドを結像する対象物面３１００は、投影対物光学系の対象物面と一致する。これは、対象物面のフィールドを結像面３２００のフィールドに結像する。投影対物光学系２０００は、図２の実施の形態の投影対物光学系に対応する。例えば、光路内第１の鏡にはＳ１を付すなど、図２の実施の形態と同様の構成要素には同様の参照番号を付している。投影対物光学系の詳細については、図２を用いた説明を参照されたい。投影対物光学系２０００は８枚の鏡、即ち、鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２を備え、動作波長１３．５ｎｍで像側開口数はＮＡ＝０．５である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２は全て非球面鏡である。投影対物光学系は、対象物面３１００から結像面３２００へ放射を縮小して、即ち、像倍率４倍、解像度１７ｎｍで投影する。投影対物光学系は、ＨＡによって示す光軸を中心として対称であり、対象物面３１００から結像面３２００に至る光学系の全長は、１７１１ｍｍである。投影対物光学系２０００はリングフィールドセグメントである。リングフィールドセグメントの像側の幅はＤｘ＝１３ｍｍ、像側のフィールド長はＤｙ＝１ｍｍ、像側のフィールド半径はＤｒ＝１３ｍｍ。像側ＷRMS＝０．００４λ、像側フィールド湾曲は１２ｎｍ。
【０３０９】
対象物面から結像面への光路に位置する順に鏡は以下の通りである。
鏡Ｓ１は凸面鏡。
鏡Ｓ２は凹面鏡。
鏡Ｓ５は凸面鏡。
鏡Ｓ６は凹面鏡。
鏡Ｓ３は凸面鏡。
鏡Ｓ４は凹面鏡。
鏡ＳＫ１は凹面鏡。
鏡ＳＫ２は凹面鏡。
【０３１０】
鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２は開口部を有する。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６は開口部を有さない。フィールドと独立した遮光を生じる遮光部分の半径は開口半径の３６％。像側の自由な動作距離は６９ｍｍで、対象側の自由な動作距離は１００ｍｍである。フィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２において１９．４°である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は２１．８°である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２それぞれに入射する光線の最大角度範囲ΔΘmaxは、１５°である。子午面における最大の鏡の寸法は３８５ｍｍである。ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は６１６ｍｍである。投影対物光学系２０００は合計で３つの部分対物光学系から構成されるため、３つの瞳面と２つの中間像を有する。瞳面の少なくとも１つは、開口絞りの作業を行えるように配置している。瞳面の少なくとももう１つは、遮光絞り、或いは、陰影絞りの配置作業を行えるように、例えば、鏡Ｓ１と鏡Ｓ２の間に陰影絞りを配置できるようになっている。
【０３１１】
結像面３２００には、感光性の層を含む基板、例えば、ウェーハを配置できる。
【０３１２】
図１９に示す投影露光装置は、主光線が、照明システムの射出瞳に対応する投影対物光学系の入射瞳に発散して入射する点が優れている。これは、投影対物光学系の入射瞳が光源から対象物面３１００へ進む光路において対象物面３１００の前に位置することを意味する。
【０３１３】
負の入射瞳を有する投影光学系については、本願明細書に全体が包含される国際公開番号第ＷＯ２００４／０１０２２４に記載している。
【０３１４】
本発明の投影露光装置を用いると、１以上の感光性の層を首尾良く感光し、それを現像するだけでマイクロエレクトロニック構成部品を製造できる。
【０３１５】
図２０〜図２２を参照して、波長が１９３ｎｍ以下、特に波長領域が１５７ｎｍ以下、更には１００ｎｍ以下で、寸法が５０ｎｍを下回る構造体を結像でき、像側開口ＮＡが０．７を上回る実施の形態の対物光学系について説明する。
【０３１６】
図２０に、この種の対物光学系の第１の実施の形態を示す。対物光学系は１０枚の鏡、即ち、第１の鏡ＭＩＲ１、第２の鏡ＭＩＲ２、第３の鏡ＭＩＲ３、第４の鏡ＭＩＲ４、第５の鏡ＭＩＲ５、第６の鏡ＭＩＲ６、第７の鏡ＭＩＲ７、第８の鏡ＭＩＲ８、第９の鏡ＭＩＲ９、第１０の鏡ＭＩＲ１０を備える。本実施の形態の対物光学系は、８枚の鏡、鏡ＭＩＲ１、鏡ＭＩＲ２、鏡ＭＩＲ３、鏡ＭＩＲ４、鏡ＭＩＲ５、鏡ＭＩＲ６、鏡ＭＩＲ７、鏡ＭＩＲ８を備えた第１小対物光学系を含み、これらの鏡は順に、凹面鏡−凹面鏡−凸面鏡−凹面鏡−凹面鏡−凸面鏡−凸面鏡−凹面鏡である。第２小対物光学系は、鏡ＭＩＲ９、鏡ＭＩＲ１０を備え、これらの鏡はどれも凹面鏡である。縮小倍率、即ち結像スケールが８倍、動作波長が１００ｎｍで像側開口数はＮＡ＝Ｏ．７２である。光学系の光学データを表１６に列挙する。光学系は中間像を２つ、即ち中間像ＺＷＩ１、ＺＷＩ２を結像する。図に示すように、対象物面は参照番号１０で、結像面は参照番号２０で、開口絞りは参照番号Ｂで表す。像フィールド寸法は、結像面において１３ｘ１ｍｍ2である。