(57)【要約】対物レンズ(1,601)、特にマイクロリソグラフィ投影装置のための投影対物レンズであって、第１の複屈折レンズ(L108,L109,L129,L130)と第２の複屈折レンズ(L101-L107,L110-L128)を伴う。第１のレンズ(L108,L109,L129,L130)は、第２のレンズ(L101-L107,L110-L128)から、使用されるレンズ材料か材料配向によって区別される。外側アパーチャ光線(5,7)と主光線(9)は、第１のレンズ(L108,L109,L129,L130)と第２のレンズ(L101-L107,L110-L128)を通過した後に２つの相互に直交する偏光について光路差を受ける。これらの光路差の間における差は、動作波長の２５％より小さい。少なくとも１つの第１のレンズ(L129,L130)において、外側アパーチャ光線(5,7)の開口角は、すべての第１のレンズ(L108,L109,L129,L130)と第２のレンズ(L101-L107,L110-L128)内におけるアパーチャ光線について現れる最大の開口角の少なくとも７０％である。この配置は、第１のレンズ(L108,L109,L129,L130)が、第１のレンズ(L108,L109,L129,L130)と第２のレンズ(L101-L107,L110-L128)を総合した合計材料容積の２０％を超えない総合の材料容積を有するという結果を有する。
2005537512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズ（１，６０１）、特にマイクロリソグラフィ投影装置のための投影対物レンズであって、第１の複屈折レンズ（Ｌ１０８，Ｌ１０９，Ｌ１２９，Ｌ１３０；Ｌ６２９，Ｌ６３０）と第２の複屈折レンズ（Ｌ１０１〜Ｌ１０７，Ｌ１１０〜Ｌ１２８；Ｌ６０１〜Ｌ６２８）を有し、
前記第１のレンズが、使用されるレンズ材料によって又は材料配向によって前記第２のレンズから区別され、
光線束が、物点（３；６０３）から、ある波長を有し、かつそれぞれのレンズにおいて開口角を有する、外側アパーチャ光線（５，７；６０５，６０７）と主光線（９；６０９）を伴って生じ、
前記第１のレンズ内と前記第２のレンズ内において、前記外側アパーチャ光線と主光線は、それぞれのレンズ内における少なくとも前記開口角に依存した光路差を、２つの相互に直交する偏光に対して受け、
前記第１のレンズと前記第２のレンズを通過した後の、２つの相互に直交する偏光に対しての前記外側アパーチャ光線の合計の光路差と前記主光線の合計の光路差の間における差が、前記波長の２５％より小さく、好ましくはその１０％より小さく、
少なくとも１つの第１のレンズ（Ｌ１２９，Ｌ１３０；Ｌ６２９，Ｌ６３０）内においては、外側アパーチャ光線の開口角が、すべての前記第１、第２のレンズの前記外側アパーチャ光線について生じる最大の開口角の少なくとも７０％であり、かつ
前記第１のレンズが、すべての前記第１、第２のレンズの総合した材料容積の、２０％を超えない、好ましくは１５％を超えない総合した材料容積を有する、対物レンズ。
【請求項２】
前記第１の複屈折レンズ（Ｌ１０８，Ｌ１０９，Ｌ１２９，Ｌ１３０；Ｌ６２９，Ｌ６３０）と前記第２の複屈折レンズ（Ｌ１０１〜Ｌ１０７，Ｌ１１０〜Ｌ１２８；Ｌ６０１〜Ｌ６２８）は、立方晶系結晶構造のフッ化物結晶材料からなり、概略で前記フッ化物結晶の主要結晶方向に走るレンズ軸を有し、
すべての前記第１のレンズ（Ｌ１０８，Ｌ１０９，Ｌ１２９，Ｌ１３０）とすべての前記第２のレンズ（Ｌ１０１〜Ｌ１０７，Ｌ１１０〜Ｌ１２８）は、いずれも同一レンズ材料のレンズであって、前記第１のレンズのレンズ軸は、前記第２のレンズのレンズ軸が向けられる主要結晶方向と等しくない主要結晶方向へ向けられるか、あるいは、
すべての前記第１のレンズ（Ｌ６２９，Ｌ６３０）は、すべての前記第２のレンズ（Ｌ６０１〜Ｌ６２８）とは異なるレンズ材料のレンズであって、すべての前記第１のレンズのレンズ軸とすべての前記第２のレンズのレンズ軸が、同一の主要結晶方向又は等価主要結晶方向へ向けられる請求項１に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項３】
第１のレンズ又は第２のレンズをレンズ軸の方向に通過する光線が、２つの相互に直交する偏光に対してほとんど光路差を受けない請求項２に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項４】
前記第１のレンズ又は前記第２のレンズのレンズ軸は、＜１００＞−方向又は等価主要結晶方向へ向けられるか、あるいはそれらが、＜１１１＞−方向又は等価主要結晶方向へ向けられるかのいずれかとなる請求項３に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項５】
すべての前記第１のレンズ（Ｌ６２９，Ｌ６３０）はフッ化バリウムのレンズであり、すべての前記第２のレンズ（Ｌ６０１〜Ｌ６２８）はフッ化カルシウムのレンズである請求項４に記載の対物レンズ（６０１）。
【請求項６】
前記第１のレンズのレンズ軸と前記第２のレンズのレンズ軸は、結晶構造の＜１００＞−方向へ向けられるか、あるいは＜１００＞−方向に等価の主要結晶方向へ向けられる請求項５に記載の対物レンズ（６０１）。
【請求項７】
前記第１のレンズのレンズ軸と前記第２のレンズのレンズ軸は、結晶構造の＜１１１＞−方向へ向けられるか、あるいは＜１１１＞−方向に等価の主要結晶方向へ向けられる請求項５に記載の対物レンズ（６０１）。
【請求項８】
対物レンズ（６０１）、特にマイクロリソグラフィ投影装置のための投影対物レンズであって、フッ化バリウムの第１の複屈折レンズ（Ｌ６２９，Ｌ６３０）とフッ化カルシウムの第２の複屈折レンズ（Ｌ６０１〜Ｌ６２８）を有し、
光線束が、物点（６０３）から、ある波長を有し、かつそれぞれのレンズにおいて開口角を有する、外側アパーチャ光線（６０５，６０７）と主光線（６０９）を伴って生じ、
前記第１のレンズと前記第２のレンズを通過した後の、２つの相互に直交する偏光に対しての前記外側アパーチャ光線の合計の光路差と前記主光線の合計の光路差の間における差が、前記波長の２５％より小さく、好ましくはその１０％より小さく、
少なくとも１つの第１のレンズ（Ｌ６２９，Ｌ６３０）内においては、外側アパーチャ光線の開口角が、すべての前記第１、第２のレンズの前記外側アパーチャ光線について生じる最大の開口角の少なくとも７０％であり、かつ
前記第１のレンズが、すべての前記第１、第２のレンズの総合した材料容積の、２０％を超えない、好ましくは１５％を超えない総合した材料容積を有する、対物レンズ。
【請求項９】
前記レンズは、すべての前記第１のレンズとすべての前記第２のレンズが、結晶構造の＜１００＞−方向又は＜１００＞−方向に等価の主要結晶方向へ向けられるレンズ軸を有するか、あるいはそれらが結晶構造の＜１１１＞−方向又は＜１１１＞−方向に等価の主要結晶方向へ向けられるかのいずれかとなる請求項８に記載の対物レンズ（６０１）。
【請求項１０】
すべての前記第１のレンズ（Ｌ１０８，Ｌ１０９，Ｌ１２９，Ｌ１３０）とすべての前記第２のレンズ（Ｌ１０１〜Ｌ１０７，Ｌ１１０〜Ｌ１２８）はフッ化カルシウムのレンズである請求項４に記載の対物レンズ（１）。
【請求項１１】
前記第１のレンズ（Ｌ１０８，Ｌ１０９，Ｌ１２９，Ｌ１３０）のレンズ軸は、結晶構造の＜１００＞−方向又は＜１００＞−方向に等価の主要結晶方向へ向けられ、前記第２のレンズ（Ｌ１０１〜Ｌ１０７，Ｌ１１０〜Ｌ１２８）のレンズ軸は、結晶構造の＜１１１＞−方向又は＜１１１＞−方向に等価の主要結晶方向へ向けられる請求項１０に記載の対物レンズ（１）。
【請求項１２】
対物レンズ（１）、特にマイクロリソグラフィ投影装置のための投影対物レンズであって、フッ化物結晶材料、特にフッ化カルシウム又はフッ化バリウムの第１のレンズ（Ｌ１０８，Ｌ１０９，Ｌ１２９，Ｌ１３０）と第２のレンズ（Ｌ１０１〜Ｌ１０７，Ｌ１１０〜Ｌ１２８）を有し、前記レンズがレンズ軸を有し、
前記第１のレンズ（Ｌ１０８，Ｌ１０９，Ｌ１２９，Ｌ１３０）のレンズ軸は、結晶構造の＜１００＞−方向又は＜１００＞−方向に等価の主要結晶方向へ向けられ、前記第２のレンズ（Ｌ１０１〜Ｌ１０７，Ｌ１１０〜Ｌ１２８）のレンズ軸は、結晶構造の＜１１１＞−方向又は＜１１１＞−方向に等価の主要結晶方向へ向けられ、
光線束が、物点（３）から、ある波長を有し、かつそれぞれのレンズにおいて開口角を有する、外側アパーチャ光線（５，７）と主光線（９）を伴って生じ、
前記第１のレンズと前記第２のレンズを通過した後の、２つの相互に直交する偏光に対しての前記外側アパーチャ光線の合計の光路差と前記主光線の合計の光路差の間における差が、前記波長の２５％より小さく、好ましくはその１０％より小さく、
少なくとも１つの第１のレンズ（Ｌ１２９，Ｌ１３０）内においては、外側アパーチャ光線の開口角が、すべての前記第１、第２のレンズの前記外側アパーチャ光線について生じる最大の開口角の少なくとも７０％であり、かつ
前記第１のレンズが、すべての前記第１、第２のレンズを総合した材料容積の、２０％を超えない、好ましくは１５％を超えない総合した材料容積を有する、対物レンズ。
【請求項１３】
前記第１のレンズ（Ｌ１０８，Ｌ１０９，Ｌ１２９，Ｌ１３０）と前記第２のレンズ（Ｌ１０１〜Ｌ１０７，Ｌ１１０〜Ｌ１２８）はフッ化カルシウムのレンズである請求項１２に記載の対物レンズ（１）。
【請求項１４】
前記レンズはレンズ軸を有し、少なくとも２つの第１のレンズが１つの等質グループ（ＨＧ２，ＨＧ７；ＨＧ６７）を形成し、かつ／又は少なくとも２つの第２のレンズが１つの等質グループ（ＨＧ１，ＨＧ３〜ＨＧ６；ＨＧ６１〜ＨＧ６６）を形成し、１つの等質グループのレンズは、その等質グループ内の外側アパーチャ光線（５，７；６０５，６０７）が、その光線の方位角とほぼ独立となる、２つの相互に直交する偏光に対して光路差を受けるように、互いに対してレンズ軸周りの回転角を伴って配置される請求項１〜１３のいずれか１項に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項１５】
１つの等質グループ内の光線は、開口角の増加に伴って増加する光路差を、２つの相互に直交する偏光に対して受ける請求項１４に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項１６】
すべての前記第１のレンズが等質グループ（ＨＧ２，ＨＧ７；ＨＧＨ６７）に割り当てられ、すべての前記第２のレンズが等質グループ（ＨＧ１，ＨＧ３〜ＨＧ６；ＨＧ６１〜ＨＧ６６）に割り当てられる請求項１４又は１５のいずれかに記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項１７】
すべての第１のレンズは１つの等質グループを形成し、すべての第２のレンズは別の１つの等質グループを形成する請求項１６に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項１８】
前記第１の複屈折レンズ（Ｌ１０８，Ｌ１０９，Ｌ１２９，Ｌ１３０；Ｌ６２９，Ｌ６３０）と第２の複屈折レンズ（Ｌ１０１〜Ｌ１０７，Ｌ１１０〜Ｌ１２８；Ｌ６０１〜Ｌ６２８）は、立方晶系結晶構造のフッ化物結晶材料のレンズである請求項第１４〜１７のいずれか１項に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項１９】
１つの等質グループ（ＨＧ１〜ＨＧ７；ＨＧ６１〜ＨＧ６７）のレンズのそれぞれは、複屈折値Δｎがレンズ軸に対して垂直の基準方向に対する方位角αLに依存し、さらにレンズ軸に対する開口角θLに依存する複屈折分布Δｎ（θL，αL）を有し、
前記複屈折分布Δｎ（θL，αL）は、ｋ重の方位対称性を有し、
回転角Υが、前記個別のレンズの前記基準方向の間において定義され、
ｎ個のサブグループ（ＵＧ１，ＵＧ２）が１つの等質グループを形成し、
１つの等質グループ内においては、前記レンズのレンズ軸が同一の主要結晶方向又は等価の結晶方向に走り、前記基準方向に対する前記複屈折分布Δｎ（θL，αL）が同一の方位・プロファイルを有し、
前記ｎ個のサブグループのそれぞれは、少なくとも１つのレンズを有し、１つのサブグループのレンズ間の回転角Υは、式Υ＝Ι・（３６０°／ｋ）±１０°を満たす値を有し、Ιは整数を表し、かつ
２つの異なるサブグループに属する任意の２つのレンズは、互いの間において、式Υ＝（３６０°／（ｋ・ｎ））＋ｍ・（３６０°／ｋ）±１０°を満たす回転角を有し、ｍは整数を表す請求項１８に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項２０】
＜１１１＞−方向又は等価の主要結晶方向にレンズ軸が走るレンズからなる少なくとも１つの等質グループ（ＨＧ１，ＨＧ３〜ＨＧ６；ＨＧ６１〜ＨＧ６７）を有し、前記等質グループの任意の２つのレンズ間における回転角は、前記２つのレンズの等価主要結晶方向が略同一の方向に走るとき０°となるように定義され、前記等質グループの任意の２つのレンズ間における回転角は０°＋ｍ・１２０°±１０°又は６０°＋ｍ・１２０°±１０°のいずれかであり、ｍは整数を表す請求項１８に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項２１】
＜１００＞−方向又は等価の主要結晶方向にレンズ軸が走るレンズからなる少なくとも１つの等質グループ（ＨＧ２，ＨＧ７）を有し、前記等質グループの任意の２つのレンズ間における回転角は、前記２つのレンズの等価主要結晶方向が略同一の方向に走るとき０°となるように定義され、前記等質グループの任意の２つのレンズ間における回転角は、０°＋ｍ・９０°±１０°又は４５°＋ｍ・９０°±１０°のいずれかであり、ｍは整数を表す請求項１８に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項２２】
