(57)【要約】【課題】  光軸に対して傾斜された少なくとも２つの偏向鏡を有し、偏向鏡による通過光への偏光依存効果を防止又は回避する光学撮像系を提供する。【解決手段】  本発明は、光学複写系に関し、これは例えばカタディオプトリック投影レンズとして構成され得る。この系は、光軸と、光軸に対して第１傾斜角で傾斜された第１偏向鏡と、光軸に対して第２傾斜角で傾斜された第２偏向鏡を含む。偏向鏡の一方は、ｐ偏光の反射係数Ｒｐに対するｓ偏光の反射係数Ｒｓの比Ｒｓｐを有し、傾斜角を含む入射角範囲で、これは１より大きく、他方の偏向鏡の対応する比は１より小さい。偏向鏡は、こうして横断光の偏光依存の影響が最小になることを保証する。
2005537676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像系の物平面に配置されたパターンを撮像系の像平面に投影するための光学撮像系、とくにカタディオプトリック投影対物レンズであって、
光軸を有し、
第１偏向鏡を有し、これが光軸に対して第１傾斜角で傾斜されていて、
第２偏向鏡を有し、これが光軸に対して第２傾斜角で傾斜されていて、
ｓ偏光のための偏向鏡の反射率Ｒｓとｐ偏光のための偏向鏡の反射率Ｒｐの間の比Ｒｓｐが、割り当てられた傾斜角を含む入射角範囲で、一方の偏向鏡について１より大きく、他方の偏向鏡について１より小さい光学撮像系。
【請求項２】
第１傾斜角と第２傾斜角が、４５°±１５°の範囲、とくに４５°±１０°の範囲にある請求項１に記載の光学撮像系。
【請求項３】
比Ｒｓｐが、割り当てられた傾斜角に対応する入射角で、一方の偏向鏡について０．９より小さく、とくに０．８より小さい請求項１又は２に記載の撮像系。
【請求項４】
光学撮像系が、カタディオプトリック投影対物レンズで構成され、そこで凹面鏡と第１偏向鏡を有するカタディオプトリック対物レンズ部が、物平面から来る放射を凹面鏡に向けて偏向させ又は凹面鏡から来る放射を像平面に向けて偏向させるように意図されていて、物平面と像平面の間に配置されている先述の請求項のいずれか１項に記載の撮像系。
【請求項５】
第２偏向鏡が、第１偏向鏡と垂直に配向されていて、物平面と像平面が互いに平行に並べられている請求項４に記載の撮像系。
【請求項６】
偏向鏡の一方が、反射コーティングを有し、これが金属層と金属層に配置された誘電材料からなる誘電層を含み、偏向鏡の傾斜角を含む入射角範囲で比Ｒｓｐが１よりも小さくなるように誘電層の層厚さｄｆが選択される先述の請求項のいずれか１項に記載の撮像系。
【請求項７】
金属層が本質的にアルミニウムからなる請求項６に記載の撮像系。
【請求項８】
誘電層が単一層から構成される請求項６又は７に記載の撮像系。
【請求項９】
誘電材料が撮像系の作動波長で本質的に吸収がなく、または誘電材料が撮像系の作動波長で僅かに吸収し、誘電材料の吸収係数ｋが作動波長で好ましくは０．６より小さく、とくに０．０１より小さい請求項６〜８のいずれか１項に記載の撮像系。
【請求項１０】
誘電層が、以下の材料のうちの１つ又はこれらの材料の組み合わせから本質的に構成される請求項６〜９のいずれか１項に記載の撮像系：
フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）、チオライト、氷晶石、フッ化ガドリニウム（ＧｄＦ３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、フッ化ランタン（ＬａＦ３）又はフッ化エルビウム（ＥｒＦ３）。
【請求項１１】
誘電層の層厚さｄｆが、以下の条件が満たされるように選択される請求項６〜１０のいずれか１項に記載の撮像系：
【数１】
2005537676.tif 000011
ここでΦｆは、層厚さｄｆの及び入射角α０の関数としての誘電層の位相厚さであり、Ｎｆは誘電材料の複素屈折率である。
【請求項１２】
２６０ｎｍ未満の波長を有する紫外光のため、特に１５７ｎｍ、１９３ｎｍ又は２４８ｎｍの作動波長のために構成されている先述の請求項のいずれか１項に記載の撮像系。
【請求項１３】