本実施の形態は、フィールドに依存する像歪みを補正可能である点において優れている。像側フィールド幅Ｄｘ＝１３ｍｍ、像側フィールド長Ｄｙ＝１ｍｍ、像側フィールド半径Ｄｒ＝１５ｍｍで、投影光学系の解像度は表１６によると４９ｎｍである。像側ＷRMS＝０．００３６λ、像側フィールド湾曲２ｎｍ。光学系全長は１３７４ｍｍ。鏡ＭＩＲ７、鏡ＭＩＲ８、鏡ＭＩＲ９、鏡ＭＩＲ１０は開口部を有し、鏡ＭＩＲ１、鏡ＭＩＲ２、鏡ＭＩＲ３、鏡ＭＩＲ４、鏡ＭＩＲ５、鏡ＭＩＲ６は開口部を有さない。フィールドと独立した遮光を生じる遮光部分の半径は開口部の３２％である。更に、像側の自由な動作距離は２０ｍｍ、対象側の自由な動作距離は５０ｍｍである。フィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度は、鏡ＭＩＲ１、鏡ＭＩＲ２、鏡ＭＩＲ３、鏡ＭＩＲ４、鏡ＭＩＲ５、鏡ＭＩＲ６、鏡ＭＩＲ７、鏡ＭＩＲ８、鏡ＭＩＲ９、鏡ＭＩＲ１０において４８°である。鏡ＭＩＲ１、鏡ＭＩＲ２、鏡ＭＩＲ３、鏡ＭＩＲ４、鏡ＭＩＲ５、鏡ＭＩＲ６、鏡ＭＩＲ７、鏡ＭＩＲ８、鏡ＭＩＲ９、鏡ＭＩＲ１０に対する各光線の最大入射角度は４８．９°である。鏡ＭＩＲ１、鏡ＭＩＲ２、鏡ＭＩＲ３、鏡ＭＩＲ４、鏡ＭＩＲ５、鏡ＭＩＲ６、鏡ＭＩＲ７、鏡ＭＩＲ８、鏡ＭＩＲ９、鏡ＭＩＲ１０それぞれに入射する光線の最大角度範囲ΔΘmaxは、３５．６°である。子午面における最大の鏡の寸法は３６６ｍｍである。ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は３７８ｍｍである。
【０３１７】
投影対物光学系の鏡は、２つの部分対物光学系を構成するようになっている。第１部分対物光学系は、鏡ＭＩＲ１、鏡ＭＩＲ２、鏡ＭＩＲ３、鏡ＭＩＲ４、鏡ＭＩＲ５、鏡ＭＩＲ６、鏡ＭＩＲ７、鏡ＭＩＲ８を備え、第１中間像ＺＷＩ１を鏡ＭＩＲ６と鏡ＭＩＲ７の間に結像する。第１部分対物光学系は更に、第２中間像ＺＷＩ２を鏡ＭＩＲ７近傍の位置に結像する。第２部分対物光学系は２枚の鏡、即ち、鏡ＭＩＲ９、鏡ＭＩＲ１０を備える。鏡ＭＩＲ９と鏡ＭＩＲ１０の間に開口絞りＢが設けられている。
【０３１８】
ここで、対象物、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８、鏡９、鏡１０、絞り、像を以下のように対応付けるものとする。
対象物：対象物面
鏡１：鏡ＭＩＲ１
鏡２：鏡ＭＩＲ２
鏡３：鏡ＭＩＲ３
鏡４：鏡ＭＩＲ４
鏡５：鏡ＭＩＲ５
鏡６：鏡ＭＩＲ６
鏡７：鏡ＭＩＲ７
鏡８：鏡ＭＩＲ８
鏡９：鏡ＭＩＲ９
鏡１０：鏡ＭＩＲ１０
絞り：開口絞り
像：結像面
【０３１９】
表１６の第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表１６】
2014123131.tif 000027
【０３２０】
図２１に、寸法が５０ｎｍを下回る構造体を結像する第２の実施の形態の対物光学系を示す。対物光学系は１０枚の鏡、即ち、第１の鏡ＭＩＲ１、第２の鏡ＭＩＲ２、第３の鏡ＭＩＲ３、第４の鏡ＭＩＲ４、第５の鏡ＭＩＲ５、第６の鏡ＭＩＲ６、第７の鏡ＭＩＲ７、第８の鏡ＭＩＲ８、第９の鏡ＭＩＲ９、第１０の鏡ＭＩＲ１０を備える。５０ｎｍを下回る構造体を結像する第２の実施の形態の対物光学系は、６枚の鏡、即ち、鏡ＭＩＲ１、鏡ＭＩＲ２、鏡ＭＩＲ３、鏡ＭＩＲ４、鏡ＭＩＲ５、鏡ＭＩＲ６を備えた第１小対物光学系２９０００を含み、これらの鏡は順に、凹面鏡−凹面鏡−凸面鏡−凹面鏡−凸面鏡−凹面鏡である。第１小対物光学系２９０００は、鏡ＭＩＲ１、鏡ＭＩＲ２、鏡ＭＩＲ３、鏡ＭＩＲ４を備えた第１小対物光学系部分３００００と、鏡ＭＩＲ５、鏡ＭＩＲ６を備えた第２小対物光学系部分３０００２に分けられる。第２小対物光学系２９０１０は、全てが凹面鏡として構成される鏡ＭＩＲ７、鏡ＭＩＲ８、鏡ＭＩＲ９、鏡ＭＩＲ１０を備える。第２小対物光学系２９０１０は、鏡ＭＩＲ７、鏡ＭＩＲ８を備えた第１部分対物光学系対応部３０００４と、鏡ＭＩＲ９、鏡ＭＩＲ１０を備えた第２部分対物光学系対応部３０００６を含む。動作波長が１００ｎｍ、縮小倍率が８倍で像側開口数はＮＡ＝Ｏ．８５である。像フィールド寸法は、結像面において１３ｘ１ｍｍ2である。即ち、像側フィールド幅Ｄｘ＝１３ｍｍ、像側フィールド長Ｄｙ＝１ｍｍ、像側フィールド半径Ｄｒ＝１４．５ｍｍ。更に、解像度は４１ｎｍ、対物光学系全長は１９４２ｍｍである。像側ＷRMS＝０．００１３λ、像側フィールド湾曲６ｎｍ。鏡ＭＩＲ７、鏡ＭＩＲ８、鏡ＭＩＲ９、鏡ＭＩＲ１０は開口部を有する。鏡ＭＩＲ１、鏡ＭＩＲ２、鏡ＭＩＲ３、鏡ＭＩＲ４、鏡ＭＩＲ５、鏡ＭＩＲ６は開口部を有さない。フィールドと独立した遮光を生じる遮光部分の半径は開口半径の２８％である。更に、像側の自由な動作距離は１５ｍｍ、対象側の自由な動作距離は５０ｍｍである。フィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、鏡ＭＩＲ１、鏡ＭＩＲ２、鏡ＭＩＲ３、鏡ＭＩＲ４、鏡ＭＩＲ５、鏡ＭＩＲ６、鏡ＭＩＲ７、鏡ＭＩＲ８、鏡ＭＩＲ９、鏡ＭＩＲ１０において３０°である。鏡ＭＩＲ１、鏡ＭＩＲ２、鏡ＭＩＲ３、鏡ＭＩＲ４、鏡ＭＩＲ５、鏡ＭＩＲ６、鏡ＭＩＲ７、鏡ＭＩＲ８、鏡ＭＩＲ９、鏡ＭＩＲ１０に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は３２．