(57)【要約】本発明は、対物レンズ、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置用の投影対物レンズ用のレンズまたはレンズ部分製造の前駆体としての結晶材料からなる光学ブランク（１）の製造方法に関する。この方法において、まず一定の結晶構造内部で配向した第１結晶方向（３）の配向が決定される。次に、第１結晶方向（３）が光学ブランク（１）の光学粗平面（７）と本質的に垂直になるように光学ブランク（１）が加工される。次に、第１結晶方向（３）に対して零と異なる角度を取る第２結晶方向（１１）と一定の関係がある光学ブランク（１）または光学ブランク（１）の保持フレーム上にマーキングが塗布される。
2005524985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズ（７１、８）、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置（１１１）用の投影対物レンズ用のレンズ（３１、５１、７３、７５、７７、７９）またはレンズ部分の製造のための前駆体としての結晶材料からなる光学ブランク（１）の製造方法であって、
ａ）一定の結晶構造内部で配向している第１結晶方向（３）の配向を決定するステップと、
ｂ）第１結晶方向（３）が光学ブランク（１）の光学粗平面（７）に本質的に直角になるように光学ブランク（１）を加工するステップと、
ｃ）光学ブランク（１）または光学ブランク（１）の保持フレームにマーキング（１５）を設けるステップであって、マーキング（１５）が第１結晶方向（３）に対して零と異なる角度をである第２結晶方向（１１）と一定の関係にあるマーキングを設けるステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
マーキング（１５）が、第１結晶方向（３）に直角な基準方向（９）を示し、基準方向（９）が第１結晶方向（３）に直角に置かれた平面への第２結晶方向（１１）の投影である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１結晶方向（３）が、その第１結晶方向（３）に属する第１結晶面群（５）のブラッグ反射の方向を測定することによって決定される請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
第１結晶方向（３）が、ブランクの光学粗平面（７）と直角な軸（１７）に対して互いに捩じれた複数の測定位置での結晶面群（５）のブラッグ反射の被測定方向を比較することによって決定される請求項３に記載の方法。
【請求項５】
第１結晶方向（３）が、＜１００＞結晶方向または＜１１１＞結晶方向または＜１１０＞結晶方向あるいは前記結晶方向と等価な結晶方向を向いている請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
結晶材料がフッ化カルシウム、フッ化ストロンチウムまたはフッ化バリウムである請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
基準方向（９）が、第２結晶方向（１１）に属する結晶面群（１３）のブラッグ反射の方向を測定することによって決定される請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
基準方向（９）がラウエ法によって決定される請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
第１結晶方向（３）に直角な平面への投影が基準方向（９）と平行である光線が、２つの互いに直交する直線偏光状態に対して最大または最小の光路差を生じる請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
第１結晶方向（３）が、＜１００＞結晶方向または＜１００＞結晶方向と等価な結晶方向または＜１１１＞結晶方向または＜１１１＞結晶方向と等価な結晶方向を向き、第１結晶方向（３）と直角な平面への第２結晶方向（１１）の投影が、第１結晶方向と直角な平面への＜１１０＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向の投影と平行である請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
第１結晶方向（３）が＜１１１＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向を向き、第２結晶方向（１１）が＜３３１＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向を向き、あるいは、第１結晶方向（３）が＜１００＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向を向き、第２結晶方向（１１）が＜５１１＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向である請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
ブラッグ測定放射線によって透過された光学ブランク（１）の材料領域が切除される請求項２から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
第１結晶方向（３）と本質的に直角な光学粗平面（７）を備えた、対物レンズ（７１、８）、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置（１１１）用の投影対物レンズ用のレンズ（３１、５１、７３、７５、７７、７９）またはレンズ部分の製造のための出発製品としての、結晶材料からなる光学ブランク（１）であって、
光学ブランク（１）または光学ブランク（１）の保持フレームが、第１結晶方向（３）に対して零と異なる角度である第２結晶方向（１１）と一定の関係にあるマーキング（１５）を有する光学ブランク。
【請求項１４】
マーキング（１５）が、第１結晶方向（３）に直角な基準方向（９）の方向を示し、基準方向（９）が第１結晶方向（３）と直角な平面への第２結晶方向（１１）の投影である請求項１３に記載の光学ブランク（１）。
【請求項１５】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法によって製造される請求項１３または１４に記載の光学ブランク（１）。
【請求項１６】
ｄ）第１結晶方向（３、５５）の方向が本質的にレンズ軸（３５、５３）と平行である、レンズ（３１）またはレンズ部分を成形するステップを特徴とする請求項１３から１５のいずれか一項に記載の光学ブランク（１）からなるレンズ（３１、５１、７３、７５、７７、７９）またはレンズ部分の製造方法。
【請求項１７】
ｅ）レンズ軸（５３）と第１結晶方向（５５）との間の角度偏差を決定するステップと、
ｆ）レンズ軸（５３）と直角な偏差方向（６３、９５、９７）を決定するステップであって、偏差方向（６３、９５、９７）がレンズ軸（５３）と直角な平面への第１結晶方向（５５）の投影である決定するステップと、
ｇ）レンズ（５１、７７、７９）またはレンズ部分あるいは前記レンズ（５１、７７、７９）もしくはレンズ部分の保持フレームに偏差方向（６３、９５、９７）をマーキングし、かつ／または基準方向（６９）と偏差方向（６３、９５、９７）との間の角度を決定し、レンズ（５１、７７、７９）またはレンズ部分への前記角度を指示するステップとを有する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ａ１）一定の結晶構造内部に配向された第１結晶方向（３、５５）の方向が本質的にレンズ軸（３５、５３）と平行である、レンズ（３１、５１、７３、７５、７７、７９）またはレンズ部分を成形するステップと、
ｂ１）レンズ（３１、５１、７３、７５、７７、７９）またはレンズ部分あるいは前記レンズ（３１）またはレンズ部分の保持フレーム（３３）にマーキング（１５、３７、６７、８３、８５、９９、１０１）を設けるステップであって、マーキング（１５、３７、６７、８３、８５、９９、１０１）が第１結晶方向（３、５５）に対して零と異なる角度である第２結晶方向（１１、５９）と一定の関係にある設けるステップと
を有することを特徴とする、結晶材料からなるレンズ（３１、５１、７３、７５、７７、７９）またはレンズ部分の製造方法。
【請求項１９】
マーキング（１５、３７、６７、８３、８５、９９、１０１）が、レンズ軸（３５、５３）と直角な基準方向（９、６９、８７、８９、１０３、１０５）の方向を示し、基準方向（９、６９、８７、８９、１０３、１０５）がレンズ軸（３５、５３）と直角な平面への第２結晶方向（１１、５９）の投影である請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
