(57)【要約】【課題】非常に高い像端開口数と有益な構成と組み合わせて全色消しを可能にする。【解決手段】物平面に配置されたパターンを像面上にイメージするための反射屈折投影レンズが、好ましくは実中間像を形成しながら、凹面鏡を有する反射屈折第１レンズセクションとビームスプリット表面を有する物理ビームスプリッタを、好ましくは屈折力がありビームスプリッタに続く第２レンズセクションともに、その物平面と像面の間に含む。正の屈折力が、物平面の光学的近視野に配置され、これは投影レンズの第１光学表面から作動距離を置いて配置されている。ビームスプリッタは低い外縁光線高さにあり、これは、少量の材料、特にそのビームスプリッタの製造に必要とされる材料を採用しながら、縦色収差のために十分に補正される投影レンズを構成することを可能にしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物平面に位置付けられたパターンを像面上にイメージし、凹面鏡とビームスプリット表面を有する物理ビームスプリッタを有する反射屈折第１レンズセクションと、このビームスプリッタに続いて配置される第２レンズセクションが、物平面と像面の間に配置され、
物平面が投影レンズの第１光学表面からの作動距離に配置され、
正の屈折力が物平面の光学的近視野に配置され、
ビームスプリッタが外縁光線高さの低いゾーンに配置される、反射屈折投影レンズ。
【請求項２】
少なくとも１つの実中間像を作るように設計され、これが好ましくは自由にアクセス可能であることを特徴とする請求項１に記載の投影レンズ。
【請求項３】
物平面及び／又は中間像の光学的近視野内での外縁光線高さが、凹面鏡での外縁光線高さの約３０％より小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投影レンズ。
【請求項４】
ビームスプリッタに配置された低い外縁光線高さのゾーン内で、それが光軸と交差するところで光軸と直交する平面上への外縁光線高さの投影が、凹面鏡での外縁光線高さの約１０％から約７０％の範囲にあることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項５】
ビームスプリッタが、中間像の近傍に配置されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項６】
ビームスプリッタが、両方向の伝播のための外縁光線高さが凹面鏡での外縁光線高さの約７０％より小さいゾーンに、配置されることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項７】
ビームスプリッタが、キューブ形状から離れた形状を有するビームスプリッタブロックで構成され、その形状が好ましくは矩形であり、その体積が最小化されるように寸法が好ましくは最適化されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項８】
光軸を横断するビームスプリッタの最大延長部が、凹面鏡の直径の７０％より小さいことを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項９】
正の屈折力が、物平面とビームスプリッタの間に配置され、好ましくは、正の屈折力を有する明確に１つのレンズが物平面とビームスプリッタの間に配置されることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項１０】
物平面とビームスプリッタの間のゾーンに本質的に正の屈折力がないことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項１１】
物平面とビームスプリッタの間のゾーンに自由に起立したレンズが配置されないことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項１２】
正の屈折力が、ビームスプリッタに続いて、中間像及び／又は物平面の光学的近視野内に配置されることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項１３】
中間像が、ビームスプリッタの背後に距離を置いて配置され、正の屈折力がビームスプリッタと中間像の間に配置されることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項１４】
ビームスプリッタにおいて、外縁光線と光軸の間のエア内での角度が、少なくとも１つの伝播方向に沿って１０°より小さく、好ましくは５°より小さいことを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項１５】
反射屈折レンズセクションが、ビームスプリッタと凹面鏡の間に負の屈折力を有するレンズだけを含んでいることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項１６】
反射屈折セクションが、ビームスプリッタと凹面鏡の間で負の屈折力を有する少なくとも２つのレンズを含むことを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項１７】
反射屈折セクションが、ビームスプリッタと凹面鏡の間に４より少ない、特に３より少ないレンズを含むことを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項１８】
ビームスプリッタと凹面鏡の間の反射屈折レンズセクションの１部が、縦色収差のためにオーバーコレクトされ、他のレンズコンポーネントのオーバーコレクションの少なくとも７０％、好ましくは８５％を超えて補償されるようになっていることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項１９】
正の屈折力を有するレンズが、凹面鏡の近視野に位置付けられておらず、近視野内での外縁光線高さが、凹面鏡での外縁光線高さの好ましくは７０％を超えていることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項２０】
ビームスプリッタ表面が、４５°と異なる物平面に直交する光軸のセグメントに関して傾斜角度をもって配置されており、傾斜角度と４５°の間の差異が、好ましくは約１°から約１０°の範囲にあることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項２１】
物平面に直交する光軸のセグメントとビームスプリット表面での折れ曲がりに続けて配置される光軸のセグメントの間に含められた偏向角度が９０°を超えるように、傾斜角度が設定されていることを特徴とする請求項２０に記載の投影レンズ。
【請求項２２】
レンズ第２セクションに、光軸に関して４５°とは異なる傾斜角度で配置される少なくとも１つの偏向ミラーが配置されていて、そこで好ましくは偏向ミラーの傾斜角度とビームスプリット表面の傾斜角度が互いに合うように適合されて、像面が物平面に対し平行又は直交のいずれかで並べられていることを特徴とする請求項２０又は請求項２１に記載の投影レンズ。
【請求項２３】
第２レンズセクションの少なくとも１つのレンズが、ビームスプリット表面と中間像の間に配置されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項２４】
正の屈折力が、ビームスプリット表面と中間像の間に配置されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項２５】
全ての透過光学コンポーネント、特に全てのレンズとビームスプリッタが、同じ材料から、特に結晶性フッ化物、好ましくはフッ化カルシウム、又は合成水晶ガラスから製造されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項２６】
ビームスプリッタが、本質的にフッ化リチウムからなることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項２７】
その像端部でテレセントリックであり、好ましくは物体端部と像端部の両方でテレセントリックであるように構成されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項２８】
約０．７を超える像端部開口数を有し、その像端部開口数が好ましくは少なくとも０．８であり、特に約０．８５であることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項２９】
約２６０ｎｍより短い波長における、特に約１５７ｎｍ又は約１９３ｎｍの波長における紫外光の使用のために設計されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項３０】
少なくとも１つの光学コンポーネント、特に少なくとも１つのレンズが、少なくとも１つの非球面を有することを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項３１】
少なくとも１つの非球面が、少なくとも１つのストップの平面の近傍に設けられていて、この非球面での外縁光線高さと系ストップの開口の半径との比が約０．８から約１．２の範囲にあるようにこの非球面が好ましくは構成されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項３２】
少なくとも１つの非球面が物平面の近傍、及び／又は像面の近傍、及び／又は少なくとも１つの中間像の近傍に設けられていて、この非球面での外縁光線高さと系ストップでの開口の半径の比が約０．８より小さいようにこの非球面が好ましくは配置されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項３３】
少なくとも１つの非球面がストップの平面の近傍に配置され、少なくとも１つの非球面が物平面、及び／又は像面、及び／又は少なくとも１つの中間像の近傍に配置されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項３４】
系ストップが、ビームスプリッタから距離をおいて、好ましくは縮小倍率第２レンズセクション内に配置されることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項３５】
自由にアクセス可能なストップ面が設けられていることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項３６】
物平面に最も近接して位置付けられた第１光学エレメント及び／又は像面に最も近接して位置付けられた最終光学エレメントが、実質的に平面平行板からそれぞれ形成されていることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項３７】
少なくとも１つの全反射偏向ミラーが設けられていて、特に、その第２レンズセクションが少なくとも１つの偏向ミラーを含んでいることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項３８】
ビームスプリッタに続くその第２セクションの第１光学コンポーネントが偏向ミラーであることを特徴とする先述の請求項のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項３９】
照射系と反射屈折投影レンズを有するマイクロリソグラフィでの使用のために、投影レンズが請求項１〜３８のいずれか１項に合わせて構成されている投影露光系。
【請求項４０】
照射系が、部分偏光を放射するために設計されていることを特徴とする請求項３９に記載の投影露光系。