４°である。鏡ＭＩＲ１、鏡ＭＩＲ２、鏡ＭＩＲ３、鏡ＭＩＲ４、鏡ＭＩＲ５、鏡ＭＩＲ６、鏡ＭＩＲ７、鏡ＭＩＲ８、鏡ＭＩＲ９、鏡ＭＩＲ１０それぞれに入射する光線の最大角度範囲ΔΘmaxは、３３．３°である。子午面における最大の鏡の寸法は６５０ｍｍである。ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は７０４ｍｍである。図示された投影対物光学系は少なくとも４つの瞳面を有する。少なくとも１つの瞳面は、開口絞りの位置決め作業を行えるように配置しており、少なくとも１つの他の瞳面は、遮光絞り、又は陰影絞りの位置決め作業を行えるように配置している。例えば、陰影絞りを鏡ＭＩＲ２に設けてもよい。光学系の光学データを表１７に列挙する。光学系は合計で３つの中間像、ＺＷＩ１、ＺＷＩ２、ＺＷＩ３を有する。本実施の形態は、フィールド中心点を通る主光線の入射角が低く、３０度を下回る点において優れている。開口絞りＢは第２の鏡ＭＩＲ２上、又は第２の鏡ＭＩＲ２近傍に設ける。或いは、開口絞りＢを第２小対物光学系、例えば、鏡ＭＩＲ７上、又は鏡ＭＩＲ９と鏡ＭＩＲ１０の間に設けてもよい。
【０３２１】
ここで、対象物、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８、鏡９、鏡１０、絞り、像を以下のように対応付けるものとする。
対象物：対象物面
鏡１：鏡ＭＩＲ１
鏡２：鏡ＭＩＲ２
鏡３：鏡ＭＩＲ３
鏡４：鏡ＭＩＲ４
鏡５：鏡ＭＩＲ５
鏡６：鏡ＭＩＲ６
鏡７：鏡ＭＩＲ７
鏡８：鏡ＭＩＲ８
鏡９：鏡ＭＩＲ９
鏡１０：鏡ＭＩＲ１０
絞り：開口絞り
像：結像面
【０３２２】
表１７の第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表１７】
2014123131.tif 000028
【０３２３】
図２１に示す光学系が、単独でも、或いは組み合わせても発揮できる一連の優れた利点について以下に説明する。
【０３２４】
第１の利点は、少なくとも５枚の鏡と、第４の鏡ＭＩＲ４と第５の鏡ＭＩＲ５の間に中間像ＺＷＩ１を結像する、第１小対物光学系部分３００００と第２小対物光学系部分３０００２を含む第１小対物光学系を備える点である。図２１に示すように、この光学系は、凸面鏡の数が最大でも２枚という利点がある。通常、凸面鏡は入射角を高くするため、反射性低下の原因となる。したがって、使用する凸面鏡の枚数を可能な限り少なくすることは、光学系全体の透過性にとって有利である。
【０３２５】
特に、図２１に示すように光学系において、部分対物光学系対応部３００４、３００６を含む第２小対物光学系２９１０は凸面鏡を有さない方が有利である。第２小対物光学系の凸面鏡は通常、そこに配置された他の凹面鏡よりも直径が小さい。しかしながら、陰影を含まない光線を導くために必要な孔を設けるために要する直径は、凹面鏡の場合も凸面鏡の場合も同様である。このため、瞳の遮光部分の割合は凸面鏡の場合の方が凹面鏡の場合よりも大きくなり、結像のコントラストに悪影響を及ぼすこととなる。
【０３２６】
図２２に、寸法が５０ｎｍを下回る構造体を結像する第３の実施の形態の対物光学系を示す。この対物光学系は、１０枚の鏡、即ち、第１の鏡ＭＩＲ１、第２の鏡ＭＩＲ２、第３の鏡ＭＩＲ３、第４の鏡ＭＩＲ４、第５の鏡ＭＩＲ５、第６の鏡ＭＩＲ６、第７の鏡ＭＩＲ７、第８の鏡ＭＩＲ８、第９の鏡ＭＩＲ９、第１０の鏡ＭＩＲ１０を備える。本実施の形態の光学系は、鏡ＭＩＲ１、鏡ＭＩＲ２、鏡ＭＩＲ３、鏡ＭＩＲ４、鏡ＭＩＲ５、鏡ＭＩＲ６を備えた第１小対物光学系２９０００を含み、これらの鏡は順に、凸面鏡−凹面鏡−凹面鏡−凸面鏡−凸面鏡−凹面鏡である。第２小対物光学系２９０１０は、鏡ＭＩＲ７、鏡ＭＩＲ８、鏡ＭＩＲ９、鏡ＭＩＲ１０を備え、これらの鏡は順に、凸面鏡−凹面鏡−凹面鏡−凹面鏡−凹面鏡である。第１小対物光学系とは異なり、本実施の形態の第２小対物光学系は、鏡ＭＩＲ７、鏡ＭＩＲ８を備えた第１部分対物光学系対応部３０００４と鏡ＭＩＲ９、鏡ＭＩＲ１０を備えた第２部分対物光学系対応部３０００６とに分けられる。動作波長が１００ｎｍ、縮小倍率が８倍で像側開口数はＮＡ＝Ｏ．９０である。像フィールド寸法は、結像面において１３ｘ１ｍｍ2である。即ち、像側フィールド幅Ｄｘ＝１３ｍｍ、像側フィールド長Ｄｙ＝１ｍｍ、像側フィールド半径Ｄｒ＝２．５ｍｍ。像側ＷRMS＝０．００２λ、像側フィールド湾曲５ｎｍ。更に、解像力は３９ｎｍ、光学系全長は１５１０ｍｍである。鏡ＭＩＲ７、鏡ＭＩＲ８、鏡ＭＩＲ９、鏡ＭＩＲ１０は開口部を有する。鏡ＭＩＲ１、鏡ＭＩＲ２、鏡ＭＩＲ３、鏡ＭＩＲ４、鏡ＭＩＲ５、鏡ＭＩＲ６は開口部を有さない。フィールドと独立した遮光を生じる遮光部分の半径は開口半径の２４％である。更に、像側の自由な動作距離は２０ｍｍ、対象側の自由な動作距離は１２０ｍｍである。フィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、鏡ＭＩＲ１、鏡ＭＩＲ２、鏡ＭＩＲ３、鏡ＭＩＲ４、鏡ＭＩＲ５、鏡ＭＩＲ６、鏡ＭＩＲ７、鏡ＭＩＲ８、鏡ＭＩＲ９、鏡ＭＩＲ１０において３６．