(57)【要約】  マイクロリソグラフィの投影露光システムが、投影光（１３）を発生させるための照明デバイス（１２）、および投影用対物レンズ部（２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０、８２０、９２０、１０２０、１１２０）であって、投影用対物レンズ部の物体平面（２２）に置かれることが可能なレチクル（２４）が、投影用対物レンズ部の像平面（２８）に配置される感光性の層（２６）上にこれでもって投影されることが可能となる対物レンズ部を有する。この投影用対物レンズは浸漬動作のために設計され、その動作中では画像に最も近接しているレンズ（Ｌ５、Ｌ２０５、Ｌ６０５、Ｌ７０５、Ｌ８０５、Ｌ９０５、Ｌ１００５、Ｌ１１０５）が浸漬液（３４、３３４ａ、４３４ａ、５３４ａ）の中に浸される。画像に最も近接しているレンズと感光性の層との間に投影光（１３）に対して透明である終端素子（４４、２４４、４４４、５４４、６４４、７４４、８４４、９４４、１０４４、１１４４）が固定される。
2007504678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）投影光（１３）を発生させるための照明デバイス（１２）と、
ｂ）投影用対物レンズ部（２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０、８２０、９２０、１０２０、１１２０）であって、
ｉ）前記投影用対物レンズ部の物体平面（２２）に配置されるレチクルを、前記投影用対物レンズ部の像平面（２８）に配置される感光性の層（２６）上に画像化させることが可能であり、
ｉｉ）結像側にある前記投影用対物レンズ部の最終段レンズ（Ｌ５、Ｌ２０５、Ｌ６０５、Ｌ７０５、Ｌ８０５、Ｌ９０５、Ｌ１００５、Ｌ１１０５）が浸漬液（３４、３３４ａ、４３４ａ、５３４ａ）の中に浸される浸漬動作用に設計される投影用対物レンズ部を有する投影用対物レンズと
を有するマイクロリソグラフィの投影露光システムであって、
ｃ）前記投影光に関して透過性であり、結像側の前記最終段レンズと前記感光性の層との間に少なくとも結像側の境界面（７２、２７２）で前記浸漬液中に浸されるような方式で配置される終端素子（４４、２４４、４４４、５４４、６４４、７４４、８４４、９４４、１０４４、１１４４）を有することを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記終端素子（４４、２４４、４４４、５４４、６４４、７４４、８４４、９４４、１０４４、１１４４）が外側から前記投影用対物レンズ部（２０、２２０、６２０、７２０、８２０、９２０、１０２０、１１２０）へ固定されることを特徴とする請求項１に記載の投影用対物レンズ部。
【請求項３】
前記終端素子（２４４）が結像側で前記最終段レンズ（Ｌ０５）と光学的に接触させられることを特徴とする請求項２に記載の投影用対物レンズ部。
【請求項４】
浸漬液（３４、４３４ａ、５３４ａ）で少なくとも部分的に満たされる隙間（６６、４９２、５９２、６９２、７９２、９９２、１１９２）が結像側の前記投影用対物レンズ部（２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０、８２０、９２０、１０２０、１１２０）の前記最終段レンズ（Ｌ５、Ｌ６０５、Ｌ７０５、Ｌ９０５、Ｌ１１０５）と前記終端素子（４４、４４４、５４４、６４４、７４４、９４４、１１４４）との間に残ることを特徴とする請求項１または２に記載の投影露光システム。
【請求項５】
前記隙間（６６、４９２、５９２、６９２、１１９２）が浸漬液（３４、３３４ａ、４３４ａ、５３４ａ）で完全に満たることを特徴とする請求項４に記載の投影露光システム。
【請求項６】
前記感光性の層（２６）の上の空間（６４、６６、２６４、３６４、３６６）の中に浸漬液（３４、３３４ａ、３３４ｂ）を導入するための浸漬デバイス（４２、３４２ａ、３４２ｂ）によって特徴付けられる請求項１から５のうちの１項に記載の投影用対物レンズ部。
【請求項７】
浸漬液（３３４ａ）を結像側の前記最終段レンズ（Ｌ５）と前記終端素子（４４）との間の前記隙間（３６６）の中に導入する目的で前記投影用対物レンズ部（２０）が、前記最終光学素子（Ｌ５）と前記感光性の層（２６）との間の隙間（３６４）の中に浸漬液（３３４ｂ）を導入するための第２の浸漬デバイス（３４２ｂ）と別の第１の浸漬デバイス（３４２ａ）を設け、それにより、前記隙間（３６６、３６４）の間の浸漬液（３３４ａ、３３４ｂ）の無交換が可能となることを特徴とする請求項４または５いずれか１項または請求項６に記載の投影露光システム。
【請求項８】
前記終端素子（２４４）が結像側にある前記投影用対物レンズ部の前記最終段レンズ（Ｌ２０５）と同じ屈折率を有し、前記投影用対物レンズ部を通る投影光（１３）が結像側の前記最終段レンズ（Ｌ２０５）と前記終端素子（２４４）との間で屈折させられないような方式でその対物側の境界面（２７０）で前記レンズに光学的に結合させられることを特徴とする請求項１から７のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項９】
第１の浸漬液（３４、３３４ａ、４３４ａ、５３４ａ）で少なくとも部分的に満たされる第１の隙間（６６、４９２、５９２、６９２、７９２、９９２）が結像側にある前記投影用対物レンズ部（２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０、９２０）の前記最終段レンズ（Ｌ５、Ｌ６０５、Ｌ７０５、Ｌ９０５）と前記終端素子（４４、４４４、５４４、６４４、７４４、９４４）との間に残ること、および第２の浸漬液（３４、３３４ｂ、４３４ｂ、５３４ｂ）で少なくとも部分的に満たされる第２の隙間（６４、４９４、５９４）が前記終端素子と前記感光性の層（２６）との間に残ることを特徴とする請求項１に記載の投影露光システム。
【請求項１０】
前記終端素子（４４４、５４４）が、移動自在に配置されることを特徴とする請求項９に記載の投影露光システム。
【請求項１１】
前記投影露光システム（１０）の走査動作中に前記終端素子（４４４、５４４）が前記感光性の層（２６）と同期して移動自在であることを特徴とする請求項１０に記載の投影露光システム。
【請求項１２】
投影中に前記終端素子（４４４、５４４）が前記感光性の層（２６）のそれに平行の平面（２８）で移動自在であることを特徴とする請求項１０に記載の投影露光システム。
【請求項１３】
前記終端素子（４４４、５４４）および前記感光性の層（２６）が投影中に同様の移動スピードと移動方向（４９６ａ、４９６ｂ、５９６ａ、５９６ｂ）を有することを特徴とする請求項１２に記載の投影露光システム。
【請求項１４】
前記終端素子（４４４、５４４）からの前記第１の浸漬液（４３４ａ、５３４ａ）の横方向の滲み出しを阻止するエッジ（４９０、５９０）によって特徴付けられる請求項１０から１３のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項１５】
前記エッジ（４９０、５９０）が、結像側にある前記投影用対物レンズ部（２０）の前記最終段レンズ（Ｌ５）に向かう方向で開口し、かつその底部（４８６）に前記終端素子（４４４、５４４）が配置されるタンク（４８８、５８８）の一部であることを特徴とする請求項１４に記載の投影露光システム。
【請求項１６】
前記終端素子（４４４）が前記画像平面（２８）に平行な傾斜軸（ＴＡ）に対して傾けられることが可能であることを特徴とする請求項９から１５のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項１７】
前記傾斜軸（ＴＡ）が前記終端素子（４４４）の移動の方向（４９６ａ）に対して直角に延びることを特徴とする請求項１６に記載の投影露光システム。
【請求項１８】
露光中断中に前記終端素子（４４４）が、前記終端素子（４４４）と前記感光性の層（２６）との間の最大間隔が移動の方向（４９６ａ）の前方に置かれるような方式で傾けられることが可能であることを特徴とする請求項１７に記載の投影露光システム。
【請求項１９】
前記終端素子（４４４、５４４）が前記像平面（２８）に対して直角に移動自在であることを特徴とする請求項９から１８のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項２０】
前記第２の隙間（４９４、５９４）の中に前記第２の浸漬液（４３４ｂ、５３４ｂ）を保持する保持用デバイス（４９９ａ、４９９ｂ）によって特徴付けられる請求項９から１９のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項２１】
前記保持用デバイス（４９９ａ、４９９ｂ）が非接触の様式で前記第２の隙間（４９４、５９４）の中に前記第２の浸漬液（４３４ｂ、５３４ｂ）を保持することを特徴とする請求項２０に記載の投影露光システム。
【請求項２２】
前記保持用デバイスが少なくとも１つのガス・ノズル（４９９ａ、４９９ｂ）を含み、その吐出開口部が前記第２の浸漬液（４３４ｂ、５３４ｂ）に向けて方向付けられることを特徴とする請求項２１に記載の投影露光システム。
【請求項２３】
前記第１の隙間（４９２、５９２）が密封可能な容器（９０）の中に配置されることを特徴とする請求項９から２２のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項２４】
前記第１の浸漬液（４３４ａ、５３４ａ）の蒸気相を前記容器（９０）の中に供給するための供給デバイス（９２、９４）によって特徴付けられる請求項２３に記載の投影露光システム。