鏡基板及びその鏡基板に配置された反射コーティングを有し、反射コーティングが金属層とその金属層に配置された誘電材料からなる誘電層を含み、ｓ偏光のための鏡の反射率Ｒｓとｐ偏光のための鏡の反射率Ｒｐの間の比Ｒｓｐが鏡の入射角範囲で１より小さくなるように誘電層の層厚さｄｆが選択されている紫外光のための鏡。
【請求項１４】
入射角範囲が、４５°±１５°の範囲、とくに４５°±１５°の範囲にある請求項１３に記載の鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像系の物平面に配置されたパターンを撮像系の像平面に投影するための光学撮像系、とくにカタディオプトリック投影対物レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
カタディオプトリック投影対物レンズは、とくにウェーハスキャナおよびウェーハステッパにおける半導体コンポーネント及び他の微細構造コンポーネントの生産のための投影露光系に使用される。これらの目的は、以下にマスク又はレチクルとして参照されているフォトマスク又は並べられたプレートのパターンを、感光性の層でコートされた物上に、縮小スケールでの最大の解像度で投影することである。
【０００３】
より微細な構造を作る目的で、一方で投影対物レンズの像側の開口数（ＮＡ）を増加させ、他方でより短い波長、好ましくは約２６０ｎｍ未満の波長の紫外光を使用するのが望ましい。
【０００４】
この波長範囲において、十分に透過性の２、３の材料、特に合成石英ガラス及びフッ化カルシウムなどのフッ化物の結晶が光学コンポーネントの製造に利用可能である。利用可能な材料のアッベ数はともに非常に近接しているため、色収差の十分な補正を有する純粋に屈折する系を提供するのは困難である。非常に高解像度の投影対物レンズのために、それゆえ、屈折及び反射コンポーネント、とくにレンズ及び鏡が組み合わされたカタディオプトリック系の使用が主になされている。
【０００５】
撮像鏡表面が使用されるとき、オブスキュレーションと口径食なく撮像を達成することを可能にする目的で、ビームを偏向させるための装置を利用する必要がある。物理ビームスプリッタ有する系、とくに偏光選択的な有効鏡表面を備えたもののほかに、１又はそれより多い全反射偏向鏡を用いて幾何学的なビームスプリッティングを行う系が公知である。この種の系は、光軸に関して傾斜された第１偏向鏡を有し、これは、物平面から来る放射を凹面鏡に向けて偏向し、又は凹面鏡により偏向された放射を下流の対物レンズ部に偏向する目的で使用される。第２偏向鏡が通常設けられていて、物平面と像平面を平行にする目的で、折り曲げ鏡として使用される。これらの鏡が高反射率を有することを保証する目的で、それらは反射性のコーティング材料、通常は複合誘電層又は金属および誘電層の組み合わせで慣習上コーティングされている。通過する光は、高入射角で操作される誘電層を使用することにより偏光依存して影響を受け得る。
【０００６】
このようなカタディオプトリック系の所定の撮像条件のもとでは、撮像されるべきパターンに含まれる様々な構造線が異なるコントラストで投影されることが分かった。様々な構造方向に対するこれらのコントラストの差は、Ｈ−Ｖ差（水平−垂直差）又は限界寸法の変化（ＣＤ変化）と呼ばれていて、フォトレジストにおける異なる構造方向の異なる線幅として観測され得る。
【０００７】
このような方向依存したコントラスト差を避けるため、様々な提案がなされてきた。ＥＰ９６４２８２Ａ２は、偏向鏡を備えたカタディオプトリック投影系を光が通過するときに、優位な偏光方向が導入されるという問題があり、これはｓ偏光のために複合的にコートされた偏向鏡の反射率がｐ偏光よりも高いことによる。レチクル面で未だ偏光されていない光は、それゆえ像平面で部分的に偏光された状態となり、これは撮像特性の方向依存性につながることになる。この効果は、所定量の残留偏光を有する部分偏光の提供を通じて、投影光学により相殺されて非偏光がその出口から放出されるようになっている照射系の偏光バイアスを提供することにより相殺される。
【０００８】
