(57)【要約】【課題】マイクロリソグラフィのための投影対物系、投影露光装置、投影対物系を利用して半導体素子及び他の種類のマイクロデバイスを製作する方法、及び投影対物系に対して交換可能要素として用いることができる光学補正プレートを提供する。【解決手段】光学補正プレートは作動放射線に対して透過的な材料から作られた本体を有し、本体は、第１の光学面、第２の光学面、第１及び第２の光学面に対して実質的に垂直なプレート法線、厚みプロフィールを有する。第１，第２の光学面は、第１の光学面が、第１の山から谷までの値ＰＶ１＞λを有する非回転対称非球面の第１の面プロフィールを有し、第２の光学面が、第２の山から谷までの値ＰＶ２＞λを有する非回転対称非球面の第２の面プロフィールを有し、プレート厚が、光学補正プレートにわたって０．１＊（ＰＶ１＋ＰＶ２Ｖよりも小さく変化する点で類似である。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影対物系の物体面内の物体視野からのパターンを投影対物系の像面内の像視野へと作動波長λ付近の波長帯域からの電磁作動放射線を用いて結像させるように配置された複数の光学要素、
を含み、
前記光学要素は、光学補正プレートを含み、
前記光学補正プレートは、前記作動放射線に対して透過的な材料から作られた本体を含み、該本体は、第１の光学面、第２の光学面、該第１及び第２の光学面に実質的に垂直なプレート法線、及び該プレート法線と平行に測定される該第１の光学面と該第２の光学面の間の距離として定められるプレート厚の厚みプロフィールを有し、
前記第１の光学面及び前記第２の光学面は、
前記第１の光学面が、第１の山から谷までの値ＰＶ１＞λを有する非回転対称非球面の第１の面プロフィールを有し、
前記第２の光学面が、第２の山から谷までの値ＰＶ２＞λを有する非回転対称非球面の第２の面プロフィールを有し、かつ
前記プレート厚が、前記光学補正プレートにわたって０．１*（ＰＶ１＋ＰＶ２）／２よりも小さく変化する、
という点で類似である、
ことを特徴とする投影対物系。
【請求項２】
ＰＶ１＞５*λ及びＰＶ２＞５*λであることを特徴とする請求項１に記載の投影対物系。
【請求項３】
前記第１及び第２の面プロフィールの各々は、ｎ≧２が整数である場合に、前記プレート法線に平行な対称軸に関して実質的にｎ重の放射相称性を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投影対物系。
【請求項４】
前記第１及び第２の光学面の各々は、前記プレート法線に垂直な第１の方向に正の第１の曲率と、該プレート法線及び該第１の方向に垂直な第２の方向に負の曲率とを備えた鞍形状を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の投影対物系。
【請求項５】
前記プレート厚は、前記光学補正プレートにわたって０．０５*（ＰＶ１＋ＰＶ２）／２よりも小さく変化することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の投影対物系。
【請求項６】
前記補正プレートは、不均一な厚みプロフィールを有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の投影対物系。
【請求項７】
前記プレート厚は、前記光学補正プレートにわたって１０ｎｍよりも大きく変化することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の投影対物系。
【請求項８】
前記不均一な厚みプロフィールは、ｎ≧２が整数である場合に、前記プレート法線に平行な対称軸に関して実質的にｎ重の放射相称性を有することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の投影対物系。
【請求項９】
前記補正プレートの前記第１の面プロフィール及び前記第２の面プロフィールは、前記第１及び第２の光学面の組合せが優勢な視野収差を誘発するような該補正プレートの位置における前記物体視野と前記像視野の間を通る投影ビームの光線プロフィールに適応されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の投影対物系。
【請求項１０】
前記優勢な視野収差は、視野可変歪曲であることを特徴とする請求項９に記載の投影対物系。
【請求項１１】
前記優勢な視野収差は、アナモフィック歪曲であることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の投影対物系。
【請求項１２】
前記光学補正プレートは、投影対物系の視野面から光学的に遠隔な位置に配置され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項に記載の投影対物系。
【請求項１３】
前記光学要素の少なくとも１つは、前記光学補正プレートと最も近い視野面のとの間に配置されることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の投影対物系。
【請求項１４】
瞳空間が、近軸部分口径比ＳＡＲの絶対値が範囲０．８≦｜ＳＡＲ｜≦１にある領域において投影対物系の瞳面付近に形成され、
前記光学補正プレートは、前記瞳空間に配置される、
ことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の投影対物系。
【請求項１５】
前記光学補正プレートは、前記第１及び前記第２の光学面が、近軸部分口径比ＳＡＲの反対符号によって特徴付けられる位置に配置されるように投影対物系の瞳面に配置されることを特徴とする請求項１４に記載の投影対物系。
【請求項１６】
前記補正プレートは、作動放射線の発散又は収束ビームの領域に配置されることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の投影対物系。
【請求項１７】
前記補正プレートの前記第１の面プロフィール及び前記第２の面プロフィールは、前記第１及び第２の光学面の組合せが優勢な視野収差及びそれに加えて瞳収差を誘発するような該補正プレートの位置における前記物体視野と前記像視野の間を通る作動放射線のビームの光線プロフィールに適応されることを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の投影対物系。
【請求項１８】
投影対物系の像面の領域に配置された放射線感応基板を該投影対物系の物体面の領域に配置されたマスクのパターンの少なくとも１つの像で露光するように構成された投影露光装置であって、
作動波長λ付近の波長帯域からの放射線を放出する放射線源と、
前記放射線源から前記放射線を受光し、かつ前記マスクの前記パターン上に向けられる照明放射線を成形する照明系と、
請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の投影対物系と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１９】
前記投影対物系内の所定の空間において第１のプレートを第２のプレートと交換するように構成された交換デバイスを更に含み、
前記第１及び第２のプレートの少なくとも一方は、光学補正プレートである、
ことを特徴とする請求項１８に記載の投影露光装置。
【請求項２０】
波長λ＞１００ｎｍを有する作動放射線に対して透過的な材料から作られた本体を含み、
不均一な厚みプロフィールを有し、
前記本体は、第１の山から谷までの値ＰＶ１＞λを有する非回転対称非球面の第１の面プロフィールを有する第１の光学面と、第２の山から谷までの値ＰＶ２＞λを有する非回転対称非球面の第２の面プロフィールを有する第２の光学面と、該第１及び第２の光学面に実質的に垂直なプレート法線と、該プレート法線と平行に測定される該第１及び第２の光学面の間で距離として定められるプレート厚の厚みプロフィールとを有する、
ことを特徴とする光学補正プレート。
【請求項２１】
前記プレート厚は、前記第１の光学面と前記第２の光学面が類似であるように光学補正プレートにわたって０．１*（ＰＶ１＋ＰＶ２）／２よりも小さく変化することを特徴とする請求項２０に記載の光学補正プレート。
【請求項２２】
ＰＶ１＞５*λ及びＰＶ２＞５*λであることを特徴とする請求項２０又は請求項２１に記載の光学補正プレート。
【請求項２３】
前記第１及び第２の面プロフィールの各々は、ｎ≧２が整数である場合に、前記プレート法線に平行な対称軸に関して実質的にｎ重の放射相称性を有することを特徴とする請求項２０，請求項２１，又は請求項２２に記載の光学補正プレート。
【請求項２４】
前記第１及び第２の光学面の各々は、前記プレート法線に垂直な第１の方向に正の曲率と、該プレート法線及び該第１の方向に垂直な第２の方向に負の曲率とを備えた鞍形状を有することを特徴とする請求項２０から請求項２３のいずれか１項に記載の光学補正プレート。
【請求項２５】
前記不均一な厚みプロフィールは、ｎ≧２が整数である場合に、前記プレート法線に平行な対称軸に関して実質的にｎ重の放射相称性を有することを特徴とする請求項２０から請求項２４のいずれか１項に記載の光学補正プレート。
【請求項２６】
投影対物系を利用して半導体素子及び他の種類のマイクロデバイスを製作する方法であって、
投影対物系の物体面に規定のパターンを設けるマスクを配置する段階と、
規定の波長を有する紫外放射線で前記マスクを照明する段階と、
請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の投影対物系を用いて前記パターンの像を感光基板上に投影する段階と、
前記投影対物系の結像特性を該投影対物系の入射面と出射面の間の投影ビーム経路内に補正プレートを挿入するか又は該投影ビーム経路から補正プレートを取り出すことによって調節する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
第１のマスクを該第１のマスクとは異なる第２のマスクと交換する段階と、
第１のプレートを第２のプレートと交換する段階と、
を含み、
前記第１及び第２のプレートの少なくとも一方は、光学補正プレートである、
ことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
マスク本体及び該マスク本体の面上に設けられたパターンを有するマスクと、
前記パターンから距離を置いて配置された透過ペリクル本体を有するペリクルと、
前記ペリクルを前記マスクに対して所定の位置に固定するように構成された保持構造体と、
を含み、
前記ペリクル本体の少なくとも１つの面は、前記パターンの構造の構造的特徴の基準パターン構造の対応する構造的特徴に対する相対変位によって引き起こされた歪曲成分を少なくとも部分的に補償するのに有効な非球面面プロフィールを有する、
ことを特徴とするマスク配列。
【請求項２９】
前記非球面面プロフィールは、回転非対称であることを特徴とする請求項２８に記載のマスク配列。
【請求項３０】
マスク本体及び該マスク本体の面上に設けられたパターンを有するマスクと、
前記パターンから距離を置いて配置された透過ペリクル本体を有するペリクルと、
前記ペリクルを前記マスクに対して所定の位置に固定するように構成された保持構造体と、
を含むマスク配列を製造する方法であって、
パターンを測定して、マスク本体上に形成された該パターンの実際の構造を表すパターンデータを生成する段階と、
前記パターンデータから、製造誤差のない理想的パターンを表す基準パターンの対応する構造的特徴からの前記パターンの構造的特徴の相対変位を表す歪曲データを生成する段階と、
前記歪曲データに基づいて前記ペリクル本体の少なくとも１つの面を処理し、前記パターンの構造的特徴の前記基準パターンの対応する構造的特徴に対する相対変位によって引き起こされた歪曲成分を少なくとも部分的に補償するのに有効な非球面面プロフィールを生成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３１】
前記非球面面プロフィールは、回転非対称であることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【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のための投影対物系に関する。更に、本発明は、マイクロリソグラフィのための投影露光装置に関する。更に、本発明は、マイクロリソグラフィのための投影対物系を利用して半導体素子及び他の種類のマイクロデバイスを製作する方法に関する。更に、本発明は、マイクロリソグラフィのための投影対物系に対して交換可能要素として用いることができる光学補正プレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、マイクロリソグラフィ投影露光法及びシステム（機械）は、半導体構成要素及び他の微細パターン構成要素を製作するのに用いられている。マイクロリソグラフィ露光処理は、結像される構造のパターンを担持又は形成するマスク（レチクル）を用いる段階を含む。パターンは、投影対物系の物体面のある一定の領域において照明系と投影対物系の間の投影露光システム内に位置決めされる。１次放射線源によって１次放射線が供給され、１次放射線は、照明系の光学構成要素によって変換され、照明視野内のマスクパターンに誘導される照明放射線が生成される。マスク及びパターンによって修正された放射線は、投影対物系を通過し、投影対物系は、露光される基板が配置された投影対物系の像面内にパターン像を形成する。通常、基板は、放射線感応層（フォトレジスト）を担持する。
【０００３】
マイクロリソグラフィ投影露光システムが集積回路の製造に用いられる場合には、マスク（レチクル）は、集積回路の個々の層に対応する回路パターンを収容することができる。このパターンは、基板として機能する半導体ウェーハ上の露光区域上に結像することができる。
マイクロリソグラフィ投影露光システムの１つの種類では、そのような露光区域は、レチクルのパターン全体を露光区域上に一度に露光することによって照射される。そのような装置は、一般的に、ウェーハステッパと呼ばれる。
【０００４】