第１のレンズ（Ｌ１０８，Ｌ１０９，Ｌ１２９，Ｌ１３０；Ｌ６２９，Ｌ６３０）と、第２のレンズ（Ｌ１０１〜Ｌ１０７，Ｌ１１０〜Ｌ１２８；Ｌ６０１〜Ｌ６２８）は、ＢＦL＝ＭＡL・ＤＩL・ＳＰLとして定義される複屈折ファクタＢＦLを有し、材料パラメータＭＡLはレンズ材料に依存し、方向パラメータＤＩLは材料方向に依存し、それぞれの積ＭＡL・ＤＩLが第１、第２のレンズについて逆の符号を有し、かつＳＰLは、ＳＰL（θL，ＯＰL）＝ＯＰL・（７／９）ｓｉｎ2θL・（７・ｃｏｓ2θL−１）として定義される光線パラメータを表し、ＯＰLは前記レンズの前記外側アパーチャ光線の光路長を表し、θLは前記レンズ内における前記外側アパーチャ光線の開口角を表し、かつ、前記第１のレンズのみのすべての前記複屈折ファクタＢＦLの合計の絶対値が、前記第２のレンズのすべての前記複屈折ファクタＢＦLの合計の絶対値と、±１０％を超えない偏差、特に±５％を超えない偏差を伴って等しい請求項１８〜２１のいずれか１項に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項２３】
第１のレンズ（Ｌ１０８，Ｌ１０９，Ｌ１２９，Ｌ１３０；Ｌ６２９，Ｌ６３０）と、第２のレンズ（Ｌ１０１〜Ｌ１０７，Ｌ１１０〜Ｌ１２８；Ｌ６０１〜Ｌ６２８）は、ＢＦL＝ＭＡL・ＤＩL・ＳＰLとして定義される複屈折ファクタＢＦLを有し、材料パラメータＭＡLはレンズ材料に依存し、方向パラメータＤＩLは材料方向に依存し、それぞれの積ＭＡL・ＤＩLは、第１、第２のレンズについて逆の符号を有し、かつＳＰLは、ＳＰL＝ＯＰL・ｓｉｎ2（２．１７・θL）として定義される光線パラメータを表し、ＯＰLは前記レンズの前記外側アパーチャ光線の光路長を表し、θLは前記レンズ内における前記外側アパーチャ光線の開口角を表し、かつ、は、前記第１のレンズのみのすべての前記複屈折ファクタＢＦLの合計の絶対値が、前記第２のレンズのすべての前記複屈折ファクタＢＦLの合計の絶対値と、±１０％を超えない偏差、特に±５％を超えない偏差を伴って等しい請求項１８〜２１のいずれか１項に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項２４】
立方晶系結晶構造のフッ化物結晶材料からなり、かつレンズ軸が＜１００＞−方向又は等価の主要結晶方向に走るレンズが−３の方向パラメータＤＩLを有し、立方晶系結晶構造のフッ化物結晶材料からなり、かつレンズ軸が＜１１１＞−方向又は等価の主要結晶方向に走るレンズは＋２の方向パラメータＤＩLを有する請求項２２又は２３に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項２５】
１つの等質グループ（ＨＧ１〜ＨＧ７；ＨＧ６１〜ＨＧ６７）がｎ個のサブグループからなり、ｎは整数を表し、それぞれのサブグループは、少なくとも１つのレンズを有し、１つのサブグループのレンズの等価主要結晶方向は、略同一の方向に走り、かつ、１つの等質グループのレンズの複屈折ファクタＢＦLの合計ΣHG（ＢＦL）と１つのサブグループのレンズの複屈折ファクタＢＦLの合計ΣUG（ＢＦL）が、不等式０．７５・ΣHG（ＢＦL）＜ｎ・ΣUG（ＢＦL）＜１．２５・ΣHG（ＢＦL）を満たす請求項２２〜２４のいずれか１項に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項２６】
フィールド平面（ＯＢ，ＩＭ）を有し、前記フィールド平面（ＯＢ，ＩＭ）の前と／又は後の光路内に配置される少なくとも２つのレンズ（Ｌ１２９，Ｌ１３０，Ｌ６２９，Ｌ６３０）が、第１のレンズ（Ｌ１２９，Ｌ１３０，Ｌ６２９，Ｌ６３０）の１つの等質グループ（ＨＧ７，ＨＧ６７）を形成する、１４〜２５のいずれか１項に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項２７】
フィールド平面（ＯＢ，ＩＭ）を有し、少なくとも１つの、前記フィールド平面（ＯＢ，ＩＭ）の前と／又は後の光路内に配置される前記レンズ（Ｌ１３０，Ｌ６３０）は、第１のレンズ（Ｌ１３０，Ｌ６３０）である請求項１〜２６のいずれか１項に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項２８】
前記外側アパーチャ光線（５，７；６０５，６０７）は、前記第１、第２のレンズのそれぞれにおいて開口角θLと光路長ＯＰLを有し、かつ、前記第１のレンズの１つ（Ｌ１２９：Ｌ６２９）における積ＯＰL・ｓｉｎ2θLが最大値を有する請求項１〜２７のいずれか１項に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項２９】
少なくとも２つの第１のレンズ（Ｌ１２９，Ｌ１３０；Ｌ６２９，Ｌ６３０）における積ＯＰL・ｓｉｎ2θLの値は、前記第１、第２のレンズ内に現れるすべての積ＯＰL・ｓｉｎ2θLの最大値の少なくとも９０％である請求項１〜２８のいずれか１項に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項３０】
それぞれの第２のレンズ（Ｌ１０１〜Ｌ１０７，Ｌ１１０〜Ｌ１２８：Ｌ６０１〜Ｌ６２８）における積ＯＰL・ｓｉｎ2θLの値は、前記第１、第２のレンズ内に現れるすべての積ＯＰL・ｓｉｎ2θLの最大値の７５％を超えない請求項２８又は２９に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項３１】
前記対物レンズは、前記像側に開口率ＮＡを有し、前記像側の前記開口率ＮＡは、０．７より大きく、特に０．８より大きい請求項１〜３０のいずれか１項に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項３２】
前記対物レンズは、２００ｎｍより短い波長において動作する請求項１〜３１のいずれか１項に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項３３】
前記対物レンズは、１６０ｎｍより短い波長において動作する請求項１〜３２のいずれか１項に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項３４】
前記対物レンズは純粋な屈折レンズである請求項１〜３３のいずれか１項に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項３５】
前記対物レンズのすべてのレンズ（Ｌ１０１〜Ｌ１３０；Ｌ６０１〜Ｌ６３０）は、第１のレンズ（Ｌ１０８，Ｌ１０９，Ｌ１２９，Ｌ１３０；Ｌ６２９，Ｌ６３０）又は第２のレンズ（Ｌ１０１〜Ｌ１０７，Ｌ１１０〜Ｌ１２８；Ｌ６０１〜Ｌ６２８）である請求項１〜３４のいずれか１項に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項３６】
最大で４つの第１のレンズ（Ｌ１０８，Ｌ１０９，Ｌ１２９，Ｌ１３０；Ｌ６２９，Ｌ６３０）と少なくとも１０個の第２のレンズ（Ｌ１０１〜Ｌ１０７，Ｌ１１０〜Ｌ１２８；Ｌ６０１〜Ｌ６２８）を有する請求項１〜３５のいずれか１項に記載の対物レンズ（１，６０１）。
【請求項３７】
構造を担持するマスク（７０７）を照明するための照明システム（７０５）と、前記構造を担持するマスク（７０７）の像を感光基板（７１１）上へ投影する請求項１〜３６のいずれか１項に記載の対物レンズ（７０９）とを含むマイクロリソグラフィ投影装置（７０１）。
【請求項３８】
請求項３７に記載のマイクロリソグラフィ投影装置（７０１）を用いた半導体コンポーネントを製造する方法。
【請求項３９】
対物レンズ（１）、特にマイクロリソグラフィ投影装置のための投影対物レンズ内における複屈折効果を補正するための方法であって、
前記対物レンズ（１）は、立方晶系結晶構造を伴う同一のフッ化物結晶材料から作られたレンズを含み、
前記レンズはレンズ軸を有し、
物点（３）から外側アパーチャ光線（５，７）を伴って光線束が生じ、前記フッ化物結晶レンズのそれぞれにおいてそれがレンズ軸に対する開口角θLを有し、かつ光路長ＯＰLを伴う光路上において各レンズを通過し、
かつ：
Ａ．  前記フッ化物結晶レンズ（Ｌ１０１〜Ｌ１３０）を第１の等質グループ（ＨＧＩ）又は第２の等質グループ（ＨＧＩＩ）のいずれかへ割り当てるステップであって、各等質グループは少なくとも２つのレンズを有するとするステップ；
Ｂ．  前記第１の等質グループの前記レンズ（Ｌ１０１〜Ｌ１０７，Ｌ１１０〜Ｌ１２８）のそれぞれと、前記第２の等質グループの前記レンズ（Ｌ１０８，Ｌ１０９，Ｌ１２９，Ｌ１３０）のそれぞれに対して、補正パラメータＫＰL＝ＤＩL・ＳＰLを計算するステップであって、ＳＰLは光線パラメータを表し、ＤＩLは方向パラメータを表し、前記光線パラメータは、式ＳＰL＝ＯＰL・（７／９）ｓｉｎ2θL・（７・ｃｏｓ2θL−１）によって定義され、かつＳＰL＝ＯＰL・ｓｉｎ2（２．１７θL）として近似することができ、前記第１の等質グループの前記レンズについての前記方向パラメータＤＩLはＤＩL＝−３であり、前記第２の等質グループの前記レンズについての前記方向パラメータＤＩLはＤＩL＝＋２であるとするステップ；
Ｃ．  前記第１の等質グループの前記レンズの前記補正パラメータＫＰLについての合計ΣHGI（ＫＰL）を計算し、前記第２の等質グループの前記レンズの前記補正パラメータＫＰLについての合計ΣHGII（ＫＰL）を計算するステップ；
Ｄ．  不等式｜ΣHGI（ＫＰL）＋ΣHGII（ＫＰL）｜＜｜ΣHGI（ＫＰL）の１０％｜が真である場合には直ちにステップＥへ進み、それ以外の場合には、前記第１、第２の等質グループに対する新しい、まだ評価されていない前記フッ化物結晶レンズの割り当てのためにステップＡへループ・バックするステップ；
Ｅ．  前記第１の等質グループのレンズのレンズ軸を＜１００＞−方向又は＜１００＞−方向に等価の主要結晶方向へ向け、前記第２の等質グループのレンズのレンズ軸を＜１１１＞−方向又は＜１１１＞−方向に等価の主要結晶方向へ向けるステップ；
を含む方法。
【請求項４０】
ステップＡにおいて、前記第１又は第２の等質グループに対する前記フッ化物結晶材料のレンズのそれぞれの割り当ては、前記第１の等質グループの前記レンズ（Ｌ１０８，Ｌ１０９，Ｌ１２９，Ｌ１３０）が、前記第１、第２の等質グループのすべてのレンズを総合した合計の材料容積の２０％を超えない総合した材料容積を有するような方法で行われる請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記第１の等質グループの少なくとも１つのレンズ（Ｌ１２９，Ｌ１３０）内の前記外側アパーチャ光線（５，７）は、前記フッ化物結晶レンズ内の前記アパーチャ光線に生じる最大の開口角の少なくとも７０％に等しい開口角θLを有する請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記フッ化物結晶レンズに関する積ＯＰL・ｓｉｎ2θLは、前記第１の等質グループの１つのレンズ（Ｌ１２９）内にその最大値を有する請求項４０又は４１に記載の方法。
【請求項４３】
ステップＡにおいて、前記第１又は第２の等質グループに対する前記フッ化物結晶材料のレンズのそれぞれの割り当ては、前記第２の等質グループの前記レンズが、前記第１、第２の等質グループのすべてのレンズを総合した合計の材料容積の２０％を超えない総合した材料容積を有するような方法で行われる請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
前記第２の等質グループの少なくとも１つのレンズ内の前記外側アパーチャ光線は、前記フッ化物結晶レンズ内の前記アパーチャ光線について生じる最大の開口角の少なくとも７０％に等しい開口角θLを有する請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記フッ化物結晶レンズに関する積ＯＰL・ｓｉｎ2θLは、前記第２の等質グループの１つのレンズ内にその最大値を有する請求項４３又は４４に記載の方法。
【請求項４６】
ステップＡにおいて、前記第１又は第２の等質グループに対する前記レンズのそれぞれの割り当ては、それぞれの場合において２つの隣接するレンズが前記第１の等質グループ又は前記第２の等質グループのいずれかへ割り当てられるような方法で行われる請求項３９〜４５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４７】
さらに、ステップＥの後に：
Ｆ．  １つの等質グループの前記レンズをｎ個のサブグループへ割り当てるステップであって、ｎを２に等しいかそれより大きい整数とするステップ；
Ｇ．  １つのサブグループ内のレンズの補正パラメータＫＰLの合計ΣUG（ＫＰL）を計算するステップ；
Ｈ．  不等式０．７５・ΣHG（ＢＦL）＜ｎ・ΣUG（ＢＦL）＜１．２５・ΣHG（ＢＦL）がそれぞれのサブグループについて真となる場合には直ちにステップＩへ進み、前記不等式が偽であればステップＦへループ・バックして、別の、まだ評価されていないｎ個のサブグループに対して１つの等質グループのレンズの割り当てる選択を用いてステップＦステップからやり直し、Ｆ〜Ｈを反復するステップ；
Ｉ．  １つの等質グループの前記レンズをそれらのレンズ軸に対して、各サブグループ内の前記レンズの主要結晶方向が略同一の方向に走るように回転し、その結果、１つのサブグループ内の任意の２つのレンズの間の回転角が０°になるステップ；
Ｊ．  個別のサブグループを、レンズ軸周りに、異なるサブグループの任意の２つのレンズの間における回転角が、Υ0／ｎ＋ｍ・Υ0となるように回転するステップであって、ｍは正の整数であり、レンズ軸が＜１１１＞−方向又は＜１１１＞−方向に等価の主要結晶方向へ向けられているときにはΥ0が１２０°に等しく、レンズ軸が＜１００＞−方向又は＜１００＞−方向に等価の主要結晶方向へ向けられているときにはΥ0が９０°に等しいとするステップ；
を含む請求項３９〜４６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４８】
