(57)【要約】【課題】  浸漬リソグラフィーに適するとともに、全体としての大きさが小型であり、かつ許容可能な材料使用量により製造されうる屈折性投影対物レンズを提供する。【解決手段】  浸漬マイクロリソグラフィーに適する純粋に屈折性の投影対物レンズは、負の屈折力の第１のレンズ群と、正の屈折力の第２のレンズ群と、負の屈折力の第３のレンズ群と、正の屈折力の第４のレンズ群と、正の屈折力の第５のレンズ群とが設けられる５個のレンズ群を有する１胴形システムとして設計される。前記第４のレンズ群は、前記第３のレンズ群（ＬＧ３）と前記第４のレンズ群（ＬＧ４）との間において周辺光線高さの変曲点に近接して位置する入射面（Ｅ）を有する。実質的な屈折力を有するいかなる負レンズも前記入射面とシステム絞り（５）との間には配置されない。本発明の投影対物レンズの実施形態は、非常に高い開口数ＮＡ＞１と大きい像フィールドとを達成するとともに、小型サイズの設計によって弁別される。２００ｎｍ未満の動作波長では、投影対物レンズと基板との間において浸漬液が用いられる場合に、実質的に１００ｎｍを下回る幅の構造を解像可能である。【選択図】  図１
2007515660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自身の物体平面内に配置されるパターンを自身の像平面に、自身の最後の光学素子と前記像平面との間において配置される浸漬媒質を利用して結像させる屈折性投影対物レンズにおいて、
前記像平面の後に配置されるとともに、負の屈折力を有する第１のレンズ群（ＬＧ１）と；
前記第１のレンズ群の後に配置されるとともに、正の屈折力を有する第２のレンズ群（ＬＧ２）と；
前記第２のレンズ群の後に配置されるとともに、負の屈折力を有する第３のレンズ群（ＬＧ３）と；
前記第３のレンズ群の後に配置されるとともに、正の屈折力を有する第４のレンズ群（ＬＧ４）と；
前記第４のレンズ群の後に配置されるとともに、正の屈折力を有する第５のレンズ群（ＬＧ５）と；
前記第４のレンズ群から前記第５のレンズ群への遷移領域内に配置されるシステム絞り（５）とからなり、
前記第４のレンズ群は、前記第３のレンズ群（ＬＧ３）と前記第４のレンズ群（ＬＧ４）との間において周辺光線高さの変曲点に近接して配置される入射面（Ｅ）を有し、実質的な屈折力を有するいかなる負レンズも前記入射面と前記システム絞り（５）との間には配置されない屈折性投影対物レンズ。
【請求項２】
正レンズのみが前記入射面（Ｅ）と前記システム絞り（５）との間において配置される請求項１に記載の投影対物レンズ。
【請求項３】
前記第５のレンズ群（ＬＧ５）は、正の屈折力のレンズのみを有する請求項１または２に記載の投影対物レンズ。
【請求項４】
最小ビーム直径のウエスト（Ｘ）が、前記第３のレンズ群（ＬＧ３）の領域内に存在し、互いに直接連続するレンズを有するとともに、φｉ＊φｉ＋１＜０であるレンズ対（２０、２１、１２０、１２１、２２０、２２１、３２０、３２１）が、前記ウエストと前記像平面（３）との間において１箇所のみに存在し、ここで、φｉおよびφｉ＋１は、前記レンズ対の前記レンズの屈折力であり、｜φｉ｜＞０．１２ｍ−１である先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項５】
互いに直接連続するレンズを有するとともに、φｉ＊φｉ＋１＜０であるレンズ対が、前記物体平面と前記像平面との間において３箇所のみに存在し、ここで、φｉおよびφｉ＋１は、前記レンズ対の前記レンズの屈折力であり、｜φｉ｜＞０．１２ｍ−１であることが好ましい先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項６】
前記第１のレンズ群（ＬＧ１）は、少なくとも１個の非球面を含み、好ましくは少なくとも２個の非球面が前記第１のレンズ群内に設けられる先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項７】
前記第１のレンズ群（ＬＧ１）は、各々が１個の非球面を有する少なくとも２個のレンズを含む先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項８】
主光線高さが周辺光線高さと比べて大きくなる前記第１のレンズ領域（ＬＢ１）内において、光学的に有効な領域内に多くても１個の変曲点を有する曲率を持つ少なくとも１個の非球面が配置され、好ましくは２個の前記非球面が設けられる先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項９】
１個以上の変曲点を有する３個以下の非球面が前記第１のレンズ領域（ＬＢ１）内に配置される先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１０】
第１のレンズ領域（ＬＢ１）の前記非球面は、条件｜ΣＣ１ｉ｜＊１０６＞０．２２を満たし、ここで、Ｃ１ｉは、ｉ番目の面の非球面表現の項ｈ４の係数である先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１１】
投影対物レンズの全長の２０％を上回る光学的有効直径を有する多数の非球面は、凹状であり、好ましくは投影対物レンズの全長の２０％を上回る光学的有効直径を有する全ての非球面が凹状である先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１２】
前記物体平面（２）と主光線高さが実質的に周辺光線高さに対応する領域との間において延在する第２のレンズ領域（ＬＢ２）において、歪曲に対する非球面寄与が互いに異符号を有する少なくとも２個の非球面が配置される先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１３】
少なくとも１個の非球面が、前記第３のレンズ群（ＬＧ３）内に設けられ、好ましくは２個の非球面が設けられる先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１４】
少なくとも１個の非球面が各レンズ群内に配置される先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１５】
少なくとも２個の非球面は、指定された外囲球面に対して１．２ｍｍを上回る変形を有する先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１６】
条件０．９＊ＰＳＡ３１＜ＰＳＡ３＜１．１＊ＰＳＡ３１が球面瞳収差ＰＳＡに関して満たされ、ここで、ＰＳＡ３１は、第１のレンズ領域（ＬＢ１）内の全ての面の球面瞳収差の収差係数の総和であり、ＰＳＡ３は、システムの全ての面の球面瞳収差の収差係数の総和である先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１７】
物像距離Ｌと焦点距離ｆ´とを有するとともに、屈折率ｎＩを有する浸漬媒質に適合せしめられ、条件Ｌ／ｆ´＊ｎＩ＞２．５が満たされる先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１８】
前記システム絞り（５）は、絞り直径を決めるとともに、投影対物レンズの光軸に対する自身の軸方向位置が前記絞り直径の関数として変動せしめられうる絞り縁部を有する先行する前記請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１９】
前記システム絞りは、球面絞りとして、または円錐絞りとして設計される先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項２０】
前記システム絞りは、軸方向に変位可能である先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項２１】
前記第３のレンズ群（ＬＧ３）から前記第４のレンズ群（ＬＧ４）への遷移領域内において、弱い屈折力の負レンズと透過方向に前記レンズの直後に配置される正レンズとからなる少なくとも１個のダブレット（２０、２１、１２０、１２１、２２０、２２１、３２０、３２１）が配設され、前記負レンズは、像側の凹面を有し、後続の前記正レンズは、物体側の凹面を有する先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項２２】
前記正レンズ（２１、１２１、２２１、３２１）は、前記物体平面に対して凹状をなすとともに、入射側レンズ半径Ｒ１と出射側レンズ半径Ｒ２とを有し、かつ条件（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）＜−１．５を満たす正メニスカスレンズである請求項２１に記載の投影対物レンズ。
【請求項２３】
前記ダブレットの互いに向き合う凹面は、非球面である請求項２１または２２の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項２４】
前記物体平面に対して凹状をなすとともに、条件ＤＬ／Ｄｍｉｎ＞１．３を満たす少なくとも１個のメニスカスレンズ（１２４、３２４´、４２４）が、前記第４のレンズ群（ＬＧ４）内に配置され、ここで、Ｄｍｉｎは、前記第４のレンズ群内における最小光線束直径であり、ＤＬは、前記メニスカスレンズにおける最大光線束直径である先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項２５】
全てのレンズは、同じ材料によって構成され、好ましくは合成石英ガラスが１９３ｎｍの動作波長用にレンズ材料として用いられ、かつ／または好ましくはフッ化カルシウムが１５７ｎｍの波長用にレンズ材料として用いられる先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項２６】
過半数のレンズは、合成石英ガラスによって構成され、前記像平面の直近に配置されるレンズ素子の少なくとも２個は、同じ結晶方向のフッ化物結晶材料によって構成される先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項２７】
過半数のレンズは、合成石英ガラスによって構成され、フッ化物結晶材料により製作される少なくとも１個の正レンズが、前記第２のレンズ群（ＬＧ２）内に配設される先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項２８】