レンズ軸（３５、５３）が本質的に＜１００＞結晶方向または＜１００＞結晶方向と等価な結晶方向または＜１１１＞結晶方向または＜１１１＞結晶方向と等価な結晶方向または＜１１０＞結晶方向または＜１１０＞結晶方向と等価な結晶方向を向いている請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
結晶材料がフッ化カルシウム、フッ化ストロンチウムまたはフッ化バリウムである請求項１８から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
基準方向（９、６９、８７、８９、１０３、１０５）の位置が、第２結晶方向（１１、５９）に属する結晶面群（１３、６１）のブラッグ反射の方向を測定することによって決定される請求項１８から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
基準方向（９、６９、８７、８９、１０３、１０５）の位置がラウエ法によって決定される請求項１８から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
第１結晶方向（３、５５）と直角な平面への投影が基準方向（９、６９、８７、８９、１０３、１０５）と平行である光線が、２つの互いに直交する直線偏光状態に対して最大または最小の光路差を生じる請求項１８から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
第１結晶方向（３、５５）が、＜１００＞結晶方向または＜１００＞結晶方向と等価な結晶方向または＜１１１＞結晶方向または＜１１１＞結晶方向と等価な結晶方向を向き、第１結晶方向と直角な平面への第２結晶方向（１１、５９）の投影が、第１結晶方向（３、５５）と直角な平面への＜１１０＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向の投影と平行である請求項１８から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
レンズ（３１、５１、７３、７５、７７、７９）またはレンズ部分を成形する際に、ブラッグ測定放射線が透過したレンズ（３１、５１、７３、７５、７７、７９）またはレンズ部分の材料領域が切除される請求項２２から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
ｃ１）レンズ軸（５３）と第１結晶方向（５５）との間の角度偏差を決定するステップと、
ｄ１）レンズ軸（５３）に直角な偏差方向（６３、９５、９７）を決定するステップであって、偏差方向（６３、９５、９７）がレンズ軸（５３）と直角な平面への第１結晶方向（５５）の投影である決定するステップと、
ｅ１）レンズ（５１、７７、７９）またはレンズ部分または前記レンズ（５１、７７、７９）またはレンズ部分の保持フレームに偏差方向（６３、９５、９７）をマーキングし、かつ／または基準方向（６９）と偏差方向（６３、９５、９７）との間の角度を決定し、レンズ（５１、７７、７９）またはレンズ部分への前記角度を指示するステップとを有する請求項１８から２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
対物レンズ（７１、８）、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置（１１１）用の投影対物レンズ用のレンズ（３１、５１、７３、７５、７７、７９）またはレンズ部分であって、
前記レンズ（３１、５１、７３、７５、７７、７９）またはレンズ部分が結晶材料からなり、
レンズ（３１、５１）またはレンズ部分のレンズ軸（３５、５３）が本質的に第１結晶方向（３、５５）の方向であり、レンズ（３１、５１）またはレンズ部分あるいは前記レンズ（３１）またはレンズ部分の保持フレーム（３３）が、第１結晶方向（３、５５）に対して零と異なる角度である第２結晶方向（１１、５９）と一定の関係にあるマーキング（１５、３７、６７、８３、８５、９９、１０１）を有するレンズまたはレンズ部分。
【請求項２９】
マーキング（１５、３７、６７、８３、８５、９９、１０１）が、第１結晶方向（３、５５）に直角な基準方向（９、６９、８７、８９、１０３、１０５）の方向を示し、基準方向（９、６９、８７、８９、１０３、１０５）が第１結晶方向（３、５５）と直角な平面への第２結晶方向（１１、５９）の投影である請求項２８に記載のレンズ（３１、５１、７３、７５、７７、７９）またはレンズ部分。
【請求項３０】
レンズ（３１、５１、７３、７５、７７、７９）またはレンズ部分が請求項１８から２７のいずれか一項によって製造される請求項２８または２９に記載のレンズ（３１、５１、７３、７５、７７、７９）またはレンズ部分。
【請求項３１】
レンズ（５１、７７、７９）またはレンズ部分あるいは前記レンズもしくはレンズ部分の保持フレームが、光軸（５３）に直角であり、かつ光軸（５３）と直角な平面への第１結晶方向（５５）の投影である偏差方向（６３、９５、９７）をマークするもう１つのマーキング（６５、９１、９３）を有する請求項２８から３０のいずれか一項に記載のレンズ（５１、７７、７９）またはレンズ部分。
【請求項３２】
対物レンズ（７１、８）、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置（１１１）用の投影対物レンズ用のレンズ（５１、７７、７９）またはレンズ部分であって、
前記レンズ（５１、７７、７９）またはレンズ部分が結晶材料からなり、レンズ（５１、７７、７９）またはレンズ部分のレンズ軸（５３）が本質的に第１結晶方向（５５）の方向であり、レンズ（５１、７７、７９）またはレンズ部分あるいは前記レンズまたはレンズ部分の保持フレームが、光軸（５３）と直角な偏差方向（６３、９５、９７）をマークし、かつ光軸（５３）と直角な平面への第１結晶方向（５５）の投影である、マーキング（６５、９１、９３）を有するレンズまたはレンズ部分。
【請求項３３】
請求項２８から３１のいずれか一項に記載の少なくとも１つのレンズ（７３、７５、７７、７９、Ｌ８０１〜Ｌ８１７、１２７）または少なくとも１つのレンズ部分を備えた対物レンズ（７１、８、１１９）、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置（１１１）用の投影対物レンズ。
【請求項３４】
少なくとも２つのレンズ（７３、７５、７７、７９、Ｌ８０１〜Ｌ８１７、１２７）またはレンズ部分の各々２つの基準方向（８７、８９、１０３、１０５）の間でそれぞれ所定の回転角になるように、そのレンズ軸周りに捩じれて配置された請求項２８から３１のいずれか一項に記載の少なくとも２つのレンズ（７３、７５、７７、７９、Ｌ８０１〜Ｌ８１７、１２７）またはレンズ部分を備えた請求項３３に記載の対物レンズ（７１、８、１１９）。
【請求項３５】
少なくとも２つのレンズ（７３、７５、７７、７９、Ｌ８０１〜Ｌ８１７、１２７）またはレンズ部分が立方晶系の結晶構造を有するフッ化物結晶からなり、回転角がフッ化物結晶の複屈折特性に基づき決定される請求項３４に記載の対物レンズ（７１、８、１１９）。
【請求項３６】
少なくとも２つのレンズ（７７、７９）またはレンズ部分においてレンズ軸と第１結晶方向との間にそれぞれ１つの角度偏差が発生し、回転角がフッ化物結晶の複屈折特性に基づき両方の角度偏差の考慮の下に決定される請求項３５に記載の対物レンズ（７１）。
【請求項３７】
少なくとも２つのレンズ（７７、７９）またはレンズ部分の各々２つの偏差方向（９５、９７）の間で所定の回転角になるように、そのレンズ軸周りに捩じれて配置された請求項３２に記載の少なくとも２つのレンズ（７７、７９）またはレンズ部分を備えた、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置用の投影対物レンズ用の対物レンズ（７１）。
【請求項３８】
少なくとも２つのレンズ（７７、７９）またはレンズ部分の各々が、レンズ軸と第１結晶方向との間の偏差に基づき対物レンズの光学的結像性能の妨害を惹起し、個々の妨害が本質的に補正されるように回転角が決定される請求項３７に記載の対物レンズ（７１）。
【請求項３９】
パターンを担持するマスク（１１７）の照明のための照明システム（１１５）と、前記パターンを担持するマスク（１１７）を感光性基板（１２１）上に結像する請求項３３から３８のいずれか一項に記載の対物レンズ（１１９）とを含む、マイクロリソグラフィ投影露光装置（１１１）。
【請求項４０】
