(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物レンズ（２０）であって、投影光を使用してマスク（１６）を感光面（２２）に結像するよう構成され、且つ波面補正デバイス（４２）を備え、該波面補正デバイス（４２）は、
ａ）前記マスク（１６）が前記感光面（２２）に結像される際に投影光が通過する２つの反対光学面（４６、４８）と該２つの光学面（４６、４８）間に延びる円周リム面（５０）とを有する屈折光学素子（４４；４４ａ、４４ｂ）と、
ｂ）第１加熱光（ＨＬ１）の少なくとも一部が前記屈折光学素子（４４；４４ａ、４４ｂ）に入るように前記第１加熱光（ＨＬ１）を前記リム面（５０）の第１部分へ指向させるよう構成した第１光学系（ＯＳ１）と、
ｃ）第２加熱光（ＨＬ２）の少なくとも一部が前記屈折光学素子（４４；４４ａ、４４ｂ）に入るように前記第２加熱光（ＨＬ２）を前記リム面（５０）の前記第１部分とは異なる第２部分へ指向させるよう構成した第２光学系（ＯＳ２）と
を備え、前記第１加熱光（ＨＬ１）及び前記第２加熱光（ＨＬ２）の部分的吸収が引き起こす温度分布が、波面誤差を変化させる、特に少なくとも部分的に補正する前記屈折光学素子（４４；４４ａ、４４ｂ）内の屈折率分布をもたらし、
少なくとも前記第１光学系（ＯＳ１）は、焦点領域（５６）から出る前記第１加熱光が前記リム面（５０）の前記第１部分に入射するように前記焦点領域（５６）に前記第１加熱光を集束させるよう構成した集束光学素子（５５）を備え、
前記第１加熱光（ＨＬ１）及び前記第２加熱光（ＨＬ２）は、前記屈折光学素子において前記投影光よりも強く吸収され、
前記第１加熱光（ＨＬ１）及び前記第２加熱光（ＨＬ２）は、２．０μｍ〜２．３μｍ又は２．６μｍ〜２．８μｍの中心波長を有し、前記投影光は、１５０ｎｍ〜５００ｎｍの中心波長を有する、投影対物レンズ。
【請求項２】
請求項１に記載の投影対物レンズにおいて、少なくとも前記第１光学系は、前記焦点領域が位置決めされる開口を有するブラインド（５８）を備える投影対物レンズ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の投影対物レンズにおいて、少なくとも前記第１加熱光（ＨＬ１）は、前記屈折光学素子（４４；４４ａ、４４ｂ）に入った後にコリメート光として前記屈折光学素子（４４）を伝播する投影対物レンズ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の投影対物レンズにおいて、前記リム面（５０）は円筒形又は円錐形である投影対物レンズ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の投影対物レンズにおいて、前記リム面（５０）の少なくとも前記第１部分は、前記第１部分と交わり且つ前記屈折光学素子（４４）が配置される位置における前記投影対物レンズ（２０）の光軸（ＯＡ）を含む平面で湾曲している投影対物レンズ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の投影対物レンズにおいて、前記波面補正デバイス（４２）は、加熱光を放出するよう構成した光源（ＬＳ）と、該光源が放出した前記加熱光を前記第１加熱光（ＨＬ１）及び前記第２加熱光（ＨＬ２）に分割するビームスプリッタ（７２）とを備える投影対物レンズ。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の投影対物レンズにおいて、前記第１光学系は、前記第１加熱光を発生させるよう構成した単一の第１光源を備え、前記第２光学系は、前記第２加熱光を発生させるよう構成した単一の第２光源を備える投影対物レンズ。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の投影対物レンズにおいて、少なくとも前記第１光学系（ＯＳ１）は、複数の第１加熱光ビーム（ＨＬＢ１）を発生させてその強度を個別に変えることができるように空間分解的に前記第１加熱光（ＨＬ１）の強度を変えるよう構成した空間光変調器（７４；８０）を備える投影対物レンズ。
【請求項９】
請求項８に記載の投影対物レンズにおいて、前記空間光変調器は、ビーム偏向素子（７６）のアレイ（７４）を備え、各ビーム偏向素子は、入射する第１加熱光（ＨＬ１）を制御信号に応じて可変である偏向角で偏向させるよう構成される投影対物レンズ。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の投影対物レンズにおいて、前記空間光変調器は、制御信号に応じてサイズ及び／又は透過率を個別に変えることができる複数の開口（８２）を有する可変ブラインド（８０）を含む投影対物レンズ。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の投影対物レンズにおいて、前記第１光学系は、それぞれが第１加熱光ビーム（ＨＬＢ１）を発生させるよう構成した複数の第１光源（６２）を備える投影対物レンズ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の投影対物レンズにおいて、少なくとも１つの第１光源（６２）は、個別に変えることができる強度を有するＬＥＤである投影対物レンズ。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の投影対物レンズにおいて、少なくとも１つの第１光源はレーザダイオードであり、前記第１光学系は、前記第１加熱光ビームの強度を個別に変えるよう構成した光変調器を備える投影対物レンズ。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の投影対物レンズにおいて、少なくとも前記第１光学系は、前記屈折光学素子を横断した加熱光の少なくとも７０％を、前記屈折光学素子を再度横断するよう反射する反射面（６６）を備える投影対物レンズ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の投影対物レンズにおいて、前記反射面（６６）は、反射光の方向が入射光の方向とは異なるよう配置される投影対物レンズ。
【請求項１６】
請求項１５に記載の投影対物レンズにおいて、反射光の方向は、入射光の方向とは０．０５°〜５°の角度だけ異なる投影対物レンズ。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の投影対物レンズにおいて、前記反射面は、前記リム面に施した多層コーティングにより形成される投影対物レンズ。
【請求項１８】
請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の投影対物レンズにおいて、前記反射面（６６）は、前記屈折光学素子（４４）から離れて配置した基板に施した多層コーティングにより形成される投影対物レンズ。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の投影対物レンズにおいて、前記第１光学系は、前記集束光学素子（５５）が前記屈折光学素子（４４）の前記リム面（５０）の完全に上又は完全に下に配置されるように前記第１加熱光を偏向させるよう構成したビーム偏向素子（９８）を備える投影対物レンズ。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の投影対物レンズにおいて、前記屈折光学素子（４４）が配置される位置における前記投影対物レンズ（２０）の光軸（ＯＡ）に対して垂直な平面で、前記集束素子（５５）及び前記屈折光学素子（４４）は正レンズの光学的効果を有する投影対物レンズ。
【請求項２１】
請求項２０に記載の投影対物レンズにおいて、前記集束素子（５５）の体積は、前記屈折光学素子（４４）の体積の多くとも１／１００、好ましくは多くとも１／３００である投影対物レンズ。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか１項に記載の投影対物レンズにおいて、前記第１加熱光（ＨＬ１）は第１平面を伝播し、前記第２加熱光（ＨＬ２）は第２平面を伝播し、前記第１平面及び前記第２平面は相互に同一又は平行である投影対物レンズ。
【請求項２３】
請求項１〜２２のいずれか１項に記載の投影対物レンズにおいて、前記焦点領域は焦点又は焦線（５６）である投影対物レンズ。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれか１項に記載の投影対物レンズにおいて、前記集束素子（５５）は、１方向のみに沿って集束力を有する投影対物レンズ。
【請求項２５】
請求項２４に記載の投影対物レンズにおいて、前記集束素子（５５）はシリンドリカルレンズである投影対物レンズ。
【請求項２６】
請求項１〜２５のいずれか１項に記載の投影対物レンズにおいて、前記屈折光学素子（４４；４４ａ、４４ｂ）は、５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの濃度を有するＯＨ分子を含有する光学ガラスを含む投影対物レンズ。
【請求項２７】
請求項２６に記載の投影対物レンズにおいて、前記光学ガラスは、９０ｐｐｍ〜１５０ｐｐｍの濃度を有するＯＨ分子を含有する投影対物レンズ。
【請求項２８】
請求項２６又は２７に記載の投影対物レンズにおいて、前記第１加熱光及び前記第２加熱光は同じ中心波長を有する投影対物レンズ。
【請求項２９】
請求項８〜１０又は１１〜１３のいずれか１項に記載の投影対物レンズにおいて、前記第１光学系（ＯＳ１）は、前記第１加熱光ビーム（ＨＬＢ１）が前記屈折光学素子（４４）を離れた後にそれらの放射照度変化を測定するよう構成した第１光検出器（１４０）を備え、前記第２光学系（ＯＳ２）は、前記第２加熱光ビーム（ＨＬＢ２）が前記屈折光学素子（４４）を離れた後にそれらの放射照度変化を測定するよう構成した第２光検出器（１４０）を備える投影対物レンズ。
【請求項３０】
請求項２９に記載の投影対物レンズにおいて、前記第１検出器及び前記第２検出器（１４０）が測定した放射照度変化に応じて前記第１光学系（ＯＳ１）及び前記第２光学系（ＯＳ２）を制御するよう構成した制御ユニット（１４８）をさらに備えた投影対物レンズ。
【請求項３１】
請求項１〜３０のいずれか１項に記載の投影対物レンズにおいて、少なくとも前記第１光学系（ＯＳ１）は、前記投影対物レンズ（２０）の外部に配置した第１光源（１３０）からの前記第１加熱光（ＨＬ１）を前記集束光学素子（５５）へ導くよう構成した光ファイバ（１３１、１３４）を備える投影対物レンズ。
【請求項３２】
請求項１〜３１のいずれか１項に記載の投影対物レンズにおいて、前記波面補正デバイス（４２）は、前記屈折光学素子（４４ａ、４４ｂ）を能動的に冷却するよう構成した冷却システム（１６０）を備える投影対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物レンズに関し、特に、投影光とは異なる加熱光を屈折光学素子のリム面へ指向させる波面補正デバイスを含む上記対物レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロリソグラフィ（フォトリソグラフィ又は単にリソグラフィとも称する）は、集積回路、液晶ディスプレイ、及び他の微細構造デバイスの製造技術である。マイクロリソグラフィプロセスをエッチングプロセスと共に用いて、基板、例えばシリコンウェーハ上に形成した薄膜積層体に特徴をパターン形成する。製造の各層において、最初に、深紫外（ＤＵＶ）光、真空紫外（ＶＵＶ）光、又は極紫外（ＥＵＶ）光等の放射線に対して高感度の材料であるフォトレジストでウェーハをコーティングする。次に、投影露光装置においてフォトレジストを載せたウェーハにマスクを通して投影光を当てる。マスクは、フォトレジスト上に投影される回路パターンを含む。露光後、フォトレジストを現像して、マスクに含まれた回路パターンに対応する像を生成する。続いて、エッチングプロセスにより回路パターンをウェーハ上の薄膜積層体に転写する。最後に、フォトレジストを除去する。このプロセスを異なるマスクで繰り返すことで、多層微細構造コンポーネントが得られる。