【請求項４１】
指定されたパターンを有するマスクを設け、
このマスクを指定された波長を有する紫外光で照射し、
そのパターンの像を、請求項１〜３８のいずれか１項に合わせた反射屈折投影レンズを使用する投影レンズの像面の近傍に配置された感光性基板上に投影する、半導体装置又は他のタイプの微小装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物平面に配置されたパターンを像面上にイメージするための反射屈折投影レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の投影レンズは、投影露光系、特にウェーハスキャナやウェーハステッパに使用され、半導体装置及び他のタイプの微小装置のために使用され、フォトマスクやレチクル上のパターンを、これは以後“マスク”又は“レチクル”として参照されるが、感光性コーティングを有する物体上に、超高分解能で縮小されたスケールで投影する機能を果たす。
【０００３】
より微細な構造を生成する目的で、投影レンズの像端部開口数（ＮＡ）を増加させるとともにより短い波長、好ましくは約２６０ｎｍより短い波長を有する紫外光を使用することが望まれる。
【０００４】
しかしながら、必要とされる光学エレメントを製造するために利用可能な波長領域で十分に透過する材料、特に合成石英ガラスや、フッ化カルシウム、フッ化リチウムストロンチウムアルミニウム、フッ化リチウムのような結晶性フッ化物がほとんどない。利用可能なこれらの材料のアッベ数が互いにかなり近接しているため、十分よく色補正される（色収差が補正される）純粋に屈折する系を提供するのは困難である。この問題は純粋に屈折する系を用いることで解決され得るが、このようなミラー系を製造することはかなりの費用と努力を伴う。
【０００５】
前述の問題に関して、屈折及び反射エレメント、特にレンズ及びミラーを結合する反射屈折系は、通常前述のタイプの高分解能投影レンズを構成するために用いられる。
【０００６】
反射表面のイメージングを伴うときはいつでも、もしオブスキュレーションと口径食のない像が達成されるべきなら、ビーム偏向装置を用いることが有益である。幾何学的ビームスプリッタを有する系と物理ビームスプリッタを有する系の両方が公知である。1対のビーム偏向ミラーの助けにより達成される幾何学的ビームスプリッティングを有する系は、米国特許出願０９／３６４３８２号に対応する欧州特許０９８９４３４号に開示されている。幾何学的ビームスプリッティングを有する系は、幾何学的ビームスプリッティングのため、それらは必然的に軸外れの系であるという不利益を有する一方で、物理ビームスプリッタを用いることは、軸上の系を構成可能にする。
【０００７】
物理ビームスプリッタを有する系は、米国特許第５，０５２，７６３号に対応する欧州特許０４７５０２０号から公知である。この系は、少なくとも１つの反射屈折入射系と屈折出口系を有する。イメージされるべきマスクは、ビームスプリッタキューブ（ＢＳＣ）の形で構成されるビームスプリッタ上に直接置かれ、反射屈折系により反射される光の一部を屈折系に偏向する。しかしながら、ビームスプリッタに直接イメージされるべき物体を配置することは、全系を補正する機会を制限する。さらに、この系の物体端部は、非テレセントリックである。
【０００８】
物理ビームスプリッタと中間像を有するもう１つの反射屈折系が米国特許第５，６９４，２４１号から公知であり、そこでは正の屈折力を有するレンズ群が物平面とビームスプリッタの間に配置されていて、これは物平面から離れている。
【０００９】
中間像を有さない反射屈折レンズは、その中で第１レンズ群は物平面と物理ビームスプリッタの間に設けられ、第２レンズ群は物理ビームスプリッタと凹面鏡の間に設けられ、第３レンズ群は物理ビームスプリッタと像面の間に設けられることが、米国特許出願４，９５３，９６０号に対応する欧州特許出願０３５０９５５号から公知である。ビームスプリッタと凹面鏡の間に配置されるレンズ群は、凹面鏡の低次のコマ収差と球面収差を、ガウスエラーとともに補正することを意図しており、そこでは低い負の屈折力が屈折群の縦色収差を補償するのに十分である。
【００１０】
反射屈折投影レンズは、物理ビームスプリッタを有し、中間像を有さず、少なくとも０．５の像端部高開口数を可能にし、有利な構成とアライメントエラーに低い感度を併せ持ち、独国特許出願４２０３４６４号から公知であり、これは米国特許出願５，４０２，２６７号に対応している。この系は、凹面鏡とビームスプリッタの間にレンズ群が配置されておらず、凹面鏡が強度の縮小効果、すなわち強度の像縮小倍率を有することにより大きく特徴付けられている。縦色収差（ＣＨＬ）は、ビームスプリッタの高収束ビームを用いることによりまず補正され、縦色収差の全色消しの結果となってもよい。凹面鏡の前の、すなわちビームスプリッタのその第１パスを経るビームは、ほぼ又は実質的にコリメートされ、一方で凹面鏡に続く、すなわちビームスプリッタのその第２パスを経るビームは、通常高度に収束している。系ストップは、好ましくは凹面鏡のところに位置付けられ、そのペリメータにより定義される。このストップは、凹面鏡に面するビームスプリッタの表面で、又は凹面鏡とビームスプリッタの間にストップを挿入することにより定義される。凹面鏡での反射に続く高度に収束したビームにより提供される他の利点は、わずかな屈折力がビームスプリッタに続いて設けられなければならず、比較的小さいビーム高さがその近傍で生じ、これはその近傍での大きなビーム高さによる色収差への反対の効果が避けられることを意味している。
【００１１】
このタイプのレンズにより提供される利点は、不利な点により反対に作用され、すなわちビームスプリット表面への入射光が特に凹面鏡のところでの反射に続く第２パスで収束し、これはその表面で生じる入射角度の範囲が非常に広く、これはそのビームスプリットコーティングの品質に厳格な要求を課している。凹面鏡での反射に続くビームの鋭い収束は、ビームスプリッタに続くレンズのために利用可能なスペースが殆ど無いことを意味し、利用可能のままの収差を補正するための手段が殆ど無いことを意味している。像端部開口数をさらに増大させることは、より大きなビームスプリッタキューブを用いることを必要とし、像面をビームスプリッタにシフトさせることになる。このような投影レンズも“開口制限”として認識される。これらの不利な点のうちのもう１つは、それらが比較的大きなビームスプリッタを用いることを要求し、これはその製造に合った材料の限定的な利用可能性のため高価である。
【００１２】
基本的に同様の問題が、同様に構成され、同様なビームパスを有する投影レンズの場合にも生じ、これは独国特許出願４２０３４６４号に描かれている。以下、例えば、米国特許出願６，１１８，５９６号、６，１０８，１４０号、及び６，１０１，０４７号に描かれたそれらの投影レンズが含まれている。ビームスプリッタ表面への大きな入射角度は、米国特許５，８０８，８０５号、５，９９９，３３３号、又は５，８６１，９９７号に描かれたような系の場合に生じ、そこでは中間像がそれらのビームスプリット表面の近傍で形成される。
【００１３】
反射屈折投影レンズは、物理ビームスプリッタを有し、中間像を有さず、ビームがビームスプリッティングコーティングのその第１通路で僅かに発散していて、そのコーティングの第２通路で、すなわち凹面鏡での反射に続いてコリメートされ、これは、ビームスプリッティングコーティングの反射が入射角度に依存するため、像の品質悪化を避けることを可能にすることを意図したものであり、米国特許出願５，７７１，１２５号から公知である。このコーティングにより反射された光は、凹面鏡を比較的低く含むレンズ群の屈折力を保持することによりコリメートされる。しかしながら、米国特許出願５，７１５，０８４号に対応する欧州特許出願０６０２９２３号に描かれた系の場合、ビームスプリッティングコーティングの第１通路でそのコーティングに入射するビームの光をコリメートする目的で、正レンズが物理ビームスプリッタの前に配置される。ビームは凹面鏡での反射に続いて収束している。このような系は、大きなビームスプリッタの使用を要求する。
【００１４】
物理ビームスプリッタを有し中間像がない反射屈折投影系の場合、米国特許出願５，７４２，４３６号に対応する独国特許出願４４１７４８９号は、少なくとも１つのコンデンサレンズ、すなわち物体端部でのビームスプリッティングコーティングに入射するビームをコリメートするための正の屈折力を備えたレンズを、物理ビームスプリッタの前に、ビームスプリッティングコーティングへの入射角度を最小にする目的で、及び負レンズを有する散乱レンズ群を、その反射屈折レンズセクションで物理ビームスプリッタに続いて、すなわちビームスプリッタと凹面鏡の間に、ビームスプリッタの前のコンデンサレンズの効果を補償して縦色収差を補正する目的で、配置することを提案している。この設計のもと、ビームは、ビームスプリッタキューブを通じて、両方の伝播方向に実質的にコリメートされる。系ストップは、通常光列内でビームスプリッタキューブに続いている。ビームはビームスプリッタキューブを通じて両方の伝播方向に実質的にコリメートされるので、入射角度が広範なため生じる問題が避けられる。この凹面鏡での反射に続く第２パスでコリメートされたビームのもう１つの利点は、収差を補正する手段を含むビームスプリッタの像の側に利用可能な十分なスペースが残っていることである。独国特許出願４４１７４８９に関する配置の不利益は、そのオーバーコレクトされた反射屈折レンズセクションが縦色収差（ＣＨＬ）を十分に補正することができないことである。この配置は、比較的大きなビームスプリッタの使用を必要とし、これはその製造に適した材料利用可能性が制限されるため不利である。
【００１５】
欧州特許１１０２１００号は、米国特許出願０９／７１１２５６号に対応するが、独国特許４４１７４８９号に描かれた構成と異なる反射屈折縮小レンズを記載しており、とりわけ、それは縦色収差を十分に補正することを可能にしている。この系は、正の屈折力を有する第１レンズセクションと、ビームスプリット表面を有する物理ビームスプリッタと、物理ビームスプリッタと凹面レンズの間に配置される第２レンズセクションと、ビームスプリッタとその像面の間に配置される第３レンズセクションを、その物平面とその像面との間に、その順で配置されている。負の屈折力を有する少なくとも２つのレンズは、その第２レンズセクション内に再配置される。高い負の屈折力のコンセントレーションは、特に、凹面鏡の近傍で、縦色収差を十分に補正する利点を与え、物平面と第１レンズセクションの間と第３レンズセクションと像面の間の両方の作動距離を有する系の構成を可能にし、これはそのマイクロリソグラフへの応用を可能にする。この系は、大きくコリメートされたビームをビームスプリット表面の近傍で両方の伝播方向にビームスプリット表面を通じてビームスプリット表面への入射角度が狭い範囲に制限されることを目的で提供することを可能にし、これは入射角度が広く変化する先述の不利益を大幅に避けることを可能にする。この特許は、中間像を有する実施例を記載しており、約ＮＡ＝０．７まで上昇する開口数ＮＡと結びついている。そこに伴う不利益は、比較的大量の材料が、適当な量で不足しており、ビームスプリッタを製造するのに必要とされることである。
【００１６】
とりわけ、米国特許６，３７７，３３８号は、結晶系フッ化物原料からせ遺贈される物理ビームスプリッタを有する系を示している。
【００１７】
前述の物理ビームスプリッタを有する系の場合、そのそれぞれのビームスプリット表面は、像面に直交する光軸のセグメントに関して４５°の角度で傾斜されている。どの偏向又は折れ曲がりミラーも、特に第２レンズセクションに存在可能であるが光軸に関して、４５°の角度で傾斜されている。正しい角度で光軸を折り曲げる目的で、これは物平面と像面の直交又は平行配置を達成することを可能にし、どちらも好ましいが、後者の配置は特にスキャナ操作に有利である。