一般的に、ステップアンドスキャン装置又はウェーハスキャナと呼ばれる代替露光システムでは、各露光区域は、投影対物系の有効物体視野内の照明ビームに対してマスクを移動し、同時に投影対物系の共役有効像視野内の投影ビームに対して基板をそれぞれの走査方向に移動することによる走査作動で漸次的に照射される。一般的に、マスクは、走査装置内の投影対物系の物体面に対して平行に移動することができるマスクホルダによって所定位置に保持される。一般的に、基板は、走査装置内の像面に対して平行に移動することができる基板ホルダによって保持される。走査方向は、例えば、互いに対して平行、又は互いに対して非平行のものとすることができる。
【０００５】
投影対物系は、一般的に、光軸を定め、それを基準にして投影対物系に属する光学要素が配置される。一般的に、これらの光学要素は、この光軸に関して回転対称であり、光軸は、物体視野及び像視野に対する法線である。この場合、投影対物系の設計は、回転対称であると呼ばれる。一般的に、そのような回転対称設計は、投影対物系の物理的実施状態の全ての光学要素を回転対称であるように設計すべきであることを意味しない。軸上物体視野又は軸外物体視野を有する折り返し投影対物系の場合、及び／又は反射屈折投影対物系の場合には、ビーム経路の折り返し及び貫通は、光学要素における切欠き部、及び／又は例えば折り返しミラーのようなビーム偏向だけのために機能していかなる屈折力も持たない光学要素を必要とする場合がある。
【０００６】
ウェーハの露光中には、投影露光機械は、下記では短く「開口数」とも呼ぶ規定の像側開口数ＮＡと、照明系によって規定される設定（照明設定）、例えば、非コヒーレント照明設定、環状照明設定、双極照明設定、又は四重極照明設定とによって作動される。開口数ＮＡは、投影対物系内の絞り（開口絞り）の位置及び直径によって定められる。マイクロリソグラフィのための投影対物系に対して一般的な開口数は、例えば、０．５，０．６，０．７，０．８，及び０．９，及びこれらの中間の値である。液浸作動に向けて設計された投影露光機械の場合には、開口数は、例えば約５０％だけ高めることができる。一般的に、照明設定は、回折光学要素のような照明系の光学要素によって規定される。
【０００７】
露光の各瞬間には、有効物体視野に属する各視野点からの絞りによって切断された最大放射線束が、有効物体視野から有効像視野へと通過する。収差（結像誤差とも呼ばれる）が設計だけによって判断される理想的な投影対物系では、物体視野点に属する像点の周りでこの最大放射線束によって定められる波面は、この像点を中点とする球面波にほぼ対応する。従って、そのような投影対物系は、回折限界にあるとも呼ばれる。
【０００８】
一般的に、露光中には、投影対物系は、重力方向にその光軸に整列する。この場合、ほぼ平面であるレチクルは、水平に整列し、すなわち、投影対物系の物体視野に対して平行である。これによる影響は、重力に起因してレチクルがサギングすることであり、このサギングは、レチクルの種類、及びレチクルを固定する装着技術の関数であり、先験的に把握されないか又は判断することが困難である。レチクルのサギングによって引き起こされるレチクルのこの変形は、結像されるレチクル上の個々の場所の位置が先験的に完全には予想することができない方式で変位し、更にはこの変位の方向及び長さ自体が、レチクル上の場所の関数であるという影響を有する。ここで関わっているのは、瞳誤差を伴わないか又は非常に僅かな瞳誤差しか伴わない純粋な空間変位である。
【０００９】
像側、例えば、ウェーハ側で類似の１組の問題が引き起こされる場合がある。ウェーハは、一般的に、下から支持することができるので、これらの問題は、重要度の低いものであろう。当然ながら、そのような支持をレチクルに対して得るのは困難である。
起こり得るレチクルのサギングの更に別の原因は、レチクルに対するその装着技術の直接的な影響である。この場合、一般的に、ベアリング及び／又はクランプが原因になり、レチクルに対して作用する力及びモーメントが発生する。同様に、これらの力及びモーメントは、先験的に完全には把握されず、レチクル毎に異なる可能性があるが、レチクルの種類に関して同一である可能性もある。
【００１０】
システム特定のレチクルサギング態様、すなわち、各レチクルにおいて同じサギングと、システム特定のものではないレチクルサギング態様、すなわち、異なるレチクルにおいて異なるサギング事例を誘発するサギングとを区別することが望ましい。
従って、いかなる瞳誤差も伴わないシステム空間特定のレチクルサギング態様によって誘発されるこれらの変位を調節し、かつレチクル変更のイベント時にこれらの空間変位が順に変化し、これが装着力及び装着モーメントを変化させる場合があるので、この調節可能性を可変的にすることが望ましい。
【００１１】
更に、レチクル上に設けられた結像される構造が変化し、及び／又はこの新しいレチクルを投影するために別の照明設定が用いられるのは、一般的にそのようなレチクル変更の結果である。投影露光機械の作動中には、このレチクル変更は、投影対物系の温度目標に付加的な影響を及ぼし、従って、投影対物系のほぼ純粋な瞳誤差にも影響を及ぼす場合がある。
従って、レチクル変更のイベント時には、投影露光機械の作動は、レチクルのサギングとは独立に補正／調節することが必要なほぼ純粋な瞳誤差を付帯的にもたらす場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】ＵＳ６，２７５，３４４Ｂ１
【特許文献２】ＵＳ６，１９１，８９８Ｂ１
【特許文献３】ＥＰ６７８，７６８Ｂ１
【特許文献４】ＥＰ６６０，１６９Ｂ１
【特許文献５】ＥＰ８５１，３０４Ｂ１
【特許文献６】ＵＳ６，２６８，９０３Ｂ１
【特許文献７】ＵＳ２００２／０１２６２６６Ａ１
【特許文献８】ＵＳ６，３７３，５５２Ｂ１
【特許文献９】ＷＯ２００５／０３３８００Ａ１
【特許文献１０】ＷＯ２００３／０９２２５６Ａ２
【特許文献１１】ＵＳ２００３／００７１９８６Ａ１
【特許文献１２】ＷＯ２００３／０７５０９６Ａ２
【特許文献１３】ＵＳ７，１９０，５２７Ｂ２
【特許文献１４】ＷＯ２００５／０６９０５５Ａ２
【特許文献１５】ＵＳ２００５／０１９０４３５Ａ１
【特許文献１６】ＵＳ２００６／０２７４９３４Ａ１
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｊ．Ｋｉｄｇｅｒ著「基礎光学設計」、「ＳＰＩＥ  ＰＲＥＳＳ」、米国ワシントン州ベリンガム（第２章）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、上述の空間変位をそれに必然的に依存する方法で投影対物系の瞳誤差を変化させることなく調節するか又は補正可能に保ち、同時にそれとは独立に瞳を補正又は調節することができるマイクロリソグラフィのための投影対物系を提供することである。
本発明の別の目的は、上述の空間変位を単一の補正可能性を利用して投影対物系の瞳誤差を変化させることなく調節するか又は補正可能に保つマイクロリソグラフィのための投影対物系を提供することである。
【００１５】
本発明の別の目的は、上述の空間変位をそれに必然的に依存する方法で投影露光機械に属する投影対物系の瞳誤差を変化させることなく調節又は補正することができ、同時にそれとは独立に投影露光機械に属する投影対物系の瞳誤差を補正又は調節することができるマイクロリソグラフィのための投影露光機械を提供することである。
本発明の別の目的は、レチクル変更のイベント時に、変化する空間変位をそれに必然的に依存する方法で瞳誤差を変化させることなく補正及び／又は調節し、同時に空間変位とは独立に瞳誤差を補正／調節することができることを用いて補正の可能性をもたらすマイクロリソグラフィのための投影露光機械を作動させる方法を提供することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、レチクル変更のイベント時に発生する変化した空間変位をそれに必然的に依存する方法で瞳誤差を変化させることなく補償又は調節することが可能であり、同時にこれらの空間変位とは独立に瞳誤差を補正／調節することができることを用いて、マイクロリソグラフィのための投影対物系に対する交換可能要素を提供することである。
本発明の別の目的は、コマ収差プロフィールのような高次の収差項を実質的に導入することなく歪曲特性を補正することができることを用いて、マイクロリソグラフィのための投影対物系に対する交換可能要素を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記及び他の目的に対処するために、本発明の一構成により、本発明は、投影対物系を提供し、投影対物系は、投影対物系の物体面内の物体視野から投影対物系の像面内の像視野へと作動波長λ付近の波長帯域からの電磁作動放射線を用いてパターンを結像するように配置された複数の光学要素を含み、光学要素は、作動放射線に対して透過的な材料から作られた本体を含む光学補正プレートを含み、この本体は、第１の光学面、第２の光学面、第１及び第２の光学面に対して実質的に垂直なプレート法線、並びにプレート法線に対して平行に測定される第１の光学面と第２の光学面の間の距離として定められるプレート厚の厚みプロフィールを有し、第１の光学面と第２の光学面は、第１の光学面が、第１の山から谷までの値ＰＶ１＞λを有する非回転対称非球面の第１の面プロフィールを有し、第２の光学面が、第２の山から谷までの値ＰＶ２＞λを有する非回転対称非球面の第２の面プロフィールを有し、かつプレート厚が、光学補正プレートにわたって０．１*（ＰＶ１＋ＰＶ２）／２よりも小さく変化するという点で類似である。
【００１８】
山から谷までの値が判断される領域は、作動時に、それぞれの面を通過する光線に影響を及ぼすのに用いることができる領域、すなわち、光学品質が準備される領域である。この領域は、例えば、光学的空き領域、又は補正プレートの有用又は使用可能な断面で表すことができる。この領域は、補正プレートを装着するのに用いられる補正プレートの周辺領域を含まない。
マイクロリソグラフィのための投影対物系に、レチクルの結像に伴って発生する画像誤差（すなわち、収差）を補償することを目的とした補償機構を装備することは公知である。
【００１９】
これに関して、ＵＳ６，２７５，３４４Ｂ１及びＵＳ６，１９１，８９８Ｂ１は、投影対物系のレンズをその光軸に対して変位させることができるマニピュレータを示している。ＥＰ６７８，７６８Ｂ１は、レンズの形状を曲げるか、又はレンズを傾斜するか又はレンズを加熱又は冷却するマニピュレータを示している。ＥＰ６６０，１６９Ｂ１は、２つの非球面レンズを互いに対して回転させるマニピュレータを示している。ＥＰ８５１，３０４Ｂ１では、２つの非球面レンズが、互いにに対して変位する。ＵＳ６，２６８，９０３Ｂ１では、非球面化された平面プレートが投影対物系内の像視野の周りに導入され、この平面プレートは、場所に依存する空間変位を調節することができる。しかし、当然ではあるが、プレートを変位させて像平面に完全に入れることができないので、そのような非球面化された平面プレートは、瞳誤差を誘発せずに投影対物系内に導入することができない。
【００２０】
ＵＳ２００２／０１２６２６６Ａ１（例えば、ＵＳ６，３７３，５５２Ｂ１に対応する）では、歪曲特性を補償するために、両方の側が非球面化された平面プレートが、投影対物系とウェーハの間に入れられる。投影対物系の像面湾曲が変化しないままに留まるように、この平面プレートの上側及び下側の非球面は等しく、平面プレートは、均一な厚みを有する。歪曲特性のそのような操作は、レチクルのサギングによって誘発される画像誤差（収差）に対処するための手段を可能にするが、この場合、この操作も同様に瞳誤差を免れず、歪曲特性の補正には、コマ収差プロフィールのような高次の項が伴っている。
操作及び調節におけるこれら全ての選択肢に対して、これらの選択肢が投影対物系の瞳誤差に影響を与えるという、特定の問題を解決するのに望ましくない可能性があることは共通のことである。
【００２１】
ＷＯ２００５／０３３８００Ａ１は、投影対物系における両方の側が非球面化されたレンズを示している。これらの非球面は、光軸に関して回転対称であり、従って、最良でもレチクルの純粋に回転対称なサギングを部分的にしか補償することができない。
ＷＯ２００３／０９２２５６Ａ２は、視野の周りに位置決めされ、角度感応フィルタリング効果を有する光学要素を示している。この文献に示す目的に対応する方法では、この効果は、事実上専ら瞳誤差に対する影響である。
【００２２】
上述の構成による本発明では、投影対物系は、投影対物系内で投影対物系の入射面から投影対物系の出射面への光路に沿って、すなわち、投影対物系の外側ではない所定の位置に配置された特定の物理的構造及び形状を有する光学補正プレートを含む。レチクルの位置（投影対物系の物体面内の）と投影対物系の入射面との間に通常は最小の軸線方向空間を必要とすることを考えると、そのような光学補正プレートは、レチクルに密接して配置することができない。本発明者は、光学補正プレートが、例えば、余儀なく望ましくない瞳収差を誘発することなく優勢な視野収差を誘発することを可能にするための手段を見出した。この効果は、第１及び第２の光学面の各々が、非回転対称非球面面プロフィールを有し、補正プレートの厚みプロフィールが、投影対物系内の補正プレートの光学位置に適切に適応された場合に可能になる。
【００２３】
上記に提供した本発明の構成では、「光学面」という用語は、一般的に、光学面を通過する放射線ビームに対して望ましい屈折効果を引き起こすように明確に構成された面性質を有する光学的に有効な面に関する。第１及び第２の光学面の各々は、「回転非対称」面プロフィール又は回転非対称形状とも呼ぶ非回転対称非球面面プロフィールを有する。「非回転対称」又は「回転非対称」という用語は、交換可能に用いられる。「面プロフィール」及び「面形状」という用語もまた、交換可能に用いられる。形状は、ある一定の角度及び所定の回転基準軸に関する回転が異なる形状を生じるような少なくとも１つの角度が存在する場合に、この回転基準軸に関して回転非対称（又は非回転対称）であると呼ぶことができる。この場合、形状は、上述の回転中に回転しない固定座標システムに対するものと理解すべきである。特に、形状は、基準軸回りの回転が同じ形状を生じる角度が有限数ｎ個しか存在しない場合には、ｎ重（回転）対称性を有すると呼ばれる。それにも関わらず、回転対称性は、形状が回転対称軸回りのあらゆる角度の回転に対して不変であることを必要とするので、ｎ重回転対称性を有する形状は、回転非対称である。ｎ重回転対称性を有する形状は、ｎ重放射相称性を有する形状とも呼ばれる。