ＤＥ１９８５１７４９（これはＥＰ１００１２９５に対応する）は、２つの相互に垂直な偏向鏡を有する幾何学的ビームスプリッタを備えたカタディオプトリック投影対物レンズに関する。反射平面に対する偏光方向の関数として反射において異なる等の、ビーム幾何構造及び層に関する偏光依存の効果は、１つの実施例において、偏向鏡のところでの追加的な偏光により相殺されており、そこでは入射平面がビームスプリッタの偏向鏡のところで入射平面と共面でなく、代わりにそれに対して垂直に配向されている。もう１つの実施例において、ビーム偏向装置の偏向鏡は、薄い位相補正誘電層を保持しており、これは偏向鏡における反射の間の偏光固有の効果のための補償を提供するよう意図されている。これらの層の構造について詳細は述べられない。
【特許文献１】ＥＰ９６４２８２Ａ２
【特許文献２】ＤＥ１９８５１７４９
【特許文献３】ＥＰ１００１２９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、光軸に対して傾斜された少なくとも２つの偏向鏡を有し、偏向鏡による通過光への偏光依存効果を防止又は回避する光学撮像系を提供することである。とくに、幾何学的ビームスプリッタを備え、パターンの異なる構造方向に対して構造方向に依存したコントラスト差が本質的にない撮像を許容するカタディオプトリック投影対物レンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、請求項１の構成を有する光学撮像系で達成される。好ましい改良は、従属請求項に説明されている。全ての請求項の表現は、詳細な説明の内容を参照することによって具体化される。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
撮像系の物平面に配置されたパターンを撮像系の像平面に投影するために使用され、とくにカタディオプトリック投影対物レンズとして構成されて良い光学撮像系は、光軸と、光軸に対して第１傾斜角で傾斜された第１偏向鏡と、光軸に対して第２傾斜角で傾斜された第２偏向鏡を有する。好ましくは、偏向鏡は系の光軸に対するほぼ平行な傾斜軸に対して傾斜されており、物平面と像平面が平行に並べられるように配置されている。偏向鏡は、ｓ偏光のための偏向鏡の反射率Ｒｓとｐ偏光のための偏向鏡の反射率Ｒｐの間の比Ｒｓｐが、割り当てられた傾斜角を含む入射角範囲で、一方の偏向鏡について１より大きく、他方の偏向鏡について１より小さいように構成される。
【００１２】
ここで、偏向鏡の傾斜角は、偏向鏡のところでの光軸とフラットな鏡表面の表面に対する法線の間の角度として定義される。入射角は、偏向鏡に入射する光の方向と表面に対する法線の間の角度として定義される。光軸と平行に入射する光のため、入射角はそれゆえ偏向鏡の傾斜角に対応する。ｓ偏光の光のため、電場ベクトルは入射方向と偏向鏡の表面に対する法線を含む入射平面に対して垂直に振動し、他方でｐ偏光のため、電場ベクトルはこの入射平面に対して平行に振動する。
【００１３】
異なる偏光方向のための鏡の反射率は、それゆえ、２つの偏向鏡のうちの一方が、傾斜角付近の関連する入射角範囲で、ｓ偏光をｐ偏光よりも強く反射するように、及び反射率の比が他方の偏向鏡のために逆にされるように構成される。これは、第１偏向鏡によりｓ及びｐ偏光の反射強度の比の変化を少なくとも部分的に補償する目的で、第２偏向鏡のところで反射を使用することを可能にしている。これにより達成される効果は、例えば、円偏光又は非偏光の入射光が使用されるとき、光の偏光状態が、偏向鏡での２重反射により生成されている実質的な優位な方向なく、２回反射の後再び少なくともほぼ円偏光又は非偏光となることである。
【００１４】
一般的な多層コーティングが偏向鏡に使用されるとき、ｓ偏光の反射率は角度範囲の間中ｐ偏光よりも大きいことが知られており、大きな反射率の差が、とくに約５４°から約６０°の範囲のブリュースター角のところに現れ得る。一般的な鏡技術を双方の偏向鏡に使用するとき、電場のｐ成分がそれゆえｓ成分よりも強く減じられ、これは先に述べられた構造方向依存の分解能の差に寄与し得る。しかしながら、本発明による撮像系における偏向鏡の一方は、関連する入射角範囲でｐ偏光をｓ偏光よりも強く反射するため、反射率の差の部分的又は完全な補償が偏向鏡により達成され得る。
【００１５】