請求項３９に記載のマイクロリソグラフィ投影露光装置（１１１）による半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶材料からなる光学ブランクの製造方法ならびに光学ブランクに関する。光学ブランクはレンズまたはレンズ部分製造の前駆体として利用される。したがって、本発明は結晶材料からなるレンズまたはレンズ部分の製造方法ならびにレンズまたはレンズ部分にも関する。この種のレンズまたはレンズ部分は、対物レンズ、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置用の投影対物レンズに使用される。したがって、本発明は対物レンズ、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置用の投影対物レンズにも関する。
【背景技術】
【０００２】
フッ化物結晶からなる光学ブランクの製造方法は米国特許第６，２０１，６３４号から知られている。光学ブランクからマイクロリソグラフィ投影露光装置用の投影対物レンズ用のレンズが製造される。レンズのレンズ軸は、好ましくは＜１１１＞結晶方向を向いている。＜１１１＞結晶方向は、応力複屈折の妨害的影響が最小限になるように、米国特許第６，２０１，６３４号に従って選択される。
【０００３】
一般的に複屈折レンズは、それぞれ異なる偏光状態と異なる拡散速度と方向とを有する２光線に無偏光光を分離する。複屈折レンズを対物レンズに使用する場合、複屈折レンズは、対応する修正措置が講じられない場合、解像能の低下を引き起こす。レンズ中の複屈折作用は、たとえばレンズの製造方法または機械的応力によって条件付けられる応力複屈折によって惹起される。複屈折は特に結晶光学である役割を果たしている。異方性結晶は複屈折性である。
【０００４】
しかしまた立方晶系フッ化物結晶のような等方性結晶は、特に真空紫外線（ＶＵＶ）波長（＜２００ｎｍ）で顕著になる固有複屈折を有する。フッ化カルシウムやフッ化バリウムのような立方晶系フッ化物結晶は、好ましくは前記波長領域に動作波長を有する投影対物レンズ用のレンズ材料である。そのため前記波長において好都合な措置によって前記結晶の妨害的に影響する固有複屈折が補正される。
【０００５】
以下、結晶方向の一義的名称がある役割を果たすので、まずそのレンズ軸が一定の結晶方向を示す結晶方向、結晶面、レンズの名称に対するいくつかの表記法を導入する。
【０００６】
結晶方向の指示は、記号「＜」と「＞」の間で示し、結晶面の指示は記号「｛」と「｝」の間で示す。結晶方向はこの場合常に対応する結晶面の平面法線の方向を指示する。したがって、結晶方向＜１００＞は結晶面｛１００｝の平面法線の方向を指示する。フッ化物結晶に属する立方晶系の結晶は、主結晶方向＜１１０＞、＜１￣１０＞、＜１￣１￣０＞、＜１０１＞、＜１０１￣＞、＜１￣０１＞、＜１￣０１￣＞、＜０１１＞、＜０１￣１＞、＜０１１￣＞、＜０１￣１￣＞、＜１１１＞、＜１￣１￣１￣＞、＜１￣１￣１＞、＜１￣１１￣＞、＜１１￣１￣＞、＜１￣１１＞、＜１１￣１＞、＜１１１￣＞、＜１００＞、＜０１０＞、＜００１＞、＜１￣００＞、＜０１￣０＞、＜００１￣＞を有する。（訳注：本明細書において結晶の表記中の上バーはその前の数字の上に付く）
【０００７】
主結晶方向＜１００＞、＜０１０＞、＜００１＞、＜１￣００＞、＜０１￣０＞、＜００１￣＞は立方晶系結晶の対称性に基づき互いに等価であり、そのため前記主結晶方向を向く以下の結晶方向にはプレフィックス「（１００）」を付ける。前記主結晶方向と直角になる結晶面はそれに対応してプレフィックスとして「（１００）」を付ける。そのレンズ軸が前記主結晶方向と平行になるレンズはそれに対応してプレフィックスとして「（１００）」を付ける。
【０００８】
主結晶方向＜１１０＞、＜１￣１０＞、＜１￣１０＞、＜１￣１￣０＞、＜１０１＞、＜１０１￣＞、＜１￣０１＞、＜１￣０１￣＞、＜０１１＞、＜０１￣１＞、＜０１１￣＞、＜０１￣１￣＞は同様に互いに等価であり、そのため前記主結晶方向を向く以下の結晶方向にはプレフィックスとして「（１１０）」を付ける。前記主結晶方向と直角になる結晶面はそれに対応してプレフィックスとして「（１１０）」を付ける。そのレンズ軸が前記主結晶方向と平行になるレンズはそれに対応してプレフィックスとして「（１１０）」を付ける。
【０００９】
主結晶方向＜１１１＞、＜１￣１￣１￣＞、＜１￣１￣１＞、＜１￣１１￣＞、＜１１￣１￣＞、＜１￣１１＞、＜１１￣１＞、＜１１１￣＞は同様に互いに等価であり、そのため前記主結晶方向を向く以下の結晶方向にはプレフィックス「（１１１）」を付ける。前記主結晶方向と直角になる結晶面はそれに対応してプレフィックスとして「（１１１）」を付ける。そのレンズ軸が前記主結晶方向と平行になるレンズはそれに対応してプレフィックスとして「（１１１）」を付ける。
【００１０】
以下、上記主結晶方向の１つに該当する表示は常に等価な主結晶方向に適用する。
【００１１】
Ｊ．Ｂｕｒｎｅｔｔらの論文「Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ  ｉｎ  ｃａｌｃｉｕｍ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ  ａｎｄ  ｂａｒｉｕｍ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ」（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ、Ｖｏｌｕｍｅ  ６４（２００１）、２４１１０２−１〜２４１１０２−４頁）から、フッ化カルシウム結晶とフッ化バリウム結晶からなるレンズが固有複屈折を有することが知られている。固有複屈折は、この場合、フッ化物結晶レンズと光線方向の材料配向に強く依存する。該固有複屈折はレンズが（１１０）結晶方向に沿って透過する光線に最大の影響を及ぼす。ここに提示された測定は、フッ化カルシウム結晶の場合の（１１０）結晶方向中の光線拡散時に波長λ＝１５６．１ｎｍで（１１．８±０．４）ｎｍ／ｃｍ、波長λ＝１９３．０９ｎｍで（３．６±０．２）ｎｍ／ｃｍ、波長λ＝２５３．６５ｎｍで（０．５５±０．０７）ｎｍ／ｃｍの複屈折が現れることを示している。（１００）結晶方向と（１１１）結晶方向における光線拡散でフッ化カルシウムは反対に、理論によっても予言されているように、固有複屈折をもたない。そのため、固有複屈折は強い方向依存性であり、小さくなる波長と共に明らかに増大する。
【００１２】
Ｊ．Ｂｕｒｎｅｔｔらの論文「Ｔｈｅ  ｔｒｏｕｂｌｅ  ｗｉｔｈ  ｃａｌｃｉｕｍ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ」（ｓｐｉｅ’ｓ  ｏｅｍａｇａｚｉｎｅ、Ｍａｒｃｈ  ２００２、２３〜２５頁、ｈｔｔｐ：／／ｏｅｍａｇａｚｉｎｅ．ｃｏｍ／ｆｒｏｍＴｈｅＭａｇａｚｉｎｅ／ｍａｒ０２／ｂｉｒｅｆ．ｈｔｍｌ）において、図４に立方晶系の結晶構造をもつフッ化物結晶中の固有複屈折の角度依存性が示されている。光線の固有複屈折はこの場合光線の開き角にも方位角にも依存する。図４から、固有複屈折は、レンズ軸が（１００）結晶方向を向いている場合は４倍の方位角対称性、レンズ軸が（１１１）結晶方向を向いている場合は３倍の方位角対称性、レンズ軸が（１１０）結晶方向を向いている場合は２倍の方位角対称性を有することが明らかである。そのレンズ軸周りの２個のフッ化物結晶レンズの相互捩じれによって、固有複屈折の妨害的影響を低減することができる。そのレンズ軸が（１００）結晶方向を向いている２つのレンズの場合は回転角４５゜が好都合であり、そのレンズ軸が（１１１）結晶方向を向いている２つのレンズの場合は回転角６０゜が好都合であり、そのレンズ軸が（１１０）結晶方向を向いている２つのレンズの場合は回転角９０゜が好都合である。対になった（１００）、（１１１）、（１１０）レンズの同時使用によって２つの互いに直交する偏光状態に対する光路差を低減させることができる。さらに前記論文の図２により、フッ化バリウムとフッ化カルシウムに対して比較しうる結晶方向に対する複屈折は反対の記号を有するので、フッ化カルシウム・レンズとフッ化バリウム・レンズの同時使用によっても固有複屈折の妨害的影響の補正が生じる。
【００１３】
投影対物レンズとマイクロリソグラフィ投影露光装置は、たとえば国際特許出願公開ＷＯ０１／５０１７１Ａ１号（米国特許出願第１０／１７７５８０号）およびその中の引用文献から知られている。この出願の実施形態は、駆動波長１９３ｎｍと１５７ｎｍにおいて開口数０．８と０．９を有する純屈折性およびカタジオプトリック投影対物レンズである。レンズ材料としてフッ化カルシウムが使用される。
【００１４】
本出願人の未公開の特許出願ＰＣＴ／ＥＰ０２／０５０５０に、たとえばＷＯ０１／５０１７１Ａ１（米国特許出願第１０／１７７５８０号）の実施形態における固有複屈折の妨害的影響を低減するための、種々の補正方法が記載されている。とりわけ、同じフッ化物結晶からなる（１１１）レンズまたは（１１０）レンズと（１００）レンズの平行使用ならびに補正被覆の使用が開示されている。この出願の開示内容は全面的に本出願に併せて採用することにする。