前記第１、第２の等質グループの前記レンズのうち少なくとも１つのレンズ（Ｌ１２９，Ｌ１３０）の厚さが、不等式｜ΣHGI（ＫＰL）＋ΣHGII（ＫＰL）｜＜｜ΣHGI（ＫＰL）の５％｜が満たされるように増減される請求項３９〜４７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４９】
前記厚さが増減されるレンズについて、積ＯＰL・ｓｉｎ2（θL）は、前記第１、第２の等質グループの前記レンズ内に現れる積ＯＰL・ｓｉｎ2（θL）の最大値の少なくとも７５％に等しい請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記フッ化物結晶材料は、フッ化カルシウム又はフッ化バリウムのいずれかである請求項３９〜４９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５１】
対物レンズ、特にマイクロリソグラフィ投影装置のための投影対物レンズであって、複屈折効果が請求項３９〜５０のいずれか１項に記載の方法によって補正される対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複屈折レンズを伴う対物レンズ、当該対物レンズが装備されたマイクロリソグラフィ投影装置、そのマイクロリソグラフィ投影装置を用いて半導体コンポーネントを製造する方法、複屈折レンズを伴う対物レンズ内における複屈折効果を補正するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複屈折レンズは、偏光されていない光線が、偏光の状態、位相速度、方向が異なる２つの光線に分割されるという効果を有する。複屈折レンズが対物レンズに使用された場合には、適切な補正メカニズムが設けられない限り、光線と位相の分割が像解像度における劣化を招く。レンズの複屈折効果は、多様な要因の結果としてもたらされる。それがレンズの材料に関連していることもあれば、レンズの反射防止コーティングによって生じることもある。レンズ内の複屈折効果は、たとえば製造方法に関連する応力、あるいはレンズに作用する機械的な力に関連する応力によって誘導される複屈折の結果としてもたらされることもあり得る。複屈折現象は、特に結晶光学の分野においてその役割が顕著になる。非等方性結晶は複屈折である。しかし等方性結晶もまた、真性複屈折を有し、それがＤＵＶ（深紫外域）レンジ内の波長において特に顕著となる。フッ化カルシウムやフッ化バリウム等のような立方晶系結晶構造を伴うフッ化結晶が深紫外域内における作業波長を用いる投影対物レンズのための好ましいレンズ材料であるという事実を前提とすれば、それらの波長においてフッ化カルシウムやフッ化バリウム内に望ましくない効果をもたらす真性複屈折は、適切な手段によって補正される必要がある。
【０００３】
真性複屈折の考察においては、結晶方向を明確な、曖昧性のない方法で識別することが極めて重要になる。したがって以下の段落を、結晶方向、結晶面、レンズ軸が特定の結晶方向に向けられているレンズの識別に使用される表記システムの紹介に振り向ける。
【０００４】
これより後、結晶方向のための指数は、記号「＜」と「＞」で挟み込み、結晶面のための指数は、記号「｛」と「｝」で挟み込むものとする。結晶方向は、対応した指数の結晶面と垂直である。たとえば、結晶方向＜１００＞は、結晶面｛１００｝に対して垂直である。このような関係において注目されるフッ化物結晶が含まれる立方格子構造を伴う結晶は、次に示すとおりの主要結晶方向を有する。＜１１０＞、＜−１１０＞、＜１−１０＞、＜−１−１０＞、＜１０１＞、＜１０−１＞、＜−１０１＞、＜−１０−１＞、＜１−１０＞、＜０１１＞、＜０−１１＞、＜０１−１＞、＜０−１−１＞、＜１１１＞、＜−１−１−１＞、＜−１−１１＞、＜−１１−１＞、＜１−１−１＞、＜−１１１＞、＜１−１１＞、＜１１−１＞、＜１００＞、＜０１０＞、＜００１＞、＜−１００＞、＜０−１０＞、＜００−１１＞
（訳注）「−」はその後ろにある数字の上に付く。
【０００５】
立方晶の対称性から、次に示す主要結晶方向は互いに等しい。＜１００＞、＜０１０＞、＜００１＞、＜−１００＞、＜０−１０＞、＜００−１＞。そこで以下においては、＜１００＞、＜０１０＞、＜００１＞、＜−１００＞、＜０−１０＞、＜００−１＞で示す主要結晶方向の１つに沿って向けられている結晶方向を、プレフィクス「（１００）−」によって識別する。したがって、これらの主要結晶方向の１つと垂直な結晶面は、プレフィクス「（１００）−」によって識別されることになり、レンズ軸がこれらの主要結晶方向の１つと平行なレンズは、同様にプレフィクス「（１００）−」によって識別される。
【０００６】
上記同様に、＜１１０＞、＜−１１０＞、＜１−１０＞、＜−１−１０＞、＜１０１＞、＜１０−１＞、＜−１０１＞、＜−１０−１＞、＜１−１０＞、＜０１１＞、＜０−１１＞、＜０１−１＞、＜０−１−１＞の主要結晶方向は互いに等しい。そこで以下においては、上記グループの主要結晶方向の１つに沿って指向される結晶方向を、プレフィクス「（１１０）−」によって識別する。したがって、これらの結晶方向の１つと垂直な結晶面は、プレフィクス「（１１０）−」によって識別されることになり、レンズ軸がこれらの主要結晶方向の１つと平行なレンズは、同様にプレフィクス「（１１０）−」によって識別される。
【０００７】
最後に、＜１１１＞、＜−１−１−１＞、＜−１−１１＞、＜−１１−１＞、＜１−１−１＞、＜−１１１＞、＜１−１１＞、＜１１−１＞の主要結晶方向もまた互いに等しい。そこで以下においては、上記グループの主要結晶方向の１つに沿って指向される結晶方向を、プレフィクス「（１１１）−」によって識別するものとする。したがって、これらの結晶方向と垂直な結晶面は、プレフィクス「（１１１）−」によって識別されることになり、レンズ軸がこれらの主要結晶方向の１つと平行なレンズは、同様にプレフィクス「（１１１）−」によって識別される。
【０００８】
以下において上記の主要結晶方向の１つに関してなされる任意の記述は、等価の主要結晶方向に対して等しく適用可能であると理解されるべきである。
【０００９】
さらに、このような関係においては、結晶方向（１１１）と結晶方向（１００）は同じでない。同様に、結晶方向（１００）と結晶方向（１１０）も同じでない。
【００１０】
公開されている論文（非特許文献１）から、結晶フッ化カルシウムと結晶フッ化バリウムのレンズが真性複屈折を示すことがわかっている。この場合の真性複屈折は、フッ化物結晶レンズの材料配向ならびに光線の方向に強く依存する。複屈折効果は、（１１０）−方向においてレンズを通過する光線に対してもっとも強くなる。上記の出版物に示されている測定は、結晶フッ化カルシウム内を（１１０）−方向に伝わる光線についての複屈折が、波長λ＝１５６．１ｎｍにおいて（１１．８±０．４）ｎｍ／ｃｍ、波長λ＝１９３．０９ｎｍにおいて（３．６±０．２）ｎｍ／ｃｍ、波長λ＝２５３．６５ｎｍにおいて（０．５５±０．０７）ｎｍ／ｃｍに達することを示している。これに対して、方向（１００）、（１１１）のいずれにおける光線の伝播についても、理論が予測するところによれば、フッ化カルシウムが真性複屈折を呈さない。このように真性複屈折は、強い方向依存性を示し、より短い波長に向かって著しい増加を示す。
【００１１】
非特許文献２の論文において、図４は、立方晶系結晶構造を伴うフッ化物結晶における真性複屈折の角度依存特性を例示している。この場合においては光線の真性複屈折が開口角をはじめ、光線の方位角に依存する。図４から明らかなように、この真性複屈折は、レンズ軸が（１００）−方向に走る場合に四重方位対称性を、レンズ軸が（１１１）−方向に走る場合に三重方位対称性を、レンズ軸が（１１０）−方向に走る場合に二重方位対称性をそれぞれ有する。ここで重要なことは、２つのフッ化物結晶レンズを、それらのレンズ軸周りに互いに対して回転させることによって、真性複屈折現象の望ましくない効果が低減可能となることである。レンズ軸が（１００）−方向に向けられている２つのレンズの場合には、回転角に関する好都合な選択は４５°であり；レンズ軸が（１１１）−方向に向けられている２つのレンズの場合の好都合な選択は６０°であり；レンズ軸が（１１０）−方向に向けられている２つのレンズの場合の好都合な選択は９０°である。（１００）−、（１１１）−、（１１０）−レンズのペアを同時に使用することによって、２つの相互に直交する偏光状態に関する光路差を低減することができる。別の可能性として、フッ化カルシウム・レンズとフッ化バリウム・レンズの同時使用もまた、前述した論文の図２に示されるとおり、フッ化カルシウムとフッ化バリウム内の同等の結晶方向に関する複屈折の係数が反対の符号を有することから、真性複屈折特性の望ましくない影響の補正をもたらす。
【００１２】
このように、ジェイ・バーネット（Ｊ．Ｂｕｒｎｅｔｔ）の論文（非特許文献１、２）から、真性複屈折特性の望ましくない影響は、異なるレンズ材料もしくは異なる材料配向を伴う第１のレンズと第２のレンズを同時に使用することによって低減可能であることがわかっている。
【００１３】
投影対物レンズとマイクロリソグラフィ投影システムは、たとえば本発明の出願人による特許文献１（特許文献２）およびその引例から周知である。その特許出願に示されている実施態様は、１９３ｎｍをはじめ１５７ｎｍの動作波長において開口率０．８と０．９の、適切な、純粋な屈折投影対物レンズをはじめカタディオプトリック投影対物レンズを例示している。これらのレンズに使用されている材料は、フッ化カルシウムである。
【００１４】
同じ出願人による出願公開前の特許出願ＰＣＴ／ＥＰ  ０２／０５０５０号には、たとえば前述した特許文献１（特許文献２）の実施態様において生じる複屈折特性の望ましくない影響を低減するための各種の補正方法が記述されている。各種可能性の中でも特に、同一種類の結晶フッ化物の（１００）−レンズを（１１１）−レンズとともに、あるいは（１１０）−レンズとともにパラレル使用することをはじめ、補正コーティングの使用が開示されている。この特許出願ＰＣＴ／ＥＰ  ０２／０５０５０号の全内容は、参照によりこの開示に援用されている。
【００１５】
同じ出願人による出願公開前の特許出願ＤＥ  １０１  ３３  ８４１．４号（米国特許出願第１０／１９９５０３号）においては、２つの異なる結晶材料から作られたレンズのパラレル使用を通じて真性複屈折の望ましくない影響を低減することが提案されている。適切な材料のペアとしては、フッ化カルシウムとフッ化バリウムが提案されている。この特許出願ＤＥ  １０１  ３３  ８４１．４号（米国特許出願第１０／１９９５０３号）の全内容は、参照によりこの開示に援用されている。
【００１６】
複屈折効果の補正のための互いに対するレンズ・エレメントの回転もまた、出願公開前の特許出願ＤＥ  １０１２３７２５．１号（ＰＣＴ／ＥＰ  ０２／０４９００号）に記述されており、その全内容は、参照によりこの開示に援用されている。
【００１７】
上記の説明に従った複屈折の望ましくない影響を低減するための補正方法は、材料配向または材料自体のいずれかにおいて異なる２種類のレンズの組み合わせ使用を基礎とする。しかしながら、これらの方法を実践するときの問題は、補正のために必要な特定の材料配向を伴う材料の可用性が特定の材料や特定の材料配向に依存するという事実にある。
【００１８】
たとえば、現在の状況の下においては、フッ化カルシウムの（１００）−レンズのためのベース材料を製造するコストと技術的複雑性が、フッ化カルシウムの（１１１）−レンズのためのそれより高くなる。（１１１）−材料のための製造プロセスは、この材料配向のフッ化カルシウムが長期間にわたって使用されてきていることから熟達されているが、少なくとも現時点においては、リソグラフィ応用に必要な屈折率と、応力誘導される複屈折の振る舞いの等質性を伴う（１００）−材料を製造するには、未だに問題がある。したがって、対物レンズ内の真性複屈折の補正が、多量の（１１１）−材料と少量の（１００）−材料の結合によって達成されることが可能であれば有利であろう。
【００１９】
同様に、フッ化カルシウムの補正パートナー材料としてのフッ化バリウムの使用は、現在のところ、未だリソグラフィ応用のためのレンズにおいて広く実践されていない。可用性が制限され、製造は高価である。これらの材料の組み合わせについても、多量のフッ化カルシウム材料と少量のフッ化バリウム材料の結合によって真性複屈折の補正が達成される対物レンズがあれば望ましいであろう。
【００２０】
【特許文献１】ＰＣＴ特許出願ＷＯ  ０１／５０１７１  Ａ１号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第１０／１７７５８０号明細書
【非特許文献１】ジェイ・バーネット（Ｊ．Ｂｕｒｎｅｔｔ）ほか、「イントリンシック・バイリフリンジェンス・イン・カルシウム・フルオリド・アンド・バリウム・フルオリド（Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ  ｉｎ  ｃａｌｃｉｕｍ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ  ａｎｄ  ｂａｒｉｕｍ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）」、フィジカル・レビューＢ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ）、第６４巻、２００１年、ｐ２４１１０２−１−２４１１０２−４
【非特許文献２】ジェイ・バーネット（Ｊ．Ｂｕｒｎｅｔｔ）ほか、「ザ・トラブル・ウィズ・カルシウム・フルオリド（Ｔｈｅ  ｔｒｏｕｂｌｅ  ｗｉｔｈ  ｃａｌｃｉｕｍ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）」、国際光工学会ＯＥマガジン（ＳＰＩＥ’ｓ  ｏｅ  ｍａｇａｚｉｎｅ）、２００２年３月、ｐ２３−２５、［ｏｎｌｉｎｅ］インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｏｅｍａｇａｚｉｎｅ．ｃｏｍ／ｆｒｏｍＴｈｅＭａｇａｚｉｎｅ／ｍａｒ０２／ｂｉｒｅｆ．ｈｔｍｌ＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
