(57)【要約】典型的な実施形態の１つによれば、フォトリソグラフィック縮小投影カタディオプトリック光学対物レンズが得られるが、これには、第１の光学グループ（Ｇ１）と、第１の光学グループ（Ｇ１）より前方の像方向にあり、ほぼ屈折性の第２の光学グループ（Ｇ２）が含まれている。第２の光学グループ（Ｇ２）は、いくつかのレンズ素子（Ｅ４〜Ｅ１６）を含んでおり、像を縮小する負の総合倍率を有している。第１の光学グループ（Ｇ１）は、虚像を生じる折り曲げた幾何学的配列を備えており、第２の光学グループ（Ｇ２）は、虚像を受け取って、縮小し少なくともほぼ（０．８０）の開口数で像を形成する。
2005533288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロリソグラフィック縮小投影カタディオプトリック光学対物レンズ（１００、２００）であって、物体側から像側に順番に、
反射フィールド・グループを含み、折り曲げた軸外れフィールドの幾何学的配列を取り入れた、虚像を生じさせるカタディオプトリック光学グループ（Ｇ１）と、
前記虚像を受け取って、実像を形成する屈折光学グループ（Ｇ２）と
を含む対物レンズ。
【請求項２】
マイクロリソグラフィック縮小投影カタディオプトリック光学対物レンズ（１００、２００）であって、
折り曲げた軸外れフィールドの幾何学的配列をなすように配列され、光を折り曲げて、物体平面と像平面が互いに平行で、光軸に対し直交し、ステップ／走査リソグラフィック構成による無制限走査を可能にする反射フィールド・グループを組み込んだ、虚像を生じさせるカタディオプトリック光学グループ（Ｇ１）と、
前記虚像を受け取って、実像を形成するための屈折光学グループ（Ｇ２）と
を含む対物レンズ。
【請求項３】
前記カタディオプトリック光学グループ（Ｇ１）に、少なくとも３つのレンズ素子（Ｅ１〜Ｅ３）が含まれることを特徴とする先行請求項のいずれかに記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項４】
前記カタディオプトリック光学グループ（Ｇ１）に、３つのミラー（Ｍ１〜Ｍ３）と、２つの折り曲げ平面鏡（Ｆ１、Ｆ２）が含まれることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項５】
２つのミラー（Ｍ２、Ｍ３）が前記２つの折り曲げ平面鏡（Ｆ１、Ｆ２）の下流に配置されることを特徴とする請求項４に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項６】
前記２つの折り曲げ平面鏡（Ｆ１、Ｆ２）の下流の２つのミラー（Ｍ２、Ｍ３）が、それぞれ、凹面鏡と凸面鏡であることを特徴とする請求項５に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項７】
前記凸面鏡（Ｍ３）が最も像方向のミラーであることを特徴とする請求項６に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項８】
折り曲げミラーの一方（Ｆ２）が、前記カタディオプトリック光学系グループ（Ｇ１）の前記最も像方向のレンズ素子（Ｅ２）より上流にあることを特徴とする請求項４に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項９】
前記最も像方向の折り曲げミラー（Ｆ２）が、第２のレンズ素子（Ｅ２）と第２のミラー（Ｍ２）の間に配置され、前記最も像方向の折り曲げミラー（Ｆ２）がビームを偏向して、前記物体平面から生じるビームに対して平行な方向に向けることを特徴とする請求項４に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１０】
前記実像が少なくとも０．８０の開口数で形成されることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１１】
前記実像が少なくとも０．８５の開口数で形成されることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１２】
前記カタディオプトリック光学グループ（Ｇ１）に、２回折り曲げられた後の、ビームを受光する最も像方向の凸面鏡（Ｍ３）を含み、前記屈折光学グループ（Ｇ２）が、前記最も像方向の凸面鏡（Ｍ３）からのビームを受光することを特徴とする請求項２に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１３】
折り曲げミラーの一方（Ｆ２）と前記２つのミラー（Ｍ２、Ｍ３）が、前記カタディオプトリック光学グループ（Ｇ１）の前記最も像方向へのレンズ素子（Ｅ２）より上流にあることを特徴とする請求項４に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１４】
前記２つのミラー（Ｍ２、Ｍ３）が、前記両方の折り曲げミラー（Ｆ１、Ｆ２）より像方向側にあり、前記２つのミラーの一方（Ｍ２）が、第２の折り曲げミラー（Ｆ２）から前記折り曲げビームを受光して、前記カタディオプトリック光学グループ（Ｇ１）の前記最も像方向のミラーに相当する前記２つのミラーのもう一方（Ｍ３）に向けて反射することを特徴とする請求項４に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１５】
前記カタディオプトリック光学グループ（Ｇ１）に、単光路レンズ素子（Ｅ１）と、前記単光路レンズ素子（Ｅ１）に入射し、前記屈折光学グループ（Ｇ２）から出射するビームが、ほぼ平行軸に沿って伝搬するように配列された第１、第２の折り曲げミラー（Ｆ１、Ｆ２）が含まれることを特徴とする請求項２に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１６】
前記屈折光学グループ（Ｇ２）の最も像方向と逆方向のレンズ素子（Ｅ４）が負レンズで、前記屈折光学グループ（Ｇ２）の最も像方向のレンズ素子（Ｅ１６）が正レンズであることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１７】
第２及び第３のミラー（Ｍ２、Ｍ３）が、前記２つの折り曲げミラー（Ｆ１、Ｆ２）及び前記３つのレンズ素子（Ｅ１〜Ｅ３）のそれぞれより上流に配置されており、前記第２のミラー（Ｍ２）が、前記最も像方向のミラー（Ｆ２）から前記折り曲げビームを受光して、前記屈折光学グループ（Ｇ２）に光に向けて光を反射する前記第３の凸面鏡（Ｍ３）に向けて前記ビームを反射することを特徴とする請求項４に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１８】
前記カタディオプトリック光学グループ（Ｇ１）に、２つの折り曲げミラー（Ｆ１、Ｆ２）と、最も像方向の折り曲げミラー（Ｆ２）の上流にある反射グループ（Ｍ２、Ｍ３）とが含まれ、前記反射グループ（Ｍ２、Ｍ３）に１つの凹面鏡と１つの凸面鏡が含まれることを特徴とする請求項２に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１９】
さらに、前記２つの折り曲げミラー（Ｆ１、Ｆ２）間に配置された負レンズ・グループ（Ｅ２、Ｅ３）が含まれることを特徴とする請求項１８に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項２０】
前記屈折光学グループ（Ｇ２）に、負レンズ素子より多くの正レンズ素子が含まれることを特徴とする請求項２に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項２１】