【００１５】
複屈折の妨害的影響の低減のための上記補正方法は、とりわけそれによって互いにレンズ軸周りに捩じれたレンズの使用に基づく。２つのレンズの間の回転角はこの場合、たとえばレンズのレンズ軸がどの結晶方向を向いているかによって左右される。上記米国特許第６，２０１，６３４号記載の方法によって製造されるレンズの場合、レンズ軸はたとえば（１１１）結晶方向を向いている。固有複屈折の妨害的影響の低減のために、この上記した場合において２つの（１１１）レンズの間に好都合な６０゜の回転角が生じる。回転角はこの場合両方のレンズの結晶構造に関係する。しかしながら、この結晶構造は一方のレンズの外部から見ることができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の課題は、ここでレンズまたはレンズ部分を製造する前駆体としての結晶材料からなる光学ブランクのための製造方法を提示することである。この方法は、続いて、前記光学ブランクから製造されたレンズまたはレンズ部分を対物レンズに使用する際に、その結晶構造に関して所定の角度だけ互いに捩じらせて配置できることを考慮している。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この課題は、請求項１に記載の結晶材料からなる光学ブランクの製造方法、請求項１３に記載の光学ブランク、請求項１６、１８に記載の結晶材料からなるレンズまたはレンズ部分の製造方法、請求項２８、３２に記載のレンズまたはレンズ部分、請求項３３、３７に記載の対物レンズ、請求項３９に記載のマイクロリソグラフィ投影露光装置、請求項４０に記載の半導体素子の製造方法によって解決される。
【００１８】
本発明の好ましい実施態様は従属請求項の特徴から生じる。
【００１９】
対物レンズにおいてレンズもしくはレンズ部分と対物レンズの基準方向との間または２つのレンズもしくはレンズ部分の間で、回転角がレンズまたはレンズ部分の結晶構造に対する所定の回転角を調節できるようにするため、各レンズもしくは各レンズ部分またはそれらの保持フレームがレンズまたはレンズ部分の結晶構造と一定の関係にあるマーキングを有する場合に好都合である。
【００２０】
レンズ部分とは、たとえば光学的に継目なしに個々のレンズを連結したその個々のレンズである。まったく一般的にレンズ部分は個々のレンズの構成要素を表す。
【００２１】
出発材料として光学ブランクに好ましい結晶は、たとえばフッ化カルシウム、フッ化バリウムまたはフッ化ストロンチウムのような立方晶系フッ化物結晶である。
【００２２】
レンズまたはレンズ部分がその最終形状を有するまで、多数の成形と表面加工の工程ステップが必要である。レンズまたはレンズ部分は結晶材料からなるので、一般に出発材料として、たとえばすでに述べた米国特許第６，２０１，６３４号に記載の方法によって製造できる単結晶ブロックまたは単結晶インゴットが利用される。単結晶ブロックから、たとえば切削と研削によって初めに光学ブランクが仕上げられる。レンズまたはレンズ部分の前駆体を光学ブランクと呼ぶ。光学ブランクから１つまたは複数のレンズまたはレンズ部分を仕上げることができる。光学ブランクから複数のレンズまたはレンズ部分を仕上げる場合、光学ブランクは鋸引きによって個々の光学ブランクに切り分けられ、個々の光学ブランクは、このように処理した平面で光学的測定を実施できるようにするため、もう１つの加工ステップで研削および／または研磨される。このように処理した光学ブランクは次に円筒体形状の個々の材料円盤を形成する。
【００２３】
ここで光学ブランクは、その平面法線が一定の結晶構造内部で配向した第１結晶方向を向いている光学粗平面を有するように、加工されるのが有利である。有利には、これは主結晶方向たとえば＜１００＞、＜１１１＞または＜１１０＞結晶方向である。そのため初めに光学ブランクで第１結晶方向の方向を決定する必要がある。この決定は、この場合光学ブランクが個々の光学ブランクに切り分けられる前に、前記光学ブランクで実施することができる。初めに分割を行い、次に個々の光学ブランクでそれぞれ決定を行うことも可能である。光学ブランクは、ここで切削と研削によって、第１結晶方向がほぼ直角に光学粗平面に立つように加工される。好ましくは、第１結晶方向と光学粗平面との間の角度偏差は５゜未満である。光学粗平面はこの場合材料円盤の前面または裏面である。
【００２４】
次のステップで光学ブランクまたはその保持フレーム上に、第１結晶方向に対して０゜と異なる角度を有する第２結晶方向と一定の関係にあるマーキングが付けられる。第２結晶方向はこの場合同様に主結晶方向または一定の結晶構造内部で配向した結晶方向、たとえば＜３３１＞結晶方向または＜５１１＞結晶方向でよい。
【００２５】
マーキングは、たとえば光学ブランクの外部円筒体または固定して光学ブランクと接続した保持フレームで点状または線状の型彫としてよい。保持フレームはこの場合金属、セラミックまたはガラス・セラミックで構成してよい。
【００２６】
第２結晶方向とマーキングとの間の一定の関係は、たとえば、マーキングが第１結晶方向と直角であり、その平面法線が第１結晶方向を向いている平面への第２結晶方向の投影である基準方向を指示することによって製造できる。そこで本質的に第１結晶方向を向いている対称軸を有する円筒形の光学ブランクの場合、基準方向が好ましくは対称軸と交差する。マーキングは、この場合、たとえば光学ブランクの外部円筒体またはその保持フレームと基準方向の交点である。マーキングは、それによって光学ブランクと関係する座標系を基準とする投影された第２結晶方向の方位角も決める。方位角は基準方向と、直角に対称軸に立ちかつこの対称軸と交差する座標軸との間の角度として決められている。
【００２７】
第１結晶方向の決定において、光学ブランクは測定放射線、特にＸ線測定放射線によって一定の方向から露光することができる。測定放射線は第１結晶方向に属する結晶面で、たとえば｛１１１｝結晶面で反射し、対応するブラッグ反射となる。測定放射線の波長および光学ブランクの材料が知られているので、第１結晶方向を基準とする入射と射出の測定放射線の目標角度はブラッグの反射法則に基づいて知られる。光学ブランクは、ここでブラッグ反射が第１結晶方向に対して検出されるまでの間ブラッグ測定配列と相対的に調節される。測定配列と光学ブランクの相対的配向から、ここで第１結晶方向の配向が光学ブランクの光学粗平面の平面法線を基準に決定される。光学粗平面の平面法線が第１結晶方向と一致しない場合、光学ブランクは、たとえば研削によって角度偏差が±５゜未満になるまで加工される。
【００２８】
有利な実施態様において、光学ブランクは、光学ブランクの光学粗平面と直角な軸の周りに回動可能に軸支されている。ブラッグ反射はここで様々な回転角に対して決定され、最も簡単な場合は０゜と９０゜になる。
【００２９】
基準方向は同様にブラッグ反射の評価によって決定することができる。この場合、測定放射線は第２結晶方向に属する結晶面で反射される。
【００３０】
別法として基準方向の位置はラウエ（Ｌａｕｅ）法によって決定することができる。
【００３１】
光学ブランクから製造したレンズの中での複屈折に基づき、第１結晶方向に直角な平面への光線の投影が基準方向と平行に延びる場合、たとえば２つの互いに直交する直線偏光状態の場合に最大の光路差を生じるように、基準方向を選択することが望ましい。固有複屈折の妨害的影響を低減する補正方法としてレンズの相互捩じれを用いる場合、前記マーキング規則に基づき前記回転角を調整することは簡単である。第１結晶方向に直角な平面への光線の投影が基準方向と平行に延びる場合、前記光線が最小の光路差を生じる基準方向をマークすることも可能である。
【００３２】
第１結晶方向が＜１００＞結晶方向または＜１１１＞結晶方向あるいはこれらの結晶方向と等価な結晶方向を向いている場合、第１結晶方向に直角な平面への第２結晶方向の投影が、同じ平面への＜１１０＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向の投影と平行であると好都合である。すなわち、＜１１０＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向と平行に延びる光線は、立方晶系フッ化物結晶中の２つの互いに直交する偏光状態の場合に最大の光路差を生じる。
【００３３】
第１結晶方向が＜１１１＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向を向いている場合、第２結晶方向が＜３３１＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向を向いていることが望ましい。
【００３４】
第１結晶方向が＜１００＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向を向いている場合、第２結晶方向が＜５１１＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向を向いていることが望ましい。