【０００３】
投影露光装置は、通常、照明系と、マスクを位置合わせするマスクアライメントステージと、投影対物レンズと、フォトレジストでコーティングしたウェーハを位置合わせするウェーハアライメントステージとを含む。照明系は、例えば矩形スリット又は細いリングセグメントの形状を有し得るマスク上の視野を照明する。
【０００４】
現在の投影露光装置では、２つの異なるタイプの装置の間で区別を付けることができる。一方のタイプでは、ウェーハ上の各ターゲット部分が、マスクパターン全体をそのターゲット部分の上に１回で露光することにより照射される。そのような装置を一般的にウェーハステッパと称する。一般的にステップアンドスキャン装置又は単にスキャナと称する他方のタイプの装置では、投影光ビーム下で所与の基準方向にマスクパターンを漸次走査し、それと同期してこの方向と平行又は反平行に基板を移動させることにより、各ターゲット部分が照射される。ウェーハの速度とマスクの速度との比は、投影レンズの倍率βに等しい。倍率の通常の値はβ＝±１／４である。
【０００５】
「マスク」（又はレチクル）という用語は、パターン形成手段として広義に解釈すべきであることを理解されたい。一般的に使用されるマスクは、透過パターン又は反射パターンを含み、例えば、バイナリ型、交替位相シフト型、減衰位相シフト型、又は様々な混成マスク型のものとすることができる。
【０００６】
投影露光装置の開発における主な目的の１つは、ウェーハ上にリソグラフィで作製可能な構造の寸法を小型化することである。構造が小さければ集積密度が高くなり、これは概して、当該装置を用いて作製される微細構造コンポーネントの性能に好ましい影響を及ぼす。さらに、単一のウェーハ上に作製できるデバイスが多いほど、装置のスループットが高くなる。
【０００７】
生成できる構造のサイズは、主に使用する投影対物レンズの分解能に応じて変わる。投影対物レンズの分解能は、投影光の波長に反比例するので、分解能を高める１つの方法は、使用する投影光を短波長化することである。現在使用されている最短波長は、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、又は１５７ｎｍなので、深紫外又は真空紫外スペクトル域にある。約１３ｎｍの波長を有するＥＵＶ光を使用する装置も、一方では市販されている。将来の装置は、おそらく６．９ｎｍもの小ささの波長を有するＥＵＶ光を使用するものとなろう。
【０００８】
分解能を高める別の方法は、高屈折率を有する浸液を投影対物レンズの像側の最終レンズと露光対象のフォトレジスト又は別の感光面との間に残っている液浸空間に導入するという概念に基づく。液浸動作用に設計され、したがって液浸対物レンズとも称する投影対物レンズは、１よりも大きな、例えば１．３又はさらに大きな開口数を達成することができる。
【０００９】
像誤差（すなわち収差）の補正は、非常に高い分解能を有する投影対物レンズにとって重要性を増しつつある。異なるタイプの像誤差には、普通は異なる補正措置が必要である。
【００１０】
回転対称像誤差の補正は比較的容易である。投影対物レンズの出射瞳における波面誤差が回転対称である場合、像誤差を回転対称であると言う。波面誤差という用語は、理想の無収差波からの波のずれを指す。回転対称像誤差は、例えば、個々の光学素子を光軸に沿って移動させることにより少なくとも部分的に補正することができる。
【００１１】
回転対称でない像誤差の補正はより困難である。かかる像誤差が生じるのは、例えば、レンズ及び他の光学素子が回転非対称に加熱するからである。このタイプの１つの像誤差は非点収差である。
【００１２】
回転非対称像誤差の主な原因は、スキャナタイプの投影露光装置で通常見られるようなマスクの回転非対称の、特にスリット形の照明である。スリット形の照明視野は、視野平面付近に配置した光学素子の不均一な加熱を引き起こす。この加熱が光学素子の変形をもたらし、屈折型のレンズ及び他の素子の場合はそれらの屈折率の変化をもたらす。屈折光学素子の材料が高エネルギーの投影光に繰り返し曝された場合、永久的な材料変化も観察される。例えば、投影光に曝された材料の圧密が生じることがあり、この圧密が屈折率の局所的且つ永久的な変化をもたらす。ミラーの場合、反射多層コーティングが高い局所的光強度により損傷を受け得ることにより、反射度が局所的に変わる。
【００１３】
熱誘導による変形、屈折率変化、及びコーティング損傷は、光学素子の光学特性を変え、ひいては像誤差を引き起こす。熱誘導による像誤差は、２回対称性を有することがある。しかしながら、他の対称性、例えば３回又は５回対称性を有する像誤差も、投影対物レンズで頻繁に観察される。
【００１４】
回転対称像誤差の別の主な原因は、照明系の瞳平面が回転非対称に照明される特定の非対称照明設定である。かかる設定について重要な例は、２極のみが瞳平面内で照明される２重極設定である。こうした２重極設定では、投影対物レンズの瞳平面も２つの強力に照明された領域を含む。結果として、かかる対物レンズ瞳平面に又はその付近に配置したレンズ又はミラーは、回転非対称像誤差を引き起こす回転非対称強度分布を受ける。４重極設定も、２重極設定よりも少ないが回転非対称像誤差を発生させることが多い。
【００１５】
回転非対称像誤差を補正するために、特許文献１は、レンズの周囲に沿って分配した複数のアクチュエータを用いて選択的に変形させることができるレンズを提案している。レンズの変形は、熱誘導による像誤差が少なくとも部分的に補正されるよう決定される。より複雑なタイプのこのような補正デバイスは、特許文献２に開示されている。
【００１６】
特許文献３は、同様の補正デバイスを開示している。このデバイスでは、変形プレートの一方の面が屈折率整合液に接触する。プレートが変形した場合、液体に隣接する面の変形には光学的効果が事実上なくなる。したがって、このデバイスは、２つの光学面ではなく１つの光学面のみの変形から補正寄与を得ることを可能にする。したがって、２つの面が同時に変形する場合に観察されるような補正効果の部分的補償が防止される。
【００１７】
しかしながら、アクチュエータを用いた光学素子の変形にはいくつかの欠点もある。アクチュエータがプレート又はレンズの周囲に配置される場合、アクチュエータを用いて限られた種類の変形のみを発生させることが可能である。これは、アクチュエータの数及び配置の両方が固定されていることに起因する。特に、Ｚ１０、Ｚ３６、Ｚ４０、又はＺ６４等のより高次のツェルニケ多項式により表すことができる変形を発生させることが、普通は困難であるか又は不可能でさえある。上記特許文献３は、透明アクチュエータを光学素子の光学面に直接施すことも提案している。しかしながら、透明アクチュエータが発生させる散乱損失を低く保つことは困難である。
【００１８】
特許文献４及び特許文献５は、液体層により相互に分離された２つの透明光学素子も備えた補正デバイスを開示している。しかしながら、上記特許文献３に記載のデバイスとは対照的に、光学素子を伝播する光の波面補正は、光学素子の変形によってではなく光学素子の屈折率を局所的に変えることにより行われる。この目的で、１つの光学素子に、表面全体にわたって延びる加熱ストライプを設けることができる。液体は、光学素子の平均温度が一定に保たれることを確実にする。さらに高次の波面誤差を非常に良好に補正できるが、このデバイスは複雑な構造を有し、したがって高価である。
【００１９】
未公開国際特許出願である特許文献６は、出口開口から出る複数の流体流が投影露光装置の動作中に投影光が伝播する空間に入る補正デバイスを開示している。温度コントローラが、各流体流について個別に流体流の温度を設定する。温度分布は、温度分布が引き起こす光路長差が波面誤差を補正するよう決定される。
【００２０】
熱誘導による像誤差に対処するための別の、場合によってはより単純な手法は、複数の光学素子で発生した誤差を補正することではなく、そのような誤差の発生を完全に回避することである。これは、光学素子の温度分布が少なくとも実質的に対称になるよう光学素子を局所的且つ選択的に加熱又は冷却することを普通は伴う。回転対称タイプの残りの熱誘導による像誤差を、より容易な措置により、例えば光軸に沿って光学素子を変位させることにより、続いて補正することができる。
【００２１】
光学素子の付加的な加熱又は冷却は、例えば特許文献７から既知のように、高温又は低温のガスを素子へ指向させることにより行うことができる。しかしながら、光学素子の温度分布をガス流で正確に制御することは困難である。
【００２２】
したがって、光学素子において少なくとも実質的に回転対称の温度分布を達成するために光学素子の選択部分へ光ビームを指向させることが提案されている。通常、光ビームは、投影光の波長とは異なる波長を有する放射線を放出する別個の光源により生成される。この付加的な光源の波長は、補正光がフォトレジストの露光に寄与しないが、依然として光学素子又はその上に施した層により少なくとも部分的に吸収されるよう決定される。
【００２３】
特許文献８は、投影光により照明される（普通はスリット形態の）視野を囲むマスクの部分を照明する２つの付加的な光源が設けられる、このタイプの補正システムを記載している。したがって、視野平面付近の全光学素子が、ほぼ回転対称に光学素子を加熱する３つの異なる光ビームを受ける。他の実施形態では、付加的な補正光が、視野平面内で又は視野平面のごく近くで投影露光装置の照明系に結合される。照明設定に応じて、瞳平面の中心が投影動作中に照明されない場合が多いので、この中心に結合した光は、投影対物レンズの瞳平面内に又は瞳平面に近接して配置した光学素子のより均一な照明に寄与する。
【００２４】
特許文献９は、２つの反対レンズ面の選択部分へ同時に加熱光を指向させるデバイスを開示している。一実施形態では、加熱光源が生成した加熱光は、空間光変調器により８つの光ファイバ間に分配される。各光ファイバに関連する集光光学系が、光ファイバが放出した加熱光をレンズ面の選択部分へ指向させる。
【００２５】
特許文献１０は、加熱すべき部分にわたって走査する光線を使用して選択光学素子の特定部分を加熱することを可能にする、同様の補正デバイスを記載している。このデバイスも、投影対物レンズ内に配置することができ、ほぼ完ぺきに回転対称の温度分布を達成できるよう非常に選択的に温度を上昇させることを可能にする。
【００２６】
補正デバイスが投影対物レンズ内に配置される場合、その光学素子へのアクセスが制限される場合が多く、光学素子上の全ての点に加熱光を指向させることが可能であっても、加熱光は非常に大きな入射角で光学面に入射する場合が多い。結果として、光エネルギーのかなりの部分がこの面で反射され、素子の加熱に寄与できない。
【００２７】
上記特許文献１０に記載の一実施形態では、この課題は、加熱される光学素子に補正光が入射する前に補正光が実質的に吸収されることなく複数の光学素子を通過することで解決される。これは、一方では補正光、他方では投影光に対して異なる吸収係数を有する光学素子の材料を選択することにより達成することができる。しかしながら、光学面に入射する前に複数の他のレンズを通過する走査光を光学面上の全ての対象点に到達させることは依然として困難である。
【００２８】
特許文献１１は、基準面で補正光の強度分布を発生させる二次照明系を含む補正デバイスを設けることにより、この課題を克服している。この基準面は、投影対物レンズの少なくとも一部を使用して、屈折光学素子が配置される平面に結像される。補正光及び投影光の両方が通過する全てのレンズは、補正光に対する吸収係数が屈折光学素子の材料よりも低いレンズ材料でできている。
【００２９】