１°である。鏡ＭＩＲ１、鏡ＭＩＲ２、鏡ＭＩＲ３、鏡ＭＩＲ４、鏡ＭＩＲ５、鏡ＭＩＲ６、鏡ＭＩＲ７、鏡ＭＩＲ８、鏡ＭＩＲ９、鏡ＭＩＲ１０に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は４４．４°である。鏡ＭＩＲ１、鏡ＭＩＲ２、鏡ＭＩＲ３、鏡ＭＩＲ４、鏡ＭＩＲ５、鏡ＭＩＲ６、鏡ＭＩＲ７、鏡ＭＩＲ８、鏡ＭＩＲ９、鏡ＭＩＲ１０それぞれに入射する光線の最大角度範囲ΔΘmaxは、２４．２°である。子午面における最大の鏡の寸法は７６７ｍｍである。ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は７８０ｍｍである。光学系の光学データを表１８に列挙する。光学系は合計で２つの中間像、即ち、中間像ＺＷＩ１、ＺＷＩ２を結像する。
【０３２７】
ここで、対象物、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８、鏡９、鏡１０、絞り、像を以下のように対応付けるものとする。
対象物：対象物面
鏡１：鏡ＭＩＲ１
鏡２：鏡ＭＩＲ２
鏡３：鏡ＭＩＲ３
鏡４：鏡ＭＩＲ４
鏡５：鏡ＭＩＲ５
鏡６：鏡ＭＩＲ６
鏡７：鏡ＭＩＲ７
鏡８：鏡ＭＩＲ８
鏡９：鏡ＭＩＲ９
鏡１０：鏡ＭＩＲ１０
絞り：開口絞り
像：結像面
【０３２８】
表１８の第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表１８】
2014123131.tif 000029
【０３２９】
図２２に示す光学系は、図２１に示す実施の形態の場合のように第１小対物光学系２９０００を部分対物光学系に分けることはできないが、少なくとも５枚の鏡を備え、中間像を結像しないという優れた利点がある。第２小対物光学系２９０１０は２つの部分対物光学系３００４、３００６を備える。
【０３３０】
図２３に、本発明の更なる態様に従った、動作波長が１００ｎｍ、縮小倍率が８倍で像側開口数がＮＡ＝Ｏ．８５で、中間像を結像する第１の実施の形態の対物光学系を示す。
【０３３１】
本発明の投影対物光学系は、第１部分対物光学系８１００と第２部分対物光学系８２００の２つの部分対物光学系を備える。第１部分対物光学系は、６枚の鏡、即ち、鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６を備える。対象物面８０１０から結像面８０２０への光路内で、第１の鏡Ｓ１は凸面鏡であり、第２の鏡Ｓ２は凹面鏡であり、第３の鏡Ｓ３は凹面鏡であり、第４の鏡Ｓ４は凸面鏡であり、第５の鏡Ｓ５は凸面鏡であり、第６の鏡Ｓ６は凹面鏡である。第１部分対物光学系の像倍率は、―０．３３倍である。例えば、レチクルを配置する対象物面には参照番号８０１０を付す。光軸には記号ＨＡを付す。個々の鏡部位は光軸に対して回転対称である。対象物面８０１０から結像面８０２０への光学系全長は１３００ｍｍであり、これを単に全長と呼び、記号ＢＬを付す。第１部分対物光学系はフィールドグループとも呼び、鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６を備える。これらの鏡は、フィールドに依存する像歪みを補正しうる軸外鏡部位である。
【０３３２】
第１部分対物光学系８１００は、開口グループとも呼ばれ、像倍率が−３．３８の第２部分対物光学系８２００と接続する。
【０３３３】
第２部分対物光学系８２００は、２枚の鏡、即ち、開口グループの第１の鏡である凸面鏡と第２の鏡である凹面鏡から構成される。開口グループを構成する凸面鏡に記号ＳＫ１、凹面鏡に記号ＳＫ２を付す。凹面鏡ＳＫ２は、投影対物光学系の対象物面８１００から結像面８０２０へ進む光線束を通過させる開口部Ａを有する。頂点ＶＳＫ１、即ち凹面鏡ＳＫ１の頂点と結像面８０２０との間の距離Ｄ、図面から明らかなように、いわゆる像側動作距離は、１２ｍｍを上回り、好ましくは１５ｍｍを上回り、更に好ましくは３０ｍｍを上回る。
【０３３４】
図示された投影対物光学系は、最大（ｍａｘｉｍａｌ）１つの中間像ＺＷ１を、フィールドグループと開口グループの間、即ち、第１部分対物光学系８１００と第２部分対物光学系８２００の間に結像する。中間像ＺＷ１は、開口グループを構成する凹面鏡ＳＫ２の開口部Ａ近傍に位置する。
【０３３５】
図２３に示す実施の形態において作業可能な開口絞りＢは、開口グループの凸面鏡ＳＫ１と凹面鏡ＳＫ２の間の光路内に設けられる。
【０３３６】
図２３に示す実施の形態は、光学的光路で最後に位置するフィールドグループの鏡Ｓ６が凹面鏡である点において優れている。これにより、瞳の陰影を極めて小さくすることができ、本実施例においては１２％を下回った。更に、本発明の実施の形態では、入射瞳の横断幅が負の値となる。像フィールドの寸法は、１３ｘ１ｍｍ2、即ち、像側フィールド幅はＤｘ＝１３ｍｍ、像側フィールド長はＤｙ＝１ｍｍ、像側フィールド半径はＤｒ＝１２ｍｍ。解像度は５０ｎｍ、像側ＷRMSは０．００７λで、像側フィールド湾曲は８ｎｍ。鏡ＳＫ１と鏡ＳＫ２は開口部を有する。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６は開口部を有さない。フィールドと独立した遮光を生じる遮光部分の半径は開口半径の３４％である。