(57)【要約】第１のフィールド平面（７）を中間像（１１）上に投影し、第１の中心ミラー・アパーチャ（１５）備えた第１の凸面ミラー（１３）ならびに第２の中心ミラー・アパーチャ（１９）備えた第２の凹面ミラー（１７）を備え、第１のミラー（１３）は、第２のミラー（１７）’からの第１の軸方向間隔を有し、第２のミラー（１７）は、中間像（１１）からの第２の軸方向間隔を有し、第１の軸方向間隔対第２の軸方向間隔の比が０．９５と１．０５の間の値、特に０．９８と１．０２の間の値を有する第１の部分対物鏡（３）、および中間像（１１）を第２のフィールド平面（９）上に投影し、第３の中心ミラー・アパーチャ（２３）備えた第３の凹面ミラー（２１）ならびに第４の中心ミラー・アパーチャ（２７）１備えた第４の凹面ミラー（２５）を備え、第３のミラー（２１）は、第２のフィールド平面（９）からの第３の軸方向間隔ＺＭ３−ＩＭを有し、それが第２のフィールド平面（９）内の開口率ＮＡおよび第３のミラー（２１）の直径ＤＵＭ３と関係：（Ｉ）を有する、第２の部分対物鏡（５）を備える対物鏡（１）であって、当該対物鏡（１）は、絶対値が第１のフィールド平面（７）の、第２のフィールド平面（９）からの軸方向間隔より大きいペッツバル半径を有する。
2005500566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のフィールド平面（７，２０７，３０７）を中間像（１１，２１１，３１１）上に投影し、第１の中心ミラー・アパーチャ（１５，２１５，３１５）備えた第１の凸面ミラー（１３，２１３，３１３）および第２の中心ミラー・アパーチャ（１９，２１９，３１９）備えた第２の凹面ミラー（１７，２１７，３１７）を備え、前記第１のミラー（１３，２１３，３１３）は、前記第２のミラー（１７，２１７，３１７）から第１の軸方向間隔を有し、前記第２のミラー（１７，２１７，３１７）は、前記中間像（１１，２１１，３１１）から第２の軸方向間隔を有し、前記第１の軸方向間隔対前記第２の軸方向間隔の比が０．９５と１．０５の間の値を有し、特にそれが０．９８と１．０２の間の値である、第１の部分対物鏡（３，２０３，３０３）；および、
前記中間像（１１，２１１，３１１）を第２のフィールド平面（９，２０９，３０９）上に投影し、第３の中心ミラー・アパーチャ（２３，２２３，３２３）備えた第３の凹面ミラー（２１，２２１，３２１）および第４の中心ミラー・アパーチャ（２７，２２７，３２７）備えた第４の凹面ミラー（２５，２２５，３２５）を備え、前記第３のミラー（２１，２２１，３２１）は、前記第２のフィールド平面（９，２０９，３０９）から第３の軸方向間隔ＺM3−IMを有し、それが前記第２のフィールド平面（９，２０９，３０９）内の開口率ＮＡおよび第３のミラー（２１，２２１，３２１）の直径ＤｕM3と次に示す関係を有する、第２の部分対物鏡（５，２０５，３０５）、
０．０３・ＤｕM3＋５．０ｍｍ＜ＺM3−IM＜０．２５・ＤｕM3／ｔａｎ（ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ））
を備え、
絶対値が前記第１のフィールド平面（７，２０７，３０７）の、前記第２のフィールド平面（９，２０９，３０９）からの軸方向間隔より大きいペッツバル半径を有する対物鏡（１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１）。
【請求項２】
前記第２のフィールド平面（９，２０９，３０９）内における前記開口率に対する、光線の前記第２のフィールド平面（９，２０９，３０９）内における、ミラー・アパーチャによってビネットを受けない最小アパーチャ角度のサインの比として定義されるアパーチャ・オブスキュレーションを前記対物鏡（１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１）が有し、それにおいて前記アパーチャ・オブスキュレーションが０．６より小さい値、特に０．５より小さい値を有する請求項１記載の対物鏡（１，２０１，３０１）。
【請求項３】
前記アパーチャ・オブスキュレーション対する、前記第２のフィールド平面（９，２０９，３０９）内における前記開口率の比が１．２より大きく、特に１．５より大きい請求項２記載の対物鏡（１，２０１，３０１）。
【請求項４】
前記第２のフィールド平面（９，２０９，３０９）内における前記開口率が０．３より大きく、特に０．４より大きく、特に好ましくは０．６より大きい請求項１〜３のいずれかに記載の対物鏡（１，２０１，３０１）。
【請求項５】
前記第１のフィールド平面（７，２０７，３０７）と前記第２のフィールド平面（９，２０９，３０９）の間において、前記対物鏡（１，２０１，３０１）が４：１より大きく、特に１０：１より大きく、特に好ましくは２０：１より大きい像スケール比を有する請求項１〜４のいずれかに記載の対物鏡（１，２０１，３０１）。
【請求項６】
前記第１のフィールド平面（７，２０７，３０７）と前記中間像（１１，２１１，３１１）の間、および前記中間像（１１，２１１，３１１）と前記第２のフィールド平面（９，２０９，３０９）の間において、前記対物鏡（１，２０１，３０１）が、それぞれ１：１より大きく、特に１．１：１より大きい像スケール比を有する請求項１〜５のいずれかに記載の対物鏡（１，２０１，３０１）。
【請求項７】
前記第１のフィールド平面（７，２０７，３０７）と前記中間像（１１，２１１，３１１）の間において、前記対物鏡（１，２０１，３０１）が３：１より大きく、特に５：１より大きく、特に好ましくは１０：１より大きい像スケール比を有する請求項１〜６のいずれかに記載の対物鏡（１，２０１，３０１）。
【請求項８】
第１のミラー（１３，２１３，３１３）に対する第２のミラー（１７，２１７，３１７）の直径の比が、３：１より大きく、特に５：１より大きい請求項１〜７のいずれかに記載の対物鏡（１，２０１，３０１）。
【請求項９】
前記第４のミラー（２５）および前記第１のミラー（１３）が、前記第１のフィールド平面（７）の前記第２のフィールド平面（９）からの軸方向間隔の１０％より小さい軸方向間隔を有する請求項１〜８のいずれかに記載の対物鏡（１）。
【請求項１０】
前記対物鏡（１）が、４つのミラー（１３，１７，２１，２５）からなる請求項１〜９のいずれかに記載の対物鏡（１）。
【請求項１１】
前記中間像（２１１）と第３のミラー（２２１，３２１）の間において、前記対物鏡（２０１，３０１）が、第５の中心ミラー・アパーチャ（２４７，３４７）備えた第５のミラー（２４５，３４５）および第６の中心ミラー・アパーチャ（２５１，３５１）備えた第６のミラー（２４９，３４９）を備え、前記第６のミラー（２４９，３４９）と前記第３のミラー（２２１，３２１）の間に後続中間像（２４３，３４３）が配置される請求項１〜９のいずれかに記載の対物鏡（２０１，３０１）。
【請求項１２】
前記第５のミラー（２４５，３４５）が凹面ミラーであり、前記第６のミラー（２４９，３４９）が凹面ミラーである請求項１１記載の対物鏡（２０１，３０１）。
【請求項１３】
前記後続中間像（２４３，３４３）の、前記第５のミラー（２４５，３４５）からの軸方向間隔が、前記第１のフィールド平面（２０７，３０７）の、前記第２のフィールド平面（２０９，３０９）からの軸方向間隔の５％より小さい請求項１１および１２のいずれかに記載の対物鏡（２０１，３０１）。
【請求項１４】
前記第６のミラー（２４９，３４９）および前記第１のミラー（２１３，３１３）が、前記第１のフィールド平面（２０７，３０７）の、前記第２のフィールド平面（２０９，３０９）からの軸方向間隔の１０％より小さい軸方向間隔を有する請求項１１〜１３のいずれかに記載の対物鏡（２０１，３０１）。
【請求項１５】
前記第５のミラー（２４５，３４５）と前記第４のミラー（２２５，３２５）が、前記第１のフィールド平面（２０７，３０７）の、前記第２のフィールド平面（２０９，３０９）からの軸方向間隔の１０％より小さい軸方向間隔を有する請求項１１〜１４のいずれかに記載の対物鏡（２０１，３０１）。
【請求項１６】
前記対物鏡（２０１，３０１）が、６個のミラー（２１３，２１７，２２１，２２５，２４５，２４９，３１３，３１７，３２１，３２５，３４５，３４９）からなる請求項１１〜１５のいずれかに記載の対物鏡（２０１，３０１）。
【請求項１７】