特許文献１２は、加熱光が選択光学素子の周縁リム面を介して、すなわち周方向に選択光学素子に結合される補正デバイスを提案している。光ファイバを使用して、単一の光源が発生させた加熱光を光学素子の周縁に沿って分布した種々の場所へ指向させることができる。このデバイスを使用して、光学素子の温度分布を均一化できるだけでなく、他の光学素子で生じた波面誤差を補正することもできることも言及しておく。このデバイスは、非常に緻密に積層した光学素子も加熱することを可能にするが、比較的粗い温度分布をもたらすことしかできない。ごく少数の大きく発散した加熱光ビームしか光学素子に結合できないので、より複雑な温度分布を得ることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】米国特許第６，３３８，８２３号明細書
【特許文献２】米国出願公開第２０１０／０１２８３６７号明細書
【特許文献３】米国特許第７，８３０，６１１号明細書
【特許文献４】米国出願公開第２０１０／０２０１９５８号明細書
【特許文献５】米国出願公開第２００９／０２５７０３２号明細書
【特許文献６】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／００１９００号明細書
【特許文献７】米国特許第６，７８１，６６８号明細書
【特許文献８】欧州特許第８２３  ６６２号明細書
【特許文献９】米国特許第７，８１７，２４９号明細書
【特許文献１０】米国出願公開第２００５／００１８２６９号明細書
【特許文献１１】米国出願公開第２０１０／０２３１８８３号明細書
【特許文献１２】米国特許第６，５０４，５９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
したがって、より高次の波面誤差も補正可能だが単純な構成を有する補正デバイスが必要である。さらに、投影光が通過する領域（例えば、液体、電線、又はアクチュエータ用のチャネル）に配置した素子に関連する散乱及び他の課題を回避するべきである。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明によれば、この課題は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物レンズであって、投影光を使用してマスクを感光面に結像するよう構成した投影対物レンズにより対処される。投影対物レンズは、マスクが観光面に結像される際に投影光が通過する２つの反対光学面を有する屈折光学素子を含む波面補正デバイスを備える。屈折光学素子は、２つの光学面間に延びる周囲リム面も有する。補正デバイスは、第１加熱光をその少なくとも一部が屈折光学素子に入るようにリム面の第１部分へ指向させるよう構成した第１光学系と、第２加熱光をその少なくとも一部が屈折光学素子に入るように第１部分とは異なるリム面の第２部分へ指向させるよう構成した第２光学系とをさらに備える。第１加熱光及び第２加熱光の部分的吸収が引き起こす温度分布が、波面誤差を変化させる、特に補正する屈折光学素子内の屈折率分布をもたらす。少なくとも第１光学系は、焦点領域から出る第１加熱光がリム面の第１部分に入射するように焦点領域に第１加熱光を集束させるよう構成した集束光学素子を備える。
【００３３】
本発明は、電線又は液体ではなく加熱光を使用して屈折光学素子内の温度分布を発生させるので、屈折光学素子は、屈折光学素子を通る投影光の伝播を妨害し得る素子を伴わない。加熱光が屈折光学素子にその周囲リム面を介して結合するので、小さな入射角を達成すること、及び加熱光の大部分が屈折光学素子に入ることができるよう特別な反射防止コーティングを施すことが可能である。
【００３４】
複雑な屈折率分布も発生させることを可能にするために、（少なくとも時間平均での）強度を個別に調整できる多数の加熱光ビームを提供する必要がある。個別加熱光ビームの数が多いほど、屈折光学素子において内部反射又は散乱した加熱光線が光源に戻ることができる可能性が高くなる。しかしながら、多くの適切なタイプの光源、例えばレーザ、レーザダイオード、又はＬＥＤの動作及び安定性は、放出された光が反射し光源に戻る場合に著しく低下する。これは、損傷又はその完全な故障にさえつながり得る。
【００３５】
放出された加熱光の大部分が光源へ反射されるのを防止するために、本発明による補正デバイスは、屈折光学素子に入る加熱光が焦点領域から出るよう集束光学素子を提供する。これにより、焦点領域を通過する光のみが光源へ確実に戻ることができる。散乱又は内部反射した加熱光は、普通は屈折光学素子を離れることができず焦点領域を通過するようになるので、光源は、反射した加熱光から非常に効果的に保護される。
【００３６】
焦点領域を設けることで、明確に定められた光学特性を有する点光源又は線光源が効果的に得られる。これらの効果的な光源は、補正デバイス及び投影対物レンズに必要な体積を小さく保つことができるよう屈折光学素子の非常に近くに配置することができる。さらに、かかる点光源又は線光源から出る加熱光は、扇形の加熱光ビームを発生させる。２つ、３つ、又はさらに数個のこのような扇形が屈折光学素子で重なる場合、加熱光ビームでの屈折光学素子の中心部の非常に良好な照射範囲を達成することができる。
【００３７】
良好な照射範囲は、最初は発散している扇形が円筒形リム面によりコリメートされる場合、又はより一般的にはリム面の少なくとも第１部分が、屈折光学素子が配置される位置における投影対物レンズの光軸に対して垂直な平面で凸状である場合にも達成される。第１加熱光が、屈折光学素子に入った後にコリメート光として屈折光学素子を伝播することさえ達成され得る。これは、屈折光学素子の中心部における加熱光ビームの均一な照射範囲を確保するので、多くの場合に有利である。
【００３８】
反射又は散乱した加熱光に対する光源の保護をさらに改善できるのは、少なくとも第１光学系が、焦点領域が位置決めされる開口を有するブラインドを備える場合である。その場合、反射又は散乱した加熱光を遮るのは、集束素子（又は厳密に言えばそのリム又はマウント）ではなくブラインドである。
【００３９】
リム面のうち第１加熱光が入る少なくとも第１部分は、この部分と交わり且つ屈折光学素子が配置される位置における投影対物レンズの光軸を含む平面で湾曲し得る。その場合、リム面は、例えば当該平面で加熱光をコリメートするのに用いることができる光学的パワーを当該平面に有する。リム面は、屈折光学素子の矩形又は多角形断面をもたらす複数の平面から構成することもできる。
【００４０】
屈折光学素子の光学面は、平面であり且つ相互に平行であり得る。その場合、屈折光学素子はプレートである。屈折光学素子が１つ又は２つの湾曲光学面を有する場合、これは投影光についても光学的パワーを有する。
【００４１】
補正デバイスは、加熱光を放出するよう構成した光源と、光源が放出した加熱光を第１加熱光及び第２加熱光に分割するビームスプリッタとを備え得る。換言すれば、単一の光源を使用して、屈折光学素子のリム面へ加熱光を指向させるのに使用する２つ以上の光学系に加熱光を供給する。このような実施形態ではレーザを光源として使用することができる。
【００４２】
第１光学系、第２光学系、及び任意のさらに他の光学系に対して個別の光源を設けることも想定される。その場合、第１光学系は、第１加熱光を発生させるよう構成した単一の第１光源を備え、第２光学系は、第２加熱光を発生させるよう構成した単一の第２光源を備える。
【００４３】
光学系が各自の光源を有するか共通の光源を共有するかに関係なく、少なくとも第１光学系が、複数の第１加熱光ビームを発生させてその強度を個別に変えることができるように空間分解的に第１加熱光の強度を（好ましくは連続的に）変えるよう構成した空間光変調器を備えれば有利である。第１加熱光を複数の第１加熱光ビームに分割することにより、光学系の数に等しい光ビーム数を発生させるだけでなくこの数を大幅に増やすことが可能である。例えば、空間光変調器が１０個又は１００個、又はさらに１０００個の個別加熱光ビームを発生させる場合、３つの光学系を備えた補正デバイスは、さまざまな方向に沿って屈折光学素子を通過する個別加熱光ビームをそれぞれ３０個、３００個、又は３０００個発生させることができる。その場合、非常に複雑な屈折率分布も発生させることができる。
【００４４】
一実施形態では、空間光変調器は、ビーム偏向素子のアレイを備え、各ビーム偏向素子は、入射する第１加熱光を制御信号に応じて可変である偏向角で偏向させるよう構成される。かかるビーム偏向素子は、傾斜可能なマイクロミラーにより、又は光音響効果を利用した透過素子により形成することができる。
【００４５】
別の実施形態では、空間光変調器は、制御信号に応じてサイズ及び／又は透過率を個別に変えることができる複数の開口を有する可変ブラインドを含む。
【００４６】
さらにまた別の実施形態では、空間光変調器は、反射面と、反射面の空間的向きを変えるよう構成したドライバとを備える。その場合、複数の第１加熱光ビームを同時に発生させるのではなく一種の走査構成で逐次発生させる。
【００４７】
単一光源及び空間光変調器を設ける代わりに、それぞれが第１加熱光ビームを発生させるよう構成した複数の第１光源を備えた第１光学系を有することも可能である。
【００４８】
少なくとも１つの第１光源は、個別に変えることができる強度を有するＬＥＤであり得る。
【００４９】
少なくとも１つの第１光源は、レーザダイオードであり得る。その場合、第１光学系は、第１光源が個別に放出した第１加熱光ビームの強度を変えるよう構成した光変調器を備え得る。
【００５０】
少なくとも第１光学系は、第１加熱光が反射光学素子を横断した後にこれを反射する反射面を備え得る。反射面は、リム面に施した多層コーティング、屈折光学素子から離れて配置した基板に施した多層コーティング、又はプリズムの表面により形成され得る。加熱光を屈折光学素子へ指向させ戻すことにより、光損失を減らすこと、ひいてはデバイスの効率を高めることが可能である。
【００５１】
反射面で反射した加熱光が光源に戻るのを回避するために、反射面は、反射光の方向が入射光の方向とは異なるよう配置され得る。これは、例えば、湾曲反射面又は加熱光が平面状の反射面に垂直に入射しないようわずかに傾斜させた平面を使用することにより達成することができる。
【００５２】
反射光の方向は、入射光の方向とは非常に小さな角度だけ、例えば０．０５°〜５°の角度だけ異なり得る。
【００５３】
第１光学系は、集束光学素子が屈折光学素子のリム面の完全に上又は完全に下に配置されるように第１加熱光を偏向させるよう構成したビーム偏向素子を備え得る。これは、加熱光が光偏向素子に入る際に伝播する平面が屈折光学素子を伝播する平面と平行であることを意味し得る。例えば、ビーム偏向素子は、光軸に対して４５°の角度を形成する傾斜面を有するプリズムにより形成され得る。屈折光学素子のリム面が４５°の円錐角を有する円錐状である場合、加熱光の伝播経路は、伝播経路の軸方向変位が達成されるよう全反射を用いて９０°で２回折り返され得る。
【００５４】
集束素子及び屈折光学素子はいずれも、屈折光学素子が配置される位置における投影対物レンズの光軸に対して垂直な平面で正レンズの、特にシリンドリカルレンズの光学的効果を有し得る。したがって、屈折光学素子は、２つの光学系の、すなわち投影光が通過する投影対物レンズ及び加熱光が通過する補正デバイスの一部である。
【００５５】
その場合、集束素子の体積は、屈折光学素子の体積よりもはるかに小さく、例えば少なくとも１／１００、好ましくは少なくとも１／３００であり得る。
【００５６】
第１加熱光は第１平面で伝播することができ、第２加熱光は第２平面で伝播することができ、第１平面及び第２平面は、相互に同一又は平行であり得る。これらの平面の他の構成、例えば平面が交わり得るか又は交わり得ない傾斜配置も可能である。
【００５７】
集束光学素子が集束力を有するのが１方向のみか２つの直交方向かに応じて、焦点領域はそれぞれ焦点又は焦線となる。集束素子が１方向のみに沿って集束力を有する場合、集束素子はシリンドリカルレンズ又はシリンドリカルミラーにより形成され得る。
【００５８】