【請求項２５】
前記容器（９０）の中の前記第１の浸漬液（４３４ａ、５３４ａ）の前記蒸気相の蒸気圧が、その容器（９０）内の温度での前記第１の浸漬液（４３４ａ、５３４ａ）の前記蒸気相の飽和蒸気圧に少なくとも殆ど等しくなるような方式で調節されることを特徴とする請求項２４に記載の投影露光システム。
【請求項２６】
前記第１の隙間（５９２）がカバー（５００）によって上向き方向で覆われることを特徴とする請求項９から２５のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項２７】
密度が周囲の気体の密度よりも大きい保護用の気体で満たされる隙間が前記カバー（５００）と前記第１の浸漬液（４３４ａ）との間に残ることを特徴とする請求項２６に記載の投影露光システム。
【請求項２８】
前記第１の浸漬液中での前記保護用の気体の溶解度が体積で１０−4パーセント未満であることを特徴とする請求項２７に記載の投影露光システム。
【請求項２９】
前記カバー（５００）が結像側の前記最終段レンズ（Ｌ５）の領域で凹面（５０２）を有することを特徴とする請求項２６から２８のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項３０】
前記カバー（５００）が上向きの方向で前記タンク（５８８）の少なくとも大部分を密封することを特徴とする請求項２６から２９のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項３１】
前記エッジ（５９０）が前記終端素子の移動運動中に密封する様式で前記カバー（５００）の下側に沿ってスライドすることを特徴とする請求項１４を後方参照した請求項３０に記載の投影露光システム。
【請求項３２】
前記エッジ（５９０）が、前記第１の浸漬液（５３４ａ）で構成される液体の膜が常に前記エッジ（５９０）の上向きに指す横方向の面と前記カバー（５００）との間に残るような方式に構成されることを特徴とする請求項３１に記載の投影露光システム。
【請求項３３】
前記エッジ（５９０）の前記上向きに指す横方向の面の中に液体リザーバ（５０８）が沈められることを特徴とする請求項３２に記載の投影露光システム。
【請求項３４】
前記液体リザーバ（５０８）内の前記浸漬液（５３４ａ）が高い圧力下にあることを特徴とする請求項３３に記載の投影露光システム。
【請求項３５】
前記第１の浸漬液（５３４ａ）が圧力下で前記タンクの外側から前記液体リザーバ（５０８）へ供給される（５１２）ことを特徴とする請求項３４に記載の投影露光システム。
【請求項３６】
前記エッジ（５９０）の少なくとも１つの外側にオーバーフロー流路（５１８）が配置されることを特徴とする請求項３１から３５のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項３７】
前記オーバーフロー流路の中に保護用の気体（５１９）が導入されることが可能であり、その密度が周囲の気体の密度よりも大きいことを特徴とする請求項３６に記載の投影露光システム。
【請求項３８】
前記カバー（５００）が平面平行のプレートであることを特徴とする請求項２６から３７のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項３９】
前記終端素子（５４４）が隣り合う浸漬液（５３４ａ、５３４ｂ）と少なくともほぼ同じ屈折率を有することを特徴とする請求項９から３８のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項４０】
前記終端素子（５４４）の屈折率が１％未満、好ましくは０．５％未満で前記隣りの浸漬液の屈折率と異なることを特徴とする請求項３９に記載の投影露光システム。
【請求項４１】
前記隣の浸漬液（４３４ａ、４３４ｂ、５３４ａ、５３４ｂ）が水であり、前記終端素子（４４４、５４４）の少なくとも境界面がＬｉＦで構成されることを特徴とする請求項４０に記載の投影露光システム。
【請求項４２】
前記終端素子（４４４、５４４）が前記像平面に平行した長方形、円形、または楕円形の形状を有することを特徴とする請求項９から４１のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項４３】
前記第１の浸漬液（４３４ａ、５３４ａ）が前記第２の浸漬液（４３４ｂ、５３４ｂ）と異なることを特徴とする請求項９から４２のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項４４】
前記第１の浸漬液（４３４ａ、５３４ａ）が前記第２の浸漬液（４３４ｂ、５３４ｂ）よりも低い表面張力を有することを特徴とする請求項４３に記載の投影露光システム。
【請求項４５】
前記第１の浸漬液（４３４ａ、５３４ａ）が前記第２の浸漬液（４３４ｂ、５３４ｂ）よりも低い粘度を有することを特徴とする請求項４３または４４に記載の投影露光システム。
【請求項４６】
前記第１の浸漬液（４３４ａ、５３４ａ）が前記第２の浸漬液（４３４ｂ、５３４ｂ）よりも低い化学的反応性を有することを特徴とする請求項４３から４５のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項４７】
前記終端素子（４４、２４４、４４４、５４４、６４４、７４４、８４４、９４４、１０４４、１１４４）が屈折力を備えていないことを特徴とする請求項１から４６のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項４８】
前記終端素子（４４、２４４、４４４、５４４、６４４、７４４、８４４、９４４、１０４４、１１４４）が平面平行のプレートであることを特徴とする請求項１から４７のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項４９】
前記終端素子（４４）が複屈折の立方晶から成る少なくとも２つの部分的素子（４４ａ、４４ｂ、６４４ａ、６４４ｂ、８４４ａ、８４４ｂ、９４４ａ、９４４ｂ）を含み、通る投影光（１３）に対する固有複屈折の影響が少なくとも殆ど補償されるようにそれらの厚さが選択され、かつそれらの結晶格子が互いに相対して配向を決められることを特徴とする請求項１から４８のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項５０】
前記２つの部分的素子（４４ａ、４４ｂ、６４４ａ、６４４ｂ）が継ぎ目なく互いに連結されることを特徴とする請求項４９に記載の投影露光システム。
【請求項５１】
前記２つの部分的素子（８４４ａ、８４４ｂ、９４４ａ、９４４ｂ）の間に隙間（８９９、９９９）が残ることを特徴とする請求項４９に記載の投影露光システム。
【請求項５２】
前記隙間（９９９）が液体（３４）で満たされることを特徴とする請求項５１に記載の投影露光システム。
【請求項５３】
前記隙間に隣接する前記部分的素子（８４４ａ、８４４ｂ、９４４ａ、９４４ｂ）の面のうちの少なくとも１つが曲率を有することを特徴とする請求項５１または５２に記載の投影露光システム。
【請求項５４】
前記隙間に隣接する前記２つの面が少なくともほぼ互いに平行して延びることを特徴とする請求項５３に記載の投影露光システム。
【請求項５５】
浸漬液（３４）に関して不透過性である保護層（７６、７８、１７８）が、浸漬液（３４）と接触する終端素子（４４）の少なくとも１つの面（７０、７３、１７３）に形成されることを特徴とする請求項１から５４のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項５６】
前記保護層が９８％よりも大きい稠密度を有することを特徴とする請求項５５に記載の投影露光システム。
【請求項５７】
投影光（１３）が通過する少なくとも１つの表面（１７３）または前記表面に形成された終端素子（２４４）の保護層（２７８）が、材料（７９ａ、７９ｂ）の局所的除去によって波面誤差を補正する目的で再加工されることを特徴とする請求項１から５６のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項５８】
結像側の前記最終段レンズ（Ｌ６０５）が凸面−凹面または両凸面であることを特徴とする請求項１から５７のうちの１項に記載の投影露光システム。
【請求項５９】
結像側の前記最終段レンズ（Ｌ６０５）が非球面で非平坦の結像側の面を有することを特徴とする請求項５８に記載の投影露光システム。
【請求項６０】
結像側の前記最終段レンズが非球面で非平坦の対物側の面を有することを特徴とする請求項５８または５９に記載の投影露光システム。
【請求項６１】
微細構造化された部品をマイクロリソグラフィによって製造する方法であって、
ａ）請求項１から６０のうちの１項による投影露光システムであって、投影用対物レンズ部（２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０、８２０、９２０、１０２０、１１２０）を含むシステムを準備する工程と、
ｂ）少なくとも部分的に感光性の層（２６）が形成された支持体（３０）を準備する工程と、
ｃ）画像化されるべき構造を含むレチクル（２４）を前記投影用対物レンズ部（２０）の物体平面（２２）に配置する工程と、
ｄ）前記投影露光システム（１０）によって前記層（２６）の領域上に前記レチクル（２４）の少なくとも一部を投影する工程とを含む方法。
【請求項６２】
以下の追加的な工程、すなわち