本明細書に用いる「プレート」という用語は、一般的に、比較的平坦な全体形状を有する光学要素であり、プレートの直径よりも有意に小さい厚みを有し、プレートの入射面及び出射面をそれぞれ形成する２つの光学面が巨視的なスケールで互いに対して実質的に平行に延びる光学要素を指す。平行平面プレートでは、プレート法線は、プレートにわたる位置とは独立した向きを有する。
【００２４】
上記に提供した構成によると、第１及び第２の光学面の各々は、プレート法線の方向に見た場合に、それぞれの光学面の最高点と最低点が作動波長Ａよりも大きい差を有する場合に、明確な面形状を有する。リソグラフィ用途では、例えば、作動波長は、λ＜４００ｎｍ、例えば、約３６０ｎｍから３７０ｎｍ又はそれ未満の紫外スペクトル領域内のものとすることができる。作動波長は、例えば、λ＜２６０ｎｍ、例えば、約２４８ｎｍ、約１９３ｎｍ、約１５７ｎｍ、又は約１２６ｎｍ、又はそれ未満の深紫外スペクトル領域内のものとすることができる。通常、作動波長は、１００ｎｍよりも大きくなる。同時に、プレート厚は、光学補正プレートの有用断面にわたって、第１及び第２の光学面の平均の山から谷までの値、すなわち、（ＰＶ１＋ＰＶ２）／２の１０％よりも小さく変化する。これらの条件に従って構造化された光学補正プレートでは、例えば、光学補正プレートによって引き起こされた（又は補正された）残存収差として優勢な視野収差しか残留しないように、瞳収差に対する第１の光学面の光学効果と第２の光学面の光学効果とは、互いに実質的に補償し合う。
【００２５】
視野収差に対する望ましい効果の強度は、第１及び第２の面プロフィールの山から谷までの値を増大することによって強めることができる。一部の実施形態では、ＰＶ１＞５*λ及びＰＶ２＞５*λ、又は更にＰＶ１＞１０*λ及びＰＶ２＞１０*λである。
例えば、波長λが紫外又は深紫外スペクトル範囲にある用途では、ＰＶ１及び／又はＰＶ２は、絶対値で１００ｎｍよりも大きく、５００ｎｍよりも大きく、１マイクロメートルよりも大きく、２マイクロメートルよりも大きく、又は３マイクロメートルよりも大きいものとすることができる。
光学補正プレートの有用断面にわたるプレート厚の変化は、平均の山から谷までの値の１０％よりも小さいとすることができ、例えば、０．０５*（（ＰＶ１＋ＰＶ２）／２）よりも小さいとすることができる。
【００２６】
多くの実施形態では、補正プレートは、不均一な厚みプロフィールを有し、これは、厚みプロフィールのあらゆる不均一性又は変化が、例えば、５ｎｍから１０ｎｍ程度である可能性がある製造公差に起因する不可避の厚み変化よりも有意に大きいことを意味する。一部の実施形態では、プレート厚は、光学補正プレートの有用断面（光学的空き領域）にわたって５ｎｍよりも大きく、１０ｎｍよりも大きく、１５ｎｍよりも大きく、２０ｎｍよりも大きく、３０ｎｍよりも大きく、又は５０ｎｍよりも大きく変化する。プレート厚の空間変化は、１マイクロメートルよりも実質的に小さく、例えば、５００ｎｍよりも小さく、３００ｎｍよりも小さく、又は２００ｎｍよりも小さいとすることができる。他の実施形態では、補正プレートは、均一な厚みプロフィールを有することができる。
一部の実施形態では、不均一厚みプロフィールは、２に等しいか又はそれよりも大きいｎが整数である場合に、プレート法線に対して平行な対称軸に関して実質的にｎ重の放射相称性を有する。
【００２７】
第１及び第２の光学面の面形状に関して、ｎ≧２が整数である場合に、第１及び第２の面プロフィールの各々が、プレート法線に対して平行な対称軸に関して実質的にｎ重の放射相称性を有する場合には、この面形状が多くの用途において有利であることが見出されている。例えば、面プロフィールは、３重又は４重放射相称性を有することができる。数ｎは、４よりも大きく、例えば、ｎ＝５，ｎ＝６，ｎ＝７，又はｎ＝８，又はそれよりも大きいとすることができる。異なるｎ重放射相称形状の重ね合わせが可能である。
【００２８】
一部の実施形態では、第１及び第２の光学面の各々は、プレート法線に対して垂直な第１の方向に連続的な第１の曲率を有し、プレート法線及び第１の方向に対して垂直な第２の方向に反対の符号の第２の曲率を有する鞍形状を有する。この種の補正プレートは、互いに垂直な方向に誘発された倍率誤差の反対の変化を有するアナモフィック歪曲を補正（又は誘発）するのに用いることができる。
一部の実施形態では、光学補正プレートによって誘発（又は補正）することができる優勢な視野収差は、視野可変歪曲である。この実施形態では、歪曲の量及び／又は向きは、例えば、レチクルパターン又はこのパターンの一部分を配置することができる有効物体視野である考察中のそれぞれの視野に実質的にわたって変化する。
【００２９】
一部の実施形態では、優勢な視野収差は、視野可変歪曲の特殊な変形と考えることができるアナモフィック歪曲である。これらの実施形態では、光軸に対して垂直な全ての平面内で同じ倍率を有する光学系を、光軸を含む異なる平面内で異なる屈折力又は異なる倍率を有するアナモフィック光学系へと変換することができる。例えば、アナモフィック歪曲を含む光学補正プレートは、光軸を含む１つの平面内で半径方向に内向き方向の有効歪曲を引き起こし、光軸に対して垂直な平面内で半径方向に外向き方向の歪曲を引き起こすことができる。
【００３０】
優勢な視野収差としてアナモフィック歪曲を引き起こす光学補正プレートは、例えば、レチクルの鞍形変形を補正する実施形態において利用することができる。
この補正プレートは、投影対物系の視野面から光学的に遠隔に配置することができ、これは、本発明による補正プレートを物体面の直近に密接して配置するか、又は像面の直近に密接して配置するか、又は少なくとも１つの中間像を有する投影対物系の場合には中間像又はそれに光学的に密接して配置することが必要とされないことを意味する。
【００３１】
「視野面から光学的に遠隔な」位置を特徴付けるのには様々な手法がある。一般的に、レンズ又はミラーのような光学面の軸上位置をここで次式で定める近軸部分口径比ＳＡＲによって定めることは有用であろう。
ＳＡＲ＝（ｓｉｇｎＣＲＨ）・（ＭＲＨ／（｜ＭＲＨ｜＋｜ＣＲＨ｜））
この定義では、パラメータＭＲＨは、結像過程の近軸周辺光線高さを表し、パラメータＣＲＨは、結像過程の近軸主光線高さを表し、符号関数ｓｉｇｎ（ｘ）は、ｘの符号を表し、この場合、ｓｉｇｎ（０）＝１であると合意することができる。この用途の目的では、「主光線」（プリンシパル・レイとしても公知である）という用語は、実質的に使用する物体視野の最外側視野点（光軸から最も離れた）から入射瞳の中心へと延びる光線を表している。回転対称系では、主光線は、子午平面内の同等の視野点から選択することができる。物体側で基本的にテレセントリックな投影対物系では、主光線は、光軸に対して平行に又は極めて小さい角度で物体面から出射する。結像過程は、周辺光線の軌道によって更に特徴付けられる。本明細書に用いる「周辺光線」は、軸上物体視野点（光軸上の視野点）から開口絞りの縁部へと延びる光線である。周辺光線は、軸外有効物体視野が用いられる場合は、口径食の理由から像形成には寄与しないものとすることができる。本明細書では、主光線及び周辺光線の両方を近軸近似において用いる。所定の軸上位置におけるそのような選択された光線と光軸の間の半径方向距離をそれぞれ「主光線高さ」（ＣＲＨ）及び「周辺光線高さ」（ＭＲＨ）で表している。
【００３２】
光線高さ比ＲＨＲ＝ＣＲＨ／ＭＲＨを視野面又は瞳面からの近接性又は距離を特徴付ける別の手法として用いることができる。従って、瞳面に光学的に近い（かつ視野面から遠隔の）位置は、ＲＨＲの小さい絶対値、例えば、｜ＲＨＲ｜≦０．３又は｜ＲＨＲ｜≦０．２によって特徴付けることができる。
近軸周辺光線及び近軸主光線の定義は、例えば、Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｊ．Ｋｉｄｇｅｒ著「基礎光学設計」、「ＳＰＩＥ  ＰＲＥＳＳ」、米国ワシントン州ベリンガム（第２章）から得ることができ、この文献は、本明細書に引用によって組み込まれている。
【００３３】
本明細書で定める近軸部分口径比は、ある一定の位置の光路に沿ったそれぞれ視野平面又は瞳平面までの相対近接性を説明する基準を与える符号付きの量である。上記に提供した定義では、近軸部分口径比は、−１と１の間の値に正規化され、視野平面では条件ＳＡＲ＝０が成り立ち、ＳＡＲ＝−１からＳＡＲ＝＋１、又はＳＡＲ＝＋１からＳＡＲ＝−１への急変を有する不連続点は、瞳平面に対応する。従って、視野平面（物体面又は像面等）に光学的に近く位置決めされた光学面は、０に近い近軸部分口径比の値によって特徴付けられ、それに対して瞳面に光学的に近い軸上位置は、近軸部分口径比における１に近い絶対値によって特徴付けられる。近軸部分口径比の符号は、基準平面の光学的に上流又は下流の平面の位置を示している。例えば、瞳面の上流の短い距離のところでの近軸部分口径比と瞳面の下流の短い距離のところでの近軸部分口径比とは、同じ絶対値を有することができるが、主光線高さが瞳面を通過する時にその符号を変えるということに起因して反対の符号を有する場合がある。この定義は、例えば、コマ光線の関連の面上の交点の符号によって行うことができる。
従って、近視野平面（すなわち、視野平面に光学的に近い平面）は、０に近い近軸部分口径比を有し、それに対して近瞳平面（すなわち、瞳平面に光学的に近い平面）は、１に近い絶対値を有する近軸部分口径比を有する。視野面から光学的に遠隔の面は、実質的に０よりも大きい近軸部分口径比の絶対量、｜ＳＡＲ｜≧０．５又は｜ＳＡＲ｜≧０．８によって特徴付けることができる。
【００３４】
本発明の一部の実施形態では、レンズ又は湾曲ミラーのような屈折力を有する少なくとも１つの屈折又は反射光学要素が、光学補正プレートと光学補正プレートに最も近い視野面との間に配置される。光学補正プレートと次の視野面の間の空間には、１つよりも多くの光学要素、例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、又はそれよりも多くの光学要素を存在させることができる。光学補正プレートは、投影対物系の光学要素間に配置することができる。
一部の実施形態では、補正プレートは、投影対物系の瞳面又はその近くに位置決めすることができる。例えば、投影対物系の瞳の付近の近軸部分口径比ＳＡＲの絶対値が範囲０．８≦｜ＳＡＲ｜≦１内にある領域内に瞳空間を定めることができ、光学補正プレートは、瞳空間に配置される。
【００３５】
光学補正プレートは、第１及び第２の光学面が、反対の符号の近軸口径比によって特徴付けられる位置に配置されるように投影対物系の瞳面に配置することができる。
光学補正プレートは、瞳面から外れたある一定の距離のところに配置することができる。一部の実施形態では、補正プレートは、近軸部分口径比ＳＡＲの絶対値が、補正プレートの第１の光学面と第２の光学面との間で大きく異なるように、発散ビーム又は収束ビームの領域に配置することができる。
【００３６】
一部の場合には、１つの同じ光学補正プレートを利用して、優勢な視野収差だけでなく特定の瞳収差も誘発することが望ましい場合がある。補正プレートの構造が、余儀なく瞳収差を導入することなく優勢な視野収差を誘発することを可能にするということに起因して優勢な視野収差のみを誘発するように構成された補正プレートの構造を若干修正することにより、ターゲット方式で瞳収差に影響を及ぼすことができる。一般的に、望ましい瞳収差の生成は、第１及び第２の光学面の非球面形状を若干修正することによって行うことができる。視野収差から独立に瞳収差を誘発するのに利用される付加的な非球面化は、優勢な視野収差を誘発するように構成された第１の非球面形状の上に重ね合わされた第２の非球面形状として対処することができる。
【００３７】
次に、従来技術の問題を解決するのに寄与することができる本発明者の考察及び本発明の態様を詳細に解説する。
投影対物系に属する光学要素であるレンズ、ミラー、又は回折要素に対する重力の影響とは対照的に、レチクルのサギングは、単に非常に僅かな瞳誤差と、瞳の歪曲項の圧倒的な変化とを誘発する。これらの技術的な問題に対処するために、本出願の場合は以下のことを理解すべきである。
以下は、一例として回転対称投影対物系を利用して例示／定義したものである。しかし、これは、決して本出願が回転対称投影対物系に限定されることを意味しない。
【００３８】
いずれかの望ましくかつ恒久的に選択された開口数、及び任意であるが恒久的に選択された物体視野Ｑのいずれかの望ましくかつ恒久的に選択された物体視野点ｑに対して、この物体視野点に属する最大放射線束、及びそれによって定められる瞳内の波面ｗを判断することができ、すなわち、好ましくは干渉計によって計算又は測定することができる。この瞳が単位円へと変換された場合には、球面波からの実際の波面の偏差を正規化されたゼルニケ多項式Ｚ（ｐ）に展開することができる。更に、この展開式の変数ｐは、瞳Ｐ内の放射光線の場所に対応し、この展開式は、パラメータとしてＱからのｑを有する。その全てが引用によって本明細書に組み込まれている例えばＵＳ２００３／００７１９８６Ａ１と比較されたい。この展開式は、Ｑからの固定物体視野点ｑに対して、この視野点における実際の投影対物系の瞳誤差を完全に説明する。
【００３９】
投影対物系が、その光軸に関して回転対称である場合には、以下の通りに進めることができる。
回転対称投影対物系の瞳Ｐのいずれかの望ましくかつ恒久的に選択された点ｐに対しては、Ｑからの視野点ｑは、変化することが許される。ここでＱも同様に単位円へと正規化された場合には、Ｑからのｑのこの変化も同様に正規化されたゼルニケ多項式に展開することができる。この場合、Ｐからのｑは、望ましくかつ恒久的なパラメータである。
【００４０】
その結果、投影対物系の収差（すなわち、結像誤差）の表現、すなわち、規定の開口及び視野サイズを有する理想的な光学系からの偏差の表現に到達する。テンソル積空間ＰＱにおける投影対物系の収差の表現は次式になる。
【００４１】
【数１】
2014075610.tif 000003
【００４２】
２つの展開式においていくつの係数αijが判断されるかに依存して、投影対物系の誤差は、ほぼ完全に説明される。
例えば、ｎ＝３６，４９，又は１００，並びにｍ＝３６，４９，又は１００の係数を有するゼルニケ展開式を決めることができる。
本出願の関連では、瞳誤差ｗPは、視野独立であり、すなわち、以下のように上述の展開式の視野一定の成分であると理解されるように意図している。
【００４３】
【数２】
2014075610.tif 000004
【００４４】
従って、視野誤差ｗqは、ｗq＝ｗ−ｗPであると理解されるものとする。
【００４５】