本発明は、幾何学的ビームスプリッタを備えたカタディオプトリック投影対物レンズのために好ましく利用され得る。このような投影対物レンズにおいて、凹面鏡と第１偏向鏡を有するカタディオプトリック対物レンズ部が、物平面から来る放射を凹面鏡に向けて偏光させ又は凹面鏡から来る放射を像平面に向けて偏光させるように意図されていて、物平面と像平面の間に配置されている。機能的に必然ではない第２偏向鏡が使用されて物平面と像平面を平行にする。典型的な実施例において、第１および第２傾斜角は、４５°±１５°、とくに４５°±１０°の範囲にある。これらの好ましい傾斜角範囲は、入射する放射の入射角もまた４５°±１５°付近で、すなわち標準ブリュースター角範囲の近く又は少なくとも一部で重心を有し、そこではｓ及びｐ偏光の反射率の間の差が特に大きいことを意味している。本発明はそれゆえ特にこれらの差をここで補償するのにとくに便利である。
【００１６】
Ｒｓｐ＞１の偏向鏡のため、適当な実施例が関連する波長範囲のために選択されて良く、例えば反射金属層と上部に適用される１又はそれより多い誘電層の誘電コーティングを有する一般的な鏡が、反射を強めるのに使用され得る。１つの改良によれば、ｐ偏光のために関連する入射角範囲（Ｒｓｐ＜１）でより反射するように意図された他方の偏向鏡は、金属層とその金属層に配置された誘電層を備えた反射コーティングを有する。この場合、偏向鏡の傾斜角を含む入射角範囲で比Ｒｓｐが１よりも小さくなるように誘電層の（幾何学的な）層厚さｄｆが選択される。
【００１７】
利用されている光を反射する金属層を使用することは、偏向鏡の強く反射する効果を大きな角度範囲に渡って達成するのに極めて有利である。とくに、２６０ｎｍ又はそれ未満の波長での応用のために、金属層が本質的にアルミニウムからなるのが望ましい。この材料は、比較的高い反射率をエネルギー放射に関する十分な安定性に結合させる。他の金属、例えばマグネシウム、イリジウム、スズ、ベリリウム又はルテニウムもまた可能である。金属層の使用は、単純に構成された反射コーティングを得ることを可能にし、これは大きな角度範囲に渡ってｐ偏光成分をｓ偏光成分よりも強く反射する。誘電材料の正確な幾何学的層厚さｄｆは、これに関連して極めて重要である。金属層と誘電層の与えられた材料の組み合わせのため、ｐ偏光とｓ偏光の反射率は幾分周期的に及び部分的に調和しない傾向及び／又は異なる振幅で、層厚さｄｆの関数として変化し、ある層厚さ範囲は、それらのｐ偏光の反射率Ｒｐがｓ偏光の反射率Ｒｓよりも大きいことで区別されることが分かる。
【００１８】
実質的に吸収のない又は僅かに吸収する誘電材料が使用されて良い。僅かに吸収する材料を選択するとき、それらは作動波長で光を僅かだけ吸収し、吸収が鏡の効率をそれ程損なわないようになっていることに注意すべきである。適当な材料で、誘電材料の吸収係数ｋｄは、ｋｄ≦０．６の範囲、とくにｋｄ≦０．０１の範囲にあっても良い。ｋｄ≦１０−６の材料は、ここでは実質的に吸収のないものとして言及される。材料の吸収係数ｋは、この出願において複素屈折率Ｎ＝ｎ−ｉｋの虚部として定義され、ここでＮは複素屈折率、ｎは屈折率の実部及びｋは複素屈折率の虚部である。無次元吸収係数ｋは、しばしば消光係数として言及されており、λが光の対応波長を表す関係ｋ＝（αλ）／４πにより、寸法吸収係数α[１／ｃｍ]に関連付けられている。
【００１９】
例えば、１５７ｎｍの作動波長で、誘電層は以下の材料のうちの１つ又はこれらの材料の組み合わせから本質的に構成される：フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）、チオライト、氷晶石、フッ化ガドリニウム（ＧｄＦ３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）又はフッ化ランタン（ＬａＦ３）又はフッ化エルビウム（ＥｒＦ３）。これらの材料の全てが１９３ｎｍに適しており、そして更に例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）もある。１５７ｎｍ又は１９３ｎｍに言及された全ての層材料は２４８ｎｍで適当であり、例えば酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）を使用することが更に可能である。