したがって本発明は、レンズ材料もしくはレンズ材料の材料配向において異なる２種類のレンズを結合することによって、また同時にこれら２種類のレンズの一方に使用される材料の量を最小化することによって、複屈折、特に真性複屈折の望ましくない影響が有意に低減される対物レンズを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の目的は、請求項１、８、１２に従った対物レンズ、請求項３７に従ったマイクロリソグラフィ投影装置、請求項３８に従った半導体デバイス・コンポーネントの製造方法をはじめ、請求項３９に従った複屈折の効果を補正する方法、請求項５１に従った、この方法を使用することによって補正される対物レンズにおいて達成される。
【００２３】
本発明のさらに発展させた好都合な実施態様は従属項の特徴によって特徴記述される。
【００２４】
請求項１によれば、対物レンズは、レンズに使用される材料もしくは材料配向のいずれかにおいて互いに異なる第１の複屈折レンズと第２の複屈折レンズを有する。異なるレンズ材料もしくは異なる材料配向は、複屈折効果が互いに反対になるという結果をもたらし、そのため第１、第２のレンズの特定の組み合わせを使用する結果として、複屈折の有害な影響が低減される。
【００２５】
レンズ内の複屈折の有害な影響の量の尺度として、外側アパーチャ光線および主光線が第１、第２のレンズを通過するときに、２つの相互に直交する偏光状態について外側アパーチャ光線と主光線内に生じるそれぞれの光路差の間における差を使用する。
【００２６】
用語「外側アパーチャ光線」は、物点から生じる光線であって、対物レンズのダイアフラム平面内におけるその光線の高さ（レンズ軸からの垂直距離）が、当該ダイアフラムの半径の０．７倍から、そのダイアフラムの完全な半径までの間となる光線を意味する。最外側アパーチャ光線については、対物レンズのダイアフラム平面内におけるその光線の高さが、そのダイアフラムの半径に等しくなる。この場合には、対物レンズの像平面内における光軸に対する最外側アパーチャ光線の角度が、その対物レンズの像側について定義されるとおりの開口率に対応する。
【００２７】
対物レンズがダイアフラム平面を有していてもダイアフラムを欠いている場合には、外側アパーチャ光線が、物点から生じ、対物レンズを通過する光線であって、ダイアフラム平面内におけるその光線の高さ（レンズ軸からの垂直距離）が、光軸からのアパーチャ光線の最大可能距離の０．７倍から、光軸からのアパーチャ光線の最大可能距離までの間に等しい光線として定義される。
【００２８】
用語「主光線」は、物点から生じ、ダイアフラム平面内において対物レンズの光軸と交差する光線を意味する。
【００２９】
したがって、物点から生じる光線束は、最外側アパーチャ光線によって境界が定められ、その中心の光線として主光線を有する。
【００３０】
ダイアフラム平面内もしくはその近傍を隠すことによって、あるいはそのほかの原因によって主光線がブロックされる対物レンズが存在する。この場合には、物点から生じ、ブロックなしに対物レンズを通過する、対物レンズのダイアフラム平面内において光軸からの距離がもっとも短い光線を主光線と考える。
【００３１】
個別のレンズもしくは複数のレンズにより、外側アパーチャ光線と主光線内において、２つの相互に直交する偏光状態について生じる光路差の間における差を、以下においては、アパーチャ光線／主光線遅延と呼ぶことにする。
【００３２】
このような関係においては、個別のレンズに言及して使用されるときの「開口角」が、光線とレンズ軸の間における角度（もしくは光線と、材料サンプルの表面に対する法線ベクトルの間における角度）を言い、個別のレンズの外は、光線と対物レンズの光軸の間における角度を意味する。
【００３３】
外側アパーチャ光線は、通常、レンズ内に大きな開口角を有することから、複屈折の有害な影響を定量化するために使用される。レンズ自体もしくはレンズ軸周りに互いに対して相対的に回転させられるレンズの組み合わせが、２つの相互に直交する偏光状態についてこの種の光路差をもたらし、光路差が開口角とともに増加する場合には、したがって外側アパーチャ光線が、まさに複屈折の効果によって強く影響される。最外側アパーチャ光線は、レンズ内においてもっとも大きい開口角を有することから、複屈折の効果によってもっとも強く影響される。これに対して主光線は、外側アパーチャ光線に比較すると、レンズ内において小さい開口角を有する。軸対称屈折対物レンズの場合には、主光線が、すべてのレンズ内の軸点について０°の開口角を有する。したがって、前述したアパーチャ光線／主光線遅延のコンセプトを、複屈折の結果として波面内に生じる擾乱の最大量の特性記述に使用することが可能になる。
【００３４】
２つの異なるレンズ材料もしくは２つの異なるレンズ内の材料配向の組み合わせを使用する結果として、第１、第２のレンズを通過した後のアパーチャ光線／主光線遅延が、波長の２５％より小さく維持される。これは、個別のレンズの複屈折特性にかかわりなく、対物レンズの適切な像品質を保証する。レンズ材料によって生じる複屈折のみを考慮し、反射防止コーティングによって、あるいはレンズのマウントを通じて導入される機械的応力によって生じる、２つの相互に直交する偏光状態についての光路差といったそのほかの効果を考慮しない場合においては、アパーチャ光線／主光線遅延が、好適に、波長の１０％より小さく維持される。
【００３５】
一方の種類のレンズ、この場合は第１のレンズに必要となる材料の量を最少化するために、少なくとも１つの第１のレンズは、このアパーチャ光線について第１、第２のレンズ内に現れるすべての開口角のうちの最大の開口角の７０％より大きい外側アパーチャ光線の開口角を有している。これには、前述した第１のレンズに、その非常に大きい開口角に起因して、比較的大きなアパーチャ光線／主光線遅延を生じるという利点がある。この遅延は、それに続いて、より小さい開口角を伴う、したがってそれぞれの外側アパーチャ光線と主光線の間により小さい遅延を有する多数の第２のレンズによって補正される。
【００３６】
このコンセプトは、第１のレンズについての材料容積が、第１、第２のレンズを総合した材料容積の２０％を超えない、好ましくは１５％を超えないときに、複屈折の有害な影響のほとんど完全な補正を達成する。
【００３７】
このような関係においては、レンズの材料容積が、レンズの輪郭を正確に包絡する円筒の容積として決定される。レンズが円筒形ブランクから作られるため、いわゆる包絡円筒は、最小限、レンズの製造のために必要な材料の量を表す。
【００３８】
レンズの選択は、たとえば、屈折または回折レンズをはじめ、自由形式の修正表面を伴う修正プレートを含む。平面パラレル・プレートが対物レンズの光路内に配置される場合には、それらも同様にレンズと考えることができる。λ／４−プレートおよびλ／２−プレートといった、遅延のために特別に使用されるエレメントについても、この関係においてはレンズと考えられる。これらは、すべての光線内において偏光状態に与える影響がほとんど均等であり、したがって通常それらは、無視できるアパーチャ光線／主光線遅延をもたらす。
【００３９】
本発明は、立方晶系結晶構造を伴うフッ化物結晶材料のレンズへの好適な応用が可能である。これらのフッ化物結晶、たとえばフッ化カルシウム、フッ化バリウム、あるいはフッ化ストロンチウムは、特に短い波長において真性複屈折を呈する。
【００４０】
本発明の実施において使用されるフッ化物結晶レンズのレンズ軸は、主要結晶方向＜１００＞、＜１１１＞、もしくは＜１１０＞の１つに向けられるか、＜１００＞、＜１１１＞、もしくは＜１１０＞に等価の主要結晶方向の１つに向けられる。レンズ軸は、レンズ軸と主要結晶方向の間における最大偏差が１０°より小さい場合、好ましくは５°より小さい場合に、主要結晶方向に整列していると見なされる。
【００４１】
レンズ軸は、たとえば、回転対称レンズにおける対称軸として定義することができる。レンズが対称軸を有していない場合には、入射光線束の中央によって、あるいはレンズ内のすべての光線の中央の方向を向く直線によって定義することができる。平面パラレル・プレートのレンズ軸は、平面レンズ表面に垂直になる。
【００４２】
複屈折の望ましくない影響を本発明に従って補正するために、たとえばフッ化物結晶材料からなる第１のレンズと、同じフッ化物結晶材料からなる第２のレンズが組み合わされるが、その配置においては、第１のレンズのレンズ軸が、第２のレンズのレンズ軸が向けられる主要結晶方向と等しくない主要結晶方向へ向けられる。例として述べると、第１のレンズのレンズ軸を（１００）−方向へ向け、第２のレンズのレンズ軸を（１１１）−方向もしくは（１１０）−方向へ向けることができる。言い換えると、この対物レンズは、第１の（１００）−レンズと第２の（１１１）−レンズの組み合わせ、あるいは第１の（１００）−レンズと第２の（１１０）−レンズの組み合わせ、または第１の（１００）−レンズと、第２の（１１１）−レンズと第２の（１１０）−レンズの組み合わせの組み合わせを使用する。しかしながら、第１のレンズのレンズ軸を（１１１）−方向もしくは（１１０）−方向へ向け、第２のレンズを（１００）−方向へ向けることも可能である。後者の配置においては、対物レンズが、第１の（１１１）−レンズと第２の（１００）−レンズの組み合わせ、もしくは第１の（１１０）−レンズと第２の（１００）−レンズの組み合わせ、または第２の（１００）−レンズと、第１の（１１１）−レンズと第１の（１００）−レンズの組み合わせの組み合わせを有する。これらの組み合わせは、特に、互いに対してレンズ軸周りにレンズを回転させる追加の手段とともに使用される場合に、それによって複屈折の望ましくない影響のほとんど完全な補正が可能になることから有利である。しかしながら、現在のところ、（１００）−レンズ材料の提供がより高価となることから、第１のレンズが（１００）−レンズであると有利である。
【００４３】
複屈折の望ましくない影響の補正は、フッ化物結晶材料の第１のレンズと、それとは異なるフッ化物結晶材料の第２のレンズを組み合わせることによっても達成され、その配置においては、第１のレンズのレンズ軸が好ましくは第２のレンズのレンズ軸と同一もしくは等価の主要結晶方向へ向けられる。例として述べるが、フッ化バリウムの第１のレンズとフッ化カルシウムの第２のレンズを組み合わせることができる。しかしながら、フッ化カルシウムの第１のレンズとフッ化バリウムの第２のレンズを組み合わせることも同様に可能である。この種類の組み合わせにおいて、好ましくは第１、第２のレンズのレンズ軸を、（１００）−方向もしくは（１１１）−方向のいずれかに整列させる。しかしながら、現在のところ、フッ化バリウムを用いて量的かつ質的要件を満たすことがより高価となることから、第１のレンズがフッ化バリウムから作られていると有利である。
【００４４】
第１または第２のレンズ内において０°から１５°までの間の開口角を伴う光線が、２つの互いに直交する偏光状態についてほとんど光路差を受けないと有利である。これは、たとえばフッ化物結晶においては、レンズ軸が結晶構造の（１００）−または（１１１）−方向に向けられている場合にあてはまる。この条件の下においては、光線の大部分、特に小さい開口角を伴う主光線とアパーチャ光線が、２つの相互に直交する偏光状態の間において光路差を伴わずに対物レンズを通過することになる。この場合には、主として外側アパーチャ光線のために補正が必要となる。
【００４５】
複屈折特性の望ましくない効果の最適程度の補正は、１ないしは複数の等質グループが第１のレンズの間に形成されるか、あるいは第２のレンズの間にも形成されるときに達成され、それにおいてそれぞれのグループは、そのグループ内においてアパーチャ光線／主光線遅延が外側アパーチャ光線の方位角からほとんど独立しているという事実によって特徴的に記述される。
【００４６】
この関係において用語「方位角」は、個別のレンズ以外に使用される場合には、対物レンズの光軸に対して垂直に広がる平面内において測定される角度であって、対物レンズ内の固定されたこの平面内の基準方向と、それと同じ平面内への光線の投影の間の角度を意味する。基準方向は、たとえば物体平面または像平面内にいて、ｚ方向を光軸と平行に整列させたときのｙ方向によって表される。１つのレンズ内においては、方位角αLが、レンズ軸と垂直に広がる平面内のそのレンズ内の固定された基準方向から、それと同じ平面内への光線の投影を表す方向まで測定した角度を意味する。レンズの基準方向は、たとえば、（１００）−または（１１１）−方向に、すなわちそのいずれになるかは、これら２つの方向の最初もしくは２番目のいずれにレンズ軸が向けられているかに依存するが、その方向に法線ベクトルが向けられた平面内への、（１１０）−結晶方向の投影に対して平行とすることができる。いずれの場合においても、レンズ軸が同じ主要結晶方向へ向けられているフッ化物結晶レンズの基準方向は、それらが等しい態様でその結晶構造に対して拘束されるように定義される。
【００４７】
異なる方位角の外側アパーチャ光線に関する光路差は、同一の開口角を有するすべての外側アパーチャ光線に関する最大光路差の３０％を超えないものとする必要がある。第１のレンズを等質グループ内にアレンジし、かつ第２のレンズも等質グループ内にアレンジすることによって、たとえば個別に取り上げたときには複屈折の振る舞いの中に四重方位対称性を有する（１００）−レンズを、同様に個別に取り上げたときには複屈折の振る舞いの中に三重方位対称性を有する（１１１）−レンズを用いて首尾よく補正することができる。
【００４８】
上記のコンセプトの実践においては、すべての第１のレンズ、およびすべての第２のレンズがいくつかの等質グループへ割り当てられると有利である。いくつかの等質グループの使用は、異なる等質グループのレンズ間における回転角が、ほとんど影響を持たないという利点を有し、その結果、この角度が対物レンズの最適化のための自由度として利用可能に残される。
【００４９】
しかしながら、すべての第１のレンズを単一の等質グループへ割り当てることや、すべての第２のレンズを単一の等質グループへ割り当てることも可能である。