【特許文献１】
米国特許出願０９／３６４３８２号
【特許文献２】
欧州特許０９８９４３４号
【特許文献３】
米国特許第５，０５２，７６３号
【特許文献４】
欧州特許０４７５０２０号
【特許文献５】
米国特許第５，６９４，２４１号
【特許文献６】
米国特許出願４，９５３，９６０号
【特許文献７】
欧州特許出願０３５０９５５号
【特許文献８】
独国特許出願４２０３４６４号
【特許文献９】
米国特許出願５，４０２，２６７号
【特許文献１０】
米国特許出願６，１１８，５９６号
【特許文献１１】
米国特許出願６，１０８，１４０号
【特許文献１２】
米国特許出願６，１０１，０４７号
【特許文献１３】
米国特許５，８０８，８０５号
【特許文献１４】
米国特許５，９９９，３３３号
【特許文献１５】
米国特許５，８６１，９９７号
【特許文献１６】
米国特許出願５，７７１，１２５号
【特許文献１７】
米国特許出願５，７１５，０８４号
【特許文献１８】
欧州特許出願０６０２９２３号
【特許文献１９】
米国特許出願５，７４２，４３６号
【特許文献２０】
独国特許出願４４１７４８９号
【特許文献２１】
欧州特許１１０２１００号
【特許文献２２】
米国特許出願０９／７１１２５６号
【特許文献２３】
独国特許４４１７４８９号
【特許文献２４】
米国特許６，３７７，３３８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の課題の一つは、従来技術の不利益を避ける物理ビームスプリッタを有する反射屈折レンズを提供することである。特にそれは、非常に高い像端開口数と有益な構成と組み合わせて全色消しが可能である。この物体は、少量の材料を使用して、特にビームスプリッタとそのビームスプリッタの近傍に位置付けられるコンポーネントを製造するために達成されるべきである。有利な構成が、特に物平面の近傍で好ましく得られるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
これらの及び他の物体の解決として、本発明は請求項１に記載されている特徴を有する反射屈折投影レンズを提供する。その有利な実施例は、従属請求項に述べられている。全請求項の表現は、本明細書の一部を構成し、本明細書の内容を参照することにより具体化されている。
【発明の効果】
【００２０】
非常に高い像端開口数と有益な構成と組み合わせて全色消しが可能である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明による反射屈折投影レンズは、物平面に配置されたパターンを像面上にイメージするために構成され、凹面鏡からなる反射屈折第１レンズセクションと物平面と像面の間でビームスプリットコーティングを有する物理ビームスプリッタを有する。第２レンズセクションは好ましくは屈折系であるように構成され、ビームスプリッタに続いて配置される。
【００２２】
本発明の１面によれば、物平面は投影レンズの第１光学表面から作動距離をもって配置される。正の屈折力は、物平面の光学的近視野内に配置される。ビームスプリッタは、外縁光線高さの低いゾーンに配置される。少なくとも１つの実中間像が好ましくは形成される。
【００２３】
投影レンズの物平面、又はレチクル面と第１光学コンポーネントの間の妨害しない（自由な）作動距離は、好ましくは３０ｍｍを超えるべきであり、特に３５ｍｍを超えても良く、投影レンズを損傷するおそれなくレチクルを取り扱うとともに、投影レンズのレチクル領域と入射表面をガスアシストされた洗浄又は清潔を保持することが単純な方式で可能である。
【００２４】
物平面の光学的近視野に存在する正の屈折力は、投影レンズの物体端部のテレセントリック構成を可能にし、これは特にデフォーカスエラーに関して有益である。ここで“物平面の光学的近視野”は、特にビーム外縁光線高さが凹面鏡の近傍での外縁光線高さの約３０％より小さいゾーンである。
【００２５】
ビームスプリッタを低い外縁光線高さの近傍に配置することは、従来と比較して非常に小さいビームスプリッタを有する本発明にあわせて投影レンズを構成することを可能にする。これは特に約２６０ｎｍより短い操作波長、特に１９３ｎｍ又は１５７ｎｍ又はそれより短い操作波長での使用のために意図された投影レンズの場合に便利である。透過物質、特にフッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化リチウムカルシウムアルミニウム、フッ化リチウムストロンチウムアルミニウム、フッ化リチウム、又はフッ化バリウムのような結晶質フッ化物は、この範囲の操作波長で使用するための光学コンポーネントを製造するために利用可能であり、いずれも大きな固体のブロックで要求される高純度及び均一性で製造されることはできず、現在利用可能な技術を用いてのみ、やっとのことでこのようなブロックに製造されることが可能であり、これはこの材料を使用する光学的構成を実行することが、実際には材料の十分に大きなチャンクの利用可能性により制限される。これは、特に物理ビームスプリッタを製造するために用いられる材料に適用され、これはしばしばビームスプリッタキューブ（ＢＳＣ）や他の材料の固体ブロックの形状で構成される。小さなビームスプリッタを使用する手段が提供される構成がこうしておおいに実用的となる。
【００２６】
ビームスプリッタを配置するための低い外縁光線高さの望ましい領域又はゾーンは、凹面鏡での外縁光線高さの約２０％から約７０％で変動する光軸とビームスプリット表面が直交する領域で、光軸と直交する光軸に直交する平面への投影により好ましくは特徴付けられる。光軸と直行する方向に沿ったビームスプリッタの寸法は、こうして凹面鏡の直径の７０％より小さく又は５０％より小さく保持され得る。
【００２７】
もしビームスプリッタが、低い光線高さの生じる中間像の近傍に配置されるなら特に有利である。ビームスプリッタは、物平面よりも好ましくは中間像のより近くにある。もし、高い放射エネルギー密度のためビームスプリッタ材料の過熱を避ける目的で中間像がビームスプリッタの外側にあるなら有益である。この方式で、ビームスプリッタは外縁光線高さが低い領域内に配置されることが可能であり、そこでは外縁光線高さは好ましくはビームスプリッタの両方の通過のための凹面鏡での外縁光線高さの約７０％より小さくするべきである。
【００２８】
本発明の他の面によれば、ビームスプリット表面は、４５°とは異なる物平面に直交して走る光軸のセグメントに関して傾斜角度をもって配置され、そこでは傾斜角度と４５°との間の差異は、好ましくは機械の許容誤差によりどうしても生じる最大差異を超えるべきである。特に、傾斜角度と４５°との間の差異の絶対値は、約１°から約１０°の範囲でも良い。そのような角度で傾斜されるビームスプリット表面において光軸が折り曲げられる角度は、このように、実質的に直角と異なっていて、これは上記したタイプの投影レンズを設計するときに新たな自由度を提供し、特にその物平面の近傍で保持し、及びもし必要なら移送するためのレチクルステージのところで、物平面に配置されるマスクが適合されなければならない。ビームスプリット表面をその方式で傾斜させることは、ビームスプリット表面への入射角度をそれがすぐに製造され、光学的に有効なビームスプリッタコーティングが利用可能である範囲にシフトさせることを可能にする。
【００２９】
ビームスプリッタ表面のこの特定の傾斜された配向は、本発明の他の特性に関わらず、この特許出願に明確に記載されたもの以外のビームスプリッタ、例えば中間像を有する又は欠く系、物体端部の作動距離を有する又は欠く系、及び／又は屈折力分布を有する系、を有する全ての投影レンズの場合に有益である。
【００３０】
この傾斜角度は、好ましくは、物平面に直交する光軸のセグメントとビームスプリッタから第２レンズセクションに延在する光軸のセグメントの間に含まれた偏向角度が、９０°を超えており、そこでその角度は、特に約９２°から約１１０°に及んでも良い。これは物理ビームスプリッタを物平面のかなり近くに移動させ、それを比較的小さく保ち、さらに同時に凹面鏡を支持するレンズのサイドアームがマスクを扱うための装置を適合させるスペースに物理的に入り込むことを避けることを可能にしている。
【００３１】
本発明による投影レンズは、それらのビームパスの様々な折り曲げを有するように設計され得るが、そこではそれが第２レンズセクションの第１透過光学コンポーネントの前又は後にある少なくとも１つの偏向ミラーが第２レンズセクションに割り当てられることが提供され得る。４５°とは異なる角度で傾けられているビームスプリッタ表面の場合、偏向ミラーは４５°とは異なる光軸に関する傾斜角度で傾斜されるべきであり、そこでは４５°を超える傾斜角度、例えば４６°から５５°の範囲の傾斜角度と４５°より小さい傾斜角度、例えば３５°から４４°の範囲の傾斜角度は、両方とも実行可能である。もし偏向ミラーの傾斜角度がビームスプリット表面の傾斜角度に合うように調節されて像面が物平面と平行又は直交するようにすれば、特に有益であり、そこでは平行配置がスキャナ操作のために好ましい。
【００３２】
他のタイプの光学コンポーネントの少なくとも１つのレンズは、ビームスプリット表面と第２レンズセクションに配置される偏向ミラーの間に配置され得る。ビームスプリット表面とそれに光列で続く偏向ミラーの間のスペースは、光学コンポーネントの無いまま保持され得るが、これは偏向ミラーをビームスプリット表面のすぐ近くに移動させることを可能にし、これは像面に対して物平面の横オフセットを最小化するために利用され得る。さらに、多くの投影レンズに、ビームスプリット表面に続く光軸のセグメントが傾けられ、すなわち垂直でも水平でもない。そのセグメントに沿って載置されるレンズは、このように傾けられなければならず、すなわち、そのレンズ軸が傾けられて載置されなければならない。このような傾けられたレンズを避けることは、それらの載置の設計を容易にし、このような投影レンズのアライメントを単純化する。
【００３３】
この発明の投影レンズの幾つかのタイプは、それらが物平面に配置されたパターンを、少なくとも１つの実中間像を形成しながら、像面上にイメージすることにより特徴付けられ、そこでは好ましくは正確に１つの実中間像が形成される。少なくとも１つの中間像を有する投影レンズは、その物平面と像面に加えて少なくとも１つの追加的な視野面と、その系ストップに加えて少なくとも１つの共役開口面を有しており、これはイメージングエラーを補正すること、例えば補正非球面をその光学コンポーネントで具体化することのために多くの自由度が利用可能であることを意味している。この中間像は、例えば、視野ストップがその近傍で具体化され得るため、好ましくは自由にアクセス可能である。自由にアクセス可能な中間像の場合、関連付けられた中間像の面に光学材料が無いため、高い放射エネルギーによる材料の問題は大幅に排除される。
【００３４】
多くの実施例の場合、その中間像は屈折光学第２レンズセクション内にあり、第２レンズセクションの少なくとも１つのレンズ、特に少なくとも１つの正レンズが、ビームスプリット表面とその中間像の間に配置される。これはその中間像の補正状態に有益な効果を有する。
【００３５】
本発明のもう１つの面によれば、物平面が投影レンズの第１光学表面から作動距離のところに配置される。物平面とビームスプリッタの間のスペースには、正の屈折力が実質的に無い。投影レンズは少なくとも１つの中間像を形成する。正の屈折力は、物平面及び／又は中間像の光学的近視野内に配置され、ビームスプリッタは外縁光線高さの低い領域内に配置される。
【００３６】