前記対物鏡が、前記第１のフィールド平面（７，２０７，３０７）と前記第１の部分対物鏡（３，２０３，３０３）の間に自由作動距離（ＦＷＤObj）を有し、それが前記第１のフィールド平面（７，２０７，３０７）の、前記第２のフィールド平面（９，２０９，３０９）からの軸方向間隔の２０％より大きい軸方向間隔を有する請求項１〜１６のいずれかに記載の対物鏡（１，２０１，３０１）。
【請求項１８】
前記対物鏡（１，２０１，３０１）が、前記第２のフィールド平面（９，２０９，３０９）内において、収差が修正された直径が１．０ｍｍより大きいフィールドを有する請求項１〜１７のいずれかに記載の対物鏡（１，２０１，３０１）。
【請求項１９】
前記対物鏡（１，２０１，３０１）が前記第２のフィールド平面（９，２０９，３０９）内において球面収差を有し、前記第１のフィールド平面（７，２０７，３０７）の、前記第２のフィールド平面（９，２０９，３０９）からの軸方向間隔に対する前記球面収差の比が、１０−5より小さい請求項１〜１８のいずれかに記載の対物鏡（１，２０１，３０１）。
【請求項２０】
前記第１のフィールド平面（７，２０７，３０７）の、前記第２のフィールド平面（９，２０９，３０９）からの軸方向間隔が大きくとも３０００ｍｍである請求項１〜１９のいずれかに記載の対物鏡（１，２０１，３０１）。
【請求項２１】
前記対物鏡（１，２０１，３０１，４０１，５０１）が、前記第１のフィールド平面（７，２０７，３０７）内の物体を、縮小する形態で前記第２のフィールド平面（９，２０９，３０９）内のイメージ上に投影する、特にリソグラフィ用の投影対物鏡とする請求項１〜２０のいずれかに記載の対物鏡（１，２０１，３０１，４０１，５０１）。
【請求項２２】
照明システム（５５５）および請求項２１に従った、構造形成マスク（５７９）を感光性基板（５７１）に投影する投影対物鏡（５０１）を有するリソグラフィ投影露光装置（５５３）。
【請求項２３】
請求項２２に従ったリソグラフィ投影露光装置（５５３）によって感光性基板（５７１）を露光する方法であって、前記構造形成マスク（５７９）が光線束を用いて前記照明システム（５５５）によって投影され、前記投影対物鏡（５０１）によって前記感光性基板（５７１）上に投影される前記マスク（５７９）によって前記光線束が構造化され、それによって前記基板（５７１）が露光される方法。
【請求項２４】
照明システム（４５５）および請求項２１に従った、駆動可能なマイクロミラー・アレイ（４６７）を感光性基板（４７１）上に投影する投影対物鏡（４０１）を備えるリソグラフィ投影露光装置（４５３）。
【請求項２５】
請求項２４に従ったリソグラフィ投影露光装置（４５３）によって感光性基板（４７１）を露光する方法であって、前記駆動可能なマイクロミラー・アレイ（４６７）が前記照明システム（４５５）によって照明され、光線束が前記マイクロミラー・アレイ（４６７）のマイクロミラーにおいて反射され、前記マイクロミラー・アレイ（４６７）のマイクロミラーがコントロール・ユニット（４７７）によって、所定パターンに従って前記光線束の一部だけが前記投影対物鏡（４０１）を通って前記感光性基板（４７１）に到達するように駆動され、かつ前記感光性基板（４７１）が、伝達された光線束によって、前記所定パターンに従って露光される方法。
【請求項２６】
前記対物鏡（１，２０１，３０１，６０１）が前記第２のフィールド平面（９，２０９，３０９）内の物体を拡大するように前記第１のフィールド平面（７，２０７，３０７）内のイメージに投影する、特に検査対物鏡とする請求項１〜２０のいずれかに記載の対物鏡（１，２０１，３０１，６０１）。
【請求項２７】
照明システム（６８３）および請求項２６に従った、前記第２のフィールド平面内に配置された物体（６９１）の表面を前記第１のフィールド平面上に配置される観察ユニット（６９５）の入り口表面（６９３）上に投影する対物鏡（６０１）を備える、表面、特にウエハの表面を観察するための検査システム（６８１）。
【請求項２８】
請求項２７に従った検査システム（６８１）によって表面を観察する方法であって、物体（６９１）の表面、特にウエハの表面が前記照明システム（６８３）によって照明され、光線束の光線が各種方向に、位置の関数として前記表面上の構造により回折され、回折された光線が前記対物鏡（６０１）によって、前記観察ユニット（６９５）の前記入り口表面（６９３）上に投影される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中心ミラー・アパーチャがひとみオブスキュレーション(pupil obscration)をもたらすミラーを有する対物鏡に関する。この場合、対物鏡が２つの部分対物鏡を有し、その第１の部分対物鏡は、第１のフィールド平面を中間像上に投影し、第２の部分対物鏡は、中間像を第２のフィールド平面上に投影する。この種の対物鏡は、たとえばマイクロリソグラフィにおける投影対物鏡として、あるいは表面、特にウエハの表面を観察するための検査対物鏡として使用される。
【従来の技術】
【０００２】
マイクロリソグラフィ投影露光装置における応用のためのひとみオブスキュレーションおよび中間像を伴う反射光縮小対物鏡を特許文献１から知ることができる。図２および図３に例示されている実施態様は、第１の部分対物鏡および第２の部分対物鏡を含む対物鏡を示している。この場合の２つの部分対物鏡は、異なるサイズの倍率を伴う互いに対向する２つの擬似シュワルツシルド対物鏡を構成する。この擬似シュワルツシルド対物鏡は、それぞれが中心ミラー・アパーチャを有する凸面および凹面ミラーから構成される。そこに示されている対物鏡の場合は、０．３８もしくは０．３３のアパーチャ・オブスキュレーションが、像側の開口率の０．３と比べると比較的大きい。さらに対物鏡の倍率が、０．６ないしは０．４しかない。中間像における開口率は、２つの互いに対向する擬似シュワルツシルド対物鏡という構成に起因して像平面内におけるより大きくなっている。
【０００３】
特許文献２には、ひとみオブスキュレーションを伴うが、中間像を伴わないＥＵＶ（極紫外線）リソグラフィ用の反射投影対物鏡が開示されている。この場合の投影対物鏡は、中心ミラー・アパーチャを備えた凸面ミラーおよび中心ミラー・アパーチャ伴う凹面ミラーを備えている。物体平面から放射された光線は、２つのミラーで４回反射した後に像平面に入射する。像側の開口率は、アパーチャ・オブスキュレーションが０．４から０．７までの間にある場合に、わずかに０．０８と０．３の間にしかならない。例示の実施態様における倍率は、−０．３から−０．２までの間になる。
【０００４】
特許文献３には、別の、ひとみオブスキュレーションを伴うが、中間像を伴わないＥＵＶリソグラフィ用の反射投影対物鏡が開示されている。この場合においては、投影対物鏡が１対の球面ミラーを備え、それらが多層コートされており、かつ共通の曲率中心を有している。この場合、第１のミラーが凸面ミラーとなり、第２のミラーが凹面ミラーとなる。しかしながら、これらのシュワルツシルド・タイプの対物鏡は、大きな像面湾曲を有しており、そのため特許文献３は、構造形成マスク（レチクル）を湾曲した基板に適用することを提案している。
【０００５】
ひとみオブスキュレーションおよび中間像を伴うＥＵＶリソグラフィ用の反射投影対物鏡は、特許文献４にも開示されている。物体平面と中間像の間に配置される第１の部分対物鏡が、この場合には４もしくは６のミラーを備え、ミラーが開口絞り平面内に配置される限りではそれらが軸外に挿入されている。この場合には第１の部分対物鏡がひとみオブスキュレーションを招かない。第２の部分対物鏡は、軸外ミラー・アパーチャを備えた凸面ミラー、および軸外ミラー・アパーチャを備えた凹面ミラーを備えている。幾何学的に像平面のもっとも近くにあるミラーは凸面ミラーであり、そのミラー基板の厚さが光軸上でもっとも厚くなる。これは、像側の自由作動距離ならびに凸面ミラーの基板の厚さを考慮したとき、より大きなアパーチャ・オブスキュレーションをもたらす。それに加えて、凸面ミラーは、発散性の光学倍率を有することから一般に凹面ミラーより直径が小さい。しかしながら、ミラーの直径が小さい場合には、ミラー・オブスキュレーション、すなわちミラー・アパーチャの直径に対するミラーの直径の比がより好ましいものでなくなる。
【０００６】