・第１の隙間（４９２、５９２）の中に第１の浸漬液（４３４ａ、５３４ａ）を導入する工程と、
・第２の隙間（４９４、５９４）の中に第２の浸漬液（４３４ｂ、５３４ｂ）を導入する工程と、
・感光性の層（２６）上へ前記レチクル（２４）の走査投影中に支持体（３０）と終端素子（４４４、５４４）を同期して移動させる工程によって特徴付けられる請求項１０から１５のうちの１項を参照した請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
露光中断中に実行される位置決め移動の間に前記終端素子（４４４）が傾けられた姿勢で前記支持体（３０）と同期して前記像平面（２８）に相対して移動させられることを特徴とする請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記終端素子（４４４）が、前記支持体（３０）の移動の方向（４９６ｂ）に対して直角に延びる傾斜軸（ＴＡ）に対して傾けられることを特徴とする請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
請求項６１から６４による方法に従って作製されたことを特徴とする微細構造部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細構造部品を作る目的で使用されるようなマイクロリソグラフィ用投影露光システムに関する。本発明は、特に、浸漬動作のために設計された投影用対物レンズ部を備えた投影露光システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積型電気回路やその他の微細構造部品は従来法では、例えばシリコン・ウェハである適切な基板の上に設けられるいくつかの構造化された層によって作られる。層を構造化する観点で、シリコン・ウェハは先ず最初に特定の波長範囲の光、例えば遠紫外スペクトル領域の光（ＤＵＶ）に感受性のあるフォトレジストで覆われる。引き続いて、この方式でコーティングされたウェハが投影露光システム内で露光される。この処理では、マスク上に配置される回折構造のパターンが投影用対物レンズ部の助けを借りてフォトレジスト上に画像化される。このケースで横方向の倍率は概して１未満であるので、そのようなタイプの投影用対物レンズ部はやはり縮小用対物レンズ部として指定される。
【０００３】
フォトレジストが現像された後にウェハはエッチング処理に晒され、その結果、マスク上のパターンに従って層が構造化される。後に残されたフォトレジストがその後、層の残っている部分から除去される。ウェハ上にすべての層が設けられる時点までこの処理が繰り返される。
【０００４】
生産に使用される投影露光システムの開発で基本的な目的の１つは、ウェハ上でますます小さい寸法を有するリソグラフィ構造を決めることができることにある。小さい構造は結果として高い集積密度に結び付き、それは概してそのようなタイプのシステムの助けを借りて作られる微細構造部品の性能に有利な影響を有する。
【０００５】
とりわけ、実現可能な構造のサイズは使用されている投影用対物レンズ部の解像能力によって決まる。投影用対物レンズ部の解像能力は投影光の波長に反比例するので、解像能力を上げる目的のための１つの取り組み方は一層短い波長を有する投影光を使用することにある。現在使用される最も短い波長は遠紫外スペクトル領域（ＤＵＶ）の中にある１９３ｎｍ、場合によっては１５７ｎｍにさえ達する。
【０００６】
解像能力を上げる目的のための別の取り組み方は、結像側にある投影用対物レンズ部の最終段レンズと露光対象のフォトレジストもしくは他の感光性層との間に残る浸漬隙間に進入する高い屈折率を有する浸漬液を導入する発想から発する。浸漬動作のために設計され、したがってやはり浸漬対物レンズ部として指定される投影用対物レンズ部は１よりも大きい、例えば１．３もしくは１．４の開口数に達する。しかしながら、浸漬は高い開口数、したがって向上した解像能力を可能にするだけではなく、被写界深度にも有利な影響を有する。被写界深度が増すにつれて、投影用対物レンズ部の像平面でのウェハの正確な位置決めに関する要求がより少なくなる。さらに広義の意味では、必ずしも浸漬液に浸される必要のない結像側の投影用対物レンズ部の最終段の光学素子を伴なうことなく感光性の層が浸漬液で覆われるときの浸漬を言う。
【０００７】
しかしながら、構造化とプロセス工学の点から見ると浸漬動作の導入は多量の追加的努力を必要とする。例えば、たとえ上に塗布されたフォトレジストを備えたウェハが投影用対物レンズ部に相対して移動しているときでさえ、少なくとも投影光に晒される容積の中で浸漬液の光学特性が空間的に均一であり、かつ時間的に一定であることを確実にしなければならない。現時点で、関連する技術的課題は充分に解決されていない。
【０００８】
米国特許第４，３４６，１６４号から投影用露光システムが知られており、それはウェハを受け容れる目的で最上部が開口し、その上端部が投影用対物レンズ部の最終段の結像側レンズの下側境界面よりも高い容器を提示している。ポンプ、温度制御装置、浸漬液の浄化のためのフィルタにもやはり接続される浸漬液用の供給ラインと排液ラインがその容器につながる。この投影用露光システムの動作中に、浸漬液は液体回路内で循環され、それにより、投影用対物レンズ部の最終段の結像側レンズの下側境界面とウェハとの間に残る隙間は満たされた状態を保つ。
【０００９】
しかしながら、液体回路内に配置されたフィルタの助けを借りた浸漬液の浄化にもかかわらず、結像側にある投影用対物レンズ部の最終段レンズの不純物汚染が信頼性良く回避されることは不可能である。とりわけ、これらの不純物汚染は浸漬液に直接接しているフォトレジストから由来している。浸漬液の中へと通り抜ける物質は、これらのレンズが新しいレンズで置き換えられなければならなくなるか、あるいは少なくとも投影用対物レンズ部の外側で完全な洗浄を受けなければならなくなるような方式でレンズ材料を浸食しかねない。両方のケースで、最終段レンズの取り外しと総合的再調整を伴なった新品もしくは洗浄済みレンズの挿入が必要である。結像側にある最終段レンズは概して大口径の厚いレンズであるので、その調節は多大な努力を伴なう。レンズの交換中は投影露光用システムが操作されることは不可能であるので、これは結果として生産の損失を理由とする多大な二次コストにつながる。
【００１０】
結像側にある投影用対物レンズ部の最終段レンズとウェハとの間に残る隙間に少量の浸漬液が保たれる投影用露光システムがＷＯ  ９９／４９５０４号から知られている。たとえウェハが移動運動の方向で投影用対物レンズ部の下を通過しても、浸漬液は結像側にある最終段レンズの下に残る。これは、この領域の周囲に堅く詰め込まれる方式で配分されるいくつかの供給ラインと廃液ラインによって可能にされる。この方法では、浸漬液は連続的に入り口から現れて出口で再び引き出される。この手段によって、浸漬液は移動するウェハによって引きずられるのを防止される。
【００１１】
しかしながら、浸漬液の連続的な供給と除去の結果として、気泡の形成が少なからぬ度合いで生じる。それらが投影光で透過される浸漬液の領域内に侵入する量で、これらの泡は画像化を乱し、それにより、不良品を生じさせる。
【００１２】
投影用対物レンズ部の下でウェハが移動する間にガス流の助けを借りて浸漬液が結像側の最終段レンズの下に保たれる投影露光システムにもやはり同じことが当てはまる。投影用対物レンズ部を通り過ぎてウェハが導かれる走査速度が速くなるにつれて泡の形成も概して多くなる。なぜならばそのとき浸漬液は移動するウェハによって運び去られないように一層強く流されなければならないからである。
【００１３】
米国特許第５，６１０，６８３号から知られている投影露光システムでは、泡発生の問題は浸漬液で満たされる密閉されたカセットの中にウェハが挿入されることによって解決される。このケースでは、結像側にある投影用対物レンズ部の最終段光学素子は、連結されてウェハの移動を実行する平面平行の透明のカバー・プレートによって構成される。結果として、結像側にある最終段レンズとウェハとの間の相対的移動の効力で生じる剪断力が理由となって乱流が起きることはあり得ない。しかしながら、各ウェハをカセットの中に挿入するため、およびその後に正確に決められた特性を有する浸漬液でカセットを満たすための努力は比較的大きい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって本発明の目的は、信頼性があって少ない保守管理操作を単純な構造で可能にする浸漬動作のために設計された投影露光システムの仕様を定めることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的は、投影光を発生させるための照明用デバイスと、投影用対物レンズ部の物体平面に配置されるレチクルを、投影用対物レンズ部の像平面に配置される感光性の層上に結像させる投影用対物レンズ部とを備えた投影露光システムによって達成される。付け加えると、この投影用対物レンズ部は投影用対物レンズ部の結像側にある最終段レンズが浸漬液中に浸される浸漬動作のために設計される。本発明によると、投影光を通し、かつ少なくとも結像側の境界面で浸漬液中に浸されるような方式で結像側にある最終段レンズと感光性の層との間に配置される終端素子が設けられる。
【００１６】