そのような説明は、投影対物系のほぼ回転対称の設計から逸脱する投影対物系における要素及び／又は変更を説明する時には常に特に有利である。例えば、投影対物系の光学要素が変更を受ける場合には、この変更を用いて投影対物系の展開式を判断することができ、そこからこの変更を持たない展開式を減算することができる。設計に対してこのように生じる差は、投影対物系の結像特性における変更の光学効果の説明として役立ち、及び／又は要素をその光学効果を用いて特徴付ける。
【００４６】
本出願の関連では、この差は、投影光学系内のこの変更により、又は投影光学系の選択された光学要素によって誘発される効果として表されることになる。
そのような変更は、例えば、光学要素の再配置、変形、及び非球面化とすることができる。特に、非球面化は、投影対物系に属する光学要素のうちの１つの光学有効面の変更と捉えることができる。しかし、そのような要素が交換に向けて準備される場合には、その誘発される効果は、欠損要素からの差として理解されるのではなく、投影対物系の設計に応じて正当に規定された要素からの差として理解される。例えば、交換可能な非球面化された平面プレートは、そのような平面プレートを全く持たない投影対物系ではなく、非球面化されていない平面プレートが設けられた投影対物系と比較した光学効果を誘発する。
【００４７】
例えば、投影対物系の瞳平面に位置したミラーが、その装着によって方位角方向に２つの波形に変形された場合には、この変形によって誘発される効果、従って、上述の差は、係数α50及びα60によって実質的に優占される。
【００４８】
【数３】
2014075610.tif 000005
【００４９】
従って、投影対物系の瞳平面に位置するミラーの方位角方向の２つの波形の変形は、ほぼ純粋な瞳誤差を誘発する。
【００５０】
本出願の関連では、１つの可能な定義によると、投影対物系の誤差の展開式：
【００５１】
【数４】
2014075610.tif 000006
【００５２】
の１組の係数：
【００５３】
【数５】
2014075610.tif 000007
【００５４】
又は部分和：
【００５５】
【数６】
2014075610.tif 000008
【００５６】
の優占性は、この組に属する各係数が、この組に属さない係数よりも少なくとも２００％だけ大きいマグニチュードのものであることを意味すると理解されるものとする。本出願の関連では、この要件が４００％又は更に９００％で成り立つ場合、強い又はそれぞれの完全な優占性を説明している。
【００５７】
本明細書に用いる展開式は、展開式を正規直交系で説明する複数の手法のうちの１つに過ぎない。優占度は、他の正規直交系において類似の手法で定めることができる。
従って、投影対物系の瞳平面に位置するミラーの方位角方向の２つの波形の歪曲の場合には、優勢な又は更に強いか又は完全に優勢な係数の組［α50,α60］が存在し、又は他の言い方をすると、優勢な又は更に強いか又は完全に優勢な視野独立非点収差が存在する。方位角方向に２つの波形に変形されたこのミラーが、投影対物系の視野又は像視野のより近くに位置する場合には、係数は、以下のように更に別の係数αijに関連し、［α50,α60］は、優勢ではなくなる。
【００５８】
【数７】
2014075610.tif 000009
【００５９】
従って、上述の場合は、３つの加数Ｉ、ＩＩ、及びＩＩＩを生じる。加数Ｉは、純粋な瞳誤差を表している。加数ＩＩは、瞳内の視野可変歪曲の係数であり、従って、波面の空間変位である。加数ＩＩからの項は、正確に、レチクルのサギングによって誘発される効果を表すものである。加数ＩＩＩは、残存収差を表している。
【００６０】
レチクルのサギングを補償するために、ここで、加数ＩＩからの係数が優勢、又は好ましくは強く優勢、又はより好ましくは完全に優勢になるように、加数Ｉ及びＩＩＩの係数を低減することが必要になる。
しかし、ミラーの変形は、加数ＩＩＩからの益々高次の項を誘発し、瞳誤差（加数Ｉ）からは決して免れられないことになるので、例えば、如何に変形可能なミラーを投影対物系内に置いたとしても、更には如何にそれが変形されたとしても、加数ＩＩからの係数は決して優勢にはならない。
従って、加数ＩＩからの優勢な効果を誘発する光学要素を含み、及び／又はこの操作の可能性をもたらすマイクロリソグラフィのための投影対物系を提供するという問題が生じる。
【００６１】
問題の別の構成において、この光学要素は、優勢な視野誤差を誘発するように設計及び配置される。その目的は、すなわち、加数ＩＩ及びＩＩＩからの係数が優勢である場合に、ある一定の効果を誘発することである。
問題の更に別の構成においては、この光学要素が、優勢な視野誤差から独立に純粋な瞳誤差を補正及び／又は調節することができること、すなわち、加数ＩＩの優勢な効果、又は加数ＩＩと加数ＩＩＩの和の優勢な効果を誘発し、この効果から独立に加数Ｉの優占効果を誘発することを意図している。
【００６２】
上述の瞳誤差からの「独立」は、光学要素が、第１のものが視野誤差を誘発し、第２のものが瞳誤差を誘発するという２つの自由度を享有することであると理解される。同様に、各自由度の優占度は、別々に理解されるべきである。実際、第１の優勢な効果と第２の優勢な効果とを独立に誘発することができ、例えば、係数Ｍ１，Ｎ１、及びＮ２，Ｍ２それぞれの組を有する光学要素は、係数Ｍ１∪Ｍ２，Ｍ２∪Ｍ２の組を有する優勢な効果を誘発することができる光学要素よりも柔軟性が高い。
【００６３】
本発明の別の構成によると、両方が光軸に関して回転対称性を伴わずに非球面化され、これらの非球面が共同で優勢な視野誤差を誘発するような光学活性の第１の面及び光学活性の第２の面を有する光学要素を含むマイクロリソグラフィのための投影対物系が呈示される。
優勢な視野誤差は、好ましくは、視野可変歪曲である。
好ましくは、優占度は強いか又は更に完全である。
【００６４】
更に別の実施形態では、第１又は第２の光学面は、それ自体、視野誤差から独立に優勢な瞳誤差を誘発する付加的な非球面化を含む。この優占度も同様に好ましくは強いか又は完全である。
本発明の一実施形態では、この光学要素は、両側が非球面化され、類似の非球面を有する平面プレートであり、光学活性面（すなわち、光学面）は、平面プレートの前側又は後側である。
【００６５】
一般的には、非球面は、基本的な基準球面からの偏差として定量化され、半径１に正規化され、単位円上の関数ｆとして判断される。一般的に、ゼルニケ多項式における展開式も上述の波面と同等の方式で判断される。本出願の一態様の範囲内で、２つの非球面ｆ、ｇは、次式が成り立つような２つのパラメータα≠０，β＞０が存在する場合に類似として表されるものとする。
【００６６】
【数８】
2014075610.tif 000010
【００６７】
αが１に近く、βも同様に１に近い、０．９５に近い、０．９に近い、又は０．８に近いことが好ましい。
【００６８】
一部の実施形態では、これらの非球面は、方位角方向に２波、３波、又は４波の形状を有するか、又は方位角方向に多重波形状を有する。
第１及び第２の光学面は、少なくとも０．３マイクロメートル、少なくとも１．０マイクロメートル、又は更に少なくとも３．０マイクロメートル、又はそれよりも大きい山から谷までの（ＰＶ）値を有することが好ましい。
更に別の実施形態では、マイクロリソグラフィのための投影対物系は、第１又は第２の面上で第１の放射線束の場所が第２の放射線束の場所と異なり、これら２つの放射線束がこの面上で発散することで区別される。
【００６９】
更に別の実施形態では、マイクロリソグラフィのための投影対物系は、放射線束を印加することができる光学活性面上の第１の放射線束の直径が、［０．８；０．９５］又は［０．９；０．９５］という間隔からの近軸部分口径比の絶対値に対応することで区別される。これらの位置は、瞳面に近いが、そこからある一定の距離の位置に対応する。
本発明の更に別の実施形態では、マイクロリソグラフィのための投影対物系は、第１又は第２の面上で第１の放射線束の角度が第２の放射線束のものと異なることで区別される。
【００７０】
本発明の好ましい実施形態では、第１の面又は第２の面上の第１の放射線束の直径は、［０．８；１．０］、［０．９；１．０］、又は［０．９５；１．０］という間隔からの近軸部分口径比の絶対値に対応する。これらの位置は、瞳面に近接する位置又は瞳面の位置、すなわち、瞳空間内の位置に対応する。
更に別の実施形態では、第１の光学面上の近軸部分口径比は、第２の光学面上のものとは異なる。
本発明のこれらの実施形態は、組み合わせることができる。
【００７１】
好ましくは、投影対物系の光学要素又は更に別の光学要素は、それを変位、回転、変形、交換、冷却、加熱することができ、それに関連のマニピュレータシステムを装備することができるように設計することができる。
本発明の別の態様により、上述のように規定された投影対物系のうちの１つを含むマイクロリソグラフィのための投影露光装置又は機械を提供する。
本発明の別の態様により、そのような投影対物系及び／又は光学補正プレートを利用して、マイクロリソグラフィのための投影露光機械を作動させる方法が規定される。そのような方法は、半導体素子及び他の種類のマイクロデバイスを製作するのに利用することができる。
【００７２】
本発明の別の態様により、投影対物系の別の光学補正プレート又は平行平面プレートと交換することができるマイクロリソグラフィのための投影対物系のための光学補正プレートとして設計された交換可能要素が規定される。
以上及び他の性質は、特許請求の範囲だけではなく本明細書及び図面においても見ることができ、個々の特性は、本発明の実施形態及び他の範囲内で単独又は部分組合せのいずれにおいても用いることができ、有利で特許取得可能な実施形態を個々に表すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１Ａ】１つの寸法方向におけるレチクルの変形の略図である。
【図１Ｂ】１つの寸法方向におけるレチクルの変形の略図である。
【図２】２つの寸法方向におけるレチクルの鞍形変形の略図である。
【図３Ａ−Ｃ】レチクルの変形によって誘発される可能性がある画像誤差プロフィール（収差プロフィール）の図である。
【図４Ａ】屈折投影対物系として設計された第１の実施形態の投影対物系を通した子午断面図である。
【図４Ｂ】投影対物系の瞳面を外れたその上流の発散ビーム領域に配置された補正プレートの略図である。
【図５】類似の非球面面を有する光学補正プレートの略斜視図及び部分断面図である。
【図６Ａ】補正プレートの鞍形の第１の面Ｓ１の斜視プロット図である。
【図６Ｂ】対応する等高線プロット図及び鞍形非球面面のｘ方向（ＸＣＵＴ）及びｙ方向（ＹＣＵＴ）における略切断図である。
【図６Ｃ】鞍形の第２の面Ｓ２の対応する面形状の図である。
【図６Ｄ】鞍形の第２の面Ｓ２の対応する等高線プロット図である。
【図６Ｅ】第１の面Ｓ１の非球面形状と第２の面Ｓ２の非球面形状との間の差から導出されたプレート厚の空間変化を表す対応する図である。
【図６Ｆ】第１の面Ｓ１の非球面形状と第２の面Ｓ２の非球面形状との間の差から導出されたプレート厚の空間変化を表す対応する図である。
【図７Ａ】平面プレートを有する概略的なレンズシステムを通した断面図である。
【図７Ｂ】平面プレートの代わりに光学補正プレートを有する同じシステムを通した断面図である。
【図７Ｃ】７Ａの平面プレートを７Ｂの補正プレートで置換することによって誘発される歪曲収差を示す図７Ａと図７Ｂの比較図である。
【図８Ａ】補正プレートが優勢な視野収差としてアナモフィック歪曲を誘発すること示す図である。
【図８Ｂ】補正プレートが優勢な視野収差としてアナモフィック歪曲を誘発すること示す図である。
【図９Ａ】優勢な視野収差に加えて瞳収差を誘発するために第１の実施形態の補正プレートの非球面面にわたって重ね合わされた付加的な非球面の斜視図である。
【図９Ｂ】優勢な視野収差に加えて瞳収差を誘発するために第１の実施形態の補正プレートの非球面面にわたって重ね合わされた付加的な非球面の等高線プロット図である。
【図１０Ａ】２つの凹ミラーを有する反射屈折直線配列投影対物系として設計された第２の実施形態の投影対物系を通した子午断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの投影対物系の第１の瞳面に配置された補正プレートの概略図である。
【図１１Ａ】補正プレートが有する鞍形の第１の面Ｓ１の斜視プロット図である。
【図１１Ｂ】鞍形非球面面にわたる対応する等高線プロット図である。
【図１１Ｃ】鞍形の第２の面Ｓ２の対応する面形状の図である。
【図１１Ｄ】鞍形の第２の面Ｓ２の対応する等高線プロット図である。
【図１１Ｅ】第１の面Ｓ１の非球面形状と第２の面Ｓ２の非球面形状との間の差から導出されたプレート厚の空間変化を表す、対応する図である。
【図１１Ｆ】第１の面Ｓ１の非球面形状と第２の面Ｓ２の非球面形状との間の差から導出されたプレート厚の空間変化を表す対応する図である。
【図１２Ａ】補正プレートが優勢な視野収差としてアナモフィック歪曲を誘発することを示す図である。
【図１２Ｂ】補正プレートが優勢な視野収差としてアナモフィック歪曲を誘発することを示す図である。
【図１３】投影対物系の実施形態及び補正プレートの交換可能デバイスを含むマイクロリソグラフィのための投影露光装置の実施形態の概略図である。
【図１４】マスクとマスクパターンの生産中に製造誤差によって引き起こされる歪曲状収差を補正するように成形された非球面面を有するペリクルとを含むマスク配列の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
図１Ａは、縁部長Ｌ及び厚みｄのレチクル１００をそれが重力の影響がない場合に振る舞うことになる様子で例示している。同じレチクル１００は、図１Ｂでは、重力：
【００７５】
【数９】
2014075610.tif 000011
【００７６】
の影響の下でサギングを起こす様子で例示している。重力の方向に見てレチクル１００の上側１０１は、値ΔＬだけ圧縮されており、それに対して重力方向に見てレチクルの下側は、値ΔＬだけ延伸されている。破線は、レチクルの中性ファイバ１０３である。この中性ファイバ１０３は、重力の影響下で長さを変化させない。
【００７７】