自由にアクセス可能な作動領域の利点と有益な寸法は、上述されている。正の屈折力を物平面の光学的近視野内にすることは、低い外縁光線高さでその中間像の近傍に配置されるビームスプリッタの近傍に到達することを支持する。
【００３７】
物体端部が非テレセントリックである実施例も実行可能である。これは、例えば、それらを出口端部が非テレセントリックである照射系に合うように適合させることを可能にする。これは、その結果、最小の軸調整をすることにより物平面の近傍に位置付けられるマスクの像の倍率を変化させることを可能にする。
【００３８】
正の屈折力は、物平面とビームスプリッタの間のスペース内に設けられる必要が無いので、物平面とビームスプリッタの間に配置される独立したレンズを有さない投影レンズが実行可能であり、これはこの特定のセクションの設計を非常にコンパクトに保持し、小さな体積を有するビームスプリッタを物平面の近くに配置することを可能にし、そこでは外縁光線高さが低い。正の屈折力は、例えば、ビームスプリッタと凹面鏡の間のスペースに、好ましくは物平面の光学的近視野内に設けられることが可能であり、特に少なくとも１つの正レンズでの外縁光線高さが凹面鏡での外縁光線高さの約３０％より小さく、これは物体端部テレセントリシティを達成することを支持する。単に単一の正レンズが好ましくはそこに設けられるべきである。
【００３９】
そこへの代替として、又はそこへの追加として、正の屈折力がビームスプリッタに続いて配置され得るが、その領域内で外縁光線高さが低い。ここで外縁光線高さは凹面鏡での外縁光線高さの約３０％より小さくすることができる。中間像がそのビームスプリッタの十分後方に配置される実施例において、正の屈折力は、好ましくは単一の正レンズの形式で、そのビームスプリッタと中間像の間に配置され得る。
【００４０】
１つの実施例の場合、物平面とビームスプリッタの間のスペースやビームスプリッタと凹面鏡の間のスペースのいずれにも正レンズは配置されない。これは、その反射屈折レンズセクションの単純な設計を採用することを可能とし、これは正レンズを採用することなく構成されうる。
【００４１】
ここで述べられたタイプの投影レンズのイメージング可能性は、それらの光学コンポーネント、すなわちその光源、その製造のために採用される光学材料、そのコーティングの薄いフィルム、及びその開口数、の偏光特性を駆使することに大きく依存している。フッ化カルシウム結晶体は、一方で利用可能になったが、そのより良い均一性とより良い透過率に加えて、１ｎｍ／ｃｍより小さくなるまで下がるより便利な応力複屈折係数（ＳＢＣ）を有する。短波長、例えば１５７ｎｍでのその応力複屈折係数の値は、結果の像の質がそこで制限されないという目的で、その値を大きく超えるべきではない。応力複屈折に関して、それも有益であり、固有の複屈折による妨害の寄与を耐えられる限界内のままにする目的で、もしビームスプリッタブロックの体積が出来るだけ小さく保持されるなら、それもまた有効である。本発明による投影レンズの幾つかのバージョンがこの点で最適化される。例えば、もし球面又は非球面レンズのような屈折コンポーネントが、物平面とそのビームスプリッタの間の最小距離を保持することを可能にする目的で、物平面又はレチクルとビームスプリッタの間に全く配置されないなら、有益である。必要とされてその中に配置される平面平行λ／４板は、無視できる厚さを有し、例えば、ビームスプリッタの入射面上に光学的に接触されることもできる。物平面への接近性は、小さなビームスプリッタ体積を支持する。もし照射系がテレセントリック光を供給せず、代わりに、例えば共心入射開口の場合のように、その主光線が像視野の端部からビームスプリッタの中心に集中するなら、それもまた有益である。これは、ビームスプリッタブロックのプリズム上端部の長さを短くすることと、物平面と像面の中心の軸オフセットを減少させることの両方を可能にする。
【００４２】
特に上記手段と共同して、もしビームスプリッタの製造に採用される材料がフッ化リチウム、又はもし必要なら、混合されたフッ化リチウムベースの結晶体であるなら、有益である。その高い透過性に加えて、フッ化リチウム又は同様な材料を採用する利点は、ＵＶ光の吸収端が例えばフッ化カルシウムより短い波長で生じることである。その固有の複屈折係数は、例えばフッ化カルシウムの約半分であるため、全光学系の偏光特性が改善される。先述の手段の各々はそれだけで採用されるとき便利であるが、その全てを結合することは、例えば、固有の複屈折の寄与を既知の構成のそれの約１／３まで減少させることを可能にする。
【００４３】
ビームスプリッタを外縁光線高さの低い領域に配置する利点と好ましい低い外縁光線高さは、上に述べられている。もしビームスプリッタが中間像の近傍に配置されそこで低い外縁光線高さが生じるなら特に有益である。好ましくは、ビームスプリッタは物平面と中間像の間のほぼ中ほどにあり、必要な場合物平面により近くに移動されうる。もし、高い放射エネルギー密度によるビームスプリッタ材料の過熱を避ける目的で、中間像がビームスプリッタの外側にあるなら有益である。外縁光線高さの低い領域内にビームスプリッタを配置することが提供されてもよく、そこでは外縁光線高さが、ビームスプリッタの両方の通過のための凹面鏡での外縁光線高さの好ましくは約７０％より小さくするべきである。
【００４４】
ビームスプリッタの近傍の設計構成に関わらず、強い負の屈折力を反射屈折レンズセクション内の、ビームスプリッタと凹面鏡の間に配置することが、有益であることが発見された。これは１以上の負レンズをその領域に配置することにより達成され得るが、そこではもし少なくとも２つの負レンズが設けられるなら好ましい。多くの実施例の場合に、その領域で強い負の屈折力を集中させることは、ビームスプリッタと凹面鏡の間に負の屈折力を有するレンズだけを、すなわち正レンズ無く設けることにより可能である。そうすることは、その領域で採用されるレンズの数を減少させることを可能にする。４より少ないレンズ、特に３より少ないレンズが、レンズ材料を節約し、投影レンズの製造を単純化することを可能にする目的で、設けられ得る。
【００４５】
幾つかの実施例において、正の屈折力を有するレンズが凹面レンズの近傍に全く設けられていないことが提供されており、この近傍内での外縁光線高さは、凹面レンズでの外縁光線高さの好ましくは７０％より小さい。これは、その領域で負の屈折力を提供する負レンズのより“ゆるい”設計を可能にするが、これはそれらが正レンズにより導入されるアンダーコレクションをも補正しなければならないためである。
【００４６】
ビームスプリッタと凹面鏡の間で集中される負の屈折力の強度は、ビームスプリッタの両方のパスの間に作用するが、好ましくは他のレンズセクションの屈折力に合うように選択されるべきであり、ビームスプリッタと凹面鏡の間に位置付けられたレンズセクションが縦色収差のためにオーバーコレクトされて、他のレンズセクションによる色のアンダーコレクションが実質的に補償される。少なくとも７０％の補償が、好ましくは８５％を超えて、幾つかの実施例の場合に実行可能である。
【００４７】
正の屈折力が、物平面の光学的近視野内に、種々の方式で提供され得る。正の屈折力は、物平面とビームスプリッタの間に、例えば正レンズを配置することにより提供され得るが、これは、物平面へのその接近性のため、その領域内で小さな直径を有しうる。多くて一つの正レンズが、しばしばその領域内に設けられる。ビームスプリッタの入射面の前に正の屈折力を配置することは、物平面から来る光線の発散をある程度減少させることに利用され得るが、そこでは、入射光の入射角度での変化がビームスプリット表面の近傍で比較的小さくなるために、良くコリメートされたビームとなっている。好ましい実施例の場合に、外縁光線と光軸の間のビームスプリット表面での角度が、ビームスプリット表面を通じた少なくとも１つの伝播方向のため、約８°より小さい、好ましくは５°より小さい地点へ、その光線はビームスプリット表面を通じた少なくとも１つの伝播方向のためコリメートされても良い。
【００４８】
幾つかの実施例において、孤立したレンズは物平面とビームスプリッタの間に配置されていない。これは、その特定のセクションにおいて、設計を非常にコンパクトに保ち、ビームスプリッタをその物平面の近くに配置することを可能にし、そこでは外縁光線高さが低い。正の屈折力は、ビームスプリッタと凹面鏡の間のスペースに、より詳細には、物平面の光学的近視野内に、特に少なくとも１つの正レンズでの外縁光線高さが凹面鏡での外縁光線高さの約３０％より小さい位置に、配置され得る。ここで好ましくはただ１つの正レンズが設けられる。
【００４９】
交替的に、又は追加的に、正の屈折力が中間像の近傍に配置されうるが、そこでは外縁光線高さは低い。その近傍内で、外縁光線高さは凹面鏡での外縁光線高さの約３０％より小さくしてもよい。中間像がビームスプリッタの後方に十分大きな距離を置いて配置されている実施例の場合、正の屈折力は、好ましくは単一の正レンズの形式で、そのビームスプリッタとその中間像の間に配置されうる。
【００５０】
幾つかの実施例において、１以上の非球面が設けられ、これは良好な単色光補正、又は高いイメージング精度を、低い収差と組み合わせて、非常に大きな開口数で、材料の使用を低く保ちながら、到達する目的である。多くの非球面が通常設けられているが、わずか８つが好ましくは設けられるべきである。もし少なくとも３つの非球面が、ビームスプリッタに続いて、第２レンズセクションに配置されるなら、有益である。もし、球面収差及びコマ収差の補正を必要とする観点から、少なくとも１つの非球面がストップの面の近傍に配置されるなら、特に便利である。この場合、もしその表面での外縁光線高さとストップでの開口の半径との比が約０．８から約１．２の範囲にある場合、すなわち非球面での外縁光線高さが、ストップの近傍で生じる最大の外縁光線高さにほぼ等しい場合、特に有効な補正が得られる。
【００５１】
歪曲や他の視野収差を効果的に補正することを可能にする目的で、視野ゾーンに少なくとも１つの非球面を提供することが有益である。中間像を有する設計の場合に、視野ゾーンの近傍の地点は、物平面の近傍、像面の近傍、及び少なくとも１つの中間像の近傍にある。視野面の近くに位置付けられたこれらの視野表面は、好ましくはその上の外縁光線高さとそれに関連付けられた系ストップの半径との比が、約０．８より小さく、好ましくは０．６より小さいことから特徴付けられる。
【００５２】
もし少なくとも１つの非球面が視野面の近傍に配置され、少なくとも１つの非球面が計ストップの近傍に配置され、これが全ての上記したイメージングエラーを十分に補正することを可能にするのが有益である。
【００５３】
少なくとも１つの中間像を有する実施例は、物平面と像面に加えて、系ストップに加えて、少なくとも１つの共役ストップ面とともに、少なくとも１つの他の視野面を有し、これは、効果的な非球面を具体化するための追加的な自由度が存在することを意味する。
【００５４】
幾つかの実施例の場合、有利な構成、特に投影レンズの全体の長さの減少は１以上の偏向ミラーを設けることにより容易にされる。好ましいのは、偏向ミラーを第２レンズセクションの物理ビームスプリッタに続いて配置することである。偏向ミラーを具体化することは、レチクル（物平面に位置付けられる）とウェーハ（像面に位置付けられる）を互いに平行に配向させることを可能にし、これは特にスキャナ操作のため望ましい。多くの実施例は、レンズの一部をコンパクトに設計することを可能にする目的で偏向ミラーがビームスプリッタの近くにもたらされ得るために物理ビームスプリッタとそれに光列で続く偏向ミラーの間にレンズを有さない。これはまた、垂直に載置される（まっすぐに載置される）べきレンズの数を減少もさせ、これは好ましい実施例の場合、４より少なく、及び特に３より少なくすることもできる。
【００５５】