結像側にある投影用対物レンズ部の最終段レンズと感光性の層との間へ終端素子を設けることは、結像側にある最終段レンズの上に蓄積する、感光性の層から由来する構成成分またはそこに生じる不純物が最悪の場合でも無視し得る量であるという利点を有する。なぜならば終端素子、特に感光性の層に向いて面している側は結像側にある最終段レンズのための保護シールドのように作用するからである。この方式では、投影用対物レンズ部の最終段の結像側レンズは取り外される必要はなく、終端素子だけを場合によっては取り外し、洗浄後に再び装着させるかまたは交換すればよい。特に、終端素子が外側から投影用対物レンズ部へと固定され、投影用対物レンズ部の解体を伴なうことなく取り外したり、装着することが可能であれば、これに要求される努力は比較的低く保たれる。
【００１７】
浸漬液で少なくとも部分的に満たされることが可能な隙間が、結像側にある投影用対物レンズ部最終段レンズと終端素子との間に残っていれば特に好ましい。このさらなる展開では、終端素子は結果的に両方の側が浸漬液中に浸され、それにより、光のわずかな屈折が物体平面上の終端素子の境界面でもやはり生じる。したがって終端素子の調節と製造の精度に関する要求条件は低い。特に、大きい開口数のケースについては、平面平行の形状を備えた終端素子でさえ製造の欠陥、例えば公称の厚さからの偏差、境界面の平行度からの偏差、嵌合誤差に極めて敏感に反応する。
【００１８】
隙間が浸漬液で完全に満たされるのではなく部分的にのみ満たされる場合、浸漬液と結像側にある最終段レンズとの間に気体充満領域が残る。これは、例えば、投影用対物レンズ部が可能な限り少ない努力でもって乾式動作と浸漬動作との間で変えることができるので有利である。浸漬液で満たされるレンズのような固定型光学素子間もしくは終端素子間の隙間が少ないほど、投影用対物レンズ部の調節に対して概して有する浸漬動作への変更を生じる数は少ない。この観点から見ると、投影用対物レンズ部が浸漬液中に浸されることを可能にせず、終端素子と浸漬液との間に気体充満領域を残すことが有利になる可能性すらある。
【００１９】
この構成の都合の良いさらなる展開では、浸漬液を結像側にある最終段レンズと終端素子との間の隙間に導入する目的で、投影用対物レンズ部が第１の浸漬デバイスを設けている。これは、最終段光学素子と感光性の層との間の隙間に浸漬液を導入するための第２の浸漬デバイスとは別のものであり、それにより、隙間の間の浸漬液の入れ替わりがなくなる。この方式で、感光性の層から由来する不純物が浸漬液を経由して結像側にある投影用対物レンズ部の最終段レンズに到達することが不可能となることが確実になる。
【００２０】
別の好都合な構成では、終端素子は結像側にある投影用対物レンズ部の最終段レンズと同じ屈折率を有し、投影用対物レンズ部を通過する投影光が結像側にある最終段レンズと終端素子との間で屈折しないような方式で、その対物側境界面でこのレンズ上に光学的に結合させられる。最終段レンズと終端素子との間にどのような屈折も生じないことが結果として、終端素子を交換する過程でのさらに少ない調節努力につながる。これは、例えば、結像側にある最終段レンズ、終端素子、それらの間に配置される浸漬液もやはり同じ屈折率を有することによって実現されてもよい。
【００２１】
結像側にある最終段レンズと終端素子との間の投影光の屈折もまた、終端素子が結像側にある最終段レンズと光学的に接触し、かつ両方の素子が同じ屈折率を有するときに未然に防がれる。しかし異なる屈折率のケースでもやはり適切な環境下では光学的接触は有用であり、なぜならばこの方式で結像側にある最終段レンズは、それに光学的に接触させられる終端素子によって不純物に対する直接の保護を受けるからである。互いに向かって対面する２つの境界面が平坦であれば終端素子は特に単純な方式で結像側にある最終段レンズと光学的に接触させられることが可能である。光学軸に沿った終端素子の位置とそれに直交する平面内への配向が平坦な境界面によって予め決定されるので、そのときに調節は無用である。
【００２２】
特に好ましい構成では、第１の浸漬液で満たされることが可能な第１の隙間が、結像側にある投影用対物レンズ部の最終段レンズと終端素子との間に残る。第２の浸漬液で満たされる第２の隙間が終端素子と感光性の層との間に残る。この構成では第１の隙間は結果として、流体的に密閉する方式で第２の隙間から隔てられることが可能である。
【００２３】
第１の浸漬液と第２の浸漬液は必ずしも異ならなければならないわけではない。しかし異なる浸漬液の使用は、とりわけ、浸漬液が２つの隙間の中の特定の条件に光学的に適応させられることが可能になるという利点を有する。結像側にある投影用対物レンズ部の最終段レンズと接触している第１の浸漬液は例えば、感光性の層と接触することになる第２の浸漬液では不可能である、極めて低い表面張力を有することが可能である。第１の浸漬液は、確実に第２の浸漬液のように容易に浄化可能でなければならないわけではない。なぜなら、それは感光性の層によって不純物汚染を受けることがあり得ないからである。化学的反応性の観点から見た２つの浸漬液の適応化がさらに企画されてもよい。例えば石英ガラスとフッ化カルシウム結晶は異なった相互作用を隣接する液体とするので、浸漬液はそれらが隣接する光学面と可能な限り少なく化学的に反応するような方式で選択されてもよい。
【００２４】
この構成では、終端素子は移動可能な方式で配置されることが好ましい。移動可能性は、固定型の投影用対物レンズ部と感光性の層との間、実用的に任意の比にある第１の浸漬液と第２の浸漬液との間の相対的運動の結果として生じる力である、浸漬液に作用する剪断力を持たせることができる。
【００２５】
投影露光システムの走査動作中に終端素子が感光性の層と同期して動かされる場合、走査動作全体にわたって浸漬液内で力を一定にさせるようにしてもよい。これは液体の層流の形成に有利に働き、泡の形成を無効化する。特に、終端素子が感光性の層と平行の平面内で移動させられる場合にこれが当てはまる。
【００２６】
第２の浸漬液の最小の移動に関して、投影中に終端素子と感光性の層が類似した移動速度と移動方向を有すると特に好ましい。そのとき、終端素子と感光性の層の間のどのような相対的移動ももはや存在しない。その結果、感光性の層と終端素子の共通した移動運動にもかかわらず第２の浸漬液は第２の隙間の中で運動自在で残る。これが理由で、それは第１の浸漬液よりも高い粘度を有することがやはり可能である。
【００２７】
それでもまだ第２の浸漬液の中で流れが生じる場合、これらは走査動作中の加速と減速の過程の中で現れる慣性力に起源を有する。もし、これらの慣性力が充分に小さければ、それ以外の場合では浸漬液を結像側の最終段レンズと感光性の層との隙間に保持するために必要となる追加的な対策は省略されてもよい。これらの対策は概して泡発生を助長するので、本発明のこの構成によって、第２の浸漬液の領域の泡を極めて大幅に回避することができる。
【００２８】
第１の浸漬液の領域では走査動作の過程の中で投影用対物レンズ部と終端素子との間に相対的移動が起き、結果として第１の浸漬液に作用する剪断力もやはり生じるが、ウェハとは違って、走査動作中に第１の浸漬液の望ましくない放出を防止するエッジを終端素子に設けることが可能である。したがって、やはり第１の浸漬液についても、浸漬液の放出を防止するための、例えば入射するガス流のような追加的な対策は不必要である。したがって、第１の浸漬液中でも泡が生じる可能性はないか、または感知可能な量に生じることがない。
【００２９】
このエッジは終端素子に直接形成されてもよい。しかしながら、もし、このエッジが結像側にある投影用対物レンズ部の最終段レンズに向かう方向に開いてその底部に終端素子が配置されるタンクの一部であれば好ましい。そのとき、タンク自体は不透明の材料、例えば金属または結晶材料で構成されてもよい。例えば結晶シリコンのような結晶材料は寸法の面で極めて安定であるという利点を有する。低い比重、剛性、低い化学的反応性によって、例えばＳｉＣを主成分とするようなセラミックもやはりタンク用の材料として高度に適している。そのとき、例えば石英ガラスで構成される終端素子はタンクの底部に投影光が通過することが可能な窓の形を形成する。
【００３０】
平行移動の可能性を有することに加えて、終端素子は像平面に平行な傾斜軸の周りで傾けられることもある。この傾斜能力によって、第１、第２の浸漬液の移動が影響される追加的な自由度を形成する。
【００３１】
終端素子と感光性の層との間の最大間隔が移動方向の前方に置かれるような方式で、例えば露光中断中の位置決め移動中に終端素子が傾けられれば、一種の楔形の隙間が終端素子と感光性の層との間に生じる。この隙間の中で、第２の浸漬液は感光性の層の上でかつそれを越えるウェハの位置決め移動の進路に引きずられる。このケースでの傾斜の動きは、終端素子と感光性の層との間の最短の間隔が小さいために粘着力の結果として第２の浸漬液がこの隙間を通り抜けることが不可能となるような方式で達成される。そのため、第２の浸漬液をウェハの表面の上に極めて単純な方式で、また一層長い距離にわたってかつ一層高速で移動させることが可能である。
【００３２】
終端素子上にエッジが設けられる場合、前記エッジは終端素子の傾斜の動きの過程で第２の浸漬液がエッジによってそれでもなお放出を防止されるような方式で寸法設定されなければならない。それゆえに、概して露光時の移動運動よりも高速で実行されるウェハの位置決め移動の過程でもやはり、入射するガス流または類似した対策の助けを借りて浸漬液を引きずることが当てはまらなくなる。したがって、位置決め移動の過程でも、感知可能な泡の形成は起こらない。
【００３３】
場合によっては、あるいは終端素子の傾斜可能性にやはり加えて、像平面に直角に終端素子を移動させるように準備されてもよい。そのとき感光性の層と終端素子との間の間隔は、例えば、粘着力が理由で浸漬液が第２の隙間に単独で残る程度まで小さくされてもよい。