図２は、レチクルの質的変形を斜視図で示している。レチクルが支持体によって枠上に支持される場合には、変形は、放物形状（この図には例示していない）ａ1ｘ2＋ｂ1ｙ2，ａ1,ｂ2＞０を提供する。それとは対照的に、レチクルがクランプ締め技術によって装着される場合には、鞍形の変形ａ2ｘ2＋ｂ2ｙ2，ａ2＞０，ｂ2＜０が重力誘発の変形の上に重ね合わされる。図２には、そのような鞍形変形を４つのコーナ点２０１，２０２，２０３，及び２０４でクランプ締めされた矩形レチクル２００において示している。従って、レチクルの種類及び装着技術に依存して、個々の力及び／又はモーメントの重ね合わせによって誘発されるレチクル変形が一般的に存在することになり、この変形は、関数ｆ（ｘ、ｙ）によって説明される。
【００７８】
変形全体の山から谷までの値が、投影対物系の焦点深度（ＤＯＦ）よりも大きくない範囲内で変化することが近似的に仮定される場合には、レチクルの結像される構造に対してレチクルの変形によって誘発される効果は、第一近似では変形勾配∇ｆ（ｘ、ｙ）に比例するレチクル点の空間依存の空間変位によって表される。
例えば、レチクルの変形が上述のようにフレーム上で支持されるもの及びそれによって誘発される放物サギングが優勢であった場合には、空間依存の空間変位は、回転対称ベクトル場に対応する。そのようなサギングの光学効果は純粋なスケール誤差である。
【００７９】
一般的に、レチクルの変形によって誘発される光学効果ｗrは、次の展開式によって表すことができる。
【００８０】
【数１０】
2014075610.tif 000012
【００８１】
一例として、レチクルの変形は、図２に定性的に示している鞍形変形が優勢なものとすることができる。上述の展開式を次式と仮定することができる。
【００８２】
【数１１】
2014075610.tif 000013
【００８３】
次に、本発明によって対処することができる１つの問題を矩形視野面内の歪曲方向及び歪曲量の空間分散を複数の視野点における矢印で表している３つの歪曲図で示す図３に関連して以下に説明する。図では、歪曲の不在時の視野点の予想位置を２次元矩形行列で配置しており、矢印は、歪曲による視野点の横方向変位の量及び方向を示している。図３Ａは、図２に一般的に示しているレチクルの鞍形変形によって誘発されるアナモフィック歪曲を示している。そのような変形によって引き起こされる対物系内の外乱は、ｙ方向における倍率の低下（内向きの矢印によって示している）、及びこの方向に対して垂直なｘ方向における倍率の上昇（外向きの矢印によって示している）によって表すことができ、変位量は、一般的に、光軸からの半径方向距離と共に増大する。
【００８４】
ｙ及びｘ方向の歪曲は、ｙ方向の歪曲に対してゼルニケ係数Ｚ３により、ｘ方向の歪曲に対してＺ２によって表すことができる。
走査方向がｙ方向に対して平行に整列した走査作動では、そのような歪曲パターンは、走査によって積算される歪曲を生じ、走査方向（ｙ方向）の変位は、一般的に、ある一定の程度まで互いに補償し合うことになるが、ｙ方向に不明瞭化する場合がある。それとは対照的に、この走査処理は、ｘ方向の分散を補償することができない。
【００８５】
図３Ｂは、純粋なスケール誤差（倍率誤差）に対応する図を同じ表現手法で示している。この場合、変位は、半径方向に外向きの方向にある。当業技術で公知のように、図３Ｂに示している歪曲を生じる倍率誤差は、投影対物系の１つ又はそれよりも多くの光学要素を光軸に対して平行に変位させること（いわゆるｚ操作）によって補償することができる。
図３Ｃは、図３Ａに示すアナモフィック歪曲が、図３Ｂによる純粋なＺ操作（倍率変更）によって補正された場合に得られる歪曲分散を示している。この結果は、走査方向（ｙ方向）における二倍のスケール誤差（倍率誤差）として表すことができる。従来のスケールマニピュレータ（図３Ｂによる）によるアナモフィック歪曲補正によって得られたこの歪曲プロフィールを有する投影対物系を用いた結像処理では、基板上の像内で得られる構造は、ｙ方向に不明瞭化することが予想される。
【００８６】
図３に関連して一般的に説明した効果は、当業技術では「フェーディング」として公知である。フェーディングは、構造の視野依存歪曲の基準値として公知である。フェーディングが発生する場合には、構造的特徴は、平均してその正しく予想される位置に結像されることになるが、その構造は、低いコントラストで結像されることになる。フェーディングは、走査作動中に、基板上に結像される構造が、走査方向（ｙ方向）並びに直交走査方向（ｘ方向）の視野依存歪曲に起因して振動する（すなわち、前後に移動する）ように出現する場合に発生する。コントラストの損失は、そのような振動の効果である。フェーディングの量又は程度は、一般的に、歪曲の平均標準偏差（ＭＳＤ値）によって表され、この値は、当業技術において異なる手法で計算される。
例示の目的で、その総和、すなわち、視野プロフィールは、方位角方向、すなわち、周方向にある２つの波の項が優勢であることを仮定することができる。この視野プロフィールは、上述のように２重放射相称性を有することで表すことができる。
【００８７】
次に、本発明の一部の実施形態の詳細説明に関連して更に別の開示を提供する。
ここで、本発明の第１の実施形態を図４Ａ及び図４Ｂ、図５，並びに図６Ａから図６Ｆに関連して説明する。図４Ａは、マイクロリソグラフィのための純屈折（屈折結像）投影対物系６００を子午断面に示す。この特定的な実施形態は、ＷＯ２００３／０７５０９６Ａ２の図８から引用したものであり、ＵＳ７，１９０，５２７Ｂ２の図８に関連して開示するものでもある。これらの２つの文献の開示内容は、投影対物系の設計及び仕様に関する限り、本明細書に引用によって組み込まれている。
【００８８】
簡潔に説明すると、投影対物系６００は、λ＝１９３ｎｍの作動波長に向けて構成され、完全開放時の開口絞りで得ることができる最大像側開口数ＮＡ＝０．９を有する。投影対物系は、物体面ＯＳからの物体視野を像面ＩＳ内の像視野へと直接に、すなわち、中間像を形成することなく縮小スケールで結像する。有効物体視野及び像視野は、光軸ＯＡに中心を置く（軸上視野）。投影ビームの単一のくびれ部、すなわち、単一の狭窄部が、投影対物系の物体側膨らみ部と像側膨らみ部の間に形成される。２つの負の両凹レンズＮ１，Ｎ２がくびれ部の領域に配置される。一般的に、投影ビームは、くびれ部と像側膨らみ部内に置かれた開口絞りＡＳとの間で発散する。平行平面プレートＰＰが、くびれ部と発散放射線領域内の開口絞りの間のほぼ中間の投影ビーム経路内に挿入される。
作動時には、投影対物系は、典型的には、垂直光軸に整列する。矢印：
【００８９】
【数１２】
2014075610.tif 000014
【００９０】
で示している重力は、図６ａで大きく誇張して例示しているようにレチクルＲを変形する。互いに対して平行な２つの平面を有する平行平面プレートＰＰの光学効果は、投影対物系の設計処理において考察される。
【００９１】
図４Ｂは、発散投影ビームに配置された平行平面プレートＰＰの拡大詳細部を略示している。参照識別記号ＦＰ１は、物体視野の第１の外縁にある第１の視野点から発する光線を表し、ＦＰ２は、有効物体視野の反対の外縁にある第２の視野点から発する光線を表し、ＦＰ３は、軸上視野点、すなわち、光軸ＯＡ上にある視野中心から発する光線束の外側の光線を表している。実線は、上記に解説した原設計による平面プレートＰＰを表し、それに対して破線は、第１の面Ｓ１及び第２の面Ｓ２を有し、面Ｓ１，Ｓ２の各々が回転非対称面プロフィールを有する光学補正プレートＣＰを表している。第１の面Ｓ１は、上面である入射面であり、垂直に配向された場合に投影対物系である入射面を表し、面Ｓ２は、補正要素の出射面（又は下面）である。
【００９２】
図５は、プレート法線ＰＮに対して垂直なｘ方向に沿って切断されたほぼ円形形状を有する光学補正プレートＣＰの概略図を示している。補正プレートが投影対物系内に装着されると、プレート法線ＰＮは、投影対物系の光軸ＯＡに対して実質的に平行に配向される。非球面プロフィールが放射相称中心を有する場合には、放射相称中心は、光軸上に置かれるべきである。
このプレートは、印加した場合に作動波長に対して実質的に透過性を有する光学材料で作られたプレート状本体Ｂを有する。λ＝１９３ｎｍのような深紫外（ＤＵＶ）スペクトル領域内の作動波長では、本体は、例えば、溶融シリカ又はフッ化カルシウムで作ることができる。プレートの直径は、数センチメートル程度、例えば、少なくとも１０ｃｍ、少なくとも２０ｃｍ、少なくとも２５ｃｍ又はそれよりも大きく、又は少なくとも３０ｃｍ又はそれよりも大きいとすることができる。本体は、片側に第１の面Ｓ１を有し、他方の側に第２の面Ｓ２を有し、これらの面の各々は、巨視的なスケールではプレート法線に対して基本的に垂直に延びている。両方の面Ｓ１及びＳ２は、光学品質を有して製造され、透過損失を低減する反射防止（ＡＲ）コーティングで被覆することができる。製造公差（望ましい形状からの差）は、例えば、１０ｎｍよりも小さい程度のものとすることができる。
【００９３】
両方の面Ｓ１，Ｓ２は、非回転対称非球面面プロフィール、すなわち、回転対称性を持たない非平面、非球面面プロフィールを有する。非球面化の振幅又は程度は、面の各々において、有効断面にわたってプレート法線方向にそれぞれの面上で最低点を含む平面、及び最高点を含む平面であり、プレート法線ＰＮに対して垂直に配向された平面間の距離を表すそれぞれの山から谷までの値ＰＶによって特徴付けることができる。第１の面プロフィールにおける山から谷までの値ＰＶ１，及び第２の面プロフィールにおけるＰＶ２は、ｘｙ平面内の使用区域にわたるそれぞれの面形状を特徴付ける。このプレートは、それぞれプレート法線ＰＮに対して平行に測定される第１の光学面Ｓ１と第２の光学面Ｓ２の間の距離として定めることができるプレート厚ｔ（ｘ、ｙ）を有する。一般的に、プレート厚は、光学使用区域にわる両方の面Ｓ１，Ｓ２の平均の山から谷までの値（すなわち、（ＰＶ１＋ＰＶ２）／２）の１０％よりも小さくしか変化しない。言い換えれば、プレート厚の変化は、上面と下面の間の何らかの全体的相似性を定性化するそれぞれの山から谷までの値に関して、少なくとも非球面光学面Ｓ１，Ｓ２の平均空間振幅よりも小さい桁数（係数１０）のものである。
【００９４】
多くの実施形態では、第１の山から谷までの値ＰＶ１，及び第２の山から谷までの値ＰＶ２は、作動波長の５倍よりも大きく、又は更に作動波長の１０倍よりも大きい。山から谷までの値ＰＶ１，ＰＶ２は、１ミクロン、２ミクロン、３ミクロン又はそれよりも大きい程度のものとすることができる。更に、多くの場合に、プレート厚は、平均の山から谷までの値（ＰＶ１＋ＰＶ２）／２の５％よりも小さく、及び／又は最大の山から谷までの値ｍａｘ（ＰＶ１，ＰＶ２）の５％よりも小さくしか変化しない。プレート厚は、実質的に均一なものとすることができるが、それにも関わらず、殆どの場合、厚みは不均一であり、すなわち、厚みｔ（ｘ、ｙ）は、有効断面にわたって所定の方式で変化する。有効断面にわたるプレート厚変化が、非球面化の振幅に対して一般的に非常に小さいという効果に起因して、第１の面プロフィールと第２の面プロフィールとは（又は第１の光学面と第２の光学面とは）、これらの場合に「類似」であると呼ぶことができる。
【００９５】
一般的に、補正プレートの厚みｔ（ｘ、ｙ）は、第１の光学面Ｓ１及び第２の光学面Ｓ２を近軸部分口径比ＳＡＲのマグニチュード及び／又は符号に関してＳＡＲの所定の差を有する位置に配置することを可能にするのに十分でなければならない。一般的な場合には、プレート厚ｔは、少なくとも１ｍｍである。プレート厚は、例えば、２ｍｍ又はそれよりも大きく、４ｍｍ又はそれよりも大きく、６ｍｍ又はそれよりも大きく、又は１０ｍｍ又はそれよりも大きいとすることができる。プレート厚は、殆どの場合に５０ｍｍよりも小さく、４０ｍｍよりも小さく、３０ｍｍよりも小さく、又は２０ｍｍよりも小さいとすることができる。プレート厚は、補正プレートの形状全体が、重力及び装着状態でプレート上に作用する可能性がある他の力の影響に対して基本的に安定であるように、プレートがその装着状況でほぼ自己支持するように選択することができる。
【００９６】
次に、図４Ａ、４Ｂに関連して解説した実施形態に更に参照する。
ここで、補正プレートＣＰの上側及び下側が、それぞれ光学的に用いられる直径に正規化され、非球面がλ1Ｚ５＋λ2Ｚ６及びλ3Ｚ５＋λ4Ｚ６であり、この場合、λjを図４Ｂに点線によって定性的に示して図６に更に例示しているように決める必要がある場合には、０．３マイクロメートルよりも大きい山から谷までの値（ＰＶ＞０．３μｍ）による強い非球面化、及び図４Ｂのプレートの上側及び下側の非球面の調整により、これらの非球面によって共同で誘発される瞳誤差をほぼ消滅させることができる。この目的のために、非球面は、パラメータα及びβにおいて、αがほぼ１に対応し、βが上側と下側の部分口径比の比率に対応することが成り立つように形状が類似のものとして設計される。この場合、投影対物系の開口数及び視野サイズは恒久的に選択される。図４Ａの投影対物系では、βは大体０．９と設定されている。
【００９７】
この場合、この非球面化は、２つの非球面が共同で瞳誤差を誘発しない効果を有する。しかし、補正プレートの上側との下側の異なる口径比に基づいて、又は異なる構成では、補正プレートの領域内の発散ビーム経路に基づいて、レチクルの変形によって誘発される誤差を補償するのに正確に適する瞳の歪曲の視野プロフィールが設定される。
この場合、図４Ａによる設計において与えられる平面プレートＰＰの厚みは、一般的に、図６ｂの値ｄよりも幾分大きい。言い換えれば、補正プレートＣＰが、材料を除去する処理、例えば、イオンビーム成形において製造される場合には、原設計に属し、補正プレートを形成することができる平行平面基本プレートは、殆どの部分において最終非球面形補正プレートよりも大きい厚みを有することになる。
【００９８】
この状況は、以下の通りに説明することができる。補正プレートを形成するように非球面化された平面プレートＰＰの位置は、結像過程の主光線ＣＲが光軸ＯＡと交差する軸上位置に置かれた投影対物系の瞳面Ｐに光学的に近い。開口絞りＡＳは、瞳面に位置する。瞳空間を瞳面の付近に定めることができ、瞳空間は、近軸部分口径比の絶対値が０．８に等しいか又はそれよりも大きい全ての軸上位置を含む。図４Ａには、瞳空間ＰＳを示している。プレートは、瞳空間内の瞳面の上流の発散ビーム領域内で瞳面を少し外して位置決めされる。この位置では、図４Ｂに第１の視野点に対する部分開口ＳＡ１，及び軸上視野点に対する部分開口ＳＡ３で略示しているように、互いに横方向にオフセットする。更に、第１の面Ｓ１の部分口径比と第２の面Ｓ２の部分口径比との間に僅かではあるが明確な差が存在する。特に、物体側の第１の面Ｓ１では、ＳＡＲ＝−０．８７７であり、像側の第２の面Ｓ２では、ＳＡＲ＝−０．８８４である。光線高さ比ＲＨＲを用いる異なる説明では、物体側の第１の面Ｓ１では、ＲＨＲ＝−０．１４０であり、像側の第２の面Ｓ２では、ＲＨＲ＝−０．１３１である。