前記屈折光学グループ（Ｇ２）が、いくつかのレンズ素子（Ｅ４〜Ｅ１４）を含んでおり、像を縮小する負の総合倍率を備えることを特徴とする請求項１及び２のいずれかに記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項２２】
フォトリソグラフィック縮小投影カタディオプトリック光学対物レンズ（１００、２００）であって、
奇数のミラー（Ｍ１〜Ｍ３）を含む第１の光学グループ（Ｇ１）と、
前記第１の光学グループ（Ｇ１）よりも前方で像を結び、いくつかのレンズ素子（Ｅ４〜Ｅ１６）を含んでおり、像を縮小する負の総合倍率を備える、第２の屈折性の光学グループ（Ｇ２）が含まれており、
前記第１の光学グループ（Ｇ１）が虚像を生じるための折り曲げた幾何学的配列を備えており、前記第２の光学グループ（Ｇ２）が、前記虚像を受け取って、縮小し、少なくとも０．８０の開口数で像を形成し、前記第２の光学グループ（Ｇ２）を出るビームが、前記第１の光学グループ（Ｇ１）の第１のレンズ素子（Ｅ１）に入射するビームに対して平行に変位することを特徴とする対物レンズ。
【請求項２３】
前記第１の光学グループ（Ｇ１）に、単光路レンズ（Ｅ１）と二重通過レンズ・グループ（Ｅ２、Ｅ３）を備えたカタディオプトリック光学グループが含まれることを特徴とする請求項２２に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項２４】
前記第１の光学グループ（Ｇ１）に、凹面を備えた第２のミラー（Ｍ２）が、第３のミラー（Ｍ３）の凹面と向かい合い、前記第２のミラー（Ｍ２）が、前記第１の光学グループ（Ｇ１）内で折り曲げられたビームを受光して、前記第３のミラー（Ｍ３）の凸面に向けて前記ビームを反射するように配列された、少なくとも３つのミラー（Ｍ１〜Ｍ３）が含まれることを特徴とする請求項２２〜２３のいずれかに記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項２５】
前記第１の光学グループ（Ｇ１）から出射する光と、前記第１の光学グループ（Ｇ１）の第１のレンズ素子（Ｅ１）に入射するビームが、ほぼ平行な光軸に沿って伝搬するように配列された第１、第２の折り曲げミラー（Ｆ１、Ｆ２）によって、前記第１の光学グループ（Ｇ１）内において光が折り曲げられることを特徴とする請求項２４に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項２６】
前記第２の屈折光学グループ（Ｇ２）に、負レンズ素子より多くの正レンズが含まれることを特徴とする請求項２２〜２５のいずれかに記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項２７】
前記第１、第２の光学グループ（Ｇ１、Ｇ２）に少なくとも８つの非球面が含まれることを特徴とする請求項２２〜２５のいずれかに記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項２８】
前記第１の光学グループ（Ｇ１）に、少なくとも３つのミラー（Ｍ１〜Ｍ３）と２つの折り曲げミラー（Ｆ１、Ｆ２）が含まれており、前記３つのミラーのうちの２つ（Ｍ２、Ｍ３）が、前記光路に沿って、前記２つの折り曲げミラー（Ｆ１、Ｆ２）より像方向に配置され、前記２つのミラーの一方（Ｍ２）が、より像方向にある前記折り曲げミラー（Ｆ２）からの折り曲げビームを受光して、前記カタディオプトリック光学グループ（Ｇ１）の最も像方向のミラーに相当する２つのミラーのもう一方（Ｍ３）に向けて反射するようになっていることを特徴とする請求項２２〜２７のいずれかに記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項２９】
前記第１の光学グループ（Ｇ１）に、単光路レンズ（Ｅ１）と二重通過レンズ・グループ（Ｅ２、Ｅ３）が含まれており、前記二重通過レンズ・グループ（Ｅ２、Ｅ３）が第１と第２の折り曲げミラー（Ｆ１、Ｆ２）の間に配置されていることを特徴とする請求項２２〜２８のいずれかに記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項３０】
フォトリソグラフィック縮小投影カタディオプトリック光学対物レンズ（１００、２００）であって、
奇数のミラー（Ｍ１〜Ｍ３）を含む第１の光学グループ（Ｇ１）と、
前記第１の光学グループ（Ｇ１）よりも前方像方向に、いくつかのレンズ素子（Ｅ４〜Ｅ１６）を含んでおり、像を縮小する負の総合倍率を備える、第２のほぼ屈折性の光学グループ（Ｇ２）が含まれており、
前記第１の光学グループ（Ｇ１）が、折り曲げた軸外れフィールドの幾何学的配列を備えていて、少なくともほぼ０．８０の開口数で像を形成する前記第２の光学グループ（Ｇ２）について補償的収差補正を施すことを特徴とする対物レンズ。
【請求項３１】
ビーム・スプリッタ装置のないフォトリソグラフィック縮小投影カタディオプトリック光学対物レンズ（１００、２００）であって、
最も像方向の凸面鏡（Ｍ３）を含む、少なくとも３つの奇数のミラー（Ｍ１〜Ｍ３）を含む第１の光学グループ（Ｇ１）と、
ビームが前記第１の光学グループ（Ｇ１）の光路に沿って折り曲げられた後、前記第１の光学グループ（Ｇ１）の前記最も像方向の凸面鏡（Ｍ３）から前記ビームを受光する、前記第１の光学グループ（Ｇ１）より前方像方向にある屈折性の第２の光学グループ（Ｇ２）が含まれており、前記第２の光学グループ（Ｇ２）に、像を縮小するためのいくつかのレンズ素子（Ｅ４〜Ｅ１６）が含まれることを特徴とする対物レンズ。
【請求項３２】
前記第１の光学グループ（Ｇ１）に、第１のレンズ素子（Ｅ１）に入射したビームが２回折り曲げられた後、前記最も像方向の凸面鏡（Ｍ３）を含む反射性の像方向ミラー・グループ（Ｍ２、Ｍ３）によって受光されるように配列された、正レンズ（Ｅ１）と負レンズ・グループ（Ｅ２、Ｅ３）を備えるカタディオプトリック光学グループが含まれていることを特徴とする請求項３１に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項３３】
前記第２の光学グループ（Ｇ２）が、少なくともほぼ０．８０の開口数で像を形成することを特徴とする請求項３１または３２に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項３４】
前記対物レンズが、５７ｋｇのブランク質量を有し、フィールドが２２ｍｍ×６ｍｍで、少なくとも０．８５の開口数で機能することを特徴とする請求項３１または３２に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項３５】
前記第２の光学系（Ｇ２）が、少なくともほぼ０．８５の開口数で像を形成することを特徴とする請求項３１または３２に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項３６】
ＤＵＶ及びＶＵＶ光源からなる光源グループから選択された光源と、照射システムと、レチクルの操作、位置決め、走査のシステムと、請求項２、２２、３０、または、３１のいずれかに記載の投影対物レンズと、ウェーハの操作、位置決め、走査のシステムとが含まれている投影露光装置。
【請求項３７】
マイクロリソグラフィック縮小投影対物レンズ（１００、２００）であって、
凹面鏡（Ｍ１）と、前記凹面鏡（Ｍ１）まで進み、そこから戻されるように、光が２回通過する少なくとも１つの負レンズ（ＮＬ）を備えた第１の部分対物レンズと、
中間像（Ｉｍｉ）と、
２つの湾曲ミラー（Ｍ２、Ｍ３）及び複数のレンズ（Ｇ２）を備えた第２の部分対物レンズが含まれている