過半数のレンズは、合成石英ガラスによって構成され、フッ化物結晶材料により製作される少なくとも１個の正レンズが、前記第４のレンズ群内に配設される先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項２９】
過半数のレンズは、合成石英ガラスによって構成され、前記第３のレンズ群の少なくとも１個の負レンズは、フッ化物結晶材料によって構成される先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３０】
像側開口数ＮＡ≧０．９８を有し、前記像側開口数は、好ましくは少なくともＮＡ＝１．０または少なくともＮＡ＝１．１である先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３１】
動作波長において屈折率ｎ＞１．３を有する浸漬媒質（１０）に適合せしめられる先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３２】
少なくとも１ミリメートルの像側作動距離を有し、前記像側作動距離は、好ましくは約１ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲内、特に約１．５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲内である先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３３】
２０ｍｍ未満、特に１０ｍｍ未満の物体側作動距離を有する、特に先行する請求項の少なくとも１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３４】
前記物体フィールド直径の５０％未満、特に２５％未満の物体側作動距離を有する、特に先行する請求項の少なくとも１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３５】
約５ｍｍから前記物体フィールド直径の約２５％までの範囲内に含まれる物体側作動距離を有する、特に先行する請求項の少なくとも１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３６】
像側開口数ＮＡ＞０．８を有する請求項３３〜３５の少なくとも１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３７】
前記第２のレンズ群（ＬＧ２）は、正の屈折力を有する少なくとも４個、好ましくは少なくとも５個の連続するレンズを有する先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３８】
前記物体平面（２）の方を向く入射側において、前記第２のレンズ群（ＬＧ２）は、前記物体平面に対して凹状をなす、正の屈折力を有する少なくとも１個、好ましくは複数個のメニスカスレンズを有し、かつ／または前記像平面の方を向く出射側において、前記第２のレンズ群は、前記物体平面に対して凸状をなす、正の屈折力を有する少なくとも１個、好ましくは複数個のメニスカスレンズを有する先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３９】
前記第２のレンズ群（ＬＧ２）は、前記物体平面に対して凹状をなす、正の屈折力を有する少なくとも１個のメニスカスレンズと、両凸正レンズと、前記像平面に対して凹状をなす、正の屈折力を有する少なくとも１個のメニスカスレンズとを前記順番で有する先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項４０】
前記第３のレンズ群（ＬＧ３）は、負の屈折力のレンズのみを有する先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項４１】
物体側の入射領域内において、前記第４のレンズ群（ＬＧ４）は、前記物体平面（２）に対して凹状をなす、正の屈折力を有する少なくとも１個のメニスカスレンズを有し、好ましくは多数のこのようなメニスカスレンズが連続して配設される先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項４２】
前記第５のレンズ群（ＬＧ５）は、正の屈折力と、前記像の方向に凹状をなすレンズ面とを有する少なくとも１個のメニスカスレンズを有する先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項４３】
前記第５のレンズ群（ＬＧ５）は、最後の光学素子として、好ましくは球面状または非球面状に湾曲した入射面と実質的に平面状の出射面とを有する平凸レンズを有する先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項４４】
前記平凸レンズは、非半球形設計である請求項４３に記載の投影対物レンズ。
【請求項４５】
前記物体の近傍の胴部（６）と、前記像の近傍の胴部（８）と、前記胴部間に位置する１個のウエスト部（７）とを有する１胴形システムである先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項４６】
最大周辺光線高さは、最も幅狭の収縮部の位置（Ｘ）における周辺光線高さの少なくとも２倍である先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項４７】
前記物体の近傍の胴部（６）は、第１の胴部直径を有し、前記像の近傍の胴部（８）は、第２の胴部直径を有し、前記第２および第１の胴部直径間における胴部直径比は、１．１を上回り、特に１．２を上回る先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項４８】
前記像平面は、前記第５のレンズ群の直後に配置されて、前記第１〜第５のレンズ群とは別に、いかなるレンズまたはレンズ群も有さないようになっている先行する請求項の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項４９】
先行する請求項の１項に記載の屈折性投影対物レンズを特徴とするマイクロリソグラフィー用投影露光装置。
【請求項５０】
半導体構成品またはその他の微細構造素子の製造方法において：
所定のパターンを有するマスクを用意する段階と；
所定の波長の紫外光を用いて前記マスクを照射する段階と；
前記請求項１〜４の１項に記載の投影対物レンズを利用して、投影対物レンズの像面の領域内に配置される感光性基板上に前記パターンの像を結像させる段階と；
前記投影対物レンズの最後の光学面と前記基板との間において配置される浸漬媒質を投影時に透過照射する段階とを有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自身の物体平面内に配置されるパターンを自身の像平面に、自身の最後の光学素子と前記像平面との間において配置される浸漬媒質を利用して結像させる屈折性投影対物レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー用投影対物レンズは、数十年にわたって、半導体構成品およびその他の微細構造の構造要素の製作に用いられてきた。これらのレンズは、以下ではマスクまたはレチクルとも呼ばれるフォトマスクまたはレチクルのパターンを、感光層により被覆された物体上に超高解像度で縮小投影する目的に供せられる。
【０００３】
並行して進められている３つの開発は、主として約１００ｎｍ以下の大きさのさらに一層微細な構造を製造するのに寄与する。第１に、投影対物レンズの像側の開口数（ＮＡ）を現在通例の値より大きくしてＮＡ＝０．８以上の領域にする試みがなされている。第２に、さらに一層短い波長、好ましくは２６０ｎｍ未満、たとえば２４８ｎｍ、１９３ｎｍまたは１５７ｎｍ未満の波長の紫外光が用いられている。最後に、さらに他の方策、たとえば位相シフトマスクおよび／または斜照明を用いて解像度が高められている。
【０００４】
加えて、高い屈折率の浸漬媒質を投影対物レンズの最後の光学素子と基板との間における空間内に導入することによって達成可能な解像度を高める手法がすでに存在する。この技術は、本明細書において、浸漬リソグラフィーとして示される。この目的に適する投影対物レンズは、浸漬対物レンズまたは浸漬系として示される。浸漬媒質を導入することによって、λｅｆｆ＝λ０／ｎの有効波長が得られ、ここで、λ０は、真空動作波長であり、ｎは、浸漬媒質の屈折率である。これによって、Ｒ＝ｋ１（λｅｆｆ／ＮＡ０）の解像度と、ＤＯＦ＝±ｋ２（λｅｆｆ／ＮＡ０２）の焦点深度（ＤＯＦ）とが得られ、ここで、ＮＡ０＝ｓｉｎθ０は、「乾燥系」開口数であり、θ０は、対物レンズの開口角である。経験的定数ｋ１およびｋ２は、工程に依存する。
【０００５】
浸漬リソグラフィーの理論上の利点は、有効動作波長が減じられることと、以って解像度が向上することとにある。これは、変化しない真空波長と併せて達成され得、したがって光の生成、光学材料の選択、被覆技術等の確立された技術が、大体において、適切な波長に関して変更なしに採用されうる。しかしながら、ＮＡ＝１以上の領域の非常に高い開口数を有する投影対物レンズを得る方策が必要とされる。さらにまた、適切な浸漬媒質が入手可能でなければならない。
【０００６】
ｎ１≒１．４３の超純水は、１９３ｎｍ用の適切な浸漬媒質であることが明らかになっている。
【０００７】
Ｍ．スウィッケス（M. Switkes）およびＭ．ロスチャイルド（M. Rothschild）の「１５７ｎｍでの浸漬リソグラフィー（Immersion Lithography at 157 nm）」と題する論文、J. Vac. Sci. Technol. 第１９巻（６）、２００１年１１月／１２月、ｐ．１以降に、１５７ｎｍの動作波長に関して十分な透明度を有するとともに、マイクロリソグラフィーにおいて現在用いられているいくつかのフォトレジスト材料との適合性を有するパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）を基剤とする浸漬液が示されている。試験された１つの浸漬液は、１５７ｎｍにおいてｎ１＝１．３７の屈折率を有する。前記出版物において、さらにまた、ＮＡ＝０．８６の開口数とともに６０ｎｍ以下の構造の結像を可能にすることを意図される、フッ化カルシウム素子とシリコン鏡とを用いて動作する浸漬干渉リソグラフィー用のレンズを含まない光学系が説明されている。この光学系は、半導体等の連続生産に使用するのには適さないかもしれない。