先述の及び他の構成は、特許請求の範囲、明細書及び図面から明らかであり、関連する独立した構成の各々は、本発明や他の領域の実施例やそれ自身で特許可能な実施例において、単独で又はその部分集合の組み合わせの形式で実行可能である。本発明の実施例は、図面に関連して説明されている。
【００５６】
以下の本発明の好ましい実施例の説明において、“光軸”の用語は、関連する光学エレメントの曲率中心を通る直線または直線セグメントのシーケンスをいい、光軸は偏向ミラーや他の反射表面により折り曲げられる。もし方向と距離が像面に向かってまたはそこに位置する照射されるべき基板に向かって方向付けられるなら、それらは“像端部”の方向または距離として、及びもしそれらが物体に向かって延在する光軸のそのセグメントに沿って方向付けられるなら、“物体端部”として、指定されるべきである。ここで示される例の場合、物体は集積回路や他のパターン、例えばグレーティングを支えるマスク（レチクル）であってよい。ここで表現される例の場合、物体の像は基板として機能するフォトレジストの層で覆われたウェーハ上に投影される。もっとも、液晶ディスプレイのコンポーネント又は光学グレーティングのための基板のような他のタイプの基板も実行可能である。
【００５７】
次に、同一のまたは対応する種々の実施例の構成が、全ての場合に、より明確にするため、通常同じ参照符号を付与されている。種々の実施例の表面の番号は、関連付けられた表に現れる表面番号に対応している。
【実施例】
【００５８】
本発明による反射屈折縮小レンズ１００の構成は、その第１実施例に基づいて図１に描かれていて、物平面１０１に配置されたレチクルまたは同様なもの上のパターン像を像面１０３上に、縮小されたスケール、例えば、４：１のスケールで投影する役割を果たし、その間正確に１つの実中間像１０２を生成する。レンズ１００は、反射屈折第１レンズセクション１０４を有していて、これに物平面と像平面の間に配置された純粋に屈折系の第２レンズセクション１０５が続いている。反射屈折レンズセクション１０４は、光軸に関して傾斜されている平板ビームスプリッタ表面１０７と、イメージング凹面鏡１０９を含むミラー群１０８を有する物理ビームスプリッタ１０６からなる。
【００５９】
縮小第２レンズセクション１０５は、光軸に関して角度４５°傾いた平板偏向ミラー１１０を有し、ビームスプリット表面１０７での反射と共同して、像面１０３に配置されるウェーハと平行な物平面１０１に配置されるマスクを傾けることを可能にし、これはマスクとウェーハをスキャニングモードで操作するのを単純化し、中間像１０２に続いている。この角度レイアウトの代わりに、第２レンズセクションは、偏向ミラーがない直線レイアウトを有しても良いし、１以上の偏向ミラーを有するそのバージョンに基づいてもよい。
【００６０】
図１から理解できるように、照射系（図示せず）からの光は、像平から離れた物平面１０１のその側から投影レンズに入射し、そのコース内でそれは、投影レンズの第１光学エレメントを形成する平面平行板１１１の前３０ｍｍを超える物体端部作動距離に配置される物平面に配置されたマスクを通過する。この系は、光が投影レンズに入射する前に、それが好ましい偏光軸を有するように構成され、これは特に投影レンズの前の照射装置が予め決められた偏光度を有する部分偏光を放出するように構成されることによって達成され得る。もし必要な場合、レチクルの近傍で減偏光を有する目的で、物平面１０１の近傍が２つの光学エレメントの間に配置されても良く、この一つ目は入射する部分偏光を円偏光へと変換し、つづいてレチクルが円偏光を主として直線偏光へと変換する。これらの光学エレメントは、レチクルに関してサンドイッチ配置にレイアウトしてよく、例えば、４分の１波長板から形成され得る。
【００６１】
入射板１１１を通過した後、この光は、ビームスプリッタ１０６に入射する直前に主として直線的に偏光されているが、ビームスプリッタ１０６の直ぐ前に配置された正レンズ１１２上に投射し、そのなかで、物体からくる発散光線を集光してコリメートし、ビームスプリッタの近傍で入射の角度（また入射角とも呼ばれる）内でのバリエーションが、第１パス上で大きくなり過ぎないようにする。その入射角度は、ビームスプリッタ表面と光軸との間のほぼ４５°の角度から約±１０°だけ変化する。ビームスプリッタ内で、光はその平板ビームスプリット表面１０７を通過するが、これは約４５°の角度光軸に関して傾けられており、この実施例の場合は、それが入射面に関してｐ偏光である入射光を透過するように構成され、凹面鏡１０９に向けてそれを通過させる。ビームスプリッタを通過した後、それは４分の１波長板（図示せず）を通過し、凹面鏡１０９のすぐ近傍に配置された１対の大径の負レンズ１１３、１１４を通過して、凹面鏡１０９の表面にあたる。凹面鏡によるその反射に続いて、凹面鏡の近傍で円形に偏光された光は、４分の１波長板を通過し、これはそれを直線偏光に再変換し、その偏光軸は、もう一度、そのもとの偏光軸に関して９０°回転されている。ビームスプリット表面１０７は、このｓ偏光をその後反射し、凹面鏡により反射された光が、ビームスプリッタに続く屈折系第２レンズセクションに向けて偏向される。ここで、光は最初にビームスプリッタの直ぐ近傍に配置された正レンズ１１５を通過し、これはビームスプリッタと中間像１０２の間に配置されていて、その中間像から距離をおいている。偏向ミラー１１０は、中間像から来る光を、屈折レンズセクションの他の光学コンポーネント１１６−１３０に向けて偏向し、これは像面１０３上に中間像１０２をイメージする。
【００６２】
この実施例のレンズや他のエレメントの光学データは、表１にまとめられていて、その最も左の欄は、屈折、反射、又は他の関与する指定された表面の番号を示し、第２欄はその表面の半径ｒ[ｍｍ]を示し、第３欄は関与する表面が非球面（ＡＳ）かどうかを示し、第４欄は関与する表面と次の表面との間の距離ｄ[ｍｍ]を示し、パラメータは当該表面に続く光学エレメントの“厚さ”として参照されており、第５欄は光学エレメントを製造するために利用される材料を示し、第６欄は材料の屈折率を示し、第７欄は当該表面の有効（使用可能）半径を示している。第８欄は幾つかの表面の名称を示している。
【００６３】
図１に描かれた実施例の場合に、８つの表面、すなわち表面４、１１又は１３、２８、３１、４２、４７、４９、及び５１が非球面である。表２は、これらの非球面に関連付けられたデータを示しており、これによりそれらの形状は次の式を利用して計算され得る。
【００６４】
p(h)=[((1/r)h2)/(1+SQRT(1-(1+K)(1/r)2h2))]+C1・h4-C2・h6+....,
ここでｒは当該表面の局所的な曲率半径であり、ｈは光軸からその上の点の距離である。ｐ（ｈ）は、ｚ方向、すなわち光軸に沿って計測された、当該表面の頂点からその点の距離を現す。定数Ｋ、Ｃ１、Ｃ２、等は、表２に示されている。
【００６５】
光学系１００は、このデータを用いて再現され得るが、約１５７ｎｍの作動波長での使用のために設計されていて、このためにフッ化カルシウムを用いて製造された全てのレンズが、１．５５８４１の屈折率ｎを有する。この系は、２６ｍｍ×７ｍｍの物体の視野寸法を有する。その像の端部の開口数ＮＡは、０．８５である。
【００６６】
この系の幾つかの有利な構成が、以下により詳細に記載されている。描かれた実施例の場合、ビームスプリッタ１０６は、１対の直角プリズムを有し、これはともにビームスプリッタキューブ（ＢＳＣ）を形成するビームスプリット表面１０７の近傍で結合されている。他の実施例において、このキューブ形状とは別の形状が設けられ得る。薄い光学コーティングが、第１パス上に、入射光例えば入射面に関してｐ偏光される光を通過させ、凹面鏡から来るｓ偏光を反射し、この偏光軸は９０°まで回転されており、偏向ミラーにビームスプリット表面の近傍で設けられている。このビームスプリッタは、このように偏光ビームスプリッタであり、この光損失は、ビームスプリット表面の近傍で部分的に透過する反射膜を用いる場合と比較して最小化されており、これも実行可能である。
【００６７】
他の実施例の場合、ビームスプリット表面に設けられたビームスプリットコーティングは、物平面から来る光がビームスプリッタキューブと反対側の第２レンズセクションの端部に配置されうる凹面鏡に向かって最初に反射されるように構成される。凹面鏡によりビームスプリットコーティングに反射される光は、その後第２レンズセクションに通過され、その偏光軸の回転となる。図２と表３及び４は、そのタイプの投射レンズ１００’の１例（第２実施例）を示し、その光学表面のタイプと配置に関する限り、他の点では図１に描かれた実施例と全く異ならない。
【００６８】
このタイプの上記ビームスプリッタの代わりに、同様な効果を有する平行平面板又は他の光学エレメントを、そこから所定角度傾いたビームパスに挿入することにより、物理ビームスプリッタも実行され得る。例えば、軸コマ収差や軸非点収差のようなイメージングエラーを補正する自由形状補正表面を有するビームスプリッタプレートも、実行可能である。
【００６９】
多くの一般の構成と比較して、ビームスプリッタ１０６は小さく、これは少量の材料がその製造に必要とされることを意味している。これは、この特定の実施例の場合、外縁光線高さが低い領域内にビームスプリッタが配置されることに起因するものであり、そこではそれが物平面と中間像の両方に近接して配置されることから直ちに明らかである。描かれた例の場合、ビームスプリット表面１０７が光軸と交差する地点における光軸に直交する平面上に投影する、ビームスプリッタでの外縁光線高さは、凹面鏡での外縁光線高さの７０％より小さく、特に、約４０％より小さい。小さなビームスプリッタ体積は、比較的強い屈折力が物平面１０１の光学的近視野内に配置されることによっても好ましく影響を受ける。この屈折力は、物体から来る発散光線をコリメートするビームスプリッタの前に配置された正レンズ１１２により部分的に設けられ、低い外縁光線高さとビームスプリッタの第１パス上への僅かに発散したビームの両方を提供する。この正レンズ１１２もまた、投影レンズの物体端部のテレセントリシティに好ましく影響を与える。もう１つの正レンズ１１５は、中間像の近傍に配置され、そこでは外縁光線高さが凹面鏡での外縁光線高さの約３０％より小さい。この正レンズは、屈折レンズセクション内の低い外縁光線高さを好み、これが材料を節約するこのセクションの構成の採用を可能にする。これらの正レンズ１１２、１１５もまた、中間像１０２の補正状態に好ましく影響を与え、そこでそれらは、例えば歪曲を補正する。
【００７０】
光学系が中間像１０２を含むため、２つの共役ストップ平面があり、その１つは凹面鏡１０９の近傍に位置していて、第２のストップ平面（表面４１）が自由にアクセス可能であり、それを光列内に導く第２レンズセクション内の正メニスカスレンズ１２４と負レンズ１２５の間に位置している。そのアクセス可能性のため、後者のレンズは、好ましくは系ストップとして用いられるべきである。非球面（表面４２）は、正確には凹面鏡の近傍に配置された非球面（表面１１又は１３）の場合に、好ましくは、球面収差及びコマを補正するために利用されてよいが、系ストップのすぐ近傍にも配置される。この特定の実施例は、歪曲と他の視野収差を効果的に補正する。それは近視野非球面（視野平面の近くに配置される非球面）、例えば、投影レンズの第１正レンズ１１２の入射表面４も設けられる。
【００７１】
投影レンズの収色は、凹面鏡１０９の直ぐ前にある大きな外縁光線高さを有する１対の負レンズ１１３、１１４により好ましく影響を受け、大量の負の屈折力をビームスプリッタと凹面鏡の間に配置されたレンズセクション内に提供する。描かれた例の場合、これらの負レンズ１１３、１１４の結合された負の屈折力の絶対値は、物平面と凹面鏡の間の距離の逆数の２倍を超えている。このレンズセクション内に正レンズは設けられておらず、これはその屈折表面が望ましい比較的低い曲率を有するようなこれらの負レンズの設計を可能にする。機械的安定性と投影レンズの望ましい設計の点に関する更なる利点が、２つのレンズが凹面鏡１０９を支える投影レンズのアームに含まれるということから生じる。