像側の自由な動作距離は３０ｍｍ、対象側の自由な動作距離は１０３ｍｍである。フィールド中心点へ進む主光線ＣＲの最大入射角度ΘCR(max)は、鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２において３９．７°である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は５２．２°である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１、鏡ＳＫ２それぞれに入射する光線の最大角度範囲ΔΘmaxは、２３．６°である。子午面における最大の鏡の寸法は６９３ｍｍである。ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は７０６ｍｍである。
【０３３７】
図２３に示す光学系の光学データを以下の表１９に列挙する。
【０３３８】
ここで、対象物、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、絞り、鏡６、像を以下のように対応付けるものとする。
対象物：対象物面
鏡１：鏡Ｓ１
鏡２：鏡Ｓ２
鏡３：鏡Ｓ３
鏡４：鏡Ｓ４
鏡５：鏡Ｓ５
鏡６：鏡Ｓ６
鏡７：凸面鏡ＳＫ１
鏡８：凹面鏡ＳＫ２
絞り：開口絞り
【０３３９】
表１９の第１部に光学データを改めて列挙し、第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表１９】
2014123131.tif 000030
【０３４０】
図２４に、本発明の更なる態様に従った、波長が１００ｎｍ、縮小倍率が８倍、開口数がＮＡ＝０．７で、中間像ＺＷ１を結像する第２の実施の形態の８反射鏡対物光学系を示す。図２３と同様の構成には同様の参照番号を付す。
【０３４１】
図２４に示す光学系の光学データを以下の表２０に列挙する。
【０３４２】
ここで、鏡１、鏡２、鏡３、鏡４、鏡５、鏡６、鏡７、鏡８、絞りを以下のように対応付けるものとする。
鏡１：鏡Ｓ１
鏡２：鏡Ｓ２
鏡３：鏡Ｓ３
鏡４：鏡Ｓ４
鏡５：鏡Ｓ５
鏡６：鏡Ｓ６
鏡７：凸面鏡ＳＫ１
鏡８：凹面鏡ＳＫ２
絞り：開口絞り
【０３４３】
表２０の第１部に光学データを改めて列挙し、第２部にそれぞれの鏡表面の非球面定数を記載する。
【表２０】
2014123131.tif 000031
【０３４４】
図２４に示す実施の形態においてフィールド寸法は、結像面において１３ｘ１ｍｍ2である。即ち、像側フィールド幅Ｄｘ＝１３ｍｍ、像側フィールド長Ｄｙ＝１ｍｍ、像側フィールド半径Ｄｒ＝１７．５ｍｍ。解像度５０ｎｍで、対物光学系全長は１４７０ｍｍである。像側ＷRMS＝０．１４λ、像側フィールド湾曲１２５ｎｍ。鏡ＳＫ１と鏡ＳＫ２は開口部を有する。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６は開口部を有さない。フィールドと独立した遮光を生じる遮光部分の半径は開口半径の５７％である。更に、像側の自由な動作距離は３０ｍｍ、対象側の自由な動作距離は１００ｍｍである。フィールド中心点へ進む主光線の最大入射角度ΘCR(max)は、鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１と鏡ＳＫ２において２５．４°である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１と鏡ＳＫ２に対する各光線の最大入射角度Θmax（ｍａｘ）は３２．４°である。鏡Ｓ１、鏡Ｓ２、鏡Ｓ３、鏡Ｓ４、鏡Ｓ５、鏡Ｓ６、鏡ＳＫ１と鏡ＳＫ２それぞれに入射する光線の最大角度範囲ΔΘmaxは、２０．５°である。子午面における最大の鏡の寸法は９４５ｍｍである。ｘ軸方向の最大の鏡の寸法は９６０ｍｍである。
【０３４５】
図２３に示す実施の形態とは異なり、図２４に示す実施の形態において、第１部分対物光学系８１００を構成する、光路内の最後の鏡Ｓ６は凸面鏡である。更に、入射瞳の横断幅は正の値である。これは、特に第１部分対物光学系において、入射角を極めて小さくして、光学系を小型に設計できるという利点がある。更に、本実施の形態において、開口絞りを、開口グループ内の第７の鏡と第８の鏡の間の図示した位置の代わりに、フィールドグループ内に（図示してない）、好ましくは、鏡、例えば、第２の鏡の近傍、または第２の鏡に直接設けることができる。このような構成は、瞳の陰影を画定する遮光絞りも同様にこの鏡に設ける、例えば、非反射被膜によって実現できるという利点を有する。
【符号の説明】
【０３４６】
１００        第１部分対物光学系
２００        第２部分対物光学系
３００        第３部分対物光学系
２１００      マイクロリソグラフィー投影露光装置
２１０１      投影対物光学系
２１０２      結像面
２１０３      対象物面
２１０５      光軸
２１１０      光源
２１２０      照明システム
２１３０      支持構造部（作業面）
２１４０      マスク
２１５０      基板
２１５２      光線束
２４００      開口部を有さない部分対物光学系