概して、第１加熱光及び第２加熱光は、屈折光学素子において投影光よりも強く吸収されるべきである。そうして初めて、所望の温度分布を達成するために相当な量のエネルギーが屈折光学素子内で吸収される。
【００５９】
例えば、第１加熱光及び第２加熱光は、０．７μｍ〜３μｍの中心波長を有することができ、投影光は、１５０ｎｍ〜５００ｎｍの中心波長を有することができる。相当な量のＯＨ分子を含有する光学ガラスが屈折光学素子に使用される場合、かかる第１加熱光及び第２加熱光は、投影光よりもはるかに強く吸収される。これが特に当てはまるのは、第１加熱光及び第２加熱光が１．３μｍ〜１．５μｍ又は２．０μｍ〜２．３μｍ又は２．６μｍ〜２．８μｍの中心波長を有する場合である。その場合、屈折光学素子は、５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍ、好ましくは９０ｐｐｍ〜１５０ｐｐｍの濃度でＯＨ分子を含有する光学ガラスを備え得る。
【００６０】
ＯＨ分子の局所密度は、投影光に対する、特に１９３ｎｍ又は２４８ｎｍの波長を有する光に対する光学ガラスの屈折率と直接相関する。ＯＨ分子の密度が十分に均一でない場合、第１加熱光及び第２加熱光の強度を求める際にその変動を考慮に入れることができる。
【００６１】
概して、第１加熱光及び第２加熱光は異なる中心波長を有し得るが、多くの場合、同じ中心周波数を有する第１加熱光及び第２加熱光を使用することが好ましい。
【００６２】
第１加熱光及び第２加熱光の部分的吸収により屈折光学素子内で発生する屈折率分布は、波面誤差が少なくとも部分的に補正されるよう概して決定される。波面誤差の補正は、波面誤差を表すのに用いられるツェルニケ係数の二乗平均平方根（round square means）（ＲＳＭ）を減少させることを通常は意味する。しかしながら、場合によっては、ＲＳＭを減少させるのではなく、波面誤差を変化させて、投影対物レンズに設けた他のマニピュレータ又は補正手段がより容易に補正できるようにすることが、より賢明であり得る。かかる波面誤差の変化は、場合によってはさらに大きなＲＳＭをもたらし得るが、他の手段によりさらに大きく減らすことができるという効果がある。例えば、小さなＲＭＳをもたらす非対称性の高い波面誤差を、より大きなＲＭＳをもたらすが他のマニピュレータが容易に補正できる回転対称波面誤差に変換することができる。
【００６３】
一実施形態では、第１光学系は、第１加熱光ビームが屈折光学素子を離れた後にそれらの放射照度変化を測定するよう構成した第１光検出器を備える。同様に、第２光学系は、第２加熱光ビームが屈折光学素子を離れた後にそれらの放射照度変化を測定するよう構成した第２光検出器を備える。これにより、第１加熱光ビーム及び第２加熱光ビームを発生させる光源の適切な機能を監視することが可能となる。
【００６４】
その場合、投影対物レンズは、第１検出器及び第２検出器が測定した放射照度変化に応じて第１光学系及び第２光学系を制御するよう構成した制御ユニットも備え得る。これにより、屈折光学素子内の所望の温度分布をより正確に発生させることが可能となる。
【００６５】
別の実施形態では、少なくとも第１光学系は、投影対物レンズの外部に配置した第１光源からの第１加熱光を集束光学素子へ導くよう構成した光ファイバを備える。投影対物レンズの外部の第１光源のこのような配置は、投影対物レンズを取り外す必要なく欠陥光源を交換することが可能となるので有利である。
【００６６】
さらに別の実施形態では、投影対物レンズの補正デバイスは、屈折光学素子を能動的に冷却するよう構成した冷却システムを備える。これにより、自然な熱収支を維持すること及び屈折光学素子内の温度分布を素早く変えることが可能となる。
【００６７】
本発明の主題は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物レンズであって、投影光を使用してマスクを感光面に結像するよう構成した投影対物レンズでもある。投影対物レンズは、マスクが感光面に結像される際に投影光が通過する２つの反対光学面を有する屈折光学素子を備えた波面補正デバイスを備える。周囲リム面が２つの光学面間に延びる。波面補正デバイスは、加熱光がリム面に入射するように加熱光を放出するよう構成した光源をさらに備える。屈折光学素子及び光源により囲まれた体積には、液体、固体、又はゲル若しくはペースト等の液体及び固体の混合物である光学媒質が充填される。好ましくは、光学媒質は、屈折光学素子と同様の屈折率を有する。特に、光学媒質及び屈折光学素子の屈折率比は、２２℃で０．８０〜１．１であり得る。
【００６８】
例えば光学接着剤により形成され得るこのような光学媒質を使用することにより、リム面における屈折が抑制又は少なくとも大幅に低減される。これにより、特にリム面が円筒形である場合に屈折光学素子への加熱光の結合が単純化される。例えば、複数のＬＥＤ又はレーザダイオードを含む直棒が、平行な加熱光ビームをこのとき放出することができ、これらの加熱光ビームのコリメート性は、加熱光が屈折光学素子に入った後に維持される。
【００６９】
本発明の主題は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物レンズであって、投影光を使用してマスクを感光面に結像するよう構成した投影対物レンズでもある。投影対物レンズは、マスクが感光面に結像される際に投影光が通過する２つの反対光学面を有する屈折光学素子を備えた波面補正デバイスを備える。周囲リム面が２つの光学面間に延びる。波面補正デバイスは、加熱光がリム面に入射するように加熱光を放出するよう構成した光源をさらに備える。リム面のうち加熱光が入射する部分は、少なくとも１方向に沿って屈折力を有するフレネルレンズとして形成される。
【００７０】
この措置も、屈折光学素子への加熱光の結合を単純化する。リム面に直接形成した従来のレンズとは対照的に、フレネルレンズは、著しく強力な光学的パワーを達成することを可能にする。
【００７１】
本発明の主題は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物レンズであって、投影光を使用してマスクを感光面に結像するよう構成した投影対物レンズでもある。投影対物レンズは、マスクが感光面に結像される際に投影光が通過する２つの反対光学面を有する屈折光学素子を備えた波面補正デバイスを備える。周囲リム面が２つの光学面間に延びる。波面補正デバイスは、加熱光がリム面に入射するように加熱光を放出するよう構成した光源をさらに備える。屈折光学素子は、加熱光が屈折光学素子に垂直に入るように光源が配置されるボア、孔、又は凹部を有する。
【００７２】
この手法は、リム面で生じる光損失が最小限であり、反射防止コーティングの塗布さえも省くことができることを確実にする。これは、加熱光ビームを少なくとも４０°の角度範囲にわたって放出するよう構成した光源を使用することも可能にする。
【００７３】
本発明の主題は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物レンズであって、投影光を使用してマスクを感光面に結像するよう構成した投影対物レンズでもある。投影対物レンズは、マスクが感光面に結像される際に投影光が通過する２つの反対光学面を有する屈折光学素子を備えた波面補正デバイスを備える。周囲リム面が２つの光学面間に延びる。波面補正デバイスは、加熱光がリム面に入射するように加熱光を放出するよう構成した光源をさらに備える。補正デバイスは、光源が発生させた加熱光をリム面の種々の部分へ指向させるよう構成した空間光変調器をさらに備える。
【００７４】
空間光変調器を設けることで、ＬＥＤ又はレーザダイオード等の非常に多数の個別光源を設けることを省くことが可能となる。その代わりに、より強力な光源が１つだけ又はごく少数使用され、加熱光は、このとき空間光変調器を用いて個別加熱光ビームに分割される。これは、さまざまな加熱光ビームを空間光変調器により同時に発生させるのではなく、例えば走査機構を使用して逐次発生させる場合を包含する。その場合、空間光変調器は、反射面と、反射面の空間的向きを変えるよう構成したドライバとを備え得る。
【００７５】
本発明の主題は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物レンズであって、投影光を使用してマスクを感光面に結像するよう構成した投影対物レンズでもある。投影対物レンズは、マスクが感光面に結像される際に投影光が通過する２つの反対光学面を有する屈折光学素子を備えた波面補正デバイスを備える。周囲リム面が２つの光学面間に延びる。波面補正デバイスは、加熱光がリム面に入射するように加熱光を放出するよう構成した光源をさらに備える。反射面が、屈折光学素子を横断した加熱光の少なくとも７０％を反射することにより、加熱光が屈折光学素子を再度横断するようになる。
【００７６】
このように、より多くの加熱光が屈折光学素子により吸収されることとなり、したがって波面補正デバイスの効率が高まる。
【００７７】
反射面は、リム面上の反射コーティングとして形成されてもよく、又は屈折光学素子の外部に配置されてもよい。
【００７８】
定義
用語「光」は、任意の電磁放射線、特に可視光、ＵＶ光、ＤＵＶ光、及びＶＵＶ光を示す。
【００７９】
用語「光線」は、伝播経路を線で表すことができる光を示すために本明細書では使用される。
【００８０】
用語「光ビーム」は、複数の実質的に平行な光線を示すために本明細書では使用される。光ビームは、通常はその直径にわたって実質的に連続した強度プロファイルを有する。
【００８１】
用語「表面」は、３次元空間内の任意の平面又は曲面を示すために本明細書では使用される。表面は、本体の一部であってもよく、又は本体とは完全に別個であってもよい。
【００８２】
用語「光学的に共役」は、２点間又は２面間の結像関係を示すために本明細書では使用される。結像関係は、ある点から出た光束が光学的に共役な点で収束することを意味する。
【００８３】
用語「視野平面」は、マスク平面と光学的に共役である平面を示すために本明細書では使用される。
【００８４】
用語「瞳平面」は、マスク平面又は別の視野平面における種々の点を通過する周縁光線が交わる平面を示すために本明細書では使用される。当該技術分野では普通であるように、用語「瞳平面」は、実際には数学的意味で平面でなくわずかに湾曲していることにより厳密な意味では瞳面と称するべきである場合にも使用される。
【００８５】
用語「光学的パワー」は、光に対して発散又は収束効果を有する光学素子の能力を示すために使用される。したがって、正の光学的パワーを有する光学素子は収束効果を有し、負の光学的パワーを有する光学素子は発散光学効果を有する。光学的パワーを有する光学素子は、屈折型、反射型、又は回折型であり得る。
【００８６】
本発明のさまざまな特徴御及び利点は、添付図面と共に以下の詳細な説明を参照すればより容易に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の一実施形態による投影露光装置の概略斜視図である。
【図２】図１に示す装置の概略子午断面である。
【図３】図１及び図２に示す装置の一部である投影対物レンズに含まれる第１実施形態による補正デバイスのＸＹ平面の概略断面である。
【図４】線ＩＶ−ＩＶに沿った図３に示す補正デバイスの概略断面である。
【図５】加熱光を屈折光学素子へ反射し戻す第２実施形態による補正デバイスのＸＹ平面の概略断面である。
【図６】線ＶＩ−ＶＩに沿った図５に示す補正デバイスの概略断面である。
【図７】屈折光学素子のリム部のＸＺ平面の部分拡大断面である。
【図８】空間光変調器としてのミラーアレイを備えた第３実施形態による補正デバイスのＸＹ平面の概略断面である。
【図９】空間光変調器としての可変ブラインドを備えた第４実施形態による補正デバイスのＸＹ平面の概略断面である。
【図１０】図９に示す補正デバイスに含まれる可変ブラインドの正面図である。
【図１１】空間光変調器としての走査機構を使用した補正デバイスの上面図である。
