(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射瞳（ＶＥ）と、
物体視野が形成される物体平面（２０、１００、２１２、３００、２１０３）と、
前記物体平面において前記入射瞳を鏡像化することによって得られる、鏡像化入射瞳平面内の鏡像化入射瞳と、
像平面（１０２、３０２）と、
前記物体平面から前記像平面（１０２、３０２）までの光線経路と、
少なくとも５枚の鏡とを備える投影対物系であって、
前記鏡像化入射瞳平面が前記物体平面の像側にあり、前記物体平面から前記像平面（１０２、３０２）までの前記光線経路において中間像が形成されないように構成され、
前記入射瞳（ＶＥ）の位置には光線も鏡も存在せず、
前記物体視野の中心点から発生した主光線（ＣＲ、ＣＲＰ）が、前記物体平面から前記像平面にかけて前記対物系を横断して、少なくとも１つの交差点（ＣＲＯＳＳ、ＣＲＯＳＳ１、ＣＲＯＳＳ２）において光軸（ＨＡ）と交差し、
個々の交差点のそれぞれ（ＣＲＯＳＳ、ＣＲＯＳＳ１、ＣＲＯＳＳ２）が、前記光軸（ＨＡ）の方向に、前記物体平面からのそれぞれの第１の距離Ａ１を有し、前記鏡像化入射瞳平面（１０３）が、前記物体平面からの第２の距離Ａ２を有し、Ａ２およびＡ１が、条件Ａ２＜Ａ１に適合し、
前記鏡像化入射瞳とマスクの反射点との間の接続線上に、光学要素が存在しない、
投影対物系。
【請求項２】
瞳平面（１０４、３２１、３１４）の中に開口絞り（Ｂ）が配置される請求項１に記載の投影対物系。
【請求項３】
前記物体平面から前記像平面までの前記光線経路において前記開口絞り（Ｂ）の前に位置する、１枚またはそれより多数の鏡が第１の副対物系（ＳＵＢ０１）を形成し、１枚またはそれより多数の鏡が第２の副対物系（ＳＵＢ０２）を形成し、前記第２の副対物系が前記開口絞り（Ｂ）を備える請求項２に記載の投影対物系。
【請求項４】
前記第２の副対物系（ＳＵＢ０２）が２枚の鏡を有する請求項３に記載の投影対物系。
【請求項５】
少なくとも６枚の鏡、すなわち、第１の鏡（Ｓ１）と、第２の鏡（Ｓ２）と、第３の鏡（Ｓ３）と、第４の鏡（Ｓ４）と、第５の鏡（Ｓ５）と、第６の鏡（Ｓ６）とを備え、前記第１の副対物系（ＳＵＢ０１）が、少なくとも、前記第１の鏡（Ｓ１）と、前記第２の鏡（Ｓ２）と、前記第３の鏡（Ｓ３）と、前記第４の鏡（Ｓ４）とを備える請求項３または４に記載の投影対物系。
【請求項６】
前記第２の副対物系（ＳＵＢ０２）が、前記第５の鏡（Ｓ５）と、前記第６の鏡（Ｓ６）とを備える請求項５に記載の投影対物系。
【請求項７】
像側開口数ＮＡが０．２以上である請求項１から６のいずれか一項に記載の投影対物系。
【請求項８】
少なくとも６枚の鏡、すなわち、第１の鏡（Ｓ１）と、第２の鏡（Ｓ２）と、第３の鏡（Ｓ３）と、第４の鏡（Ｓ４）と、第５の鏡（Ｓ５）と、第６の鏡（Ｓ６）とを備え、前記第１の鏡（Ｓ１）が凸形であり、前記第２の鏡（Ｓ２）が凹形であり、前記第３の鏡（Ｓ３）が凹形であり、前記第４の鏡（Ｓ４）が凸形であり、前記第５の鏡（Ｓ５）が凸形であり、前記第６の鏡（Ｓ６）が凹形である請求項１から７のいずれか一項に記載の投影対物系。
【請求項９】
少なくとも６枚の鏡、すなわち、第１の鏡（Ｓ１）と、第２の鏡（Ｓ２）と、第３の鏡（Ｓ３）と、第４の鏡（Ｓ４）と、第５の鏡（Ｓ５）と、第６の鏡（Ｓ６）とを備え、前記第１の鏡（Ｓ１）と前記第２の鏡（Ｓ２）とが第１の部分系（ＰＡＲＴ１）を形成し、前記第３の鏡（Ｓ３）と、前記第４の鏡（Ｓ４）と、前記第５の鏡（Ｓ５）と、前記第６の鏡（Ｓ６）とが第２の部分系（ＰＡＲＴ２）を形成する請求項１から８のいずれか一項に記載の投影対物系。
【請求項１０】
前記第１の部分系（ＰＡＲＴ１）から前記第２の部分系（ＰＡＲＴ２）までの、前記光軸の方向の幾何学的距離（ＤＩＳ）が、前記対物系の全体長の３０％より長い請求項９に記載の投影対物系。
【請求項１１】
前記投影対物系の前記鏡が、光軸（ＨＡ）に対して回転対称であるように配置される請求項１から１０のいずれか一項に記載の投影対物系。
【請求項１２】
反射光学投影対物系である請求項１から１１のいずれか一項に記載の投影対物系。
【請求項１３】
第１の鏡（Ｓ１）と、第２の鏡（Ｓ２）と、第３の鏡（Ｓ３）と、第４の鏡（Ｓ４）と、第５の鏡（Ｓ５）と、第６の鏡（Ｓ６）とを備える請求項１２に記載の投影対物系。
【請求項１４】
波長λの放射を物体平面から像平面に向けるように設計され、λ＝１９３ｎｍである請求項１から１３のいずれか一項に記載の投影対物系。
【請求項１５】
照明系と、
請求項１から１４のいずれか一項に記載の投影対物系とを有する、マイクロリソグラフィ投影露光装置。
【請求項１６】
前記物体平面において前記入射瞳（ＶＥ）を鏡像化することによって、前記物体平面の像側に前記投影対物系の鏡像化入射瞳（ＲＥ）が形成され、前記照明系が、前記鏡像化入射瞳（ＲＥ）が形成される平面に形成される光学積分器を含む請求項１５に記載のマイクロリソグラフィ投影露光装置。
【請求項１７】
前記光学積分器がディフューザである請求項１６に記載のマイクロリソグラフィ投影露光装置。
【請求項１８】
前記ディフューザの前の前記光線経路内に開口絞りが配置される請求項１７に記載のマイクロリソグラフィ投影露光装置。
【請求項１９】
前記光学積分器の後、かつ前記物体平面の前の前記光線経路に、少なくとも１枚の鏡が配置される請求項１６から１８のいずれか一項に記載のマイクロリソグラフィ投影露光装置。
【請求項２０】
前記物体平面において前記入射瞳（ＶＥ）を鏡像化することによって、前記物体平面の前記像側の鏡像化入射瞳平面（１０３）に鏡像化入射瞳が形成され、前記照明系において、前記鏡像化入射瞳平面（１０３）に光学積分器が配置されない請求項１５に記載のマイクロリソグラフィ投影露光装置。
【請求項２１】
前記光学積分器が前記物体平面の共役平面に配置されない請求項２０に記載のマイクロリソグラフィ投影露光装置。
【請求項２２】
前記光学積分器が前記物体平面内の視野を照明し、前記視野が視野形状を有する請求項２０または２１に記載のマイクロリソグラフィ投影露光装置。
【請求項２３】
前記光学積分器が形状を有し、前記形状が、前記視野形状とほぼ同じである請求項２２に記載のマイクロリソグラフィ投影露光装置。
【請求項２４】
前記光学積分器が、ディフューザであって、光源から前記ディフューザまでの前記光線経路において、前記ディフューザの前にかすめ入射鏡が配置される請求項２０から２３のいずれか一項に記載のマイクロリソグラフィ投影露光装置。
【請求項２５】
前記かすめ入射鏡が、軸外円錐面を含む鏡面を有する請求項２４に記載のマイクロリソグラフィ投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影対物系および投影露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許出願公開第２００５／００８８７６０号に示されている照明系においては、物体平面内の反射性物体に反射した光線が、分岐経路上の投影対物系に入射する。これは、光軸を有する軸対称投影対物系の場合には、投影対物系の入射瞳のバック・フォーカスが負であることを意味する。また、軸対称系の場合には、物体平面内の反射性物体の場所に正の主光線角度γが存在することを意味する。米国特許出願公開第２００５／００８８７６０号に示された例では、正の主光線角度γは、７°未満であり、６°未満であることが好ましい。
【０００３】
入射瞳のバック・フォーカスが負である場合は、物体平面上の鏡面反射によって、鏡像化(mirrored)入射瞳平面内に鏡像化入射瞳が得られる。この場合、鏡像化入射瞳平面は、物体平面の像側にある。
【０００４】
正のバック・フォーカスが存在するのは、物体平面内の主光線角度γが負である場合、すなわち、物体平面内の反射性物体（たとえば、反射性レチクル）に反射した後の中心視野点の主光線が、光軸に向かって収斂する経路上を進む場合である。入射瞳のバック・フォーカスが正である場合、投影対物系の入射瞳は物体平面の像側にあり、したがって、鏡像化入射瞳平面は物体平面の反対側にある。
【０００５】
バック・フォーカスは、物体平面から、物体平面内の照明視野の中心視野点に向けられた主光線が光軸と交差する点までの距離によって決まる。物体またはレチクルの場所における主光線角度が正（たとえば、γ＝８°）であって、視野半径ｒ＝１２５ｍｍである場合、バック・フォーカスＳEPは、ＳEP＝−Ｒ／ｔａｎγ＝−８８９．４ｍｍとして得られる。入射瞳のバック・フォーカスが負である系の場合、物体の場所における主光線角度γは正である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／００８８７６０号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ」（Ｖｏｌ．１、２ｎｄ  ｐａｒｔ、Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｂａｓｓ  （ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ），Ｉｎｃ．（１９９５）、３５．３頁）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、入射瞳のバック・フォーカスが負であるマイクロリソグラフィ投影対物系の第１の実施態様が提案され、この実施態様は、少なくとも２つの鏡、すなわち、第１の鏡（Ｓ１）と第２の鏡（Ｓ２）を含み、物体視野の中心点から発生して、物体平面から像平面にかけて対物系を横断する各主光線ＣＲが、その光線に固有の交差点において、少なくとも１回、光軸（ＨＡ）と交差し、各交差点が、幾何学的には、投影対物系の像平面と、投影対物系の鏡像化入射瞳の鏡像化入射瞳平面との間に位置するように、対物系が設計される。「入射瞳」と「鏡像化入射瞳」という用語については、図１ａで詳細に説明している。
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、主光線の、投影対物系の光軸とのすべての交差点が、投影対物系の鏡像化入射瞳平面と像平面との間にある。
【００１０】
有利な実施態様では、光軸ＨＡに対して回転対称であるように鏡を配置することが可能である。
【００１１】
本発明の有利な実施態様では、少なくとも１つの交差点が、物体平面までの光軸方向の第１の距離Ａ１を有し、鏡像化入射瞳が、物体平面までの第２の距離Ａ２を有し、距離Ａ１とＡ２は、Ａ２が常にＡ１より小さいという規則に従い、Ａ２＜０．９・Ａ１であることが好ましく、Ａ２＜０．８・Ａ１であることがさらに好ましく、Ａ２＜０．７・Ａ１であることが特に好ましく、Ａ２＜０．５・Ａ１であることが最も好ましい。 
【００１２】
この種の対物系は、たとえば光学要素を配置するのに十分な設計空間を、鏡像化入射瞳の領域に残している。
【００１３】
この応用では、投影対物系は、物体平面から像平面に放射を方向付けるように配置された複数の光学要素を用いて、物体平面から像平面までの放射を結像させるように配置された投影系である。
【００１４】
特に、入射瞳のバック・フォーカスが負である、この種の投影対物系を投影露光装置に用いると、モジュール設計の可能性が開ける。投影露光装置は、一般に、照明系と投影対物系とで構成される。照明系は、物体平面内の視野を照明するように動作し、投影対物系は、物体平面内に配置された物体の像を像平面に投影するように動作する。モジュール構成の投影露光装置では、照明系の各要素が第１の設計空間に配置され、投影対物系の各要素が第２の設計空間に配置されるように、光線経路の形状が選択される。したがって、照明系は第１のモジュールを形成し、投影対物系は第２のモジュールを形成する。それぞれのモジュールは装置から隔てられ、したがって、他のモジュールに影響しないようにすることが可能である。たとえば、照明系の保守または調整が必要な場合は、たとえば、投影系に影響を及ぼすことなく、照明系を交換することが可能である。
【００１５】
さらに、この種の投影露光装置の特徴は、透過率が高いことであり、これは、米国特許出願公開第２００５／０８８７６０号に記載されているように、入射瞳のバック・フォーカスが負であることにより、照明系内の鏡を節約することが可能なためである。
【００１６】
本発明による系では、たとえば、二重にファセットされた照明系の瞳ファセット鏡のような光学要素を、投影対物系の光軸の領域に、バック・フォーカスを負にして配置することが可能であり、これは、この設計空間が投影対物系の鏡には必要でないためと、さらに、この種のファセット鏡に占有された設計空間を通過する、結像光線パターンの光線がないためである。