【００３５】
ブラッグ反射を決定する測定放射線が光学粗平面の領域で材料損失を生じさせることがあるので、前記測定放射線によって透過される光学ブランクの材料領域をによって切除することが好都合である。
【００３６】
この方法によって有利には光学ブランクを対物レンズ用のレンズまたはレンズ部分の製造用の出発物体として製造することができる。
【００３７】
ここで前記のように調製した光学ブランクからレンズまたはレンズ部分を製造する場合、レンズまたはレンズ部分の光学的平面は、レンズ軸がほぼ第１結晶方向の方向と平行もしくは光学粗平面の平面法線と平行に向けられるように加工される。好ましくは第１結晶方向とレンズ軸との間の角度偏差は５゜未満である。光学ブランクの光学粗平面の研削と研磨によってレンズの湾曲したレンズ面が生じる。これが回転対称の平面であれば、レンズ軸は対称軸である。回転対称の平面でない場合は、レンズ軸を入射光束の中心またはレンズ内部の全光線の放射角が最小になる直線とすることができる。レンズとして、たとえば屈折性か回折性のレンズまたは自由成形修正面を有する修正板が対象となる。また平板は、その平板が対物レンズの光路に配置される場合、レンズとみなされる。その場合、平板のレンズ軸は平面レンズ表面に直角に位置する。
【００３８】
光学ブランクからなるレンズまたはレンズ部分の製造において事前に取り付けた基準方向のマーキングが失われる場合、この基準方向のマーキングがレンズまたはレンズ部分またはそれらの保持フレームに移されることに注意しなければならない。
【００３９】
たとえばマイクロリソグラフィ用の投影対物レンズのような高性能光学系に使用されるレンズまたはレンズ部分において、角度偏差が５゜未満の場合であっても、レンズ軸と第１結晶方向との間の角度偏差が１つの役割を果たす。そのため、この角度偏差を非常に正確に決定することが望ましい。その場合、たとえばＸ線回折測定法が使用される。さらに、角度の大きさだけでなく、第１結晶軸の配向も知られていると有利である。配向は偏差方向によって説明することができる。偏差方向はレンズ軸上に直角方向であり、かつ、レンズ軸に対して直角に置かれる平面への第１結晶方向の投影として生じる。偏差方向は、その場合レンズまたはレンズ部分上に、たとえばレンズの周縁にマークされる。別法としてマーキングをレンズまたはレンズ部分の保持フレーム上に取り付けてもよい。レンズまたはレンズ部分またはそれらの保持フレームがすでに基準方向用のマーキングを有する場合、記号を付けた角度を基準方向と偏差方向との間で決定し、前記レンズまたはレンズ部分に指示することができる。たとえば角度値は、レンズまたはレンズ部分の材料データと製造データが整理されているデータ・バンクに格納することができる。
【００４０】
別法の方式において、初めにレンズまたはレンズ部分を結晶材料からなる光学ブランクから製造し、第２結晶方向用のマーキングを付けることもできる。その場合は光学ブランクからレンズが、たとえばレンズ表面の研削と研磨によって製造される。この場合、前記表面はレンズ軸が第１結晶方向、好ましくは主結晶方向と平行になるように加工される。次のステップでレンズまたはレンズ部分またはそれらの保持フレーム上に、第１結晶方向に対して０゜と異なる角度を有する第２結晶方向と一定の関係があるマーキングが付けられる。この場合、第２結晶方向は、同様に主結晶方向または一定の結晶構造内部で配向した結晶方向、たとえばレンズ軸が＜１１１＞結晶方向を向いている場合は＜３３１＞結晶方向、またはレンズ軸が＜１００＞結晶方向を向いている場合は＜５１１＞結晶方向であろう。
【００４１】
マーキングは、たとえばレンズまたはレンズ部分の外部円筒体またはレンズまたはレンズ部分を固定した保持フレームに点状または線状の型彫としてよい。保持フレームはこの場合金属、セラミックまたはガラス・セラミックで構成してよい。
【００４２】
第２結晶方向とマーキングとの間の一定の関係は、たとえば、マーキングがレンズ軸と直角であり、平面法線がレンズ軸の方向を向いている平面への第２結晶方向の投影である基準方向を指示することによって形成することができる。好ましくは基準方向はレンズ軸と交差する。マーキングは、この場合、たとえばレンズまたはレンズ部分の外部円筒体または保持フレームと基準方向の交点である。マーキングは、それによってレンズまたはレンズ部分と関係する座標系を基準とする投影された第２結晶方向の方位角も規定する。
【００４３】
基準方向の決定のために、すでに光学ブランクで示した方法を適用することができる。ブラッグ反射の測定において、レンズの位置が調整可能であり、それによって湾曲したレンズ表面で測定放射線が一定の場所に入射すると有利である。特に測定がレンズの種々の回転位置で行われる場合、測定放射線がレンズ頂点の領域に入射すると好都合である。
【００４４】
凹レンズ面で自己付影処理によって妨害されないために、入射測定放射線と、第１結晶方向もしくは基準方向の決定に考慮される反射放射線とがレンズ形状によって妨げられないように第２結晶方向を選択することが有利である。
【００４５】
低い２００ｎｍ未満の波長に対物レンズとして使用する有利な結晶材料は、フッ化カルシウム、フッ化バリウムまたはフッ化ストロンチウムのような立方晶系フッ化物結晶である。
【００４６】
立方晶系フッ化物結晶内の固有複屈折は、波長２００ｎｍ未満で、適切な修正措置が必要になるような大きい影響を有する。そのため基準方向の決定と場合により必要な偏差方向の決定は、第１に前記使用に好都合である。有利には、基準方向と場合により偏差方向のマーキングを有するレンズまたはレンズ部分は、レンズまたはレンズ部分の相互捩じれによってそのレンズ軸周りに複屈折の妨害的影響が低減される対物レンズに使用される。結晶配向に依存するマーキングによって個々のレンズの標定した捩じれが本質的に簡単になる。理論的に予想できるフッ化物結晶の複屈折性質と公知の補正方法とに基づき対物レンズの結像性能に及ぼす複屈折の妨害的影響が明らかに低減されるように、対物レンズの個々のレンズまたはレンズ部分の間の回転角を決定することができる。
【００４７】
回転角の決定において各レンズについて既知の第１結晶方向とレンズ軸との間の角度の量と偏差方向も考慮すると特に好都合である。
【００４８】
偏差方向の単独の決定とマーキングは、レンズまたはレンズ部分の光学的作用が本質的に第１結晶方向とレンズ軸との間の角度偏差に依存する場合に有利である。所定の値だけそのレンズ軸周りのレンズの好都合な捩じれによって、複数の互いに捩じれたレンズまたはレンズ部分の協働によって修正作用が生じるように、対物レンズの結像性能に及ぼす作用に影響を与えることができる。それによって第１結晶方向とレンズ軸との間の角度偏差を有するレンズまたはレンズ部分も使用することができる。これは、仕上げ許容差を無視できるので、結晶材料からのレンズまたはレンズ部分の製造を著しく容易にする。
【００４９】
対物レンズは、この場合多数の回転対称に光軸周りに配置されたレンズからなる純屈折性の投影対物レンズ、またはカタジオプトリック対物レンズ型の投影対物レンズとしてよい。
【００５０】
この種の投影対物レンズは、有利には光源を起点として、照明システムと、マスク位置決めシステムと、パターンを担持するマスクと、投影対物レンズと、物体位置決めシステムと、感光性基板とを含むマイクロリソグラフィ投影露光装置に使用することができる。
【００５１】
このマイクロリソグラフィ投影露光装置によって微細構造化された半導体素子を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
本発明は図面を利用してより詳しく説明する。
【００５３】
実施形態として、そのレンズ軸が本質的に＜１１１＞結晶方向を向いているフッ化カルシウム・レンズの製造を説明する。この製造方法は、しかしまた、たとえばフッ化バリウムまたはフッ化ストロンチウムのような立方晶系の結晶構造を有する他の結晶材料からなるレンズの製造にも転用することもできる。さらにレンズ軸の方向は＜１００＞または＜１１０＞結晶方向でもよい。この方法は、平面平行レンズや湾曲表面を有するレンズまたはレンズ部分の製造に好都合である。
【００５４】
レンズの製造のための前駆体として初めに光学ブランクが製造される。図１、２は、模式表示における本発明による方法によって製造されたこの種の光学ブランク１である。図１は、図２の平面図に記入した線Ａ−Ａに沿う光学ブランク１の断面図である。
【００５５】