【０００８】
米国特許第４，４８０，９１０号および５，６１０，６８３号（欧州特許第０ ６０５ １０３号に対応）の特許明細書では、浸漬リソグラフィー用に提供される、浸漬液を投影対物レンズと基板との間に導入する装置を有する投影露光装置が説明されている。投影光学系に関してはいかなる設計も特定されていない。
【特許文献１】米国特許第４，４８０，９１０号
【特許文献２】米国特許第５，６１０，６８３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、浸漬リソグラフィーに適するとともに、全体としての大きさが小型であり、かつ許容可能な材料使用量により製造されうる屈折性投影対物レンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、請求項１に記載の特徴を有する投影対物レンズによって達成される。有利な開発形態は、従属請求項に記載されている。全ての請求項の語句表現は、本発明の説明に含まれる。
【００１１】
本発明の１つの態様によれば、自身の物体平面内に配置されるパターンを自身の像平面に、自身の最後の光学素子と該像平面との間において配置される浸漬媒質を利用して結像させる屈折性投影対物レンズは、
前記像平面に続く、負の屈折力を有する第１のレンズ群と；
前記第１のレンズ群に続く、正の屈折力を有する第２のレンズ群と；
前記第２のレンズ群に続く、負の屈折力を有する第３のレンズ群と；
前記第３のレンズ群に続く、正の屈折力を有する第４のレンズ群と；
前記第４のレンズ群に続く、正の屈折力を有する第５のレンズ群と；
前記第４のレンズ群から前記第５のレンズ群への遷移領域内において配置されるシステム絞りとを有し、
前記第４のレンズ群は、前記第３のレンズ群と前記第４のレンズ群との間における周辺光線高さの変曲点に近接して位置する入射面を有し、実質的な屈折力を有するいかなる負レンズも、前記入射面と前記システム絞りとの間には配置されない。
【００１２】
本発明の意味における「実質的な屈折力を有する負レンズ」とは、光学設計のために実質的発散効果を有するレンズである。これには、特に、｜φ｜＞０．１２ｍ−１（ｄｐｔ、ジオプトリー）が成り立つ屈折力φの負レンズが含まれる。
【００１３】
周辺光線高さは、光軸からの周辺光線までの垂直距離であり、周辺光線は、物体フィールドの中央から、使用される開口数を決定するシステム絞りの絞り縁部へと至る。
【００１４】
第４のレンズ群の入射面とシステム絞りとの間にはいかなる負レンズも全く配設されず、この領域には、前記入射面の下流において発散ビーム路内でビーム直径が過度に激しく拡大することを妨げる正レンズのみが配置されるようにすることが好ましい。
【００１５】
本発明の本態様にしたがって、相当の屈折力の負レンズが相対的に大きいビーム直径の領域において排除されると、これにより、この領域内のレンズの最大直径を適当な程度に制限することが可能になる。本出願の意味における「相対的に大きいビーム直径」は、特にレンズでの周辺光線高さがシステム絞りでの周辺光線高さの少なくとも半分の大きさになる場合に常に存在する。本発明では、負レンズの発散効果は、補正のために望ましい場合があるが、負レンズの下流におけるいかなる発散効果も、能動レンズが存在しない場合に必要とされるレンズ直径より潜在的に大きいレンズ直径をもたらすという事実が考慮される。加えて、ビーム光線は、下流の像平面の方向に再結合されなければならず、そのためには正の屈折力が必要になる。そのために必要とされる正レンズは、光線を互いに結合させるときに負レンズの発散効果を補償する必要がない場合は、全体としてより中程度の設計とされうる。加えて、レンズの個数が制限されうる。このように、本発明は、最小限のレンズ質量で小型の投影対物レンズを得ることを可能にする。
【００１６】
いくつかの実施形態においては、システム絞りと像平面との間にはいかなる負レンズも配置されない。その結果として、この領域は、それが適切である場合に略または完全平行平面板により補われうる正レンズのみによって構成されうる。
【００１７】
本発明にしたがって個別のレンズ群全体に屈折力を分配することにより、２個の胴部と該胴部間のウエスト部とを有する投影対物レンズが得られ、その結果として像面湾曲の良好な補正がもたらされる。本明細書において、好適な実施形態の場合に、負および正の屈折力のレンズ間における光学的補正に必要とされる変化の数が最小限に抑えられることを示す。１つの実施形態において、最小ビーム直径のウエスト部は、第３のレンズ群の領域内にある。このウエスト部と像平面との間においてある１つの位置のみに、互いに直接連続するレンズを有するとともに、φｉ＊φｉ＋１＜０であるレンズ対があり、ここで、φｉおよびφｉ＋１は、前記レンズ対のレンズの屈折力であり、｜φ｜＞０．１２ｍ−１である。このような正と実質負との屈折力（またはその逆）間における変化を有するレンズ対が物体平面と像平面との間において３つの位置のみにあると有利である。これにより、このような投影対物レンズの低質量設計を促進させることが可能になる。
【００１８】
第２の材料を用いない色収差の補正は、さまざまな対物レンズ部分においてビームにより満たさなければならない追加の幾何学的条件を誘発することが知られている。第２の光学材料を用いて、これらの追加の条件を回避することができる。しかしながら、本発明の好適な実施形態に用いられる遠紫外（ＤＵＶ）の波長領域では、十分に低い吸収性を有する数種類の透明光学材料しか用いることができない。１９３ｎｍの用途においては、主として合成石英ガラス（ＳｉＯ２）が主要な材料として用いられ、第２の種類の材料として、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）またはフッ化バリウム（ＢａＦ２）等のフッ化物結晶材料が用いられる。通常、１５７ｎｍでは、フッ化カルシウムが主要材料として、フッ化バリウムが第２の材料として用いられる。１９３ｎｍにおいてフッ化カルシウムの使用を目指すことは、さらにまた、放射密度が高い場合に合成石英ガラスにおいて認められる密度の変化がフッ化カルシウムでは起こらないため、対物レンズの耐用年数を確実に長期化させるのに寄与しうる。しかし、合成石英ガラスに加えて用いられうるフッ化物結晶材料は、実質的な欠点を有する。一方では、これらの材料は制限された量しか入手することができず、そのために調達費用が高くなる。さらに、いくつかの物理的および化学的特性が、光学素子の製造を困難にしている。その結果として、いくつかの実施形態においては、非球面を用いて像補正を支援している。
【００１９】
１つの実施形態において、第１のレンズ群は、少なくとも１個の非球面を含み、好ましくは、少なくとも２個の非球面が第１のレンズ群に設けられる。フィールドに近く、かつ主光線高さが実質的に周辺光線高さより大きくなる領域内において非球面を配置することは、効果的な歪曲補正に用いられうる。第１のレンズ群は、好ましくは、いずれの場合も１個の非球面を有する２個のレンズを含む。多数のレンズに非球面を分配することにより、大きな表面変形を回避することが可能になるため、製造が簡単になる。
【００２０】
主光線高さが周辺光線高さと比べて大きくなるフィールド付近の第１のレンズ領域内において、光学的に有効な領域内に多くても１個の変曲点を有する曲率を持つ少なくとも１個の非球面を配置すると有利であることが立証された。たとえば２個の、こうした面を設けることができる。１個以上の変曲点を有する３個を超える面は、避けられるべきである。光学的に有効な領域内に０個または多くても１個の曲率変曲点を有する非球面は、生産技術の観点において効果的に習得されうるとともに、若干の表面粗さを有して製造されうる。
【００２１】
少なくとも１個の非球面は、好ましくは、第１のレンズ領域内に設けられるべきである。さらにまた、第１のレンズ領域の全ての非球面が、条件｜ΣＣ１ｉ｜＊１０６>０．２２を満たすと有利であり、ここで、Ｃ１ｉはｉ番目の面の非球面表現の項ｈ４の係数である。以って、パラメータＣ１ｉは、非球面の変形の主成分を表す。
【００２２】
いくつかの実施形態において、投影対物レンズの全長（物体平面／像平面距離）の２０％を上回る光学的有効直径を有する非球面は、凹状であることが規定されている。いくつかの実施形態の場合は、このことが、全ての非球面に関して当てはまる。この条件が満たされると、非球面は、許容可能な費用で十分な精度で検査されうる。
【００２３】
物体平面と、主光線高さが実質的に周辺光線高さに対応する領域との間において延在する第２のレンズ領域内において、歪曲に対する自身の非球面寄与が正反対である少なくとも２個の非球面を配置すると、歪曲補正に関して有利であることが立証された。この寄与は、（８＊Ｃｌ＋ｋ＊ｃ３）（ｎ−ｎ´）ｙｙＰ３にしたがって判断され得、ここで、Ｃ１は、非球面係数であり、ｋは、非球面の円錐定数であり、ｃは、曲率であり、ｎおよびｎ´は、面の上流および下流の屈折率であり、ｙは、面における近軸周辺光線高さであり、ｙｐは、面における近軸主光線高さである。
【００２４】
いくつかの実施形態において、物体側のテレセントリック性を得ることと歪曲補正とを目的とした光学手段の有利なデカップリングは、条件０．９＊ＰＳＡ３１＜ＰＳＡ３＜１．１＊ＰＳＡ３１が球面瞳収差ＰＳＡに関して満たされるという事実によって達成されうる。ここで、ＰＳＡ３１は、第１のレンズ領域内の全ての面の球面瞳収差の収差係数の総和である一方で、ＰＳＡ３は、システムの全ての面の球面瞳収差の収差係数の総和である。この条件を満たすことにより、瞳収差を主として物体平面に近い第１のレンズ領域内に集中させることが可能になる。このことは、影響力を持つテレセントリック性と影響力を持つ歪曲との間におけるデカップリングに有利である。
【００２５】
本発明の投影対物レンズの有利な実施形態は、物体／像間隔Ｌと焦点距離ｆ´とを有するとともに、屈折率ｎＩを有する浸漬媒質を用いており、次の条件が満たされる：Ｌ／ｆ´＊ｎＩ＞２．５。短い焦点距離を有する小型のシステムは、この条件を満たす場合に達成されうる。
【００２６】
システム絞りは、平面システム絞りであってもよく、その場合は、絞り縁部は、光軸に対して垂直な平面上において設定される絞り直径から独立した状態に維持される。絞り誤差を有するシステムにおいては、システム絞りが、絞り直径を決定するとともに、投影対物レンズの光軸に対する自身の軸方向位置が絞り直径の関数として変動せしめられうる絞り縁部を有すると有利でありうる。これにより、有効絞り位置を絞り直径の関数としてビーム路に最適に合わせることが可能になる。システム絞りは、たとえば、絞り縁部が絞り直径の調節時に球面に沿って移動せしめられうる球面絞りとして設計されうる。さらにまた、システム絞りを、絞り縁部が絞り直径の調節時に円錐の側面上において移動せしめられうる円錐絞りとしても設計されうる。これは、たとえば軸方向に変位可能な平面絞りによって達成されうる。