【００１７】
さらに、本発明の特に有利な実施態様では、別の実施態様であれば光線経路を曲げるために物体平面の前の照明系に配置されるであろうかすめ入射鏡を避けるように、投影系が構成される。この措置も、この種の対物系が用いられているマイクロリソグラフィ投影露光装置の透過率を上げるように作用する。
【００１８】
本発明の好ましい実施態様では、投影対物系は、少なくとも４枚の鏡を含み、特に好ましい実施態様では、少なくとも６枚の鏡を含む。
【００１９】
本発明の好ましい実施態様では、投影対物系内に開口絞り平面が１つだけ形成される。対物系は、好ましくは、第１と第２の数の鏡を有する第１と第２の副対物系に分割され、第２の副対物系は開口絞り平面を含む。第２の副対物系は、好ましくは、２枚の鏡、すなわち、全部で６枚の鏡を有する実施態様における第５と第６の鏡を有し、第１の副対物系は、第１、第２、第３、第４の鏡を含む。
【００２０】
本発明による、入射瞳のバック・フォーカスが負である投影対物系の像側開口数は、好ましくはＮＡ＝０．２、より好ましくはＮＡ＝０．２５、最も好ましくはＮＡ＝０．３の条件を満たす。
【００２１】
投影対物系の一設計では、第１の鏡の鏡面が凸形鏡面として構成され、第２の鏡の鏡面が凹形鏡面として構成され、第３の鏡の鏡面が凹形鏡面として構成され、第４の鏡の鏡面が凸形鏡面として構成され、第５の鏡の鏡面が凸鏡面として構成され、第６の鏡の鏡面が凹形鏡面として構成される。
【００２２】
対物系内部のドリフト経路を可能な限り最長にするために、少なくとも６枚の鏡、またはちょうど６枚の鏡を有する投影対物系の実施態様を、第１と第２の鏡を有する第１の部分対物系と、第３、第４、第５、第６の鏡を有する第２の部分対物系とに細分することが考えられ、その場合、第１の部分対物系と第２の部分対物系との間の光軸に沿ったの幾何学的距離は、対物系の全体長さの３０％より長く、好ましくは４０％より長く、より好ましくは５０％より長く、特に好ましくは、対物系の全体長さの６０％より長い。「対物系の全体長さ」という用語は、投影対物系の物体平面から像平面までの、光軸方向に測定された距離を意味する。
【００２３】
本発明のさらに好ましい実施態様では、入射瞳のバック・フォーカスが負である投影対物系において、投影対物系の第１の鏡に向かって進む入射主光線（ＣＲＥ）が、鏡面に反射した主光線（ＣＲＲ）と投影対物系の光軸（ＨＡ）との間の経路上にある、投影対物系のメリジオナル平面の中を伝搬することが考えられる。これを図１ｈに示す。このケースでは、入射主光線（ＣＲＥ）および反射主光線（ＣＲＲ）が、両方とも、同じ視野点（たとえば、中心視野点）に関連付けられる。
【００２４】
物体平面から伝搬して第１の鏡に入射する主光線（ＣＲＥ）が、鏡面に反射した主光線（ＣＲＲ）と投影対物系の光軸（ＨＡ）との間の、投影対物系のメリジオナル平面内を延びる経路にあれば、光学要素（たとえば、照明系の瞳ファセット鏡、またはかすめ入射鏡）を取り付けるのに十分な設計空間を、特に対物系の前方部分に確保することができる。
【００２５】
投影対物系の代替実施態様として、物体平面から像平面までの光線経路上に少なくとも１つの中間像を形成することが考えられる。
【００２６】
入射瞳のバック・フォーカスが負である投影対物系の代替実施態様では、投影対物系のメリジオナル平面において、物体平面から第１の鏡（Ｓ１）までの光線経路が、第２の鏡（Ｓ２）から像平面までの光線経路と交差し、物体平面と第１の鏡（Ｓ１）との間に鏡が追加配置されないように、対物系が設計される。
【００２７】
本文脈における「メリジオナル平面」という用語は、投影対物系の光軸（ＨＡ）と、物体平面内の視野の中心視野点とを含む平面を意味する。投影対物系内の光線経路は、対物系の、物体平面に最も近い部分において、自身と交差することが好ましい。投影対物系のこの部分は、レチクルが配置される物体平面までの距離が短い鏡を含む。強く好ましくは、物体から第１の鏡まで進む光束が、第２の鏡から第３の鏡まで伝搬する光束と交差する。これにより、特に、第２の鏡を光軸から遠くに配置することが可能になる。開口絞りは、第２の鏡と第３の鏡との間に配置されることが好ましく、第３の鏡と同様に、物体平面からの軸方向の距離が長い。
【００２８】
この種の投影対物系は、４枚の鏡を含むことが好ましく、６枚の鏡を含むことが特に好ましい。 
【００２９】
入射瞳のバック・フォーカスが負である、本発明による投影対物系においては、第１と第２の鏡の、光軸からの距離を長くすると、光軸と、中心視野点に向かう主光線（ＣＲ）との交差点またはその近くに光学要素（具体的には、光学積分器）を配置することが可能になる。
【００３０】
米国特許出願公開第２００５／００８８７６０号に開示されている、バック・フォーカスが負である系と異なり、本発明による投影対物系の実施態様は、光線経路を曲げるために物体平面の前に鏡を配置することが、もはや不要である。それによって、系の透過率が大幅に上がる。さらに、この種の投影対物系を投影露光装置で使用することにより、照明系の光線経路と投影系の光線経路との交差が避けられ、それによって、投影露光装置は、その空間配置および技術的構成に関して、モジュール設計が可能になる。
【００３１】
中間像を有する投影対物系の特に好ましい実施態様では、対物系が６枚の鏡を有する場合には、中間像が、対物系の第４の鏡と第５の鏡との間に形成されることが好ましい。
【００３２】
本発明による、バック・フォーカスが負である投影対物系が、６枚の鏡を含む対物系として構成されている好ましい実施態様では、第１の鏡の鏡面が凹形であり、第２の鏡の鏡面が凹形であり、第３の鏡の鏡面が凸形であり、第４の鏡の鏡面が凹形であり、第５の鏡の鏡面が凸形であり、第６の鏡の鏡面が凹形である。
【００３３】
開口絞りは、第２の鏡と第３の鏡との間に配置されることが好ましい。投影対物系の像側開口数ＮＡは、０．２より大きいことが好ましく、０．２５より大きいことがより好ましく、０．３より大きいことが特に好ましい。
【００３４】
好ましい実施態様では、本発明による対物系は、入射瞳のバック・フォーカスが負であり、像側波面収差ＷRMSが０．０１λ未満であり、各鏡において最大入射角度が２１°未満である反射光学投影対物系である。像側波面収差ＷRMSは０．０７λであることが好ましく、０．０６λであることが特に好ましい。メリジオナル平面における、各鏡に対する最大入射角度は２０°であることが好ましい。記号λは、ここでは、物体平面から像平面までの結像光線経路に沿って投影対物系を横断する光の波長を表す。
【００３５】
好ましい実施態様の投影対物系は、少なくとも４枚の鏡を有し、物体平面から像平面までの光線経路における第１の鏡と第４の鏡が凸面鏡である。
【００３６】
メリジオナル平面内のすべての鏡のうちの最大鏡径は、特に好ましくは１９０ｍｍ未満であり、さらに好ましくは１８０ｍｍ未満である。
【００３７】
ここまでに挙げた個々の尺度（たとえば、開口のサイズ、対物系の鏡の数、入射角度、鏡径など）のすべては、本明細書に示したすべての実施態様について（したがって、本発明の趣旨から逸脱することなく）任意の組合せが可能である。これらの組合せのすべてが、本発明についての開示内容の範囲内にある。
【００３８】
本発明は、マイクロリソグラフィ投影対物系だけでなく、マイクロリソグラフィ投影露光装置も提供する。本発明によるマイクロリソグラフィ投影露光装置は、照明光束によって横断される照明系を含み、さらに、物体視野が照明される物体平面と、投影対物系とを含み、投影対物系は、物体平面から像平面までの結像光線経路によって横断され、投影対物系は、バック・フォーカスが負である入射瞳を有する。マイクロリソグラフィ投影露光装置は、照明系の、光線経路内の最後から２番目の位置にある光学部品から物体平面まで伝搬する照明光束が、反射性物体（すなわち、レチクル）の近傍を除き、メリジオナル平面内で結像光線経路と交差しないように設計される。
【００３９】
入射瞳のバック・フォーカスが負である投影露光装置では、光学要素（たとえば、光学積分器の一部、あるいは第２のファセットされた光学要素（いわゆる瞳ファセット鏡））を鏡像化入射瞳の領域に配置することが可能である。結果として、第２のファセットされた光学要素の像を生成する光学結像要素を省略することが可能である。
【００４０】
これにより、バック・フォーカスが正である、従来技術の既知の投影露光装置より透過率が高くなるように、本発明に従って設計されたマイクロリソグラフィ投影露光装置を特定することが可能になる。「透過率」という用語は、光源から発せられた光の一部分が、マイクロリソグラフィ投影露光装置を通過し、投影される物体が配置されている像平面に入射することを意味する。マイクロリソグラフィ投影露光装置内の鏡の数は、透過率に対して特に重要な意味がある。これは、多層鏡の、ＥＵＶ波長での反射率がせいぜい約７０％だからである。第１の設計のマイクロリソグラフィ投影露光装置が、第２の設計のマイクロリソグラフィ投影露光装置より鏡を２枚多く含んでいるとすると、第１の設計のマイクロリソグラフィ投影露光装置における透過率は、その２枚多い鏡によって、第２の設計のマイクロリソグラフィ投影露光装置の約２分の１に下がる。これは、２枚の鏡のそれぞれの反射率が約７０％だからである。
【００４１】
照明光線経路および投影光線経路が互いに交差しなくなるので、本発明による系の全体設計にモジュール設計を適用することが可能になり、これは、照明系を、その空間配置と技術的構成に関して、投影対物系から隔離することが可能になることを意味する。モジュール設計は、照明系の要素を第１の設計空間に配置し、投影対物系の要素を第２の設計空間に配置することによって達成される。この種のマイクロリソグラフィ投影装置の場合は、非常にシンプルな方法（複数）で、照明系と投影対物系とを隔離することが可能である。
【００４２】
本発明の第１の実施態様では、投影対物系が、物体平面から像平面までの光線経路において中間像を有しないように、投影対物系のレイアウトが設計される。代替実施態様では、対物系の、物体平面に最も近い部分（すなわち、物体平面までの幾何学的距離がより短い部分）で、対物系の光線経路同士が交差する。
【００４３】
入射瞳のバック・フォーカスが負である対物系を含むマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系は、様々な方法で構成可能である。
【００４４】
かくして、第１の実施態様は、照明系が、二重にファセットされた照明系であるように設計することが可能である。
【００４５】
二重にファセットされた照明系は、多数の第１のファセット（いわゆる視野ファセット）を有する第１のファセットされた鏡と、多数の第２のファセット（いわゆる瞳ファセット）を有する第２のファセットされた鏡とを有することを特徴とする。上述のように、この種の系は、投影対物系の鏡像化入射瞳の中または近くに瞳ファセットが配置された、第２のファセットされた要素を有する。好ましい実施態様における瞳ファセット鏡は、約２００〜３００個の瞳ファセットを有することが可能であり、これらは、オプションとして、切換制御されることによって、第１のファセットから第２のファセットへの対応関係が変更されることが可能であるように設計可能である。設定の調整のために第１のファセットから第２のファセットへの対応関係を変更することは、二重にファセットされた照明系において、たとえば、第１のファセットされた光学要素を視野ファセットと交換することによって達成される。波長１９３ｎｍに対して設計されたシステム、特に波長１００ｎｍに対して設計されたシステム、好ましくはＥＵＶ波長範囲の１０〜３０ｎｍに対して設計されたシステムにおいて、ファセットは反射板（すなわち、鏡）として設計される。
【００４６】
二重にファセットされた照明系の代わりに、投影対物系の鏡像化入射瞳の中または近くにディフューザが配置された照明系を指定することも可能である。この種のディフューザは、たとえば、多数の拡散中心を有することが可能である。これらの拡散中心は、たとえば、搬送台上に並べられた５００〜１０００個またはそれ以上の小さな鏡ファセットによって構成されることが可能である。このディフューザに入射する光は、拡散中心からすべての方向に散乱する。
【００４７】
拡散中心を、主に円形またはやや楕円形に並べることにより、光源からの入射光を、所定形状（すなわち、アーチ形）で、立体角が大きい要素に向かって拡散させる光源が形成される。
【００４８】
ディフューザ板を有する、この種の設計の利点は、二重にファセットされた照明系と異なり、物体平面内の視野の照明、および瞳平面の照明に必要な光学要素が１つ少ないので、二重にファセットされた照明系より透過率が高くなることである。