対物レンズ。
【請求項３８】
前記第２の部分対物レンズが、虚像を形成する２つの湾曲ミラー（Ｍ２、Ｍ３）と、像方向に後続する、縮小倍率のレンズ・グループ（Ｇ２）を備えることを特徴とする請求項３７に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項３９】
光学系開口（ＡＰ）が前記第２の部分対物レンズ内に配置され、純粋に屈折性のレンズ・グループだけが、前記光学系開口（ＡＰ）と像平面（ＭＰ）との間に配置されることを特徴とする請求項３７〜３８のいずれかに記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項４０】
前記第１の部分対物レンズが、前記中間像（Ｉｍｉ）を生じるカタディオプトリック光学系グループであり、前記第２の部分対物レンズに、前記虚像を生じさせる、反射光学グループとカタディオプトリック・グループからなる光学グループのうちのグループから選択された光学グループが含まれ、前記複数のレンズ（Ｇ２）に実像を生じさせるカタディオプトリック光学グループが含まれることを特徴とする請求項３７〜３９のいずれかに記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項４１】
前記複数のレンズ（Ｇ２）に、５つを超えるレンズ（Ｅ１１〜Ｅ１６）による正レンズグループが含まれ、純粋に屈折性のグループの最も像方向と逆方向のレンズが負レンズ（Ｅ１０）であることを特徴とする請求項３９〜４０のいずれかに記載の対物レンズ（１００、２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッパやマイクロリソグラフィ・システムのような縮小露光装置の光学系に関し、特に、紫外線波長領域におけるリソグラフィ性能を向上させることができるほど大きい開口数を備える、紫外線源に用いるのに適したカタディオプトリック縮小光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の回路パターンが近年ますます小型化される半導体素子の製造では、フォトリソグラフィが用いられる場合が多い。ウェーハ上にマスクまたはレチクルの像を形成するため投影光学装置が利用されるが、回路パターンがますます小さくなるにつれて、これらのパターンを印刷する露光装置の解像度の向上に対する要求が強まっている。この要求を満たすには、光源の波長を短くし、光学系（すなわち、投影レンズ）のＮＡ（開口数）を大きくしなければならない。
【０００３】
波長が２４８または１９３ナノメートルの照射源を用いて動作する、屈折グループを備えた光学系によって満足のいく解像度が得られた。半導体素子の要素または特徴形状のサイズが小さくなるにつれて、解像度を向上させることが可能な光学投影系の必要が増すことになる。フォトリソグラフィに用いられる光学投影系が解像することが可能な特徴形状のサイズを縮小するには、波長の短い電磁放射線を用いて、半導体ウェーハのような感光基板上にレチクルまたはマスクの像を投影しなければならない。
【０００４】
１９３ナノメートルの波長未満の電磁放射線を十分に伝送可能な屈折光学材料はごくわずかしないので、１９３ナノメートル以下の波長で機能する光学投影系における屈折素子は最小限に抑えるか、排除する必要がある。しかし、さらに小さい特徴形状を解像する要求によって、２００ｎｍ以下の極紫外線波長で機能する光学投影系が必要になり、従って、光学リソグラフィがより短い波長（例えば、遠紫外線（ＤＵＶ）または真空紫外線（ＶＵＶ））へと拡張されるにつれて、投影系の要件を満たすのがますます困難になる。例えば、１５７ｎｍの波長において、６５ｎｍの設計ルールに近づくには、開口数が少なくとも０．８０の投影系が必要になる。光学リソグラフィが１５７ｎｍに拡張されると、レジストや光源、さらには、より重要なフッ化カルシウムに関する問題によって、こうした波長で満足のいく機能を果たすことが可能なリソグラフィ・ツールの開発が大幅に遅延することになった。光源や材料に関連した技術的問題を受けて、投影系の開発において重要なのは、スペクトル帯域幅を約１ｐｍ程度に最大化し、同時に、利用される材料に関連した欠陥を最小限に抑える（すなわち、フッ化カルシウムのブランク質量を最小限に抑えるのが望ましい）ことについて調査し、それに焦点を絞ることである。
【０００５】
カタディオプトリック縮小光学系（すなわち、反射系と屈折系を組み合わせたもの）には、とりわけ、ステップ・アンド走査構成において、いくつかの利点があり、また、カタディオプトリック光学系は、前述の目的をかなえるのに特に適しているということが判明してからかなりの時間が経っている。いくつかの団体は、３６５ｎｍ以下の波長に関するカタディオプトリック光学系を開発するか、または、その開発を提案している。カタディオプトリック光学系の概念は、先行技術文献に記載のあるように、パラレル走査を可能にするため、光線クリアランスを設け、光路を伸ばしたビーム・スプリッタに関連して用いられるダイソン・タイプの構成に関連している（例えば、特許文献１、２、及び、３参照）。しかし、開口数が増すにつれて、ビーム・スプリッタの要素のサイズがかなり大きくなり、そのため、特に、波長が１５７ｎｍでは、キューブ・ビーム・スプリッタを製作するのに十分な品質（３次元において）の光学材料を調達しようとする試みは、リスクが大きくなるので、これらのカタディオプトリック光学系は重大な欠点がある。
【０００６】
キューブ・ビーム・スプリッタのサイズに関連した問題は、設計が許すなら、レチクルに近いか、または、その１ｘの共役が望ましい、カタディオプトリック光学系のスロット共役内にキューブ・ビーム・スプリッタを配置することによってよりうまく管理される。このビーム・スプリッタの位置によって、あまり骨を折らずに、いくつかの要因に応じて、キューブの長さ寸法を５０％まで縮めることができる。このタイプのビーム・スプリッタの配置に関する利点については、先行技術文献（例えば、特許文献４参照）に記載がある。さらに、先行技術文献には、いくつかの異なる実施態様を提示したものもあるが（例えば、特許文献５参照）、この基本概念は、特許文献４と同じである。
【０００７】
カタディオプトリック光学系からキューブ・ビーム・スプリッタを完全に取り除くことも可能である。アプローチの１つでは、２４８ｎｍで機能する、開口数が０．７０のグループを利用して、軸外れ設計が施される。先行技術文献には、このアプローチの他の例について開示のものもあり（例えば、特許文献６及び７参照）、さらに別の例を例示したものもある（例えば、特許文献８参照）。先行技術文献では、ビーム・スプリッタのない設計に関するいくつかの同様の例も得られる（例えば、特許文献９参照）。
【０００８】
「キューブレス」実施態様の多くは、共通の論旨、すなわち、カタディオプトリック光学グループには、単一ミラーだけしか含まれていないという論旨を共有している。おそらく、性能を改善するためには、追加ミラーを用いることも可能である。しかし、複数ミラーを備えた設計が研究されたが、これらの設計は、十分な大きさの開口数を実現することができないことが立証されたので、概ね失敗に終わった（例えば、特許文献１０、１１、１２、及び、１３参照）。
【０００９】
制限軸外れフィールド光学系を開示した先行技術文献（特許文献１４参照）には、もう１つの解決方法の提案が開示されている。この参考文献に開示の光学系には、第１の部分対物レンズに、二重通過負レンズが含まれていない。さらに、それに開示された実施態様は、非現実的な幾何学的配列であり、開口数が小さすぎて、紫外線波長領域におけるリソグラフィ性能を向上させることができない。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５，５３７，２６０号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７４２，４３６号明細書