【００２０】
与えられた層材料のための誘電層の正確な層厚さｄｆ、予め定められた波長及び意図された入射角範囲の選択は、実験に基づいて行われて良い。次の条件が満たされる層厚さは、特に都合が良い：（１）
【数２】
2005537676.tif 000003
【００２１】
ここでφｆは、層厚さｄｆの及び入射角α０の関数としての誘電層の位相厚さであり、Ｎｆは誘電材料の複素屈折率である。例えば、式（１）の分数の値は、低指数の材料では好ましくは約１から約１．５の範囲にあり、高指数の誘電材料ではそれは好ましくは約０．３から約１の範囲にある。式（１）の関数の分子及び分母は、例えばほぼ同じとしてもよい。多かれ少なかれ、この付近で当該入射角に依存したＲｓｐ＜１の広い層厚さ範囲があり、層厚さ範囲の幅とｓ及びｐ偏光の反射率の間の差がより大きい入射角で増加する傾向があることが示された。
【００２２】
とくに好ましい層厚さが、位相厚さの関数として、先に述べられた曲線の最初の交差の付近にある。これはＲｓｐ＜１となる入射角範囲がこの場合とくに広いからである。比較的薄い誘電層が、それゆえ、例えばｄｆ≦３５ｎｍ又はｄｆ≦３０ｎｍでしばしば望ましい。より高次の交差の付近での層厚さが可能であり、例えば、光が小さな入射角範囲でこのような鏡に当たるときに使用されて良い。
【００２３】
本発明はまた、鏡とくに２６０ｎｍよりも短い波長範囲の紫外光のための鏡に関し、これは鏡基板及びその鏡基板に配置された反射コーティングを有し、反射コーティングが金属層及びその金属層に配置された誘電材料からなる誘電層を含み、比Ｒｓｐが入射角範囲で１より小さくなるように誘電層の層厚さｄｆが選択されていて、そのために鏡が意図されている。例えば鏡が偏向鏡（又は折り曲げ鏡）として使用されるように意図されるときに、鏡の鏡表面はフラットでもよい。曲がった鏡表面の鏡、すなわち凸面鏡又は凹面鏡も可能である。
【００２４】
本発明者が発見したのは、本質的に吸収のない又は僅かに吸収のある材料からなる誘電層の層厚さｄｆの適当な選択を通じて、鏡のｓ及びｐ偏光の反射率が意図的に調整され得ることである。それゆえ、本発明に基づいて、例えば少なくとも所定の入射角範囲で又はかなり狭い又は広い入射角範囲で、反射率Ｒｓ及びＲｐが本質的に等しく又は互いに最大１０％又は５％だけ異なる鏡を製造することが可能である。このような偏光中性の鏡は多くの用途に便利である。
【００２５】
これらの及び他の構成は、詳細な説明及び図面とともに請求項により表現され、個々の構成はそれぞれ別個に又は共に実行されて本発明の態様で及び他の分野のためにサブコンビネーションを形成してもよく、利点及びそれ自体の保護の型を構成してもよい。
【実施例】
【００２６】
図１は、マイクロ平版印刷投影露光系をウェーハステッパ１の形状で概略的に示し、これは大規模集積半導体コンポーネントの製造のために意図されたものである。投影露光系は、光源としてエキシマレーザー２を含み、これは１５７ｎｍの作動波長で紫外光を放出するが、他の態様においては、これはより高く、例えば１９３ｎｍ又は２４８ｎｍでもよく又はより低くてもよい。下流の照射系４は、大きな、シャープに境界が定められて均一に照らされた像フィールドを生成し、これは下流の投影対物レンズ５のテレセントリック要件に適合されている。照射系は、照射モードを選択するための装置を有し、例えば、様々なコヒーレンス度を有する一般的な照射、リングフィールド照射及び双極又は四極照射の間でスイッチされ得る。照射系の背後に、マスク７を保持及び操作するための装置６が配置され、マスクが投影対物レンズの物平面８にあり、かつ、この平面で移動方向９（ｙ方向）にスキャナ操作のためのスキャンドライブを用いて移動され得るようになっている。
【００２７】
マスク平面８は、投影対物レンズ５に追随されており、これは縮小対物レンズとして作動し、マスクに配置されたパターンの像を、縮小されたスケール例えば１：４又は１：５のスケールで、フォトレジスト層でコーティングされたウェーハ１０に投影し、これは縮小対物レンズの像平面１１に配置されている。他の縮小スケール、例えば１：２０又は１：２００のより強度の縮小が可能である。ウェーハ１０は、装置１２で保持されていて、これはウェーハをレチクル７と同期してかつ平行に移動させるためのスキャナドライブを含む。全ての系は制御ユニット１３で制御される。