【００４９】
瞳平面内の照明の設定を制御するために、ディフューザの前または後の光線経路内に開口絞りを配置することを設計に含めることが可能である。
【００５０】
照明系の、特に有利な実施態様は、視野平面と瞳平面または共役瞳平面の照明のために、位置可変または視野依存のディフューザまたは光学積分器を含むことである。この種のディフューザは、鏡面反射板とも称される。鏡面反射板は、瞳平面、または瞳平面に関連付けられた共役平面に配置されなくてもよいので、光線経路内の他のシステム要素との関連でディフューザが最適配置されるように、マイクロリソグラフィ投影露光装置を設計することが可能である。ディフューザは、高精度の角度を有する個々のファセットを簡単に生成できるようなサイズであることが好ましい。鏡ファセットのサイズは、好ましくは２ｍｍより大きく、より好ましくは３ｍｍより大きく、特に好ましくは５ｍｍより大きい。
【００５１】
腎臓形に設計されることが好ましい、ディフューザの最適な（すなわち、ほぼ無損失の）照明のために、光源からディフューザまでの光線経路内の、ディフューザの前に、光学要素（具体的には、軸外円錐成分を有する自由曲面として構成されることが好ましい垂直入射鏡）を配置する。この種の鏡は、円錐軸を含まない、円錐の一部分である。この種の円錐の軸外部分が照明されると、ディフューザの腎臓形とほぼ一致する、完全には環状でない照明が得られる。
【００５２】
光線経路の先に向かって垂直入射鏡を配置することは、フィルタリング効果が得られるという、さらなる利点を有する。垂直入射鏡の多層コーティングは、本質的に、波長スペクトルの使用可能部分にある放射だけを反射し、したがって、有用な光（すなわち、たとえばＥＵＶ系の場合はλ＝１３．５の波長範囲の光）だけがディフューザに到達するという結果が得られる。多層鏡のフィルタリング効果は、鏡の形状に依存しない。
【００５３】
ディフューザの個々のファセットを平面鏡として構成する場合（製造工程において有利な設計）、光学要素（具体的には、垂直入射鏡）をディフューザの後の光線経路に配置することが可能である。このように配置すると、ディフューザの後に配置された垂直入射鏡が、光源の、強度に拡大された像を、照明される物体が収容される物体平面に投影する。位置可変または視野依存のディフューザは、この物体平面において、光源の、互いに重なり合った多数の像を生成する。垂直入射鏡がさらに、屈折力を有するように設計されると、像の変倍比率を、垂直入射鏡を用いて設定することが可能になる。結果として、位置可変または視野依存のディフューザのサイズに関係なく、設定された結像変倍比率に基づく同じ照明が、瞳平面において常に得られる。
【００５４】
これにより、ディフューザを非常に大きなサイズで設計することが可能になり、このことは、面が大きいことにより、ディフューザの放射露光が低減され、それによって、ディフューザの熱ストレスが低減されるという利点がある。
【００５５】
前述の、軸外円錐成分を有する自由曲面の鏡の代わりに、光源の光を集めて、ディフューザに向かって反射させるコレクタに腎臓形の設計を施すことにより、位置可変または視野依存のディフューザの腎臓形の照明を得ることも可能になる。この考えは、反射の数が少ないことから、透過率が高い、特に効率的な照明系を可能にする。特に好ましいのは、マイクロリソグラフィ投影露光装置のコレクタとしてかすめ入射コレクタが用いられ、照明系の光線パターンが中間像を含まないことである。これにより、レチクルの直前にディフューザを配置することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１ａ】入射瞳の負のバック・フォーカスを可視化した図である。
【図１ｂ】マイクロリソグラフィ投影露光装置の概略図である。
【図１ｃ】像側開口数を定義する光線の円錐を示す図である。
【図１ｄ】メリジオナル断面内の鏡面の一部分を示す図である。
【図１ｅ】メリジオナル平面に直交する平面にある鏡面の一部分を示す図である。
【図１ｆ】円環視野の形状を示す図である。
【図１ｇ】米国特許出願公開第２００５／０８８７６０号に記載の従来技術による、入射瞳のバック・フォーカスが負である投影対物系を有するマイクロリソグラフィ投影露光装置を示す図である。
【図１ｈ】第１の鏡の近傍における光線経路の形状を説明する概略図である。
【図２ａ】本発明による、入射瞳のバック・フォーカスが負であって、物体平面から像平面までの光線経路に中間像が形成されない投影対物系を実現する第１の例を示す図である。
【図２ｂ】表１である。
【図３ａ】第１の実施形態による投影対物系の代替を示す図である。
【図３ｂ】表２である。
【図４】図２ａによる投影対物系を含むマイクロリソグラフィ投影露光装置を示す図である。
【図５ａ】第１の部分対物系の中のメリジオナル平面において光線経路同士が交差する、入射瞳のバック・フォーカスが負である投影対物系の第２の実施形態である。
【図５ｂ】表３である。
【図６ａ】第２の実施形態による投影対物系の第１の代替系を示す図である。
【図６ｂ】表４である。
【図６ｃ】第２の実施形態による投影対物系の第２の代替系を示す図である。
【図６ｄ】表５である。
【図７】バック・フォーカスが負である投影対物系、狭帯域波長フィルタとして動作する垂直入射鏡、ならびに第１と第２のファセットされた光学要素を有する、マイクロリソグラフィ投影露光装置の第１の実施形態を示す図である。
【図８】瞳平面内、または瞳平面の後の光線経路内にディフューザが配置されたマイクロリソグラフィ投影露光装置を示す図である。
【図９】マイクロリソグラフィ投影露光装置の第３の実施形態を示す図である。
【図１０】位置可変または視野依存のディフューザを有する、マイクロリソグラフィ投影露光装置の第４の実施形態を示す図である。
【図１１】光線経路において、位置可変または視野依存のディフューザの前に、自由曲面および円錐成分を有する垂直入射鏡がある、光源からディフューザまでの光線パターンを示す図である。
【図１２】位置可変または視野依存のディフューザと、ディフューザを腎臓形に照明するために光線経路においてディフューザの前に配置されたコレクタ鏡とを有する、マイクロリソグラフィ投影露光装置の第５の実施形態を示す図である。
【図１３】中間像を有さず、位置可変または視野依存のディフューザを有する、照明系を有する、マイクロリソグラフィ投影露光装置の第６の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
以下では、本発明の実施形態の例を説明し、図に示す。
【００５８】
以下では、何ら限定的でない例を示す図面を参照することにより、本発明を説明する。
【００５９】
まず、図１ａ〜１ｈを参照して、すべての実施形態において用いられ、示されたすべての例に関連する一般概念を下記に詳細に説明する。
【００６０】
図１ａは、本明細書において負のバック・フォーカスと称する概念を可視化したものである。
【００６１】
図１ａは、たとえば図１ｆに示したような照明視野の中心視野点に向けられた照明光束の主光線ＣＲＢを示す。図に示すように、反射性物体ＲＥＦＬＯＢＪ（たとえば、レチクル）に反射した、照明光束の主光線ＣＲＢは、今度は投影光束の主光線として、投影対物系に入射する。図には、第１の鏡Ｓ１と第２の鏡Ｓ２を示している。「入射瞳のバック・フォーカスが負である」とは、反射性物体（たとえば、レチクル）の場所における主光線角度γが正であることを意味する。主光線角度γは、反射性物体ＲＥＦＬＯＢＪの法線方向ＮＯに対する主光線ＣＲＰの傾きの角度である。入射瞳のバック・フォーカスが負である系の場合、角度γは、定義によって正であり、反時計回りに測定される。
【００６２】
反射性物体ＲＥＦＬＯＢＪが配置されている物体平面において入射瞳ＶＥを鏡像化することにより、鏡像化入射瞳ＲＥが得られる。入射瞳ＶＥのバック・フォーカスが負である場合、鏡像化入射瞳ＲＥは、物体平面の像側に形成される。言い換えると、鏡像化入射瞳ＲＥと、（たとえばウェハが配置される）像平面とが、物体平面に対して同じ側にある。
【００６３】
図１ｂは、マイクロリソグラフィ投影露光装置２１００を示す。マイクロリソグラフィ投影露光装置２１００は、光源２１１０、照明系２１２０、投影対物系２１０１、ならびに支持構造物またはワーク面２１３０を含む。さらに、デカルト座標系が示されている。光源２１１０からの放射は、照明系２１２０に向けられている。照明系２１２０は、光源２１１０から発生する放射に対して影響力を有する。それは、たとえば、放射を均質化したり、（たとえば、図示された方向転換鏡２１２１を用いて）放射の光線束２１２２を、物体平面２１０３内に位置するマスク２１４０に方向付けたりする影響力である。投影対物系２１０１は、マスク２１４０に反射した放射を、像平面２１０２内に位置する基板面２１５０に投影する。本発明によれば、物体側の光線束２１４２は、正の主光線角度γを有する主光線ＣＲＰを有する。図にはさらに、マスク２１４０の近傍における物体平面２１０３の面法線方向ＮＯも示されている。基板２１５０は支持構造物２１３０によって支持または保持されており、その支持構造物２１３０が基板２１５０を投影対物系２１０１に対して動かすことによって、投影対物系２１０１がマスク２１４０の像を基板２１５０の様々な領域に投影する。
【００６４】
投影対物系２１０１は、光軸２１０５を含む。図１ａに示すように、投影対物系２１０１は、マスク２１４０の、投影対物系２１０１の光軸を含まない部分を像平面２１０２に投影させる。光源２１１０は、マイクロリソグラフィ投影露光装置を動作させるために用いられる動作波長λの電磁放射を行うように選択される。記載した例のいくつかでは、光源２１１０は、ＥＵＶ放射を発するレーザ・プラズマ源またはプラズマ放電源である。代替として、他の波長に適した光源を用いることも可能であり、たとえば、電磁スペクトルの青帯域またはＵＶ帯域の放射を、たとえば、それぞれ３６５ｎｍまたは２４８ｎｍで行う発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いることが可能である。これは特に、広帯域光源が鏡システムとともに用いられるシステムの場合に好ましい。
【００６５】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の動作波長λは、電磁スペクトルの紫外帯域または極紫外（ＥＵＶ）帯域にある。動作波長は、たとえば、１９３ｎｍ以下、特に１００ｎｍ以下であることが可能である。本明細書に記載の実施形態の例では、動作波長は、たとえば、１９３ｎｍ程度であり、好ましくは１５７ｎｍ程度であり、特に好ましくは、ＥＵＶ帯域の波長（具体的には、１３ｎｍの近傍）である。
【００６６】
特に短波長である放射を用いることが特に望ましく、これは、投影対物系の光学分解能が、一般に、用いられる動作波長に比例するからである。この理由により、より短い波長を用いる投影対物系は、より長い波長を用いる同種の投影対物系に比べて、像の、より微細な構造を解像することが可能である。
【００６７】
照明系２１２０は、ほぼ均一な強度分布を有する平行光ビームを発生させる光学部品を含む。照明系２１２０はさらに、光束２１２２をマスク２１４０に方向付けるよう動作する光学的構成を含む。特に好ましい実施形態では、照明系２１２０はさらに、光線束の固有の偏光特性を発生させる部品を含む。
【００６８】
像平面２１０２は、物体平面２１０３から距離Ｌだけ離れており、この距離を、投影対物系２１０１の全長Ｂとも称する。
【００６９】
本明細書に記載の実施形態の例では、この全長は、１メートルから約３メートルの範囲にあり、好ましくは、約１．３ｍ〜２．５ｍの範囲にある。
【００７０】
実施形態の特定の例では、全長は２ｍ未満であり、たとえば、１．９ｍ未満であり、好ましくは１．８ｍ未満であり、より好ましくは１．７ｍ未満であり、さらに好ましくは１．６ｍ未満であり、特に好ましくは１．５ｍ未満である。
【００７１】
投影対物系２１０１は、像平面２１０２内の投影視野の、対応する寸法に対する、物体平面２１０３内の視野の寸法の比に該当する結像係数を有する。一般に、リソグラフィ・システムに用いられる投影対物系は、縮小投影対物系であり、これは、像の寸法が物体の寸法より小さいことを意味する。したがって、いくつかの例では、投影対物系２１０１が、物体平面２１０３の寸法の２分の１から１０分の１（好ましくは４分の１から５分の１）に縮小された像寸法を有する視野を像平面２１０２内に生成することが可能である。しかしながら、拡大像、または物体と同サイズの像を生成する投影対物系を開発することも可能である。