【特許文献３】米国特許第５，８０５，３５７号明細書
【特許文献４】米国特許第５，０５２，７６３号明細書
【特許文献５】米国特許第５，８０８，８０５号明細書
【特許文献６】米国特許第６，１９５，２１３号明細書
【特許文献７】米国特許第６，３６２，９２６号明細書
【特許文献８】米国特許第５，８３５，２７５号明細書
【特許文献９】欧州特許出願公開第１１６８０２８号明細書
【特許文献１０】米国特許第４，６８５，７７７号明細書
【特許文献１１】米国特許第５，３２３，２６３号明細書
【特許文献１２】米国特許第５，５１５，２０７号明細書
【特許文献１３】米国特許第５，８１５，３１０号明細書
【特許文献１４】米国特許第４，４６９，４１４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、１５７ｎｍリソグラフィにおいて特に役に立つ、少なくとも０．８０の開口数で像を形成し、他の望ましい性能特性を含むカタディオプトリック光学投影系を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本明細書では、いくつかの望ましい実施態様に従って、さまざまなフォトリソグラフィ縮小投影カタディオプトリック対物レンズが得られる。典型的なカタディオプトリック光学投影系には、両方とも、第１の光学グループが第２のグループに対して縮小虚像を示すように構成された、第１の光学グループと第２の光学グループが含まれている。第１の光学グループは、少なくとも２つのレンズ素子と組み合わせられた３つのミラーから形成され、第２の光学グループは、第１の光学グループより前方の像方向にあって、いくつかのレンズを供えたほぼ屈折光学グループである。第２の光学グループによって像が縮小される。第１の光学グループは、第２の光学グループに補償的収差補正を施す。本対物レンズは、少なくとも０．８０の開口数で像を形成する。
【００１３】
この対物レンズは、偏光ビーム・スプリッタ・キューブを不要にするため、リング・フィールドの幾何学的配列をなすように、軸外れで用いられる設計を特徴とする。これによって、キューブの製造に関連した、また、キューブに偏光を送る照射系を設けることに関連した問題が解消される。換言すれば、典型的な対物レンズの設計によれば、像フィールドが軸外れにあるので、光ビームがミラーのそばを通り過ぎることになり、また、実際には、矩形スリットのほうがリング・スリットよりも望ましい場合が多い。従って、概して云えば、本対物レンズは、折り曲げた軸外れフィールドの幾何学的配列を有している。
【００１４】
本光学系によれば、互いに並行で、光軸に対して垂直なマスク及びウェーハ平面が得られ、ステップ／走査リソグラフィ構成において無制限の走査が可能になる。実施態様は、回転対称軸を備えているが、この光学系自体は、レチクルからウェーハまで同軸ではない。代わりに、いくつかの本実施態様において、この対物レンズは、折り曲げられた、軸外れ（リング）フィールドの幾何学的配列における屈折フィールド・グループを利用する。２つの独立した折り曲げミラーを組み込むことによって、本光学系は、この無制限のパラレル走査を可能にするように、ビームの光路を決めることが可能である。
【００１５】
いくつかの実施態様によれば、本光学系は、波長が１５７ｎｍまで拡張される光学リソグラフィ用途においてうまく機能する光学系が得られるように設計されている。この光学グループの構成により、１５７ｎｍの波長が望ましい、これら特定のマイクロリソグラフィ用途に対して、大きい開口数（０．８０以上のＮＡ）で機能することが可能な光学系が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本明細書において開示の本カタディオプトリック複数ミラー光学系は、従来のカタディオプトリック光学系に関連した欠陥を克服して、下記を含むいくつかの利点をもたらす。（１）ビーム・スプリッタが不要になる、（２）偏光イルミネータが同様に不要になる、（３）光学系において、本光学系を実施するために、新規のテクノロジを開発する必要がなくなる、（４）低ブランク質量設計（＜６０ｋｇ＞）が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の他の特徴及び利点については、添付の図面と合わせ読む時、下記の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１８】
本発明の以上の及びその他の特徴については、下記の詳細な説明及び本発明の例証となる実施態様を表わした図面からより容易に明らかになるであろう。
【００１９】
以上の利点を提供し、関連技術の光学系に関して上述の問題点を解決するため、いくつかの異なる実施形態によるカタディオプトリック光学投影系が得られる。カタディオプトリック光学投影系は、２つの別個の結像グループＧ１及びＧ２から形成されている。グループＧ１は、所望の場合、共役ストップ位置を設けて色収差を補正し、第２グループＧ２の収差とバランスさせる働きをする、前端カタディオプトリック・グループである。この第２グループＧ２は、屈折性であり、開口数が０．８０以上の光学系を実現可能にする。このカタディオプトリック光学系は、できれば、ビーム・スプリッタを利用せず、非同軸幾何学的配列を利用して、大きい開口数を実現する。
【００２０】
まず図１〜図２を参照すると、第１の実施形態によるカタディオプトリック光学複数ミラー（ＣＭＭ）投影縮小対物レンズ１００が例示されている。この実施形態の特定の詳細が、下記の表１に列挙されている。図１は、一般に、構成要素の構成を示す、直線状の位置における光学系１００を例示した光学系１００の略光学図であり、一方、図２は、１対の折り曲げミラーをグループＧ１に導入した後の、光学系１００の略光学図である。光学系１００は、２つの別個の機能グループ、すなわち、（１）３つのミラーと３つのレンズ素子を含むグループＧ１、及び、（２）１３の個別レンズ素子を含むグループＧ２に分割されるが、保護用の平行な平面板１０２を含むのも望ましい。実施形態の１つでは、保護用の平行な平面板１０２は、厚さ４ｍｍのＣａＦｌ板である。
【００２１】
グループＧ１には、物体平面の近くのレンズ素子Ｅ１〜Ｅ３が含まれており、凹面鏡Ｍ２及び凸面鏡Ｍ３が含まれている。グループＧ２には、図示のように、また、図１〜図２に関連して詳細に後述するように、レンズ素子Ｅ４〜Ｅ１６が含まれている。第１の実施形態による設計は、非同軸幾何学的配列を備えており、ビーム・スプリッタの利用は含んでいない。典型的な実施形態は回転対称軸を備えているが、無制限のパラレル走査を可能にするのに、折り曲げが必要になる。しかし、図１及び図２の設計では、軸外れフィールド・リングによって、マスク平面とウェーハ平面が平行になることを保証可能にするのに必要なビーム・クリアランスが得られるので、ビーム・スプリッタが不要である。グループＧ１は、約〜０．７ｘの縮小率で、ミラーＭ３の後ろに位置する縮小虚像を形成する。グループＧ２は、この虚像を捕らえて、像平面に利用可能な実像を形成する。Ｇ２は、０．２９ｘの縮小率で機能し、従って、光学系１００は０．２５ｘの縮小を実現することが可能になる。
【００２２】