【図１２】屈折光学素子及びＬＥＤバーを光学接着剤に浸漬した補正デバイスの概略断面である。
【図１３】線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿った図１２に示す補正デバイスの概略断面である。
【図１４】２つの湾曲ＬＥＤバーを光源として使用する補正デバイスの上面図である。
【図１５】図１４に示すデバイスと同様だが１５個のＬＥＤバーを備えた補正デバイスの上面図である。
【図１６】線ＸＶＩ−ＸＶＩに沿った図１５に示す補正デバイスの概略断面である。
【図１７】２つの強く湾曲したＬＥＤバーを屈折光学素子のリム面における凹部に配置した補正デバイスの上面図である。
【図１８】２つの強く湾曲したＬＥＤバーを屈折光学素子に設けたボアに配置した補正デバイスの上面図である。
【図１９】フレネルレンズを含む屈折光学素子のリム部の一部の細部を示す。
【図２０】複数のレーザダイオードを含むバーの概略正面図である。
【図２１】光ファイバを使用して遠隔の加熱光源から屈折光学素子へ加熱光を伝える別の実施形態による補正デバイスのＸＹ平面の概略断面である。
【図２２】２つの屈折光学素子を冷却ガスチャネルにより分離したさらに別の実施形態による補正デバイスのＹＺ平面の概略断面である。
【発明を実施するための形態】
【００８８】
Ｉ．投影露光装置の全体構成
図１は、本発明による投影露光装置１０の高度に単純化した斜視図である。装置１０は、投影光を発生させる照明系１２を備える。投影光は、微細構造１９のパターン１８を含むマスク１６上の視野１４を照明する。この実施形態では、照明視野１４は矩形の形状を有する。しかしながら、照明視野１４の他の形状、例えばリングセグメントも考えられる。
【００８９】
光軸ＯＡを有し複数のレンズＬ１〜Ｌ４を含む投影対物レンズ２０が、照明視野１４内のパターン１８を基板２４により支持された感光層２２、例えばフォトレジストに結像する。シリコンウェーハにより形成され得る基板２４は、感光層２２の上面が投影対物レンズ２０の像平面に正確に位置決めされるようウェーハステージ（図示せず）に配置される。マスク１６は、マスクステージ（図示せず）により投影対物レンズ２０の物体平面に位置決めされる。投影対物レンズ２０は|β|＜１の倍率βを有するので、照明視野１４内のパターン１８の縮小像１８’が感光層２２に投影される。
【００９０】
投影中、マスク１６及び基板２４は、図１に示すＹ方向に対応する走査方向に沿って移動する。したがって、照明視野１４は、照明視野１４よりも大きなパターン領域を連続的に投影できるようマスク１６を走査する。基板２４及びマスク１６の速度の比は、投影対物レンズ２０の倍率βに等しい。投影対物レンズ２０が像を反転させない場合（β＞０）、マスク１６及び基板２４は、図１に矢印Ａ１及びＡ２で示すように同じ方向に沿って移動する。しかしながら、本発明は、軸外の物体視野及び像視野を有する反射屈折投影対物レンズ２０と共に、またマスク１６及び基板２４がマスクの投影中に移動しないステッパタイプの装置でも使用することができる。
【００９１】
図２は、図１に示す装置１０の概略子午線断面である。この断面では、マスク１６を投影対物レンズ２０の物体平面２８で支持するマスクステージ２６、及び基板２４を投影対物レンズ２０の像平面３０で支持するウェーハステージ３２も図示される。
【００９２】
この実施形態では、投影対物レンズ２０は、中間像平面３４及び第１瞳平面３６を有し、第１瞳平面３６は、物体平面２８と中間像平面３４との間に配置される。第２瞳平面３８が、投影対物レンズ２０の中間像平面３４と像平面３０との間に配置される。図２に示すように、瞳平面３６、３８において、視野平面のいずれか、すなわち物体平面２８、中間像平面３４、及び像平面３０から同じ角度で収束又は発散する全光線が、同じ点を通過する。さらに、破線として示す光線４０等の光軸ＯＡと平行な視野平面と交わる全光線が、瞳平面３６、３８内の光軸ＯＡと交わる。
【００９３】
ＩＩ．補正デバイス
投影対物レンズ２０は、波面誤差を補正する補正デバイス４２を含む。補正デバイス４２は、第１瞳平面３６に配置され、片側に第１光学面４６及び反対側に第２光学面を有する屈折光学素子４４を含み、マスク１６が感光面２２に結像される際に投影光がこれを通過する。屈折光学素子４４は、２つの光学面４６、４８間に延びる周囲リム面５０を有する。この実施形態では、屈折光学素子４４の光学面４６、４８は平面状で相互に平行であり、リム面５０は円筒形である。したがって、屈折光学素子４４は、平面ディスクの形状を有する。
【００９４】
補正デバイス４２は、第１加熱光ＨＬ１の少なくとも一部が屈折光学素子４４に入るように第１加熱光ＨＬ１をリム面５０の第１部分へ指向させるよう構成した第１光学系ＯＳ１をさらに備える。第２光学系ＯＳ２も、第２加熱光ＨＬ２の少なくとも一部が屈折光学素子４４に入るように第２加熱光ＨＬ２をリム面５０の異なる部分へ指向させるよう構成される。補正デバイス４２は、図３に示す第１瞳平面３６における補正デバイス４２の断面にのみ示す第３光学系ＯＳ３も備える。
【００９５】
光学系ＯＳ１、ＯＳ２、ＯＳ３は、光学系ＯＳ１、ＯＳ２、ＯＳ３それぞれによる加熱光ＨＬ１、ＨＬ２、ＬＨ３の放出を制御する制御ユニット５２と信号通信する。
【００９６】
次に、図３及び図４に示す補正デバイス４２の断面を参照すると、第１光学系ＯＳ１は、制御ユニット５２から第１光学系ＯＳ１へ適当な制御コマンドを供給することにより強度を個別に変えることができる複数の第１加熱光ビームＨＬＢ１を発生させるよう構成した、第１光源５４を備えることが分かる。この目的で、第１光源は、それぞれが１つの加熱光ビームＨＬＢ１を発生させる複数の個別光源を備えることができる。代替的に、第１光源５４は、発光体が放出した光を個別加熱光ビームに分割する単一の発光体兼光分割手段を含むことができる。個別加熱光ビームＨＬＢ１は、例えば一種の走査機構を使用した単一の発光体により逐次発生させることもできる。
【００９７】
第１光学系ＯＳ１は、光源５４と屈折光学素子４４との間の光路に配置したシリンドリカルレンズ５５をさらに備える。シリンドリカルレンズ５５は、ＸＹ平面内、すなわち投影対物レンズ２０の光軸ＯＡに対して垂直な方向でのみ正の光学的パワーを有する。第１加熱光ビームＨＬＢ１は、平行な光ビームとして光源５４から放出されるので、シリンドリカルレンズ５５の後焦点面に配置した焦線５６で収束する。
【００９８】
焦線５６から出た第１加熱光ビームＨＬＢ１は、屈折光学素子４４のリム面５０の一部に入射する。図４において分かるように、リム面５０は、屈折光学素子４４の対称軸と一致する光軸ＯＡを含む全平面で正の屈折力を有するよう湾曲している。反射防止コーティングをリム面５０に施して、第１加熱光ビームＨＬＢ１がリム面５０に入射する際のそれらの反射を低減してもよい。
【００９９】
リム面５０において、第１加熱光ビームＨＬＢ１は、ＸＹ平面及び光軸ＯＡを含む平面の両方で屈折する。したがって、ＸＹ平面内の屈折に関する限り、屈折光学素子４４のリム面５０は、シリンドリカルレンズ５５の円筒面と同様の収束効果を有する。しかしながら、ＸＹ平面内のリム面５０の曲率はシリンドリカルレンズ４４の曲率よりも小さいので、屈折光学素子４４の正の屈折力もシリンドリカルレンズ５５の正の屈折力よりも小さい。シリンドリカルレンズ５５の屈折力及び位置を慎重に選択することにより、第１加熱光ビームＨＬＢ１が屈折光学素子４４を貫通する角度を正確に定めることが可能である。
【０１００】
図４に示すように、光軸ＯＡを含む平面内のリム面５０の屈折力を使用して、これらの平面内でわずかに発散した個別加熱光ビームＨＬＢ１をコリメートする。図３に点線で示す単一の発散光線Ｒで示すように、ＸＹ平面でのコリメーションは、シリンドリカルレンズ５５と、ＸＹ平面内のリム面５０の曲率とにより達成される。
【０１０１】
第１加熱光ＨＬ１の波長を屈折光学素子４４の光学材料に適合させることで、図４にＰＬで示す投影光とは対照的に、第１加熱光ＨＬ１の大部分が材料により吸収されるようにする。吸収された加熱光ＨＬ１は局所的な温度上昇を招き、これがさらに、屈折光学素子４４の屈折率の局所的な変化を伴う。したがって、屈折光学素子４４の加熱部分を通過する投影光ＰＬは、加熱されていない領域を通過する投影光ＰＬと比べて位相変化を受ける。この位相変化を使用して波面誤差を補正することができる。
【０１０２】
第１加熱光ビームＨＬＢ１、又は厳密に言えばこれらの光ビームのうち屈折光学素子４４に吸収されなかった部分は、反対側のリム面５０に入射して再度屈折する。第１加熱光ビームＨＬ１のこの部分は、外部冷却アブソーバプレート５７により吸収され得る。代替的に、第１加熱光ＨＬ１のこの部分は、投影対物レンズ２０の熱収支に寄与しないよう透明窓を通して投影対物レンズ２０を離れ得る（図示せず）。
【０１０３】
反射防止コーティングをリム面５０に施した場合でも、第１加熱光ＨＬ１のうち後方のリム面５０で内部反射する部分が常にあることに留意されたい。入射角に応じて、この部分は大きい場合がある。この内部反射した第１加熱光ＨＬ１は、屈折光学素子４４を再度通過する際に徐々に吸収されもする。第１加熱光ＨＬ１の内部反射部分は、リム面４４の別の部分に再度入射し、そこで第１加熱光ＨＬ１の一部が再度内部反射し、同様のことが続く。リム面５０での材料不純物又は欠陥における散乱も、第１加熱光のわずかな部分をさまざまな未知の方向に沿って屈折光学素子４４内で伝播させ得る。
【０１０４】
しかしながら、レーザ、レーザダイオード、又はＬＥＤ等の通常の光源５４は、このコンポーネントにその放出窓を通して入る光に関して極めて感度が高い。このような光の光強度が小さくても、コンポーネントの機能を損なわせるのに十分であるか、又は短期的若しくは長期的にコンポーネントを損傷させることさえあり得る。
【０１０５】
シリンドリカルレンズ５５及び焦線５６を設けることで、内部反射又は散乱した第１加熱光ＨＬ１が光源５４に戻り得ることが効果的に防止される。これは、小さな焦線５６を通過する光線のみが光源５４に入射可能だからである。
【０１０６】
原理上、シリンドリカルレンズ５５の寸法をできる限り小さく選択すれば十分である。しかしながら、シリンドリカルレンズ５５の後焦点面に、焦線５６に対応する形状の開口を有する付加的なブラインド５８を配置することが普通はより効果的である。その場合、ブラインド５８は、焦線５６を通過しない全光線を遮る。このように、リム面５０で散乱又は内部反射した加熱光に対する光源５４の非常に効果的な保護が提供される。
【０１０７】
他の２つの光学系ＯＳ２、ＯＳ３は、同様に構成され、すなわち、これら両方が光源５４、シリンドリカルレンズ５５、及びブラインド５８を備える。３つの光学系ＯＳ１、ＯＳ２、ＯＳ３は、相互から１２０°の角度で離間するよう第１瞳平面３６内で３回対称に配置される。この配置の結果として、光学系ＯＳ１、ＯＳ２、ＯＳ３により屈折光学素子４４に結合された加熱光ＨＬ１、ＨＬ２、ＨＬ３の扇形が完全に重なる中心部６０が、屈折光学素子４４内にできる。したがって、この中心部６０では、中心部６０を通過する各加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３の強度を個別に制御することにより、広範囲の異なる温度分布を発生させることが可能である。
【０１０８】
屈折光学素子４４は、複数の取り付け点でマウント構造（図示せず）により支持され得る。好ましくは、取り付け点は、光学系ＯＳ１、ＯＳ２、ＯＳ３と同じ又は同様の対称性で配置される。特に、図３に取り付け点を表す小円５９で示すように、取り付け点は、光学系ＯＳ１、ＯＳ２、ＯＳ３の光軸上に又は光軸にごく近接して位置付けることができる。さらに、屈折光学素子４４のうち加熱光ＨＬ１、ＨＬ２、ＬＨ３が屈折光学素子４４を離れる側に、取り付け点５９を配置することが好ましい。
【０１０９】
概して、屈折光学素子４４は、例えば接着又は締結により取り付け点５９のマウント構造に固定され得る。締結を使用する場合、屈折光学素子から出る加熱光が反射し戻って非制御下で屈折光学素子に再度入らないよう注意すべきである。