【００２８】
投影対物レンズ５は、幾何学的ビームスプリッティングで作動し、それはその物平面（マスク平面８）とその像平面（ウェーハ平面１１）の間で第１偏向鏡１６と凹面鏡１７を備えたカタディオプトリック対物レンズ部１５を有し、フラットな偏向鏡１６は投影対物レンズの光軸１８に関して傾斜されており、物平面から来る放射が、偏向鏡１６により凹面鏡１７の方向に偏向され又は逸らされるようになっている。投影対物レンズの機能に必要なこの鏡１６に加えて、光軸に関して傾斜された第２のフラットな偏向鏡１９が設けられていて、凹面鏡１７で反射された放射が、像平面１１の方向で下流の屈折対物レンズ部２０の複数のレンズに偏向鏡１９で偏向されるようになっている。相互に垂直でフラットな鏡表面１６、１９は、鏡プリズムとして構成されたビーム偏向装置２１に設けられていて、それらは光軸１８に垂直で平行な傾斜軸を有している。
【００２９】
凹面鏡１７は、斜めに置かれたサイドアーム２５に嵌め込まれている。サイドアームを斜めに置くことは、とりわけ、マスク側で対物レンズの全幅にわたって十分な作動距離を提供する。従って、偏向鏡１６、１９の傾斜角は、その平面は相互に垂直であるが、光軸１８に関して、４５°から及びある程度、例えば±２°〜±１０°逸れることが可能である。他の態様において、偏向鏡の傾斜角は４５°である。
【００３０】
示された例において、カタディオプトリック対物レンズ部は、第２偏向鏡１９の近傍で中間像を生成するように構成されており、この像は好ましくは鏡平面とは一致しないが、凹面鏡１７の方向の僅かに後方又は前方にあってもよい。中間像のない態様もまた可能である。さらに、鏡１６、１９を物理的に分離した鏡として構成することも可能である。
【００３１】
偏向鏡１６、１９の鏡表面は、高反射率を達成する目的で、高反射の反射層２３、２４でコーティングされている。第１偏向鏡の反射層２３は、一般的に構成されてよい。例えば、反射を強める目的で、アルミニウム層が鏡基板に利用されて、多層の誘電系が上部に利用される。このタイプの層は、それ自体例えばＵＳ４,８５６,０１９、ＵＳ４,７１４,３０８又はＵＳ５,８５０,３０９から公知である。金属層、例えばアルミニウム層と、上部に設けられた単一の保護誘電層、たとえばフッ化マグネシウムの層を有する反射層を使用することも可能である。このような層系は、引用された文献にも記載されている。
【００３２】
このような一般的な層系は、異なるｓ及びｐ偏光の反射率を有することが知られている。入射角α０の関数としての反射率Ｒのプロファイルは、これは単純系（金属／単一誘電層）の典型であるが、図２に概略的に示されている。従って、法線入射（入射角０°）でのｓ及びｐ偏光の反射率は等しい。入射角が増加するにつれて、ｓ偏光の反射率は単調に増加し、他方でｐ偏光の反射率は、入射角の更なる傾斜度で再び増加する前に、ブリュースター角ゆえに最初に減少する。一般的な反射層では、それゆえ、ｓ偏光の反射率は全角度範囲に渡ってｐ偏光より概して大きく、特にはっきりした反射率の差が約４５°と約８０°の間の範囲に出現している。
【００３３】
例として示された幾何学的ビームスプリッティングを備えた一般的な投影対物レンズにおいては、これは、電場のｐ成分が、対物レンズを通過するとき、ｓ成分よりもより強く減衰させられ、例えば入力側の非偏光又は円偏光で、像平面に到達する光がより強いｓ成分を有することを意味するかもしれない。これは構造方向依存の解像度差を引き起こし得る。
【００３４】
これらの問題は、示された態様では避けられている。なぜなら、第２偏向鏡の反射層２４は、約４５°の付近の関連する入射角範囲においてｓ偏光よりも実質的に高いｐ偏光の反射率を有しており、比Ｒｓｐ＜１となっているからである。
【００３５】
鏡を生産する目的で、約６５ｎｍ〜１００ｎｍの層厚さを有する光学的に厚いアルミニウム層３０が、低い熱膨張係数を有する材料からなる鏡基板に適用される。アルミニウム層は、約１５ｎｍの厚さの二酸化ケイ素の単一層３１で覆われている。この偏向鏡の助けにより、第１偏向鏡によるｓ偏光の優位を、部分的に又は全て補償することが可能である。これは光のｓ成分がｐ成分よりもこの鏡でかなり弱く反射されるためである。