図１に示す構成の光学系１００の欠点の１つは、グループＧ２とウェーハに対する物体平面（マスク）の位置決めにより、無制限パラレル走査を実現するのが極めて困難であるという点である。すなわち、走査装置は、Ｍ３とマスクの間に配置されることになり、従って、グループＧ１とグループＧ２の間に直接配置される。こうした位置決めによって、スキャナがＭ１（グループＧ１）とＭ２（グループＧ２）の間を進行する光を妨げることになり、従って、この構成が、無制限パラレル走査に適するのは容易ではない。
【００２３】
図１の実施形態が無制限パラレル走査を実現する方法は、図２の略光学図を検討することによって最もよく分かる。まず、像束を９６°の夾角で偏向させるため、第１の折り曲げミラーＦ１がレンズ素子Ｅ１の後に追加される。次に、像束の方向は、凹面鏡Ｍ１で反射させられて逆になる。第２の折り曲げミラーＦ２が、レンズ素子Ｅ２と凹面鏡Ｍ２の間の位置において、ビーム光路に追加される。この第２の折り曲げミラーＦ２は、像束を８４°の夾角で偏向させる働きをする。第２の折り曲げミラーＦ２は、物体平面から生じる光に対して平行な方向に、像束を向ける働きもする。従って、この構成によれば、互いに平行な平面内における、マスク（物体平面）とウェーハへの像束の入射が可能になり、従って、マスク位置とウェーハ位置の両方に無制限パラレル走査のための間隔が得られるのは明らかである。
【００２４】
色収差を補正するため、アパーチャ・ストップがグループＧ２内に設けられており、共役位置がミラーＭ１に近接してＧ１内にあるが、ちょうどミラーＭ１位置にあるわけではない。このため、レンズ素子Ｅ２／Ｅ３において負の主光線高さが得られる（レチクルにおいて正のフィールド高さの場合）。この主光線の高さが、外縁光線の符号やＥ２／Ｅ３対の負の度と組み合わせられると、グループＧ２からの横の色の影響をほぼ相殺する、横の色収差の影響を及ぼすことになるので好都合である。
【００２５】
まず、レンズ素子Ｅ２及びＥ３に含まれる強い負の度のため、屈折グループＧ２からの強い補正過度または正の影響を有効に相殺する、強い補正不足または負の近軸軸上色（ＰＡＣ）の影響を及ぼすことが可能になる。この補正メカニズムは、ミラーＭ１からの反射後、これらの素子を通る二重通過によって大幅に強化される。例えば、Ｇ１からのＰＡＣの横への影響は、−４１３．８ｎｍ／ｐｍであり、これによって、Ｇ２からの＋４２３．５ｎｍ／ｐｍのＰＡＣの横への影響が相殺される。
【００２６】
第２のミラーＭ２における外縁光線の高さが高いと、低い非ゼロの主光線高さ（例えば、−８ｍｍ〜−１２ｍｍ）を利用して、グループＧ２のレンズ素子Ｅ４〜Ｅ１６からの補正不足の横の残留近軸上色（ＰＬＣ）を相殺するのに必要な、補正過度のＰＬＣを発生することが可能になるということである。この技法を利用すると、＋３６．８ｎｍ／ｐｍの補正過度のＰＬＣの影響がグループＧ１に生じ、Ｇ２からの４８．８ｎｍ／ｐｍの補正不足のＰＬＣの影響が相殺され、残留値が＋１２ｎｍ／ｐｍになる。これは、横の色を最大フィールド高さの一部とみなすと、約０．６ｐｐｍに相当し、当該技術者には明らかなように、この基本概念に比較的わずかな変更を加えることによって、この残留影響を低減するさらなる改良が可能になる。さらに明らかなように、この基本概念をほとんど変更することなく、グループＧ１とＧ２の両方において別個のＰＬＣ補正を用いることも可能である。
【００２７】
第３のミラーＭ３の近くに形成される中間像は、かなりの収差を生じ、この収差の原因が論考に値するものではあることは明らかである。意図的に、中間像は過度のコマ収差を受け、従って、瞳周辺からの光線が中間像における主光線より下方に集束する。共役ストップからの下方周辺光線を光軸から離すとこのコマ収差が生じるが、次に、第２のミラーＭ２において必要なビーム・クリアランスが得られる。グループＧ１から誘発される大きい補正過度の影響がグループＧ２によって相殺されるのは明らかである。
【００２８】
単色収差は、グループＧ１とＧ２の間の相殺を介して補正される。これは、グループＧ２のレンズ素子Ｅ４〜Ｅ１６を「応力を受けない」状態にするやり方で実施される。「応力を受けない」という用語は、高次収差補正を促進するため、グループＧ２に対して急な光線の曲げが控えめに利用されることを表わしている。主光線と外縁光線の両方とも、この挙動を示す。このグループが「応力を受けない」という事実は、製造及びアセンブリを詳細に検討すると、有利である。表１には、コードＶのフォーマットで光学表面について述べた、完全な光学的説明が示されている。表２には、図２の第１の実施形態に関する性能面の利点が要約されている。
【００２９】
【表１】
2005533288.tif 000003
2005533288.tif 000004
2005533288.tif 000005
【００３０】
【表２】
2005533288.tif 000006
【００３１】
光学系１００は、フィールドにおいて単色で評価される、４．０ｍλの複合ＲＭＳ波面誤差を有している。フィールド・リング全体におけるＲＭＳ波面誤差は、３．２ｍλ〜４．９ｍλにわたるが、歪みは、全てのフィールド点において１ｎｍ以下である。近軸上色は、１２ｎｍ／ｐｍに補正されるが、横の近軸上色は、１２ｎｍ／ｐｍよりうまく補正される。他の補正手段も利用可能であるが、簡略にするため、これらの他の手段については開示しない。第１の実施形態の設計は、最新式のリソグラフィ・スキャナが必要とする「ゼロ収差」条件に取り組むものである。
【００３２】
表３には、光学系１００の非球面分析が列挙されている。いくつかの異なるプロファイルに特定の改善を施すことが可能であるが、非球面は、光学系１００の設計及び意図する用途にとって十分に満足のいくものである。表面の大部分は、両頂点に関して３００μｍを十分に下回り、３００ｎｍを超える半径をカバーする偏差を備えている。さらに、高次の非球面含有率は比較的低く、順次次数間で好ましい比率を示す。従って、図２の実施形態のために優れたヌルレンズを選択するのは、容易な仕事のはずである。
【００３３】
【表３】
2005533288.tif 000007
【００３４】
ここで、Ｒ頂点は、表面の頂点半径であり（すなわち、光軸Ｒにおける）、Ｒ包絡線は、非球状表面に最もよく当てはまる球面の半径である。
【００３５】
第１の実施形態の典型的な構成の１つによれば、グループＧ２には、負レンズ素子よりも多くの正レンズ素子が含まれている、すなわち、グループＧ２には、４つの負レンズ素子と９つの正レンズ素子が含まれている。この典型的な構成において、レンズ素子Ｅ１６（最も像方向のレンズ素子）は負レンズであり、レンズ素子Ｅ４（最も像方向と反対側のレンズ素子）は負レンズであり、レンズ素子Ｅ５〜Ｅ７は正レンズ素子であり、Ｅ８〜Ｅ９は負レンズ素子であり、Ｅ１０〜Ｅ１３は正レンズ素子であり、Ｅ１４は負レンズ素子であり、Ｅ１５は正レンズ素子である。
【００３６】
次に図３及び図４を参照すると、第２の実施形態によるカタディオプトリック光学ミラー（ＣＭＭ）投影縮小対物レンズ２００が例示されている。光学系２００は、図１〜図２の光学系１００と同様であり、従って、同様の構成要素は同様の付番が施されている。光学系２００は、光学系１００と比べて大きい開口数（例えば、０．８５以上）が得られるように構成されている。図３は、グループＧ１、Ｇ２の全体構造を示すため、光学系２００を直線状の幾何学的配列をなすように例示した、光学系２００の略光学図であり、一方、図４は、１対の折り曲げミラーをＧ１に導入して、折り曲げた幾何学的配列を形成させた後の光学系２００の略光学図である。光学系２００は、２つの別個の機能グループ、すなわち、（１）３つのミラーと３つのレンズ素子を含むグループＧ１、及び、（２）１３の個別レンズ素子を含むグループＧ２に分割されるが、例えば、厚さ４ｍｍのＣａＦｌ板１０２といった、保護用の平行な平面板を含むのも望ましい。第１の実施形態の場合と同様、図３に例示のように、第２の実施形態では、グループＧ１とＧ２との間の物体（マスク）の位置により、無制限パラレル走査が困難であることが明らかである（例えば、光ビームがＧ１からＧ２に送られる際、光を妨げる可能性がある）。