【００７２】
図１ｃは、物体を像平面２１０２に投影する光束の周縁光線２１５２を示す。周縁光線２１５２は、光線の円錐を決めている。
【００７３】
光線の円錐の角度は投影対物系２１０１の像側開口数（ＮＡ）に関連付けられる。像側開口数は、ＮＡ＝ｎ0・ｓｉｎΘNAで表される。ｎ0は、基板２１５０の付近の媒体の屈折率である。この媒体は、たとえば、空気、窒素、水、または真空である。記号ΘNAは、投影対物系２１０１の周縁光線によって決まる角度を表している。
【００７４】
一般に、投影対物系２１０１は、像側の開口数ＮＡが比較的大きい。たとえば、投影対物系２１０１の像側開口数ＮＡは、いくつかの実施形態では０．１５より大きく、特に０．２０より大きく、０．２５より大きい場合さえある。投影対物系２１０１の光学分解能は、一般に、波長および像側開口数ＮＡの関数として変動する。
【００７５】
投影対物系の分解能に対する、波長と像側開口数との関係は、次式で概算することが可能である。
Ｒ＝ｋ・（λ／ＮＡ）
ただし、Ｒは、投影対物系の最小分解能であり、ｋは、プロセス係数と呼ばれる無次元係数である。プロセス係数ｋは、様々な因子（たとえば、像投影の偏光特性や、選択された照明モード）の関数として変動する。プロセス係数ｋは、一般に、０．４〜０．８の範囲にあるが、用途によっては、０．４を下回ることも０．８を上回ることもありうる。
【００７６】
いくつかの実施形態における投影対物系２１０１は、分解能が比較的高い（すなわち、Ｒの数値が比較的小さい）。たとえば、分解能Ｒの値は１５０ｎｍ以下であり、好ましくは１３０ｎｍ以下であり、さらに、より好ましくなる方向には、１００ｎｍ以下、７５ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、４０ｎｍ以下、３５ｎｍ以下、３２ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２８ｎｍ以下、２５ｎｍ以下、２２ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、１８ｎｍ以下、１５ｎｍ以下、１４ｎｍ以下、１３ｎｍ以下、１２ｎｍ以下、１１ｎｍ以下であり、最も好ましくは１０ｎｍ以下である。投影対物系２１０１によって形成される像の品質は、様々な方法で定量化することが可能である。
【００７７】
たとえば、像の、理想的な像点からの偏差の測定値または計算値に基づいて、像を特徴付けたり、像の品質レベルを定量化したりすることができる。これらの偏差は、通常、収差と呼ばれる。波面の、理想的な、または所望の形状からの収差を定量化するために用いられる尺度として、二乗平均平方根波面収差またはＲＭＳ値ＷRMSが知られている。ＷRMSの定義は、たとえば、「Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ」（Ｖｏｌ．１、２nd  ｐａｒｔ、Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｂａｓｓ  （ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ），Ｉｎｃ．（１９９５）、３５．３頁）に示されている。一般的な法則として、対物系のＷRMS値が低いほど、波面の、所望の、または理想的な形状からの偏差が小さくなり、像の品質が良好になる。
【００７８】
好ましい実施形態では、投影対物系２１０１は、像平面２１０２内の像のＷRMS値が非常に小さい。たとえば、投影対物系２１０１のＷRMS値は約０．１・λ以下であり、好ましくは０．０７・λ未満であり、さらに、より好ましくなる方向には、０．０７・λ未満、０．０６・λ未満、０．０５・λ未満、０．０４５・λ未満、０．０４・λ未満、０．０３５・λ未満、０．０３・λ未満、０．０２５・λ未満、０．０２・λ未満、０．０１５・λ未満、０．０１・λ未満、０．００８・λ未満であり、最も好ましくは０．００６・λ未満である。
【００７９】
像の品質を評価するために用いることが可能な別の尺度として、像視野の湾曲（像側湾曲と呼ばれる）がある。像側湾曲は、視野点の関数としての、焦点面の軸位の山−谷間の変動（言い換えると、焦点面の最大視野変動）として定義される。いくつかの実施形態では、投影対物系２１０１は、像平面２１０２内の像の像側湾曲が比較的小さい。たとえば、投影対物系２１０１の像側湾曲は２０ｎｍ未満であり、好ましくは１５ｎｍ未満であり、さらに、より好ましくなる方向には、１２ｎｍ未満、１０ｎｍ未満、９ｎｍ未満、８ｎｍ未満、７ｎｍ未満、６ｎｍ未満、５ｎｍ未満、４ｎｍ未満、３ｎｍ未満、２ｎｍ未満であり、最も好ましくは１ｎｍ未満である。
【００８０】
投影対物系の光学性能を評価するために用いることが可能な別の尺度として、歪みがある。歪みは、視野点に依存する、像平面内の像点の理想的な位置からの像点の偏差の最大絶対値として定義される。いくつかの例における投影対物系の歪みは比較的小さく、１０ｎｍ以下であり、好ましくは９ｎｍ以下であり、さらに、より好ましくなる方向には、８ｎｍ以下、７ｎｍ以下、６ｎｍ以下、５ｎｍ以下、４ｎｍ以下、３ｎｍ以下、２ｎｍ以下であり、最も好ましくは１ｎｍ以下である。
【００８１】
投影対物系は、反射光学投影対物系であっても、反射屈折光学投影対物系であってもよい。反射光学投影対物系は、たとえば鏡などのような、排他的反射性光学要素を有する。反射屈折系は、反射性であり屈折性である光学要素を有する。
【００８２】
対物系が反射系として構成されている場合、対物系は、マスク２１４０から基板２１５０に伝搬する放射が鏡に反射して、マスク２１４０の像が基板２１５０の表面に形成されるように配置された多数の鏡を含む。以下のパラグラフに記載したように構成された、特殊な設計の投影対物系がある。一般的に言えば、鏡の数、サイズ、構造は、投影対物系２１０１の所望の光学特性と、投影露光装置２１００の物理的境界条件とによって決まる。
【００８３】
投影対物系２１０１内の鏡の数は、様々であってよい。一般に、鏡の数は、対物系の光学特性に対して課せられる様々な要件に関連する。
【００８４】
特定の実施形態では、投影対物系２１０１の鏡の数は２枚以上であり、好ましくは４枚以上であり、さらに、より好ましくなる方向には、５枚以上、６枚以上、７枚以上であり、最も好ましくは８枚以上である。対物系の鏡が物体平面と像平面との間に配置される、本発明の特に好ましい実施形態では、投影対物系２１０１が偶数枚（たとえば、４枚、６枚、または８枚）の鏡を有する。
【００８５】
投影対物系２１０１は、一般に、正の光学的屈折力を有する１枚または複数枚の鏡を含む。これは、言い換えると、鏡の反射部分が凹面を有し、したがって、凹面鏡または凹形鏡と呼ばれることを意味する。投影対物系２１０１は、２枚以上（たとえば３枚以上、特に４枚以上）の凹面鏡を含むことが可能である。投影対物系２１０１はさらに、負の光学的屈折力を有する１枚または複数枚の鏡を含むことも可能である。これは、１枚または複数枚の鏡が凸面の反射部分を有することを意味する。この種の鏡も、凸面鏡または凸形鏡と呼ばれる。いくつかの実施形態では、投影対物系２１０１は、２枚以上（特に３枚以上、さらに特に４枚以上）の凸面鏡を含むことが可能である。
【００８６】
特定の実施形態では、物体平面２１０３から発せられた放射が１つまたは複数の中間像を形成するように、鏡が投影対物系２１０１内に配置される。
【００８７】
１つまたは複数の中間像を有する、本発明の実施形態は、２つ以上の瞳平面を含む。好ましい実施形態では、それらの瞳平面のうちの少なくとも１つに、開口絞りが、物理的にアクセスできるように配置される。
【００８８】
鏡は、一般に、ある角度または角度範囲内で鏡の表面に入射する、投影対物系の動作波長の光の大部分を、ほぼ反射するように構成される。鏡は、鏡の表面に入射する、波長λの放射の、たとえば、５０％超を反射し、好ましくは６０％超、より好ましくは７０％超、さらに好ましくは８０％超、最も好ましくは９０％超を反射するように構成される。いくつかの実施形態では、鏡に複数の層のスタック（いわゆる多層スタック）が塗布され、これらの層は様々な材料からなり、スタックは、表面に入射する波長λの放射をほとんど反射するように設計される。スタックの各塗膜の光学的厚さは、約λ／４である。多層スタックは、２０個以上の層、好ましくは３０個以上の層、より好ましくは４０個以上の層、特に好ましくは５０個以上の層を含む。多層システムは、１０ｎｍ〜３０ｎｍの波長範囲の放射（たとえば、波長λが１３ｎｍまたは１１ｎｍの放射）を反射する鏡を形成するために、たとえば、モリブデンとシリコン、またはモリブデンとベリリウムからなる複数の交互層の組で構成される。
【００８９】
特定の実施形態における鏡は石英ガラスで作られ、アルミニウムの単層を塗布される。たとえば、波長が約１９３ｎｍの場合には、このアルミニウムの単層の上に、ＭｇＦ2、ＬａＦ2、Ａｌ2Ｏ3などの材料からなる誘電体層が重ねられる。
【００９０】
一般に、放射の、鏡で反射する部分は、放射の、鏡の表面への入射角の関数として変動する。像を生成する放射は、反射光学投影対物系内の複数の異なる経路を伝搬するので、放射の入射角は、鏡同士の間で異なることがある。このことを図１ｄに示した。この図は、鏡２３００の一部分の、メリジオナル平面に沿う断面を示している。鏡２３００は、凹面反射性鏡面２３０１を含む。異なる経路を通って面２３０１に到達した、像を生成する放射は、たとえば、光線２３１０、２３２０、２３３０で表される経路を含む。光線２３１０、２３２０、２３３０は、鏡面２３０１の一部分に入射する。鏡面２３０１のその部分において、鏡面上の面法線方向は変化し、光線２３１０、２３２０、２３３０の入射点に対して線２３１１、２３２１、２３３１で表される。光線２３１０、２３２０、２３３０は、それぞれ角度Θ2310、Θ2320、Θ2330で表面に入射する。
【００９１】
投影対物系２１０１内のすべての鏡について、像を生成する光線の入射角を様々な形式で表現することが可能である。可能な表現形式の１つでは、投影対物系２１０１のメリジオナル断面における、各鏡に入射する光線のそれぞれの最大角度を用いる。この最大角度をΘmaxで表す。一般に、角度Θmaxは、投影対物系２１０１の異なる鏡の間で異なることが可能である。本発明の特定の実施形態では、投影対物系２１０１のすべての鏡についての全体の最大値（Θmax）maxは、６０°以下であり、好ましくは５５°以下、特に５０°以下、最も特に４５°以下である。いくつかの例では、全体の最大値（Θmax）maxは、比較的小さく、たとえば、４０°以下であり、好ましくは３５°以下、より好ましくは３０°以下、特に２５°であり、最も特に２０°以下である。
【００９２】
別の可能性として、鏡に対する入射光を、物体平面内で照らされる視野の中心視野点の主光線の、メリジオナル断面における、各鏡に対する入射角度を用いて特徴付けることが可能である。この角度をΘCRで表す。主光線角度ΘCRに関しては、前書き部分で前述した内容も参照する。この場合も、投影対物系内の最大角度ΘCR（max）を、中心視野点の最大主光線角度として定義することが可能である。この角度ΘCR（max）は、比較的小さく、たとえば、４０°未満、好ましくは３５°未満、より好ましくは３０°未満、特に２５°未満、より特に２０°未満、さらに特別に１５°未満である。
【００９３】
投影対物系２１０１内の各鏡はさらに、投影対物系２１０１のメリジオナル断面における入射角度の範囲によって特徴付けられることもある。各鏡ごとの、角度Θの変動範囲をΔΘで表す。各鏡ごとの範囲ΔΘは、角度Θ(max)と角度Θ(min)との差として定義され、Θ(min)は、投影対物系２１０１のメリジオナル断面における、鏡面に入射する、像を形成する光線の最小入射角度を表し、Θ(max)は、既に前で定義したように、鏡面に対する、像を形成する入射光線の最大角度を表す。範囲ΔΘは、一般に、投影対物系２１０１内の鏡同士の間で異なり、鏡によっては比較的小さいことが可能であり、たとえば、２５°未満、好ましく２０°未満、特に１５°未満、さらに特に１０°未満である。一方、投影対物系２１０１内の他の鏡については、ΔΘは比較的大きい。たとえば、ΔΘは、２０°以上であり、特に２５°以上、特に好ましくは３０°以上、さらに好ましくは３５°以上、特に好ましくは４０°以上である。いくつかの実施形態では、すべての範囲ΔΘに対する最大値ΔΘmax、すなわち、各鏡ごとの変動範囲ΔΘの、投影対物系２１０１のすべての鏡を通しての最大値は、比較的小さく、たとえば、２５°未満、特に２０°未満、さらに特に１５°未満、よりさらに特に１２°未満、さらに特に１０°未満、よりさらに特に８°未満である。