【００２７】
本発明は、像側開口数がＮＡ≧０．９、ＮＡ＞０．９８、特にいくつかの実施形態においてはＮＡ＝１．０、ＮＡ＝１．１以上も可能となる投影対物レンズの設計を可能にする。これらの投影対物レンズは、動作波長においてｎ１＞１．３の屈折率を有する浸漬液に適合せしめられうる。その結果として、有効動作波長は、浸漬を用いないシステムと比較すると、略３０％以上減じられうる。
【００２８】
本発明にしたがった投影系は、幅広い範囲の適切な作動距離用に用いられうる。この場合は、物体側作動距離または物体空間内の作動距離は、対物レンズの物体平面と入射面との間における（最小）軸方向距離である一方で、像側作動距離または像空間内の作動距離は、対物レンズの出射面と像平面との間における（最小）軸方向距離である。乾燥系として用いられる場合は気体によって満たされる像空間内の作動距離は、浸漬系の場合には動作時に浸漬媒質によって満たされる。
【００２９】
浸漬系の場合は、像空間内の作動距離を固定するときに、特別な基準が考慮されなければならない。一方では、大きい作動距離は、浸漬液の透過率が一般により低いこと（気体と比較した場合）による放射損失の増加と、像平面に当接する面による収差寄与、特に球面収差の増大との両方をもたらす。他方では、像側の作動距離は、浸漬液を層流化させることができるだけの十分な大きさであるべきである。それが適切である場合は、計器およびセンサを配設するための余地が設けられるべきである。最も好適な実施形態において、像側の作動距離は、約１ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲内、特に約１．５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲内である。一方で約５ｍｍと他方で物体フィールド直径の約２５％〜５０％との間に含まれる値が、物体側作動距離には有利であることが立証された。実際には５ｍｍ未満の値も同様に可能であるが、特に光条に関して第１のレンズ素子の表面品質と材料品質とに課せられる要件は、より厳しくなる。
【００３０】
好適な実施形態は、縮小対物レンズとして設計される。倍率の大きさ｜β｜は、特に５：１および４：１の縮小が可能となるように、好ましくは１／５〜１／３の範囲内、特に１／４．５〜１／３．５の範囲内である。
【００３１】
ある特定の実施形態においては、第３のレンズ群から第４のレンズ群への遷移領域内、すなわち実質的に増加していくビーム直径および発散放射の領域内に、負レンズと透過方向に直接連続する正レンズとからなる少なくとも１個のダブレットが配設され、前記負レンズは、像側の凹面を有し、後続の正レンズは、物体側の凹面を有する。これにより、両凸空気レンズが、前記ダブレットのレンズ間において形成される。特に、前記正レンズは、像平面に対して凹状をなす正メニスカスレンズであって、入射側レンズ半径Ｒ１と出射側レンズ半径Ｒ２とを有し、次の条件が成り立つ：（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）＜<１．５。このレンズダブレットの領域、特に負レンズのビーム路に対して湾曲する凹状出射面において、システム全体の補正に非常に効果的に寄与しうる高入射角の透過放射が得られる。内側空気レンズの境界をなす少なくとも１個のレンズ面は、非球面とされうる。いずれの境界面も非球面であることが好ましい。
【００３２】
１つの開発形態において、物体平面に対して凹状をなすとともに、条件ＤＬ／Ｄｍｉｎ＞１．３を満たす正または弱い負の屈折力の少なくとも１個のメニスカスレンズが第４のレンズ群内において配置され、ここで、Ｄｍｉｎは、第４のレンズ群内における最小光線束直径であり、ＤＬは、前記メニスカスレンズにおける最大光線束直径である。絞り領域内における弱い負のメニスカスレンズと正レンズとの組み合わせは、開口に依存する収差、特に球面収差の補正に効果的に寄与しうる。
【００３３】
いくつかの実施形態において、投影対物レンズの全てのレンズは、同じ材料によって構成される。使用される材料は、たとえば１９３ｎｍの動作波長用の合成石英ガラスおよび１５７ｎｍの動作波長用のフッ化カルシウムでありうる。１種類のみの材料を用いることにより、製造がより容易になるとともに、対物レンズの設計をその他の波長に簡単に適合させることが可能になる。また、多数の種類の材料を組み合わせて、たとえば色収差の補正を助けることも可能である。さらにまた、ＢａＦ２、ＮａＦ、ＬｉＦ、ＳｒＦまたはＭｇＦ２等のその他の紫外線透過材料を用いることも可能である。
【００３４】
主に石英ガラスレンズにより設計されるいくつかの実施形態においては、像平面の直近に配置されるレンズ素子の少なくとも２個は、同一の結晶方向のフッ化物結晶材料によって構成される。投影対物レンズの耐用寿命は、これによって向上しうる。フッ化物結晶材料により製作される少なくとも１個の正レンズが第２のレンズ群内に存在すると、横色収差の補正に有利であることが立証された。さらにまた、第４のレンズ群内においてフッ化物結晶材料を正レンズのレンズ材料として用いることは、横色収差の補正に効果的に寄与しうる。横色収差の補正は、第３のレンズ群の少なくとも１個の負レンズの場合に、フッ化物結晶材料がレンズ材料として用いられると、向上しうる。
【００３５】
前記およびさらに他の特徴は、特許請求の範囲から明らかになるだけでなく、明細書と図面とからも明らかになり、個別の特徴は、本発明の実施形態およびその他の分野において、単独で実施されることまたは組合せ形態で多様化されることが可能であるとともに、その真価に基づいて特許可能とされる有利な設計を構成しうる。
【実施例】
【００３６】
以下の好適な実施形態の説明において、「光軸」という用語は、光学部品の曲率中心を通る直線を示す。方向および距離は、像平面または該像平面に配置される露光対象の基板の方向に向かう場合は像側または像方向として、光軸に対して物体の方へと向かう場合は物体側または物体方向として記述される。例において、物体は、集積回路のパターンを有するマスク（レチクル）であるが、また他のパターン、たとえば格子も含まれうる。例において、像は、基板としての役割を果たすとともにフォトレジスト層により被覆されるウェーハ上に形成されるが、その他の基板、たとえば液晶表示装置用の素子または光学格子用の基板であってもよい。特定される焦点距離は、空気に対する焦点距離である。
【００３７】
本発明の純粋に屈折性の縮小対物レンズ１の実施形態の一般的な設計は、図１を利用して示される。実質的に均質な浸漬を仮定すると、前記レンズは、物体平面２内に配置されるレチクル等のパターンを像平面３に縮小倍率、たとえば５：１（倍率β＝０．２）の縮尺で結像させる目的に供せられる。このレンズは、物体平面および像平面に対して垂直をなす光軸４に沿って配置される５個の連続するレンズ群を有する回転対称の単一ウエスト形システムまたは２胴形システムである。像平面２の直後の第１のレンズ群ＬＧ１は、負の屈折力を有する。前記第１のレンズ群の直後の第２のレンズ群ＬＧ２は、正の屈折力を有する。前記第２のレンズ群の直後の第３のレンズ群ＬＧ３は、負の屈折力を有する。前記第３のレンズ群の直後の第４のレンズ群は、正の屈折力を有する。前記第４のレンズ群の直後の第５のレンズ群ＬＧ５は、正の屈折力を有する。像平面は、前記第５のレンズ群の直後に配置されて、投影対物レンズが、第１〜第５のレンズ群とは別にいかなるその他のレンズまたはレンズ群も有さないようになっている。屈折力をこのように分配することにより、物体側の第１の胴部６と、像側の胴部８と、最小ビーム直径を有するウエストＸが位置する、前記胴部間に配置されるウエスト部７とを有する２胴形システムが得られる。第４のレンズ群から第５のレンズ群へと至る遷移領域内において、システム絞り５は、相対的に大きいビーム直径の領域内に位置する。
【００３８】
前記投影対物レンズを利用して行なうことができる投影は、その主光線および周辺光線の経路を特徴としうる。主光線Ａとして、光軸に対して平行または鋭角をなす物体フィールドの外側周辺点から進むとともに、システム絞り５の領域において光軸４と交差する光線が示されている。周辺光線Ｂは、物体フィールドの中央、すなわち軸方向のフィールド点から、一般にシステム絞り５の位置または該絞りの直近に配置される開口絞りの開口縁部へと至る。外側フィールド点から開口絞りの反対側縁部へと至る光線Ｃは、本明細書において、コマ光線として示される。これらの光線の光軸からの垂直距離により、対応する光線高さｈＡ、ｈＢおよびｈＣが与えられる。
【００３９】
これらのビーム路に関して、第４のレンズ群ＬＧ４は、第３のレンズ群ＬＧ３と第４のレンズ群ＬＧ４とにおける周辺光線高さの変曲点に近接して位置する入射面Ｅを有する。
【００４０】
第１のレンズ領域ＬＢ１は、物体平面２を起点とするとともに、周辺光線Ｂおよびコマ光線Ｃが第１のレンズ領域ＬＢ１において条件｜ｈＢ／ｈＣ｜＜１を満たすように交差する平面を終点とする。主光線高さは、このレンズ領域ＬＢ１においては周辺光線高さと比較して大きい。ここに配置されるレンズ面は、近接場として示される。第２のレンズ領域ＬＢ２は、物体平面２から、主光線高さと周辺光線高さとが大きさにおいて略等しくなる領域に至るまで延在し、この場合は、特に｜ｈＢ／ｈＡ｜＜１．２が成り立つ。本発明の投影系の一般的な変形態様において、第２のレンズ領域ＬＢ２の長さは、物体平面２と像平面３との間における距離Ｌの４分の１より大かつ２分の１より小である。この物像距離は、さらにまた、投影対物レンズの全長として示される。
【００４１】
本発明の投影対物レンズの一般的な実施形態において、第１のレンズ群ＬＧ１は、少なくとも２個の負レンズを、第２のレンズ群ＬＧ２は、少なくとも３個の正レンズを、第３のレンズ群ＬＧ３は、少なくとも２個の負レンズを、第４のレンズ群ＬＧ４は、少なくとも２個の正レンズを、第５のレンズ群ＬＧ５は、少なくとも３個の正レンズを有する。
【００４２】