【００３６】
この効果を説明する目的で、図３は一例を示しており、そこでは第１偏向鏡１６に当たる入力光２７が円偏光にされ、矢印の長さで表されたｓ及びｐ偏光の振幅が本質的に等しくなっている。最初に傾斜して置かれた鏡１６による反射の後、入射平面と平行に振動する電場成分は、ｓ成分よりも強く減衰させられる。この部分偏光は、凹面鏡１７の方向に伝えられる。凹面鏡１７による反射の後、その間偏光状態は実質的に変化しないままであり、反射された光は第２偏向鏡１９に当たる。後者のところで、ｐ成分は、図４に関して説明された反射率の差（Ｒｐ＞Ｒｓ）ゆえに、今や（より強い）ｓ成分よりも強く反射されて、ｓ及びｐ偏光の振幅の釣り合いが得られるようになっている。複合層２３及び２４は、第２偏向鏡１６の後でｓ及びｐ偏光の本質的に等しい振幅があるように適宜構成される。この光で、構造方向依存のコントラスト差なく撮像を得ることが出来る。
【００３７】
層厚さが慎重に最適化されてＲｐ＞Ｒｓを達成した誘電層３１が、僅かに吸収性の金属層３０に利用されるという点で、第２偏向鏡１９の反射層系２４はそれ自体すぐれている。与えられた材料の組み合わせにこのような層厚さ最適化が通常可能である方式は、以下に示される。ｓ偏光の反射率Ｒｓは、層厚さｄｆと入射角α０に依存しており、この光の反射係数ｒｓから次の式により得られる：（２）
【数３】
2005537676.tif 000004
【００３８】
ここで、水平のバーは値の共役複素を示す。ｓ成分の対応する反射係数は、次のようにして計算される：式（３）
【数４】
2005537676.tif 000005
【００３９】
対応する式が、ｐ成分の反射率Ｒｐと反射係数ｒｐについて得られる：（４）
【数５】
2005537676.tif 000006
【００４０】
及び式（５）：
【数６】
2005537676.tif 000007
式の中で、ＮｆｐとＮｆｓの値は、ｐ及びｓ偏光の誘電層の有効屈折率を表し、ｎ０ｐとｎ０ｓの項は周囲媒体の有効屈折率を表し、ＮＡｐとＮＡｓの項は金属層の有効屈折率を表し、式Φｆ（ｄｆ、α０）は誘電層の位相厚さを表す。位相厚さには、次式が適用される：（６）
【数７】
2005537676.tif 000008
【００４１】
ｓ及びｐ偏光の有効屈折率Ｎｓ又はＮｐは、通常以下により計算される：（７）
【数８】
2005537676.tif 000009
【００４２】
及び（８）
【数９】
2005537676.tif 000010
【００４３】
ここで値ＮはそれぞれＮ＝ｎ−ｉｋによる材料の複素屈折率を示す。ここで、ｎは当該媒体の複素屈折率の実部でありｋは虚部である。全ての公式において、指数Ａは基板材料（例えばアルミニウム）を意味しており、ｆは誘電層を意味している。
【００４４】
例の系において、今仮に二酸化ケイ素層の光学定数がｎｆ＝１．６８５及びｋｆ＝０．０５５に設定され、アルミニウム基板の光学定数がｎＡ＝０．１４３及びｋＡ＝１．７３に設定されると、図５に示されるような層厚さ依存性が反射率Ｒｓ及びＲｐに対して４５°の入射角で得られる。反射率Ｒｓ及びＲｐは両方とも、層厚さｄｆが増加するにつれてほぼ周期的に変化し、変化の振幅はＲｐよりもＲｓが大きいということがわかる。曲線は何度も交差し、ＲｐがＲｓよりも大きい多くの層厚さ範囲があるようになっている。そのような第１の範囲は、約１０ｎｍ及び約２５ｎｍの間の層厚さの所にあり、最大の差を有する範囲は約１５ｎｍの所にある。第２の範囲は、約６０及び７５ｎｍの間にあり、最大の差は約６７ｎｍの所にある。反射率の絶対値は、層厚さが増加するにつれて減少する傾向にあることも理解できる。これは誘電層材料すなわち二酸化ケイ素による選択波長（１５７ｎｍ）での僅かな吸収に本質的に起因している。計算は、約１５ｎｍの層厚さで、ｐ偏光の反射率Ｒｐが約１０％（約４５°のところ）から約３０％（約６０°のところ）ｓ偏光の反射率Ｒｓより大きい反射層を得ることが可能であることを示している。ここでＲｓｐ＜０．８である。
【００４５】