【００９４】
図１ｅは、投影対物系で用いられるタイプの鏡２６６０の例を示す。鏡２６６０の形状は、円環の一部分、すなわち、直径Ｄの円形鏡２６７０の一部分である。鏡２６６０は、ｘ方向に最大寸法Ｍxを有する。実施形態の例では、寸法Ｍxは、８００ｍｍ以下、好ましくは７００ｍｍ以下であり、さらに、より好ましくなる方向には、６００ｍｍ以下、５００ｍｍ以下、４００ｍｍ以下、３００ｍｍ以下、２００ｍｍ以下であり、最も好ましくは１００ｍｍ以下である。
【００９５】
鏡２６６０は、メリジオナル断面２６７５に対して対称である。メリジオナル平面は、局所座標系のｙ軸とｚ軸によって定義される。鏡２６６０は、メリジオナル線２６７５の方向の寸法Ｍyを有し、ＭyはＭxより小さくても大きくてもよい。円形鏡の場合、たとえば、開口絞り平面内に配置された鏡の場合は、ＭxとＭyの寸法が等しい（すなわちＭx＝Ｍy）。いくつかの実施形態では、Ｍyは、０．１Ｍx近辺にあり、好ましくは０．２Ｍx以上であり、さらに、より好ましくなる方向には、０．４Ｍx以上、０．５Ｍx以上、０．６Ｍx以上、０．７Ｍx以上、０．８Ｍx以上であり、最も好ましくは０．９Ｍx以上である。一方、特定の実施形態におけるＭyは、１．１Ｍx以上であり、好ましくは１．５Ｍx以上、または２Ｍx〜１０Ｍxの範囲である。Ｍyは、約８００ｍｍ以下、好ましくは７００ｍｍ以下であり、さらに、より好ましくなる方向には、６００ｍｍ以下、５００ｍｍ以下、４００ｍｍ以下、３００ｍｍ以下、２００ｍｍ以下であり、最も好ましくは１００ｍｍ以下である。
【００９６】
投影対物系の鏡は、光軸２１０５と鏡とが交差するように配置されるが、光軸２１０５と鏡とが交差しないように配置されてもよい。
【００９７】
投影対物系２１０１は、設計次第で、様々な形状とサイズの鏡を広く含む。いくつかの例では、投影対物系の各鏡の最大寸法Ｄは、１０００ｍｍ以下であり、特に９００ｍｍ以下、好ましくは８００ｍｍ以下、特に好ましくは７００ｍｍ以下である。
【００９８】
一般に、投影対物系２１０１の視野の形状は、様々なであってよい。図１ｆは、円環視野とも呼ばれる円環部分２７００を示す。円環部分２７００は、ｘ寸法のＤx、ｙ寸法のＤy、半径寸法Ｄrによって特徴付けられる。ＤxとＤyは、それぞれ、ｘ方向とｙ方向で測定された視野寸法である。これらの寸法の大きさは、以下の説明の中で指定される。たとえば、像平面内の２６×２ｍｍ2の視野の場合は、寸法Ｄxが２６ｍｍであり、Ｄyが２ｍｍである。寸法Ｄrは、光軸２１０５から視野２７００の内側のへりまでを計測した円環半径を表す。円環視野部分２７００は、線２７１０で示される、ｙ／ｚ平面に平行な平面に対して対称である。一般に、Ｄx、Ｄy、Ｄrの大きさは、投影対物系２１０１の設計に応じて様々である。通常、ＤxはＤyより大きい。物体平面２１０３内と像平面２１０２内の視野寸法または視野測定値の相対的な大きさＤx、Ｄy、Ｄrは、投影対物系２１０１の拡大率または縮小率の関数として、様々な値をとる。いくつかの例では、像平面２１０２内のＤxは、比較的大きく、たとえば、１ｍｍより大きく、好ましくは３ｍｍより大きく、さらに、より好ましくなる方向には、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍ、１５ｍｍ、１８ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍより大きく、特に好ましくは３０ｍｍより大きい。像平面２１０２内の寸法Ｄyは、０．５〜５ｍｍの範囲にあり、たとえば、最大１ｍｍ、好ましくは最大２ｍｍ、特に最大３ｍｍであり、特に好ましくは最大４ｍｍである。通常、像平面２１０２内のＤrは、１０〜５０ｍｍの範囲にあり、たとえば１５ｍｍ以上、あるいは特に２０ｍｍ以上、好ましくは２５ｍｍ以上、特に好ましくは３０ｍｍ以上である。
【００９９】
一般的に言うと、たとえば矩形視野のような、他の視野形状の場合、投影対物系２１０１の像平面２１０２内の最大視野寸法または視野測定値は、１ｍｍより大きいことがあり、好ましくは３ｍｍより大きく、さらに、より好ましくなる方向には、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍ、１５ｍｍ、１８ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍより大きく、特に好ましくは３０ｍｍより大きい。図１ｅはさらに、中心視野点Ｚを示している。中心視野点Ｚは、局所ｘ−ｙ−ｚ座標系の原点を定義する。走査型マイクロリソグラフィ・システムの場合、ｙ方向は、一般に走査方向を示す。
【０１００】
一般に、投影対物系２１０１は、市販の光学設計プログラム（たとえば、ＺＥＭＡＸ、ＯＳＬＯ、Ｃｏｄｅ  Ｖ）を用いることにより、最適化と解析が可能である。波長、視野サイズ、開口数が、最初に決まって、投影対物系に必要とされる光学特性（たとえば、波面収差、テレセントリック性、均質性、歪み、像側湾曲など）を最適化することが可能である。以下では、本発明を実現する例を、光学データを用いて詳細に説明する。ここで示す光学データはすべて、Ｃｏｄｅ  Ｆ形式で与えられる。
【０１０１】
図１ｇは、米国特許出願公開第２００５／０８８７６０号で開示された、従来技術のマイクロリソグラフィ投影露光装置を詳細に示した図である。投影対物系１のバック・フォーカスは負である。照明系は、一次光源３と集光光学要素（いわゆるコレクタ）５を含む。コレクタ５は、かすめ入射コレクタである。光源から発せられた放射は、スペクトル・フィルタ７と開口絞り９によって、開口絞りの後では使用可能な（たとえば、波長が１３．５ｎｍの）放射だけが残るようにフィルタリングされる。格子要素の形のスペクトル・フィルタは、格子要素に入射する光を様々な方向に（たとえば、一次回折で）回折させる。開口絞りは、一次回折における、一次光源３の中間像１１の中または近くに配置される。投影露光装置はさらに、第１のファセットを有する第１のファセットされた光学要素１３（小さなファセット鏡として構成された、いわゆる視野ラスタ要素）と、第２のファセットを有する第２の光学要素１５（いわゆる瞳ラスタ要素）とを含む。視野ファセットを含む第１の光学要素１３は、一次光源３から到着した入射光束１７を多数の光束に分解する。これらの各光束は、瞳ラスタ要素を有する第２の光学要素１５が配置された場所またはその近くで合焦し、二次光源を形成する。
【０１０２】
図示した例のように、視野ラスタ要素が、照明される視野の形状を有する場合は、視野を整形する鏡を設ける必要がない。
【０１０３】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の物体平面２０においては、移送台１９上にレチクルが配置される。物体平面２０内に配置されたレチクルは、同様に搬送台２３上に配置された感光基板２２（たとえば、ウェハ）に、投影対物系１によって投影される。ここに示した投影対物系は、共通光軸ＨＡに対して調整された配置の６枚の鏡、すなわち、第１の鏡Ｓ１、第２の鏡Ｓ２、第３の鏡Ｓ３、第４の鏡Ｓ４、第５の鏡Ｓ５、第６の鏡Ｓ６を含む。投影対物系１は、入射瞳のバック・フォーカスが負である。照明系の第２のファセットされた光学要素１５は、関連する鏡像化入射瞳ＲＥの平面の中または近くに配置される。
【０１０４】
図１ｇから明らかであるように、従来技術の投影対物系の構成では、照明系と投影対物系との間で光線経路がそれ自体と交差するため、このシステムは、照明系を投影対物系から分離させようなモジュール構成には適さない。
【０１０５】
図１ｈは、本明細書において示した投影対物系の実施形態の多くの場合の光線経路を示しており、この投影対物系は、投影対物系の物体平面５１の領域と、物体平面から像平面までの光線経路において最初に入射する鏡Ｓ１の領域とにおいて負のバック・フォーカスを有する（図１ｈでは像平面を示していない）。図１ｈの記号ＣＲＥは、第１の鏡に入射する入射主光線を示し、ＣＲＲは、物体視野の同一視野点（たとえば、中心視野点）に属する反射主光線を示している。図１ｈからわかるように、本発明の好ましい実施形態では、投影対物系のメリジオナル平面内の入射光束の主光線ＣＲＥは、鏡Ｓ１の表面に反射した光束の主光線ＣＲＲと、投影対物系の光軸ＨＡとの間にある。
【０１０６】
さらに図１ｈでは、局所ｘ−ｙ−ｚ座標系と、物体視野が形成される物体平面５１に垂直な法線方向ＮＯと、主光線ＣＲＥが物体平面５１内の物体（図示せず）に反射する場合の正の主光線角度γとを示している。
【０１０７】
図２ａは、入射瞳のバック・フォーカスが負である６鏡式投影対物系の第１の実施形態を示しているが、これは、マイクロリソグラフィ投影露光装置のモジュール式設計構成には適さない。図２ａによる対物系は、物体平面１００、像平面１０２、第１の鏡Ｓ１、第２の鏡Ｓ２、第３の鏡Ｓ３、第４の鏡Ｓ４、第５の鏡Ｓ５、第６の鏡Ｓ６を有する。
【０１０８】
図２ａから明らかであるように、この図に示した投影対物系における物体平面１００から像平面１０２までの光線経路には中間像が形成されない。この対物系は、開口絞り平面１０４を１つだけ有し、これは、図示した例では、第５の鏡に接する場所、すなわち、第５の鏡Ｓ５と第６の鏡Ｓ６からなる、対物系の後方部分に位置する。開口絞り平面１０４をこのように配置することにより、対物系の前方部分の中の鏡Ｓ１とＳ２を光軸ＨＡから離して配置することが可能になる。この種の投影対物系を、物体平面内に反射性物体を有する投影露光装置において用いる場合は、対物系の前方部分の中の鏡を光軸から離して配置することにより、照明系の部品（具体的には、照明系のファセットされた光学要素）を、投影系の光軸上のこの空間に、つまり、鏡像化入射瞳ＲＥの中または近くに配置することが可能になる。図２ａに示した投影対物系は、像側開口数ＮＡが０．２５であり、縮小率が４である。像平面に投影された視野の視野サイズは２×２６ｍｍ2であり、これは、ｙ軸（図１ｅを参照）方向に測定された視野の寸法Ｄyが２ｍｍで、寸法Ｄxが２６ｍｍであることを意味する。図２に示した例では、第１の鏡Ｓ１の鏡面に入射する入射光線束の主光線ＣＲＥは、反射光線束の同じ視野点に対応する反射主光線ＣＲＲと投影対物系の光軸ＨＡとの間のメリジオナル平面上にある。図にはさらに、平面１０３内にある、投影対物系の鏡像化入射瞳ＲＥを示している。物体平面から像平面に伝搬する光ビーム１０５の主光線ＣＲの、光軸との交差点は、参照符号「ＣＲＯＳＳ」で示されている。本発明によれば、この、「ＣＲＯＳＳ」で示された交差点は、対物系の後方部分の、鏡像化入射瞳ＲＥがある平面１０３と、交差点ＣＲＯＳＳを含む平面との間のメリジオナル断面の中にある。図２ａの構成における投影対物系は、分解能が２２ｎｍであり、像側波面収差ＲＭＳが０．００８λであり、像側湾曲が７ｎｍであり、歪みが２．５ｎｍである。対物系は、中間像を有さず、アクセスできる開口絞り平面１０４を有する。前述のように、開口絞りＢは、第５の鏡に接する、（同時に瞳平面でもあり、交差点ＣＲＯＳＳを含む）アクセスできる開口絞り平面１０４の中に形成される。図２ａはさらに、交差点ＣＲＯＳＳを含む平面１０４の、物体平面１００からの光軸ＨＡ方向の距離Ａ１と、鏡像化入射瞳ＲＥを含む平面１０３の、物体平面１００からの距離Ａ２とを示している。この２つの距離は、規則Ａ２＜Ａ１に適合する。さらに図２ａは、第１の副対物系（ＳＵＢＯ１）と第２の副対物系（ＳＵＢＯ２）を示している。第２の副対物系（ＳＵＢＯ２）は開口絞りＢを含む。
【０１０９】
さらに図２ａからわかるように、投影対物系は、２つの部分系、すなわち、第１の部分系ＰＡＲＴ１と第２の部分系ＰＡＲＴ２に細分される。鏡Ｓ１とＳ２を有する第１の部分系ＰＡＲＴ１は、鏡Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６を有する第２の部分系ＰＡＲＴ２から、光軸ＨＡ方向に距離ＤＩＳだけ離れている。
【０１１０】
距離ＤＩＳは、第１の部分系ＰＡＲＴ１において物体平面１００から最も距離がある鏡の裏面と、第２の部分系ＰＡＲＴ２において像平面１０２から最も距離がある鏡の裏面との間の距離として定義される。図示したケースにおいては、距離ＤＩＳは、第１の鏡Ｓ１の裏面と第４の鏡Ｓ４の裏面との間の距離である。
【０１１１】
物体平面１００と像平面１０２との間の距離は１５００ｍｍであり、メリジオナル断面において計測された、すべての鏡のうちの最大鏡径、すなわち、最大寸法Ｍyは１３１ｍｍであり、ｘ方向に計測された、すべての鏡のうちの最大鏡径、すなわち、最大寸法Ｍxは３７０ｍｍである。