【０１１０】
補正デバイス４２の組み立て時の上記光学コンポーネントの調整を容易にするために、光学コンポーネントを可視スペクトルの調整波長に対してアクロマチックであるよう設計することが得策であり得る。その場合、例えば加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３が屈折光学素子４４を離れる位置に配置した光源により発生させた可視光を用いて、加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３の経路を調整中に試験することができる。
【０１１１】
さらに単純だが利便性の低い手法は、加熱光ビームＨＬＢ１、ＬＨＢ２、ＬＨＢ３の影響下で色を変える特殊な膜を調整プロセス中に使用することである。
【０１１２】
ＩＩＩ．補正デバイスの制御
第１ステップにおいて、補正デバイス４２を用いて補正すべき波面誤差をシミュレーション及び／又は測定により求めなければならない。測定は、干渉波面測定デバイスを用いた、投影対物レンズ３０の像平面３０に形成された空中像の検出を伴い得る。理想波面からの測定波面のずれは、補正対象の波面誤差と考えられる。
【０１１３】
補正デバイス４２は第１瞳平面３６に配置されるので、異なる視野点に関連する波面に同様に影響する。視野依存波面誤差の補正を行うことが望ましい場合、補正デバイス４２を瞳平面３６、３８外に配置するか、又は第２補正デバイスを視野平面内に又は視野平面にごく近接して、例えば中間像平面３４に設ける必要がある。
【０１１４】
波面誤差及び必要な補正を求めたら、確立されている最適化手法を使用して個別加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３の強度を計算することができる。これに関連して、以下のステップを実行することができる。
【０１１５】
第１ステップにおいて、加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３が屈折光学素子４４の中心部６０を通過する場所を求めなければならない。
【０１１６】
第２ステップにおいて、第１加熱光ビームＨＬＢ１、第２加熱光ビームＨＬＢ２、及び第３加熱光ビームＨＬＢ３の吸収を求めなければならない。通常、３つの光学系ＯＳ、１ＯＳ２、及びＯＳ３それぞれが発生させた加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３は、同じ中心波長を有する。その場合、屈折光学素子４４の材料の吸収係数は、加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３の全てで等しくなる。同じガラスタイプのガラスブランクでさえ、わずかに異なる組成、したがって加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３に対してわずかに異なる吸収係数を有し得るので、好ましくは、吸収係数を特定の屈折光学素子４４について測定する。屈折素子４４がガラス製である場合、吸収係数は、ＯＨ分子の濃度に強く依存する場合が多い。ＯＨ分子の濃度はブランク内で完璧に均一であり得ないので、異なる光線経路について吸収係数を測定し且つそれらの測定値をその後の計算ステップ中に使用できるよう記憶する必要さえあり得る。
【０１１７】
次のステップにおいて、画素、例えば６５×６５、２０１×２０１、又は１００１×１００１（正方形）画素の配列により形成した計算フィールドを求める。１つの画素を屈折光学素子４４の中心を通る光軸ＯＡ上に計算的に位置決めできるので、Ｘ方向及びＹ方向に沿って奇数個の画素が有利である。画素数が多いほど、光学波面に対する屈折光学素子４４の効果の計算が正確になる。しかしながら、画素数が多いほど計算時間が増え、ノイズに対する感度の上昇等の安定性問題が生じることさえあり得る。したがって、画素フィールドにおける画素数に関して合理的な妥協案を見付けなければならない。
【０１１８】
この画素フィールドに、屈折光学素子４４の円周を計算的に配置する。この計算リム面において、個別加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３が屈折光学素子４４に入る場所と、屈折光学素子４４内の伝播方向とを求める。
【０１１９】
各加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３は、このとき、屈折光学素子４４の中心部６０を通過する波面に影響を及ぼすマニピュレータと考えられる。続いて、光学波面に対する所望の効果を得るために、十分に確立されている最適化アプローチを使用して個別加熱光ビームの強度を求めることができる。この目的で、以下の手順を加熱光ビーム毎に実行することができる。
【０１２０】
最初に、基本強度及びこの強度を維持する基本時間を出発点として求める。続いて、画素フィールドのどの画素が特定の加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３により完全に又は部分的に影響を受けるかを求める。加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３による影響を受けた画素毎に、光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３の残留強度を計算する。この残留強度は、初期強度、屈折光学素子４４の吸収係数、及び屈折光学素子４４内の幾何学的経路長に応じて変わる。上述のように、吸収係数は、加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３に関連する特定の光線経路に応じて変わり得る。この残留強度及び吸収係数に基づき、特定の画素において熱として放散するするエネルギー量を計算する。
【０１２１】
次に、特定の加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３が発生させた温度プロファイルを特定の画素で吸収された熱の量に基づき計算する。一定の平均温度を得るために屈折光学素子４４が冷却され続ける場合、この冷却効果も考慮に入れる。時間依存効果（特に、屈折光学素子４４内の熱伝導）も考慮する。
【０１２２】
屈折率は温度の既知の関数なので、この温度プロファイルから、屈折率プロファイルを計算して特定の加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＬＨＢ３に割り当てることができる。この屈折率プロファイルに基づき、光学設計プログラムを使用して光学波面に対する加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３の効果を計算することができる。これに関連して、画素フィールドの分解能を補間により計算的に増加させることが有利であり得る。
【０１２３】
基本マニピュレータとみなされ得る個別加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３の効果を求めた後、全加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３（及び場合によっては投影対物レンズ２０に含まれる付加的なマニピュレータ）の相互作用が波面誤差の所望の補正を達成するように、最適化問題を解決しなければならない。こうした最適化プロセスは当該技術分野で既知である。例えば、特異値分解（ＳＶＤ）又はチホノフ正則化をこれに関して使用することができる。凸計画法に基づく別の手法が、国際公開第２０１０／０３４６７４号明細書に記載されている。
【０１２４】
加熱光ビームの強度を制御する変更型手法は、特定の屈折率分布を発生させるのに必要な加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３の必要強度をオフラインで求めるステップを含み得る。これらの特定の分布は、例えば、波面誤差を表すのに使用される場合が多い特定のツェルニケ多項式により表すことができる。こうした屈折率分布毎に、必要な強度を上述のように、例えば特異値分解又はチホノフ正則化を使用して求める。
【０１２５】
投影露光装置１０の動作中、所望の屈折率分布を、加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３の必要強度をオフラインで求めた特定の（ツェルニケ）分布の線形重畳に分解する。個別加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３について得られた強度は、この場合は単に、特定の分布に関連するが重畳係数で重み付けした強度の和である。これにより、通常は個別加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３の必要強度がはるかに迅速に求められる。
【０１２６】
ＩＶ．代替的な実施形態
以下において、さまざまな代替的な実施形態を図５〜図１０を参照して説明する。
【０１２７】
図５及び図６は、それぞれ第２実施形態による補正デバイス４２のＸＺ平面及びＹＺ平面の断面である。同一又は対応のコンポーネントを示すために同じ参照符号を使用する。
【０１２８】
再度、補正デバイス４２の特定の特徴を第１光学系ＯＳ１のみを参照して説明する。他の２つの光学系ＯＳ２、ＯＳ３は同じ構成を有するが、ＸＹ平面に異なる角度の向きで配置される。
【０１２９】
この第２実施形態では、光源５４は、それぞれ第１加熱光ビームＨＬＢ１の１つを発生させるよう構成した複数の第１光源を備える。各第１光源は、ＬＥＤが放出した光をコリメートする微小マイクロレンズ（図示せず）を取り付けたＬＥＤ６２により形成される。個々の第１加熱光ビームＨＬＢ１の強度は、制御ユニット５２により電子的に制御される。
【０１３０】
図３及び図４に示す第１実施形態とは対照的に、第１光学系ＯＳ１は、屈折光学素子４４に入った後に平行又はほぼ平行に進む第１加熱光ビームＨＬＢ１を発生させる。これにより、屈折光学素子４４の中心部６０における加熱光ビームＨＬＢ１のより規則的な配置が得られ、これがさらに、この部分における所望の温度分布の正確な発生を容易にすると共に屈折光学素子４４を離れた後の加熱光ビームＨＬＢ１を集めやすくする。加熱光ビームＨＬＢ１の規則的配置は、シリンドリカルレンズ５５の屈折力及び屈折光学素子４４からのその距離をＸＹ平面内のリム面５０の曲率に適切に適合させることにより主に達成される。
【０１３１】
最後だが重要なこととして、第１光学系ＯＳ１は、第１加熱光ＨＬ１が屈折光学素子４４を横断した後にこれを反射する反射面６６を有するミラー６４を備える。換言すれば、第１加熱光ビームＨＬＢ１のうちリム面５０で内部反射しない部分は、このリム面５０で屈折してシリンドリカルレンズ５５’の前焦点面に配置した焦線５６’に収束する。したがって、第１加熱光ビームＨＬＢ１は、再度相互に平行に反射面６６に入射する。結果として、第１加熱光ビームＨＬＢ１は、反射面６６から光源５４へ戻る際に同じように進む。これには、加熱光の損失が少ないことで補正デバイス４２の効率に好影響を及ぼすという利点がある。
【０１３２】
ミラー６４から反射した第１加熱光ビームＨＬＢ１がＬＥＤ６２に入るのを防止するために、図５に矢印６８で示すように、反射面６６を備えたミラー６４をわずかに傾斜させる。この傾斜配置の結果として、第１加熱光ビームＨＬＢ１は、光源５４へ戻る途中でわずかに異なる進路を取る。第１加熱光ビームの１つについて、光源５４へ戻る進路を破線７０で示す。反射加熱光ビーム７０は、焦線５６を正確には通過せず、したがってブラインド５８により吸収されることで、光源５４のＬＥＤ６２の１つに入ることができないことが分かる。
【０１３３】
場合によっては、屈折光学素子４０のリム面５０は、投影光ＰＬの伝播経路内で屈折光学素子を正確に調整するために必要なマウントにより妨げられるので、容易にアクセス可能ではあり得ない。これは、屈折光学素子４４の光学面４６、４８が湾曲しているために屈折力を有する場合に特に当てはまる。