【００３４】
投影用対物レンズ部に相対したウェハの移動の過程で単に粘着力が理由で、または終端素子の傾きが理由で、結像側にある最終段レンズの近辺に第２の浸漬液を保持することが不可能であれば、それ自体知られている保持用デバイスを追加的に設けてもよく、それが非接触の方式で第２の浸漬液を第２の隙間の中に保持することが好ましい。この目的で、保持用デバイスは例えば、その吐出開口部が第２の浸漬液に向けて方向付けられることが可能な少なくとも１つのガス・ノズルを含むことが可能である。
【００３５】
本発明の他の好都合な構成では、少なくとも第１の隙間が密閉可能な容器内に配置される。この容器は例えば、投影用対物レンズ部によって貫かれ、かつウェハのための支持構造体全体を覆う一種のハウジングであることが可能である。浸漬液の蒸発の結果として、いくらかの時間の後に容器の中で飽和蒸気圧が生じ、再び同時に凝縮するよりも多くの浸漬液が蒸発するのを防止する。この方式で、浸漬液が周囲の気体と接触するようになる場所では蒸発の潜熱が生じることはあり得ない。そのようなタイプの放熱は温度の不均一な分布を引き起こし、それゆえにまた、浸漬液の屈折率の不均一な分布も引き起こし、その結果として画像化特性が損なわれる。
【００３６】
しかしながら概して、容器の中で相対的に小さい表面で単に蒸発の結果として飽和蒸気圧が生じ終えるまでに極めて長い時間がかかる。したがって、もし、投影露光システムが容器の中で第１の浸漬液の蒸気相を供給するための供給デバイスを有するならばさらに好ましい。たとえ第１の浸漬液が第２の浸漬液と異なっていても、概して、第２の浸漬液の蒸発を妨げることもやはり不必要であり、なぜならば終端素子の結果として周囲の気体との接触部分は極めて小さいからである。
【００３７】
容器内の第１の浸漬液の蒸気相の蒸気圧が、容器内に行き渡った温度での第１の浸漬液の蒸気相の飽和蒸気圧に少なくとも殆ど等しくなるような方式で調節されてもよいときに、第１の浸漬液の最小の冷却が得られる。
【００３８】
局所的な蒸発の結果となる第１の浸漬液の中の温度のばらつきを未然に防ぐための別の可能性は、カバーによって少なくとも部分的に第１の隙間を上向きの方向で覆うことにある。このカバーは、蒸発の結果として冷却が生じる周囲の気体への接触部分のサイズを小さくする。このカバーは、例えば、気体で満たされた少しの接触部分だけがカバーと第１の浸漬液との間に残るような方式で構成されてもよい。蒸発の結果として飽和蒸気圧が比較的迅速にそこに生じる。
【００３９】
しかし隙間の中の気体は、その密度が周囲の気体の密度よりも大きい特定の保護用気体であることもやはり可能である。大きい密度の結果として、保護用気体は重力によって隙間の中に保持される。この保護用気体はさらに、第２の浸漬液中の溶解度が可能な限り低く、好ましくは体積で１０−4パーセントよりも低くなるようにされるべきである。この方式で、伝達パワーの不本意な減少、または溶液中に消えた保護用気体に起源を有する第２の浸漬液内の屈折率の変化は是正されてもよい。
【００４０】
カバーが途切れる場所だけに周囲の気体または前述の保護用気体への接触部分が残るように第１の浸漬液がカバーに直に隣接すればさらに好都合である。
【００４１】
これは、例えば、結像側にある最終段レンズの領域内に設けられる凹部の領域での場合である。そのとき、カバーは投影用対物レンズ部に接触せず、同時に、終端素子とカバーとの間の容積が常に完全に第１の浸漬液で満たされるようにレンズとカバーの間の周縁隙間を介して水準の均等化が起こる。
【００４２】
これに関しては、終端素子の移動運動中にカバーの下側に沿って密閉する方式でスライドするエッジをタンクが有すれば特に好都合である。このエッジは、一方では、第１の浸漬液の横方向への放出を防止する。同時に、上方を指すその側面で、カバーに向かう方向に作用するシールを形成する。
【００４３】
第１の浸漬液で構成され、潤滑用シールとして作用する液体の膜が上方を指すエッジ側面とカバーとの間に常に残存することが好ましい。この液体の膜がタンクの移動中に崩れ去らないように、上方を指すエッジ側面の中に液体リザーバが沈め込まれることが可能であり、そこから外へと浸漬液が引き続き流れる。たとえタンクとカバーとの間の相対的移動がエッジの境界領域に負圧を生じるときでも液体の膜が崩れないように、浸漬液は液体リザーバの中で圧力下にあることが好ましい。液体リザーバの中の圧力は、例えば、第１の浸漬液がタンクの外側から液体リザーバへと圧力下で供給されることによって作られるてもよい。
【００４４】
タンクのエッジとカバーとの間の狭い隙間を通り抜け、潤滑作用を示す少量の第１の浸漬液をエッジの少なくとも一方の外側に集めるために、オーバーフローする第１の浸漬液を集めてそれを運ぶオーバーフロー流路が配置されてもよい。
【００４５】
付け加えると、前述の構成全部で、終端素子が第１、第２の浸漬液と少なくとも殆ど同じ屈折率を有すれば好ましい。この方式で、終端素子の少しの環境不適応が前記液体の光学特性にどのような影響も殆ど有さないことが確実になる。これが理由で、終端素子の屈折率は隣接する浸漬液の屈折率から１％以下、好ましくは０．５％以下しか異ならない。
【００４６】
これは、例えば、浸漬液を水にし、かつ終端素子をＬｉＦで構成することによって得られる。
【００４７】
終端素子が屈折力を備えていなければ特に好都合である。ここで「屈折力を備えていない」とは光を集中または分散させる効果を有さない光学素子の特性を意味すると理解されるべきである。そのような光学素子の例は均一な材料で作製された平面平行のプレートである。そのようなプレートは、実際では投影用対物レンズ部の像平面の位置と球面収差の補正に対する影響を有し、投影用対物レンズ部の設計ではこの量が考慮に入れられるべきである。しかしながら、屈折率の違いが境界面に存在することを前提とすると、そのようなプレートは平行に或る角度で入射する光線にオフセットを生じさせる。そのオフセットの程度は入射の角度に応じて決まる。この方式で、調節に関する必要条件がさらに下げられ、したがって終端素子の洗浄または交換の後の調節努力がやはり削減されるので、屈折力を備えていない終端素子は有利である。
【００４８】
例えば、石英ガラスは終端素子用の材料を目的として検討材料に入る。遠紫外スペクトル領域の極めて短波長、特に１５７ｎｍの波長の投影光のケースでは石英ガラスまたは他の従来式の光学材料はもはや充分に透過性ではないので、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、もしくはフッ化ストロンチウムの結晶、あるいは例えばカルシウム−バリウムのフッ化物といった混晶さえ代替品として提案されてきた。これらの材料もやはり終端素子のための検討材料に入る。しかしながら、これらの立方晶は固有の複屈折を示し、適切な対策がとられなければこれは結果として投影用対物レンズ部の結像特性の欠陥につながる。
【００４９】
これが理由で、終端素子は少なくとも２つの部分的素子を有することが好ましい。１つは上述した結晶で、厚さを述べたように選択し、他は１つの結晶に対して通り抜ける投影光に対する固有の複屈折の影響が少なくとも殆ど補償されるように、かつそのように結晶格子が配向さらた結晶を含む。
【００５０】
これらの部分的素子は、例えば、継ぎ目無く互いに連結されることが可能であり、あるいは光学軸の方向で互いに間隔を置くようにしてもよい。直ぐ前に述べられたケースでは、全周を密閉されることが好ましいこれら部分的素子間に残る隙間は、投影光が透過する液体で同様に満たされてもよい。これら部分的素子間の隙間に隣接する面は確実に平坦でなければならないわけではなく、曲率を持っていても良い。部分的素子の隙間の方を向く対物側の面が凹面で、かつ／または部分的素子の隙間の方を向く結像側の面が凸面であれば、大きな開口角度で傾けられた終端素子を通り抜ける光線についてもやはり固有の複屈折の良好な補償が達成される。隣接する面が曲がっており、かつ互いに平行して延び、それにより、光学軸に沿った隙間の広さが少なくとも殆ど一定となる隙間は追加の利点を有する。
【００５１】
本発明の別の好都合な構成では、投影光が通り抜る終端素子の少なくとも一方の面が、波面誤差を補正する観点で局所的な材料除去によって再加工される。数ナノメートルのオーダーのわずかな材料除去による波面変形の補償の、それ自体で知られているこの処理は終端素子のケースで特に効果的に使用される。なぜならば終端素子は像平面の直ぐ隣りに配置されるからである。これに関しては、終端素子と浸漬液の屈折率の商が浸漬液を伴なわない乾式のシステムよりも小さく、それにより、乾式のシステムと同じ効果を達成するためにこれに対応してさらに多くの材料が除去されなければならないことに気付かれるはずである。特に、終端素子が平面平行のプレートであるとき、一方もしくは両方の面の再加工は特に容易であることが分かる。
【００５２】
本発明の別の好都合な構成では、浸漬液と接触する状態になることが可能な終端素子の少なくとも一方の表面上に浸漬液に非透過性である保護用の層が付けられる。そのような保護層はフッ化物の結晶が終端素子のための材料として使用されるときに特に好都合であり、なぜならばこれらの結晶は水に比較的高い溶解性を示すからである。そのようなタイプの層の塗布の結果として、仮に水または水を含む物質が浸漬液の目的で使用されても材料は浸食されることを防止される。そのような保護層の塗布は終端素子との関連だけではなく、フッ化物立方晶から成る光学素子すべてのケースで、特に浸漬液と接触するようになる可能性の高いフッ化カルシウム結晶のケースでまったく一般的に好都合である。