特許文献５には、ひとみオブスキュレーションを伴うが、中間像を伴わない反射光マイクロスコープ対物鏡が開示されている。これは、中心ミラー・アパーチャを伴わない凸面ミラー、および中心ミラー・アパーチャを備えた凹面ミラーを備えている。この構成においては、凹面ミラーにおける反射の後の光線が凸面ミラー内のミラー・アパーチャを通らずに、第１のミラーの外側を通ってガイドされる。これは、凸面ミラーによる非常に高いアパーチャ・オブスキュレーションを招く。
【０００７】
非特許文献１には、球面プライマリ・ミラーの下流に、修正対物鏡を有し、それがプライマリ・ミラーによって生成された球面収差およびコマを修正した反射型望遠鏡を開示している。この場合においては、修正対物鏡がプライマリ・ミラーによって形成された中間像を、倍率３．５で拡大して像平面上に投影する。この場合の対物鏡は、中間像を後続中間像上に投影する２つの凹面ミラー、および当該後続中間像を望遠鏡の像平面上に投影する凹面ミラーおよび凸面ミラーから構成される１対のミラーを備えている。プライマリ・ミラーによって形成された中間像の後続の中間像上への投影は、−０．９の倍率を伴う縮小であるが、当該後続中間像の、望遠鏡の像平面上への投影は、−３．７５の倍率を伴う拡大になる。開口率は、望遠鏡の像平面において０．１であり、中間像において０．３４５である。対物鏡は、このミラー・アパーチャに起因してひとみオブスキュレーションを有し、開口率と比べるとそれが比較的大きい。また修正対物鏡は、凸面ミラーがわずかな曲率しか有していないため、比較的大きな像面湾曲を有する。
【０００８】
望遠鏡用の修正対物鏡は、非特許文献２にも開示されている。この光学設計は、前述した修正対物鏡に非常に類似している。示されている修正対物鏡に使用されているものは、まったくの凹面ミラーであり、したがって像面湾曲が比較的大きい。
【０００９】
非特許文献３には、駆動可能なマイクロミラー・アレイが開示されている。投影露光装置内に投影される対象としてのそれらの使用は、特許文献６、特許文献７、特許文献８、および特許文献９の内容を構成する。しかしながら、それらに例示されている実施態様においては、それぞれの投影対物鏡が略図的に示されているだけである。いわゆるマスクレス・リソグラフィの要件に適合される投影対物鏡に関する具体例の実施態様は、これらの特許の中に含まれていない。
【００１０】
特許文献１０には、ひとみオブスキュレーションならびに中間像を伴う反射屈折投影対物鏡が開示されている。この場合においては、対物鏡が屈折および反射屈折部分対物鏡を有し、広いＵＶ波長領域に使用される。色補正のためのレンズに加えて、凹面ミラーならびに概略で平面のミラーが反射屈折部分対物鏡内に配置される。レンズの使用に起因して、ＥＵＶ波長（＜２０ｎｍ）の場合にはこの対物鏡を使用することが不可能になる。この投影対物鏡は、たとえばウエハ表面を観察するための検査システムに使用される。
【００１１】
【特許文献１】
欧州特許第ＥＰ  ０  ２６７  ７６６  Ａ２号
【特許文献２】
米国特許第５，２１２，５８８号
【特許文献３】
米国特許第５，００３，５６７号
【特許文献４】
欧州特許第ＥＰ  １  ０９３  ０２１  Ａ２号
【特許文献５】
米国特許第４，８６３，２５３号
【特許文献６】
米国特許第５，５２３，１９３号
【特許文献７】
米国特許第５，６９１，５４１号
【特許文献８】
米国特許第６，０６０，２２４号
【特許文献９】
米国特許第５，８７０，１７６号
【特許文献１０】
独国特許第ＤＥ  １９７  ３１  ２９１  Ｃ２号
【特許文献１１】
米国特許第６，１９８，７９３号
【特許文献１２】
独国特許第ＤＥ  １９９  ０３  ８０７号
【非特許文献１】
ギル・モレット（Ｇｉｌ  Ｍｏｒｅｔｔｏ）著「超大型望遠鏡のための無球面収差修正器設計（Ａｐｌａｎａｔｉｃ  ｃｏｒｒｅｃｔｏｒ  ｄｅｓｉｇｎｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ  ｌａｒｇｅ  ｔｅｌｅｓｃｏｐｅ）」アプライド・オプティクス（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ）第３９巻第１６号、２０００年６月１日、ｐ．２８０５−２８１２
【非特許文献２】
アール．ケー．ユングクイスト（Ｒ．Ｋ．Ｊｕｎｇｑｕｉｓｔ）著「ホビー−エバリー・望遠鏡４ミラー球面収差修正器の光学設計（Ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｈｏｂｂｙ−Ｅｂｅｒｌｙ  Ｔｅｌｅｓｃｏｐｅ  Ｆｏｕｒ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ  Ｃｏｒｒｅｃｔｏｒ）」ＳＰＩＥ第３７７９巻、１９９９年７月、ｐ．２−１６
【非特許文献３】
エム．エー．ミグナード（Ｍ．Ａ．Ｍｉｇｎａｒｄ）著「投影ＴＶ用ディジタル・マイクロミラー・アレイ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ａｒｒａｙ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ＴＶ）」ソリッド・ステートテクノロジ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）１９９４年７月、ｐ．６３−６８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の１つの目的は、ひとみオブスキュレーションを伴う投影対物鏡を改良することであり、特にアパーチャ・オブスキュレーションを縮小することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的は、請求項１に従った対物鏡、請求項２２ならびに２４に従ったリソグラフィ投影露光装置、請求項２３ならびに２５に従った感光性基板を露光するための方法、請求項２７に従った検査システム、および請求項２８に従った物体の表面を観察するための方法の補助を受けて達成される。
【００１４】
本発明の有利な改良は、従属請求項の特徴から明らかになる。
【００１５】
請求項１によれば、対物鏡が第１の部分対物鏡および第２の部分対物鏡を備え、それらが光軸に沿って配列されている。
【００１６】
第１の部分対物鏡は、第１のフィールド平面を中間像上に投影する。この場合はそれが、第１の中心ミラー・アパーチャを備えた第１の凸面ミラーならびに第２の中心ミラー・アパーチャを備えた第２の凹面ミラーを備えている。第１のフィールド平面から放射された光線が、この場合には最初に第２のミラー・アパーチャを通り、第１のミラーにおいて反射され、さらに第２のミラーにおいて反射された後に第１のミラー・アパーチャを通る。第２のミラー・アパーチャの直径が第１のミラーの直径によって決定的に決定されるため、アパーチャ・オブスキュレーションを縮小する目的から、第１のミラーを凸面ミラーとし、第２のミラーを凹面ミラーとして、その結果、第１のミラーが実質的に第２のミラーより小さい直径を有するようにすることが望ましい。
【００１７】
第１のミラーと第２のミラーは、第１の軸方向間隔を伴って配置される。なお、特に示さない限り、この明細書において、２つのミラーの間の軸方向間隔は２つのミラーの表面頂点間によって決定される。中心ミラー・アパーチャを備えたミラーの場合には、そのミラーがミラー・アパーチャを有していなかった場合にミラー表面と光軸が交差したはずの光軸上の点を表面頂点とする。第２のミラーは中間像から第２の軸方向間隔を有する。この場合においては、中間像の位置が、中間像の近軸位置によって与えられる。アパーチャ・オブスキュレーションを可能な限り低く抑えるために、第１の軸方向間隔の、第２の軸方向間隔に対する比を、０．９５と１．０５の間の値に、特に０．９８と１．０２の間の値にする。その場合には中間像が、少なくとも概略で第１のミラーの位置になる。光線束の直径がフィールド平面内において最小になり、その一方、光線束の直径がミラー・アパーチャの直径によって決定されることから、中間像を可能な限り第１のミラーの位置に近づけることが好ましい。したがって中間像を、たとえば第１のミラーと第２のミラーの間、第１のミラーの表面頂点、または光の方向における第１のミラーの表面頂点の下流の、上記の間隔条件が満たされる配置とすることが可能である。