【００３７】
光学系２００は、４ｘの縮小率で、同じ２６ｍｍ×６ｍｍのフィールドに対して０．８５の開口数を実現する。光学系２００に含まれる正確な素子数は、光学系１００と同じであり、２つの光学系の相違はごくわずかであって、強い屈折結像グループ（すなわち、Ｇ２）の構成に見られる。すなわち、その特定領域の空隙では、高次収差補正がほとんど得られないため、レンズ素子Ｅ１５、Ｅ１６（図１〜図２の第１の実施形態の）は組み合わせられていた。さらに、レンズ素子Ｅ９は厚くされ、さらに、開口数の変化の関数としてのストップの動きの測定値に適応するように分割された。実際のストップ位置決めが繰り返され、テレセントリック性が、表４に記載の光学系２００の規定の細部によって明らかなように設定された。
【００３８】
【表４】
2005533288.tif 000008
2005533288.tif 000009
2005533288.tif 000010
【００３９】
第１の実施形態と同様、図４の折り曲げられた幾何学的配列の第２の実施形態では、第１の折り曲げミラーＦ１及び第２の折り曲げミラーＦ２が利用される。第１の折り曲げミラーＦ１は、像束を偏向させるため、レンズ素子Ｅ１の後に追加される。像束の方向は、次に、凹面鏡Ｍ１において逆になる。第２の折り曲げミラーＦ２は、レンズ素子Ｅ２と凹面鏡Ｍ２の間の光路に追加される。この第２の折り曲げミラーＦ２は、像束を偏向させ、物体平面から生じる光に対して平行な方向に向ける働きもする。第１、第２の折り曲げミラーＦ１、Ｆ２は、協働して、視線が変位するが、逸れないという保証が得られるようにする。
【００４０】
第２の実施形態の典型的な構造の１つによれば、グループＧ２には、負レンズ素子より多くの正レンズ素子が含まれる、すなわち、グループＧ２には、３つの負レンズ素子と、１０の正レンズ素子が含まれる。この典型的な構造では、レンズ素子Ｅ１６（最も像方向のレンズ素子）は正レンズであり、レンズ素子Ｅ４（最も像方向と反対側のレンズ素子）は負レンズであり、レンズ素子Ｅ５〜Ｅ７は正レンズ素子であり、レンズ素子Ｅ８は負レンズ素子であり、レンズ素子Ｅ９は正レンズ素子であり、レンズ素子Ｅ１０は負レンズ素子であり、レンズ素子Ｅ１１〜Ｅ１６は正レンズ素子である。
【００４１】
収差補正の原理は同じであるが、開口数に比例するように、いくつかの漸進的改良が施された。前方作動距離が２５ｍｍから２７．５ｍｍに延長され、追加設計修正によって、前方作動距離のさらなる延長が可能である。複合波長誤差は３．６ｍλであり、これは、図１及び図２に示した第１の実施形態の設計に比べて改善されている。２．５ｍλ〜４．１ｍλにわたる、フィールド・リング全域でのＲＭＳ波面誤差もよりうまく相殺される。重心歪みは３ｎｍ以下にまで低減する。表５、表６には、第２の実施形態の設計の概要が示されている。これらの表は、従って、図３、図４の設計をより高い補正状態にするためになされた追加修正を反映している。優れた歪み補正による４ｍλのレベルで、光学系２００の設計によれば、許容ｋ１ファクタで６５ｎｍの優れたＣＤ制御の処理が行われる。
【００４２】
【表５】
2005533288.tif 000011
【００４３】
【表６】
2005533288.tif 000012
【００４４】
表７には、光学系２００の非球面分析が例示さている。一般に、光学系２００の設計は、比較的穏やかな非球面を利用し、最も深い偏差が最も大きい半径の表面上に生じるように調整される。光学系２００の設計は、最小値が広範囲な設計パラメーターにあるので、わずかな修正で、球面数の減少及び素子数の減少の両方に関する改善が可能になることを表わしている。例えば、Ａ１７の非球面偏差は、８．５μｍにされたが、おそらく、この非球面は、多少の修正を加えることによって、取り除くことが可能である。
【００４５】
【表７】
2005533288.tif 000013
【００４６】
図１〜図４の第１、第２の実施形態は、改良されたリソグラフィ性能をこうした設計で実現可能であることを例示し、立証するために構成されたものである。リソグラフィ性能が実現されると、システムのブランク質量を最適化するのが望ましい、すなわち、ブランク質量の減量は、いくつかのマイクロリソグラフィ用途における利用に対応する仕様を備えた光学系を製造するのに望ましい。ブランク質量が容積と比例するのは周知のところであるため、ブランク質量を減量させる論理的な方法は、スケーリングによるものである。トラック長は、目標ブランク質量をもたらす比率で単純に短縮され、再最適化を利用することによって、光学系の性能が補われる（例えば、図４の光学系２００を直線状に伸ばすと、長さが約２６２５ｍｍの光学系が得られる）。
【００４７】
典型的な実施形態の１つでは、図３〜図４の光学系２００は、０．８４の比率で縮小され（すなわち、２０％の比率による縮小）、この結果、ブランク質量は、有効に、１１０．２ｋｇから５６．５ｋｇに減量された。この典型的な縮小された光学系が、１２５０ｍｍのマスクからウェーハまでの全トラック及び１００ｍｍの軸外れを例示したこの実施形態の折り曲げた幾何学的配列を示す図５に例示されている。この実施形態は、ただ単に図４の第２の実施形態を縮小したバージョンにすぎないので、２つのフィールド・グループ、すなわち、この実施形態のグループＧ１とＧ２は、同じ一般構成を備えている。すなわち、折り曲げた軸外れフィールドの幾何学的配列が、像束を偏向させ、また、物体平面から生じる光に対して平行な方向に像束を向けもする、折り曲げミラーＦ１、Ｆ２を含んでいる。
【００４８】
ブランク質量の減量にスケーリングを利用する欠点の１つは、選択された倍率で、前方作動距離、後方作動距離、光線クリアランス等を含む、全ての構造上のパラメータが縮小されるという点にある。従って多くの光学系は、スケーリングに適さない素子構成になっているため、また、１つ以上の従来のパラメータが、もはや、光学系によって満足のいく性能が得られなくなるほど、スケーリングによって大幅に変化するので、光学系のスケーリングは、必ずしも成功を示すものではない。好都合なことには、本光学系は、光学系の総合性能を低下させることなく、スケーリングを可能にする素子構成になっている。
【００４９】
表８には、ブランク質量を減量するために、光学系が縮小された、図５の実施形態に関する性能の要約が示されている。再最適化設計によって、ブランク質量の減量とレンズ直径の短縮の両方を施した状態で、性能は４〜５ｍλレベルに回復する。コードＶフォーマットで光学表面について記載した、表９には、この実施形態に関する完全な光学規定が列挙されている。この規定から明らかになるのは、フィールド・リングの内側半径が、この縮小実施形態の場合１２ｍｍまでであるということであり、２２ｍｍ幅のフィールド・リングのほうがより適しているということを意味する。これによって、過剰なオーバ走査及び補償不能な誘発ひずみに関連した問題が解消される。
【００５０】
【表８】
2005533288.tif 000014
【００５１】
【表９】
2005533288.tif 000015
2005533288.tif 000016
2005533288.tif 000017
【００５２】
下記の表１０には、この実施形態について設定された非球面が例示されている。
【００５３】
【表１０】
2005533288.tif 000018
【００５４】