物体平面２に続く第１のレンズ群ＬＧ１は、実質的に、光束を拡幅させて第１の胴部６へと送り込む役割を果たす。前記レンズ群は、非球面状の入射面を有する肉薄の負レンズ１１と、この負レンズの後に配置される、非球面状の入射面を有するまた他の肉薄の負レンズ１２と、この負レンズの後に配置される、物体側の凹面と弱い屈折力とを有する肉厚の両球面メニスカスレンズ１３とを有する。物体に最も近い前記レンズ１１および１２の入射面の、近接場に配置される前記非球面は、歪曲と非点収差との良好な補正、とりわけテレセントリック性の補正に効果的に寄与する。異なるレンズの２個のレンズ面に非球面性を分配することにより、レンズの製造を簡単にすることができる。
【００４３】
第２のレンズ群ＬＧ２は、４個の正レンズ１４、１５、１６、１７、具体的には非球面状の入射面と両凸レンズ１５により形成される物体側凹面とを有する入射側メニスカスレンズ１４と、非球面状の凹状をなす出射面を有する肉厚の正メニスカスレンズ１６と、同じ向きの曲率の球面状レンズ面を有するさらに他の正メニスカスレンズとからなる。両凸レンズ１５の物体側および像側のメニスカスレンズ面の曲率が逆向きに、かつ互いに背を向けあった凹面を有して延在する、この設計の場合は、確実にメニスカスレンズおよび正レンズの表面負荷が低くなり、以って収差が軽微になる。両凸正レンズ１４と下流のメニスカスレンズ１６との間の両凹空気レンズは、強い非点補正不足をもたらし、したがってウエスト部７の上流のシステム前部における非点収差の寄与の補正に有利な作用を発揮する。
【００４４】
第３のレンズ群３は、３個の負レンズ１８、１９、２０からなる。球面状のレンズ面を有する両凹レンズ１８は、この場合は、最小ビーム直径のウエストＸの上流に、ある距離をおいて配置される。続いて前記ウエストの下流に、ある距離をおいて、物体側の凹状をなす球面状入射面と非球面状出射面とを有する負メニスカスレンズ１９が配置される。このレンズに続いて、球面状入射面と非球面状出射面とを有する両凹負レンズ２０が配置される。レンズ１９、２０の出射側の非球面は、コマおよび非点収差の補正に大いに寄与する。
【００４５】
ビームは、第３のレンズ群ＬＧ３の出射側負レンズ２０の下流において最大の広がりを有し、強い補正効果をもたらす非常に大きい入射角の透過放射が、レンズ２０の非球面状出射面において得られる。
【００４６】
第４のレンズ群ＬＧ４は、自身の入射側において、物体平面に対して凹状をなす２個の正メニスカスレンズ２１、２２と、これらのレンズに続く、システム絞り５の直ぐ上流の両凸正レンズ２３とからなる。ここで、前側のレンズ２１の入射面のみが、非球面状であり、第４のレンズ群の全てのその他の面は、球面状である。第３のレンズ群ＬＧ３は、負レンズのみからなるとともに、強いビーム広がりを生じしめる一方で、後続の第４のレンズ群ＬＧ４は、正レンズのみからなるとともに、強い収束作用を発揮して、広がり角は、システム絞り５の方向に急速に増大するようになっている。負の屈折力と下流の正の屈折力との間における伝搬は、第３および第４のレンズ群間において、第４のレンズ群の入射面Ｅが配置される位置に近接して、周辺光線高さの変曲点を生じしめる。この入射面Ｅとシステム絞りとの間に、負の屈折力を有するいかなるレンズも配置されないことが、この設計の際立った特徴である。
【００４７】
システム絞り５の下流に位置する第５のレンズ群ＬＧ５は、実質的に、高い開口数をもたらす役割を果たす。この目的のために、専ら集光性のレンズ、具体的にはシステム絞りの直ぐ下流に配置される、球面状の入射面と像側において凹状をなす非球面状の出射面とを有する正メニスカスレンズと、実質的に平面状の入射面と凸状の出射面とを有する実質的に平凸状の正レンズ２６と、前記正レンズに続く、球面状の入射面と像側の凹状をなす非球面状出射面とを有する正メニスカスレンズ２７と、球面状の入射面と像側の凹状をなす非球面状出射面とを有するさらに他の正メニスカスレンズ２８と、球面状の入射面と平面状の出射面とを有する終端の平凸レンズ２９とが用いられる。これらの正レンズは、強い球面補正不足効果と、コマに関する過剰補正効果とを発揮する。この設計により、球面収差とコマとの補正は、大体において、第３および第４のレンズ群間の遷移部分において弱い負および正のダブレットにより、かつ絞りの近傍において第４および第５のレンズ群の非球面により担われる。その結果として、第４のレンズ群ＬＧ４と第５のレンズ群ＬＧ５とは、共同して、球面収差およびコマの良好な補正状態を達成する役割を果たす。
【００４８】
前記システムは、３２ｍｍの物体側作動距離（物体後側焦点距離）と、浸漬液１０により満たされうる６ｍｍの像側作動距離とを有する。このシステムは、脱イオン水（屈折率ｎ≒１．４７）または同等の屈折率を有するその他の適切な透明な液体が、１９３ｎｍにおいて浸漬液として用いられうるように設計される。
【００４９】
前記設計の明細は、表１において周知の方法で表形式にまとめられている。ここで、第１欄には、屈折面の番号またはその他の方法による区別が明示され、第２欄には、表面の半径ｒ（ｍｍを単位とする）が示され、第４欄には、その表面の厚さとして示される、後続の表面からの距離ｄ（ｍｍを単位とする）が示され、第５欄には、光学素子の材料が示されている。第６欄には、材料の屈折率が示され、レンズの有効自由半径または自由直径の２分の１（ｍｍを単位とする）が第７欄に示されている。非球面は、第３欄において、「ＡＳ」により示されている。
【００５０】
本実施形態の場合は、１０個の面、具体的には面２、４、８、１３、１９、２１、２２、３１、３５および３７は、非球面である。表２に、対応する非球面データが示されており、非球面は、下式を用いて計算されている：
【数１】
2007515660.tif 000003
【００５１】
ここで、半径の逆数（１／ｒ）は、面の曲率を表し、ｈは、光軸から面点までの距離（すなわち、光線高さ）を表す。したがって、ｐ（ｈ）は、いわゆるサジッタ、すなわち面頂点から面点までのｚ方向、すなわち光軸の方向における距離を表す。定数Ｋ、Ｃ１、Ｃ２、・・・は、表２において再現されている。
【００５２】
これらのデータを利用して再現されうる光学系１は、全てのレンズに用いられる合成石英ガラスが屈折率ｎ＝１．５６０８を有する約１９３ｎｍの動作波長用に設計されている。像側開口数は、１．０である。物体側および像側テレセントリック系は、ｎＩ＝１．４７の浸漬媒質の屈折率に適合せしめられる。この対物レンズは、約１０３７ｍｍの全長Ｌ（像平面と物体平面との間における距離）を有する。約２２ｍｍの光伝導性（開口数と像寸法との積）が、約２２ｍｍの像寸法に関して達成される。
【００５３】
前記投影対物レンズの少数の際立った特徴を以下に説明する。この投影対物レンズは、一方では物体の近傍において入力部に（レンズ１１、１２）、他方ではウエスト部７の領域に（レンズ１８、１９および２０）集中するわずか５個の負レンズを有する。このため、異符号の屈折力のレンズ間における遷移が存在するのは、システム内の３箇所のみ、具体的には第１のレンズ群ＬＧ１内のレンズ１２および１３間における負／正遷移と、レンズ群ＬＧ２およびＬＧ３間、すなわちレンズ１７および１８間の正／負遷移と、レンズ群ＬＧ３およびＬＧ４間の負／正遷移とである。第４のレンズ群の入射面Ｅの領域内において生じるとともに、最も幅狭の収縮部の位置Ｘの下流における周辺光線高さ分布の変曲点を定義する最後の遷移の下流において物体平面に至るまで正レンズのみが配置される。この領域において負レンズを排除するとともに、以って発散性の屈折力を回避することができるため、第２の胴部８におけるレンズ直径を相対的に小さく保つことが可能になり、その結果として設計を全体として低質量にすることができる。同時に、レンズの個数を少数に保つことができ、最も幅狭の収縮部の位置Ｘと像平面との間において、１０個のレンズのみが配置され、システム全体に１８個のレンズのみが用いられる。このこともまた、低質量の小型設計を促進させる。
【００５４】
１個の例外（ウエスト部７の最小レンズ１９の凸状出射面）を除いて、全ての非球面は、凹状のレンズ面に設けられる。凸面を検査する場合とは対照的に、凹面の検査には相対的に小型の検査用光学機器を用いることができるため、このことは、レンズ製造時における非球面検査を容易にする。表２の非球面データから、いかなる強い変形も非球面においては生じないことと、非球面は、自身の曲率において０個または多くても１個の変曲点を有することとが理解されうる。このことは、非球面の製造を容易にし、以って特に低い表面粗さを有する非球面を得ることが可能になる。
【００５５】
第３のレンズ群ＬＧ３の出射部に位置する両凹負レンズ２０と、第４のレンズ群ＬＧ４の入力部に位置する、像側に凹状をなす正メニスカスレンズ２１とは、システムの総補正に実質的に寄与する負／正ダブレットを形成する。これは、高入射角の放射が生じる両凸空気レンズの境界をなす、このダブレットの互いに向き合う非球面の設計による作用を受けうる。これによって、主としていかなる程度の球面収差も補正される。同時に、コマおよび非点収差等のその他の高度の収差にも強く作用する。高入射角により、レンズ２０の像側の面は、球面収差に対して強い補正過剰の態様に作用する。これと対照的に、次のレンズの物体側の面形状は、小さい入射角を有する光線が該面に衝突し、そのために球面収差に対する軽度の寄与しか生じないような効果を有する。レンズ群ＬＧ４とＬＧ５とにおける光線の若干の偏向は、球面収差の補正不足をもたらすが、この補正過剰を上回るほどではない。このようにして、実質的に完全な補正が達成される。
【００５６】
図２を用いて、図１に示された実施形態の変形態様を説明する。図２において、基本設計の特徴は、図１の場合と同じ参照符号によって示される。このシステムは、像側開口数ＮＡ＝１．１を有する。この設計の明細は、図３および４に示される。
【００５７】
第１のレンズ群ＬＧ１と第２のレンズ群ＬＧ２との設計は、実質的に、図１の第１の実施形態に対応する。この実施形態とは対照的に、肉厚の正メニスカスレンズ１６は、この場合は、２個のより肉薄の正メニスカスレンズ１１６、１１６´に分割され、その結果として、光学面の表面負荷が軽減されうる。第３のレンズ群ＬＧ３のレンズの場合は、負のメニスカスレンズ１９は、実質的に、最小収縮部の位置Ｘにより接近して配置される両凹負レンズ１１９に置き換えられている。
【００５８】
図１にしたがった実施形態の場合と同様に、第４のレンズ群は、非球面状の入射面を有する、物体側が凹状の正メニスカスレンズ１２１から始まる。前記正メニスカスレンズに続いて、第４のレンズ群内に、非球面状の入射面を有する両凸正レンズ１２２と、二重球面状の両凸正レンズ１２３と、システム絞り５の直ぐ上流に配置される、弱い正の屈折力を有する正メニスカスレンズ１２４とが配置される。この正メニスカスレンズ１２４は、絞りの上流において弱い発散ビーム路内に配置されるとともに、補正を助ける相対的に高い入射角が生じる物体側凹面を有する。