【００９９】
近軸部分口径比ＳＡＲ＜１の値に起因して、横方向にオフセットされた視野点から発する光線束は、第１及び第２の光学面Ｓ１，Ｓ２を横方向にオフセットされた領域内で通過する。ここで、入射面（第１の光学面Ｓ１）は、一般的に、ゼルニケ係数Ｚ５に従う非球面形状を有すると考える。この非球面面は、対物系の出射瞳内に、視野にわたって実質的に一定の対応するＺ５収差、すなわち、次式に従う瞳収差を誘発する。
【０１００】
【数１３】
2014075610.tif 000015
【０１０１】
部分口径比が１よりも小さいことに起因して、特定の対称性を有するｘ方向、ｙ方向への傾斜に関するゼルニケ係数Ｚ２及びＺ３によって説明される視野依存歪曲が誘発されることになる。一般的に、Ｚ５に従う非球面形状の場合には、視野可変歪曲は、基本的に次式で表すことができるアナモフィック歪曲である。
【０１０２】
【数１４】
2014075610.tif 000016
【０１０３】
出射面（第２の面Ｓ２）の非球面形状は、この例では、第２の面Ｓ２の第２の面プロフィールを一般的に同じ方向のゼルニケ係数Ｚ５によって説明することができるように入射側面Ｓ１の形状と類似であるが、若干異なる振幅を有する（異なる山から谷までの比ＰＶ２≠ＰＶ１によって表される）。ここで第２の面の面プロフィールの振幅は、入射面Ｓ１によって引き起こされるＺ５収差を実質的に補償する視野一定の対応するＺ５収差が誘発されるように、反対側の非球面面Ｓ１の振幅に適応される。プレートが、発散ビームに配置されること、及び第１の面上の部分口径比と第２の面上の部分口径比とが若干異なるということに起因して、視野依存収差に対する第１の面Ｓ１の寄与と第２の面Ｓ２の寄与とは完全には相殺しないが、これは瞳収差の場合であるから、収差の残存量は、視野にわたって変化する線形寄与を生じる。この視野可変歪曲の量は、レチクルの非対称鞍形変形によって引き起こされるもののような系に特定の視野依存歪曲を同時に瞳収差（Ｚ５）を導入することなく補償することができるように、補正プレートの両側の非球面面の振幅を比例的にスケーリングすることによって調節することができる。
【０１０４】
第１の実施形態の補正プレートのそれぞれの回転非対称面形状及び厚み変化を示すために、図６Ａから図６Ｆを提供する。図６Ａは、補正プレートの鞍形の第１の面Ｓ１の斜視図を示している。図６Ｂは、対応する等高線プロット図であり、等高線線は、光軸に対して垂直な基準平面に対する等しい高さの線を示している。また、図６Ｂは、座標ｙ＝０及びｘ＝０それぞれにおいて、面をｘ方向に通した切断図（ＸＣＵＴ）及び面をｙ方向に通した切断図（ＹＣＵＴ）も略示しており、面がｘ方向にほぼ凸の（正の）曲率を有し、それに対してｙ方向に連続的な曲率が反対の符号を有して凹状（負の曲率）を形成することが分る。非球面の対応する振幅は、ＰＶ１≒３．４７μｍによって特徴付けられる。図６Ｃ及び図６Ｄは、第２の面Ｓ２（出射面）のそれぞれの表現を示している。それぞれの振幅は若干小さく、ＰＶ２＝３．３９μｍによって特徴付けることができる。
【０１０５】
図６Ｅ及び図６Ｆは、プレート厚ｔ（ｘ、ｙ）の対応する変化を２つの寸法方向に入射面Ｓ１の非球面形状と出射面Ｓ２の非球面面の間の差の構成で表している。プレート厚変化は、山から谷までの値ＰＶｔ≒０．１２μｍを有する実質的に鞍形のプロフィールを有し、厚みの変化が、第１及び第２の面プロフィールの絶対高さ変化よりも１桁を上回って小さいことを示している。厚み変化を表すこの山から谷までの値ＰＶｔが、プレート厚が均一ではなく、マイクロリソグラフィ分野における多くの用途で一般的にｎｍ程度、例えば、１０ｎｍよりも小さく、光学面の製造公差よりも実質的に大きい量で所定の方式で変化することを示すことに注意されたい。厚み変化の絶対量は、マイクロメートル又はそれ未満の程度であり、それに対して絶対厚は、一般的に、１ミリメートル又はそれよりも大きい程度であるとすることができる。
【０１０６】
図７Ａから図７Ｃは、光路内の瞳面Ｐ又はそれに近い同じ位置に配置された平行平面プレートＰＰと比較して回転非対称非球面形状を有する両方の面を有する補正プレートＣＰの光学効果を略示することを意図したものである。図７Ａは、結像システムの瞳面の近くに配置された平面プレートＰＰを有する基準システムを示している。この図は、２つの光線束Ｂ１，Ｂ２の光線の瞳Ｐの領域から画像面ＩＳへの伝播を示している。光線束Ｂ１は、光軸上の視野点から発し、光線束Ｂ２は、有効物体視野の縁部にある外側視野点から発する。
光路内で平行平面プレートＰＰを用いた場合（図７Ａ）には、光線角度（光軸に対する光線の角度）は、平面プレートによって変更されない。代替的に、平面プレートは、平面プレートの上流の入射光線に対する平面プレートの下流の屈折光線の平行オフセットのみを引き起こす。
【０１０７】
図７Ｂは、それぞれ類似の非球面入射及び出射面Ｓ１，Ｓ２を有する補正プレートＣＰが、平面プレートＰＰの代わりにビーム経路内に挿入された場合に状況が異なることを示している。軸上視野点から発する第１の光線束Ｂ１の光線の光線方向は変化しないことが明らかである。しかし、光軸を外れた視野点では（光線束Ｂ２）、入射面Ｓ１上と出射面Ｓ２上との異なる屈折条件に起因して、光線の伝播は、補正プレートの横断時に変化する。特に光線角度は、光線入射位置における光学面Ｓ１に対する接平面と、補正プレートからの屈折光線の出射位置における光学面Ｓ２に対する接平面とが互いに対して平行ではなくなることに起因して変化する。
【０１０８】
従って、補正プレートＣＰは、図７Ａ及び図７Ｂに示している両方の状況の比較図を示している図７Ｃに矢印ＤＩＳによって示している歪曲収差を導入する。像形成点の変位の量及び方向は視野にわたって変化し、従って、視野依存歪曲が起こる。同時に、視野一定瞳収差（全ての視野点に対して同じ収差）が導入される可能性もある。しかし、誘発される視野瞳収差は、入射面Ｓ１及び出射面Ｓ２の非球面形状の適切な調整によってゼロにまで低減することができる。
【０１０９】
ここで、この実施形態による補正プレートは、１つの優勢な視野収差を生成させることができ、その一方で他の視野収差の量を無視することができる程低い値に保つことができることを定量的に例示するために図８Ａ及び図８Ｂを用いる。この目的のために、補正プレートによって像視野内に生成される収差の視野プロフィールは、半径方向次数ｒm及び方位角方向次数φnを有するゼルニケ多項式に分解した。テンソル積空間ＰＱ内の上述のスカラー展開式の代替として、ベクトルゼルニケを用いた波面収差のベクトル表現が用いられる。この表現は、歪曲の視野依存性を示すのにより適切である。
【０１１０】
【数１５】
2014075610.tif 000017
【０１１１】
この表現では、ベクトルゼルニケＶn、1は、ｎ＝１，ｒ1のスケール誤差に対応し、ベクトルゼルニケＶn、2は、ｎ＝１及びｒ1における回転に対応し、ベクトルゼルニケＶ-n、1は、アナモフィック歪曲に対応する。図８Ａは、Ｚ２／３においてＶ１によって表しているアナモフィック歪曲への寄与が優勢であることを示している。特に、アナモフィック歪曲への寄与において約７ｎｍの値が得られ、その一方で同時に他の寄与のレベルは、０．５ｎｍを大幅に下回り、すなわち、この表現ではアナモフィック歪曲の量の１０％よりも小さい。同様にＺ５／６への寄与も、アナモフィック歪曲と比較して無視することができる。
【０１１２】
上記４つのベクトルゼルニケは、ｎ＞０である場合に全ての角度依存の視野依存性を表し、ｎ＝０の場合に全ての角度独立の視野依存性を表す１組のベクトルゼルニケに属する。半径方向の依存性は、上記４つのベクトルゼルニケと、それぞれ次数ｎ又はｎよりも大きい次数の半径方向の多項式との乗算によって説明される。従って、角度依存波面誤差の視野依存性を表す第２の種類のいわゆるベクトルゼルニケの完全な組が存在する。同様に、角度独立波面誤差の視野依存性を説明するスカラーゼルニケの第２の完全な組が存在する。これらの２組は、共にあらゆる波面誤差の視野依存性を完全に説明し、その結果、上述のテンソル積ＰＱとは異なる波面誤差の視野依存性の定量化が生じる。視野依存性記述多項式がそれぞれ２次元及び１次元のものであることから判断すると、これらの多項式は、共に直交系を構成しない。しかし、ベクトルゼルニケ及びスカラーゼルニケは、そのような直交系を別々に構成するので、「優占度」という用語は、それぞれこれらのベクトル表現及びスカラー表現に関連する絶対係数に関して理解されるものとする。
【０１１３】
生成される視野収差（視野依存歪曲のような）及び更に望ましい瞳収差を単一の補正プレートを用いて互いに独立に起こすことができるように非球面の第１及び第２の光学面の振幅を設計することが可能である。実際、第１及び第２の光学面の非球面化を適切に調整することにより、生成される瞳収差と視野依存歪曲の間のあらゆる望ましい関係を得ることができる。従って、１つだけの補正プレートを用いて視野一定収差（瞳収差）と視野依存収差との補正を互いから独立に同時に実施することができる。この補正は、望ましい視野依存補正に向けて設けられた第１及び第２の面の非球面形状を付加的な非球面化によって修正することによって達成することができる。
【０１１４】
所定の瞳収差を生成する付加的な非球面化は、例えば、図９Ａ、図９Ｂに示しているように特徴付けることができる。この場合、非球面面Ｓ１又はＳ２，又はその両方の上に重ね合わされる付加的な非球面は、作動波長の約１０％であり、視野依存収差を生成するために設けられた基本非球面面のそれぞれの振幅（ＰＶ１，ＰＶ２）よりも数桁だけ小さい約１９．３ｎｍの山から谷までの値を有する基本的に２回の放射相称性によって特徴付けることができる。この選択肢は、以下の通りに説明することができる。
【０１１５】
この重ね合わされる非球面化の山から谷までの値は、一般的に、第１の非球面化のものよりも小さい。この値は、殆どの場合に一般的に０．１５マイクロメートルよりも大きくない。
次に、第２の実施形態を図１０Ａに示しているマイクロリソグラフィのための反射屈折投影対物系１０００に関連して説明する。この実施形態は、ＷＯ２００５／０６９０５５Ａ２の図３２に図示の実施形態に対応する（ＵＳ２００５／０１９０４３５Ａ１の図３２に対応する）。これらの実施形態の開示内容は、特に、全体的な設計及びこの実施形態の仕様に関して本出願に引用によって組み込まれている。
【０１１６】
一般的に、投影対物系は、以下の通りに説明することができる。
反射屈折投影対物系１０００は、λ＝１９３ｎｍの作動波長での作動に向けて構成され、像側開口数ＮＡ＝０．８７を有する。投影対物系は、平面物体面ＯＳ（対物面）に配置されたレチクルＲ上のパターン像を厳密に２つの実中間像ＩＭＩ１，ＩＭＩ２を発生させながら、平面像面ＩＳ（像平面）へと縮小スケール、例えば、４：１で投影するように設計される。有効物体視野及び像視野は、軸外であり、すなわち、光軸ＯＡを完全に外している。第１の屈折対物系部分ＯＰ１は、物体面内のパターンを第１の中間像ＩＭＩ１へと拡大スケールで結像するように設計される。第２の反射結像（純反射）対物系部分ＯＰ２は、第１の中間像ＩＭＩ１を第２の中間像ＩＭＩ２へと１：（−１）に近い倍率で結像する。第３の屈折対物系部分ＯＰ３は、第２の中間像ＩＭＩ２を像面ＩＳへと強い縮小比で結像する。
【０１１７】
３つの互いに共役な瞳面Ｐ１，Ｐ２，及びＰ３は、主光線ＣＲが光軸と交わる位置に形成される。第１の瞳面Ｐ１は、第１の対物系部分において物体面と第１の中間像の間に形成され、第２の瞳面Ｐ２は、第２の対物系部分において第１の中間像と第２の中間像の間に形成され、第３の瞳面Ｐ３は、第３の対物系部分において第２の中間像と像側ＩＳの間に形成される。
第２の対物系部分ＯＰ２は、物体側に向く凹ミラー面を有する第１の凹ミラーＣＭ１，及び像側に向く凹ミラー面を有する第２の凹ミラーＣＭ２を含む。ミラー面の使用部分は、両方共に連続的な（又は途切れのない）ものであり、すなわち、ミラーは、照明領域内に穴又は孔を持たない。互いに相対するミラー面は、凹ミラーによって形成される湾曲面によって囲まれたミラー間空間とも表す反射屈折空洞を形成する。中間像ＩＭＩ１，ＩＭＩ２は、両方共に反射屈折空洞内でミラー面から十分に離間して置かれる。
【０１１８】
対物系１０００は回転対称であり、全ての屈折光学構成要素及び反射光学構成要素に共通の１つの真っ直ぐな光軸ＯＡを有する（直線配列系）。いかなる折り返しミラーも存在しない。偶数回の反射が発生し、従って、像反転はない。物体面と像面は平行である。凹ミラーは、小さい直径を有し、これらの凹ミラーを互いに近接させ、これらの凹ミラーの間に位置する中間像に比較的近接させることを可能にする。凹ミラーは、両方共に軸上対称面の軸外区画として構成され、照らされる。光ビームは、光軸に向く凹ミラー縁部付近を口径食なしに通過する。両方の凹ミラーは、瞳面から光学的に遠隔し、次の中間像に比較的近くに位置決めされる。対物系は、光軸に中心を置く掩蔽のない円形瞳を有し、従って、マイクロリソグラフィのための投影対物系としての使用を可能にする。
【０１１９】
原設計の一部として、第１の対物系部分ＯＰ１内の第１の瞳面Ｐ１の位置に平面プレートＰＰが挿入される。この領域内の大きい主光線角度に起因して、この瞳の付近に０．８≦｜ＳＡＲ｜≦１を有する比較的幅狭な瞳空間ＰＳが存在する。図１０Ａでは、重力を矢印ｇ→によって表しており、レチクルの変形Ｒを誇張して例示している。
概略図１０Ｂに示しているように、プレートＰＰは、光線束によってプレートの両側で定められる部分口径比が反対の符号を有するように厳密に第１の瞳面Ｐ１に配置される。図１０Ｂは、３つの光線束からの限定光線を示しており、ＦＰ１で表している光線は、有効物体視野の１つの縁部上の視野点から発し、光線ＦＰ２は、有効物体視野のそれとは反対の縁部上の視野点から発する。ＦＰ３で表している光線は、物体視野の中心にある仮想視野点から発する。この仮想視野点は、結像において実際に用いられる軸外有効物体視野に属さないが、ここでは例示目的のためだけに導入したものであることに注意されたい。
【０１２０】
補正プレートが瞳面に置かれることに起因して、入射側Ｓ１及び出射側Ｓ２の両方における部分口径比は、１に非常に近い。特に、物体側の第１の面Ｓ１では、ＳＡＲ＝＋０．９４０であり、像側の第２の面Ｓ２では、ＳＡＲ＝−０．９６３である。光線高さ比ＲＨＲを用いた異なる説明では、物体側の第１の面Ｓ１では、ＲＨＲ＝＋０．０６４であり、像側の第２の面Ｓ２では、ＲＨＲ＝−０．０３８である。