【０１３４】
図７は、屈折光学素子４４のリム面５０の部分拡大断面を示す。ここでは、リム面５０のうち少なくとも加熱光ビームＨＬＢ１が入射する部分が、屈折光学素子４４が配置される位置における光軸ＯＡに対して４５°の角度を形成する（光軸ＯＡが投影対物レンズ２０の他の部分では異なる向きを有し得ることに留意されたい）。
【０１３５】
マウント構造９４は、屈折光学素子４４の第２光学面４８を支持するウェブ９６を片側に有する。マウント構造９４の反対側には、シリンドリカルレンズ５５、ブラインド５８、及びプリズムにより形成される光偏向素子９８が配置される。ビーム偏向素子９８は、光軸ＯＡに対して傾斜した面１００を有する。光軸ＯＡに対する傾斜角も４５°に等しい場合、ビーム偏向素子９８に入る第１加熱光ビームＨＬＢ１は、ビーム偏向素子９８の傾斜面１００で全反射を受けることによりビーム方向が９０°偏向する。第１加熱光ビームＨＬＢ１は、続いて屈折光学素子４４に入り、その傾斜したリム面５０で再度全反射を受ける。これが９０°の第２偏向をもたらすことにより、第１加熱光ビームＨＬＢ１が最終的に屈折光学素子４４を通る光軸ＯＡに対して垂直な方向に再度伝播する。
【０１３６】
したがって、加熱光ビームＨＬＢ１が光偏向素子９８に入る際に伝播する平面は、屈折光学素子４４を伝播する平面と平行である。これにより、シリンドリカルレンズ５５及びブラインド５８を屈折光学素子４４のリム面５０の完全に上又は完全に下に配置することが可能となる。このように、光学系ＯＳ１、ＯＳ２、ＯＳ３のさまざまなコンポーネントを光軸ＯＡに沿って異なるＺ位置を有する層に分配することにより、利用可能な体積に関する制約を緩和することができる。
【０１３７】
図８は、第１瞳平面３６における第３実施形態による補正デバイス４２の断面である。同一又は対応のコンポーネントを示すために同じ参照符号を用いる。
【０１３８】
第３実施形態の補正デバイス４２は、加熱光を放出するよう構成した単一の光源ＬＳと、加熱光を第１加熱光ＨＬ１及び第２加熱光ＨＬ２に分割するビームスプリッタ７２とを備える。光源ＬＳは、この実施形態では単一の加熱光ビームを発生させるレーザとして実現される。
【０１３９】
強度を個別に変えることができる複数の第１加熱光ビーム及び第２加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３を発生させることができるように、各光学系ＯＳ１、ＯＳ２は、図示の実施形態では傾斜可能ミラー７６のアレイとして実現した空間光変調器７４を備える。ここでは、各傾斜可能ミラー７６は、個別加熱光ビームＨＬＢ１、ＬＨＢ２、又はＨＬＢ３としての入射加熱光を屈折光学素子４４へ指向させる「オン」状態を有する。第１光学系ＯＳ１の１つのミラー７６’について示すように、ミラー７６が「オフ」状態にある場合、入射加熱光は、反射して屈折光学素子４４に入射しない。
【０１４０】
屈折光学素子４４を離れる加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２は、アブソーバ７８に入射する。例えば通常の光学ガラスで約１４５０ｎｍの波長を有する加熱光の場合のように、屈折光学素子４４が加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２のごく一部しか吸収しない場合、アブソーバの能動又は受動冷却が特に重要であり得る。
【０１４１】
加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２の強度は、最大値〜ゼロでしか変わることができないので、加熱光ビームの伝播経路に沿って屈折光学素子４４により吸収されるエネルギー量は、ミラー７６が「オン」状態である時間とこのミラー７６が「オフ」状態である時間との比により調整しなければならない。
【０１４２】
図９は、第４実施形態による補正デバイス４２の図８と同様の断面を示す。この実施形態では、空間変調器がミラーアレイによってではなく可変ブラインド８０により形成される。ブラインド８０の１つに関する図１０の正面図においても分かるように、各ブラインド８０は、制御ユニット５２が供給する制御信号に応じて個別にサイズを変えることができる複数の開口８２を有する。各開口８２は、加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２の一方に関連する。
【０１４３】
この目的で、可変ブラインド８０は、開口８２に部分的に又は完全に重なるようアクチュエータ（図示せず）を用いて変位させることができるシャッタ素子８４を備える。
【０１４４】
当然ながら、他のタイプの可変ブラインドも考えられる。例えば、加熱光に対して透明な「オン」状態と加熱光に対して不透明な「オフ」状態との間で切り替えることができるＬＣＤ素子を含むブラインドを使用することができる。その場合、関連の加熱光ビームの強度は、ＬＣＤ素子が「オン」状態である時間とＬＣＤ素子が「オフ」状態である時間との比を適切に設定することにより時間平均で調整することができる。
【０１４５】
当然ながら、図８及び図９に示す光学系ＯＳ１、ＯＳ２に加えて第３光学系又はさらに多くの光学系を設けることができる。
【０１４６】
Ｖ．他の補正デバイス
図１１は、空間光変調器がポリゴンミラー８８の一部である反射面８６を備えている補正デバイス４２の実施形態を示す。ポリゴンミラー８８は、反射面８６の空間的向きを連続的に変えることができるようドライバ９２を用いて回転軸９０を中心に回転させることができる。例えばレーザダイオードにより形成された光源ＬＳが放出し得る第１加熱光ビームＨＬＢ１を反射面８６へ指向させる場合、第１加熱光ビームＨＬＢ１を屈折光学素子４４のリム面５０の種々の部分に種々の角度で指向させることが可能である。したがって、この実施形態では、複数の加熱光ビームを同時にではなく一種のスキャナ機構を使用して順次発生させる。
【０１４７】
先の実施形態のように、他の２つの光学系ＯＳ２、ＯＳ３は、光学系ＯＳ１と同じ構成を有する。
【０１４８】
図１２及び図１３は、さらに別の実施形態による補正デバイス４２をそれぞれ瞳平面３６における上面図及び線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿った断面で概略的に示す。この実施形態では、第１光学系ＯＳ１は、本質的に、複数のＬＥＤを備えたバー１０１と、ＬＥＤが平行ビームとして放出した第１加熱光ビームＨＬＢ１をコリメートする関連のマイクロレンズ（図示せず）とからなる。第２光学系ＯＳ２を形成する第２バー１０２は、同じ構成を有するが、図１３に示す断面から明らかとなるように異なる平面に配置される。第３バーも設ける場合、これは、Ｚ方向に沿って他の２つの平面から離れて配置される。
【０１４９】
屈折光学素子４４のリム面５０での屈折を抑制するために、屈折光学素子４４及びバー１０１、１０２は、屈折光学素子４４とほぼ同じ屈折率を有する光学接着剤１０４に浸漬される。かかる光学接着剤１０４は、それ自体が当該技術分野で既知であり、例えばＵＶ光の影響下で硬化し得る。リム面５０に屈折率段差がない場合、バー１０１、１０２が放出した加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２は、図５及び図６に示す実施形態と同様に屈折光学素子４４も平行に横断する。他の実施形態では、光学接着剤１０４は、水等の液体に置き換えられる。
【０１５０】
図１４は、屈折光学素子４４を光学接着剤に浸漬させない実施形態による補正デバイスの上面図である。ＬＥＤを含むバー１０１、１０２は、バー１０１及び１０２それぞれのＬＥＤが放出した加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２が屈折光学素子４４の中心部６０で重なるよう配置される。バー１０１、１０２は、加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２が平行ではなく扇状に放出されるよう湾曲している。扇形の発散は非常に大きいので、屈折光学素子４４のリム面５０がもたらす収束効果にもかかわらず、加熱光ビームＨＬＢ１又はＨＬＢ２の各扇形は中心部６０を完全に覆う。とはいえ、バー１０１、１０２は非常に短いので、第１瞳平面３６と平行な又は第１瞳平面３６と同一の単一の平面に配置され得る。
【０１５１】
図１５及び図１６は、さらにまた別の実施形態による補正デバイス４２をそれぞれ瞳平面３６における上面図及び線ＸＶＩ−ＸＶＩに沿った断面で概略的に示す。この補正デバイス４２では、２つだけでなく１５個のバー１０１〜１１５が同じ平面内で屈折光学素子４４の周りに配置される。加熱光ビームの非常に緻密な重畳が、このようにして屈折光学素子４４の中心部６０で達成される。
【０１５２】
Ｚ方向に沿って収束効果も達成するために、この実施形態の屈折光学素子４４のリム面５０は、光軸ＯＡを含む平面で曲率を有する。図１６の断面で最もよく分かるように、バー１０１〜１１５のＬＥＤが放出した発散光がこのときコリメートされる。
【０１５３】
図１７は、それぞれ複数のＬＥＤを含む微小なバー１０１、１０２が非常に強く湾曲しているので加熱光ビームの扇形が屈折光学素子４４の非常に大きな面積を覆う実施形態による、補正デバイス４２の上面図である。バー１０１、１０２は、屈折光学素子４４のリム面５０に設けた円筒形の凹部１１９、１２１に収容される。凹部１１９、１２１の直径は、屈折及び最小反射が生じないようにＬＥＤが放出した個別加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２が屈折光学素子４４に垂直に入るよう構成される。
【０１５４】
図１８の上面図に示すように、リム面５０に設けた凹部１９１、１２１は、ＬＥＤの円形配置に対応するボア又は別のタイプの孔に置き換えることができる。ボア１２０、１２２内に配置したバー１０１、１０２は、より小さな加熱光ビームの扇形を発生させるが、これらの扇形は、投影露光装置１０の動作中に投影光も通過させる屈折光学素子４４の中心部６０を完全に覆うのに依然として十分である。
【０１５５】
図１９は、さらにまた別の実施形態による屈折光学素子４４の細部を示す。図１７に示す実施形態と同様に、個別加熱光ビームＨＬＢ１の扇形を発生させる光源１０１は、屈折光学素子４４のリム面５０の非常に近くに配置される。ここでは、リム面５０に形成した凹部は、円筒形を有するのではなく、ＹＺ平面において発散フレネルレンズを形成する。したがって、光源１０１が放出した加熱光ビームＨＬＢ１の本来の扇形は、フレネルレンズ１２４により、はるかに広い角度幅を有する扇形に拡張される。
【０１５６】
図２０は、レーザダイオードを含むバー１０１の概略正面図である。レーザダイオードの出射窓１２６（又は出射窓の前に配置したブラインド）は、平行四辺形の形状を有する。隣接する出射窓１２６間の隙間１２８は、レーザダイオードが放出する加熱光が屈折光学素子４４に入射しない座標が周方向（図２０ではＸ方向と一致する）に沿ってないような寸法である。これにより、矩形の出射窓を同じく矩形の隙間により分離して並べて配置した場合と比べて、屈折光学素子４４のより均一な加熱が得られる。
【０１５７】
図２１は、別の実施形態による補正デバイス４２のＸＹ平面の概略断面である。この実施形態が図５及び図６に示す実施形態と異なるのは、個別加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＬＨＢ３を発生させるＬＥＤ６２が投影対物レンズ２０内に配置されるのではなく、投影対物レンズ２０外の何処かに配置したＬＥＤパッケージ１３０に組み込まれる点である。ＬＥＤパッケージは、光出力ファイバ１３１と、ＬＥＤ６２が放出した加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３を光出力ファイバ１３１に結合する結合光学系（図示せず）とを備える。各ＬＥＤパッケージは、光出力ファイバ１３１の束を光入力ファイバ１３４の束に接続する解除可能なマルチファイバコネクタ１３２をさらに備える。光入力ファイバ１３４において、加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３は、加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３を各光学系ＯＳ１、ＯＳ２、ＯＳ３の集束レンズ５５へ指向させる出力光学系１３６へ導かれる。