【００７２】
ビームスプリッタと凹面鏡の間に配置されるレンズセクションがオーバーコレクトされることが色収差のため有益であり、そこでは、描かれた例の場合、オーバーコレクションが、他のレンズセクション、すなわちビームスプリッタの前の正レンズ１１２とビームスプリッタに続く全レンズ配置のアンダーコレクションの７０％も、及び８０％から９０％さえ補償され得るように、構成される。
【００７３】
図３に描かれた第３実施例の投影レンズ１００”の仕様が表５及び６に記載されていて、そこではそこに現れる光学エレメントと光学表面の番号付けが図１及び２に描かれた実施例の場合に使用されるものに対応している。図３に描かれた実施例と先述の実施例の間の主要な差異の１つは、物平面１０１に続く第１正レンズ１１２と光列でレンズが続くビームスプリッタとの間の軸方向距離が、先述の実施例のそれらを大きく超えていることであり、これは物平面１０１とミラー群１０８を含む水平側（投影レンズが全て組み立てられたとき）のアーム入力軸に沿って測定された距離を増大させることを可能にしている。これはスペースをより利用可能にしており、その領域で、レチクルステージのコンポーネントを具体化しており、より単純な交替的構成が可能である。この利益は、ビームスプリッタ１０６の体積の僅かな増大という犠牲を払うだけで得られる。もっとも、この実施例の場合も同様に、ビームスプリッタの体積は小さいままであり、そこでは、特に光軸に直交する方向に沿って測定されたビームスプリッタの半径が凹面鏡１０９の半径の７０％又は６０％よりずっと少なく出来る。
【００７４】
種々の構成はまた、中間像１０２をビームスプリッタから離れて、すなわち偏向ミラーのそばにシフトさせ、ビームスプリッタから長い距離をおいてこれらのコンポーネントの間に配置された正レンズ１１５を配置することを可能にする。
【００７５】
図４と表７及び８に示された第４実施例は、本発明による二重テレセントリック投影レンズのもう１つの実施例を表しており、これは４倍の像縮小倍率ための２６ｍｍ×７ｍｍを測定する像端部の像視野と、像端部のＮＡ＝０．８５の開口数ＮＡを全収色のために有する。その光学エレメントと光学表面の番号付けは、先の実施例のそれと対応している。この実施例と先の実施例の間の主要な差異は、ビームスプリッタ１０６に続く第１正レンズ１１５が、偏向ミラー１１０の前ではなく後方に配置され、このため水平方向に載置されることができ、これはビームスプリッタと偏向ミラーの間の干渉スペースをレンズ無しで保持する。この実施例は、より単純なレンズ載置という利点を提供し、もしそれらが垂直配置ではなく水平配置（垂直な光軸の場合）で載置されるなら、長期にわたり安定な配置を保証する方式でレンズを機械的に載置することが通常より簡単だからである。
【００７６】
図５と表９及び１０に示された第５実施例から、本発明に関して物平面１０１とビームスプリッタの入射表面の間のスペースに光学エレメントがなく、特に孤立したレンズがなく保たれ得ることが分かる。この特定の実施例において、物平面の光学的近視野内に設けられる全ての正の屈折力は、とりわけ、物体端部のテレセントリシティに有利であるが、単一の正レンズ１１２により提供され、これはビームスプリッタとミラー群の間の凹面鏡に面するビームスプリッタの出射表面に続いて配置される。このレンズは、２回通過されるが、凹面鏡１０９と屈折第２レンズセクションの間の光学軸に沿った主光線高さがそのセクション内で比較的低くなることを提供し、これが、結果的に比較的小さなレンズ半径となるため、レンズ材料を節約することを可能にする。正レンズ１１２もまた比較的小さくても良いが、これは、それが外縁光線高さの低い（凹面鏡での外縁光線高さの３０％より小さい）ところの近傍に位置するためである。加えて、この正レンズ１１２の屈折力を調節することで中間像１０２の位置に影響を与えることが可能であり、これは、描かれた実施例の場合、ビームスプリッタ１０６内のビームスプリット表面１０７の近傍にある。
【００７７】
図６と表１１及び１２に描かれた縮小レンズ２００の第６実施例は、ビームスプリット表面への入射角度の範囲を少なくとも１つの伝播方向のため狭く保持することが可能な設計が本発明に関しても可能であることを表現している。弱い光学効果のみを有する入射エレメント２１１に、正の屈折力を有するメニスカスレンズ２１２が続いており、その屈曲表面３、４は像面に向けて屈曲されている。そのレンズはビームスプリッタ２０６の入射表面の短い距離前に位置付けられており、これはその第１パスのビームスプリッタ表面２０７に入射する光線を大幅にコリメートすることに主に寄与し、そこでは、空気中で、その第１パスの物理ビームスプリッタにおける外縁光線と光軸の間の角度が、約１０°より小さく、特に約５°より小さい。ビームスプリッタを通過して凹面鏡２０９に向かうほぼ平行なビームは、３つの負レンズ２１５、２１３、２１４によって拡大され、その１つ（２１５）がビームスプリッタ近くに配置され、他の二つ（２１３、２１４）は凹面鏡２０９の直ぐ前に位置するミラー群２０８内に配置される。このレンズ２１５は、凹面鏡２０９によって反射された収束ビームの拡大という利点を与えるが、それがビームスプリット表面２０７に戻る途中に、ビームスプリッタ表面への入射角度の比較的小さい変化が起る目的である。中間像２０２の直ぐ前に配置される正レンズ２１６とメニスカスレンズ２１７−２１９を有するレンズ群は、ビームスプリッタ２０６とビーム偏向ミラー２１０の間に配置され、三次及び高次の歪曲を大幅に修正する。偏向ミラーにより反射された光線は、マルチレンズ最終レンズセクションによりウェーハの平面上にフォーカスされる。この構成もまた自由にアクセス可能なストップ面４９をその反射レンズセクション内に提供し、これはウェーハの近傍に位置する。
【００７８】
この特定の構成の場合、ビームスプリット表面は、もちろん、系に入射する光の偏光状態に合うように適合され、ビームスプリッタが第１パス上で反射し、第２パス上で透過して採用されるようになっている。
【００７９】
本発明に関する反射屈折縮小レンズ１００のもう１つのレイアウトが図７に、第７実施例に基づいて描かれていて、正確に１つの実中間像１０２を作成しながら、物平面１０１に配置されたレチクル又は同様なもののパターンを像面１０３上に、縮小スケール、例えば４：１のスケールでイメージする。レンズ１００は、反射屈折第１レンズセクション１０４を有し、これに物平面と像面の間に配置された純粋に屈折系の第２レンズセクション１０５が続いている。反射屈折レンズセクション１０４は、光軸に関して傾斜された扁平ビームスプリッタ表面１０７とイメージング凹面鏡１０９を含むミラー群１０８を有する物理ビームスプリッタ１０６からなる。
【００８０】
縮小第２レンズセクション１０５は、光軸に関して傾斜された扁平偏向ミラー１１０を有し、これは、ビームスプリッタ表面１０７のところでの反射に関して、像面１０３に配置されたウェーハと平行な物平面１０１に配置されたマスクを傾斜させることを可能にし、これは中間像１０２の前に配置されたマスクとウェーハをスキャンモードで取り扱うことを単純化する。偏向ミラーがない構成又は１以上の偏向ミラーを有する場合も実行可能である。
【００８１】
物平面１０１とビームスプリッタ１０６の間のレイアウトは、図１〜４に描かれたものと同様であり、これは平面平行入射板１１１と正レンズ１１２を有し、そこでは後者は屈曲された表面が物平面に向かって屈曲されているメニスカスレンズである。
【００８２】
入射板１１１を通過した後、この光は、それがビームスプリッタ１０６に入射する直前に主として直線的に偏光されるが、ビームスプリッタ１０６の直前に配置された正レンズ１１２に入射し、これは、とりわけ、物体から来る発散光線を集光しコリメートするが、ビームスプリッタ近傍での入射角度の変化は、その第１パス上で大きすぎない。入射角度は、物平面に直角の光軸のセグメント１５に関して、ビームスプリット表面１０７に対する法線の傾斜角度１８の周りで±１０°の範囲内である。傾斜角度１８は約４９°である（図８を参照）。ビームスプリッタ内で、光はその扁平ビームスプリット表面１０７を通過し、これは、この特定の例の場合、それが例えば入射面に対してｓ偏光である入射光を、凹面鏡１０９に向かう約９８°の偏向角度１９によって反射するように構成される。光軸は、ビームスプリット表面１０７と凹面鏡１０９の間を通るそのセグメント１６が物平面から離れて像面に向かってこのように傾斜されているが、その角度で折り曲げられている。ビームスプリット表面により反射される光は、４分の１波長板（図示せず）を通過し、凹面鏡１０９の直ぐ近傍に配置された１対の大径の負レンズ１１３、１１４を通過し、凹面鏡１０９の反射表面に当たる。凹面鏡によるその反射に続いて、光は、凹面鏡の近傍において、円形に偏光され、４分の１波長板を通過し、これはそれを直線偏光に再変換し、その偏光軸は、もう一度、そのもとの偏光軸に関して９０°まで回転されたものとなっている。ビームスプリット表面１０７はその後このｐ偏光を伝えるが、これは凹面鏡で反射される光がビームスプリッタに続く屈折第２レンズセクションに向けて送られるためである。
【００８３】
それがビームスプリッタを出るとすぐに、光は、ビームスプリッタに続く偏向ミラー１１０に当たり、そこでは、その２つの間のスペースに光学コンポーネントはない。この偏向ミラーはビームパスに関して傾斜されていて、偏向角度２０は、それを通じて偏向ミラー１１０のところで光軸が折り曲げられているが、１８０°から光軸の第１セグメント１５と第２セグメント１６の間の偏向角度１９のサイズを引いたものである。この特定の場合において、角度２０は約９２°であり、これは光軸のセグメント１５を配向させているが、これは像面１０３に垂直な光軸のセグメント１７に平行な物平面に垂直である。偏向ミラー１１０には、偏向ミラーのところで収束光線を更に集光する正レンズ１１５がすぐ続いていて、光列でそのレンズに続く中間像１０２を生成することを目的としている。図７から分かるように、そのレンズは、ビームスプリッタの近くにそれを配置することを単純化する目的で、接頭円錐形、すなわちセミレンズ又は部分レンズであってよい。中間像は外側にあり、従って正レンズ１１５が屈折第２レンズセクション１０５内にこのように配置される。これらの光学コンポーネント１１６−１３０が光列内で中間像に続いており、中間像を像面１０３上にイメージする役割を果たし、中間像１０２の近傍に現れるあらゆるイメージングエラーを補正する。
【００８４】
この実施例のレンズ及び他のエレメントの光学データは、表１３にまとめられている。図７に描かれた実施例の場合、８つの表面、すなわち表面４、１１又は１３、３０、３３、４４、４９、５１、及び５３、が非球面である。表１４は、これらの非球面の関連データを示している。
【００８５】
光学系１００は、このデータを採用して再現され得るが、約１５７ｎｍの作動波長での使用のために設計され、このためにフッ化カルシウムを用いて製造された全ての伝播光学コンポーネントが１．５５８４１の屈折率ｎを有する。この系は、２６ｍｍ×７ｍｍの物体の視野寸法を有する。その像の端部の開口数ＮＡは、０．８５である。
【００８６】