【００５９】
第５のレンズ群ＬＧ５は、５個の正レンズ１２５、１２６、１２７、１２８および１２９からなる。非球面状の出射面を有する入射側の両凸レンズ１２５は、システム絞り５の領域内に突出する。このレンズに続いて、像平面に対して凹状をなす３個の正メニスカスレンズ１２６、１２７および１２８が配置され、前記最後の２個、つまりレンズ１２６、１２７の出射面は、非球面である。球面状の入射面と平面状の出射面とを有する平凸レンズ１２９は、像側においてシステムの終端をなす。
【００６０】
このシステムの調節可能な絞り直径の開口絞りは、ストップダウン時に両凸レンズ１２５の入射側との接触を避けるために、球面絞りとして設計されうる。これに代わる方法として、それが適切である場合は、軸方向に移動可能な平面絞りが用いられうる。
【００６１】
図１にしたがった実施形態の場合と同様に、わずか５個の負レンズが用いられ、これらのレンズは、２個のグループ（入力グループ１１１、１１２およびレンズ群ＬＧ３）に集中する。このため、異符号の屈折力間における変化が起こるのは、３箇所のみとなる。第４のレンズ群の入射面Ｅと像平面との間には、正レンズのみが配置され、このため、光線は、ウエスト部の下流において像平面の方向に非常に効率的に再結合されるとともに、レンズ直径は、適度に保たれうる。ＮＡ＝１．１という非常に高い開口数にもかかわらず、レンズの個数は、２０個と相対的に少数であり、以って最適な質量の小型設計が達成される。
【００６２】
図３に、第１または第２の実施形態の変形態様を構成する、本発明の投影対物レンズの第３の実施形態が示されている。この場合は、基本設計の特徴は、図１および２の場合と同じ参照符号により示される。このシステムは、像側開口数ＮＡ＝１．１を有する。この設計の明細は、表５および６に示される。
【００６３】
第１のレンズ群ＬＧ１と第２のレンズ群ＬＧ２との設計は、実質的に図２にしたがった実施形態に対応する。前記実施形態の説明を参照されたい。図２にしたがった実施形態とは対照的に、両凹メニスカスレンズ２１８の入射面は、第３のレンズ群ＬＧ３のレンズの場合は非球面である。後続の負レンズ２１９は、物体側の凹面と非球面状の出射面とを有するメニスカスレンズとして形成されるとともに、図１の実施形態の場合のように、ウエストＸの下流にある距離をおいて配置される。
【００６４】
第４のレンズ群ＬＧ４の設計は、レンズの種類と順番とに関して、図１にしたがった第１の実施形態の設計に対応しており、このため、前記実施形態の説明を参照されたい。しかし、前記実施形態のレンズ群ＬＧ４とは対照的に、このレンズ群の中央の正レンズ２２２の入射面は、非球面である。
【００６５】
第５のレンズ群ＬＧ２は、５個の正レンズ２２５、２２６、２２７、２２８、２２９からなる。非球面状の出射面を有する、入射側の肉厚の両凸レンズ２２５は、システム絞り５の領域内に突出して、たとえば球面絞りまたは軸方向に変位可能な開口絞りが、ここに設けられるようになっている。続いて下流に二重球面状の両凸正レンズ２２６が配置される。このレンズの次に、像平面に対して凹状をなすとともに、球面状の入射面と非球面状の出射面とを有する２個の正メニスカスレンズ２２７および２２８が配置される。非球面状の入射面と平面状の出射面とを有する平凸レンズ２２９は、像側においてシステムの終端をなす。
【００６６】
その他のシステムと比較した場合の本システムの際立った特徴は、物体側の第１の胴部の直径が像側の第２の胴部８の直径よりはるかに小さいことによって構成される。その結果として、第４のレンズ群の入射面Ｅの領域内において、補正に有効な高入射角を有する特に強いビーム開きが、特に負レンズ２２０の非球面状出射面において得られる。第２の胴部の最大直径と第１の胴部の最大直径との間における比は、システムの色補正に密接に関係する。第１の胴部の直径が小さいほど横色収差の補正は良好である。この実施形態において、前記比は、約１．３７であり、その結果として、良好な色収差補正が達成される。
【００６７】
図４を利用して、第４の実施形態を説明する。ここで、基本設計の特徴は、以前の実施形態の場合と同一の参照符号によって示される。このシステムは、像側開口数ＮＡ＝１．１を有する。この設計の明細は、表７および８に示される。
【００６８】
第１のレンズ群ＬＧ１と第２のレンズ群ＬＧ２との設計は、実質的に第３の実施形態または第２の実施形態の設計に対応しており、このため、前記実施形態の説明を参照することができる。相違は、主としてＬＧ２の出力側のレンズ３１６、３１６´および３１７の設計にある。図３にしたがった実施形態の場合のように、これらのレンズは、像側の凹面を有する正メニスカスレンズとして設計されるが、ベンディングは、その他の実施形態のベンディングとは異なる。正レンズ３１６は、球面状の入射面と、軽く湾曲しただけの凹面状の出射面とを有する。この正レンズに続いて、非常に弱い屈折力と非球面状の出射面とを有する、強い湾曲のメニスカスレンズ３１６´が配置される。このメニスカスレンズの後に、若干の空隙をおいて、凹状をなす球面状の出射面を有するメニスカスレンズ３１７の、同じ向きに湾曲した凸状をなす球面状の入射面が続く。
【００６９】
第３のレンズ群ＬＧ３内において、前記レンズ群の中央の負レンズ３１９は、像側において凹状をなすとともに、非球面状の出射面を有し、かつ最小収縮部の位置Ｘの直近に配置されるメニスカスレンズによって形成される。
【００７０】
その他の実施形態の場合のように、第３および第４のレンズ群間における遷移部は、高入射角が生じる領域において互いに向き合う非球面状凹面を有する強力な補正ダブレット３２０、３２１によって形成される。
【００７１】
像側において凸状をなす正メニスカスレンズ３２１に続いて、第４のレンズ群内において、非球面状の入射面を有する両凸正レンズ３２２と、実質的に平面状の出射面を有する二重球面状両凸正レンズ３２３と、弱い負の屈折力（−０．１１ｍ−１）を有する、像面に対して凹状をなすメニスカスレンズ３２４と、物体側の凹面を有する肉薄の二重球面状正メニスカスレンズ３２４´とが配置される。メニスカスレンズ３２４、３２４´の互いに向き合う凹面は、ビーム路の小収縮部が位置する領域において、両凸空気レンズを外囲する。その結果として、球面収差とコマとは、相対的により容易に補正され、このため、第２の胴部の直径が減じられうる。
【００７２】
レンズの種類に関して、システム絞り５の下流における第５群ＬＧ５の設計は、基本的に、図２にしたがった実施形態に対応しており、このため、前記実施形態の説明を参照されたい。
【００７３】
第１の胴部の出力領域におけるレンズ、特にシステム絞りの直ぐ上流の、弱い屈折力の逆向きに湾曲するメニスカスレンズ３２４、３２４´の特定の構成は、このシステムのレンズの最大直径を以前の実施形態と比較して実質的に減少させることを可能にする新規な補正手段となる。これにより、低質量の小型設計が促進される。
【００７４】
図２に示された第２の実施形態の変形態様を、図５を利用して説明する。ここで、基本設計の特徴は、図２の場合と同じ参照符号により示されており、レンズの参照符号は、いずれの場合も３００だけ大きい数字になっている。レンズの種類と順番とは、図２にしたがった実施形態の場合と異ならず、このため、この点では前記実施形態の説明を参照されたい。この設計の明細は、表９および１０に示される。
【００７５】
図２にしたがったこの設計と対照的に、投影対物レンズ４００においては、入力側レンズ４１１、４１２は、若干肉厚の構成になっており、この場合は像側の凹面を有する負メニスカスレンズとして構成される第３のレンズ群ＬＧ３の中央のレンズ４１９も同様である。
【００７６】
このシステムの際立った特徴は、実質的に物体空間におけるより小さい作動距離にある。この距離は、この場合は、約１１２ｍｍからわずか９．１４ｍｍ（逆に第２の実施形態の場合は３２ｍｍ）の物体フィールド直径に対する値である。（対物レンズの物体フィールド直径は、いずれの場合も表から面番号０の自由半径（１／２直径）の２倍として求められうる）。像面湾曲に対する第１のレンズ群ＬＧ１の補正作用は、このより小さい物体側作動距離によって強められる。これにより、第３のレンズ群ＬＧ３を特に応力緩和された設計にすることと、同時に収差寄与を減じることとが可能になる。さらにまた、テレセントリック性と歪曲とがより効果的に補正されうる。図５にしたがったシステムは、図２にしたがったシステムと比較して、一般により応力緩和されるとともに、より高い矯正可能性を有する。約５ｍｍから物体フィールド直径の約２５％〜約５０％までの値の物体側作動距離が特に好ましいことがわかった。５ｍｍ未満の値では、特に光条に関して第１のレンズ素子の表面品質および材料品質に課せられる要件が急に厳しくなる。前記利点は、相対的に大きい作動距離の場合は低減する。
【００７７】
補正手段としての物体後側焦点距離（物体側作動距離）の利用は、以下のように説明されうる：一方において、物体後側焦点距離の短縮は、負の屈折力の第１のレンズ群の、像面湾曲に対する作用を強める。これにより、第３のレンズ群（ウエスト部）を応力緩和された設計にすることと、同時にその収差寄与を減じることとが可能になる。他方において、テレセントリック性および歪曲が、より強い作用を受けるとともに、以って補正されうる。テレセントリック性の補正と歪曲の補正との確実な分離が可能になる。
【００７８】
物体空間における短い作動距離は、前側のレンズだけではなく、さらにまた該レンズに設けられた非球面を物体により接近させる。これにより、フィールド依存性の収差に対するレンズの補正作用がさらに強められる。
【００７９】
最小作動距離は、前側非球面上のサブ開口が、表面品質仕様が収差収支量においてなお対処可能になる程度に十分に大きくなるように設定されるべきである。
【００８０】
このような短い物体側動作距離は、たとえばＮＡ＝０．８（乾燥系）程度からＮＡ＝１．１以上の像側開口数を有する前記例に示された浸漬対物レンズまで（現在はＮＡ＝１．３まで）の全ての高開口数リソグラフィー用投影対物レンズの場合に用いられうる。これは、特に、物体側作動距離が２０ｍｍ未満またはさらには１０ｍｍ未満である場合に常に当てはまる。レチクル処理用の自由設計空間に課せられる制限は、一般に、こうした高開口数による光学的補正において達成可能な利点ほど高位ではない。
【００８１】