第１ステップにおいて光学ブランク１の、この場合ではフッ化カルシウム円盤の＜１１１＞結晶方向３の配向が決定される。＜１１１＞結晶方向３は、この場合いくつかを図１に記入した｛１１１｝結晶面５に直角である。この決定は、たとえば劈開面の算出またはエッチング小溝の製造によるような、たとえば結晶学的方法により高い精度で行うことができる。この方向決定の改善はＸ線回折法によって達成される。そのために好都合な機器は単色Ｘ線照射を使用する測角器配列である。文献から公知の表値によって、｛１１１｝結晶面５用のブラッグ反射の発生が決定される。表値は、この場合反射表示に応じて必要な入射角を表示する。測定においてフッ化カルシウム円盤はフッ化カルシウム円盤に直角に立つ軸の周りで回転する。それによって、種々の回転角に対するフッ化カルシウム円盤の平面法線からの＜１１１＞結晶方向の偏差が得られる。少なくとも２つの回転位置において偏差を決定することが好都合である。本実施形態において測定は０゜と９０゜で実施される。測定精度を高めるために、測定は付加的にさらに１８０゜と２７０゜または別の中間角度で実施してよい。
【００５６】
第２ステップにおいてフッ化カルシウム円盤は、フッ化カルシウム円盤の平面法線が＜１１１＞結晶方向３の方向と平行になるように加工され、その結果＜１１１＞結晶方向３は本質的に直角に光学粗平面７に位置する。被測定偏差は、この場合標定修正の基礎すなわち切削と研削によるフッ化カルシウム円盤の一定の加工の基礎として利用される。この加工ステップ後のフッ化カルシウム円盤の平面法線は、偏差５゜未満で＜１１１＞結晶方向を向いている。
【００５７】
第３ステップにおいてフッ化カルシウム円盤で別の結晶方向と一定の関係にある基準方向９が決定される。フッ化カルシウム円盤の平面法線が＜１１１＞結晶方向３である場合、三波形の対称性で＜１１１＞結晶方向の周りにまとめた３つの結晶方向＜１１０＞、＜０１１＞、＜１０１＞、もしくは＜１００＞、＜０１０＞、＜００１＞を識別することが好都合である。したがって、これは、フッ化カルシウム・レンズの中で＜１１０＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向に光線が延びる場合、その光線は固有複屈折に基づき２つの互いに直交する直線偏光状態に対して最大の光路差を生じるので興味を引く。光線が＜１００＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向に延びる場合、光線は光路差を生じない。３つの結晶方向＜１１０＞、＜０１１＞、＜１０１＞は、ともに＜１１１＞結晶方向とそれぞれ角度３５゜、３つの結晶方向＜１００＞、＜０１０＞、＜００１＞は、角度５５゜である。物理的理由から（１１０）または（１００）結晶面のＸ線反射はフッ化カルシウム構造を有する結晶では測定できない。そのため（１００）もしくは（１１０）結晶面と一定の関係にある別の結晶面のブラッグ反射を援用する必要がある。たとえば（３３１）ブラッグ反射を使用できる。３つの結晶方向＜３３１＞、＜１３３＞、＜３１３＞は、この場合それぞれ＜１１１＞結晶方向と共に角度２２゜となる。図１に、いくつかが記入されている｛３３１｝結晶面１３に直角に立つ＜３３１＞結晶方向１１を記入している。（３３１）ブラッグ反射はフッ化カルシウムで単色銅Ｋα1−放射線（８０４８ｅＶ）に対して３８゜未満で現れる。それによってフッ化カルシウム円盤の表面７によって規定された基準面に相対的な入射角１６゜と検知角６０゜が生じる。円盤が平面法線の周りに３６０゜回転すると、３つの回転角でブラッグ反射を測定できる。これは、３つの重要な（３３１）結晶面の方向ベクトルの１つがブラッグ測定の入射面にあることを示している。この３つの（３３１）結晶方向の円盤表面７への投影は、３つの結晶方向＜１１０＞、＜０１１＞、＜１０１＞の投影と平行である。つまり結晶方向＜３３１＞、＜１３３＞、＜３１３＞の投影の方向が決定されれば、同時に結晶方向＜１１０＞、＜０１１＞、＜１０１＞の投影の方向も決定される。＜１１１＞結晶方向からの表面法線の可能な偏差において発生源および検知器をそれに準じて標定しなければならない。
【００５８】
図２において基準方向９は、＜１１１＞結晶方向に対して直角な平面に投影される、投影された＜３３１＞結晶方向の方向を向いている。基準方向は付加的に光学ブランク１の対称軸１７と交差する。
【００５９】
別法として結晶配向はラウエ像によっても決定することができる。単色Ｘ線照射によるブラッグ反射の前記測定と異なり、ラウエ法では「白色の」つまり広帯域Ｘ線光で作業する。白色Ｘ線光の場合は種々の結晶面群のブラッグ反射が得られ、それによって材料に特有なラウエ像が生じる。＜１１１＞結晶方向が入射方向と平行である場合、ラウエ像は３つの対称性を持って生成される。＜１１１＞結晶方向が円盤法線から数度変位する場合、結果は僅かに歪んだ像である。ラウエ像の正確な分析は、たとえば適切なソフトウェアによって、円盤法線からの＜１１１＞結晶方向の偏差を決定することに利用できる。この像の評価は、さらに３つの結晶方向＜１１０＞、＜０１１＞、＜１０１＞、もしくは＜１００＞、＜０１０＞、＜００１＞の決定と、それによって円盤の配向を決定することができる。
【００６０】
第４ステップにおいて光学ブランク１に基準方向９をマークする少なくとも１つのマーキング１５が付けられる。結局、マーキング１５は＜３３１＞結晶方向１１と一定の関係がある。マーキング１５は、たとえば型彫、エッチングまたはラベリングによって行うことができる。マーキング１５のために光学ブランク１の円筒周縁部が用いられる。別法としてマーキングは、光学ブランク１が取り付けられるフレームに付けてもよい。
【００６１】
第５ステップにおいてレンズがこの光学ブランク１から製造される。図３、４は模式表示において光学ブランク１から製造したレンズ３１である。レンズ３１は、この場合保持フレーム３３によって保持される。図３は、図４に平面図で記入した線Ｂ−Ｂに沿う断面図において把持したレンズ３１である。
【００６２】
レンズ３１は、この場合、レンズ軸３５が＜１１１＞結晶方向３と平行になるように製造される。この場合、事前に付けたマーキング１５は光学ブランク１の加工時に破壊されない。これは研削又は研磨のような多くの加工ステップはレンズの上側と下側のみで行われるが、円筒周縁部では行われないので可能となる。しかし、フッ化カルシウム円盤の周縁部も加工、たとえば旋削される場合、充分な精度でマーキングをフッ化カルシウム円盤の保持具に移し、マーキングを加工終了後に再び円筒周縁部に付ける必要がある。
【００６３】
さらに、基準方向９のマーキング３７が保持フレーム３３に付けられる。
【００６４】
もう１つの実施形態では、＜１１１＞結晶方向が本質的に直角に光学ブランクの表面上にある立方晶系フッ化物結晶たとえばフッ化カルシウムからなる光学ブランクからレンズが製造される。マーキングは、その場合レンズを製造した後に付けられる。
【００６５】
第１ステップにおいて、レンズ軸が＜１１１＞結晶方向を向いているように、光学ブランクからなるレンズが製造される。
【００６６】
第２ステップにおいて基準方向が決定される。この場合、事前に光学ブランクの製造で説明したものと同じ方法が適用される。しかしながら、その場合は、レンズ表面へのＸ線の入射点が高低に精密に調整されることに注意しなければならない。そのためレンズの載置面は高低に調節可能である。それによって、湾曲したレンズ表面上で様々な点が測定されるとき、レンズの湾曲した輪郭に沿ってゆくことができる。さらに湾曲によって入射または射出光線の陰が生じることがあることに注意する必要がある。好都合なブラッグ反射とそこから生じる測定形状の選択によって陰の発生を回避することができる。
【００６７】
平面平行板の場合、前記方法は測角器構造に基づき表面の各点に適用することができる。
【００６８】
光学ブランクとレンズの加工において、Ｘ線によるフッ化カルシウムの照射は色中心を発生し得ることに注意する必要がある。Ｃｕ−Ｋα放射線の侵入深さはフッ化カルシウムの場合約３０μｍである。色中心の存在を回避するために、Ｘ線分析は、後に対応する材料切除が行われる光学ブランクまたはレンズでのみ実施することが有利である。Ｃｕ−Ｋα放射線による照射の場合、これは少なくとも３０μｍの切除を意味する。
【００６９】
図５、６は模式表示における本発明によるレンズ５１のもう１つの実施形態である。図５は、図６の平面図に記入した線Ｃ−Ｃに沿う断面図によるレンズ５１である。
【００７０】
フッ化カルシウム・レンズ５１は、この場合（１１１）レンズではなく、（１００）レンズである。しかしながらレンズ軸５３は正確に＜１００＞結晶方向５５を向かず、レンズ軸５３と偏差角δを持った＜１００＞結晶方向５５に現れる。＜１００＞結晶方向５５は、この場合直角に｛１００｝結晶面５７に位置する。
【００７１】
角度δの量のほかに偏差方向６３を決定することも重要である。偏差方向６３はレンズ軸５３と直角になる平面への＜１００＞結晶方向５５の投影として得られる。
【００７２】
偏差方向６３はレンズ軸５３と交差するのが好ましい。偏差方向６３を表示するためのマーキング６５がレンズ５１上に付けられる。マーキングは図５、６で図示しない保持フレームに付けてもよい。図６においてマーキング６５はレンズ５１の外部円筒体と偏差方向６３の交点を示す。