この系の幾つかの有利な構成が、以下により詳細に記載されている。ビームスプリット表面は、４５°よりかなり大きい角度物平面と垂直な光軸のセグメント１５に関して傾けられているので、従来のビームスプリッタとは異なり、ビームスプリッタ１０６は９０°から大きなマージンだけ異なり、特に９０°を越えて異なるビーム偏向を可能とし、これは、凹面鏡群１０８が物理的にレチクルステージ（図示せず）の近傍に介入することなく、ビームスプリッタブロック１０６を物平面の比較的そばに配置することを可能にし、これは物平面１０１内に配置されるべきレチクルを保持して物平面に渡ってそれをスキャンする目的で物平面内に延在している。物平面へのその近接もまた、外縁光線高さの低い領域にビームスプリッタを配置することも可能にし、これは小さな体積を有するビームスプリッタを用いることを可能にする。それらのビームスプリット表面での結果的な反射角度は、従来のビームスプリッタのそれとは異なっており、これはビームスプリッタ表面への平均入射角度がより大きな入射角度へとシフトするためであり、これはコーティング設計の領域で新しい自由度を作る。入射角度の分布に関して、ビームスプリッタにすぐ続く偏向ミラー１１０のところの関係が反対にされているが、これはそれが入射光線を９０°よりずっと少なく、すなわち、約８２°で、偏向するためである。偏向ミラーは、このように反射コーティングで覆われていても良く、これは約４１°の平均入射角度で設計され、これは、おそらくより望ましいコーティング設計で、そして恐らく従来の４５°ミラーが用いられる場合より高い反射率への到達を可能にする。望ましい傾斜角度は、例えば約３５°から約４２°−４４°の範囲にある。
【００８７】
描かれた実施例の場合、ビームスプリッタ１０６は１対の射角プリズムを有し、これはともに連結されてビームスプリット表面１０７を形成し、かつ、そのキューブ形状からの逸脱にも関わらず、“ビームスプリッタキューブ”（ＢＳＣ）と称する台形ビームスプリッタキューブを形成する。他の実施例の場合、他の形状を有するビームスプリッタも設けられ得るが、材料を節約する目的で、全体積が最大照射体積を僅かだけ超えるようにその体積が最適化される形状が好ましい。ここで記載されたタイプの偏光ビームスプリッタは、ビームスプリット表面の近傍における光損失が反射コーティングを部分的に透過する場合に比較して最小化されているが、これも実行可能であり、好ましい。
【００８８】
ビームスプリッタ１０６と偏向ミラー１１０の間のスペースには、レンズが無く、これは単純なレンズ設備という利点を与える。これは、もしそれらが垂直配置ではなく水平配置（垂直光軸の場合）で載置されるなら、長期にわたる安定な配置を保証する方式で機械的に設置するレンズが、通常、より簡単だからである。さらに、光軸の第２セグメント１６の傾斜のため、軸外れで傾けられたレンズを載置することを可能にする目的で、特別な載置がここで必要とされる。しかしながら、描かれた実施例の場合にそれは避けられる。
【００８９】
他の実施例において、ビームスプリット表面の近傍に設けられたビームスプリットコーティングは、物平面から来る光が物平面と反対のビームスプリッタの側に配置される光軸の第１セグメント１５の延長上に配置された凹面鏡に向けて最初に送られるように、構成される。反射されてビームスプリッタに戻る光は、その後第２レンズセクションに向けて反射され、続いてその偏光軸の回転となる。ビームスプリット表面は、４５°と異なる角度光軸に関して傾斜され得るが、このタイプの実施例の場合も、ビームパスを横断する光軸のセグメント１５は、物平面から離れて傾斜され、物平面と平行に走るかわりに、ビームスプリッタキューブのところで開始するようになっている。
【００９０】
ビームスプリッタのサイズに関しては、低い外縁光線高さの近傍でのその配置、中間像、非球面、及び収色、第１実施例のために成されたそれらの説明は、この第７実施例に例外なく又は類似の概念で適用される。
【００９１】
本発明による反射屈折縮小レンズ１００の交替的な構成が、図９に描かれていて、物平面１０１に配置されたレチクル又は同様なもの上のパターンの像を像面１０３に縮小されたスケール、例えば４：１のスケールで投影する役割を果たし、その間正確に１つの実中間像１０２を生成する。レンズは反射屈折第１レンズセクション１０４を有していて、これに純粋に屈折系の第２レンズセクション１０５が続いている。
【００９２】
この投影レンズは、光軸に関して角度４５°傾いた平板偏向ミラー１１０を有し、ビームスプリット表面１０７での反射と共同して、像面１０３に配置されるウェーハと平行な物平面１０１に配置されるマスクを傾けることを可能にする。この角度レイアウトの代わりに、第２レンズセクションは、偏向ミラーが無い直線レイアウトを有しても良いし、１以上の偏向ミラーを有するそのバージョンに基づいても良い。ビームスプリット表面の入射角度は、４５°よりかなり大きいか又はかなり小さく、例えば、約１°から約１０°の範囲の量だけそこから異なり、これも実行可能であり、これは例えば凹面鏡を支えるサイドアームを傾けることを可能にし、これはレチクル面の近傍で利用可能なより多くの空きスペースを残す。
【００９３】
図９から理解できるように、照光系（図示せず）からの光は、像面から離れた物平面１０１のその側から投影レンズに入射し、そのコース内でそれは、投影レンズの第１光学エレメントを形成する平面平行板１１１の前３０ｍｍを超える物体端部作動距離に配置される物平面に配置されたマスクを通過する。この系は、光が投影レンズに入射する前に、それが好ましい偏光軸を有するように構成され、これは特に投影レンズの前の照射装置が予め決められた偏光度を有する部分偏光を放出するように構成されることによって達成され得る。レチクル（図１参照）についてλ／４板のサンドイッチ配置を有する円形に偏光された入射光を使用するバージョンもまた実行可能である。
【００９４】
入射板１１１を通過した後、この光は、ビームスプリッタ１０６に入射する直前に主として直線的に偏光されており、ビームスプリッタと物平面の間にレンズが配置されていないため、ビームスプリッタ１０６にすぐ当たる。ビームスプリッタ内で、光はその扁平ビームスプリット表面１０７に当たり、これは約４５°の角度光軸に関して傾けられており、この実施例の場合は、それが入射光を反射するように構成され、これは、例えば、入射面に関してｓ偏光であり、それを凹面鏡１０９に向けて偏向する。ビームスプリッタを通過した後、それは４分の１波長板（図示せず）を通過し、凹面鏡１０９のすぐ近傍に配置された１対の大径の負レンズ１１３、１１４を通過して、凹面鏡１０９の反射表面に当たる。凹面鏡によるその反射に続いて、凹面鏡の近傍で円形に偏光された光は、４分の１波長板を通過し、これはそれを直線偏光に再変換し、その偏光軸は、もう一度、そのもとの偏光軸に関して９０°回転されている。ビームスプリット表面１０７は、このｐ偏光をその後反射し、凹面鏡により反射された光が、ビームスプリッタに続く屈折系第２レンズセクションに向けて通過される。ビームスプリッタから来る光は、偏向ミラー１１０により屈折レンズセクションの他の光学コンポーネント１１５−１２９に向けて偏向されていて、そこで第２レンズセクションの第１レンズ１５５は、正の屈折力を有するが、中間像の前にあり、これはレンズの無い第２レンズセクションのセグメント内で自由にアクセス可能な位置にある。
【００９５】
この実施例のこれらのレンズと他のエレメントのための光学データは、表１５にまとめられている。図９に示された実施例の場合、８つの表面、すなわち９又は１１、１９、２７、３０、３９、４４、４６、４６、及び４８は非球面である。表１６はこれらの非球面のための関連データを示している。
【００９６】
この系の幾つかの有利な構成が、以下により詳細に記載されている。描かれた実施例の場合、ビームスプリッタ１０６は、ビームスプリッタキューブ（ＢＳＣ）を形成するビームスプリット表面１０７の近傍で連結された１対の直角プリズムを有する。他の実施例の場合、このキューブ状以外の形状が設けられ得る。他の実施例の場合、ビームスプリッタ表面１０７の近傍に設けられたビームスプリッタコーティングは、物平面から来る光が物平面から離れて面するビームスプリッタキューブの側に配置される凹面鏡に向けて最初に送られるように構成される。凹面鏡で反射されてビームスプリッタキューブに戻る光は、第２レンズセクションに向けて反射され、その偏光軸の回転となる。
【００９７】
このタイプの上記ビームスプリッタの代わりに、同様な効果を有する平行平面板又は他の光学エレメントを、そこから所定角度傾いたビームパスに挿入することにより、物理ビームスプリッタも実行され得る。例えば、軸コマ収差や軸非点収差のようなイメージングエラーを補正する自由形状補正表面を有するビームスプリッタプレートも、実行可能である。
【００９８】
多くの一般の構成と比較して、ビームスプリッタ１０６は小さく、これは少量の材料がその製造に必要とされることを意味している。これは、この特定の実施例の場合、外縁光線高さが低い領域内にビームスプリッタが配置されることに起因するものであり、そこではそれが物平面と中間像の両方に近接して配置されることから直ちに明らかである。この特定の例の場合、ビームスプリット表面１０７が光軸と交差する地点における光軸に直交する平面上に投影する、ビームスプリッタでの外縁光線高さは、凹面鏡での外縁光線高さの７０％より小さく、特に、約４０％より小さい。これは、物平面と像面の間に配置されるレンズが無いということによって好ましく影響を受け、ビームスプリッタは像面の比較的近く、すなわち外縁光線高さが低いところの近傍内に移動され得る。反射屈折セクション１０４は、正レンズを全く含まず、負レンズ、すなわち２つのレンズ１１３、１１４だけがビームスプリッタと凹面鏡１０９の間に配置される。このセクションの全正の屈折力は、凹面鏡１０９によって設けられる。反射屈折セクション１０４は、こうして調度２つのレンズを有し、これは投影レンズの組み立て、機械的安定性、材料要求、アライメント、及び透過率に特に有益である。
【００９９】
物平面に続く第１正レンズ１１５は、第２レンズセクション内に位置していて、中間像の近視野内で、そこでは外縁光線高さは凹面鏡での外縁光線高さの約３０％より小さい。この正レンズは、屈折レンズセクション内の低い外縁光線高さを好み、これは材料を節約するセクションの構成を用いることを可能にする。この正レンズ１１５は、中間像１０２の補正状態にも好ましく影響し、そこでそれは例えば歪曲を補正する。
【０１００】
ビームスプリッタ１０６に続く第１正レンズ１１５は、偏向ミラー１１０に続けて配置され、こうして水平に載置され得るが、これはビームスプリッタと偏向ミラーの間の介在スペースをレンズ無く保持する。この実施例は、より単純なレンズ載置という利点を提供し、もしそれらが垂直配置ではなく水平配置（垂直な光軸の場合）で載置されるなら、長期にわたり安全な配置を保証する方式でレンズを機械的に載置することが通常より簡単である。
【０１０１】
投影レンズは、その物体端部で非テレセントリックであり、そこで物平面での光軸に平行でない主光線の角度は、正レンズ１１５の屈折力の適当な選択により有利に影響されることが可能であり、これはそれを非テレセントリック出射を有する照射系に合うように適合することを可能にする。物体端部のテレセントリシティからの離散は、反射マスクが用いられるところの場合に有益となり得る。
【０１０２】
非テレセントリック物体端部ビームパスは、そのために主光線が像視野端部からビームスプリッタの中心に集光するが、特にコンパクトで、低体積のビームスプリッタ構成を可能にする。物平面とビームスプリッタの間には屈折コンポーネントが配置されていないので、ビームスプリッタは物平面のそばに移動され得るが、これは小さなビームスプリッタ体積に有利である。図９に描かれた実施例と同一又は類似のそれの場合、ビームスプリッタはフッ化リチウムから製造され、これは、もし必要なら、混合されたフッ化リチウムベースの結晶体によって置き換えられ得る。フッ化リチウムは、フッ化カルシウムよりもかなり小さい固有の応力複屈折係数を有し、これもまた使用され得るが、これはビームスプリッタ構成の偏光特性を最適化することができ、これはここで使用される小さなビームスプリッタ体積と共同して特に有利であり、これは光学パスの長さを僅かに複屈折の材料内で短く保持し、こうして関連付けられたレタデーションを小さく保持することを可能にする。更に、ビームスプリッタにすぐに続いて配置される偏向ミラーと共同して小さなビームスプリッタ体積を用いることは、物平面の中心を通過する光軸のセグメントと像面の中心を通過する光軸のセグメントの間の短い軸方向距離を維持することに有利であり、これはこのような投影レンズをウェーハステッパ内に単純に結合することを容易にする。