【００５３】
保護層の塗布の過程では、保護されるべき面を保護層が完全に覆うことを確実にするように注意が払われなければならない。保護層の極めて小さい開口でさえ、結果として浸漬液の浸透と下層の浸食の形成につながる可能性が高い。この観点から、極めて高い稠密度（９８％よりも大きいことが好ましい）の保護層のイオンアシスト蒸着が好都合である。なぜならば結果として投影露光システムの動作の過程で保護層の局所的な脱離が大幅に防止されるからである。ここで材料の「稠密度」は、所定の結晶化度に関して材料が完全に空洞を有さない基準密度に対する材料の特定の密度の比を意味すると理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
本発明のさらなる利点および特徴は図面を基にした以下の例の実施形態の説明から明らかになるであろう。
【００５５】
図１は本発明の第１の例の実施形態による全体を１０で表示されるマイクロリソグラフィ投影露光システムを経線方向に貫く断面を大幅に単純化した概略的表現で示している。投影露光システム１０は、投影光１３を発生させるための照明デバイス１２を備えている。それは、１６で示される光学系を照明するための光源１４と絞り１８を有する。表わされている例の実施形態では、投影光は１５７ｎｍの波長を有する。
【００５６】
投影露光システム１０はさらに、複数のレンズを含む投影用対物レンズ部２０を有し、図１では明瞭化するためにそれらのうちの数個だけが例として表わされ、Ｌ１からＬ５で表示されている。投影光１３の短い波長が理由で、レンズＬ１からＬ５はこれらの波長でもなお充分に透過性であるフッ化カルシウム結晶から作製される。投影用対物レンズ部２０は、投影用対物レンズ部２０の物体平面２２内に配置されるレチクル２４を、投影用対物レンズ部２０の像平面２８内に配置され、支持体３０上に設けられる感光性の層２６上に縮小方式で結像させるようにはたらく。
【００５７】
支持体３０は、上方に開口していていずれの詳細も描写されていない方式で移動用デバイスの補助で像平面２８に平行に動かされるタンク状の容器３２の底部に固定される。容器３２は、投影露光システム１０の動作中に投影用対物レンズ部２０が結像側の最終段レンズＬ５と共に浸漬液３４中に浸されるような程度まで浸漬液３４で満たされる。描かれている例の実施形態では、このレンズＬ５は大口径でかつ比較的厚いレンズであるが、しかしここでは平面平行プレートもやはり「レンズ」という用語に包含されるべきである。
【００５８】
供給ライン３６と排液ライン３８を介して容器３２は調節ユニット４０へと接続され、その中に、それ自体知られており、したがっていずれの詳細も描かれていない方式で循環用ポンプ、浸漬液３４を浄化するためのフィルタ、温度制御デバイスが含まれている。調節ユニット４０、供給ライン３６、排液ライン３８、容器３２が全体で４２で表示される浸漬デバイスを形成し、その中では浸漬液３４が循環させられ、処理の中で浄化され、かつ一定の温度に保たれる。浸漬デバイス４２はそれ自体知られている方式で、投影用対物レンズ部２０の解像力および／または被写界深度を高めるために役立つ。
【００５９】
結像側にある最終段レンズＬ５と感光性の層２６との間に残る隙間４３の中には交換素子４４が配置されるが、その詳細は以下で図２に基づいて説明されるであろう。
【００６０】
図２は図１から拡大された細部の投影用対物レンズ部２０の結像側端面４５を示している。拡大された描写では、終端素子４４が、例えば円形もしくは長方形の基台領域と平面平行のプレートを有し、分離してかつ調節可能に、４６、４８で示される２つの固定用素子を介して投影用対物レンズ部２０の結像側端面４５に取り付けられていることを見ることができる。分離可能性を例示する観点で、ネジ接続５２が固定用素子４６に示されている。調節の目的で複数の微調整駆動部が設けられ、それらは図２の中でマイクロメーターネジ５４、５５、５６、５７で示されている。
【００６１】
終端素子４４は互いに接続された２つのプレート状の部分的素子４４ａ、４４ｂを有し、それらは同じ寸法を有し、かつ継ぎ目無しに互いを支え合っている。投影光１３の短い波長が理由で、２つの部分的素子４４ａ、４４ｂもやはりフッ化カルシウム結晶から作製される。２つの部分的素子４４ａ、４４ｂの結晶格子は、終端素子４４に関して固有の複屈折の回転対称の分配が全体的に生じるような方式で配向させられる。これの代替例として、終端素子４４は異なる結晶配向を備えた２つ以上の部分的素子を含むこともやはり可能である。合計４つの平面平行の部分的素子を備えると、例えば、入射の任意の方向に対して固有の複屈折によって引き起こされる極めて大きい遅延を補償することが可能である。本願明細書で検討される結晶配向の例は、例えばＷＯ  ０２／０９３２０９−Ａ２号、ＷＯ  ０２／０９９４５０−Ａ２号、米国特許出願２００３／００１１８９６−Ａ１号からもやはり集めることが可能であり、それらの全開示は本願明細書で本出願の主題事項にされる。
【００６２】
図２に示された第１の例の実施形態のケースでは、浸漬液３４は、すべての側部から交換素子４４の周囲を流れ、特に、一方では終端素子４４、他方では感光性の素子２６または結像側の最終段レンズＬ５の間に残る２つのギャップ状の隙間６４、６６の中に位置する。
【００６３】
投影露光システム１０の動作中に、もし感光性の層２６からの物質の放出またはその比較的小さい部分の機械的剥離が生じれば、浸漬液３４中に含まれる不純物が投影用対物レンズ部２０の最終段レンズＬ５の結像側境界面６８に達するのを終端素子４４が阻止する。２つのギャップ状の隙間６４、６６は互いから完全に分離しているわけではないので、そのような接触もやはり全体として除外されないが、ギャップ状の隙間６４、６６との間の液体の交流は間に置かれる終端素子４４によって少なくとも大幅に困難にされる。これが理由で、不純物汚染された浸漬液３４は実際では最終段レンズＬ５まで上がることはなく、大部分は排液ライン３８を経由して調節ユニット４０へと供給されてその中で浄化される。
【００６４】
終端素子４４の保護効果によって、不純物汚染された浸漬液３４による不純物汚染のせいで最終段レンズＬ５を交換することや、それに関連して複雑な様式でそれを調節することがほとんど不必要となる。
【００６５】
他方で、感光性の層２６から広がる不純物により高い割り合いで晒される終端素子４４の交換は比較的容易であるということが分かるであろう。これを行なうためには、単に固定用素子４６、４８が、ネジ接続５２の補助で投影用対物レンズ部２０のハウジングから緩められるだけでよい。洗浄または交換の直後に続く終端素子４４の導入もやはり殆ど調節を必要とせず、したがって容易である。平面平行プレートの形の設計によって終端素子４４は屈折力を備えておらず、したがって結像特性に対して比較的小さい影響を有するだけである。これは、浸漬液の適切な選択を前提として極めてわずか、もしくは極小の屈折効果しか投影光１３に晒される境界面で生じないように終端素子４４が浸漬液３４の中に浮いていることもやはり理由となって有効である。
【００６６】
フッ化物結晶から作製され、浸漬液と接触するようになる可能性の高い光学素子すべてについて、好ましくは少なくとも光学的に活性な面に保護層が塗布され、それが影響を受け易い結晶を浸漬液から保護する。図２に描かれた第１の例の実施形態では、したがってそのようなタイプの保護層７４、７６、７８がレンズＬ５の結像側境界面６８と、終端素子４４の上側７０と下側７２にもやはり塗布される。
【００６７】
保護層７４、７６、７８のための材料の選択は、とりわけ使用される浸漬液に応じて決まり、他方では使用されている投影光の波長を考慮に入れて選択される。１９３ｎｍの光波長のケースでは、浸漬液を目的として例えば水が検討材料に入るが、水中での比較的高い溶解度によってこれは結晶のフッ化カルシウムを急速に浸食する。このケースでは保護層７４、７６、７８はＳｉＯ2またはＬａＦ3で構成されることが好ましく、なぜならばこれらの物質は水に溶けないからである。
【００６８】
上述された例の実施形態に使用されるような１５７ｎｍの光波長のケースでは、或る種のオイルが水よりも高い透過率を有しており、したがって浸漬液の目的でより良く適している。そのとき、例えば同様に高度に透過性の物質であるＭｇＦ2またはＬａＦ3が、保護層７４、７６、７８のための材料として検討材料に入る。
【００６９】
規定された材料で構成される保護層７４、７６、７８は問題になっている光学素子の境界面上に真空中での蒸着コーティングによって形成させることができる。
【００７０】
図３はマイクロリソグラフィ投影露光システムの第２の例の実施形態を図２に基づいた表現で示しており、類似した部品については図２と同じ参照番号が使用され、互いに対応する部品については２００増やされた参照番号が使用される。第２の例の実施形態では終端素子２４４が隙間６６を介して結像側の最終段レンズＬ２０５から分離されることはなく、前記レンズと光学的に直接接続される。レンズＬ２０５と終端素子２４４が同じ屈折率を有する材料から作製されることを前提とすると、投影光１３は屈折させられることなく終端素子２４４と最終段レンズＬ２０５との間の境界面を通り抜ける。光学的接触による固定法は、固定用素子４６、４８が必要とされないという利点を有する。付け加えると、交換の後に終端素子２４４は実際では調節されることを必要としない。なぜならば終端素子２４４とレンズＬ２０５にそれぞれ関連して互いに向かって対面する２つの平坦な境界面２７０、２６８が、光学的接触の過程でそれら自体によって正しい配列を保証するからである。
【００７１】