【００１８】
中間像は、第２の部分対物鏡の補助によって第２のフィールド平面上に投影される。したがって、第２の部分対物鏡の光学コンポーネントと第２のフィールド平面の間には、充分に大きな光学自由作動距離が存在し、中間像と第１の部分対物鏡の光学コンポーネントの間にはそれが存在しない。第２の部分対物鏡は、第３の中心ミラー・アパーチャを備えた第３の凹面ミラーならびに第４の中心ミラー・アパーチャを備えた第４のミラーを備え、それらが互いに向かい合って配置されている。この場合においては、光線が、まず第４のミラー・アパーチャを通り、第３のミラーにおいて反射され、さらに第４のミラーにおいて反射されて第３のミラー・アパーチャを通る。アパーチャ・オブスキュレーションを可能な限り低く抑えるために、第３のミラーは、光学自由作動距離によって許容される限り、第２のフィールド平面の近くに配置される。それに加えて、第３のミラーは、比較的大きな直径を有する凹面ミラーであり、したがってミラー・アパーチャの直径の、ミラーの直径に対する比は小さい値が想定される。以下において、この第３のミラーと第４のフィールド平面の間の軸方向間隔を、ＺM3−IMにより表す。間隔ＺM3−IMは、第３のミラーの基板の厚さの最小値と光学自由作動距離の最小値を加えた値に等しい最小値を有するのが好ましい。基板の厚さの最小値は、この場合であれば、中心ミラー・アパーチャのためにその部分に基板材料がない場合であっても、表面頂点と背面の間の光軸上に指定される。基板の厚さの最小値は、ミラーの直径の３％である。第３のミラーは凹面ミラーであることから、物理的に存在している基板の厚さは、より大きい値になる。アパーチャ・オブスキュレーションが許せば、中心ミラー・アパーチャを備えた凹面ミラーの軸上の基板の厚さの最小値を、その直径の５％、さらには１０％とすると好ましい。第３のミラーの背面と第２のフィールド平面の間の光学自由作動距離は、５．０ｍｍである。この光学自由作動距離は、第２のフィールド平面内に物体を位置させることを保証する。
【００１９】
間隔の最大値ＺM3−IMは、第１には許容可能なアパーチャ・オブスキュレーションの関数、第２には第２のフィールド平面の開口率ＮＡの関数になる。アパーチャ・オブスキュレーションを低くするためには、第３のミラーの直径ＤｕM3の５０％より第３のミラー・アパーチャの直径が小さいと好ましい。第３のミラー・アパーチャの直径が第２のフィールド平面の開口率のアークサインのタンジェント、および当該フィールド平面からの第３のミラーの間隔とともに線形増加することから、間隔の最大値ＺM3−IMは、次の関係式によって与えられる。
ＺM3−IMmax＝０．２５・ＤｕM3／ｔａｎ（ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ））
【００２０】
投影露光装置内あるいは検査システム内において、拡張された物体をイメージ上へ投影する際に対物鏡を使用するために、たとえば対物鏡の像面湾曲を可能な限り良好に修正する必要がある。この対物鏡は、絶対値が第１のフィールド平面から第２のフィールド平面までの軸方向間隔より大きいペッツバル半径を有することが好ましい。ペッツバルの和に対する凹面ミラーの正の寄与を補償するために、第１の凸面ミラーが大きな負の寄与を提供する。したがって、第１の凸面ミラーが、凹面ミラーに比べて大きな負の光学倍率、従って小さい直径を有することから、このミラーは、アパーチャ・オブスキュレーションに対する寄与に関して特に重要である。しかしながら、それが少なくとも概略で中間像の位置にあることから、この対物鏡は、良好なペッツバル修正にもかかわらず、低いアパーチャ・オブスキュレーションを有している。
【００２１】
固有の最小値から開始する開口角を伴う光線だけが、ひとみオブスキュレーションを伴う、この対物鏡における投影に寄与する。この場合の開口角は、光軸に関して測定される。またこの場合の最小開口角は、すべてのミラーによって伝達されただけで、まだミラー・アパーチャによるビネット（口径食）を受けていない光線に関するものとする。この光線は、この場合にはミラー・アパーチャによるビネットを直接受けないが、誤った光としてそれを通って特殊な遮光デバイスに当たり、一方、より大きな開口角を伴う光線束の残りの光線はミラーによって反射される。この場合のアパーチャ・オブスキュレーションは、第２のフィールド平面内の開口率に対する第２のフィールド平面内の最小開口角のサインの比として定義される。第１のミラーの近傍に中間像を配置し、第２のフィールド平面の近傍に凹面ミラーを使用することによって、アパーチャ・オブスキュレーションに関して０．６未満、特に０．５未満の値が達成可能である。
【００２２】
低いアパーチャ・オブスキュレーションに加えて、第２のフィールド平面内の開口率に対するアパーチャ・オブスキュレーションの比に関する値が高いこともこの対物鏡の重要な特徴である。第２のフィールド平面内における対物鏡の開口率が大きいほど、低いアパーチャ・オブスキュレーションを達成することが困難になる。この対物鏡は、その比が１．２より大きく、特に１．５より大きいことによって特徴付けられる。
【００２３】
第２のフィールド平面内における開口率は、この場合、０．３より大きく、特に０．４より大きく、特に好ましくは０．６より大きい。
【００２４】
第１のフィールド平面と第２のフィールド平面の間において、この対物鏡は、４：１より大きく、特に１０：１より大きく、特に好ましくは２０：１より大きい像スケール比を有する。４：１から１０：１までの間の像スケール比は、リソグラフィ用の投影対物鏡にとって一般的である。２０：１より大きい像スケール比は、たとえばマイクロスコープ対物鏡、検査対物鏡、あるいは駆動可能なマイクロミラー・アレイを感光性基板上に投影する投影対物鏡の場合に注目される。これに関して、２つの共役フィールド平面の間における像スケール比は、物体の高さとイメージの高さの間の比の絶対値として定義され、２つの共役フィールド平面の間における倍率は、イメージの高さと物体の高さの間の比として定義され、たとえば正立イメージの場合には正の符号を伴う。
【００２５】
対物鏡が２つの部分対物鏡を備えることから、第１のフィールド平面と第２のフィールド平面の間における像スケール比、および中間像と第２のフィールド平面の間における像スケール比が、いずれも１：１より大きく、特に１．１：１より大きいと好ましい。その結果、第１のフィールド平面と第２のフィールド平面の間において開口率が段階的に増加される。したがって、第２のフィールド平面までは最大開口率が生じない。
【００２６】
アパーチャ・オブスキュレーションを可能な限り低く抑えるために、第１のフィールド平面と中間像の間において、第１の部分対物鏡が第２の部分対物鏡に比べて実質的に大きい像スケール比を有していると好ましい。したがって、この像スケール比を３：１より大きく、特に５：１より大きく、特に好ましくは１０：１より大きくする。
【００２７】
第１のミラーの負の光学倍率に起因して、第２のミラーの直径を実質的に第１のミラーの直径より大きくすることが可能である。第１のミラーの直径に対する第２のミラーの直径は、この場合に３：１より大きく、特に５：１より大きくなる必要がある。第２のミラーのミラー・アパーチャの直径が、概略で第１のミラーの直径に等しいと、第２のミラーは、低いアパーチャ・オブスキュレーションを招くだけか、あるいはほかのミラーによって生じるアパーチャ・オブスキュレーションにまったく増加をもたらさない。
【００２８】
光線束の断面が中間像の領域においてもっとも小さく、したがって第１のミラーの領域内においてもっとも小さくなることから、中間像の領域内もしくは第１のミラーの領域内に第４のミラーを配置すると好ましい。この第４のミラーと第１のミラーの軸方向間隔は、この場合においては、第１のフィールド平面の第２のフィールド平面からの軸方向間隔の１０％より小さくする必要がある。なお、すべての寸法が第１のフィールド平面の第２のフィールド平面に対する軸方向間隔に比例することから、特に示さない限りはこの明細書における寸法を、絶対項ではなく、その比として与える。この場合、実際に、第１のミラーを第４のミラーのミラー・アパーチャ内に配置することができる。２つのミラーは、同じミラー基板を有することが可能であり、第１のミラーのミラー表面をミラー基板の前面に一致させ、第４のミラーのミラー表面をそのミラー基板の背面に一致させることができる。