【００５０】
レンズ軸が同一もしくは等価の主要結晶方向をポイントするレンズの等質グループ内の外側アパーチャ光線内における、２つの相互に直交する偏光状態についての方位非依存の光路差を達成するためには、この等質グループをｎ個のサブグループに細分すると有利である。
【００５１】
このコンセプトの下に、サブグループは、少なくとも１つのレンズを有し、たとえば１つ、２つ、または３つのレンズを有する。サブグループ内のレンズは、フッ化物結晶材料の複屈折の分布関数Δｎ（θL，αL）の方位対称性に起因してまったく重要性を持たない可能オフセット角を除いて、互いに対して回転されることはない。したがって、サブグループのレンズ間の回転角度Υは、式Υ＝Ι・（３６０°／ｋ）±１０°に従う任意の値を取ることが可能であり、それにおいてΙは整数を表し、ｋはレンズの複屈折の分布Δｎ（θL，αL）の方位対称性の周期性を表す。２つのレンズの間における回転角度が０°であるということは、２つのレンズの等価主要結晶方向が同一の方向を向いていることを意味する。これに対し、２つの異なるサブグループに属する２つのレンズは、互いの間の回転角がΥ＝（３６０°／（ｋ・ｎ））＋ｍ・（３６０°／ｋ）±１０°によって記述される。ｍは整数である。
【００５２】
もっとも単純なケースにおいては、１つの等質グループが、それぞれが１つのレンズを伴う２つのサブグループを有する。この等質グループが２つの（１００）−レンズから構成されている場合には、２つのレンズの間の回転角が、理論的に言えば、４５°、または１３５°、２２５°、・・・等となる。
【００５３】
この等質グループが２つの（１１１）−レンズから構成されている場合には、２つのレンズの間の回転角が、理論的に言えば、６０°、または１２０°、３００°、・・・等となる。
【００５４】
この等質グループが２つの（１１０）−レンズから構成されている場合には、２つのレンズの間の回転角は、理論的に言えば、９０°、または２７０°、４５０°、・・・等となる。
【００５５】
たとえば２つのレンズの相互回転が、外側アパーチャ光線の方位角と実質的に独立したアパーチャ光線／主光線遅延を導かない場合には、別のレンズをサブグループへ割り当てることによって、この望ましい特性を達成することができる。これは、個別のサブグループによって生じる外側アパーチャ光線と主光線の間の遅延が、ほぼ類似した最大値を有する場合に可能である。あるサブグループのすべてのレンズを、別のサブグループのレンズに対して回転させることは、外側アパーチャ光線と主光線の間における遅延が、ほとんど方位角に依存しなくなるという結果を導く。
【００５６】
等質グループの配置を用いれば、ある等質グループの個別のレンズに複屈折ファクタＢＦLを割り当てることが可能であり、これは、レンズ材料と材料配向によって決定されるパラメータを除いて、そのレンズの外側アパーチャ光線の開口角θLと光路長ＯＰLにのみ依存する。
【００５７】
複屈折ファクタＢＦLは、次の式（１）のとおりに定義される。
ＢＦL（θL、ＯＰL）＝ＭＡL・ＤＩL・ＳＰL（θL、ＯＰL）          （１）
ここで、ＭＡLは材料パラメータを、ＤＩLは配向パラメータを、ＳＰL（θL，ＯＰL）は光線パラメータをそれぞれ表す。
【００５８】
材料パラメータＭＡLは、（１１０）−方向における複屈折の大きさに関する尺度を表す。材料パラメータＭＡLの量は、材料と光線の波長に依存する。材料パラメータＭＡLの符号は、（１１０）−方向における複屈折の方向に依存する。材料パラメータは、波長λ＝１５７ｎｍの場合に、ＣａＦ２のレンズについて＋２．４ｎｍ／ｃｍ、ＢａＦ２のレンズについて−７．２ｎｍ／ｃｍとなる。
【００５９】
配向パラメータＤＩLは、材料配向に依存する。レンズ軸が（１００）−方向に走るフッ化物結晶材料のレンズについては、配向パラメータが−３となり；レンズ軸が（１１１）−方向に走るレンズについては、それが＋２となり；レンズ軸が（１１０）−方向に走るレンズについては、それが＋３／４となる。
【００６０】
光線パラメータは、次の式（２）のとおりに定義される。
ＳＰL（θL，ＯＰL）＝ＯＰL・(7/9)sin2θL・（７・cos2θL−１）        （２）
ここで、ＯＰLは、レンズ内の外側アパーチャ光線の光路長を表しており、θLは、レンズ内の外側アパーチャ光線の開口角を表している。
【００６１】
４０°までの開口角については、この光線パラメータが次の式（３）によって良好に近似される。
ＳＰL（θL，ＯＰL）＝ＯＰL・sin2θL（2.17・θL）                      （３）
【００６２】
式（２）および（３）によって光線パラメータＳＰLと量θLならびにＯＰLの間の関数的な従属を表現する代替表現として、多項式級数またはそのほかの、所定の曲線について最良可能近似を与える関数的な従属の表現を使用することもできる。
【００６３】
等質グループ内のレンズの適切な回転を用いれば、少なくとも１つの開口角θLの光線が、方位角αLにほとんど依存しない、２つの相互に直交する偏光状態の光路差を有することが達成可能になる。本発明によれば、これらのレンズには、開口角θLおよび光線の光路長ＯＰLへの依存だけが残る効果的な複屈折が与えられる。ここに述べたとおりの効果的な複屈折を伴うレンズを通過する光線内に生じる２つの相互に直交する偏光状態についての光路差は、光線パラメータＳＰLに関する式（２）、（３）のうちの一方に与えられている関数的な関係に比例することになる。
【００６４】
レンズの複屈折ファクタＢＦLの量が大きいほど、そのレンズが属する等質グループのアパーチャ光線／主光線遅延へのそのレンズの寄与が大きくなる。
【００６５】
また、等質グループ内のレンズの複屈折ファクタＢＦLの合計は、その等質グループのアパーチャ光線／主光線遅延に関する近似を提供する。
【００６６】
複屈折の望ましくない影響の有意な低減を達成するためには、第１、第２のレンズのすべての複屈折ファクタの合計をゼロに近づける必要がある。第１のレンズだけのすべての複屈折ファクタＢＦLの合計の絶対値が、第２のレンズのすべての複屈折ファクタＢＦLの合計の絶対値と、偏差が±１０％を超えない範囲で等しいと有利である。このパーセンテージは、２つの合計のうち、より大きい絶対値を有する方が基礎となる。この偏差の範囲内においては、補正が適切であると考える。第１のレンズの複屈折ファクタが第２のレンズの複屈折ファクタによって補正されない場合には、第１、第２のレンズを通過した後の外側アパーチャ光線と主光線の間に残存する遅延の正味の結果が存在することになる。
【００６７】
第１、第２のレンズの同時使用から結果としてもたらされる補正は、第１のレンズと第２のレンズそれぞれについての積ＭＡL・ＤＩLが反対の符号を有するという事実に帰する。
【００６８】
第１のレンズがフッ化カルシウムからなり、結晶構造の（１００）−方向に走っているレンズ軸を有する場合には、積ＭＡL・ＤＩLが負の符号を有し、第２のレンズが、同様にフッ化カルシウムからなるが、（１１１）−方向もしくは（１１０）−方向のいずれかに走るレンズ軸を有している場合には、その積ＭＡL・ＤＩLが正の符号を有する。
【００６９】
第１のレンズがフッ化バリウムからなり、結晶構造の（１１１）−方向に走っているレンズ軸を有する場合には、その積ＭＡL・ＤＩLが負の符号を有し、第２のレンズがフッ化カルシウムからなり、同様に（１１１）−方向に走っているレンズ軸を有する場合には、その積ＭＡL・ＤＩLが正の符号を有する。
【００７０】
（１００）−レンズ材料の第１のレンズと（１１１）−レンズ材料の第２のレンズを組み合わせることによって補正を達成するためには、異なる配向パラメータに基づいて、第１のレンズと第２のレンズそれぞれの材料容積の間に必要となる比が、第１、第２のレンズについて平均が等しい光線パラメータを前提とし、かつ第１のレンズが本発明に従ってアレンジされていない場合には、約２／３となることがわかる。
【００７１】
フッ化バリウムのレンズとフッ化カルシウムのレンズを組み合わせることによって補正を達成するためには、波長λ＝１５７ｎｍに関する異なる材料パラメータに基づいて、フッ化バリウムの第１のレンズとフッ化カルシウムの第２のレンズそれぞれの材料容積の間に必要となる比が、第１、第２のレンズについて平均が等しい光線パラメータを前提とし、かつ第１のレンズが本発明に従ってアレンジされていない場合には、約１／３である。
【００７２】
複屈折ファクタＢＦLは、線形関係でレンズ内の外側アパーチャ光線の光路長ＯＰLに依存し、概略二次の関係で開口角θLに依存する。複屈折の望ましくない影響を低減するとともに、同時に第１のレンズの材料容積を抑えるためには、大きい開口角θLを伴うポジションにおいて第１のレンズをアレンジすると、それが第１のレンズに大きな複屈折ファクタＢＦLを与えることから、特に有利である。
【００７３】
しかしながら、大きな開口角を伴うレンズが非常に薄い場合には、光路ＯＰLが短くなり、それに応じて複屈折の補正に対する寄与も小さくなる。
【００７４】
レンズが小さい開口角を有するが、長い光路に起因して大きな複屈折ファクタを有している場合は、それにもかかわらず、その大きな材料容積から第１のレンズとして適していない。
【００７５】
第１のレンズとして適しているレンズを見つけ出すためには、レンズ内の外側アパーチャ光線の光路長ＯＰLとそのレンズ内の外側アパーチャ光線の開口角の正弦ｓｉｎ（θL）の平方の積である特性光線量ＣＮL＝ＯＰL・ｓｉｎ2（θL）の基準を使用することができる。レンズの特性光線量が大きい場合には、それを、材料容積が最小化されることになるレンズ・グループへ割り当てられるべきレンズとする。特性光線量ＣＮLを、開口角が光路長に対して指数関数的に２倍の影響を有する方法で定義することによって、少ない量の材料を用いて補正効果への大きな寄与が達成される。好適には、大きな特性量ＣＮLを伴うレンズを第１のレンズとする必要がある。さらに、第１のレンズのうちの少なくとも２つを、そのすべての特性量の中に現れる最大容積の９０％を超える特性量ＣＮLを伴うレンズとする必要がある。
【００７６】
すべての第２のレンズの特性量ＣＮLが、その対物レンズのすべての特性量の中に現れる最大容積の７５％より小さいと有利である。
【００７７】
同様に小さい開口角を伴うレンズ、すなわちすべての第１、第２のレンズの中に現れる最大開口角の３０％より小さい開口角を伴うレンズについては、小さい複屈折ファクタを有し、したがってほとんど補正に寄与しないことから、第２のレンズとして設計するべきである。
【００７８】
ある等質グループ内において外側アパーチャ光線の方位角にほとんど依存しないアパーチャ光線／主光線遅延を獲得するためには、その等質グループのレンズを、それぞれが少なくとも１つのレンズを有するｎ個のサブグループに割り当てると有利である。この正の整数ｎは、サブグループの数を表し、ｎは、２に等しいか、それより大きい。１つのサブグループの任意の２つのレンズは、互いに対して０°±１０°または１・３６０°／ｋ±１０°の回転角で位置決めされ、その結果、１つのサブグループ内のレンズの等価主要結晶方向が、概略で同一方向に整列する。１つの等質グループのレンズは、好適にｎ個のサブグループに、異なるサブグループが、それぞれが有するレンズについて複屈折ファクタＢＦLの合計がほぼ等しくなるような方法で割り当てられる。この場合に、異なるサブグループから相互に回転されたレンズの配列は、その等質グループに関するアパーチャ光線／主光線遅延が、外側アパーチャ光線の方位角に非依存となるという結果を有することになる。この結果を達成するためには、個別のサブグループのレンズに関する複屈折ファクタの合計と、その等質グループのすべてのレンズに関する複屈折ファクタの合計の間の比が、０．７５／ｎから１．２５／ｎまでの間にあれば充分である。しかしながら、その等質グループのすべてのレンズに関する複屈折ファクタの合計が、波長の２％より大きい場合には、個別のサブグループのレンズに関する複屈折ファクタの合計と、その等質グループのすべてのレンズに関する複屈折ファクタの合計の比が、０．８５／ｎから１．１５／ｎまでの間にあると有利である。
【００７９】
外側アパーチャ光線の最大開口角は、フィールド平面のエリア内に生じる。したがって、これらの平面に隣接して配置されるレンズが第１のレンズであると好都合である。
【００８０】
第１のレンズの等質グループが少なくとも２つのレンズで構成されるようにするため、フィールド平面に隣接する少なくとも２つのレンズを第１のレンズとする必要がある。これに関してフィールド平面は、物体面または対物レンズの像平面を意味するが、中間像平面とすることもできる。中間像平面の場合には、第１のレンズを伴う等質グループのレンズを、その中間像平面の前後の光路内にアレンジすることができる。特に、最大の開口率を生じるフィールド平面のエリア内に第１のレンズをアレンジすると有利である。縮小像を生成するマイクロリソグラフィ投影対物レンズにおいては、最大の開口率を伴うフィールド平面が像平面であるが、その像平面の開口率と開口率が類似していれば、それを中間像平面とすることもできる。
【００８１】
複屈折の望ましくない影響、特に、（１００）−もしくは（１１１）−レンズの真性複屈折は、レンズ内の光線が大きな開口角を有するときに特に顕著となる。これは、像側に大きな開口率、すなわち０．７より大きい、特に０．８より大きい開口率を有する対物レンズ内において当てはまる。
【００８２】
真性複屈折は、より短い動作波長に伴って有意に増加する。たとえば、波長１９３ｎｍにおけるフッ化カルシウムの真性複屈折は、波長２４８ｎｍにおける場合の７倍より大きく、波長１５７ｎｍにおける場合は、その２０倍を超える。したがって、本発明の使用は、光線が２００ｎｍより短い波長を有している場合、特に１６０ｎｍより短い波長を有している場合に特に有利である。
【００８３】
本発明が使用されている対物レンズは、光軸に沿って回転対称にアレンジされた多数のレンズからなる純粋な屈折投影対物レンズとすること、またはカタディオプトリック・タイプの投影対物レンズとすることができる。カタディオプトリック・タイプの投影対物レンズがビーム・スプリッタ・キューブを包含する場合には、本発明の関係においてはその種のキューブをレンズと考えない。