【０１０３】
光学系は中間像１０２を含むため、２つの共役ストップ面があり、その１つは凹面鏡１０９の近傍に位置していて、第２のストップ面（表面３８）が自由にアクセス可能であり、光列でそれに続く第２レンズセクション内の正メニスカスレンズ１２３と負レンズ１２４の間に位置している。そのアクセスし易さのため、後者のレンズは、系ストップとして好ましく用いられるべきである。非球面（表面３９）は、正確には凹面鏡の近傍に配置される非球面（表面９又は１１）の場合のように、好ましくは球面収差及びコマ収差を補正するのに利用され得るが、系ストップのすぐ近傍にも配置される。この特定の実施例も、歪曲と他の視野収差を効果的に補正することをも可能にする。これは近視野非球面、例えば投影レンズの第１正レンズ１１５の入射表面１９も設けられるためである。
【０１０４】
投影レンズの収色性は、１対の負レンズ１１３、１１４により特に好ましく影響され、これらは凹面鏡１０９をすぐに超えてビームスプリッタと凹面鏡の間に位置するレンズセクション内に大きな負の屈折力を与える大きな外縁光線高さを有する。この特定の例の場合、これらの結合された負レンズ１１３、１１４の負の屈折力の絶対値は、物平面と凹面鏡の間の２倍の相互の距離を超えている。このレンズセクションに正レンズは設けられておらす、これはこれらの負レンズの屈折表面が望ましい比較的低い曲率を有するようにこれらを構成することを可能にしている。投影レンズのより大きな機械的安定性と望ましい構成に関する更なる利点は、凹面鏡１０９を支える投影レンズのそのアームに２つのレンズだけが含まれなければならないことから生じるものである。
【０１０５】
もしビームスプリッタと凹面鏡の間に位置するそのレンズセクションが、色収差のためにオーバーコレクトされるなら有益であり、この特定の例の場合、そのオーバーコレクションが、ビームスプリッタに続く全レンズセクションのオーバーコレクションの７０％も、さらに８０％から９０％さえも、保証されることができ、又はそのオーバーコレクションがオーバーコレクトされることができるように構成される。
【０１０６】
図１０と表１７及び１８に示された第９実施例は、本発明による２重テレセントリック投影レンズのもう１つの実施例を表現し、これは４回像縮小倍率のための寸法が２６ｍｍ×７ｍｍのウェーハ端部像視野と全色消しのための像端開口数ＮＡがＮＡ＝０．８５を有する。その光学エレメントと光学表面の番号付けは、上記実施例のそれらに対応している。
【０１０７】
もう一度、物平面１０１とビームスプリッタの入射表面の間のスペースは、光学エレメント無く、特に孤立したレンズが無く保たれていることが分かる。この特定の実施例の場合、物平面の光学的近視野内に設けられる全ての正の屈折力は、単一の正レンズ１１２によって提供され、これはビームスプリッタとミラー群の凹面鏡に向いたビームスプリッタの出射表面に続いて配置される。この正レンズは、投影レンズの物体端テレセントリシティを提供し、ビームスプリット表面１０７上への入射角度の全視野依存を排除する。種々の視野からの光線は、こうしてビームスプリットコーティングに本質的に同一角度で入射し、これはその構成を単純化しそれにより均一な光学的効果を与える助けをする。ビームスプリッタの第１通路上への最大入射角度は、ほぼ±１５°の範囲内に減少する。第２正レンズ１１２は、２回通過されるが、凹面鏡１０９と第２レンズセクションの間の光学パスに沿った主光線高さが第２レンズセクション内で比較的低く、これは結果的に比較的小さいレンズのためレンズ材料を節約することを可能にする。
【０１０８】
この特定の構成の場合、ビームスプリット表面は、もちろん、系に入射する光の偏光状態に合うように適合され得るが、ビームスプリッタは第１パス上での伝播と、第２パス上での反射に用いられるようになっている。
【０１０９】
全ての実施例は多数の特徴を有し、その２、３だけが以下に記載される。これらの系は、レチクル端部とウェーハ端部上のデフォーカスエラーが避けられるように、通常２重テレセントリックである。非テレセントリック入射は、反射マスク又は物体が使用されるところで有益であり、本発明と共同して実行され得るが、これは適合する物平面に近い第１レンズ又はレンズ群の屈折力を適合させることにより行われ、そこでは本発明の基礎をなす設計原則が変わらないままある。ＮＡ＝０．８５の開口数は、すべての場合に２６ｍｍ×７ｍｍの視野寸法で達成される。
【０１１０】
どの実施例も平面平行又はほぼ平面平行板、すなわち、殆ど又は全く光学的効果の無い光学エレメントを、その第１光学エレメントが光学平面にすぐ続くように及び／又はその最終光学エレメントが像面のすぐ前に来るように有することが可能であり、これは投影レンズを圧力変動によるフラッシングガスの屈折率の変化や、もし必要なら物理的損傷に対して比較的強くすることを可能にする。
【０１１１】
反射屈折セクションは、約１の倍率を有する。これら全ての投影レンズのための全減力（４：１）に対する主な寄与は、それらの縮小倍率と純粋に屈折の、第２レンズセクションにより生成され、負レンズよりも正レンズが開口ストップの面に続いて位置している。他の全像拡大倍率／縮小倍率、例えば大きな縮小倍率が、特に第２レンズセクションへの変化を形成することにより、変更されうる。
【０１１２】
入射角度の変化は、全ての偏向ミラーにとって僅かであり、そこではそれらの変更の範囲は好ましくは３０°より小さくするべきである。特に、それらの入射角度は、全ての場合約３０°から約６０°の範囲に制限され、これは単純で、高度に均一な、反射コーティングを有するミラーの使用をも可能にする。９０°より大きい又は小さいビーム偏向の実施例の場合、これがビームスプリッタのところで生じるビーム偏向のため、これが１以上のビーム偏向ミラーのところのその構造又はビーム偏向のため、有効であることがわかり、これは本発明とあわせてすぐに可能である。もっとも、述べられた入射角度の範囲は、対応させて調整されるべきである。
【０１１３】
もしビームスプリッタブロックの最大横方向寸法が凹面鏡の直径の７０％より小さく、多くの場合、約５０％より小さいなら特に有効である。全ての実施例は、キューブ形状以外のバルク物質の例えば正又は不正最小形状を有するビームスプリッタブロックを用いることを可能にする。特に、それらビームスプリッタブロックの形状は、ビームスプリッタ内でビームパスに合わせて適合されることが可能であり、本質的に照射されないゾーンが無いようになっている。体積が最適化されたブロックは、例えば、キューブ形状を有しても良い。
【０１１４】
本発明は、幾つかの選択された見本となる実施例に基づいて記載されたが、テレセントリック物体端及び像端ビームパス、マイクログラフィに十分な作動距離、及び縦色収差（ＣＨＬ）を提供する軸上光学系を提供することを可能にするとともに、ビームスプリッタ表面への合理的な入射角度の範囲を維持することを可能にし、それらの物理ビームスプリッタを製造するための材料の少量体積にする。これらの利点は、高像端開口数のために達成され得るが、ここで０．７を又は０．８さえ上回る開口数ＮＡが実行可能である。これらの像端も、一般の設計のそれと比較して拡大されうる。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【表４】
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【表５】
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【表６】
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【表７】
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【表８】
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【表９】
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【表１０】
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【表１１】
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【表１２】
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【表１３】
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【表１４】
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【表１５】
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【表１６】
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【表１７】
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【表１８】
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【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の第１実施例による複数のレンズを示す断面図。
【図２】本発明の第２実施例による複数のレンズを示す断面図。
【図３】本発明の第３実施例による複数のレンズを示す断面図。
【図４】本発明の第４実施例による複数のレンズを示す断面図。
【図５】本発明の第５実施例による複数のレンズを示す断面図。
【図６】本発明の第６実施例による複数のレンズを示す断面図。
【図７】本発明の第７実施例による複数のレンズを示す断面図。
【図８】図７に描かれたビームディフレクタの近傍を示す詳細概念図。
【図９】本発明の第８実施例による複数のレンズを示す断面図。
【図１０】本発明の第９実施例による複数のレンズを示す断面図。
【符号の説明】
【０１１６】
１５  第１セグメント
１６  第２セグメント
１９  偏向角度
１００  反射屈折縮小レンズ
１０１  物平面
１０２  中間像
１０３  像面
１０４  反射屈折第１レンズセクション
１０５  縮小第２レンズセクション
１０６  ビームスプリッタ
１０７  ビームスプリット表面
１０８  ミラー群
１０９  イメージング凹面鏡
１１０  平板偏向ミラー
１１１  入射板
１１３、１１４  負レンズ
１１２、１１５  正レンズ
１２３  正メニスカスレンズ
１２４  負レンズ
２００  縮小レンズ
２０６  ビームスプリッタ
２０７  ビームスプリット表面
２０８  ミラー群
２０９  凹面鏡
２１０  ビーム偏向ミラー
２１１  入射エレメント
２１２  メニスカスレンズ
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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