【００２９】
好適な実施態様においては、４つのミラーだけを用いて上記の特徴が達成される。
【００３０】
第１のフィールド平面と第２のフィールド平面の間における開口率を２つのステップで増加させることを可能にするため、中間像と第２のフィールド平面の間に後続中間像を配置すると有利である。これを目的として、中間像と後続中間像の間において光学的に、第５の中心ミラー・アパーチャを備えた第５のミラーならびに第６の中心ミラー・アパーチャを備えた第６のミラーを備える。この場合においては、光線が最初に第６のミラー・アパーチャを通り、第５のミラーにおいて反射され、さらに第６のミラーにおいて反射された後に第５のミラー・アパーチャを通る。第３のミラーと第４のミラーは、したがって後続中間像と第２のフィールド平面の間に光学的に配置される。つまり、第２の部分対物鏡は、２つのサブシステムを有することになり、第１のサブシステムは、中間像と後続中間像の間に光学コンポーネントを、より詳細には第５のミラーと第６のミラーを備え、第２のサブシステムは、後続中間像と第２のフィールド平面の間に光学コンポーネントを、より詳細には第３のミラーと第４のミラーを備える。
【００３１】
第５のミラーと第６のミラーが凹面ミラーである場合には、ミラー・アパーチャに比べて比較的大きい直径を有することが可能であり、したがってそれらは、完全にではないとしてもアパーチャ・オブスキュレーションをわずかしか低下させない。これらは凹面ミラーとして、互いに対向して配置される。
【００３２】
これに代えて、第５のミラーを凸面ミラーとし、第６のミラーを凹面ミラーとすることもできる。その場合においては、第５のミラーと第６のミラーの構成が、第１のミラーと第２のミラーと類似になる。
【００３３】
第６のミラーから到来する光線束が、第５のミラーにおいて小さい光線直径を有するために、したがって第５のミラー・アパーチャが小さい直径しか有していないために、後続中間像の、第５のミラー・アパーチャからの間隔を、第１のフィールド平面の第２のフィールド平面からの軸方向間隔の５％より小さくすることが好ましい。
【００３４】
中間像の開口率が実質的に第１のフィールド平面における開口率より大きいことから、第６のミラーを中間像の近傍に、あるいは第１のミラーの近傍に配置する必要がある。第６のミラーの第１のミラーからの軸方向間隔は、第１のフィールド平面の第２のフィールド平面からの軸方向間隔の１０％より小さいことが望ましい。
【００３５】
同じ理由から、第４のミラーが後続中間像の近傍に、または第５のミラーの近傍に配置される必要がある。第４のミラーと第５のミラーの軸方向間隔は、第１のフィールド平面の第２のフィールド平面からの軸方向間隔の１０％より小さいことが望ましい。
【００３６】
正確には少なくとも６個のミラーの構成を用いると、第２のフィールド平面内において、アパーチャ・オブスキュレーションが０．５より小さい場合に、０．６より大きい、特に０．８より大きい開口率を達成することが可能になる。
【００３７】
投影されることになる物体が反射物体の場合には、第１のフィールド平面と第１の部分対物鏡の光学コンポーネントの間に照明光を結合しなければならない。正確には、２０ｎｍ未満のＥＵＶ波長の場合には、いわゆる、かすめ入射ミラーを使用することが好ましく、その場合に表面の法線に対する光線の入射角度を７０°より大きくする。しかしながら、その種のミラーのために、第１のフィールド平面の上流に充分に大きい自由作動距離が必要になる。この自由作動距離は、第１のフィールド平面の第２のフィールド平面からの軸方向間隔の２０％より大きいことが望ましい。
【００３８】
上記の対物鏡の設計によって、第２のフィールド平面内において１．０ｍｍより大きい直径を有するフィールドに関する投影を修正することが可能になる。
【００３９】
特に、第１のフィールド平面の、第２のフィールド平面からの軸方向間隔に対する球面収差の比は、１０−5より小さい。これにおける球面収差の値は、それを計算する場合に、たとえば市販の光学設計ソフトウエアＣｏｄｅＶによって計算する場合に、ザイデル理論に従った３次の球面収差をラテラル収差として指定する。
【００４０】
この対物鏡を投影対物鏡または検査対物鏡として使用できるようにするために、第１のフィールド平面の、第２のフィールド平面からの軸方向間隔を最大で３０００ｍｍとすることが好ましい。
【００４１】
対物鏡がミラーだけを有している場合には、その応用は特定の波長領域に限定されない。むしろ、ミラーの適切なコーティングによって、この対物鏡を対応する動作波長に適合させることが可能である。またこの対物鏡は、反射層が許容する限り、２つの相互に離された動作波長で同時に使用することもできる。リソグラフィ投影露光装置の投影対物鏡の場合には、たとえば第１の波長において投影を行い、第２の波長においては、構造形成マスク（レチクル）と感光性基板（ウエハ）のアライメントを実行することができる。２００ｎｍより短い波長においてこの対物鏡を使用することは、それらの波長の場合に使用可能な透明材料がわずかしかないこと、たとえばフッ化物結晶等しかないことから有利である。さらに２０ｎｍより短い波長においては、ミラーの使用が必須になる。動作波長が約１１ｎｍ〜１３ｎｍの場合には、たとえばミラー用の反射コーティングとして、モリブデンとシリコン、またはモリブデンとベリリウムといった材料のマルチコーティングが使用される。
【００４２】
この対物鏡の応用は反射対物鏡だけに限定されない。個別のミラーの間に、特にフィールド平面と中間像の領域内にレンズを配置することも可能である。これらのレンズを使用して、たとえば色補正を行い、あるいはテレセントリック性を設定することができる。
【００４３】
好ましい実施態様においては、対物鏡が絶対値が１．０より小さい倍率を有する。この場合においては、第１のフィールド平面内に物体が配置され、続いてそれが縮小される態様で前記第２のフィールド平面内のイメージ上に投影される。
【００４４】
この種の対物鏡は、たとえばリソグラフィ投影露光装置内における投影対物鏡として使用される。リソグラフィ投影露光装置においては、照明システムが構造形成マスク（レチクル）を照明し、それが投影対物鏡によって、感光性基板上に投影される。
【００４５】
その種のリソグラフィ投影露光装置は、特許文献２、特許文献３、もしくは特許文献４に開示されたＥＵＶリソグラフィに関する従来技術から適切に理解され、それらの特許の内容は、完全にこの明細書に援用されている。
【００４６】
マイクロ構造半導体コンポーネントは、複数の独立の、非常に複雑な方法ステップに従って製造される。この場合の重要な方法ステップは、感光性基板（ウエハ）の露光、たとえばフォトレジストが設けられたシリコン基板の露光である。その場合に、いわゆる層の製造の間に、適切なレチクルが投影対物鏡によってウエハ上に投影される。
【００４７】
また、リソグラフィ投影露光装置内において、レチクルに代えて駆動可能なマイクロミラー・アレイを使用することも可能である。その種のリソグラフィ投影露光装置は、特許文献６、特許文献７、特許文献８、ならびに特許文献９に開示された従来技術から適切に理解され、それらの特許の内容は、完全にこの明細書に援用されている。すでに述べた対物鏡は、駆動可能なマイクロミラー・アレイと感光性基板の間において２０：１を超える像スケール比を可能にすることから、１μｍ台の大きさになる個別のマイクロミラーのイメージは、５０ｎｍより小さい寸法を有する。その結果、１００ｎｍより小さい分解能の具体化が可能になることから、駆動可能なマイクロミラー・アレイが、マイクロリソグラフィにおいても注目されることになる。
【００４８】
マイクロ構造半導体コンポーネントの単一の層の製造においては、これらのマイクロミラーが、所定のパターンに従って、投影されることになるマイクロミラーの光線束の一部だけが対物鏡の入り口ひとみ内に照準される態様で駆動される。そのほかの光線束は、適切な光線トラップによって投影への寄与が妨げられる。
【００４９】
別の好ましい実施態様においては、対物鏡は絶対値が１．０より大きい倍率を有する。この場合、第２のフィールド平面に物体が配置され、続いてそれが拡大される態様で第１のフィールド平面内のイメージ上に投影される。
【００５０】