２４５０      開口部を有さない部分対物光学系
２５００      開口部を有する部分対物光学系
２５５０      開口部を有する部分対物光学系
２９１２      鏡上に位置する遮光絞り
２９２６      鏡の間に位置する遮光絞り
２９３０      鏡の間に位置する遮光絞り
２７００      リングフィールド
２７０５      フィールド中心点
１００００    第１部分対物光学系（第１小対物光学系）
２００００    第２部分対物光学系（第２小対物光学系）
２９０００    第１小対物光学系
２９０１０    第２小対物光学系
８１００      第１部分対物光学系
８２００      第２部分対物光学系
【図１ａ】
2014123131.tif 000032
【図１ｂ】
2014123131.tif 000033
【図１ｃ】
2014123131.tif 000034
【図１ｄ】
2014123131.tif 000035
【図１ｅ】
2014123131.tif 000036
【図１ｆ】
2014123131.tif 000037
【図１ｇ】
2014123131.tif 000038
【図１ｈ】
2014123131.tif 000039
【図１ｉ】
2014123131.tif 000040
【図１ｊ】
2014123131.tif 000041
【図１ｋ】
2014123131.tif 000042
【図１ｌ】
2014123131.tif 000043
【図１ｍ】
2014123131.tif 000044
【図１ｎ】
2014123131.tif 000045
【図１ｏ】
2014123131.tif 000046
【図１ｐ】
2014123131.tif 000047
【図１ｑ】
2014123131.tif 000048
【図２】
2014123131.tif 000049
【図３】
2014123131.tif 000050
【図４】
2014123131.tif 000051
【図５】
2014123131.tif 000052
【図６ａ】
2014123131.tif 000053
【図６ｂ】
2014123131.tif 000054
【図６ｃ】
2014123131.tif 000055
【図６ｄ】
2014123131.tif 000056
【図６ｅ】
2014123131.tif 000057
【図７】
2014123131.tif 000058
【図８】
2014123131.tif 000059
【図９】
2014123131.tif 000060
【図１０】
2014123131.tif 000061
【図１１】
2014123131.tif 000062
【図１２】
2014123131.tif 000063
【図１３】
2014123131.tif 000064
【図１４】
2014123131.tif 000065
【図１５】
2014123131.tif 000066
【図１６】
2014123131.tif 000067
【図１７】
2014123131.tif 000068
【図１８】
2014123131.tif 000069
【図１９】
2014123131.tif 000070
【図２０】
2014123131.tif 000071
【図２１】
2014123131.tif 000072
【図２２】
2014123131.tif 000073
【図２３】
2014123131.tif 000074
【図２４】
2014123131.tif 000075
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月7日(2014.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物面を結像面に結像する結像光学系であって、
前記対象物面から前記結像面に結像ビーム経路に沿って結像放射を導く複数の素子を備え、
前記光学系の子午面において、前記結像ビーム経路は、各素子表面において２２°を下回る最大入射角を有し、
前記光学系は、少なくとも０．４の像側開口数を有し、
前記光学系は、反射式対物光学系であり、
前記素子の少なくとも一つは、前記結像ビーム経路に沿った結像放射を通過させる開口部を有し、
前記開口部は、前記光学系の瞳面において、開口半径の３０％以下の遮光にする、
結像光学系。
【請求項２】
前記結像ビーム経路に沿った前記結像放射を通過させる開口部を有する、少なくとも２つの素子を有する、
請求項１に記載の結像光学系。
【請求項３】
前記複数の素子の少なくとも一つは、前記結像ビーム経路に沿った前記結像放射を通過させる開口部を有さない、請求項１又は請求項２に記載の結像光学系。
【請求項４】
波長が１９３ｎｍ以下のマイクロリソグラフィー投影光学系として、構成される、
請求項１から請求項３迄の何れかに記載の結像光学系。
【請求項５】
前記結像光学系は、マイクロリソグラフィー投影露光装置、顕微鏡又は検査システムの一部である、
請求項１から請求項４迄の何れかに記載の結像光学系。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０３４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０３４５】