【０１２１】
更に、瞳面における位置決めに起因して、各光線束内の光線は、補正プレートの位置では、ほぼ全く発散を持たない（光線束の全ての光線においてほぼ同じ光線角度）。一般的に、入射角が、光線の入射点における面法線と、この面上に入射するそれぞれの光線の伝播方向との間の角度として定められる場合に、光線が物体視野内の異なる視野点から発するということは、光線束が透過プレートを異なる入射角で通過するということを意味する。前の事例と同様に、視野一定瞳収差へのそれぞれの面の寄与が、実質的に、視野依存歪曲として説明した残存収差しか残らないような程度にまで互いに補償し合うように、第１の面Ｓ１（入射面）及び第２の面Ｓ２（出射面）には、同様ではあるが異なる回転非対称非球面面プロフィールを設けることができる。
【０１２２】
特定的な実施形態では、第１及び第２の光学面Ｓ１，Ｓ２の非球面面プロフィール及び非球面が類似であるが、等しくはないということから生じるプレート厚の変化を図６Ａから図６Ｆに関連して説明したものと類似の方式で図１１Ａから図１１Ｆに示している。特に、非球面入射面Ｓ１の振幅は、作動波長の約２倍である山から谷までの値ＰＶ１＝０．３７μｍによって説明することができる。これに対応する出射面Ｓ２上の振幅は、ＰＶ２＝０．４５μｍによって特徴付けることができる。得られるプレート厚変化を図１１Ｅ、図１１Ｆに示しており、この変化は、ＰＶｔ≒２２．５ｎｍによって特徴付けることができる。図１１Ｆから明らかであるように、不均一プレート厚変化は、放射相称性ではなく、光軸及びｙ方向（走査方向）を含む平面に関するミラー対称性を有する。
【０１２３】
誘発される視野依存歪曲の補正プレートによって引き起こされる他の（寄生）収差に対する優占度を第１の実施形態に関する図８Ａ、図８Ｂに示しているものと類似の手法で図１２Ａ及び図１２Ｂに例示している。上述の場合のように、アナモフィック歪曲（約７．８ｎｍ）以外の視野収差の寄与は、優勢な視野収差の寄与よりも何らかの桁だけ小さいものである。
この状況は、以下の通りに異なる手法で説明することができる。
【０１２４】
図１０ＡにおけるレチクルＲの変形は、図２に定性的に示しているように鞍形変形が優勢である。この場合には、αだけではなくβもほぼ１に等しいように選択され、他の点に対しては、山から谷までの値及び非球面形状は、第１の例示的な実施形態におけるものと同じに保たれる。この場合も同様に望ましい効果が発生し、２つの非球面によって誘発される瞳誤差が互いに補償し合い、光束の角度の視野依存変化に起因して、レチクルの歪曲によって誘発される誤差を補償するのに正確に適する瞳歪曲視野プロフィールが存在する。
【０１２５】
１つの付加的な非球面又は２つの付加的な非球面に対して第１の例示的な実施形態において示したことは、この例示的な実施形態においても有効である。
両方の例示的な実施形態の場合には、互いに補償し合う非球面化の種類に依存して、瞳誤差の全くない様々な視野誤差を生成することができる。
非球面化の山から谷まで（ＰＶ）を拡大すると、視野収差の優占度は、それが強くなるか又は更には完全になるまで高まる。この場合、非球面化に依存して、２０００％、５０００％、又は更には１００００％という値を有する更に別の段階を実施することができる。
【０１２６】
同じことが、独立に得ることができる瞳誤差（瞳収差）に対しても成り立つ。
視野プロフィールの種類に依存して、非球面は、方位角方向に２重、３重、４重、又は多様体の形状、又はこれらの重ね合わせを有することができる。
投影対物系の光学要素に対して効果を有する全てのマニピュレータは、補正のための付加的な補完的自由度として適している。例えば、レンズ及び／又はミラーのような光学要素を変位、回転、変形、交換、冷却、又は加熱することができる。
【０１２７】
同様に、投影露光機械の作動波長λに対して与えられる作用、又は照明設定の修正は、補正のための付加的自由度として機能することができる。
この補正法は、新しいレチクルへと調節する時、例えば、露光期間又は走査速度のような処理パラメータを変更する時、又は周囲の空気の温度が変化する場合に画像誤差を補正するのに特に適している。
従って、平面プレートＰＰ又は補正プレートＣＰが交換可能であること、及び各場合に、上記に表した問題に対して具体的に調節された非球面を有するいくつかのプレートを準備しておくことが望ましい。更に、非球面を有する上述の補正プレートは、必要に応じて投影対物系内に挿入することができ、得られる残存誤差（残存収差）を上記に判断した操作の可能性によって付加的に補正することができる。
【０１２８】
図１３は、ステップアンドスキャンモードで大規模集積半導体構成要素を製作するために準備されるウェーハスキャナＷＳの形態にあるマイクロリソグラフィ投影露光装置を略示している。この投影露光装置は、光源として約１９３ｎｍの作動波長を有するＡｒＦエキシマレーザＬを含む。他の実施形態では他の作動波長も可能である。光源の下流に配置された照明系ＩＬＬは、その出射面ＥＳに、大きく鮮明に範囲が定められた均一に照らされる照明視野を生成し、この照明視野は、照明系の光学的に下流に配置された投影対物系ＰＯのテレセントリック要件に対して適応される。照明系ＩＬＬは、照明モードの選択のためのデバイスを有し、この例では、可変干渉度を有する従来の軸上照明と、軸外照明、特に環状照明（照明系の瞳面内にリング形の照明区域を有する）、及び双極又は四重極照明との間で変更することができる。
【０１２９】
照明系の下流には、マスク又はレチクルＲを担持して操作するためにデバイスＲＳ（レチクル台）が配置され、マスク上に形成されたパターンが、投影対物系ＰＯの物体面ＯＳと対応する照明系の出射面ＥＳ内に位置し、走査作動においてこの平面内で、照明系と投影対物系とに共通（すなわち、Ｚ方向の）の光軸ＡＸに対して垂直な走査方向（Ｙ方向）に移動することができるようにする。
縮小投影対物系ＰＯは、マスクによって与えられるパターン像を４：１の縮小スケールで、フォトレジスト層で被覆したウェーハＷ上に結像するように設計される。感光基板として機能するウェーハＷは、フォトレジスト層を有する平面基板面ＳＳが、投影対物系の平面像面ＩＳと基本的に対応するように配置される。ウェーハは、ウェーハをマスクＭと同期してマスクと平行に移動するためのスキャナ駆動体を含むデバイスＷＳ（ウェーハ台）によって担持される。また、デバイスＷＳは、ウェーハを光軸に対して平行なＺ方向と、この軸に対して垂直なＸ及びＹ方向との両方に移動するためのマニピュレータを含む。光軸に対して垂直に延びる少なくとも１つの傾斜軸を有する傾斜デバイスが統合される。
投影対物系ＰＯは、像面ＩＳに最も近い最後の光学要素として最後の平坦な平凸レンズＬＬを有し、この最後のレンズの平面出射面は、投影対物系ＰＯの最後の光学面（出射面）である。
【０１３０】
この露光装置は、乾式リソグラフィに向けて構成される。投影対物系の出射面と基板面の間にガスが充填された小さい間隙が形成される。他の実施形態は、液浸リソグラフィに向けて構成され、透過性の高屈折率液浸液をこの液浸液が、ウェーハの基板面を少なくとも露光対象領域内で完全に覆い、有限の像側作動距離が正しく設定される一方で投影対物系の出射側終端区域が液浸液に浸漬されるように投影対物系の出射面と基板の間の小さい間隙内に誘導する液浸媒体誘導システムを含む。
システム全体は、中央コンピュータＣＯＭＰによって制御される。
【０１３１】
原設計における投影対物系ＰＯは、瞳面Ｐの付近の瞳空間に配置された平行平面プレートＰＰを含む。中央コンピュータＣＯＭＰに作動的に結合された交換可能デバイスＥＸは、本発明の実施形態による１つ又はそれよりも多くの補正プレートＣＰを担持するように構成される。特に、各補正プレートは、各々が特定の視野依存歪曲を誘発する（又は補償する）ことができる類似の非球面化を有する回転非対称非球面の入射面及び出射面を有することができる。交換可能デバイスＥＸは、中央コンピュータによって受信される信号に応じて、補正プレートのうちの１つによって平面プレートを置換するか又は第１の補正プレートを異なる光学機能を有する第２の補正プレートと交換されるように構成される。
【０１３２】
１つ作動モードでは、制御システムは、第１のマスク（レチクル）が、第１のマスクとは異なる第２のマスクと交換される時に、協調方式で補正プレートを交換するように構成される。レチクル台がレチクル変更を実施している間に、交換可能デバイスは、第１のプレートを第２のプレートと交換するように制御することができ、第１及び第２のプレートのうちの少なくとも一方は、本発明の実施形態による光学補正プレートである。瞳面又はその近くに挿入された補正プレートの光学効果は、例えば、重力によって発現するレチクルのサギングから発する歪曲誤差が補償されるように特定のレチクルに対して適応される。
【０１３３】
補正プレートを投影対物系の入射面と出射面の間の投影ビーム経路内に挿入するか又は補正プレートを投影ビーム経路から除去することによって投影対物系の結像特性を調節する段階は、あらゆる適切な時点、例えば、新しいマスクを用いて実施される露光の前にマスクが変更される前、マスク変更中、又は新しいマスクが配置された後に実施することができる。
重力及び／又は装着力によって誘発されるレチクルの湾曲は、レチクルにおける非理想的な条件によって生成される可能性がある唯一の歪曲誤差発生源ではない。
【０１３４】
歪曲状誤差は、マスクの製造中の製造の不正確性によって生成される可能性もある。一般的に、マスク上に形成されるパターンは、例えば、線及び／又は他のパターン構造の数、向き、及び幅を定める指定された幾何学形状を有するべきである。一般的に、幾何特徴部の正確な位置は、マスク本体上に存在するアラインメントマークに対して判断される。パターンの構造的特徴の実際の位置が望ましい位置から逸脱する場合には、この不正確性は、歪曲状誤差、例えば、構造的特徴の望ましい位置と実際の位置の間の相対変位として処理することができる。マスクの製造中又は他の条件によって生成される歪曲状誤差は、一般的に望ましくない。例えば、歪曲状誤差を最小にすることに向けての要件は、マイクロリソグラフィ処理の分解能を高めるために二重パターン形成が用いられる用途で強まっている。
【０１３５】
製造の不正確性によって生成される、マスクの歪曲状誤差が存在する場合には、そのような誤差を上述の光学補正プレートを利用して補償することができる。以下では、歪曲状誤差を低減する別の選択肢を以下に説明する。
一部の半導体素子製造処理では、レチクル（マスク）は、ペリクルを含む保護カバーによって保護される。例えば、ペリクルは、粉塵及び他の外来物質がマスク上に堆積するのを防ぐために、マスクのパターン側のパターンから僅かな距離のところに設けることができる。ペリクルは、ペリクル膜、すなわち、作動放射線に対して透過的な材料から作られる膜として構成することができ、例えば、溶融シリカで作られた枠内に、又は硬質のプレート状光学要素によって担持される。ペリクルが、パターンからある一定の距離のところに設けられる場合には、ペリクルの外側に堆積する各粉塵又は他の粒子は、マスク上に配置されたパターンが物体面に配置される時には投影対物系の物体面から外れたある一定の距離のところに配置されることになる。従って、これらの粒子は基板上に合焦される正確な位置に存在しないので、投影対物系によってウェーハ基板上に投影されるパターン像は、粉塵粒子などによる悪影響を受けない。従って、マスクパターンを保護するのにペリクルを利用することにより、一般的に、半導体素子生産処理における生産量が改善される。
【０１３６】
これらの処理ではマスク配列が用いられ、マスク配列は、マスク本体及びマスク本体の面上に設けられたパターンを有するマスクと、このパターンからある一定の距離のところに配置された透過的なペリクル本体を有するペリクルと、ペリクルをマスクに対する所定の位置に固定するように構成された保持構造体とを含む。
ペリクルは、マスク本体上のパターンの製造中に不正確性によって生成される歪曲状誤差を補償するのに用いることができることが認められている。この目的のために、マスク配列を製造する方法は、パターン構造を測定して、マスク本体上に形成されるパターンの実際の構造を表すパターンデータを生成する段階と、このパターンデータから、パターン構造特徴の製造誤差のない理想的な（望ましい）パターン構造を表す対応する基準パターン構造特徴からの相対変位を表す歪曲データを生成する段階とを含む。
【０１３７】
更に、方法は、パターン構造特徴の対応する基準パターン構造特徴に対する相対変位によって引き起こされる歪曲成分を少なくとも部分的に補償するのに有効な非球面面プロフィールを生成するために、歪曲データに基づいてペリクル本体の少なくとも１つの面を処理する段階を含む。
好ましくは、非球面面プロフィールは、回転非対称であり、すなわち、いかなる回転対称性も持たない。
【０１３８】
処理されたペリクルが、マスクに対してマスクのパターン側の所定の位置に保持構造体によって固定される場合には、マスクと非球面化されたペリクルとの組合せは、製造処理に起因するいかなる歪曲誤差も実質的に持たないマスクに対する光学的均等物とすることができる。言い換えれば、ペリクルは、投影対物系が、完全なマスク、すなわち、（理想的な）基準パターンと同一の（実際の）パターンを有するように見えるマスクを「見る」ように製造誤差を補償する眼鏡レンズ又は補正レンズのように機能する。
【０１３９】
ペリクルの非球面面プロフィールは、マスク生産の不正確性によって生成される実質的に全ての歪曲誤差が補償されるように構成することができる。歪曲データは、解析して、歪曲全体への寄与を投影対物系の操作によって補償することができる第１の寄与と、投影対物系の結像特性を修正することによっては補償することができない第２の寄与とに再分割することができる。この場合、第１の寄与は、投影対物系の結像特性を調節することによって補償することができ、それに対して第２の寄与は、これら第２の寄与を補償するペリクルの非球面面の面プロフィールを成形するのに後に用いられるデータを生成するのに利用することができる。第１の寄与は、投影対物系に対して、投影対物系の結像性を変更するように作用する１つ又はそれよりも多くのマニピュレータへの制御信号を生成するのに用いることができる。
【０１４０】
別の実施形態では、製造されたマスクパターンの測定から導出される歪曲データのみが、測定された歪曲誤差を補償するために投影対物系の結像性を調節するのに後に利用される制御信号を生成するのに用いられる。この場合、いかなる非球面ペリクルも必要ではないものとすることができる。