この種の対物鏡は、たとえば物体の表面を観察するための検査システムにおける検査対物鏡として使用される。物体の表面、特にウエハの表面は、検査対物鏡によって観察ユニットの入り口表面上に拡大して投影される。この検査システムは、照明システムを備え、それが表面を直接的に、あるいは検査対物鏡を介して照明する。その場合においては、照明光が、たとえば観察ユニットの入り口表面と検査対物鏡の間の投影ビーム・パス内、あるいは検査対物鏡の内側で結合される。表面によって反射された光は、観察ユニットの補助によって、各種の評価基準に従って評価される。
【００５１】
この種の検査システムは、たとえば特許文献１０においてＵＶ波長領域に関して開示された従来技術から適切に理解され、当該特許の内容は、完全にこの明細書に援用されている。
【００５２】
投影対物鏡としてあるいは検査対物鏡としての応用に加えて、本発明に従った対物鏡は、ほかの、特にＥＵＶ波長の場合における、非常に大きな開口率とともに回折限界投影を達成することが意図された光学装置においても使用することができる。特に鏡検は、広い応用分野を提供する。
【００５３】
以下、図面による補助とともに、本発明をさらに詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
図１Ａは、本発明に従った対物鏡１に関する第１の実施形態を示している。対物鏡１が物体側に非常に大きい自由作動距離を有しているので、より良好に例示することを目的として図１Ｂに図１Ａの詳細を示す。この第１の例の実施形態に関する光学データについては、光学設計ソフトウエアＣｏｄｅＶのフォーマットに従って表１に明細を示した。
【００５５】
対物鏡１は、第１の部分対物鏡３と第２の部分対物鏡５からなり、これらが光軸ＯＡに対して心合わせされている。対物鏡１は、１００：１の像スケール比を伴って第１のフィールド平面７を第２のフィールド平面９上に投影する。第２のフィールド平面９における開口率ＮＡは０．７である。第２のフィールド平面９内のフィールドの直径は２ｍｍである。第１のフィールド平面７と第２のフィールド平面９の間の軸方向間隔は２０００ｍｍである。
【００５６】
第１の部分対物鏡３は、７４：１の像スケール比を伴って第１のフィールド平面７を中間像１１上に投影する。これは、中心ミラー・アパーチャ１５備えた凸面ミラー１３、および中心ミラー・アパーチャ１９備えた凹面ミラー１７を備える。凹面ミラー１７の光学倍率は、中間像１１が凸面ミラー１３の近傍に形成される形態で設計される。ミラー１７と中間像１１の近軸位置の間の軸方向間隔は、ミラー１７とミラー１３の間の軸方向間隔に等しく６８．８ｍｍである。凹面ミラー１７の直径と凸面ミラー１３の直径の比は３．０：１である。第１のフィールド平面７とミラー１７の間の光学自由作動距離は１５８０ｍｍであり、ミラー１７の光軸上における基板の厚さを３５．２ｍｍと仮定している。
【００５７】
第２の部分対物鏡５は、１．３５：１の像スケール比を伴って中間像１１を第２のフィールド平面９上に投影する。これは、中心ミラー・アパーチャ２３備えた凹面ミラー２１、および中心ミラー・アパーチャ２７備えた凹面ミラー２５を備える。この場合においては、ミラー２１が第２のフィールド平面９の近くに配置され、この平面からの軸方向間隔は４０．０ｍｍである。ミラー２１は、３１５．８ｍｍの直径を有する。その結果、それが、少なくとも光軸ＯＡ上において９．５ｍｍの基板の厚さを有する必要がある。光軸上におけるミラー２１の基板の厚さは３０ｍｍである。第２のフィールド平面９からミラー２１までの軸方向間隔と基板の厚さの間の差が光学自由作動距離であり、この第１の例の実施形態においてはそれが１０ｍｍになる。一方、ミラー２１が第２のフィールド平面９に対して非常に近く配置されていることから、第２のフィールド平面９における開口率ＮＡ＝０．７の場合には、ミラー・オブスキュレーションが０．３にしかならない。ミラー・オブスキュレーションは、この場合、ミラー・アパーチャ２３の直径対ミラー２１の直径の比によって表される。凹面ミラー２５がアパーチャ・オブスキュレーションを悪化させないように、凸面ミラー１３の近傍、つまり中間像１１の近傍に配置される。凹面ミラー２５と凸面ミラー１３の間の軸方向間隔は、７１．３ｍｍである。
【００５８】
凹面ミラー２１と凹面ミラー２５の間には、開口絞り平面２９および遮光デバイス３１が配置され、それらが光線トラップとして設計されている。第２のフィールド平面９内に生じた光線束がフィールドの高さとほぼ独立なアパーチャ・オブスキュレーションを有するように遮光デバイス３１の直径が設定されている。開口絞り平面２９内に可変直径備えた機械的な開口絞りが配置される場合には、開口絞りのブレードは、開口絞り平面の曲率に従って湾曲した表面上を移動することができる。また、複数の平らな、可変直径備えた機械的な開口絞りを備えることも可能であり、必要であれば軸方向にオフセットさせてそれを挿入することができる。第１のフィールド平面７内の２つのフィールド・ポイント３３と３５から放射された周縁光線３７と３９は、開口絞り平面２９の上側および下側のマージンを通過する。フィールド・ポイント３３は、この場合であれば光軸ＯＡ上にあり、フィールド・ポイント３５は、光軸ＯＡから１００ｍｍ隔されたフィールドの上側マージン上に配置されている。さらにフィールド・ポイント３３に関して図示されたものに光線４１があるが、ミラー・アパーチャによりそれ以上のビネットを受けない。第２のフィールド平面９においては、これらが１８．４°のアパーチャ角度を有し、アパーチャ・オブスキュレーションは０．４５になる。したがって、アパーチャ・オブスキュレーションに対する第２のフィールド平面内の開口率の比が１．５６になる。この第１の例の実施形態においては、凹面ミラー１７のミラー・アパーチャ１９がアパーチャ・オブスキュレーションに関して限定的な形態で作用する。
【００５９】
第１の例の実施形態においては、凸面ミラー１３の負の光学倍率により像面湾曲のほとんどを修正することが可能となった。ペッツバル半径は１９２１３７ｍｍである。
【００６０】
第１の例の実施形態においては、３次の球面収差を０．６μｍの値まで修正することが可能となった。
【００６１】
本発明に従った対物鏡２０１の第２の例の実施形態を図２Ａに示す。図２Ｂは、より良好な例示を目的として図２Ａの詳細を示している。この第２の例の実施形態に関する光学データについては、光学設計ソフトウエアＣｏｄｅＶのフォーマットに従って表２に明細を示した。図１Ａ／Ｂの要素に対応する図２Ａ／Ｂ内の要素には、図１Ａ／Ｂ内と同じ参照記号が数２００の増加を伴って使用されている。それらの要素の説明については、図１Ａ／Ｂの関連する説明を参照する。
【００６２】
対物鏡２０１は、第１の部分対物鏡２０３ならびに第２の部分対物鏡２０５を包含しており、これらが光軸ＯＡに対して心合わせされている。対物鏡２０１は、１００：１の像スケール比を伴って第１のフィールド平面２０７を第２のフィールド平面２０９上に投影する。第２のフィールド平面２０９における開口率ＮＡは０．９である。第２のフィールド平面２０９内のフィールドの直径は２ｍｍである。第１のフィールド平面２０７と第２のフィールド平面２０９の間の軸方向間隔は２０００ｍｍである。
【００６３】
第１の部分対物鏡２０３は、５２：１の像スケール比を伴って第１のフィールド平面２０７を中間像２１１上に投影する。これは、中心ミラー・アパーチャ２１５備えた凸面ミラー２１３、および中心ミラー・アパーチャ２１９備えた凹面ミラー２１７を備える。凹面ミラー２１７の光学倍率は、中間像２１１が凸面ミラー２１３の近傍に形成される形態で設計される。ミラー２１７と中間像２１１の近軸位置の間の軸方向間隔は、ミラー２１７とミラー２１３の間の軸方向間隔に等しく４４７．５ｍｍである。凹面ミラー２１７の直径と凸面ミラー２１３の直径の比は１４．４：１である。第１のフィールド平面２０７とミラー２１７の間の光学自由作動距離は１０５０ｍｍであり、ミラー２１７の光軸ＯＡ上における基板の厚さを３６．４ｍｍと仮定している。
【００６４】