【０１１２】
第１の鏡Ｓ１から、第２の鏡Ｓ２、第３の鏡Ｓ３、第４の鏡Ｓ４、第５の鏡Ｓ５、第６の鏡Ｓ６までのシーケンスにおいて、それぞれの鏡の湾曲はＮ−Ｐ−Ｐ−Ｎ−Ｎ−Ｐ、すなわち、凸−凹−凹−凸−凸−凹である。
【０１１３】
第１の実施形態の主光線角度γ、すなわち、物体平面１００内の視野の中心視野点に対応する、主光線ＣＲの角度は、面法線方向に対してγ＝７°である。光軸から中心視野点までの距離は１３２ｍｍである。これらのデータに基づいて、鏡像化入射瞳ＲＥの、物体平面からの最大距離が１０７５ｍｍであることが計算できる。図２ａに示した実施形態の光学データを、図２ｂとして添付した表１にＣｏｄｅ  Ｖ形式でリストする。Ｃｏｄｅ  Ｖ形式の表の用語については、当業者であれば自明である。反射系についてのＣｏｄｅ  Ｖ表では、厚さは、鏡系の場合には、隣接する２つの光学的表面の間の空間の厚さ、すなわち、光線経路において直接連なる２つの光学的表面の間の光軸方向の距離を意味する。
【０１１４】
図３ａは、中間像を有さず、入射瞳のバック・フォーカスが負である、本発明による６鏡式投影対物系の第２の実施形態を示す。この実施形態は、像側開口数ＮＡが０．３０であり、視野サイズＤy×Ｄxが２×２６ｍｍ2であり、縮小率が４ｘである。像側波面収差は０．０３λであり、像側湾曲は１８ｎｍであり、歪みは４ｎｍである。物体平面から像平面までの鏡のシーケンスにおいて、鏡の湾曲はＮ−Ｐ−Ｐ−Ｎ−Ｎ−Ｐ、すなわち、凸−凹−凹−凸−凸−凹と続く。この投影対物系は、アクセスできる開口絞り平面１０４を含む。開口絞りＢは、第５の鏡に接する、アクセスできる開口絞り平面１０４の中に配置される。開口絞り平面は、同時に、主光線ＣＲと光軸ＨＡとの交差点ＣＲＯＳＳを含む瞳平面でもある。物体平面１００から像平面１０２までの距離は１６００ｍｍであり、メリジオナル断面における、すべての鏡のうちの最大寸法Ｍyは１７６ｍｍであり、ｘ方向に計測された、すべての鏡のうちの最大鏡径、すなわち、最大寸法Ｍxは４５９ｍｍである。
【０１１５】
中心視野点における主光線角度は、物体においてγ＝７°であり、光軸から中心視野点までの距離は１５９ｍｍである。平面１０３内の鏡像化入射瞳ＲＥの、物体平面１００からの軸方向の距離Ａ２は１２９５ｍｍである。図２ａに示した要素と類似する要素には、同じ参照符号が付いている。図２ａと同様に、第１の鏡Ｓ１の表面に入射する入射光線束の主光線ＣＲＥは、光軸と、第１の鏡の表面に反射した、同じ視野点に対応する光線束の主光線ＣＲＲとの間のメリジオナル断面内にある。中心視野点の主光線ＣＲと、投影対物系の光軸ＨＡとの交差点ＣＲＯＳＳは、幾何学的には、投影対物系の鏡像化入射瞳ＲＥを有する平面１０３と像平面１０２との間に位置する。交差点ＣＲＯＳＳを含む平面１０４と物体平面との間の光軸方向の距離は参照符号Ａ１で示されており、鏡像化入射瞳を含む平面１０３と物体平面との間の光軸方向の距離は、参照符号Ａ２で示されている。この実施形態では、Ａ２はＡ１より短い。これは、交差点ＣＲＯＳＳが鏡像化入射瞳ＲＥと像平面との間に位置するためである。
【０１１６】
図３ａからわかるように、主光線の、物体平面１００から像平面１０２までの光線経路上には、光軸との交差点ＣＲＯＳＳが１つだけ存在する。したがって、本発明によれば、投影対物系のすべての交差点が、鏡像化入射瞳ＲＥの面１０３と像平面１０２との間にある。
【０１１７】
第２の実施形態は、同様に、互いに距離ＤＩＳだけ離れた２つの部分系、すなわち、第１の部分系ＰＡＲＴ１と第２の部分系ＰＡＲＴ２とを含む。
【０１１８】
図３ａによる第２の実施形態の、Ｃｏｄｅ  Ｖ形式の系データを図３ｂの表２にリストした。
【０１１９】
図４は、図２ａと図２ｂの実施形態による投影対物系を有するマイクロリソグラフィ投影露光装置を示す。図４からわかるように、投影系の光線パターンと照明系の光線パターンとの間に交差がない。この点は図１ｇの系と異なる。言い換えると、照明光線束２１１は、最後から２番目の光学部品２０６から（レチクルなどの物体が配置される）物体平面２１２までの光線経路において、投影対物系内を物体平面２１２から像平面２１４に進む、像を生成する光線パターン２１３と交差しない（レチクルにおいて発生する必要な交差を除く）。このケースでは、メリジオナル平面は、図面の、光軸ＨＡを含む平面である。投影露光装置の両部分（すなわち、照明系と投影系）の光学要素は、別々の設計エンベロープに配置される。照明系の光学要素は、第１の設計空間Ｂ１に配置され、投影系の光学要素は、第２の設計空間Ｂ２に配置される。第１の設計空間Ｂ１は、たとえば壁Ｗによって、第２の設計空間Ｂ２と隔てられる。異なる２つの設計空間Ｂ１とＢ２を分離することにより、投影露光装置のモジュール設計構造が可能になる。さらに図からわかるように、たとえば、二重にファセットされた照明系の瞳ファセット鏡２０８を取り付けるのに十分な空間がある。
【０１２０】
図４に示した、１００ｎｍより長い波長で動作する投影露光装置は、具体的にはＥＵＶリソグラフィ用である投影露光装置の一例であり、像側開口数ＮＡが０．２５以上（好ましくは０．２６超）であり、垂直入射反射を有する光学要素が１０個未満であって、照明系の光線パターンと投影系の光線パターンとの間の光線の交差が回避される。
【０１２１】
図４に示したマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明は、光源２００と、入れ子型かすめ入射コレクタ２０２と、スペクトル格子フィルタ２０４とを含む。スペクトル格子フィルタは、参照符号２０４で示されているが、スペクトル格子フィルタに続く開口絞りがこの例では示されていない。スペクトル格子フィルタの後の光線経路には、二重にファセットされた照明系の２つのファセットされた光学要素が続く。第１のファセットされた光学要素は、多数の第１のラスタ要素（いわゆる視野ファセット）を含み、参照符号２０６で示され、第２のファセットされた光学要素（いわゆる瞳ファセット鏡）は、参照符号２０８で示される。第２のファセットされた光学要素２０８は、投影対物系の鏡像化入射瞳ＲＥの平面内に配置される。投影対物系２１０の入射瞳のバック・フォーカスが負であることから、鏡像化入射瞳ＲＥは、（たとえば、反射性レチクルが配置される）物体平面２１２の像側にある。物体平面は２１２で示され、像平面は２１４、光軸はＨＡ、第１の鏡はＳ１、第２の鏡はＳ２、第３の鏡はＳ３、第４の鏡はＳ４、第５の鏡はＳ５、第６の鏡はＳ６で、それぞれ示される。
【０１２２】
図５ａ、５ｂと図６ａ、ｂによる、入射瞳のバック・フォーカスが負であるマイクロリソグラフィ投影対物系の以下の実施形態では、対物系の前方部分における光線束の交差に備えるという設計思想により、マイクロリソグラフィ投影露光装置の、鏡像化入射瞳ＲＥの領域内に自由空間が作成される。対物系の前方部分は、物体平面の最も近くに配置される鏡を含む投影対物系の部分である。この種の設計では、特に、図５ａと６ａの例に示した６鏡式対物系の第２の鏡Ｓ２を、投影対物系の光軸ＨＡから大きく離して配置することが可能である。投影対物系の光軸ＨＡを含むメリジオナル平面での光線の交差は、図５ａ、５ｂと図６ａ、６ｂに示した例においては、物体平面３００から第１の鏡Ｓ１に進む光線束と、第２の鏡Ｓ２から第３の鏡Ｓ３に進む光線束との間で発生する。開口絞りＢは、第２の鏡Ｓ２から第３の鏡Ｓ３までの光線経路に配置される。対物系の前方部分の鏡が光軸から大きく離れているため、メリジオナル平面において照明系の光線パターンと対物系の光線パターンとが交差しないマイクロリソグラフィ投影露光装置を設計することが可能であり、それによって、たとえば、図４の系の場合と同様に、照明系と投影対物系との分離が可能である。
【０１２３】
図５ａに示した例は、対物系の前方部分で光線束が交差する６鏡式投影対物系であり、第４の鏡Ｓ４と第５の鏡Ｓ５との間に中間像ＺＷが形成される。第１の鏡はＳ１、第２の鏡はＳ２、第３の鏡はＳ３の参照符号で示されており、物体平面３００から像平面３０２までの光線経路内にある第６の鏡は参照符号Ｓ６で示されている。図２ａと図３ａの場合と同様に、図５ａは、各鏡の使用可能部分だけを示しており、第１の鏡Ｓ１の使用可能部分はＮ１、第２の鏡Ｓ２の使用可能部分はＮ２、第３の鏡Ｓ３の使用可能部分はＮ３、第４の鏡Ｓ４の使用可能部分はＮ４、第５の鏡Ｓ５の使用可能部分はＮ５、第６の鏡Ｓ６の使用可能部分はＮ６の各参照符号で示されている。鏡の使用可能部分は、物体平面から像平面に伝搬する光束の各光線が入射する領域である。図５による実施形態は、像側開口数ＮＡが０．２５であり、縮小率が４ｘであり、物体平面の視野の視野サイズが２×２６ｍｍ2（すなわち、Ｄy＝２ｍｍおよびＤx＝２６ｍｍ）である。中心視野点の主光線角度は、物体においてγ＝７°であり、光軸から中心視野点までの距離は９３ｍｍである。これらのデータから計算されるように、鏡像化入射瞳ＲＥの、物体平面からの軸方向の距離は７５７ｍｍである。分解能は２２ｎｍであり、像側波面収差ＲＭＳは０．００６λであり、像側湾曲は１．５ｎｍであり、歪みは６ｎｍである。鏡は、Ｐ−Ｐ−Ｎ−Ｐ−Ｎ−Ｐ、すなわち、凹−凹−凸−凹−凸−凹のシーケンスで連なる。入射瞳と共役である２つの平面（いわゆる瞳平面）３１２、３１４が系内に形成される。瞳平面３１２は、主光線ＣＲと光軸との交差点ＣＲＯＳＳ１を含み、瞳平面３１４は、交差点ＣＲＯＳＳ２を含む。投影対物系は、像側ではテレセントリックであり、したがって、射出瞳は無限遠にある。この系は、射出瞳が遮蔽されていないことを特徴とする。「射出瞳」という用語は、開口絞りの後に来る部分対物系によって生成される開口絞りの像を意味する。２つの瞳平面３１２、３１４のうちの、投影対物系の少なくとも一方の側からアクセスできる瞳平面の中に、アクセスできる開口絞りＢが配置される。この例の開口絞りＢは、第２の鏡と第３の鏡との間に形成される。メリジオナル断面において計測された、すべての鏡のうちの最大鏡径、すなわち、最大寸法Ｍｙは１５７ｍｍであり、ｘ方向に計測された、すべての鏡のうちの最大鏡径、すなわち、最大寸法Ｍｘは３８９ｍｍである。すべての鏡に対する、中心視野点の主光線の最大角度ΔΘCR(max)は１６．４°であり、メリジオナル断面における、すべての鏡に対する最大入射角度Θmax(max)は２１°である。各鏡に対する、メリジオナル断面における入射角度の最大帯域幅ΔΘmaxは、すべての鏡に対して１７．３°である。
【０１２４】
物体平面と像平面との間の距離は１５５０ｍｍである。
【０１２５】
図５ａの例の光学データを、図５ｂの表３に、Ｃｏｄｅ  Ｖ形式でリストした。
【０１２６】
図６ａは、中間像を有し、入射瞳のバック・フォーカスが負である、本発明による６鏡式投影対物系のさらなる実施形態を示す。この実施形態は、像側開口数ＮＡが０．３０であり、縮小率が４ｘであり、視野サイズが２×２６ｍｍ2（すなわち、Ｄy＝２ｍｍおよびＤx＝２６ｍｍ）である。中心視野点における主光線角度は、物体においてγ＝７°であり、光軸から中心視野点までの距離は１０６ｍｍである。物体平面３００と像平面３０２との間の距離は１５２０ｍｍである。鏡像化入射瞳ＲＥの、物体平面からの軸方向の距離は７５４ｍｍである。この系は、分解能が１８ｎｍであり、像側波面収差ＲＭＳが０．０１８λであり、像側湾曲が１１ｎｍであり、歪みが３．２ｎｍである。６個の鏡は、物体平面から像平面にかけて、Ｐ−Ｐ−Ｎ−Ｐ−Ｎ−Ｐ、すなわち、凹−凹−凸−凹−凸−凹のシーケンスで連なる。物体平面から像平面までの光線経路内に２つの瞳平面が形成され、これらの瞳平面のうちの１つにアクセスできる。開口絞りＢは、アクセスできる瞳平面に配置される。開口絞り平面Ｂは、第２の鏡と第３の鏡との間に形成される。メリジオナル断面において計測された、すべての鏡のうちの最大鏡径、すなわち、最大寸法Ｍyは１８９ｍｍであり、ｘ方向に計測された、すべての鏡のうちの最大鏡径、すなわち、最大寸法Ｍxは４２３ｍｍである。すべての鏡に対する、中心視野点の主光線の最大入射角度ΔΘCR(max)は１９°であり、メリジオナル断面における、すべての鏡に対する最大角度Θmax(max)は２４．１°であり、すべての鏡に対する入射角度の最大範囲ΔΘmaxは１９．８°である。図５ａに示した要素と類似する要素は、同じ参照符号で示してある。図５ａと図６ａの系の両方に共通するのは、対物系の前方部分における鏡の、次のような光軸方向の空間配置である。すなわち、
第２の鏡Ｓ２−第４の鏡Ｓ４−第１の鏡Ｓ１−第３の鏡Ｓ３
【０１２７】
さらに、図５ａと図６ａの系の両方に共通する点として、開口絞りＢが、瞳平面３１２の中または近くの、第２の鏡Ｓ２と第３の鏡との間に配置される。