パターンデータを生成するのに用いられる測定段階は、いずれか適切な測定技術によって実施することができる。例えば、ＵＳ２００６／０２７４９３４Ａ１は、この目的に適する測定システムを説明している。
【０１４１】
説明するシステムは、ペリクルの１つ又はそれよりも多くの面を処理して、歪曲状誤差を説明されているように補償するのに有効な非球面面プロフィールを生成するように構成された特定の処理装置を含むことができる。この機械は、測定から導出された歪曲データ、又はこれらの歪曲データから導出された信号を受信し、これらのデータに基づいて光学面を処理するように構成された制御ユニットを含むことができる。一部の実施形態では、処理装置は、非球面面形状を１つ又はそれよりも多くのイオンビームを用いて制御された局所材料除去によって生成することができるように、イオンビーム源を含む（イオンビーム製作）。この目的に対して、従来のイオンビーム製作機をレチクルパターンの測定から導出される制御データに応じて作動させることができるように修正することができる。
【０１４２】
図１４は、説明した方法によって製造されたマスク配列を略示している。マスク配列は、マスク本体Ｂ、及びマスク体の基本的に平面の面上に設けられたパターンＰＡＴを有するマスク又はレチクルＲ、このパターンからある一定の距離のところに配置された透過的なペリクル本体ＰＢ、及びペリクルをマスクに対してマスク本体のパターン側の所定の位置に固定するように構成された保持構造体ＨＳを含む。マスクに向くペリクル面ＰＳ１は、パターンの構造的特徴の望ましいパターンの理想的な位置及び幾何学形状を表す対応する基準パターン構造特徴に対する相対変位によって引き起こされた歪曲成分を少なくとも部分的に補償するのに有効な回転非対称面プロフィールを有する。ペリクル面ＰＳ１は、実際のパターンＰＡＴの構造の測定から導出された制御データ、及び測定から得られたそれぞれのパターンデータの基準パターンを表す基準データとの比較に基づいて、イオンビーム処理装置における局所材料除去によって製作（成形）されたものである。代替的又は追加的に、反対のペリクル面（パターンから離れる方向に向く）を非球面化することができる。一般的に、この比較は、パターン構造特徴の対応する基準パターン構造特徴からの相対変位を表す歪曲データを生じる。
【０１４３】
好ましい実施形態の以上の説明は、一例として提供したものである。当業者は、提供した開示内容から、本発明及びそれに伴う利点を理解するだけでなく、開示した構造及び方法への明らかな様々な変更及び修正も見出すであろう。従って、特許請求の範囲及びその均等物によって定められる本発明の精神及び範囲に収まるものとして全ての変更及び修正を網羅することを求めるものである。
全ての特許請求の範囲の内容は、引用によって本明細書の一部を成すものである。
本発明の実施形態は、以下の条項によっても定めることができる。
【０１４４】
条項１．光軸を含み、かつ両方が光軸に関して回転対称性を伴わずに非球面化され、これらの非球面が共同で優勢な視野誤差を誘発する第１の光学活性面及び第２の光学活性面を有する光学要素を含むことを特徴とするマイクロリソグラフィのための投影対物系。
条項２．優勢な視野誤差が視野可変歪曲であることを特徴とする条項１に定める投影対物系。
条項３．視野誤差の優占度が高いことを特徴とする条項１から条項２に定める投影対物系。
条項４．視野誤差の優占度が完全であることを特徴とする条項１から条項２に定める投影対物系。
条項５．２つの光学活性面のうちの少なくとも一方は、優勢な視野誤差から独立に優勢な瞳誤差を誘発する付加的な非球面を有することを特徴とする条項１から条項４に定める投影対物系。
条項６．瞳誤差の優占度が高いことを特徴とする条項５に定める投影対物系。
条項７．瞳誤差の優占度が完全であることを特徴とする条項５に定める投影対物系。
条項８．光学要素は、回転対称性を伴わずに類似の非球面で両側が非球面化された平面プレートであり、光学活性面は、平面プレートの前面又は後面であることを特徴とする条項１から条項７のうちの一項に定める投影対物系。
条項９．非球面は、方位角方向に２重、３重、４重、又は多様体の形状を有することを特徴とする条項８に定める投影対物系。
条項１０．非球面は、少なくとも０．３マイクロメートル、好ましくは、少なくとも１．０マイクロメートル、又は非常に好ましくは、少なくとも３．０マイクロメートルの山から谷までの値を有することを特徴とする条項８から条項９のうちの一項に定める投影対物系。
条項１１．第１又は第２の面上で、第１の光束の位置が第２の光束の位置とは異なり、これら２つの光束が、これらの面上で発散することを特徴とする条項１から条項１０のうちの一項に定める投影対物系。
条項１２．第１の面又は第２の面上の第１の光束の直径は、［０．８；０．９５］又は［０．９；０．９５］という間隔からのマグニチュードによる近軸部分口径比に対応することを特徴とする条項１から条項１１のうちの一項に定める投影対物系。
条項１３．第１の面又は第２の面上で、第１の光束の角度は、第２の光束の角度とは異なることを特徴とする条項１から条項１２のうちの一項に定める投影対物系。
条項１４．第１の面又は第２の面上の第１の光束の直径は、［０．８；１．０］又は［０．９；１．０］という間隔からのマグニチュードによる近軸部分口径比に対応することを特徴とする条項１３に定める投影対物系。
条項１５．条項１１から条項１２のうちの一項、及び条項１３から条項１４のうちの一項に定める投影対物系。
条項１６．投影対物系の光学要素又は更に別の光学要素は、変位、回転、変形、交換、冷却、又は加熱することができることを特徴とする条項１から条項１５のうちの一項に定める投影対物系。
条項１７．条項１から条項１６のうちの一項に定める投影対物系を含むことを特徴とするマイクロリソグラフィのための投影露光機械。
条項１８．マイクロリソグラフィのための投影露光機械を作動させる方法であって、投影露光機械は、投影対物系を含み、投影対物系には、光学要素が設けられ、光学要素は、投影対物系の光軸に関する回転対称性を伴わずに非球面化された第１の光学活性面及び第２の光学活性面を含み、そのためにこれらの非球面は、共同で優勢な視野誤差を誘発することを特徴とする方法。
条項１９．優勢な視野誤差は、視野可変歪曲であることを特徴とする条項１８に定める方法。
条項２０．視野誤差の優占度が高いことを特徴とする条項１８から条項１９に定める方法。
条項２１．視野誤差の優占度が完全であることを特徴とする条項１８から条項１９に定める方法。
条項２２．第１又は第２の面は、優勢な視野誤差から独立に優勢な瞳誤差を誘発する付加的な非球面を有することを特徴とする条項１８から条項２１に定める方法。
条項２３．瞳誤差の優占度が高いことを特徴とする条項２２に定める方法。
条項２４．瞳誤差の優占度が完全であることを特徴とする条項２２に定める方法。
条項２５．光学要素は、回転対称性を伴わずに類似の非球面で両側が非球面化された平面プレートであり、光学活性面は、平面プレートの前面又は後面であることを特徴とする条項１８から条項２４のうちの一項に定める方法。
条項２６．非球面は、方位角方向に２重、３重、４重、又は多様体の形状を有することを特徴とする条項２５に定める方法。
条項２７．非球面は、少なくとも０．３マイクロメートル、好ましくは、少なくとも１．０マイクロメートル、又は非常に好ましくは、少なくとも３．０マイクロメートルの山から谷までの値を有することを特徴とする条項２５及び条項２６のうちのいずれかに定める方法。
条項２８．第１又は第２の面上で、第１の光束の位置が第２の光束の位置とは異なり、これら２つの光束は、この面の位置で発散することを特徴とする条項１８から条項２７のうちの一項に定める方法。
条項２９．第１の面又は第２の面上の第１の光束の直径は、［０．８；０．９５］又は［０．９；０．９５］という間隔からのマグニチュードによる近軸部分口径比に対応することを特徴とする条項１８から条項２８のうちの一項に定める方法。
条項３０．第１の面又は第２の面上で、第１の光束の角度は、第２の光束の角度とは異なることを特徴とする条項１８から条項２９のうちの一項に定める方法。
条項３１．第１の面又は第２の面上の第１の光束の直径は、［０．８；１．０］又は［０．９；１．０］という間隔からのマグニチュードによる近軸部分口径比に対応することを特徴とする条項３０に定める方法。
条項３２．条項２８から条項２９のうちの一項、及び条項３０から条項３１のうちの一項に定める方法。
条項３３．投影対物系の光学要素又は更に別の光学要素は、変位、回転、変形、交換、冷却、又は加熱されることを特徴とする条項１８から条項３２のうちの一項に定める方法。
条項３４．第１から第２のレチクルへの変更、又は第１の照明設定から第２の照明設定への変更の間に行われることを特徴とする条項１８から条項３３のうちの一項に定める方法。
条項３５．第２のレチクルの設置及び／又は第２の照明設定の試運転の後に、好ましくは、投影対物系の結像特性の干渉測定が行われることを特徴とする条項３４に定める方法。
条項３６．条項１から条項３５のうちの一項に定める光学要素のための交換可能要素として準備されることを特徴とする交換可能光学要素。
【符号の説明】
【０１４５】
ＡＳ  開口絞り
ＣＲ  主光線
ＯＡ  光軸
ＰＰ  平面プレート
ＰＳ  瞳空間
【図１Ａ】
2014075610.tif 000018
【図１Ｂ】
2014075610.tif 000019
【図２】
2014075610.tif 000020
【図３Ａ−Ｃ】
2014075610.tif 000021
【図４Ａ】
2014075610.tif 000022
【図４Ｂ】
2014075610.tif 000023
【図５】
2014075610.tif 000024
【図６Ａ】
2014075610.tif 000025
【図６Ｂ】
2014075610.tif 000026
【図６Ｃ】
2014075610.tif 000027
【図６Ｄ】
2014075610.tif 000028
【図６Ｅ】
2014075610.tif 000029
【図６Ｆ】
2014075610.tif 000030
【図７Ａ】
2014075610.tif 000031
【図７Ｂ】
2014075610.tif 000032
【図７Ｃ】
2014075610.tif 000033
【図８Ａ】
2014075610.tif 000034
【図８Ｂ】
2014075610.tif 000035
【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年2月4日(2014.2.4)
【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】
波長λ＞１００ｎｍを有する作動放射線に対して透過的な材料から作られた本体を含み、
不均一な厚みプロフィールを有し、
前記本体は、第１の山から谷までの値ＰＶ１＞λを有する非回転対称非球面の第１の面プロフィールを有する第１の光学面と、第２の山から谷までの値ＰＶ２＞λを有する非回転対称非球面の第２の面プロフィールを有する第２の光学面と、該第１及び第２の光学面に実質的に垂直なプレート法線と、該プレート法線と平行に測定される該第１及び第２の光学面の間で距離として定められるプレート厚の厚みプロフィールとを有する、
ことを特徴とする光学補正プレート。
【請求項２】
前記プレート厚は、前記第１の光学面と前記第２の光学面が類似であるように光学補正プレートにわたって０．１*（ＰＶ１＋ＰＶ２）／２よりも小さく変化することを特徴とする請求項１に記載の光学補正プレート。
【請求項３】
ＰＶ１＞５*λ及びＰＶ２＞５*λであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学補正プレート。
【請求項４】
前記第１及び第２の面プロフィールの各々は、ｎ≧２が整数である場合に、前記プレート法線に平行な対称軸に関して実質的にｎ重の放射相称性を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学補正プレート。
【請求項５】
前記第１及び第２の光学面の各々は、前記プレート法線に垂直な第１の方向に正の曲率と、該プレート法線及び該第１の方向に垂直な第２の方向に負の曲率とを備えた鞍形状を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学補正プレート。
【請求項６】
前記不均一な厚みプロフィールは、ｎ≧２が整数である場合に、前記プレート法線に平行な対称軸に関して実質的にｎ重の放射相称性を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学補正プレート。
【請求項７】
マスク本体及び該マスク本体の面上に設けられたパターンを有するマスクと、
前記パターンから距離を置いて配置された透過ペリクル本体を有するペリクルと、
前記ペリクルを前記マスクに対して所定の位置に固定するように構成された保持構造体と、
を含み、
前記ペリクル本体の少なくとも１つの面は、前記パターンの構造の構造的特徴の基準パターン構造の対応する構造的特徴に対する相対変位によって引き起こされた歪曲成分を少なくとも部分的に補償するのに有効な非球面面プロフィールを有する、
ことを特徴とするマスク配列。
【請求項８】
前記非球面面プロフィールは、回転非対称であることを特徴とする請求項７に記載のマスク配列。
【請求項９】
マスク本体及び該マスク本体の面上に設けられたパターンを有するマスクと、
前記パターンから距離を置いて配置された透過ペリクル本体を有するペリクルと、
前記ペリクルを前記マスクに対して所定の位置に固定するように構成された保持構造体と、
を含むマスク配列を製造する方法であって、
パターンを測定して、マスク本体上に形成された該パターンの実際の構造を表すパターンデータを生成する段階と、
前記パターンデータから、製造誤差のない理想的パターンを表す基準パターンの対応する構造的特徴からの前記パターンの構造的特徴の相対変位を表す歪曲データを生成する段階と、
前記歪曲データに基づいて前記ペリクル本体の少なくとも１つの面を処理し、前記パターンの構造的特徴の前記基準パターンの対応する構造的特徴に対する相対変位によって引き起こされた歪曲成分を少なくとも部分的に補償するのに有効な非球面面プロフィールを生成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記非球面面プロフィールは、回転非対称であることを特徴とする請求項９に記載の方法。