図２３に示す実施の形態とは異なり、図２４に示す実施の形態において、第１部分対物光学系８１００を構成する、光路内の最後の鏡Ｓ６は凸面鏡である。更に、入射瞳の横断幅は正の値である。これは、特に第１部分対物光学系において、入射角を極めて小さくして、光学系を小型に設計できるという利点がある。更に、本実施の形態において、開口絞りを、開口グループ内の第７の鏡と第８の鏡の間の図示した位置の代わりに、フィールドグループ内に（図示してない）、好ましくは、鏡、例えば、第２の鏡の近傍、または第２の鏡に直接設けることができる。このような構成は、瞳の陰影を画定する遮光絞りも同様にこの鏡に設ける、例えば、非反射被膜によって実現できるという利点を有する。
また、さらに以下のような実施形態も考えられる。
（４）
光線束を通過させる開口部を有さない鏡（Ｓ１）を少なくとも１枚備える第１部分対物光学系（１００）と、
少なくとも１枚の１次鏡（ＳＫ１）と１枚の２次鏡（ＳＫ２）を有する第２部分対物光学系（２００）とを含み、
前記１次鏡（ＳＫ１）と前記２次鏡（ＳＫ２）が、前記光線束を通過させる開口部を有し、
開口絞り（Ｂ）が、前記第１部分対物光学系（１００）に配置される、
結像光学系。
（５）
マイクロリソグラフィー投影対物光学系が、対象物面（１０）と結像面（２０）を備え、
前記光線束が、前記対象物面（１０）から前記結像面（２０）へ進む光路内において、前記マイクロリソグラフィー投影対物光学系を通過する、
（４）記載の結像光学系。
（６）
前記対物光学系は、像側開口数ＮＡが、ＮＡ＞０．４である
（４）又は（５）迄の何れかに記載の結像光学系。
（７）
前記マイクロリソグラフィー投影対物光学系が、軸（ＨＡ）を有し、
前記光線束が、前記鏡（Ｓ１）の反射面に入射し、
少なくとも前記反射面が、前記鏡（Ｓ１）の軸外部位によって構成される、
（４）から（６）迄の何れかに記載の結像光学系。
（８）
前記第１部分対物光学系が、前記鏡（Ｓ１）の下流側で、前記１次凹面鏡（ＳＫ１）の上流の光路内に配置される第２の鏡（Ｓ２）を備え、
前記第２の鏡（Ｓ２）が、光線束を通過させる開口部を有さない、
（４）から（７）迄の何れかに記載の結像光学系。
（９）
前記光線束が、前記第２の鏡（Ｓ２）の第２の反射面に入射し、 
少なくとも前記第２の反射面が、前記第２の鏡（Ｓ２）の第２の軸外部位によって構成される、
（８）に記載の結像光学系。
（１０）
前記開口絞り（Ｂ）が、前記第１部分対物光学系（１００）上に若しくは近傍に配置される、
（４）から（９）迄の何れかに記載の結像光学系。
（１１）
前記第２部分対物光学系（２００）の前記１次鏡（ＳＫ１）と前記２次鏡（ＳＫ２）は、凹面鏡として構成される、
（４）から（１０）迄の何れかに記載の結像光学系。
（１２）
前記開口絞り（Ｂ）は、前記第１部分対物光学系（１００）の瞳面に配置される、
（４）から（１１）迄の何れかに記載の結像光学系。
（１３）
前記開口絞り（Ｂ）は、前記第１部分対物光学系（１００）の二つの鏡の間に配置される、
（４）から（１２）迄の何れかに記載の結像光学系。
（１４）
前記開口絞り（Ｂ）は、前記第１部分対物光学系（１００）の鏡に直接配置される、
（４）から（１２）迄の何れかに記載の結像光学系。
（１５）
前記開口絞り（Ｂ）は、前記第１部分対物光学系（１００）の鏡の上流に直接配置される、
（４）から（１３）迄の何れかに記載の結像光学系。
（１６）
前記開口絞り（Ｂ）は、前記第１部分対物光学系（１００）の第２の鏡（Ｓ２０）上の前記結像ビーム経路に配置される、
（４）から（１５）迄の何れかに記載の結像光学系。
（１７）
前記開口絞り（Ｂ）は、前記第１部分対物光学系（１００）の第１の鏡（Ｓ１０）上の前記結像ビーム経路に配置される、
（４）から（１５）迄の何れかに記載の結像光学系。
（１８）
前記第１部分対物光学系が、前記第１の鏡（Ｓ１）、前記第２の鏡（Ｓ２）、第５の鏡（Ｓ５）、第６の鏡（Ｓ６）からなる４枚の鏡を備え、
前記光路において、前記第５の鏡（Ｓ５）は、前記第２の鏡（Ｓ２）の下流に位置し、前記第６の鏡（Ｓ６）は、前記第５の鏡（Ｓ５）の下流に位置し、前記第６の鏡（Ｓ６）は、前記第１次凹面鏡（ＳＫ１）の上流に位置する、
（４）から（１７）迄の何れかに記載の結像光学系。
（１９）
前記４枚の鏡（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ６）は、前記第１部分対物光学系内の前記対象物面から前記結像面に進む光路に位置する順に、
凹面鏡―凸面鏡―凸面鏡―凹面鏡、又は
凸面鏡―凹面鏡―凸面鏡―凹面鏡、又は
凹面鏡―凹面鏡―凸面鏡―凹面鏡、又は
平面鏡―凹面鏡―凸面鏡―凹面鏡である、
（１８）記載の結像光学系。
（２０）
開口絞りが、前記第１部分対物光学系（１００）内の前記第５の鏡（Ｓ５）上に設けられる、
（１８）及び（１９）の何れかに記載の結像光学系。
（２１）
前記対物光学系は、開口絞り及び陰影絞りを備え、
前記陰影絞りは、前記結像光学系の各鏡の位置から離間している絞り面内に設けられる、
（４）から（２０）迄の何れかに記載の結像光学系。
（２２）
前記開口絞り及び前記陰影絞りは、別々の絞り面に設けられる、（２１）記載の結像光学系。
（２３）