【００７３】
レンズ軸５３に対する＜１００＞結晶方向５５の配向は、レンズ５１の種々の回転位置の＜１００＞結晶方向５５のブラッグ反射が決定されることによって、決定することができる。レンズ５１はこの場合そのレンズ軸５３周りに回転される。少なくとも２つの回転位置で偏差を決定することが好都合である。本実施形態において測定は０゜と９０゜で実施される。測定精度を高めることができるように、測定は付加的にさらに１８０゜と２７０゜で実施される。
【００７４】
別法としてラウエ法により入射する測定放射線がレンズ軸５３の方向に入射することによって、＜１００＞結晶方向５５とレンズ軸５３との間の偏差を決定することもできる。
【００７５】
マーキング６５のほかにレンズ５１はさらにマーキング６７を有する。マーキング６７は、｛５１１｝結晶面６１に直角に位置する＜５１１＞結晶方向５９と一定の関係にある。マーキングはレンズ５１の外部円筒体と基準方向６９の交点を表示する。基準方向６９はレンズ軸５３と直角の平面への＜５１１＞結晶方向５９の投影として得られる。さらに基準方向６９はレンズ軸５３と交差する。レンズ軸５３と直角な平面への＜５１１＞結晶方向５９の投影が対応する＜０１１＞結晶方向の投影と平行に延びるので、＜５１１＞結晶方向５９が採用される。＜０１１＞結晶方向はその方向と平行にレンズ５１を通して入る光線が、固有複屈折に基づく２つの直交する偏光状態に対して最大の光路差を生じるので印を付けた方向である。
【００７６】
対物レンズに関連した基準方向を基準にしてそのレンズ軸の周りにレンズの回転角を調整できるため、ただ１つのマーキングで充分である。レンズ５１は基準方向６９のマーキング６７を有するので、別法として偏差方向６３のマーキング６５に代わり基準方向６９と偏差方向６３との間の角度を決定し、レンズに指示することができる。たとえば前記角度は偏差角と共に、たとえばレンズ５１の材料データと製造データが格納されたデータ・バンクに整理することができる。それによって前記角度と偏差角が最適化方法に提供される。
【００７７】
図７は模式表示における本発明による対物レンズ７１の第１実施形態である。対物レンズは像ＩＭ上に物体ＯＢを結像させる。図示したのはレンズ７３、７５、７７、７９である。レンズ７３、７５、７７、７９のレンズ軸は光軸ＯＡの方向を向いている。レンズ７３、７５はフッ化カルシウムからなる（１１１）レンズ、レンズ７７、７９は（１００）レンズである。固有複屈折の妨害的影響の補正のために、レンズはそれぞれそのレンズ軸周りに捩じらせて配置されており、その結果、外部アパーチャ光線８１と光軸ＯＡに沿って延びる光線に対して対応する光路差の２つの直交する偏光状態の間の光路差の差異が最小になる。（１１１）レンズ７３、７５の間の回転角はそれに対して６０゜になる。回転角は、レンズ７３、７５が基準方向８７、８９を示すマーキング８３、８５を有するので、本発明により簡単に調整することができる。基準方向８７、８９は、直角に各レンズ軸に立つ平面への各＜３３１＞結晶方向の投影である。（１００）レンズ７７、７９の間の回転角は、このレンズの場合それぞれ＜１００＞結晶方向が精密に各レンズ軸の方向を向いていないので、精密に４５゜にならない。偏差方向９５、９７がマーキング９１、９３によって示されている。レンズ７７、７９の間の回転角の最適化において、偏差の大きさと配向が考慮される。マーキング９９、１０１によってレンズ７７、７９の間で計算した回転角を簡単に調節することができる。マーキングは、直角に各レンズ軸に立つ平面への各＜５１１＞結晶方向の投影である基準方向１０３、１０５を示す。
【００７８】
以下、公知の光学的デザインによる対物レンズにおいて一方で個々のレンズのレンズ軸の配向が印を付けた主結晶方向の方向に決定でき、他方でレンズの間の回転角を決定できる最適化方法を説明する。この対物レンズの複数のレンズは複屈折フッ化物結晶からなる。レンズの複屈折性質は知られている。たとえば固有複屈折の影響は、結晶材料のほかにレンズの座標系を基準とする材料配向も知られている場合、光線の開き角と方位角に応じて理論的に推測することができる。しかしまた複屈折性質はレンズでの測定によっても知ることができる。レンズの複屈折性質と対物レンズの光学的デザインが知られているので、光線が対物レンズ内部で生じる２つの互いに直交する直線偏光状態に対する光路差が知られている。この光路差は以下その絶対値が最小にされるべきである最適化量として用いる。類似の方法で最適化は個々の光線の全光束に対しても実施することができる。この最適化に対して可能な自由度は個々のレンズ相互の回転角と主結晶方向を基準とするレンズ軸の配向である。一方でレンズ軸が主結晶方向を指し、他方でレンズ相互の回転角が各レンズ軸の方向に応じて離散的値のみを取る場合に好都合である。
【００７９】
レンズ軸の配向に対して３つの自由度が提供される。そこでレンズ軸が（１００）、（１１１）または（１１０）結晶方向を向くことができる。
【００８０】
レンズ軸が同一のまたはそれと等価な主結晶方向を向いているレンズが個々のグループにまとめられる。各グループは少なくとも２つのレンズを有する。
【００８１】
１つのグループのレンズの離散的回転角はレンズ軸の配向に依存する。
【００８２】
ｎ個の（１００）レンズをもつグループの場合、回転角に対して次の基準値：
γ＝（９０゜／ｎ）＋ｍ・９０゜±１０゜（式中、ｍは任意の整数である）が生じる。
【００８３】
このグループが２つの（１００）レンズを含む場合、前記両レンズ間の回転角は理想的には４５゜、または１３５゜、２２５゜．．．になる。
【００８４】
ｎ個の（１１１）レンズをもつグループの場合、回転角に対して次の基準値：
γ＝（１２０゜／ｎ）＋ｍ・１２０゜±１０゜（式中、ｍは任意の整数である）が生じる。
【００８５】
ｎ個の（１１０）レンズをもつグループの場合、回転角に対して次の基準値：
γ＝（１８０゜／ｎ）＋ｍ・１８０゜±１０゜（式中、ｍは任意の整数である）が生じる。
【００８６】
それによって自由度としてレンズ相互の離散的回転角と離散的結晶配向とが提供される。
【００８７】
このパラメータ空間内部で最適化量が最小値を取り、もしくはある閾値を下回る個々のレンズに対する回転角と結晶配向の組合せが見出せる。
【００８８】
各対物レンズに対して、２つの互いに直交する偏光状態の光路差が全光束に対して最小値を取る１つの最適な解がある。
【００８９】
しかしながら、特に図８の対物レンズ８において該当するように、対物レンズが多数のレンズを有する場合に前記最適解決策を決定することは非常に費用がかかる。図８に波長１５７ｎｍの場合のカタジオプトリック投影対物レンズ８のレンズ断面を示している。この対物レンズの光学的データを表１にまとめた。この実施形態は国際特許出願公開ＷＯ０１／５０１７１Ａ１（米国特許出願第１０／１７７５８０号）から読み取られ、そこの図９もしくは表８に対応する。対物レンズ８の作用方式のより詳しい説明のために国際特許出願公開ＷＯ０１／５０１７１Ａ１（米国特許出願第１０／１７７５８０号）が参照される。この対物レンズの全レンズはフッ化カルシウム結晶からなる。対物レンズの像側の開口数は０．８になる。
【００９０】
ところで無条件ではないが最適な解決策、対物レンズの実際の使用に対して充分良好な解決策を見出すための最適化方法が知られている。文献で公知の非常に類似の数学的課題設定は、付与された地図に対して指示された都市を通る可能な限り短いルートを見出すことに係わる「巡回セールスマン問題」である。最適化において前記名称のもとに文献から知られている以下の方法を使用することができる：
１．モンテ・カルロ法調査
２．模擬冷却（「模擬アニーリング」）
３．閾値受諾（「Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ａｃｃｅｐｔｉｎｇ」）
４．中間加熱を含む模擬冷却
５．遺伝アルゴリズム
【００９１】
固有複屈折の妨害的影響の補正のために第１実施形態において各レンズに対して４つの自由度（ＦＧＨ）が提供される：
ＦＧＨ１：（１１１）レンズ  回転角０゜による
ＦＧＨ２：（１１１）レンズ  回転角６０゜による
ＦＧＨ３：（１００）レンズ  回転角０゜による
ＦＧＨ４：（１００）レンズ  回転角４５゜による
個々のレンズの回転角は、この場合それぞれ物体面Ｏにおいて一定の基準方向に関係する。
【００９２】
図８の投影対物レンズ８に対してモンテ・カルロ法調査と４つの自由度ＦＧＨ１〜ＦＧＨ４の設定によってレンズ軸の最適な結晶配向と、物体面Ｏにおける一定の基準方向を基準とするレンズＬ８０１〜Ｌ８１７の回転角βLとが決定された。表２はレンズＬ８０１〜Ｌ８１７に対してレンズ軸の結晶方向と回転角βLを示す。各レンズに対して上と下の最外部のアパーチャ光線に対する２つの互いに直交する偏光状態の光路差も示している。両方の最外部のアパーチャ光線は、この場合物体フィールドの中心で物体点から出発し、像面Ｏ’に像側の開口数に相当する光軸ＯＡを基準とする各々１つの角度を有する。生じる最大光路差は５ｎｍになる。