【０１２８】
図６ａによる実施形態の光学データを図６ｂの表４にＣｏｄｅ  Ｖ形式でリストする。
【０１２９】
図６ｃの実施形態は、図５ａと６ａによる系の代替実施形態である。図６ｃの実施形態の開口絞りＢは、瞳平面３１２内の第３の鏡Ｓ３に接して位置する。開口絞りを鏡に接して配置することは、通過する光線束が互いに強くは分離されず、したがって、入射角度を小さくできること、または入射角を同じに保つ場合は全体の長さを小さくできること（ここでの例はこれにあたる）の点で有利である。図６ｃによる系はさらに、すべての鏡に対する入射角度が小さいという点で有利である。対物系の前方部分における鏡の空間配置は次のとおりである。 すなわち、
第４の鏡Ｓ４−第２の鏡Ｓ２−第１の鏡Ｓ１−第３の鏡Ｓ３
図６ａの実施形態と比較して、鏡Ｓ２と鏡Ｓ４の、光軸方向の位置が入れ替わっている。
【０１３０】
図６ｃは、前述の系のレンズ部を示す。この系の光学データを、図６ｄの表５に、Ｃｏｄｅ  Ｖ形式でリストした。この系の像側開口数ＮＡは０．２５であり、視野サイズは２×２６ｍｍ2であり、視野は円環視野部分として構成される。図６ｃの系の縮小率は４ｘであり、像分解能は２２ｎｍであり、像側波面収差のＲＭＳ値は０．０１９λであり、像側湾曲は２０ｎｍであり、歪みは０．８ｎｍである。全部で６個の鏡が、ＰＰＮＰＮＰ、すなわち、凹−凹−凸−凹−凸−凹のシーケンスで連なる。全体として、系は２つの瞳平面３１２、３１４を有し、その一方にはアクセスできる。アクセスできる瞳平面は、同時に、開口絞りＢが配置されている平面でもある。開口絞りＢは、第３の鏡に接して配置されている。物体平面１００と像平面１０２との間の距離は１４９０ｍｍであり、メリジオナル断面において計測された、すべての鏡のうちの最大鏡径、すなわち、最大寸法Ｍyは１９７ｍｍであり、ｘ方向に計測された、すべての鏡のうちの最大鏡径、すなわち、最大寸法Ｍxは４６４ｍｍであり、すべての鏡に対する、中心視野点の主光線の最大入射角度ΔΘCR(max)は１６．６°であり、メリジオナル断面における、すべての鏡に対する最大角度Θmax(max)は１９．２°であり、メリジオナル断面における、すべての鏡に対する入射角度の最大範囲ΔΘmaxは１６．７°である。
【０１３１】
次の図７〜１３は、本明細書で開示したような（または、米国特許出願公開第２００５／００８８７６０号にも記載されているような）入射瞳のバック・フォーカスが負である投影対物系の使用に適合するマイクロリソグラフィ投影露光装置の有利な実施形態を示している。
【０１３２】
周知の従来技術の照明系においては、投影対物系の入射瞳のバック・フォーカスは、正である場合がほとんどである。バック・フォーカスが正である投影対物系を有する投影系では、たとえば、二重にファセットされた系として構成される照明系の第２のファセットされた光学部品などの光学要素は、投影対物系の入射瞳の中に配置することはできないが、光学要素を用いて、光源から像平面までの光線経路内の、物体平面の後方に位置する入射瞳に、像として投影される。
【０１３３】
入射瞳のバック・フォーカスが負である投影対物系では、鏡像化入射瞳は、（たとえば、反射性レチクルが配置される）物体平面の像側に位置する。これらの系では、たとえば、ディフューザや、さらには、二重にファセットされた照明系の瞳ファセット鏡などの光学積分器を、鏡像化入射瞳ＲＥの中または近くに配置することが可能である。
【０１３４】
このタイプの系の第１の実施形態を図７に示す。図７による系は、バック・フォーカスが負であって、第１の鏡Ｓ１、第２の鏡Ｓ２、第３の鏡Ｓ３、第４の鏡Ｓ４、第５の鏡Ｓ５、第６の鏡Ｓ６を有する投影対物系１０００を含む。さらに、照明系は、入れ子型かすめ入射コレクタ１００２を含み、入れ子型かすめ入射コレクタ１００２は、光源の下流の光線経路内に位置し、光源１００４からの放射をＮＡ≧０．７の大開口の半空間で受け取る。この概略スケッチに示されたコレクタは、回転軸に対して回転対称である鏡シェルを２つだけ有し、各シェルにおいて２つの反射が発生する。もちろん、３つ以上のシェルを有し、シェルごとに３つ以上の反射が発生するコレクタも同様に考えられる。図７に示した実施形態では、光源１００４から物体平面１００６までの光線経路内に垂直入射鏡１００８が配置される。垂直入射鏡１００８は、その多層コーティング（たとえば、４０層から７０層のＭｏ／Ｓｉコーティング）により、狭帯域波長フィルタとして動作する。多層コーティングにより狭帯域波長フィルタとして動作する垂直入射鏡を用いるという考え方は、周知の従来技術に属する。このタイプの鏡は様々な位置に動かすことが可能なので、別々の使用可能領域１００８．１および１００８．２を光線経路内に配置することが可能である。この例では、別の場所への移動は、回転軸ＲＡのまわりを回転することによって行われる。多層鏡１００８の、光線経路からはずした領域を、たとえばクリーニングデバイスでクリーニングすることが可能である。さらに、垂直入射多層鏡１００８の現在有効な使用可能範囲１００８．１、１００８．２の上にスペクトル格子フィルタを設置することが可能である。従来技術のスペクトル・フィルタが、使用可能波長でない光を除外する方法では、使用可能波長より著しく大きい（好ましくは使用可能波長の１５０〜２００倍の大きさである）格子平面において少なくとも１格子周期を有する格子に、光源の光が入射する。使用可能波長が、たとえば、約１３．５ｎｍであれば、この方法でスペクトル・フィルタとして動作するバイナリ格子の周期性は、ミクロンのオーダーである。
【０１３５】
光源から第１のファセットされた要素までの光線経路では、図示した実施形態の照明光線経路内に第１の中間像ＩＭＩが形成される。中間像ＩＭＩの前の照明光線光路内にある光学部品、すなわち、光源１００４、コレクタ１００２、垂直入射鏡１００８は、第１の空間１０２０において組み合わせられる。この第１の空間１０２０は、中間像ＩＭＩがほぼ位置する場所である唯一の開口部１０２２を有するスクリーンによって部品の他の部分と隔てられる。第１のファセットされた光学要素は鏡を含み、この鏡は、この例では物体平面内で照明される視野と同じ形状を有する視野ファセットを多数有し、視野ファセット鏡１０２４と称される。したがって、視野ファセットは、アーチ形に構成される。照明の設定を調整する場合のオプションとして、視野ファセット鏡１０２４を別の視野ファセット鏡と交換することが可能である。あるファセット鏡を別のファセット鏡と交換することを可能にする方法の１つとして可能性があるのは、たとえば、軸のまわりを回ることが可能な部品に様々なファセット配置の視野ファセット鏡を設置することである。
【０１３６】
視野ファセット鏡１０２４は、入射光束を、個々の視野ファセットに関連付けられる多数の光束に分解する。視野ファセットに関連付けられた各光束は二次光源を形成する。この二次光源の場所またはその近くに、第２のファセットされた光学要素が配置されるが、これは、投影対物系の鏡像化入射瞳ＲＥが位置する平面の中または近くである。第２のファセットされた光学要素は、瞳ファセット鏡１０２６とも称され、その上に配置されるラスタ要素は瞳ファセットと称される。視野ファセット鏡と同様に、瞳ファセット鏡１０２６も、２００個から３００個のファセットされた要素（このケースでは瞳ファセット）を含む。個々の瞳ファセットは、設定の調整が可能であるように、交換可能に構成されている。瞳ファセット鏡の、使用されない領域には、投影対物系内の光伝搬の経路を妨げないような切り欠きがあってもよい。散乱光を抑圧して、それらが投影対物系に入射しないようにするために、ファセット鏡の上方にスクリーン１０３０が配置される。チャネル割り当ての変更による設定調整の代替として、瞳ファセット鏡の前のしかるべき場所に開口絞りを設置することも可能であるが、この実施形態には示していない。
【０１３７】
図８は、光学積分器がディフューザとして構成された、照明系の代替構成を示す。図８の光源は、参照符号２０００で示されている。光源２０００は、このケースでは、水平方向のポンプ・ジェットを有するレーザプラズマ源である。この配置は、放射源の後方に発せられた放射部分を集めるために、回転楕円体として構成可能な垂直入射鏡２００４を含む。可能な代替方法は、複数のコレクタを用いて（たとえば、デュアル・コレクタを用いて）光を集めることである。デュアル・コレクタ系は、斜めに配置された垂直入射コレクタ鏡を２つ有する垂直入射コレクタ系である。コレクタの楕円体の上にスペクトル格子フィルタを組み込むことが可能である。
【０１３８】
基本的に、ディフューザ２００２は、５００個から１０００個の小さな鏡ファセットを有するディフューザ鏡として構成される。
【０１３９】
図８に示すように、照明系は、非常にコンパクトな設計であり、光源２０００、コレクタ２００４、ディフューザ２００２だけで構成される。入射瞳のバック・フォーカスが負である投影対物系から照明系を隔離するために、マイクロリソグラフィ投影装置内に、スクリーンが、好ましくは冷却可能な保護シールドの形で設置される。このスクリーンは、参照符号２００５で示されている。投影対物系は、第１の鏡Ｓ１、第２の鏡Ｓ２、第３の鏡Ｓ３、第４の鏡Ｓ４、第５の鏡Ｓ５、第６の鏡Ｓ６を有する６鏡式投影対物系である。図８に示した系の、光学積分器の形のディフューザ２００２は、このケースでも、投影対物系の鏡像化入射瞳ＲＥの中または近くに配置される。設計空間が限られていること、および伝搬の角度のために、σ＞１という設定は図７と図８による系では不可能である。
【０１４０】
図８の系では、投影対物系の光源から、照明される物体（たとえば、ウェハ）が配置される像平面までの光線経路に鏡が８枚しかない。しかしながら、図８による系の場合、物体平面内の反射性レチクルは、鏡の数に含まれない。図８による系の代替可能性として、コレクタ２００４を他のコレクタ（たとえば、かすめ入射コレクタ）に置き換えることが可能である。そのような、かすめ入射コレクタを有する種類の系であっても、２×２６ｍｍ2の視野サイズで像側開口数ＮＡが０．２５以上（好ましくは０．３以上）とすることが可能な、９枚以下の鏡を有するＥＵＶ投影露光装置を指定することができる。
【０１４１】
σ＞１の設定を可能にするためには、たとえば平面鏡を用いて、照明系の光線経路を曲げることが有利である。これを示したのが図９の系である。これまでの例にある部品と類似の部品は、同じ参照符号で示してある。鏡２００８を用いて、第２のラスタ要素（図示せず）を有する第２の光学要素２００７より前の光線経路を、物体平面２００９内に配置されたレチクルに向かって曲げることにより、第１のラスタ要素を有する第１の光学要素２００６（すなわち、視野ファセット鏡）を、アクセスしやすい空間に配置することが可能になる。この視野ファセット鏡を、異なる複数の視野ファセット鏡を含む支持物２０１０に配置することが可能であり、回転軸Ｒ１のまわりを回転させることが可能である。この回転可能な支持物は、同じ構成のファセット鏡同士を交換して、交換した鏡が汚れていればクリーニングするように動作することが可能である。別の可能性として、ファセット鏡の支持要素は、異なる複数のファセット鏡（すなわち、ラスタ要素の配置が異なる複数のファセット鏡）を保持して、軸Ｒ１のまわりの回転によって様々な照明設定が実現可能であるようにすることも可能である。これらの考え方を組み合わせることも可能である。
【０１４２】
オプションとして、折り曲げ鏡２００８は、屈折力を有する鏡である。図９に示した系では、視野ファセットは、それぞれの瞳ファセットとの間に交差相関を有する。つまり、図９に示したメリジオナル断面において視野ファセット鏡の右側部分にある視野ファセットと、そのメリジオナル断面において瞳ファセット鏡の左側部分にある瞳ファセットとの間に相関関係がある。この交差相関の結果として、光線パターンの狭窄部、すなわち、光源の中間像ＩＭＩ１が、第１のファセットされた光学要素から第２のファセットされた光学要素までの光線経路に形成される。この狭窄部または中間像ＩＭＩ１によって、光源２０００、コレクタ２００４．１、第１のファセットされた光学要素２００６を含むユニットを、投影対物系を含むユニットから隔てる保護壁２０２０の中に、限られた通過開口部ＯＰを配置することが可能となる。さらに、光源の中間像ＩＭＩ２も、光源２０００、コレクタ２００４．１、第１のファセットされた光学要素２００６を含むユニットの中に形成される。
【０１４３】
図１０は、特にＥＵＶレンジの波長の場合の、マイクロリソグラフィ投影露光装置のさらなる実施形態を示し、ここでは、光学積分器が鏡像化入射瞳の中に配置されない。
【０１４４】