終端素子２４４の結像側の面２７２は（大幅に誇張した規模で図３に描かれた）いくつかの地点７９ａ、７９ｂで、投影用対物レンズ部２２０によって引き起こされる波面誤差が補正されるような方式で数ナノメートルの量で材料を除去することによって再加工される。そのようなタイプの再加工の方法はそれ自体で知られているので、さらに詳しい説明は省略されるであろう。
【００７２】
図４は投影露光システムの第３の実施形態を図１に基づいた描写で示しており、同じ部品については図１と同じ参照番号が使用され、互いに対応する部品については３００増やされた参照番号が使用される。図４に示された投影露光システムは、１つではなく２つの互いに独立した浸漬デバイス３４２ａ、３４２ｂを有するという点で図１に示されたそれとは異なる。ここでは容器３３２は、終端素子４４と結像側にある最終段レンズＬ５との間のギャップ状の隙間３６６が全体として部分的容器３３２ａの中に配置され、かつ終端素子４４と感光性の層２６との間のギャップ状の隙間３６４が全体として部分的容器３３２ｂの中に配置されるような方式で間仕切り８０によって２つの部分的容器３３２ａ、３３２ｂへと水平方向に部分分割される。終端素子４４は部分的容器３３２ａと３３２ｂとの間の間仕切り８０内に適切に形作られた切り抜き８２の中にクリアランスを備えて沈められる。
【００７３】
別々の浸漬デバイス３４２ａ、３４２ｂ内の浸漬液３３４ａ、３３４ｂを分離したため、部分的容器３３２ｂから由来する不純物汚染された浸漬液は終端素子４４とレンズＬ５との間のギャップ状の隙間３６６に入り込み、この方式でレンズＬ５を不純物汚染させることを阻止される。
【００７４】
以下では、投影用対物レンズ部の結像側から由来する細部とその拡大された詳細な描写をそれぞれ概略で示す図５、６に基づいて第４の例の実施形態を述る。図１から４の中のそれらと類似した部品は同様の参照番号で示され、互いに対応する部品は４００増やされた参照番号で示される。
【００７５】
第４の実施形態では、終端素子４４４は像平面２８に平行に設けられる。終端素子４４４は同様に平面平行プレートの形に構成されるが、しかしこれは上述された実施形態のそれよりも大幅に大きい。描かれている例の実施形態では、終端素子４４４は長方形の基本的形状を有し、タンク４８８の底部４８６に沈められる。タンク４８８は、例えば金属、セラミック、または結晶体から作製されることが可能であり、描かれている例の実施形態では脱イオン水である浸漬液４３４ａを受け容れる役目をする。第１の浸漬液４３４ａの適切な充填高さを前提として結像側の最終段レンズＬ５と終端素子４４４との間の第１の隙間４９２が第１の浸漬液４３４ａで完全に満たされるようにタンク４８８のエッジ４９０は高い。
【００７６】
終端素子４４４と感光性の層２６との間には平坦な第２の隙間４９４が残り、それが第２の浸漬液４３４ｂで満たされる。描かれている例の実施形態では、第２の浸漬液４３４ｂは同様に脱イオン水である。第２の浸漬液４３４ｂが第２の隙間４９４から外へ横方向に滲み出るのを粘着力によって防止するように第２の隙間４９４は平坦である。終端素子４４４と感光性の層２６との間の間隔が小さくなるにつれて、粘着力が第２の浸漬液４３４ｂを第２の隙間４９４の中で良好に保持する。
【００７７】
像平面２８に相対した終端素子４４４の平行度に関する要求条件を下げるために、周囲の浸漬液４３４ａ、４３４ｂの屈折率に可能な限り等しい屈折率を有する材料が終端素子４４４に対して選択される。浸漬液を目的として水が使用されるケースでは、少なくとも１９３ｎｍの波長でもまだ高度に透過性であるＬｉＦが、例えば、終端素子４４４のための材料を目的として適切である。そのとき、屈折率の違いはわずか０．００６６の量になる。
【００７８】
投影光が特に短い波長、例えば１５７ｎｍを有するならば、第１の浸漬液４３４ａもやはり、これらの波長で水よりも高い透過率を有する炭化水素フッ化物で構成できる。第２の浸漬液４３４ｂについては、概して第２の隙間４９４の高さが極めて低いであろうからいくぶん低い透過率もそれほど不利ではない。付け加えると、水は炭化水素フッ化物のケースほど重度に感光性の層２６を浸食しないという利点を有する。
【００７９】
第４の例の実施形態では、投影露光システムは走査動作用に設計される。これは、投影時にレチクル２４が物体平面２２内で移動させられることを意味する。これと同期して、上に感光性の層２６を塗布された支持体３０もやはり像平面２８に平行に移動させられる。投影用対物レンズ部４２０の横方向の倍率がレチクル２４と支持体３０の移動スピードと移動方向を決定する。
【００８０】
この目的のために支持体３０は図５で識別可能なクランプ用素子３１ａ、３１ｂの補助で通常ではウェハ・ステージとして指定される可動性のテーブル３３上にクランプ締めされる。テーブル３３を、作動用の駆動部の補助でそれ自体知られている方式で像平面２８に平行に優れた精度で移動させることが可能である。この作動用の駆動部は図５に単純化された方式で描かれており、３５ａ、３５ｂで表示される。
【００８１】
一緒になってテーブル３３の移動運動を実行するようにマニピュレータ４９７ａ、４９７ｂがテーブル３３に取り付けられている。マニピュレータ４９７ａ、４９７ｂは作動用のアーム４９８ａ、４９８ｂを介してタンク４８８へと接続される。マニピュレータ４９７ａ、４９７ｂは、タンク４８８を像平面２８に平行でかつテーブル３３に相対して動かし、それに直角に、すなわち軸ＯＡに平行に移動させ、像平面２８に相対して傾けることもやはり可能となるような方式で構成される。描かれている例の実施形態では、特に傾斜の動きは、テーブル３３の運動の方向に直角方向と、軸ＯＡに直角に延びる２つの水平方向の軸について可能である。
【００８２】
さらに、図５では場合によって使用されるガス放出ノズル４９９ａ、４９９ｂが識別可能であり、これらでもってガス流はタンク４８８のエッジ４９０と感光性の層２６との間に形成される周縁部ギャップ上に方向付けられることが可能である。
【００８３】
図５、６に示された投影露光システムは以下のように動作する。
【００８４】
走査動作中に、テーブル３３は作動用駆動部３５ａ、３５ｂの補助で矢印４９６ｂ（図６参照）の方向にマニピュレータ４９７ａ、４９７ｂと一体で移動する。マニピュレータ４９７ａ、４９７ｂはこの処理中に作動運動を実行せず、沈められた終端素子４４４を備えたタンク４８８がテーブル３３と、したがって感光性の層２６ともやはり同期して同じ移動スピードと同じ移動方向で動くようにする。図６では、これは矢印４９６ａで示されており、矢印４９６ｂと同じ方向と長さを有する。その結果、タンク４８８は走査動作中に感光性の層２６と一体になって投影用対物レンズ部４２０の下を通り過ぎる。
【００８５】
図７は走査動作終了時の、一方ではタンク４８８と感光性の層２６の相対位置、他方で投影用対物レンズ部４２０の相対位置を図６に対応した細部で示している。走査動作中にタンク４８８は感光性の層２６と同期して平行に同じ移動スピード移動するので、第２の隙間４９４内の第２の浸漬液４３４ｂに剪断力は作用しない。したがって、支持体３０の移動運動中にもやはり第２の浸漬液４３４ｂは第２の隙間４９４の中に留まる。第２の浸漬液４３４ｂに対する吐出ノズル４９９ａ、４９９ｂから現れる気体を伴なった入射流はしたがって削減されることが可能であり、無用になることすら可能である。それゆえに、第２の浸漬液４３４ｂ中の泡の形成の大きな理由のうちの１つは全体的もしくは部分的のどちらかで当てはまらなくなる。
【００８６】
重力が理由で第１の浸漬液４３４ａはタンク４８８内に単独で留まるので、ここでもまた、走査動作中の浸漬液の脱出を阻止するために気体を伴なった入射流が必要とされることはない。通過する第１の浸漬液４３４ａ中で、固定式の投影用対物レンズ部４２０が生じさせる混合の結果として、泡が感知可能な量で生じることもやはりあり得ない。この方式で相対的に大きな温度勾配が是正されるので、このような混合はまったく望ましい。
【００８７】
全体として、大幅に減少した不良の数がこの方式で達成される。なぜなら走査動作中の移動運動の結果として第１の浸漬液４３４ａ中、または第２の浸漬液４３４ｂ中で感知可能な量で泡が生じることはいずれもあり得ないからである。
【００８８】
連続した複数の露光サイクルの間で、上に感光性の層２６を塗布された支持体３０を投影用対物レンズ部４２０に対して再配置することは頻繁に必要となる。これらの位置決め移動の過程での移動スピードは概して露光中の移動の過程でのそれよりも高速である。
【００８９】
タンク４８８が支持体３０に塗布された感光性の層２６と正確に同じサイズであれば、そのようなタイプの位置決め移動中にタンク４８８を、走査動作と関連させて上記で述べられたようにまさに同期して同じスピードで移動させることが可能である。しかしながら概して、タンク４８８が支持体３０の上に塗布された感光性の層２６よりも小さい寸法を像平面２８に平行して有していれば様々な理由で好都合であろう。例えば、タンク４８８が小さくなるほど周囲の気体に対する第１の浸漬液４３４ａの接触部分もまた小さくなる。したがって、第１の浸漬液４３４ａから引き出される蒸発熱もやはり少なくなる。これが今度は他方で第１の浸漬液４３４ａの中の温度の均一な分配、それゆえに屈折率に対して都合の良い影響を有する。この観点から見ると、走査動作中に全体として露光される感光性の層２６上の領域よりもタンク４８８の方がわずかに大きければ理想的であろう。
【００９０】