図１に示された第１の実施形態の変形態様を、図６を利用して説明する。ここで、基本設計の特徴は、図１の場合と同じ参照符号により示される。レンズには、対応する参照符号に５００を加えた番号が付けられている。この設計の明細は、表１１および１２に示される。
【００８２】
図１にしたがった実施形態とは対照的に、物体平面に続く第４のレンズ５１４は、正メニスカスレンズとしてではなく、実質的に平凸レンズとして構成される。第３のレンズ群の中央のレンズ５１９は、隣接する負レンズ間において中間に配置されるとともに、メニスカスレンズとしてではなく、両凹レンズとして構成される。システム絞り５の下流における全てのレンズ素子は、像側の凹面を有する正メニスカスレンズとして形成される。これにより、第２の胴部の直径がより小さくなるとともに、同時にシステム絞りがより大きい移動空間を与えられる。図１にしたがった実施形態との実質的な相違は、この場合はわずか１．７３ｍｍ（対照的に図１の場合は約１３ｍｍ）に達する、像空間における非常に小さい作動距離にある。これにより、浸漬媒質の透過性の問題が軽減される。
【００８３】
本発明は、さらにまた、本発明にしたがった屈折性投影対物レンズを含むことにより弁別されるマイクロリソグラフィー用投影露光装置に関する。この投影露光装置は、好ましくは、浸漬媒質、たとえば適切な屈折率の液体を投影対物レンズの最後の光学面と露光対象の基板との間において導入および保持する装置も有する。さらにまた、半導体構成品およびその他の微細構造素子の製造方法において、投影対物レンズの物体平面内に配置されるパターンの像を像平面の領域において結像させ、投影対物レンズと露光対象の基板との間に配置されるとともに、動作波長の光に対して透明性を有する浸漬媒質が透過照射される方法も含まれる。
【００８４】
【表１】
2007515660.tif 000004
【００８５】
【表２】
2007515660.tif 000005
2007515660.tif 000006
【００８６】
【表３】
2007515660.tif 000007
【００８７】
【表４】
2007515660.tif 000008
2007515660.tif 000009
【００８８】
【表５】
2007515660.tif 000010
【００８９】
【表６】
2007515660.tif 000011
2007515660.tif 000012
【００９０】
【表７】
2007515660.tif 000013
【００９１】
【表８】
2007515660.tif 000014
2007515660.tif 000015
【００９２】
【表９】
2007515660.tif 000016
【００９３】
【表１０】
2007515660.tif 000017
2007515660.tif 000018
【００９４】
【表１１】
2007515660.tif 000019
【００９５】
【表１２】
2007515660.tif 000020
2007515660.tif 000021
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】１９３ｎｍの動作波長用に設計される屈折性投影対物レンズの第１の実施形態のレンズ断面図である。
【図２】１９３ｎｍの動作波長用に設計される投影対物レンズの第２の実施形態のレンズ断面図である。
【図３】１９３ｎｍの動作波長用に設計される投影対物レンズの第３の実施形態のレンズ断面図である。
【図４】１９３ｎｍの動作波長用に設計される投影対物レンズの第４の実施形態のレンズ断面図である。
【図５】１９３ｎｍの動作波長用に設計される投影対物レンズの第５の実施形態のレンズ断面図である。
【図６】１９３ｎｍの動作波長用に設計される投影対物レンズの第６の実施形態のレンズ断面図である。
【図１】
2007515660.tif 000022
【図２】
2007515660.tif 000023
【図３】
2007515660.tif 000024
【図４】
2007515660.tif 000025
【図５】
2007515660.tif 000026
【図６】
2007515660.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成18年6月16日(2006.6.16)
【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】
投影対物レンズの物体平面内に配置される、パターンを、投影対物レンズの像平面に、投影対物レンズの最後の光学素子と前記像平面との間に配置される浸漬媒質を利用して、結像させる屈折性投影対物レンズにおいて、
前記像平面の直後に配置されるとともに、負の屈折力を有する第１のレンズ群（ＬＧ１）と；
前記第１のレンズ群の直後に配置されるとともに、正の屈折力を有する第２のレンズ群（ＬＧ２）と；
前記第２のレンズ群の直後に配置されるとともに、負の屈折力を有する第３のレンズ群（ＬＧ３）と；
前記第３のレンズ群の直後に配置されるとともに、正の屈折力を有する第４のレンズ群（ＬＧ４）と；
前記第４のレンズ群の直後に配置されるとともに、正の屈折力を有する第５のレンズ群（ＬＧ５）と；
前記第４のレンズ群から前記第５のレンズ群への遷移領域内に配置されるシステム絞り（５）とを備え、
前記第４のレンズ群は、前記第３のレンズ群（ＬＧ３）と前記第４のレンズ群（ＬＧ４）との間において周辺光線高さの変曲点に近接して配置される入射面（Ｅ）を有し、実質的な屈折力を有するいかなる負レンズも前記入射面と前記システム絞り（５）との間には配置されない屈折性投影対物レンズ。
【請求項２】
正レンズのみが前記入射面（Ｅ）と前記システム絞り（５）との間において配置される請求項１に記載の投影対物レンズ。
【請求項３】
前記第５のレンズ群（ＬＧ５）は、正の屈折力のレンズのみを有する請求項１または２に記載の投影対物レンズ。
【請求項４】
最小ビーム直径のウエスト（Ｘ）が、前記第３のレンズ群（ＬＧ３）の領域内に存在し、互いに直接連続するレンズを有するとともに、φｉ＊φｉ＋１＜０であるレンズ対（２０、２１、１２０、１２１、２２０、２２１、３２０、３２１）が、前記ウエストと前記像平面（３）との間において１箇所のみに存在し、ここで、φｉおよびφｉ＋１は、前記レンズ対の前記レンズの屈折力であり、｜φｉ｜＞０．１２ｍ−１である請求項1〜３のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項５】
互いに直接連続するレンズを有するとともに、φｉ＊φｉ＋１＜０であるレンズ対が、前記物体平面と前記像平面との間において３箇所のみに存在し、ここで、φｉおよびφｉ＋１は、前記レンズ対の前記レンズの屈折力であり、｜φｉ｜＞０．１２ｍ−１であることが好ましい請求項1〜４のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項６】
前記第１のレンズ群（ＬＧ１）は、少なくとも１個の非球面を含み、好ましくは少なくとも２個の非球面が前記第１のレンズ群内に設けられる請求項1〜５のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項７】
前記第１のレンズ群（ＬＧ１）は、各々が１個の非球面を有する少なくとも２個のレンズを含む請求項1〜６のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項８】
主光線高さが周辺光線高さと比べて大きくなる前記第１のレンズ領域（ＬＢ１）内において、光学的に有効な領域内に多くても１個の変曲点を有する少なくとも１個の非球面が配置され、好ましくは２個の前記非球面が設けられる請求項1〜７のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項９】
１個以上の変曲点を有する３個以下の非球面が前記第１のレンズ領域（ＬＢ１）内に配置される請求項1〜８のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１０】
第１のレンズ領域（ＬＢ１）の前記非球面は、条件｜ΣＣ１ｉ｜＊１０６＞０．２２を満たし、ここで、Ｃ１ｉは、ｉ番目の面の非球面表現の項ｈ４の係数である請求項1〜９のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１１】
投影対物レンズの全長の２０％を上回る光学的有効直径を有する多数の非球面は、凹状であり、好ましくは投影対物レンズの全長の２０％を上回る光学的有効直径を有する全ての非球面が凹状である請求項1〜１０のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１２】
前記物体平面（２）と主光線高さが実質的に周辺光線高さに対応する領域との間において延在する第２のレンズ領域（ＬＢ２）において、歪曲に対する非球面寄与が互いに異符号を有する少なくとも２個の非球面が配置される請求項1〜１１のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１３】
少なくとも１個の非球面が、前記第３のレンズ群（ＬＧ３）内に設けられ、好ましくは２個の非球面が設けられる請求項1〜１２のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１４】
少なくとも１個の非球面が各レンズ群内に配置される請求項1〜１３のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１５】
少なくとも２個の非球面は、指定された外囲球面に対して１．２ｍｍを上回る変形を有する請求項1〜１４のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１６】
条件０．９＊ＰＳＡ３１＜ＰＳＡ３＜１．１＊ＰＳＡ３１が球面瞳収差ＰＳＡに関して満たされ、ここで、ＰＳＡ３１は、第１のレンズ領域（ＬＢ１）内の全ての面の球面瞳収差の収差係数の総和であり、ＰＳＡ３は、システムの全ての面の球面瞳収差の収差係数の総和である請求項1〜１５のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１７】
物像距離Ｌと焦点距離ｆ´とを有するとともに、屈折率ｎＩを有する浸漬媒質に適合せしめられ、条件Ｌ／ｆ´＊ｎＩ＞２．５が満たされる請求項1〜１６のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１８】