このマイクロリソグラフィ投影露光装置の照明系は、位置可変または視野依存のディフューザ３００６を含む。このディフューザ３００６は、鏡像化入射瞳の平面またはその平面と共役である平面に配置されることが必須ではなく、ほぼ任意に選択された平面に配置されるように設計される。このディフューザは、多数の（好ましくは１０００個を超える）個別の鏡ファセットを含み、これらの鏡ファセットは、照明系内のディフューザの配置場所に依存する偏向角度を有し、それによって、各ファセットが、光源からの光を受け、その光を、照明系の物体平面３００７内に形成された視野（図示せず）の割り当てられた離散点に向ける。物体平面３００７内の離散点は、物体平面３００７内の視野が、所定の形状（たとえば、アーチ形）で照明されるように選択される。ファセットはさらに、物体平面内の視野の離散点がそれぞれ割り当てられている状態でそのファセットが投影対物系の瞳平面内の特定領域を照明するように配置される。
【０１４５】
ディフューザ３００６は、いわゆる鏡面反射板とも称される。その特徴は、各ファセットのサイズ、位置、傾斜角度がそれぞれ異なり、傾斜角度が、それぞれに関連付けられた視野点によって規定されるという点である。鏡面反射板は、照明される視野とほぼ同じ形状を有することが好ましい。照明される視野がアーチ形であれば、鏡面反射板は腎臓形である。
【０１４６】
位置可変または視野依存のディフューザ３００６の場所は、照明系の設計時に任意に選択できるので、系の他の部分のレイアウトに無関係に、ディフューザ３００６にとって最適な場所を選択することが可能である。ディフューザは、系のレイアウトが最適化され、ディフューザのサイズが最適であるように、配置されることが好ましい。位置可変または視野依存のディフューザ３００６を有する系を図１０に示した。図１０の系は、光源３０００を含む。光源の光は、コレクタ鏡３００２によって集められ、折り曲げ鏡３００４に向けられる。折り曲げ鏡３００４は、照明系の光線パターンを、投影対物系の光線パターンから隔てるために必要である。鏡３００４に入射する光は、反射し、位置可変または視野依存のディフューザ３００６に向かう。前述の系と異なり、位置可変または視野依存のディフューザ３００６は、鏡像化入射瞳平面やその共役平面ではなく、物体平面のような視野平面やその共役平面でもない、任意に選択された平面に配置される。
【０１４７】
光源３０００からディフューザまでの光線経路において、ディフューザ３００６より前に配置された垂直入射鏡３００４は、前述の例で示したように、位置可変または視野依存のディフューザに入射する光のフィルタとして動作する役割がある。このフィルタリング作用により、位置可変または視野依存のディフューザは、使用可能な放射（具体的には、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光）だけを受ける。これにより、ディフューザ３００６の放射露光負荷が最小になり、結果として、熱ストレス負荷が軽減され、汚れが少なくなる。
【０１４８】
垂直入射鏡３００４は、軸外円錐成分を有する自由曲面として構成可能であることが好ましい。この種の垂直入射鏡の動作を図１１に示す。図１１は、垂直入射鏡を（たとえば、軸外円錐成分を有する）自由曲面として設計することにより、腎臓形レイアウトを有する、位置可変または視野依存のディフューザ３００６が、腎臓形の、したがってほとんど無損失の照明を受ける様子を示している。
【０１４９】
図１１では、光源から到達する入射光束を参照符号４０００で示している。光束４０００は、図１１に斜視図で示したような円錐成分を有する垂直入射鏡３００４に入射し、反射する。この反射によって、位置可変または視野依存の反射板またはディフューザが配置されている平面に生成される照明パターンを、参照符号４５０２で示した。図１１から明らかであるように、位置可変または視野依存のディフューザが配置されている平面における照明は、腎臓形であり、互いにオフセットしている複数の副瞳４５０４からなる。
【０１５０】
垂直入射鏡を使用することの代替として、（たとえば、かすめ入射コレクタのシェルを有する）かすめ入射鏡を用いて、ほぼ腎臓形の照明を実現することも可能である。さらに、垂直入射鏡に、照明機能だけでなく、光学機能も持たせることが可能である。この光学機能は、鏡に屈折力を与えるために、球状、環状、またはほぼ非球面の成分を円錐成分に追加することにより実現可能である。
【０１５１】
図１０の系では、ディフューザ３００６の光は、かすめ入射鏡３００８によって物体平面３００７に向けられる。物体平面内の物体は、６枚の鏡Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６を有する投影対物系３０１０によって像平面３０２２に投影され、像平面３０２２には、露光される物体（たとえば、ウェハ３０２４）が搬送台３０２６に配置されている。投影対物系は、バック・フォーカスが負であり、光軸ＨＡを有する。
【０１５２】
図１０による系により、０．２５以上（好ましくは０．３以上）の像側開口数ＮＡで、２６×２ｍｍ2の視野を照明する投影露光装置が使用可能になる。この投影露光装置は、垂直入射反射が発生する、最大１０個以下の要素を有する。
【０１５３】
図１２、１３は、位置可変または視野依存のディフューザを照明系に有するマイクロリソグラフィ投影露光装置の代替構成を示す。
【０１５４】
図１２の実施形態では、光線経路において、位置可変または視野依存のディフューザの後に、光を集める垂直入射鏡が続く。図１０に示した要素と類似する要素は、同じ参照符号で示してある。光源から像平面までの光線経路において、位置可変または視野依存のディフューザの後に垂直入射鏡３０５０を配置することは、位置可変ディフューザの個々のファセットを平面鏡として設計できる点で特に有利である。光を集める垂直入射鏡３０５０は、光源３０００の、強度に拡大された像を、レチクルが配置された物体平面３００７に生成し、その一方で、位置可変ディフューザが、光源の多数の像の重ね合わせを物体平面３００７に与える。図示した例の光線経路において、屈折力を有する垂直入射鏡３０５０の後に、平面鏡として構成された、さらなる鏡３０５４が続く。この鏡３０５４の役割は、光線経路を曲げることである。可能な代替として、第２の垂直入射鏡３０５４にも屈折力を与えることにより、第１の垂直入射鏡３０５０と組み合わせて、結像倍率を指定の目標値に設定し、したがって、位置可変ディフューザのサイズを制御することが可能になる。これにより、位置可変ディフューザ３００６上の個々のファセット要素が、測定可能なサイズになるように、位置可変ディフューザ３００６を非常に大きく設計することが可能になる。位置可変ディフューザ３００６とその上に配置された個々のファセットのサイズ次第で、前述のように、熱ストレス負荷を大幅に軽減することが可能である。位置可変ディフューザを、湾曲した搬送台の上で形成することも可能である。
【０１５５】
図１２に示したような位置可変ディフューザを有する系の実施形態では、光源３０００の光が、方向反転反射板３０６０によって集められ、方向反転反射板３０６０は、位置可変ディフューザ３００６上で腎臓形の領域が照明されるように構成される。この例では、図１０、１１の実施形態の、軸外円錐成分を有する自由曲面の垂直入射鏡と異なり、方向反転反射板が、位置可変ディフューザ３００６のほぼ円弧形の照明を与える。
【０１５６】
位置可変または視野依存のディフューザを有する、特にシンプルな照明系を、図１３による例において示す。図１０〜１２に示した要素と類似する要素は、同じ参照符号で示してある。図１３の実施形態では、光源の光が、多数の鏡シェル３０７０．１および３０７０．２を有するかすめ入射コレクタ３０７０によって集められる。かすめ入射コレクタが受けた光は、物体平面３００７の直前に配置された位置可変または視野依存のディフューザ３００６に向けられる。位置可変または視野依存のディフューザ３００６に反射した光は、物体平面３００７に向かう。鏡３０８０を追加し、これによって、ディフューザに反射した光が折り曲げられて物体平面３００７に戻ることにより、系の形状的な効率を大幅に高めることが可能である。図１３に示した実施形態の特徴は、設計構造が非常にシンプルであることと、照明系の照明光線経路内に中間像がないことである。
【０１５７】
図１２と図１３による投影対物系は、入射瞳のバック・フォーカスが負であり、６枚の鏡Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６を有する対物系である。
【０１５８】
本発明は、第１に、マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明光線経路と像投影光線経路との間の交差がほとんど避けられるように設計された、入射瞳のバック・フォーカスが負である投影対物系を提供する。そして、これにより、投影露光装置のモジュール設計が実現可能になる。
【０１５９】
前述のモジュール設計を実現可能にする、入射瞳のバック・フォーカスが負であるマイクロリソグラフィ投影系に加えて、本発明はさらに、光学部品の数が少なく、像側開口数ＮＡが０．２５以上（好ましくは０．３以上）であり、像側視野の最大寸法（Ｄx、Ｄy）が、１ｍｍより大きく、好ましくは３ｍｍより大きく、さらに、より好ましくなる方向には、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍより大きく、特に好ましくは２５ｍｍより大きいマイクロリソグラフィ投影系を提供する。このタイプのシステムでは、光源と像平面との間の光学要素に対する垂直入射反射が１０以下であることが好ましく、この数には、物体平面内に配置された反射性物体（具体的には反射性レチクル）に対する反射が含まれない。像視野のサイズは、たとえば、２×２６ｍｍ2であってよい。この文脈において特に有利であるのは、光学積分器を１つしか必要としないマイクロリソグラフィ投影系である。光学積分器が１つしかない系の中でも、特に有利なのは、マイクロリソグラフィ投影露光装置内の任意に選択された場所に光学積分器を配置することが可能であることを特徴とする系である。これらの要件に適合する光学積分器は、具体的には、いわゆる位置可変または視野依存の光学積分器または鏡面反射板である。
【符号の説明】
【０１６０】
ＣＲＢ  照明光束の主光線、ＲＥＦＬＯＢＪ  反射性物体、Ｓ１  第１の鏡、Ｓ２  第２の鏡、γ  主光線角度、ＮＯ  法線方向、ＣＲＰ  投影光束の主光線、ＶＥ  入射瞳、ＲＥ  鏡像化入射瞳、Ｄ  直径、Ｍx、Ｍy  寸法、ＨＡ  光軸、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６  鏡、ＣＲＥ  入射主光線、ＣＲＲ  反射主光線、ＣＲ  主光線、ＣＲＯＳＳ  光軸との交差点、２０  物体平面、２２  感光基板、２３  搬送台
【図１ａ】
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【図１ｂ】
0005883778.tif 000003
【図１ｃ】
0005883778.tif 000004
【図１ｄ】
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【図１ｅ】
0005883778.tif 000006
【図１ｆ】
0005883778.tif 000007
【図１ｇ】
0005883778.tif 000008
【図１ｈ】
0005883778.tif 000009
【図２ａ】
0005883778.tif 000010
【図２ｂ】
0005883778.tif 000011
【図３ａ】
0005883778.tif 000012
【図３ｂ】
0005883778.tif 000013
【図４】
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【図５ａ】
0005883778.tif 000015
【図５ｂ】
0005883778.tif 000016
【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
0005883778.tif 000019
【図６ｄ】
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【図７】
0005883778.tif 000021
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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