本明細書に示された光学設計の説明では、ＤＵＶまたはＶＵＶリソグラフィにとって有利なカタディオプトリック光学投影系が明らかにされている。本実施形態は、１５７ｎｍのツール（スキャナ）に用いるように設計されたが、基本概念に波長の制限はなく、所望される特定の用途に適した屈折材料が存在する場合には、より短くても、より長くてもかまわない。
【００５５】
要するに、本明細書に開示のさまざまな光学系は、それぞれ、グループＧ１がグループＧ２に対して縮小虚像を示すように構成された、２つのグループＧ１及びＧ２から成るカタディオプトリック光学系であることを特徴とする。グループＧ２の機能は、ウェーハの平面に位置決めされる実像に対してこの虚像をリレーすることにある。グループＧ１は、その主な機能がマスクにおいてテレセントリック性が得られるようにし、軸上色収差の補正を可能にすることである、少なくとも２つのレンズ素子と組み合わせられた、３つのミラーから構成される。本明細書に開示の実施形態では、アパーチャ・ストップの像がミラーＭ１に近接して位置決めされる。
【００５６】
グループＧ２は、完全に屈折性であって、光学系の大部分をなし、ウェーハにおいて対応する大きい開口数（０．７５以上）をもたらすのが望ましい。このグループＧ２は、さらに、ウェーハ空間において最終像をテレセントリックにする。グループＧ１は、高次フィールド収差及びペッツヴァル和の補正を助けて、グループＧ２に含まれるレンズ素子の十分な緩和を可能にする。グループＧ１及びＧ２は、両方とも、表３、７、９に列挙された少なくとも８つの非球面を利用する。
【００５７】
本光学系は、折り曲げた軸外れフィールドの幾何学的配列をなす屈折フィールド・グループを利用する。この光学系は、軸外れフィールドの幾何学的配列において軸を外して用いられるので、ビーム・スプリッタ・キューブが不要であり、従って、ビーム・スプリッタ・キューブの利用に関連した面倒な問題はない（最も顕著なのは、ビーム・スプリッタ・キューブ自体の製造及びビーム・スプリッタ・キューブに偏光を送る照射系の設計）。結果として、本光学系では、レチクルにおける偏光を実施する必要がなくなる。
【００５８】
開示の実施形態では、中間像のコマ収差を利用して、この設計のＭ２／Ｍ３ミラー領域における適正な光線クリアランスを確保する。このコマ収差は、軸外れフィールドの傾斜を最小限に抑えるのを助けるために、この設計に追加される。
【００５９】
光学系は、互いに平行で、光軸に対して直交するマスク及びウェーハ平面を得て、ステップ／走査リソグラフィ構成における無制限走査を可能にする。
【００６０】
本実施形態は、回転対称軸を備えているが、光学系自体は、レチクルからマスクまで同軸ではない。本光学系の構成では、２つの独立した折り曲げミラーの利用に依存して、前述の無制限パラレル走査を可能にするようにビームの経路が決められる。図２、図４、図５には、折り曲げミラー構成が用いられた本実施形態が例示されている。
【００６１】
色収差の補正は、このカタディオプトリック構成の場合、単一光学材料を用いて実施される。横の色収差は、ミラーＭ１に近接した共役ストップ位置の近くにおける倍率の好ましい均衡を利用して、ほぼ相殺される。軸上色収差の補正は、グループＧ１におけるミラーＭ１位置に配置された負レンズ・グループを利用して、グループＧ２によって生じる色収差とほぼ同じ絶対値で、符号が逆の、軸上色収差の影響を加えることによって可能になる。この高レベルの軸上色収差補正によって、高スペクトル純度レーザが不要になり、従って、１ｐｍを超えるスペクトル帯域幅が可能になる。
【００６２】
本明細書に開示の典型的な実施形態には、０．８０の開口数で機能する２６ｍｍ×６ｍｍのフィールドを有する第１の実施形態が含まれており、第２の実施形態は、開示のように開口数が０．８５である。第２の実施形態の設計によって明らかなように、いくつかの修正を施すことによって、第１の実施形態とほぼ同じブランク質量で、同じ軸外れ（リング）フィールドの幾何学的配列を利用して、開口数を０．８５に拡張することが可能になる。第３の実施形態では、やはり０．８５の開口数で機能するが、第１、第２の実施形態のどちらかのレンズ材料の１／２だけしか利用しないように再設計された。
【００６３】
図４に示す本光学系のもう１つの形態では、対物レンズが設けられているが、この対物レンズには、凹面鏡（Ｍ１）と光が凹面鏡（Ｍ１）まで進み、そこから送り返されて２回透過する少なくとも１つの負レンズ（ＮＬ）とを備えた第１の部分対物レンズ、中間像（Ｉｍｉ）、２つの湾曲ミラー（Ｍ２、Ｍ３）と複数のレンズ（Ｇ２）とを備えた第２の部分対物レンズを含んでいる。中間像（Ｉｍｉ）は、従って、第１の部分対物レンズと第２の部分対物レンズの間に位置している。
【００６４】
第２の部分対物レンズは、虚像を形成するように構成され、配置された２つの湾曲ミラー（Ｍ２、Ｍ３）を備えている。レンズ・グループ（Ｇ２）は、２つの湾曲ミラー（Ｍ２、Ｍ３）から前方像方向に設けられており、縮小倍率をもたらすように構成されている。
【００６５】
光学系には、第２の部分対物レンズ内に配置された光学系開口（ＡＰ）が配置され、純粋な屈折レンズ・グループだけが、光学系開口（ＡＰ）と像平面（ＩＭＧ）の間に配置されている。従って、図４に示す典型的な実施形態によれば、光学系開口（ＡＰ）は、レンズ（Ｅ９）とレンズ（Ｅ１０）の間に配置される。この実施形態の場合、光学系開口（ＡＰ）と像平面（ＩＭＧ）の間に配置された屈折レンズ・グループには、１つの負レンズ（Ｅ１０）と６つの正レンズ（Ｅ１１〜Ｅ１６）が含まれている。
【００６６】
典型的な実施形態によれば、第１の部分対物レンズは、中間像（Ｉｍｉ）を生じるカタディオプトリック光学グループであり、第２の部分対物レンズは、虚像を生じるように、反射光学グループとカタディオプトリック・グループから成る光学グループのグループから選択された光学グループである。複数のレンズ（Ｇ２）は、実像を生じる屈折光学グループである。実施形態の１つによれば、複数のレンズ（Ｇ２）には、６つ以上のレンズからなる正レンズ・グループ（Ｅ１１〜Ｅ１６）が含まれており、純粋な屈折グループの最も像方向とは逆側のレンズは、負レンズ（Ｅ１０）に相当する。
【００６７】
明らかに、前述の特徴のうちの任意の特徴を任意の数だけ組み合わせた、対物レンズを構成することが可能である。従って、明らかに請求される特徴の組合せを任意の数だけ備えた、対物レンズを構成することが可能である。
【００６８】
本発明の典型的な図面及び特定の実施形態について解説し、例示してきたが、もちろん、本発明の範囲は、論考した特定の実施形態に制限されるものではない。従って、これらの実施形態は、制限ではなく、例証のためのものとみなさなければならず、もちろん、当該技術者が、付属の請求項に記載の本発明の範囲及びその同等物から逸脱することなく、それらの実施形態に変更を加えることが可能である。さらに、本発明によれば、付属の異なる請求項の特徴をさまざまに組み合わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】フィールド・グループが直線状の幾何学的配列で示された、第１の実施形態によるマイクロリソグラフィック投影縮小対物レンズを例示した概略図である。
【図２】折り曲げた幾何学的配列をなす１つのフィールド・グループを備えた、図１のマイクロリソグラフィック投影縮小対物レンズを例示した概略図である。
【図３】フィールド・グループが直線状の幾何学的配列で示された、第２の実施形態によるマイクロリソグラフィック投影縮小対物レンズを例示した概略図である。
【図４】折り曲げた幾何学的配列をなす１つのフィールド・グループを備えた、図３によるマイクロリソグラフィック投影縮小対物レンズを例示した概略図である。
【図５】折り曲げた幾何学的配列をなす１つのフィールド・グループを備えた、第３の実施形態によるマイクロリソグラフィック投影縮小対物レンズを例示した概略図である。