【０１５８】
投影対物レンズ２０外のＬＥＤパッケージ１３０の配置には、ＬＥＤ６２の交換が非常に容易であるという利点がある。１つ又は複数のＬＥＤ６２が誤作動するか又はその寿命の最後に完全に光を放出しなくなった場合、ＬＥＤパッケージ１３０一式を単に光入力ファイバ１３１の束から切断してマルチファイバコネクタ１３２を使用して新たなパッケージに置き換えることができる。ＬＥＤパッケージ１３０は投影対物レンズ２０外に配置されるので、投影対物レンズ２０のいかなる部品も取り外すことなくこれを達成することができる。
【０１５９】
別の利点は、加熱光ビームの発生に関与する電力消費が投影対物レンズ２０外で生じることである。これは、投影対物レンズを一定の温度に保つのに役立つ。
【０１６０】
図２１に示す実施形態では、屈折光学素子４４を離れた後の加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３の放射照度又は少なくとも放射照度変化が、投影対物レンズ２０に同じく配置した検出器１４０により測定される。この目的で、加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３は、屈折光学素子４４を離れてレンズ５５’を横断した後に、結合光学系１４４により光ファイバ１４２に結合される。光ファイバ１４２は、加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３を検出器１４０内に配置したフォトダイオード１４６又は他の受光素子へ個別に導く。検出器１４０も、投影対物レンズ外に配置されるので、フォトダイオード１４６で放散した熱も投影対物レンズ２０の熱収支に影響を及ぼすことができない。
【０１６１】
加熱光ビームＨＬＢ１、ＨＬＢ２、ＨＬＢ３の放射照度の測定は、ＬＥＤ６２の適切な機能を監視することを可能にする。さらに、ＬＥＤパッケージ１３０内のＬＥＤ６２を検出器１４０が測定した放射照度に応じて制御する閉ループ制御を確立することが可能である。この目的で、ＬＥＤパッケージ１３０及び検出器１４０は、電気信号線により制御ユニット１４８に接続され、制御ユニット１４８は、投影露光装置１０の機能全般を制御する全体システム制御部１５０に接続される。第ＩＩＩ節で上述したように、検出器１４０が検出した放射照度の変化は、各加熱光ビームに関連するマニピュレータに影響を及ぼす。これはさらに、その計算モデルに従った各加熱光ビームの放射照度の調整を通常は必要とする。
【０１６２】
加熱光の（未知の）一部のみが光ファイバ１４２に結合され、最終的にフォトダイオード１４６に入射する場合、フォトダイオード１４６が生成した電気信号は、厳密に言えば、屈折光学素子４４を離れる際の加熱光ビームの放射照度でなはなくこの放射照度の変化のみを示す。しかしながら、これは、ＬＥＤ６２の適切な機能を監視し且つ／又はそれらの閉ループ制御を行うのに十分である。
【０１６３】
図２２は、さらに別の実施形態による補正デバイス４２のＸＹ平面内の概略断面を示す。この実施形態が図３及び図４に示す実施形態と異なるのは、主に、補正デバイス４２が自然な熱収支を確立するのに役立つ冷却システム１６０を備える点である。この目的で、冷却システム１６０は、平行に配置されて間に幅広チャネル１６４を画定する２つの平面ガラスプレート１６２ａ、１６２ｂを備える。チャネル１６４の両側には、ガス入口１６６及びガス出口１６８が配置される。
【０１６４】
各プレート１６２ａ、１６２ｂが、チャネル１６４に対向する面１７０で別個に制御される補正デバイス４２ａ及び４２ｂをそれぞれ支持することにより、補正デバイス４２は、実際には２つの個別補正デバイス４２ａ、４２ｂの組み合わせである。ここで、各補正デバイス４２ａ、４２ｂは、図３に示すデバイスとして基本的に設計されると考えられるが、補正デバイスの他の設計、特に本節で明確に説明した設計も使用できることを理解されたい。補正デバイス４２ａ、４２ｂの屈折光学素子４４ａ、４４ｂは、この実施形態では、プレート１６２ａ、１６２ｂの面１７０と直接接触する平面をそれぞれが有する平凸レンズにより形成される。これにより、屈折光学素子４４ａ、４４ｂからプレート１６２ａ、１６２ｂへの良好な熱伝達が確保される。
【０１６５】
冷却デバイス（図示せず）内で冷却されたガスが一定のガス流としてガス入口１６６を介してチャネル１６４に入った場合、これがプレート１６２ａ、１６２ｂを冷却する。ガスの温度は、投影対物レンズ２０の全体的な温度（通常は２２℃）よりも１Ｋ、５Ｋ、又は１０Ｋ低くてもよい。プレート１６２ａ、１６２ｂはさらに、屈折光学素子４４ａ、４４ｂを冷却する。これは、補正デバイス４２ａ、４２ｂの自然な熱収支を維持することを可能にする。そうでなければ、例えばアクチュエータ応答の遅延をもたらし得る望ましくない熱誘起変形及び接着接続部又はレンズコーティングの損傷が起こり得るので、これは重要である。さらに、加熱光の吸収により発生した熱が熱伝導、熱放射、又は熱対流により放散するまで待つ必要がないので、能動冷却のみが、屈折光学素子４４ａ、４４ｂ内の温度分布を迅速且つ／又はより頻繁に変えることを可能にする。
【０１６６】
屈折光学素子４４ａ、４４ｂと接触する部分外のプレート１６２ａ、１６２ｂの温度が低下しすぎないことを確実にすべきである。この目的で、付加的な電熱線メッシュ１７２がこれらの部分で面１７０に被着される。光源５４、レンズ５５、及びアブソーバ５７等の補正デバイス４２ａ、４２ｂの残りのコンポーネントは、電熱線メッシュ１７２の上に配置される。電熱線メッシュ１７２で放散する熱を適当に制御することにより、冷却ガスの温度に関係なくプレート１６８、１６８ｂのこれらの部分も所望の一定温度に維持することが可能である。
【０１６７】
冷却システム１６０の適切な設計に関するさらなる詳細は、国際公開第２００９／０２６９７０号明細書から得ることができる。
【０１６８】
ＶＩ．発明の重要な態様の概要
以下の文は、本発明のいくつかの他の重要な態様を要約したものである。
【０１６９】
１．マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物レンズ（２０）であって、投影光を使用してマスク（１６）を感光面（２２）に結像するよう構成され、且つ波面補正デバイス（４２）を備え、当該波面補正デバイス（４２）は、
ａ）マスク（１６）が感光面（２２）に結像される際に投影光が通過する２つの反対光学面（４６、４８）と２つの光学面（４６、４８）間に延びる円周リム面（５０）とを有する屈折光学素子（４４）と、
ｂ）リム面に入射するように加熱光を放出するよう構成した光源（１０１、１０２）と
を備え、
屈折光学素子（４４）及び光源（１０１、１０２）により囲まれた体積に、液体、固体、又は液体及び固体の混合物である光学媒質（１０４）が充填される投影対物レンズ。
【０１７０】
２．文１の投影対物レンズにおいて、光学媒質（１０４）と屈折光学素子（４４）との屈折率比は、２２℃で０．８０〜１．１である投影対物レンズ。
【０１７１】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物レンズ（２０）であって、投影光を使用してマスク（１６）を感光面（２２）に結像するよう構成され、且つ波面補正デバイス（４２）を備え、当該波面補正デバイス（４２）は、
ａ）マスク（１６）が感光面（２２）に結像される際に投影光が通過する２つの反対光学面（４６、４８）と２つの光学面（４６、４８）間に延びる円周リム面（５０）とを有する屈折光学素子（４４）と、
ｂ）リム面に入射するように加熱光を放出するよう構成した光源と
を備え、リム面（５０）のうち加熱光が入射する部分が、少なくとも１方向に沿って屈折力を有するフレネルレンズ（１２４）として形成される投影対物レンズ。
【０１７２】
４．マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物レンズ（２０）であって、投影光を使用してマスク（１６）を感光面（２２）に結像するよう構成され、且つ波面補正デバイス（４２）を備え、当該波面補正デバイス（４２）は、
ａ）マスク（１６）が感光面（２２）に結像される際に投影光が通過する２つの反対光学面（４６、４８）と２つの光学面（４６、４８）間に延びる円周リム面（５０）とを有する屈折光学素子（４４）と、
ｂ）加熱光を放出するよう構成した光源と
を備え、屈折光学素子は、加熱光が屈折光学素子に垂直に入るように光源が配置されるボア（１２０、１２２）、孔、又は凹部を有する投影対物レンズ。
【０１７３】
５．文４の投影対物レンズにおいて、光源（１０１、１０２）は、少なくとも４０°の角度範囲にわたって加熱光ビームを放出するよう構成される投影対物レンズ。
【０１７４】
６．マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物レンズ（２０）であって、投影光を使用してマスク（１６）を感光面（２２）に結像するよう構成され、且つ波面補正デバイス（４２）を備え、当該波面補正デバイス（４２）は、
ａ）マスク（１６）が感光面（２２）に結像される際に投影光が通過する２つの反対光学面（４６、４８）と２つの光学面（４６、４８）間に延びる円周リム面（５０）とを有する屈折光学素子（４４）と、
ｂ）加熱光を放出するよう構成した光源と、
ｃ）光源が発生させた加熱光をリム面の種々の部分へ指向させるよう構成した空間光変調器（７４；８０；８８）と
を備える投影対物レンズ。
【０１７５】
文６の投影対物レンズにおいて、空間光変調器は、反射面（８６）と、反射面の空間的向きを変えるよう構成したドライバ（９２）とを備える投影対物レンズ。
【０１７６】
８．マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物レンズ（２０）であって、投影光を使用してマスク（１６）を感光面（２２）に結像するよう構成され、且つ波面補正デバイス（４２）を備え、当該波面補正デバイス（４２）は、
ａ）マスク（１６）が感光面（２２）に結像される際に投影光が通過する２つの反対光学面（４６、４８）と２つの光学面（４６、４８）間に延びる円周リム面（５０）とを有する屈折光学素子（４４）と、
ｂ）加熱光（ＨＬＢ１、ＨＢＬ２、ＨＬＢ３）を放出するよう構成した光源（５４）と、
ｃ）加熱光をリム面（５０）の一部へ指向させる光学系（ＯＳ１、ＯＳ２）と、
ｄ）屈折光学素子（４４）を横断した加熱光の少なくとも７０％を、屈折光学素子を再度横断するよう反射する反射面（６６）と
を備える投影対物レンズ。
【０１７７】
９．文８の投影対物レンズにおいて、反射面（６６）は屈折光学素子の外部に配置される投影対物レンズ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８−９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４−１５】
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【図１６】
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【図１７−１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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