第２の部分対物鏡２０５は、１．９：１の像スケール比を伴って中間像２１１を第２のフィールド平面２０９上に投影する。この場合においては、この投影が、後続中間像２４３上への中間像２１１の投影を経由して実行される。中間像２１１は、中心ミラー・アパーチャ２４７備えた凹面ミラー２４５によって、さらに中心ミラー・アパーチャ２５１備えた凹面ミラー２４９によって後続中間像２４３上に投影され、一方それは、中心ミラー・アパーチャ２２３備えた凹面ミラー２２１によって、さらに中心ミラー・アパーチャ２２７備えた凹面ミラー２２５によって、第２のフィールド平面２０９上に投影される。この後続中間投影によってフィールド平面内の開口率を段階的に増加することが可能であり、その結果、最終的に第２のフィールド平面２０９内において０．９の開口率を達成することが可能になった。
【００６５】
アパーチャ・オブスキュレーションを可能な限り低く維持するために、第２の部分対物鏡２０５内のミラーは、それぞれの場合においてフィールド平面の近傍に幾何学的に配置される。凹面ミラー２４９の光学倍率は、後続中間像２４３が凹面ミラー２４５の近くに形成されるように設計されている。ミラー２４９と後続中間像２４３の近軸位置の間の軸方向間隔はミラー２４９とミラー２４５の間の軸方向間隔に等しく６０．６ｍｍである。
【００６６】
アパーチャ・オブスキュレーションを可能な限り低く維持するために、凹面ミラー２４９と２２５が、中間像２１１の近傍、もしくは後続中間像２４３の近傍に配置される。凹面ミラー２４９と中間像２１１の間の軸方向間隔は５０．０ｍｍであり、同様に凹面ミラー２２５と後続中間像２４３の間の軸方向間隔も５０．０ｍｍである。これらの軸方向間隔は、それぞれの場合においてミラー２１３、もしくはミラー２４５に関する軸方向間隔にも対応している。軸方向間隔がこのように大きく選択されていることから、隣接して配置されるミラー２１３と２４９、または２４５と２２５を、それぞれの基板の厚さを考慮したミラー背面の軸方向間隔で配置することが可能になる。ミラー２４５の基板背面は、平面の表面を有していない。ミラー・アパーチャ２４７を通る光線が基板におけるビネットを受けなくするために、背面が中心ミラー・アパーチャ２４７にわたってつぶれた円錐状のくぼみを有している。
【００６７】
この場合においては、ミラー２２１が第２のフィールド平面２０９の近くに配置され、この平面からの軸方向間隔は４０．０ｍｍである。ミラー２２１は７４８．２ｍｍの直径を有する。その結果、それは、少なくとも光軸ＯＡ上において２２．４ｍｍの基板の厚さを有する必要がある。光軸上におけるミラー２２１の基板の厚さは３４ｍｍである。第２のフィールド平面２０９からミラー２２１までの軸方向間隔と基板の厚さの間の差が光学自由作動距離であり、この第２の例の実施形態においてはそれは６．０ｍｍになる。一方、ミラー２２１が第２のフィールド平面２０９に対して非常に近く配置されているので、第２のフィールド平面２０９における開口率がＮＡ＝０．９の場合には、ミラー・オブスキュレーションが０．２７にしかならない。
【００６８】
凹面ミラー２２１と凹面ミラー２２５の間には、開口絞り平面２２９および遮光デバイス２３１が配置されている。第１のフィールド平面２０７内の２つのフィールド・ポイント２３３、２３５から放射された周縁光線２３７、２３９は、開口絞り平面２２９の上側と下側のマージンを通過する。フィールド・ポイント２３３は、この場合であれば光軸ＯＡ上にあり、フィールド・ポイント２３５は、光軸ＯＡから１００ｍｍ間隔されたフィールドの上側マージン上に配置されている。この第２の例の実施形態においては、アパーチャ・オブスキュレーションが０．４３である。したがって、アパーチャ・オブスキュレーションに対する第２のフィールド平面内の開口率の比が２．０９になる。この第２の例の実施形態においては、凹面ミラー２４９のミラー・アパーチャ２５１がアパーチャ・オブスキュレーションに関して限定的な形態で作用する。
【００６９】
第２の例の実施形態においては、凸面ミラー２１３の負の光学倍率の補助により像面湾曲のほとんどを修正することが可能となった。ペッツバル半径は８９４０ｍｍである。
【００７０】
第２の例の実施形態においては、３次の球面収差を０．８μｍの値まで修正することが可能となった。
【００７１】
本発明に従った対物鏡３０１の第３の例の実施形態を図３Ａに示す。図３Ｂは、より良好な例示を目的として図３Ａの詳細を示している。この第３の例の実施形態に関する光学データについては、光学設計ソフトウエアＣｏｄｅＶのフォーマットに従って表３に明細を示した。図２Ａ／Ｂの要素に対応する図３Ａ／Ｂ内の要素には、図２Ａ／Ｂ内と同じ参照記号が１００の増加を伴って使用されている。それらの要素の説明については、図２Ａ／Ｂの関連する説明を参照する。
【００７２】
対物鏡３０１は、第１の部分対物鏡３０３ならびに第２の部分対物鏡３０５を包含しており、これらが光軸ＯＡに関して心合わせされている。対物鏡３０１は、１００：１の像スケール比を伴って第１のフィールド平面３０７を第２のフィールド平面３０９上に投影する。第２のフィールド平面３０９における開口率ＮＡは０．９である。第２のフィールド平面３０９内のフィールドの直径は２ｍｍである。第１のフィールド平面３０７と第２のフィールド平面３０９の間の軸方向間隔は２３８９ｍｍである。
【００７３】
第１の部分対物鏡３０３は、６６：１の像スケール比を伴って第１のフィールド平面３０７を中間像３１１上に投影する。これは、中心ミラー・アパーチャ３１５備えた凸面ミラー３１３、および中心ミラー・アパーチャ３１９備えた凹面ミラー３１７を備える。凹面ミラー３１７の光学倍率は、中間像３１１が凸面ミラー３１３の近傍に形成される形態で設計される。ミラー３１７と中間像３１１の近軸位置の間の軸方向間隔は、ミラー３１７とミラー３１３の間の軸方向間隔に等しく４５０．８ｍｍである。凹面ミラー３１７の直径と凸面ミラー３１３の直径の比は１４．９：１である。第１のフィールド平面３０７とミラー３１７の間の光学自由作動距離は１４７０ｍｍであり、ミラー３１７に関する光軸ＯＡ上における基板の厚さを３３．３ｍｍと仮定している。
【００７４】
第２の部分対物鏡３０５は、１．５：１の像スケール比を伴って中間像３１１を第２のフィールド平面３０９上に投影する。この場合においては、この投影が、後続中間像３４３上への中間像３１１の投影を経由して実行される。中間像３１１は、中心ミラー・アパーチャ３４７備えた凹面ミラー３４５によって、さらに中心ミラー・アパーチャ３５１備えた凹面ミラー３４９によって、後続中間像３４３上に投影され、一方それは、中心ミラー・アパーチャ３２３備えた凹面ミラー３２１によって、さらに中心ミラー・アパーチャ３２７備えた凹面ミラー３２５によって、第２のフィールド平面３０９上に投影される。
【００７５】
第２の部分対物鏡３０５内のミラーはそれぞれフィールド平面の近傍に配置される。凹面ミラー３４９の光学倍率は、後続中間像３４３が凹面ミラー３４５の近くに形成される形態で設計されている。凹面ミラー３４９と後続中間像３４３の近軸位置の間の軸方向間隔は、ミラー３４９とミラー３４５の間の軸方向間隔に等しく６８．９ｍｍである。
【００７６】
凹面ミラー３４９と３２５は、中間像３１１の近傍、もしくは後続中間像３４３の近傍に配置される。凹面ミラー３４９と中間像３１１の間の軸方向間隔は１８．９ｍｍであるが、凹面ミラー３２５と後続中間像３４３の間の軸方向間隔は３７．５ｍｍである。これらの軸方向間隔は、それぞれの場合においてミラー３１３、もしくはミラー３４５に関する軸方向間隔にも対応している。この第３の例の実施形態においては、ミラー３１１と３４９の間、またはミラー３４５と３２５の間の軸方向間隔が、それぞれの基板の合計より小さい。つまり、第２の例の実施形態とは異なって、ミラー３１１がミラー３４９のミラー・アパーチャ３５１内に配置されており、ミラー３４５がミラー３２５のミラー・アパーチャ３２７内に配置されている。第２の例の実施形態においては、ミラー３４９がアパーチャ・オブスキュレーションを決定するが、この第３の例の実施形態においては、対応するミラー３４９が重要ではなくなっている。ミラー３１３、３４９、および３４５の基板背面は平面ではない。ミラー・アパーチャを通る光線が基板におけるビネットを受けなくするために、これらの背面が中心ミラー・アパーチャにわたってつぶれた円錐状のくぼみを有している。
【００７７】