【００８４】
複屈折効果の補正のための多くの自由度を利用可能にするためには、対物レンズが少なくとも１０個の第２のレンズを有していると有利である。これらの第２のレンズは、４個を超えない第１のレンズによって生じたアパーチャ光線／主光線遅延を補正する。
【００８５】
このタイプの投影対物レンズは、光源に続いて照明システム、マスク位置決めシステム、構造を担持するマスク、投影対物レンズ、対物レンズ位置決めシステム、さらに感光基板を伴うマイクロリソグラフィ投影システムにおいて有利に使用される。
【００８６】
上記のマイクロリソグラフィ投影システムは、マイクロ構造化半導体コンポーネントの製造に使用することができる。
【００８７】
本発明の範囲は、複屈折レンズを伴う対物レンズ内に生じる複屈折効果を補正するための方法も含む。本発明の方法は、対物レンズの複屈折レンズが立方構造を伴う同一のフッ化物結晶材料から構成される場合に特に有利に使用される。フッ化物結晶は、それらの真性複屈折から、特に２００ｎｍより短い波長において、対物レンズによって生成された像品質に低下を呈する。しかしながら、複屈折の有害な効果は、レンズ軸が（１００）−方向に走るフッ化物結晶レンズと併せてレンズ軸が（１１１）−方向に走るフッ化物結晶レンズを使用することによって補正が可能である。
【００８８】
本発明に従った方法は、対物レンズの個別のフッ化物結晶レンズに関するレンズ軸の向きを決定する問題に対する解決を提供し、その結果、レンズ材料の真性複屈折に起因する対物レンズの像品質の低下が、許容範囲内に収まる。
【００８９】
この方法は、基本的な構造が周知の対物レンズへ向けられている。さらに、物点から生じた外側アパーチャ光線について、それぞれのフッ化物結晶レンズ内の開口角θLおよび光路長ＯＰLは既知である。
【００９０】
本発明は次に示すステップを有する：
【００９１】
Ａ．  ステップＡにおいては、フッ化物結晶レンズが第１または第２の等質グループのいずれかへ割り当てられる。それぞれの等質グループが少なくとも２つのレンズを有していなければならないという条件を除けば、この割り当ては任意とすることができる。
【００９２】
Ｂ．  ステップＢにおいては、第１、第２のグループの各レンズについてＫＰL＝ＤＩL・ＳＰLが計算される。光線パラメータＳＰLは、ＳＰL＝ＯＰL・（７／９）ｓｉｎ2θL・（７・ｃｏｓ2θL−１）によって定義されるが、これは、ＳＰL＝ＯＰL・ｓｉｎ2（２．１７・θL）によって近似できる。この近似は、開口角が４０°未満であれば使用することができる。配向パラメータＤＩLは、第１の等質グループのレンズについてＤＩL＝−３であり、第２の等質グループのレンズについてＤＩL＝＋２である。
【００９３】
Ｃ．  ステップＣにおいては、第１の等質グループのレンズの補正パラメータＫＰLについての合計ΣHGI（ＫＰL）が計算され、第２の等質グループのレンズの補正パラメータＫＰLについての合計ΣHGII（ＫＰL）が計算される。
【００９４】
Ｄ．  ステップＤにおいては、不等式｜ΣHGI（ＫＰL）＋ΣHGII（ＫＰL）｜＜｜ΣHGI（ＫＰL）の１０％｜が真であるか否かについて評価が行われる。真である場合には、この方法がステップＥへ進む。偽である場合には、この方法が、第１または第２の等質グループへのフッ化物結晶レンズの新しい割り当てのためにステップＡへループ・バックする。この方法は、すべての可能割り当てが試され、ステップＤに与えられている評価基準に適合する割り当てが存在しなかった場合に終了する。その場合、終了のための評価基準を広げること、あるいはこの方法のユーザへ、与えられた仕様に適合する補正が対物レンズの現在の設計を用いて可能でない旨の表示を与えることができる。
【００９５】
Ｅ．  ステップＥにおいては、第１の等質グループのレンズのレンズ軸が結晶構造の（１００）−方向へ向けられ、第２の等質グループのレンズのレンズ軸が（１１１）−方向へ向けられる。
【００９６】
ステップＡからＥまでを実行した後は、フッ化物結晶レンズのレンズ軸の方向が既知となる。
【００９７】
真性複屈折の望ましくない影響の補正に加えて、この方法は、等質グループの一方のレンズのために必要な材料の量を、他方の等質グループのレンズのために必要な材料の量に比較して有意に低減することを達成する目的で使用することができる。この結果を達成するためには、ステップＡにおけるグループへのレンズの割り当てに続いて、２つのグループのそれぞれの各材料容積の計算を行い、容積が低減されるべきグループの材料容積が２つの等質グループを総合した材料容積の２０％未満とならない限り、この方法がステップＢへ進まないことにすると有利である。この計算を目的として、等質グループの材料容積は、その等質グループのレンズを包絡する円筒の容積の合計を意味する。
【００９８】
この方法は、材料容積が低減されるべき等質グループの少なくとも１つのレンズにおいて、外側アパーチャ光線が、そのフッ化物結晶レンズ内のアパーチャ光線について現れる最大開口角の少なくとも７０％に等しい開口角を有するようにレンズのグループ割り当てを行うとより迅速に望ましい結果を導く。
【００９９】
さらに、その対物レンズ内に現れるすべての特性光線量ＣＮL＝ＯＰL・ｓｉｎ2（θL）の中で最大の値を有するレンズが、材料容積が低減されるべき等質グループへ割り当てられるようにレンズのグループ割り当てを行うと有利になる。
【０１００】
また、材料容積が低減されるべき等質グループが、その対物レンズ内に現れる特性量のうちの最大値の９０％より大きい特性量ＣＮLを有する少なくとも２つのレンズを有していると有利である。
【０１０１】
材料容積が低減されるべき等質グループでない等質グループのすべてのレンズの特性量ＣＮLは、好適には、現れる特性量のうちの最大値の７５％より小さい。
【０１０２】
この後に続くステップにおいて、それぞれ２つのフッ化物結晶レンズの間における回転角が決定される。軸が同一の結晶方向を走るレンズを相互に回転させることによって、アパーチャ光線／主光線遅延が外側アパーチャ光線の方位角とほぼ独立になることを達成できる。
【０１０３】
Ｆ．  ステップＦにおいては、１つの等質グループのレンズが、ｎ個のサブグループの１つに割り当てられる。ｎは、２に等しいかそれより大きい整数とする。この方法の標準バージョンにおいては、ｎが２に等しい。
【０１０４】
Ｇ．  ステップＧにおいては、１つのサブグループ内のレンズの補正パラメータＫＰLの合計ΣUG（ＫＰL）が、それぞれのサブグループについて計算される。
【０１０５】
Ｈ．  ステップＨにおいては、不等式０．７５・ΣHG（ＢＦL）＜ｎ・ΣUG（ＫＰL）＜１．２５・ΣHG（ＢＦL）がそれぞれのサブグループについて満たされているか否かについての評価が行われる。満たされる場合には、この方法がステップＩへ進む。満たされない場合には、ステップＦからＨまでを繰り返すためにこの方法がループ・バックし、ステップＦにおいて、ｎ個のサブグループに対して１つの等質グループのレンズの割り当てる別の選択を用いてそれを開始する。標準の値ｎ＝２に加えて、この方法は、ｎ＝３に拡張することもできる。この方法は、すべての可能サブグループの割り当てが試され、ステップＨに与えられている評価基準に適合する選択肢が存在しなかった場合に終了する。その場合、終了に関する評価基準を合格容易にすることもできるが、この方法のユーザへ、与えられた仕様に適合する補正が対物レンズの現在の設計を用いて可能でない旨の表示を与えることもできる。
【０１０６】
Ｉ．  ステップＩにおいては、各サブグループ内のレンズの主要結晶方向が概略で同一の方向へ走るように、１つの等質グループのレンズがそれらのレンズ軸に対して回転させられる。その結果、１つのサブグループ内の２つのレンズの間の回転角が０°になる。
【０１０７】
Ｊ．  ステップＪにおいては、１つのサブグループのすべてのレンズが、別のサブグループのレンズに対して、それらのレンズ軸周りに、異なるサブグループの任意の２つのレンズの間における回転角が、ｍを正の整数としたとき、Υ0／ｎ＋ｍ・Υ0となるように回転させられる。角度Υ0は、レンズ軸が結晶構造の（１１１）−方向へ向けられているときには１２０°、（１００）−方向へ向けられているときには９０°となる。
【０１０８】
この補正は、不等式｜ΣHGI（ＫＰL）＋ΣHGII（ＫＰL）｜＜｜ΣHGI（ＫＰL）の５％｜が満たされるように１ないしは複数のフッ化物結晶レンズの厚さを増減することによってさらに改善することが可能である。特にこの手段は、特性量ＣＮL＝ＯＰL・ｓｉｎ2（θL）が、そのフッ化物結晶レンズ内に現れる特性量のうちの最大値の７５％より大きいレンズへの適用に適している。
【０１０９】
１ないしは複数のレンズの厚さを変更した後、この方法は、厚さ変更後の対物レンズの補正の品質を改善するために、半径の再最適化ならびに可能性としてはレンズの非球面パラメータの再最適化を含むことができる。
【０１１０】
使用可能なフッ化物結晶の例としては、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、あるいはフッ化ストロンチウムを挙げることができる。
【０１１１】
ここに記述されている方法に従って真性複屈折の望ましくない影響が低減されたフッ化物結晶レンズを伴う対物レンズは、マイクロリソグラフィ投影システム内において好適に使用することができる。
【０１１２】
以下、添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１３】
複屈折レンズを伴う対物レンズ１の第１の実施形態を図１に、レンズを通る断面図の形で示す。対物レンズ１は、動作波長１５７ｎｍのマイクロリソグラフィ投影装置のための屈折投影対物レンズである。この対物レンズに関する光学データについては、表１にリストした。例示した例は、同一出願人によって出願された別の特許出願（特許文献１（特許文献２））から引用したものであり、当該特許出願には、これ同じ例が図７と表６において説明されている。そこで、対物レンズ１の設計と機能の詳細な説明については、特許文献１（特許文献２）を参照されたい。この対物レンズのすべてのレンズは、結晶フッ化カルシウムからなる。この対物レンズの像側における開口率は０．９である。この対物レンズの結像特性は、１５７ｎｍの波長について、レンズのジオメトリによって生じる収差だけを考慮した場合に、理論的な球面波の波面からの偏差が１．８ｍλ未満となる程度まで補正される。特に、このハイレベルのパフォーマンスを伴う対物レンズにおいては、真性複屈折等の有害なファクタが可能な限り低減されることが必要となる。
【０１１４】
光線束は、物体平面ＯＢ内の物点３から生じ、最外側アパーチャ光線によって境界が定められる。図１の断面図は、この場合には最外側アパーチャ光線となる外側アパーチャ光線５，７を示している。ダイアフラム平面ＡＳ内においては、外側アパーチャ光線５，７が、光軸ＯＡから、ダイアフラムの直径の半分の高さ（垂直距離）に等しいところを走っている。像平面ＩＭ内においては、外側アパーチャ光線５，７の開口角が、ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ）＝６４．２°に等しく、ＮＡは、像平面ＩＭ内における対物レンズ１の開口率である。物点３が光軸ＯＡ上にあることから、主光線９は、光軸ＯＡに沿って走っている。
【０１１５】
図２は、レンズ内の光線の開口角θLおよび方位角αLの定義を図解したものである。レンズの局部ｘ−ｙ−ｚ座標系が、ｚ軸をレンズ軸の方向へ向けた基準のフレームとして示されている。光線２０１は、レンズ軸に対して開口角θLを有する。光線２０１の方位角αLは、法線ベクトルがレンズ軸の方向を向く平面内にその光線の方向を投影し、ｘ軸から光線２０１の投影２０３までの角度を測定することによって得られる。例示の実施形態における局部ｘ軸は、レンズ軸が結晶構造の（１００）−方向もしくは（１１１）−方向へ向けられたレンズについて同じになる平面への（１１０）−方向の投影と同じ方向に走っている。局部座標系の定義において重要な問題は、その局部ｘ軸がレンズの結晶方向に対する定義済みの関係を有していること、およびその定義済みの関係が、等価の結晶構造のすべてのレンズに関して同一であることである。
【０１１６】
フッ化カルシウムの真性複屈折から、図１の外側アパーチャ光線５は、２つの相互に直交する偏光状態について、レンズＬ１０１〜１３０のそれぞれにおいて光路差を受ける。各レンズ内の光路差は、方位角αLならびに開口角θLに依存する。主光線９は光軸に沿って走り、したがって２つの相互に直交する偏光状態の間において光路差を受けないことから、アパーチャ光線／主光線遅延は、外側アパーチャ光線５の光路差に等しい。
【０１１７】
図３Ａ、３Ｂは、複屈折分布関数Δｎ（αL，θL）を、フッ化カルシウムの（１００）−レンズについて例示している。
【０１１８】
図３Ａ内の等高線は、開口角θLおよび方位角αLの関数として、ｎｍ／ｃｍで表した真性複屈折の量を示している。これらの角度は、式ｓｉｎ（θL2）＝ｘ2＋ｙ2およびαL＝ａｒｃｔａｎ（ｘ／ｙ）から得られる。
【０１１９】
図３Ｂに示されている短い線分のそれぞれは、複屈折効果の大きさならびに方向を、開口角θLおよび方位角αLによって定義される光線の方向について表している。それぞれの線分の長さは、複屈折効果の大きさに比例し、あるいはより詳しく言えば、交差長円の主軸の間の長さの差に比例し、それぞれの線分の方向は、交差長円の長い方の主軸の向きを示している。交差長円は、方向（αL，θL）内における光線に関する屈折率長円体と、その光線の方向と垂直に広がり、かつ当該屈折率長円体の中心を通る平面の交差として得られる。
【０１２０】
（１００）−レンズの複屈折分布の四重方位対称性は、図３Ａ、図３Ｂによって明白になる。真性複屈折の最大量は、方位角０°、９０°、１８０°、２７０°に現れる。
【０１２１】