【図１】
2005533288.tif 000019
【図２】
2005533288.tif 000020
【図３】
2005533288.tif 000021
【図４】
2005533288.tif 000022
【図５】
2005533288.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月16日(2005.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロリソグラフィック縮小投影カタディオプトリック光学対物レンズ（１００、２００）であって、
折り曲げた軸外れフィールドの幾何学的配列をなすように配列され、光を折り曲げて、物体平面と像平面が互いに平行で、光軸に対し直交し、ステップ／走査リソグラフィック構成による無制限走査を可能にする反射フィールド・グループを組み込んだ、虚像を生じさせるカタディオプトリック光学グループ（Ｇ１）と、
前記虚像を受け取って、実像を形成するための屈折光学グループ（Ｇ２）とを含む対物レンズ。
【請求項２】
前記カタディオプトリック光学グループ（Ｇ１）に、少なくとも３つのレンズ素子（Ｅ１〜Ｅ３）が含まれることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項３】
前記カタディオプトリック光学グループ（Ｇ１）に、３つのミラー（Ｍ１〜Ｍ３）と、２つの折り曲げ平面鏡（Ｆ１、Ｆ２）が含まれることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項４】
２つのミラー（Ｍ２、Ｍ３）が前記２つの折り曲げ平面鏡（Ｆ１、Ｆ２）の下流に配置されることを特徴とする請求項３に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項５】
前記２つの折り曲げ平面鏡（Ｆ１、Ｆ２）の下流の２つのミラー（Ｍ２、Ｍ３）が、それぞれ、凹面鏡と凸面鏡であることを特徴とする請求項４に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項６】
前記凸面鏡（Ｍ３）が最も像方向のミラーであることを特徴とする請求項５に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項７】
折り曲げミラーの一方（Ｆ２）が、前記カタディオプトリック光学系グループ（Ｇ１）の前記最も像方向のレンズ素子（Ｅ２）より上流にあることを特徴とする請求項３に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項８】
前記最も像方向の折り曲げミラー（Ｆ２）が、第２のレンズ素子（Ｅ２）と第２のミラー（Ｍ２）の間に配置され、前記最も像方向の折り曲げミラー（Ｆ２）がビームを偏向して、前記物体平面から生じるビームに対して平行な方向に向けることを特徴とする請求項３に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項９】
前記実像が少なくとも０．８０の開口数で形成されることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１０】
前記実像が少なくとも０．８５の開口数で形成されることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１１】
前記カタディオプトリック光学グループ（Ｇ１）に、２回折り曲げられた後の、ビームを受光する最も像方向の凸面鏡（Ｍ３）を含み、前記屈折光学グループ（Ｇ２）が、前記最も像方向の凸面鏡（Ｍ３）からのビームを受光することを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１２】
折り曲げミラーの一方（Ｆ２）と前記２つのミラー（Ｍ２、Ｍ３）が、前記カタディオプトリック光学グループ（Ｇ１）の前記最も像方向へのレンズ素子（Ｅ２）より上流にあることを特徴とする請求項３に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１３】
前記２つのミラー（Ｍ２、Ｍ３）が、前記両方の折り曲げミラー（Ｆ１、Ｆ２）より像方向側にあり、前記２つのミラーの一方（Ｍ２）が、第２の折り曲げミラー（Ｆ２）から前記折り曲げビームを受光して、前記カタディオプトリック光学グループ（Ｇ１）の前記最も像方向のミラーに相当する前記２つのミラーのもう一方（Ｍ３）に向けて反射することを特徴とする請求項３に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１４】
前記カタディオプトリック光学グループ（Ｇ１）に、単光路レンズ素子（Ｅ１）と、前記単光路レンズ素子（Ｅ１）に入射し、前記屈折光学グループ（Ｇ２）から出射するビームが、ほぼ平行軸に沿って伝搬するように配列された第１、第２の折り曲げミラー（Ｆ１、Ｆ２）が含まれることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１５】
前記屈折光学グループ（Ｇ２）の最も像方向と逆方向のレンズ素子（Ｅ４）が負レンズで、前記屈折光学グループ（Ｇ２）の最も像方向のレンズ素子（Ｅ１６）が正レンズであることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１６】
第２及び第３のミラー（Ｍ２、Ｍ３）が、前記２つの折り曲げミラー（Ｆ１、Ｆ２）及び前記３つのレンズ素子（Ｅ１〜Ｅ３）のそれぞれより上流に配置されており、前記第２のミラー（Ｍ２）が、前記最も像方向のミラー（Ｆ２）から前記折り曲げビームを受光して、前記屈折光学グループ（Ｇ２）に光に向けて光を反射する前記第３の凸面鏡（Ｍ３）に向けて前記ビームを反射することを特徴とする請求項３に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１７】
前記カタディオプトリック光学グループ（Ｇ１）に、２つの折り曲げミラー（Ｆ１、Ｆ２）と、最も像方向の折り曲げミラー（Ｆ２）の上流にある反射グループ（Ｍ２、Ｍ３）とが含まれ、前記反射グループ（Ｍ２、Ｍ３）に１つの凹面鏡と１つの凸面鏡が含まれることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１８】
さらに、前記２つの折り曲げミラー（Ｆ１、Ｆ２）間に配置された負レンズ・グループ（Ｅ２、Ｅ３）が含まれることを特徴とする請求項１７に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項１９】
前記屈折光学グループ（Ｇ２）に、負レンズ素子より多くの正レンズ素子が含まれることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項２０】
前記屈折光学グループ（Ｇ２）が、いくつかのレンズ素子（Ｅ４〜Ｅ１４）を含んでおり、像を縮小する負の総合倍率を備えることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ（１００、２００）。
【請求項２１】
ＤＵＶ及びＶＵＶ光源からなる光源グループから選択された光源と、照射システムと、レチクルの操作、位置決め、走査のシステムと、請求項１に記載の投影対物レンズと、ウェーハの操作、位置決め、走査のシステムとが含まれている投影露光装置。
【国際調査報告】
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