もし入射角に対する反射率Ｒｓ及びＲｐの依存性が計算された系に考慮されるなら、図６に示されたような依存性が得られる。誘電層の与えられた層厚さｄｆを有する系にとって、ｐ偏光のより強い反射率とｓ偏光のより弱い反射率との間の差は、入射角が大きくなるにつれて増加することがわかる。
【００４６】
図６の理論曲線と図４の反射率の比較は、実際に作成された系を使用して決定されたように、非常に良質の調和を示し、反射率のため示された絶対値はかなりの調和を示している。
【００４７】
図面には示されていない典型的な系において、反射系は光学的に厚いアルミニウム層からなり、これに実質上吸収がなく（ｋｆ＝０）、１５７ｎｍの波長で実屈折率ｎｆ＝１．４８を有するフッ化マグネシウムの単一層が貼り付けられる。金属層の光学定数はｎＡ＝０．０７２及びｋＡ＝１．６６であるとされる。金属層の光学定数は、通常コーティング法に依存しており、例えばＳｉＯ２層に関連して上記された値とされても良い。
【００４８】
入射角４５°でのこの反射層で、条件Ｒｓ＜Ｒｐは約１５ｎｍ〜約２４ｎｍの厚さ範囲で満たされる。この範囲は、より大きい入射角に動くとき、より広くなる。例えば、入射角６０°で、条件Ｒｓ≦Ｒｐは約１３ｎｍ〜約３３ｎｍの厚さ範囲で満たされる。これは、重要な約４５°付近、例えば４０°及び５０°の間の入射角範囲にとって、特に望ましい層厚さが約１５ｎｍ及び３０ｎｍの間の範囲にあることを意味している。図５におけるのと同様に、より高いオーダーの層厚さ範囲もまた可能である。より高いオーダーの層厚さの不都合な点は、通常、条件Ｒｐ＞Ｒｓは比較的小さな入射角範囲でのみ満たされることである。この理由のため、それ自身、Ｒｐ＞Ｒｓで最初の各層厚さ範囲からの小さな層厚さが好ましい。
【００４９】
本発明は、詳細な典型的態様に関して説明された。本発明が基づいている思想及び対応する公式を提供することで、当業者はこれを特定の作動波長範囲に適した他の系に一般化することが可能である。与えられた材料と誘電層の組み合わせがＲｐ＞Ｒｓを達成するのに適当かどうかに関するチェックは、上記説明の助けを借りることで直ちに可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の１実施態様による幾何学的ビームスプリッタを備えたカタディオプトリック投影対物レンズを含む石版印刷投影露光系の概略表現である。
【図２】一般的な鏡の反射率Ｒのｓ及びｐ偏光の入射放射線の入射角α０に対する依存性を概念的に示すグラフである。
【図３】図１に示された投影対物レンズのカタディオプトリック投影部の概略詳細図である。
【図４】偏向鏡のうちの１つにおけるｐ及びｓ偏光の反射率Ｒｐ及びＲｓの入射角依存性の測定を示すグラフであり、Ｒｐ＞Ｒｓは約２０°を超える入射角範囲で満たされている。
【図５】反射層の層厚さｄｆの関数として反射率Ｒｐ及びＲｓの依存性を示す算出されたグラフであり、そこでは二酸化ケイ素の単一層がアルミニウム層に適用されている。
【図６】反射層のための入射角の関数として計算された値Ｒｐ及びＲｓを示すグラフであり、その層パラメータは図４で解析された反射層の層パラメータに対応している。
【符号の説明】
【００５１】
１  ウェーハスッテパ
２  エキシマレーザー
４  照射系
５  レンズ
６  装置
８  物平面（マスク平面）
９  移動方向
１０  ウェーハ
１１  像平面
１２  装置
１３  制御ユニット
１５  対物レンズ
１６  偏向鏡
１７  凹面鏡
１８  光軸
１９  偏向鏡
２０  対物レンズ
２１  ビーム偏向装置
２３、２４  反射層
２５  サイドアーム
２７  入力光
【図１】
2005537676.tif 000012
【図２】
2005537676.tif 000013
【図３】
2005537676.tif 000014
【図４】
2005537676.tif 000015
【図５】
2005537676.tif 000016
【図６】
2005537676.tif 000017
【国際調査報告】
2005537676.tif 000018
2005537676.tif 000019
2005537676.tif 000020
2005537676.tif 000021
2005537676.tif 000022
2005537676.tif 000023