ミラー３２１は、第２のフィールド平面３０９の近くに配置され、この平面からの軸方向間隔は４０．０ｍｍである。ミラー３２１は、７６０．７ｍｍの直径を有する。その結果、それが、少なくとも光軸ＯＡ上において２２．８ｍｍの基板の厚さを有する必要がある。光軸上におけるミラー３２１の基板の厚さは３５ｍｍである。この基板の厚さと第２のフィールド平面３０９からミラー３２１までの軸方向間隔と間の差が光学自由作動距離であり、この第３の例の実施形態においてはそれが５．０ｍｍになる。一方、ミラー３２１が第２のフィールド平面３０９に対して非常に近く配置されていることから、第２のフィールド平面３０９における開口率がＮＡ＝０．９の場合には、ミラー３２１のミラー・オブスキュレーションが０．２６にしかならない。
【００７８】
凹面ミラー３２１と凹面ミラー３２５の間には、開口絞り平面３２９および遮光デバイス３３１が配置されている。第１のフィールド平面３０７内の２つのフィールド・ポイント３３３と３３５から放射された周縁光線３３７と３３９は、開口絞り平面３２９の上側および下側のマージンを通過する。フィールド・ポイント３３３は、この場合であれば光軸ＯＡ上にあり、フィールド・ポイント３３５は、光軸ＯＡから１００ｍｍ間隔されたフィールドの上側マージン上に配置されている。この第３の例の実施形態においては、アパーチャ・オブスキュレーションが０．３９である。したがって、アパーチャ・オブスキュレーションに対する第２のフィールド平面内の開口率の比が２．３１になる。この第３の例の実施形態においては、凹面ミラー３２５のミラー・アパーチャ３２７がアパーチャ・オブスキュレーションに関して限定的な形態で作用する。
【００７９】
第３の例の実施形態においては、凸面ミラー３１３の負の光学倍率により像面湾曲のほとんどを修正することが可能となった。ペッツバル半径は７６４７２ｍｍである。
【００８０】
第３の例の実施形態においては、３次の球面収差を０．３μｍの値まで修正することが可能となった。
【００８１】
図４に、ＥＵＶリソグラフィ用のリソグラフィ投影露光装置４５３を略図的に示す。レーザ励起プラズマ・ソース４５９が光源として機能する。この場合においては、たとえばキセノン・ターゲットがポンプ・レーザ４５７によって励起され、ＥＵＶ放射線を放射する。照明システム４５５は、集光ミラー４６１、均質化およびフィールド形成ユニット４６３、フィールド・ミラー４６５を備えている。この種の照明システムは、たとえば本件出願人の特許文献１１（特許文献１２）に記述されており、その内容は、この出願に完全に援用されている。
【００８２】
照明システム４５５は、保持および位置合わせユニット４６９上に配置されたマイクロミラー・アレイ４６７上の制限されたフィールドを照明する。マイクロミラー・アレイ４６７は、個別に駆動可能な１０００×１０００個の、サイズが１０μｍ×１０μｍのミラーを有する。ミラー間の最小間隔の０．５μｍを考慮すると、照明システム４５５は、サイズ１０．５ｍｍ×１０．５ｍｍの矩形のフィールドを照明する必要がある。マイクロミラー・アレイ４６７は、照明されたフィールドを感光性基板４７１上に投影する投影対物鏡４０１の物体平面内に配置されている。感光性基板４７１は、この場合においては保持および位置合わせユニット４７３上に配置されており、それによってマイクロミラー・アレイ４６７のスキャンも可能になる。図１〜３に例示されている実施形態の１つを、投影対物鏡４０１として使用することができる。その場合においては、マイクロミラー・アレイ４６７が第１のフィールド平面に配置され、感光性基板４７１が第２のフィールド平面に配置される。フィールド・ミラー５６５が投影ビームのパスにビネットをもたらさないようにするため、フィールド・ミラー４６５をマイクロミラー・アレイ４６７から充分に間隔して配置しなければならない。一方これは、被照明フィールドが、光軸ＯＡに対して中心に配置されずに、光軸の外に配置されることを要求する。しかしながら、例示の実施形態の対物フィールドが２００ｍｍの直径を有していることから、被照明フィールドを、たとえば光軸ＯＡから７０ｍｍ間隔して配置することができる。マイクロミラー・アレイ４６７の個別のマイクロミラーは、１００：１の像スケール比で感光性基板４７１上に投影され、その結果、これらのマイクロミラーのイメージは１００ｎｍのサイズを有することになる。したがって、投影対物鏡４０１の投影が回折限界であることから、１０５μｍ×１０５μｍのイメージフィールド上に約１００ｎｍの分解能を有する構造を生成することが可能となる。保持および位置合わせユニット４７３の補助を伴った、感光性基板４７１のステップごとの変位および／またはスキャンによって、数ミリメートルの寸法を有するフィールドの露光も可能である。このリソグラフィ投影露光装置４５３は、光線トラップ４７５も備えている。これは、これらの光線束のうち、マイクロミラーによって投影対物鏡４０１の入り口のひとみに照準されなかった光線を吸収する。コンピュータおよびコントロール・ユニット４７７が使用されて、ひとみの照明を変化させる目的でポンプ・レーザ４５７、照明システム４５５がコントロールされ、また駆動可能なマイクロミラー・アレイ４６７および保持および位置合わせユニット４７３ならびに４６９がコントロールされる。
【００８３】
図５に、別の実施形態のリソグラフィ投影露光装置５５３を例示する。このリソグラフィ投影露光装置５５３は、駆動可能マイクロミラー・アレイ４６７に代えて、反射レチクル５７９を備えている。図５において、図４の要素に対応する要素には、図４内と同じ参照記号が１００の増加を伴って使用されている。それらの要素の説明については、図４の関連する説明を参照する。反射レチクル５７９上の構造が１μｍ未満の寸法を有し、投影対物鏡５０１の投影が回折限界であるので、感光性基板５７１上に約１０ｎｍより小さい分解能を伴う構造を生成することが可能となる。
【００８４】
図６に、ウエハ表面を観察するための検査システム６８１を略図的に示す。波長が１５７ｎｍの光を生成するエキシマ・レーザ６８５が光源として機能する。照明システム６８３は、均質化およびフィールド形成ユニット６８７およびビーム・スプリッタ６８９、たとえば半透明ミラーを備えている。ビーム・スプリッタ６８９は、照明光を検査対物鏡６０１に結合し、それが、分析されることになる物体６９１の表面を、観察ユニット６９５の入り口表面６９３上に投影する。この場合の物体６９１は、物体ステージ６９７上に配置され、それにより物体６９１の変位ならびに回転が可能になる。図１〜３に例示されている実施形態の１つを検査対物鏡６０１として使用することができる。その場合においては、物体６９１が第２のフィールド平面内に配置され、入り口表面６９３が第１のフィールド平面内に配置される。たとえば、検査対物鏡６０１を使用して５００μｍ×５００μｍの表面を分析することが可能である。この対物フィールドのイメージは、その後、観察ユニット６９５の入り口表面６９３上において５０ｍｍ×５０ｍｍの寸法を有する。コンピュータおよびコントロール・ユニット６９９が使用されて、ひとみの照明を変化させる目的で光源６８５、照明システム６８７、および物体ステージ６９７のコントロールが行われ、また観察ユニット６９５からの測定データの評価が行われる。例示の実施形態１〜３に従った検査対物鏡を使用することによって、適切なミラーのコーティングを用いて検査対物鏡を任意の波長に、あるいは広い波長レンジに適合させることが可能になるという利点が得られる。特に、検査対物鏡は、２０ｎｍ未満のＥＵＶ波長にも使用することができる。
【００８５】
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１Ａ】第１の例の実施形態のレンズ・セクションを示した説明図である。
【図１Ｂ】図１Ａの詳細図である。
【図２Ａ】第２の例の実施形態のレンズ・セクションを示した説明図である。
【図２Ｂ】図２Ａの詳細図である。
【図３Ａ】第３の例の実施形態のレンズ・セクションを示した説明図である。
【図３Ｂ】図３Ａの詳細図である。
【図４】駆動可能なマイクロミラー・アレイを伴うリソグラフィ投影露光装置を示した概略図である。
【図５】構造形成マスクを伴うリソグラフィ投影露光装置を示した概略図である。
【図６】検査システムを示した概略図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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