１つの等質グループ内において組み合わされる（１００）−レンズが互いに対して回転される場合には、２つの相互に直交する偏光状態に関する光路差が、ほとんど排他的に開口角θLに依存し、かつ方位角αLにほとんど非依存となるように、それらのレンズを通過する光線内における状態を達成することが可能である。良好な近似を用いて、これらのレンズの有効な複屈折分布を、開口角θLのみに依存する関数によって記述することができる。この近似は、（１００）−レンズが平面パラレル・プレートの場合に、正確な特性記述となる。実際のレンズにおいては、この近似を、少なくとも特定の開口角θLについて達成することができる。
【０１２２】
図３Ｃおよび３Ｄは、（１００）−レンズの等質グループ内に生じる有効な複屈折の大きさならびに方向を、異なる光線方向について例示している。
【０１２３】
図３Ｅは、有効な複屈折分布のラジアル・プロファイルを示している。このグラフは、次に示す式（４）の関数によって数学的に記述することができる。
Δｎeff（θL）＝ＭＡL・ＤＩL・(7/9)・sin2θL・（７・cos2θL−１）        （４）
ここで、材料パラメータＭＡLは、フッ化カルシウムおよび１５７ｎｍの波長について２．４ｎｍ／ｃｍに等しく、方向パラメータＤＩLは−３に等しい。
【０１２４】
θL＜４０°の開口角については、式（４）を次に示す近似の式（５）によって置き換えることができる。
Δｎeff（θL）≒ＭＡL・ＤＩL・sin2（2.17・θL）                        （５）
【０１２５】
図４Ａ、４Ｂは、複屈折分布関数Δｎ（αL，θL）を、フッ化カルシウムの（１１１）−レンズについて例示している。図式表現のフォーマットについては、図３Ａ、３Ｂに同じである。（１１１）−レンズの複屈折分布の三重対称性は、このグラフから明白である。真性複屈折の最大量は、方位角０°、１２０°、および２４０°に現れている。
【０１２６】
（１１１）−レンズが互いに対してレンズ軸周りに回転される場合には、前述と同様に、開口角θLのみに依存し、その結果、関数Δｎ（θL）によって記述できる有効複屈折分布に近づけることが可能である。
【０１２７】
図４Ｃ、４Ｄは、（１１１）−レンズの等質グループ内に生じる有効な複屈折の大きさならびに方向を、異なる光線方向について例示している。
【０１２８】
図４Ｅは、有効な複屈折分布のラジアル・プロファイルを示している。図４Ｅのグラフも同様に、式（４）、（５）によって表すことが可能であり、それにおいて材料パラメータＭＡLは、フッ化カルシウムおよび１５７ｎｍの波長について２．４ｎｍ／ｃｍに等しく、方向パラメータＤＩLは＋２に等しい。
【０１２９】
図５Ａ、５Ｂは、複屈折分布関数Δｎ（αL，θL）を、フッ化カルシウムの（１１０）−レンズについて例示している。図式表現のフォーマットについては、図３Ａ、３Ｂに同じである。（１１０）−レンズの複屈折分布の二重対称性は、このグラフから明白である。真性複屈折の最大量は、方位角０°および１８０°に現れている。
【０１３０】
（１１０）−レンズが互いに対してレンズ軸周りに回転される場合には、前述と同様に、開口角θLのみに依存し、その結果、関数Δｎ（θL）によって記述できる有効複屈折分布に近づけることが可能である。しかしながら、この場合における理想的な解決策は、少なくとも４つの適切な（１１０）−レンズを必要とする。しかし、互いに対して回転される２つの適切な（１１０）−レンズだけを用いた場合であっても、より大きな開口角θLにおいてのみ方位角αLへの依存を示す有効な複屈折分布を達成することが可能である。
【０１３１】
図５Ｃ、５Ｄは、（１１０）−レンズの等質グループ内に生じる有効な複屈折の大きさならびに方向を、異なる光線方向について例示している。
【０１３２】
図５Ｅは、有効な複屈折分布のラジアル・プロファイルを示している。図５Ｅのグラフも同様に、式（４）および（５）によって表すことが可能であり、それにおいて材料パラメータＭＡLは、フッ化カルシウムおよび１５７ｎｍの波長について２．４ｎｍ／ｃｍに等しく、方向パラメータＤＩLは３／４＝０．７５に等しい。
【０１３３】
図１に従った第１の実施形態においては、真性複屈折の望ましくない影響が、レンズ軸が結晶構造の（１００）−または（１１１）−方向のいずれかに向けられたフッ化カルシウムのレンズを伴うシステム内において低減された。レンズＬ１０１〜Ｌ１０７ならびにレンズＬ１１０〜Ｌ１２８は、第２のレンズと呼ぶこともあるが、それらのレンズ軸は、（１１１）−方向へ向けられており、第１のレンズと呼ぶこともあるレンズＬ１０８、Ｌ１０９、Ｌ１２９、Ｌ１３０のレンズ軸は、結晶構造の（１００）−方向へ向けられている。
【０１３４】
例示されている対物レンズ１における最外側アパーチャ光線は、それらの方位角に応じて、１５７ｎｍの動作波長において−１．７ｎｍから２．９ｎｍまでの間、すなわち波長に換算すると−０．０１λから０．０２λまでの間のアパーチャ光線／主光線遅延を受ける。このアパーチャ光線／主光線遅延は、レンズの実際の複屈折分布、および取り付けられた状態でのそれらの向きを基礎として計算されたが、反射防止コーティングの影響については考慮されていない。反射防止コーティングは、それぞれのコーティングされた表面について約０．００２λの劣化効果を有し、コーティングの性質にいくぶん依存する。
【０１３５】
表２は、本発明に従った対物レンズ１の基本的な特性を含んでいる。列タイトルには、左から右へ、次に示す意味の略語が用いられている。
−  包絡円筒の容積ＶＺL、単位［ｃｍ3］
−  開口角θL、単位［°］
−  光路長ＯＰL、単位［ｍｍ］
−  光線の特性量ＣＮL、単位［ｍｍ］
−  光線パラメータＳＰL、単位［ｍｍ］
−  配向パラメータＤＩL
−  補正パラメータＫＰL、単位［ｍｍ］
−  材料パラメータＭＡL、単位［ｎｍ／ｃｍ］
−  複屈折パラメータＢＦL、単位［ｎｍ］
−  回転角ΥL、単位［°］
−  レンズ内の外側アパーチャ光線５の方位角αL、単位［°］
【０１３６】
レンズの基準方向は、レンズ軸がいずれの方向を向いているかによるが、法線ベクトルが結晶構造の（１００）−または（１１１）−方向をポイントする平面内への（１１０）−方向の投影によって定義される方向に平行である。回転角ΥLは、対物レンズの基準方向から、レンズ軸周りに回転されているフッ化物結晶レンズの基準方向までの角度を測定する。対物レンズの基準方向は、たとえば、対物レンズの光軸がｚ軸に一致している場合であればｙ軸の方向をポイントする。
【０１３７】
【表１】
2005537512.tif 000003
【０１３８】
レンズ軸が結晶構造の（１００）−方向を向くレンズＬ１０８、Ｌ１０９、Ｌ１２９、Ｌ１３０を総合した材料容積は、３８０３ｃｍ3に等しく、すべてのレンズの合計の材料容積は、３９５４５ｃｍ3である。したがって、すべてのレンズの合計の材料容積に対する（１００）−レンズを総合した材料容積の比は、９．６％である。
【０１３９】
材料容積の小さい（１００）−レンズは、可能な限り外側アパーチャ光線５が大きな開口角θLを有する（１００）−レンズを選択することによって達成された。すべての開口角のうちの最大は、θL＝３９．４°であり（１１１）−レンズＬ１２８において生じている。レンズＬ１０８、Ｌ１０９、Ｌ１２９、、Ｌ１３０は、それぞれ２５．４°、１６．３°、３５．３°、および３５．３°の開口角θLを有し、その結果、少なくともレンズＬ１２９、Ｌ１３０は、最大開口角θL＝３９．４°の７０％より大きくなる。
【０１４０】
特性光線量ＣＮLは、レンズＬ１２９において最大、すなわち９．１ｍｍになる。レンズＬ１２９をはじめＬ１３０に関する特性光線量ＣＮLは、９．１ｍｍの９０％、すなわち８．２ｍｍより大きい。
【０１４１】
すべての（１１１）−レンズ、すなわちＬ１０１〜Ｌ１０７、Ｌ１１０〜Ｌ１２８における特性光線量ＣＮLは、９．１ｍｍの７５％、つまり６．８ｍｍより小さい。
【０１４２】
わずか２％の差を伴って、（１００）−レンズの複屈折ファクタＢＦLの合計の絶対値、すなわち５５．８ｎｍは、（１１１）−レンズの複屈折ファクタＢＦLの合計の絶対値、すなわち５４．７ｎｍと実質的に等しい。
【０１４３】
対物レンズ１のレンズは、（１１１）−レンズを伴う５つの等質グループＨＧ１、ＨＧ３、ＨＧ４、ＨＧ５、ならびにＨＧ６、および（１００）−レンズを伴う２つの等質グループＨＧ２ならびにＨＧ７に割り当てられている。
【０１４４】
各等質グループ１内のレンズもまた、２つのサブグループＵＧ１とＵＧ２に割り当てられる。サブグループ内の等価結晶方向は、レンズ間の回転角Υが０°であれば同一の方向へ向けられる。異なるサブグループの２つの（１００）−レンズの間の回転角は４５°であり、異なるサブグループの２つの（１１１）−レンズの間の回転角は６０°である。
【０１４５】
等質グループおよびサブグループに対するレンズの割り当てを次の表３に示す。
【０１４６】
【表２】
2005537512.tif 000004
【０１４７】
条件、０７５・ΣHG（ＢＦL）＜２・ΣUG（ＢＦL）＜１．２５・ΣHG（ＢＦL）が、それぞれのサブグループにおいて満たされている。
【０１４８】
対物レンズ１において、等質グループＨＧ７を形成する（１００）−レンズＬ１２９、Ｌ１３０は、像平面ＩＭの手前の光路にある少なくとも２つのレンズである。
【０１４９】
異なる等質グループからの任意の２つのレンズの間における回転角は、複屈折効果の補正に対してほとんど影響を持たない。この量は、回転対称でなく、かつ製造プロセスもしくはレンズのマウントにおける技術的要因によって生じる可能性のある像エラーの最適化のための自由度として利用可能に残されている。
【０１５０】
また、それぞれが２つのサブグループに細分される（１００）−レンズの単一等質グループＨＧ８と（１１１）−レンズの単一等質グループＨＧ９を伴う配置を有することも可能である。
【０１５１】
これらの等質グループに対するレンズの割り当てを次の表４に示す。
【０１５２】
【表３】
2005537512.tif 000005
【０１５３】
条件、０７５・ΣHG（ＢＦL）＜２・ΣUG（ＢＦL）＜１．２５・ΣHG（ＢＦL）が、それぞれのサブグループにおいて満たされている。
【０１５４】
複屈折レンズを伴う対物レンズ６０１の第２の実施形態を図６に、レンズを通る断面図の形で示す。対物レンズ６０１は、動作波長１５７ｎｍのマイクロリソグラフィ投影装置のための屈折投影対物レンズである。この対物レンズ６０１に関する光学データについては、表５にリストした。この対物レンズの像側の開口率は０．９である。
【０１５５】
光線束は、物体平面ＯＢ内の物点６０３から生じ、最外側アパーチャ光線によって境界が定められる。図６の断面図は、この場合には最外側アパーチャ光線となる外側アパーチャ光線６０５および６０７を示している。ダイアフラム平面ＡＳ内においては、外側アパーチャ光線６０５および６０７が、光軸ＯＡから、ダイアフラムの直径の半分に等しい高さ（垂直距離）のところを走っている。像平面ＩＭ内においては、外側アパーチャ光線６０５および６０７の開口角が、ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ）＝６４．２°に等しく、ＮＡは、像平面ＩＭ内における対物レンズ６０１の開口率である。物点６０３が光軸ＯＡ上にあることから、主光線６０９は、光軸ＯＡに沿って走っている。
【０１５６】
対物レンズ６０１においては、フッ化カルシウム・レンズおよびフッ化バリウム・レンズの組み合わせを使用することによって、真性複屈折の有害な影響が低減されている。すべてのレンズのレンズ軸は、（１１１）−方向に向けられている。したがって、レンズＬ６０１〜Ｌ６３０を通る光路において主光線６０９は、２つの相互に直交する偏光状態について光路差を受けない。
【０１５７】
例示されている対物レンズ６０１における最外側アパーチャ光線は、それらの方位角に応じて、１５７ｎｍの動作波長において１．０ｎｍから１４．０ｎｍまでの間、すなわち波長に換算すると０．００６λから０．０９λまでの間のアパーチャ光線／主光線遅延を受ける。このアパーチャ光線／主光線遅延は、レンズの実際の複屈折分布、および取り付けられた状態でのそれらの向きを基礎として計算された。
【０１５８】
本発明に従った対物レンズ６０１の基本的な特性を次の表６にリストする。
【０１５９】
【表４】
2005537512.tif 000006
【０１６０】
レンズＬ６２９、Ｌ６３０、すなわちフッ化バリウムから作られているレンズを総合した材料容積は、３９２ｃｍ3に等しく、すべてのレンズの合計の材料容積は、３８２８２ｃｍ3である。したがって、すべてのレンズの合計の材料容積に対するフッ化バリウム・レンズを総合した材料容積の比は、１．０％である。
【０１６１】
材料容積の小さいフッ化バリウム・レンズは、外側アパーチャ光線５に関する光線パラメータ値が最大となるポジションに対してフッ化バリウム・レンズを選択することによって達成された。
【０１６２】
フッ化バリウム・レンズにおいては、外側アパーチャ光線６０５が最大開口角θLを有する。フッ化カルシウム・レンズＬ６２８において生じるすべての開口角の最大値はθL＝３９．４°である。レンズＬ６２９、Ｌ６３０のそれぞれは、３５．３度の開口角θLを有し、これは、最大開口角θL＝３９．４度の７０％より大きい。
【０１６３】
特性光線量ＣＮLは、レンズＬ６２９について最大、すなわち８．５ｍｍになる。レンズＬ６２９ならびにＬ６３０に関する特性光線量ＣＮLは、８．５ｍｍの９０％、すなわち７．６ｍｍより大きい。
【０１６４】
すべてのフッ化カルシウム・レンズ、すなわちＬ６０１〜Ｌ６２８における特性光線量ＣＮLは、８．５ｍｍの７５％、つまり６．４ｍｍより小さい。
【０１６５】
わずか０．９％の差を伴って、フッ化バリウム・レンズの複屈折ファクタＢＦLの合計の絶対値、すなわち６８．３ｎｍは、フッ化カルシウム・レンズの複屈折ファクタＢＦLの合計の絶対値、すなわち６７．７ｎｍと実質的に等しい。
【０１６６】
対物レンズ６０１のレンズは、フッ化カルシウム・レンズを伴う６つの等質グループＨＧ６１〜ＨＧ６６、およびフッ化バリウム・レンズを伴う等質グループＨＧ６７に割り当てられている。
【０１６７】