前記システム絞り（５）は、絞り直径を決めるとともに、投影対物レンズの光軸に対する自身の軸方向位置が前記絞り直径の関数として変動せしめられうる絞り縁部を有する請求項1〜１７のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項１９】
前記システム絞りは、球面絞りとして、または円錐絞りとして設計される請求項1〜１８のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項２０】
前記システム絞りは、軸方向に変位可能である請求項1〜１９のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項２１】
前記第３のレンズ群（ＬＧ３）から前記第４のレンズ群（ＬＧ４）への遷移領域内において、弱い屈折力の負レンズと透過方向に前記レンズの直後に配置される正レンズとからなる少なくとも１個のダブレット（２０、２１、１２０、１２１、２２０、２２１、３２０、３２１）が配設され、前記負レンズは、像側の凹面を有し、後続の前記正レンズは、物体側の凹面を有する請求項1〜２０のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項２２】
前記正レンズ（２１、１２１、２２１、３２１）は、前記物体平面に対して凹状をなすとともに、入射側レンズ半径Ｒ１と出射側レンズ半径Ｒ２とを有し、かつ条件（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）＜−１．５を満たす正メニスカスレンズである請求項２１に記載の投影対物レンズ。
【請求項２３】
前記ダブレットの互いに向き合う凹面は、非球面である請求項２１または２２の１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項２４】
前記物体平面に対して凹状をなすとともに、条件ＤＬ／Ｄｍｉｎ＞１．３を満たす少なくとも１個のメニスカスレンズ（１２４、３２４´、４２４）が、前記第４のレンズ群（ＬＧ４）内に配置され、ここで、Ｄｍｉｎは、前記第４のレンズ群内における最小光線束直径であり、ＤＬは、前記メニスカスレンズにおける最大光線束直径である請求項1〜２３のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項２５】
全てのレンズは、同じ材料によって構成され、好ましくは合成石英ガラスが１９３ｎｍの動作波長用にレンズ材料として用いられ、かつ／または好ましくはフッ化カルシウムが１５７ｎｍの波長用にレンズ材料として用いられる請求項1〜２４のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項２６】
過半数のレンズは、合成石英ガラスによって構成され、前記像平面の直近に配置されるレンズ素子の少なくとも２個は、同じ結晶方向のフッ化物結晶材料によって構成される請求項1〜２５のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項２７】
過半数のレンズは、合成石英ガラスによって構成され、フッ化物結晶材料により製作される少なくとも１個の正レンズが、前記第２のレンズ群（ＬＧ２）内に配設される請求項1〜２６のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項２８】
過半数のレンズは、合成石英ガラスによって構成され、フッ化物結晶材料により製作される少なくとも１個の正レンズが、前記第４のレンズ群内に配設される請求項1〜２７のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項２９】
過半数のレンズは、合成石英ガラスによって構成され、前記第３のレンズ群の少なくとも１個の負レンズは、フッ化物結晶材料によって構成される請求項1〜２８のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３０】
像側開口数ＮＡ≧０．９８を有し、前記像側開口数は、好ましくは少なくともＮＡ＝１．０または少なくともＮＡ＝１．１である請求項1〜２９のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３１】
動作波長において屈折率ｎ＞１．３を有する浸漬媒質（１０）に適合せしめられる請求項1〜３０のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３２】
少なくとも１ミリメートルの像側作動距離を有し、前記像側作動距離は、好ましくは約１ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲内、特に約１．５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲内である請求項1〜３１のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３３】
２０ｍｍ未満、特に１０ｍｍ未満の物体側作動距離を有する請求項1〜３２のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３４】
前記物体フィールド直径の５０％未満、特に２５％未満の物体側作動距離を有する請求項1〜３３のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３５】
約５ｍｍから前記物体フィールド直径の約２５％までの範囲内に含まれる物体側作動距離を有する請求項1〜３４のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３６】
像側開口数ＮＡ＞０．８を有する請求項３３〜３５のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３７】
前記第２のレンズ群（ＬＧ２）は、正の屈折力を有する少なくとも４個、好ましくは少なくとも５個の連続するレンズを有する請求項1〜３６のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３８】
前記物体平面（２）の方を向く入射側において、前記第２のレンズ群（ＬＧ２）は、前記物体平面に対して凹状をなす、正の屈折力を有する少なくとも１個、好ましくは複数個のメニスカスレンズを有し、かつ／または前記像平面の方を向く出射側において、前記第２のレンズ群は、前記物体平面に対して凸状をなす、正の屈折力を有する少なくとも１個、好ましくは複数個のメニスカスレンズを有する請求項1〜３７のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項３９】
前記第２のレンズ群（ＬＧ２）は、前記物体平面に対して凹状をなす、正の屈折力を有する少なくとも１個のメニスカスレンズと、両凸正レンズと、前記像平面に対して凹状をなす、正の屈折力を有する少なくとも１個のメニスカスレンズとを前記順番で有する請求項1〜３８のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項４０】
前記第３のレンズ群（ＬＧ３）は、負の屈折力のレンズのみを有する請求項1〜３９のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項４１】
物体側の入射領域内において、前記第４のレンズ群（ＬＧ４）は、前記物体平面（２）に対して凹状をなす、正の屈折力を有する少なくとも１個のメニスカスレンズを有し、好ましくは多数のこのようなメニスカスレンズが連続して配設される請求項1〜４０のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項４２】
前記第５のレンズ群（ＬＧ５）は、正の屈折力と、前記像の方向に凹状をなすレンズ面とを有する少なくとも１個のメニスカスレンズを有する請求項1〜４１のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項４３】
前記第５のレンズ群（ＬＧ５）は、最後の光学素子として、好ましくは球面状または非球面状に湾曲した入射面と実質的に平面状の出射面とを有する平凸レンズを有する請求項1〜４２のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項４４】
前記平凸レンズは、非半球形設計である請求項４３に記載の投影対物レンズ。
【請求項４５】
前記物体の近傍の胴部（６）と、前記像の近傍の胴部（８）と、前記胴部間に位置する１個のウエスト部（７）とを有する１胴形システムである請求項1〜４４のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項４６】
最大周辺光線高さは、最も幅狭の収縮部の位置（Ｘ）における周辺光線高さの少なくとも２倍である請求項1〜４５のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項４７】
前記物体の近傍の胴部（６）は、第１の胴部直径を有し、前記像の近傍の胴部（８）は、第２の胴部直径を有し、前記第２および第１の胴部直径間における胴部直径比は、１．１を上回り、特に１．２を上回る請求項1〜４６のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項４８】
前記像平面は、前記第５のレンズ群の直後に配置されて、前記第１〜第５のレンズ群とは別に、いかなるレンズまたはレンズ群も有さないようになっている請求項1〜４７のいずれか１項に記載の投影対物レンズ。
【請求項４９】
請求項1〜４８のいずれか１項に記載の屈折性投影対物レンズを特徴とするマイクロリソグラフィー用投影露光装置。
【請求項５０】
半導体構成品またはその他の微細構造素子の製造方法において：
所定のパターンを有するマスクを用意する工程と；
所定の波長の紫外光を用いて前記マスクを照射する工程と；
請求項１〜４４のいずれか１項に記載の投影対物レンズを使用して、投影対物レンズの像平面の領域内に配置される感光性基板上に前記パターンの像を結像させる工程と；
前記投影対物レンズの最後の光学面と前記基板との間において配置される浸漬媒質を投影時に透過照射する工程とを有する方法。
【国際調査報告】
2007515660.tif 000028
2007515660.tif 000029
2007515660.tif 000030
2007515660.tif 000031
2007515660.tif 000032
2007515660.tif 000033