【００９３】
【表１】
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【００９４】
最適化のその他の自由度は、レンズを個々のグループに指定する場合に得られる。この場合、１つのグループのレンズのレンズ軸は同じ主結晶方向を向いている。１つのグループ内部で、１つのグループによって惹起される２つの互いに直交する直線偏光状態の光路差の分布がほぼ回転対称であるように、レンズがここで互いに捩じれて配置されている。個々のグループ間の回転角はここで前記付加的な自由度もしくは製造限定された付加収差によって修正するために、ここで任意に調整することができる。
【００９５】
表２の実施形態においてレンズＬ８０１とＬ８１４は（１００）レンズを有する第１グループを形成し、両方のレンズが互いに回転角４５゜だけ捩じれて配置されている。
【００９６】
レンズＬ８０２、Ｌ８０４、Ｌ８０７、Ｌ８１２は（１１１）レンズを有する第２グループを形成する。レンズＬ８０２とＬ８０７およびレンズＬ８０４とＬ８１２は、この場合それぞれ１つの下位グループを形成し、その内部で各レンズが互いに捩じれて配置されず、またはせいぜい回転角γ＝ｌ・１２０゜±１０゜を有する（式中、ｌは整数である）。両方の下位グループは互いに角度６０゜だけ捩じれて配置されていて、その結果、種々の下位グループからなる２つのレンズ間の回転角はγ＝６０゜＋ｍ・１２０゜±１０゜になる（式中、ｍは任意の整数である）。
【００９７】
レンズＬ８０３、Ｌ８０５、Ｌ８１５は（１００）レンズを有する第３のグループを形成する。レンズＬ８０３とレンズＬ８０５およびＬ８１５は、この場合それぞれ１つの下位グループを形成し、その内部で各レンズが互いに捩じれて配置されず、またはせいぜい回転角γ＝ｌ・９０゜±１０゜を有する（式中、ｌは整数である）。両方の下位グループは互いに角度４５゜だけ捩じれて配置されていて、その結果、種々の下位グループからなる２つのレンズ間の回転角はγ＝４５゜＋ｍ・９０゜±１０゜になる（式中、ｍは任意の整数である）。
【００９８】
レンズＬ８０８、Ｌ８０９、Ｌ８１１は（１００）レンズを有する第４グループを形成する。レンズＬ８０８およびレンズＬ８０８とＬ８０９は、この場合それぞれ１つの下位グループを形成し、その内部で各レンズが互いに捩じれて配置されず、またはせいぜい回転角γ＝ｌ・９０゜±１０゜を有する（式中、ｌは整数である）。両方の下位グループは互いに角度４５゜だけ捩じれて配置されていて、その結果、種々の下位グループからなる２つのレンズ間の回転角はγ＝４５゜＋ｍ・９０゜±１０゜になる（式中、ｍは任意の整数である）。
【００９９】
レンズＬ８１６とＬ８１７は（１１１）レンズを有する第５グループを形成し、両方のレンズは互いに回転角６０゜だけ捩じれて配置されている。
【０１００】
第２実施形態において各レンズに対して８自由度が提供される：
ＦＧＨ１：（１１１）レンズ  回転角０゜による
ＦＧＨ２：（１１１）レンズ  回転角６０゜による
ＦＧＨ３：（１００）レンズ  回転角０゜による
ＦＧＨ４：（１００）レンズ  回転角４５゜による
ＦＧＨ５：（１１０）レンズ  回転角０゜による
ＦＧＨ６：（１１０）レンズ  回転角９０゜による
ＦＧＨ７：（１１０）レンズ  回転角４５゜による
ＦＧＨ８：（１１０）レンズ  回転角１３５゜による
【０１０１】
自由度の数によって最適化結果がより良くなるが、最適化費用も指数的に増大する。その他の自由度は回転角の微細な段階的差異によって生じる。
【０１０２】
もちろん最適化方法は微細な離散的回転角によって実施してもよい。
【０１０３】
最適化において応力複屈折の測定データ、レンズまたはミラーの表面データおよび／またはレンズの材料不均一性を考慮してもよい。この方法によりすべての発生する妨害量が把握され、自由度を用いて全体的に良好な結像品質を提供する対物レンズ状態が算出される。
【０１０４】
特に偏差方向のマーキングと対物レンズの各レンズに対するそれぞれのレンズ軸とそれぞれ示した主結晶方向との間の偏差の大きさと配向の認識は、最適化における偏差によって惹起される効果の考慮を可能にする。レンズ軸が精密に（１００）、（１１１）または（１１０）結晶方向を向いているレンズの場合、たとえば２つの（１００）レンズに対するγ＝４５゜＋ｍ・９０゜のような、結晶対称性に基づき生じる常に等価な回転角がある。ここで両方の（１００）レンズに対してそれぞれのレンズ軸とそれぞれ示した主結晶方向との間にそれぞれ１つの偏差が現れる場合、自然数ｍは自由度として最適化に使用することができる。自然数ｍは、この場合値１、２、３でよい。偏差方向と基準方向がマークされているので、このように決定した回転角は精密に調節することができる。
【０１０５】
以下、個々のステップにおける最適化方法を説明する：
【０１０６】
第１ステップにおいて、レンズの複屈折性質が知られている対物レンズに対する目標関数が計算される。この目標関数は複屈折の妨害的影響の基準である。目標関数として、たとえば最外部のアパーチャ光線の２つの互いに直交する直線偏光状態の光路差を利用することができる。目標関数として光束の光路差の分布の最大値または平均値を決めることも可能である。レンズの回転角、結晶配向、前記対物レンズ状態の目標関数が格納される。
【０１０７】
目標関数に対して、複屈折の妨害的影響の低下を許容できる閾値が存在する。
【０１０８】
第２ステップにおいて、目標関数が閾値を下回るか否かが試験される。閾値を下回る場合、この方法が中断される。閾値を下回らない場合、第３ステップが後に続く。
【０１０９】
第３ステップにおいて、ここで所定の自由度に従ってレンズ相互の回転角と対物レンズ内部の結晶配向とが変更され、前記方法の１つ、たとえばモンテ・カルロ法が使用される。
【０１１０】
第３ステップの後、この方法が再び第１ステップで開始し、透過するループの数が決定される。透過するループの数が最大数を超える場合、この方法は同様に中断する。
【０１１１】
つまりこの方法は、一定の閾値を下回る場合、または所定のループ数を超える場合に中断される。最大ループ数を超える場合、たとえば結果として付属の目標関数によって個々の対物レンズ状態が示される順位リストを生成することができる。
【０１１２】
図９を利用して、マイクロリソグラフィ投影露光装置の原理構造を説明する。投影露光装置１１１は、光源１１３、照明装置１１５、パターンを担持するマスク１１７、投影対物レンズ１１９、被露光基板１２１を有する。照明装置１１５は、たとえばそれぞれの動作波長ＫｒＦレーザーまたはＡｒＦレーザーに応じて光源１１３の光を集め、マスク１１７を照明する。この場合、露光工程によって所定の照明分布の均一性と、対物レンズ１１９の入射瞳の所定の照明とが提供される。マスク１１７はマスク・ホルダ１１３によって光路の中に保持される。このようなマイクロリソグラフィに使用されるマスク１１３はマイクロメートル−ナノメートル構造を有する。パターンを担持するマスクとして、いわゆるレチクルのほかに別法として駆動式マイクロミラー・アレイまたはプログラマブルＬＣＤアレイを使用してもよい。マスク１１７すなわちマスク一部の領域が、基板ホルダ１２５によって位置決めした基板１２１に投影対物レンズ１１９を利用して結像される。投影対物レンズ１１９は、たとえば図８に示したカタジオプトリック対物レンズである。この場合、複屈折またはその他の効果の妨害的影響を最小限にするために、投影対物レンズの個々のレンズ１２７が互いに捩じれて配置されている。本発明により取り付けたマーキングによってレンズの回転角を調整することが簡単である。基板１２１は典型的に感光性被覆、いわゆるレジストを備えたシリコン・ウェハである。被露光基板から次に別の加工ステップで半導体素子が製造される。
【０１１３】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】模式表示における光学ブランクの断面図である。
【図２】模式表示における平面図による図１の光学ブランクである。
【図３】模式表示における把持したレンズの断面図である。
【図４】模式表示における平面図による図３の把持したレンズである。
【図５】模式表示におけるレンズのもう１つの実施形態の断面図である。
【図６】模式表示における平面図による図５のレンズである。
【図７】模式透視表示における対物レンズである。
【図８】投影対物レンズのレンズ断面図である。
【図９】模式表示における投影露光装置である。
【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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【国際調査報告】
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