各等質グループ内のレンズもまた、２つのサブグループＵＧ１およびＵＧ２に割り当てられる。サブグループ内の等価結晶方向は、レンズ間の回転角Υが０°であれば同一の方向に向けられる。異なるサブグループの２つの（１１１）−レンズの間の回転角は６０°である。
【０１６８】
等質グループおよびサブグループに対するレンズの割り当てを次の表７に示す。
【０１６９】
【表５】
2005537512.tif 000007
【０１７０】
条件、０７５・ΣHG（ＢＦL）＜２・ΣUG（ＢＦL）＜１．２５・ΣHG（ＢＦL）が、それぞれのサブグループにおいて満たされている。
【０１７１】
対物レンズ６０１において、等質グループＨＧ６７を形成するフッ化バリウム・レンズＬ６２９、Ｌ６３０は、像平面ＩＭの手前の光路にある少なくとも２つのレンズである。
【０１７２】
異なる等質グループからの任意の２つのレンズの間における回転角は、複屈折効果の補正に対してほとんど影響を持たない。この量は、回転対称でなく、かつ製造プロセスもしくはレンズのマウントにおける技術的要因によって生じる可能性のある像エラーの最適化のための自由度として利用可能に残されている。
【０１７３】
また、それぞれが２つのサブグループに細分されるフッ化バリウム・レンズの単一等質グループＨＧ６８およびフッ化カルシウム・レンズの単一等質グループＨＧ６９を有することも可能である。
【０１７４】
これらの等質グループおよびサブグループに対するレンズの割り当てを次の表８に示す。
【０１７５】
【表６】
2005537512.tif 000008
【０１７６】
条件、０７５・ΣHG（ＢＦL）＜２・ΣUG（ＢＦL）＜１．２５・ΣHG（ＢＦL）が、それぞれのサブグループにおいて満たされている。
【０１７７】
図７は、マイクロリソグラフィ投影装置の主要な配置を示している。投影装置７０１は、光源７０３、照明システム７０５、構造を担持するマスク７０７、投影対物レンズ７０９、露光されることになる基板７１１を有している。照明システム７０５は、光源７０３、たとえば動作波長によるがＫｒＦレーザまたはＡｒＦレーザの光を集光し、マスク７０７を照明する。この照明は、光の強度の分布における指定の程度の等質性と、指定された照明エリアを投影対物レンズ７０９の入射ひとみにおいて提供する。マスク７０７は、マスク・ホルダ７１３によって光路内に保持されている。マイクロリソグラフィ内に使用されるタイプのマスク７１３は、ナノメートル〜マイクロメートルの範囲で詳細を伴う構造を有する。その構造を担持するマスクは、いわゆる格子とするか、あるいはそれに代わるものとしてコントロール付きマイクロ−ミラー・アレイ、またはプログラマブルＬＣＤアレイとすることができる。マスク７０７、もしくは場合によってはマスクの部分は、投影対物レンズ７０９によって、基板ホルダ７１５上に配置されている基板７１１上に投影される。この投影対物レンズ７０９の実施形態の例は、図１および図６に示されている。基板７１１は、通常、いわゆるレジスト、すなわち感光コーティングを担持するシリコン・ウエーファである。
【０１７８】
マスク構造の最小の詳細に関する分解能の限界は、照明のために使用される光の波長λに依存し、かつ投影対物レンズ７０９の像側における開口率に依存する。投影装置７０１最小の詳細に関する分解能は、光源７０３の波長λが短くなるに従って、かつ投影対物レンズ７０９の像側における開口率が増加するに従って高くなる。図１および図６に示されている実施形態の場合、１５０ｎｍより小さい詳細の分解能を達成することが可能である。このため、真性複屈折等の効果を最小化する必要がある。本発明は、特に、少なくとも２つの異なるレンズ材料の組み合わせ、または少なくとも２つの異なるレンズ内の材料配向の組み合わせを使用し、同時に補正のための組み合わせパートナーとして使用される材料の必要容積を最小化することによって、像側に大きな開口率を伴う投影対物レンズ内において、真性複屈折の有害な影響を強く抑えることに成功している。
【０１７９】
さらに、本発明の下に、複屈折レンズを伴う対物レンズ内の複屈折の結果として生じる効果を補正する方法が提供されている。この方法は、特定の例を通じて以下に説明するが、アパーチャ光線／主光線遅延の間の遅延が、レンズが適切な向きに取り付けられている場合には、（１１１）−レンズと（１００）−レンズのパラレル使用によって有意に低減され得るという観察を基礎としている。本発明の方法は、特に（１００）−レンズのために必要な材料を低減するべく設計されている。
【０１８０】
図１に示されている、表１にリストされた光学データを伴う屈折対物レンズを、この方法の説明の例として使用する。レンズ軸の向きを最適化パラメータとして使用する。
【０１８１】
準備ステップにおいて、開口角θL、光路長ＯＰL、および光線パラメータＳＰLが、個別のレンズについて計算される。この計算の結果が表２にリストされている。
【０１８２】
この方法のステップＡにおいては、レンズＬ１０１〜Ｌ１３０が、第１の等質グループＨＧＩまたは第２の等質グループＨＧＩＩのいずれかに割り当てられる。試験的に、もっとも大きい特性光線量ＣＮLを有する２つのレンズを第１の等質グループＨＧＩに、残りすべてのレンズを第２の等質グループＨＧＩＩに割り当てる。この試験的な割り当ての結果として、第１の等質グループＨＧＩがレンズＬ１２９、Ｌ１３０を、第２の等質グループがレンズＬ１０１〜Ｌ１２８を有することになる。
【０１８３】
ステップＢにおいては、次の式（６）によって表される補正パラメータＫＰLを、それぞれのレンズについて計算する。
ＫＰL＝ＤＩL・ＳＰL                                         （６）
【０１８４】
配向パラメータＤＩLは、第１の等質グループのレンズについてＤＩL＝−３であり、第２の等質グループのレンズについてＤＩL＝＋２である。
【０１８５】
ステップＣにおいては、第１の等質グループＨＧＩのレンズの補正パラメータＫＰLについての合計ΣHGI（ＫＰL）が計算され、第２の等質グループＨＧＩＩのレンズの補正パラメータＫＰLについての合計ΣHGII（ＫＰL）が計算される。この計算の結果を表９にリストする。
【０１８６】
【表７】
2005537512.tif 000009
【０１８７】
ステップＤにおいては、次に示す不等式（７）が真であるか否かについて評価が行われる。
｜ΣHGI（ＫＰL）＋ΣHGII（ＫＰL）｜＜｜１０％ΣHGI（ＫＰL）｜      （７）
【０１８８】
｜ΣHGI（ＫＰL）＋ΣHGII（ＫＰL）｜＝ΣHGI（ＫＰL）の８６．３％、であることから、上記の条件（７）は満たされてなく、そのためこの方法は、第１の等質グループＨＧＩおよび第２の等質グループＨＧＩＩに対するレンズの新しい割り当てのためにステップＡへループ・バックする。
【０１８９】
方法のステップＡ〜Ｄが、不等式（７）が真となるまで反復される。
【０１９０】
この反復プロセスの結果として、たとえば、次の表１０に示されるとおりの等質グループへのレンズの割り当てにたどり着く。
【０１９１】
【表８】
2005537512.tif 000010
【０１９２】
表１０に従った解決策は、条件（７）を満たすための唯一の可能性を必ずしも表していない。すべてのレンズのあらゆる可能な割り当てについて補正パラメータＫＰLの合計を計算すること、および最小の合計を伴う割り当てを使用して方法を継続することを選択してもよい。
【０１９３】
ステップＥにおいては、第１の等質グループＨＧＩのレンズのレンズ軸が結晶構造の（１００）−方向へ向けられ、第２の等質グループＨＧＩＩのレンズのレンズ軸が（１１１）−方向へ向けられる。
【０１９４】
ステップＦにおいては、第１の等質グループＨＧＩおよび第２の等質グループＨＧＩＩのそれぞれのレンズが、２つのサブグループに割り当てられる。開始割り当ては、等質グループＨＧＩおよびＨＧＩＩのそれぞれのレンズを、それらの光線パラメータ値ＳＰLの昇順に並べることによって獲得することができる。その後、各等質グループ内のレンズを、２つのサブグループの一方もしくは他方へ交互に割り当てる。
【０１９５】
第１の等質グループＨＧＩについては、このようにしてレンズＬ１０９、Ｌ１３０が一方のサブグループへ、レンズＬ１０８、Ｌ１２９が他方のサブグループへ割り当てられる。
【０１９６】
第２の等質グループＨＧＩＩについては、レンズＬ１２４、Ｌ１１１、Ｌ１２１、Ｌ１０３、Ｌ１０２、Ｌ１０４、Ｌ１０１、Ｌ１１５、Ｌ１１０、Ｌ１２６、Ｌ１２７、Ｌ１２８、Ｌ１１８が一方のサブグループへ、レンズＬ１１６、Ｌ１１２、Ｌ１０５、Ｌ１２５、Ｌ１２２、Ｌ１０６、Ｌ１２３、Ｌ１２０、Ｌ１１９、Ｌ１０７、Ｌ１１４、Ｌ１１３、Ｌ１１７が他方のサブグループへ割り当てられる。
【０１９７】
ステップＧにおいては、サブグループ内のレンズの補正パラメータＫＰLの合計ΣUG（ＫＰL）が、それぞれのサブグループについて計算される。結果を次の表１１に示す。
【０１９８】
【表９】
2005537512.tif 000011
【０１９９】
ステップＨにおいては、次の不等式（８）がそれぞれのサブグループについて真となるか否かについての評価が行われる。
0.75・ΣHG（ＢＦL）＜ｎ・ΣUG（ＢＦL）＜1.25・ΣHG（ＢＦL）      （８）
【０２００】
上記の条件（８）は、すべてのサブグループについて満たされる。
【０２０１】
ステップＩにおいては、各サブグループ内のレンズの主要結晶方向が概略で同一の方向へ走るように、１つの等質グループのレンズがそれらのレンズ軸に対して回転させられる。したがって、１つのサブグループ内の２つのレンズの間の回転角は０°になる。
【０２０２】
ステップＪにおいては、個別のサブグループが、それらのレンズ軸周りに、異なるサブグループの任意の２つのレンズの間における回転角が、ｍを正の整数としたとき、Υ0／ｎ＋ｍ・Υ0となるように回転される。角度Υ0は、レンズ軸が結晶構造の（１１１）−方向へ向けられているときには１２０°、（１００）−方向へ向けられているときには９０°となる。その結果、外側アパーチャ光線５の方位角は、次の表１２に示す値を持つことになる。
【０２０３】
【表１０】
2005537512.tif 000012
【０２０４】
同様に条件（８）を満たすサブグループへのレンズの割り当てについての別の可能性が表４に示されている。
【０２０５】
この方法はさらに、補正パラメータの合計｜ΣHGI（ＫＰL）＋ΣHGII（ＫＰL）｜を可能な限りゼロへ近づける最適化に向かう追加のステップを提供する。
【０２０６】
これは、レンズＬ１２９ならびにＬ１３０の厚さを、｜ΣHGI（ＫＰL）＋ΣHGII（ＫＰL）｜≒０となるような方法で薄くすることによって達成される。
【０２０７】
レンズＬ１２９の厚さが２２．２６１ｍｍから２１．５９３ｍｍへ変更され、レンズＬ１３０の厚さが２１．２２８ｍｍから２０．５９１ｍｍへ変更された場合、すなわちそれぞれを０．９７倍の厚さにする変更があった場合には、レンズＬ１２９’ならびにＬ１３０’の特性データが、次の表１３に示すとおりとなる。
【０２０８】
【表１１】
2005537512.tif 000013
【０２０９】
このように、合計｜ΣHGI（ＫＰL）＋ΣHGII（ＫＰL）｜＝０．０７ｍｍは、厚さの補正を伴わない対物レンズについて得られた合計｜ΣHGI（ＫＰL）＋ΣHGII（ＫＰL）｜＝４．６ｍｍより有意に小さくなる。
【０２１０】
厚さの補正が別の収差を招く場合には、レンズの半径、および可能性としてはレンズの非球面パラメータにおける調整を行う周知の最適化方法を通じて対物レンズの補正量は回復し、あるいはさらに向上させることができる。
【０２１１】
包括的な有効性の概念として、補正パラメータの合計｜ΣHGI（ＫＰL）＋ΣHGII（ＫＰL）｜≒０は、対物レンズの設計における追加の最適化パラメータとして使用することが可能であり、またたとえば、最適化アルゴリズムに組み込むこともできる。
【０２１２】
【表１２】
2005537512.tif 000014
2005537512.tif 000015
2005537512.tif 000016
【０２１３】
【表１３】
2005537512.tif 000017
2005537512.tif 000018
2005537512.tif 000019
【図面の簡単な説明】
【０２１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に従った屈折投影対物レンズのレンズを通る断面図である。
【図２】開口角ならびに方位角の定義に使用される座標系を示した説明図である。
【図３Ａ−Ｅ】（１００）−レンズについての複屈折分布をはじめ（１００）−レンズの等質グループについての有効複屈折分布を異なる表現を用いて示した説明図である。
【図４ａ−Ｅ】（１１１）−レンズについての複屈折分布をはじめ（１１１）−レンズの等質グループについての有効複屈折分布を異なる表現を用いて示した説明図である。
【図５ａ−Ｅ】（１１０）−レンズについての複屈折分布をはじめ（１１０）−レンズの等質グループについての有効複屈折分布を異なる表現を用いて示した説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に従った屈折投影対物レンズのレンズを通る断面図である。
【図７】マイクロリソグラフィ投影対物レンズを示した概略図である。
【図１】
2005537512.tif 000020
【図２】
2005537512.tif 000021
2005537512.tif 000022
2005537512.tif 000023
2005537512.tif 000024
2005537512.tif 000025
2005537512.tif 000026
2005537512.tif 000027
2005537512.tif 000028
2005537512.tif 000029
2005537512.tif 000030
【図６】
2005537512.tif 000031
【図７】
2005537512.tif 000032
【国際調査報告】
2005537512.tif 000033
2005537512.tif 000034
2005537512.tif 000035