対物光学系が、対象物面（１０）及び結像面（２０）を備え、
光線束が、前記対象物面（１０）から前記結像面（２０）へ進む光路において、結像光学系を通過し、
光線束を通過させる開口部を有さない、少なくとも１枚の鏡（Ｓ１００、Ｓ２００、Ｓ３００、Ｓ４００）を有する第１部分対物光学系（１００）と、
少なくとも１枚の１次鏡（Ｓ５００）と、２次鏡（Ｓ６００）とを有する第２部分対物光学系（２００）とを含み、
前記１次鏡（Ｓ５００）と前記２次鏡（Ｓ６００）とは、前記光線束を通過させる開口部を有し、
前記第１部分対物光学系が、４枚の鏡（Ｓ１００からＳ４００）を備え、前記第２部分対物光学系が、２枚の鏡（Ｓ５００及びＳ６００）を備える、６枚の鏡（Ｓ１００からＳ６００）を備え、
像側開口数ＮＡが、ＮＡ＞０．４であり、
像側フィールドの最大寸法（Ｄｘ、Ｄｙ）が、１ｍｍを上回る、
結像光学系。
（２４）
前記結像光学系は、反射式対物光学系として構成される、
（２３）に記載の結像光学系。
（２５）
前記第１部分対物光学系の前記鏡（Ｓ１００からＳ４００）の一つは、光線束を通過させる開口部を有する
（２３）又は（２４）に記載の結像光学系。
（２６）
像側開口数が、０．５である、
（２３）から（２５）迄の何れかに記載の結像光学系。
（２７）
陰影絞り（ＡＢ）が、前記第３の鏡（Ｓ３００）と前記第４の鏡（Ｓ４００）との間の前記光線束の光路に配置される、
（２３）から（２６）迄の何れかに記載の結像光学系。
（２８）
前記陰影絞り（ＡＢ）は、前記開口部の総開口半径の４０％を下回る陰影半径に達する、
（２７）に記載の結像光学系。
（２９）
開口絞り（Ｂ）が、前記第５の鏡（Ｓ５００）と前記第６の鏡（Ｓ６００）との間の前記光線束の光路に配置される、
（２３）から（２８）迄の何れかに記載の結像光学系。
（３０）
前記光線束の光路に配置される前記第２の鏡（Ｓ２００）は、凹面鏡として構成される、
（２３）から（２９）迄の何れかに記載の結像光学系。
（３１）
前記光線束の光路に配置される前記第５の鏡（Ｓ５００）は、凸面鏡として構成される、
（２３）から（３０）迄の何れかに記載の結像光学系。
（３２）
動作波長が、１３．５ｎｍである、
（２３）から（３１）迄の何れかに記載の結像光学系。
（３３）
縮小結像倍率が、８倍である、
（２３）から（３２）迄の何れかに記載の結像光学系。
（３４）
像フィールドの寸法が、１３ｍｍｘ１ｍｍである、
（２３）から（３３）迄の何れかに記載の結像光学系。
（３５）
像側フィールド半径が、９．７５ｍｍである、
（２３）から（３４）迄の何れかに記載の結像光学系。
（３６）
像側フィールド半径が、１０ｍｍ乃至５０ｍｍの範囲である、
（２３）から（３５）迄の何れかに記載の結像光学系。
（３７）
最大主光線角度が、前記鏡（Ｓ１００からＳ６００）の一つにおいて３５度である、
（２３）から（３６）迄の何れかに記載の結像光学系。
（３８）
最大入射角が、前記鏡（Ｓ１００からＳ６００）の一つにおいて４０％である、
（２３）から（３７）迄の何れかに記載の結像光学系。
（３９）
入射角の最大範囲が、前記鏡（Ｓ１００からＳ６００）の一つにおいて２５度を下回る、
（２３）から（３８）迄の何れかに記載の結像光学系。
（４０）
前記物体面（１０）と前記像面（２０）との間の距離が、２メートルを下回る、
（２３）から（３９）迄の何れかに記載の結像光学系。
（４１）
前記物体面（１０）と前記像面（２０）との間に、中間像がある、
（２３）から（４０）迄の何れかに記載の結像光学系。
（４２）
前記中間像が、幾何学的に最も近い第２部分対物光学系の鏡への光軸に沿った距離が、対物光学系全長の１５％を下回る、
（２３）から（４１）迄の何れかに記載の結像光学系。
（４３）
前記第１部分対物光学系の長さは、結像光学系の全長の１６％を上回る、
（２３）から（４２）迄の何れかに記載の結像光学系。
（４４）
対象物面を結像面に結像する結像光学系であって、
前記対象物面から前記結像面に結像ビーム経路に沿って結像放射を導く複数の素子を備え、
前記複数の素子は、第１部分対物光学系及び第２部分対物光学系を備え、
前記第２部分対物光学系は、マンジャン鏡を備える、
結像光学系。
（４５）
前記マンジャン鏡は、前記結像面に最も近い、前記結像光学系の光学素子である、
（４４）に記載の結像光学系。
（４６）
前記第１部分対物光学系は、前記結像ビーム経路に沿った結像放射を通過させる開口部を有さない少なくとも一つの鏡を備える、
（４４）または（４５）迄の何れかに記載の結像光学系。
（４７）
前記第２部分対物光学系は、前記結像ビーム経路に沿った結像放射を通過させる開口部を有する少なくとも一つの鏡を備える、
（４４）から（４６）迄の何れかに記載の結像光学系。
（４８）
前記マンジャン鏡が、前記第２部分対物光学系の前記結像ビーム経路における第１の鏡である、
（４４）から（４７）迄の何れかに記載の結像光学系。
（４９）
前記結像光学系は、１０の鏡を備える、
（４４）から（４８）迄の何れかに記載の結像光学系。
（５０）
前記対物光学系は、８倍の縮小倍率を持つ、
（４４）から（４９）迄の何れかに記載の結像光学系。
（５１）
前記マンジャン鏡と前記結像面との間の像側動作距離は、１０ｍｍである、
（４４）から（５０）迄の何れかに記載の結像光学系。