しかしながらさらに大きい位置決め移動については、小さいタンク４８８はタンク４８８が連動してこの移動を実行することが不可能であって、少なくとも不充分であることを意味する。このケースでは、感光性の層２６と終端素子４４４との間の相対的移動は不可避である。この相対的移動はテーブル３３に固定されるマニピュレータ４９７ａ、４９７ｂによって作られる。
【００９１】
支持体３０の速い位置決め移動の間でもまた第２の浸漬液４３４ｂ内の泡の形成を防止するために、図５から７に描かれた実施形態ではタンク４８８全体がマニピュレータの補助で付加的に傾けられてもよい。
【００９２】
図８では、投影用対物レンズ部４２０の結像側端部が図６、７に基づいた描写で示されており、タンク４８８は２°傾けられている。図８中でＴＡで示される傾斜の軸は光学軸ＯＡおよび支持体３０の移動の方向４９６ｂの両方に対して直角に延びる。軸ＴＡについてタンク４８８が傾く移動のせいで、走査動作中に一定の高さを有する第２の隙間４９４は楔状のプリズムの形状を与えられる。タンク４８８の傾斜した姿勢では、移動方向４９６ｂで後方に位置するタンク４８８の端部は、感光性の層２６への損傷が避けられる程度まで層２６から遠くに移される。ここで作用する粘着力は、たとえ高速の位置決めスピードでも第２の浸漬液４３４ｂが第２の隙間４９４から出て来ることをさらに強力に阻止し、それに対して支持体３０は固定式、または最悪でも緩やかに動くタンク４８８の下を矢印４９６ｂの方向で通り過ぎる。
【００９３】
走査動作中に、傾斜軸ＴＡに関する傾斜の動きが層２６への損傷を有するほど感光性の層２６と終端素子４４４との間の間隔が小さければ、場合によっては移動方向４９６ｂで後方に位置するタンク４８８の端部を通って延びる傾斜軸が選択されてもよい。マニピュレータ４９７ａ、４９７ｂに関して、これはマニピュレータ４９７ｂが移動の方向で前方に位置するタンク４８８の側面を必要な距離で上げることを意味する。
【００９４】
図５から８に示された第３の例の実施形態で第１の浸漬液４３４ａと第２の浸漬液４３４ｂの熱の不本意な損失を防止するために、投影露光システムは浸漬液４３４ａ、４３４ｂを外方向で取り囲む空間を堅く密封する容器９０を示している。入り口９２を介して、蒸発器９４によって作られる水蒸気が容器９０によって取り囲まれる空間に導入されてもよい。容器９０によって取り囲まれる空間の中で現在の温度に当てはまる飽和蒸気圧が達成され、少なくとも近似するようなときまで水蒸気が導入される。この方式で、ここでは各々が水で構成される浸漬液は、結果として周囲の空気への接触部分の液体の冷却につながるであろう徐々に蒸発することを防止される。他の浸漬液への切り替えの事象で、他の浸漬液もやはり対応して蒸発器９４の中で蒸発させられるべきであることは理解されるであろう。
【００９５】
投影用対物レンズ部の結像側端部から由来する細部とその描写Ｄの拡大された細部それぞれを概略で示す図９、１０に基づいて第５の例の実施形態が以下で述べられるであろう。図１から４のそれらに類似した部品は同じ参照番号で示され、第４の例の実施形態の対応物を有する部品は１００増やされた参照番号を有する。
【００９６】
図５から８に示された第３の例の実施形態とは対照的に第５の例の実施形態では、追加のカバー・プレート５００が設けられ、それがタンク５８８をほぼ全体的に上向きの方向で覆う。透明である必要のないカバー・プレート５００は開口部５０２を示しており、それを通って投影用対物レンズ部５２０の結像側端部が第１の浸漬液５３４ａの中に浸される。タンク５８８のエッジ５９０は矢印５９６ａで示されるタンク５８８の移動運動の過程でカバー・プレート５００の下側に沿ってスライドする。
【００９７】
カバー・プレート５００とタンク５８８との間の空間は第１の浸漬液５３４ａで完全に満たされる。この目的のために開口部５０２はあるサイズ、周縁部ギャップ５０４が投影用対物レンズ部５２０の結像側端部の周りに残り、そこで液体のレベルを調節できるようなサイズにされる。
【００９８】
図１０はエッジ５９０の領域から拡大された細部Ｄを示している。細部Ｄでは、タンク５８８のエッジ５９０がその上方を指す横方向の面上に周縁部の楔形の溝５０６と、同様に周縁部のさらに大きな断面の長方形の溝を設け、浸漬液５３４ａのためのリザーバ５０８を構成していることが理解できるであろう。リザーバ５０８とダクト５１０を介してリザーバ５０８へと接続される楔形の溝５０６は常に第１の浸漬液５３４ａで満たされ、それにより、上方を指しているエッジ５９０の横方向の面上に薄い液体の膜が形成される。この液体の膜は潤滑部として作用し、この方式でカバー・プレート５００の下側に沿ったタンク５８８の低摩擦で振動のないスライド移動を可能にする。
【００９９】
カバー・プレート５００の下でのタンク５８８の移動の過程で液体の膜が気泡を伴なって崩れ去り、それにより第１の浸漬液５３４ａの中に確実に導入されないようにするために、リザーバ５０８と楔形の溝５０６内の第１の浸漬液５３４ａはわずかに過圧である。この過圧は供給ライン５１２を経由して第１の浸漬液５３４ａが定常的に圧力下でリザーバ５０８へと供給されることによって作られる。同時に、余剰の第１の浸漬液５３４ａは排液ライン５１４を経由して流れ去ることが可能である。カバー・プレート５００の静荷重によって作られる接触圧が対抗圧力の目的で不充分であれば、カバー・プレート５００は、例えばバネの補助で追加的に荷重されてもよい。
【０１００】
第１の浸漬液５３４ａがいくぶん広めのギャップ５１６を通ってエッジ５９０の外側に現れるケースについては、周縁部のオーバーフロー流路５１８が設けられ、それがあふれた第１の浸漬液５３４ａを集めて詳細に描かれていない方式でそれを連れ出す。空気よりも重く、例えば第１の浸漬液５３４ａに関して極めて低い溶解度しか持たない特性を有する保護用の気体５１９がオーバーフロー流路５１８の中に充填されてもよい。結果として、配列全体を取り巻き、第１の浸漬液５３４ａの光学特性を望ましくない方式で損なう気体の分子は溶液の中に入ることを阻止される。オーバーフロー流路５１８内の保護用の気体５１９は周囲の気体との徐々の混合を妨げるために継続的に新品と交換されることが好ましい。
【０１０１】
エッジ５９０の領域の密封は、感光性の層２６の支持体３０が像平面２８に平面平行に頻繁に移動させられるだけでなく、結像誤差を減少させる観点から水平軸に関してわずかに傾けられる可能性が高いので、重要である。そのときそれと一体にカバー・プレート５００が傾けられないのであれば、エッジ５９０に向かう方向の密封は、たとえタンク５８８の相対的に小さい傾斜の動きのケースであってもカバー・プレート５００との関連で充分な不浸透性を保証するように構成されなければならない。
【０１０２】
第１の浸漬液５３４ａによる潤滑が、時間が短いため、カバー・プレート５００とエッジ５９０にとって不充分であるケースが生じる可能性が高い場合、起動の過程での擦り傷の結果として生じる第１の浸漬液５３４ａの不純物汚染を最小にするかまたは完全に回避できる、これらの部品の材料またはコーティングを選択することが賢明である。例えば酸化アルミニウムまたはダイヤモンドがここではコーティングとして検討材料に入る。
【０１０３】
カバー・プレート５００は一方では、タンク５８８での波の発生が防止されるという利点を有する。他方で、カバー・プレート５００は周囲の雰囲気に相対する第１の浸漬液５３４ａの接触部分を投影用対物レンズ部５２０の結像側端部とカバー・プレート５００との間に残る狭い周縁部ギャップ５０４に限定する。この方式で、極めてわずかな熱だけが蒸発の結果として第１の浸漬液５３４ａから引き出される。これが今度は他方で投影光１３による加熱の過程で形成される第１の浸漬液５３４ａの中の温度勾配、およびそれゆえに屈折率の勾配を減少させる。第２の浸漬液５３４ｂのケースでは、いずれのケースでも第２の浸漬液５３４ｂと周囲の雰囲気との間の接触部分が極めて小さいので蒸発の問題は感知可能な程度に存在しない。
【０１０４】
浸漬液５３４ａ、５３４ｂを第１、第２の隙間５９２、５９４の中にそれぞれ導入するために、比較的少量の第２の浸漬液５３４ｂが先ず最初に感光性の層２６の上に塗布されることが好ましい。引き続いてタンク５８８の下側が一方の側または平行に搭載され、第２の浸漬液５３４ｂが泡の無い方式で絞り出される。タンク５８８と感光性の層２６との間の間隔はマニピュレータ４９７ａ、４９７ｂの補助で後に正確に調節されてもよい。
【０１０５】
引き続いてカバー・プレート５００がタンク５８８の上に置かれる。タンク５８８を第１の浸漬液５３４ａで満たすために、後者は例えば、投影用対物レンズ部５２０とカバー・プレート５００との間に残る周縁部ギャップ５０４を介して充填されてもよい。しかしながら、タンク５８８のエッジ５９０に入り口と出口を設ければさらに簡単であり、それらを経由して第１の浸漬液５３４ａがタンク５８８の中に充填され、そこから除去することができる。投影露光システムの動作中に、最初の３つの例の実施形態に関連して説明したように第１の浸漬液５３４ａを連続的に回路内で循環させることもやはり可能である。
【０１０６】
もちろん、図９、１０に示された配列は第４の例の実施形態に関連して図５に示されたように容器９０内に同様に収容されることも可能である。この方式で、浸漬液の蒸発はさらに減少させられる。
【０１０７】
図１１から１６は各々、本発明のさらなる例の実施形態による投影用対物レンズ部の結像側端部を図２に基づいた概略の描写で示している。これらの図では、図２のそれらに類似した部品については同じ参照番号が使用され、互いに対応する部品については６００、７００、８００、９００、１０００、１１００をそれぞれ増やされる参照番号が使用される。
【０１０８】
図１１に示された第６の実施形態では、結像側にある最終段レンズＬ６０５の結像側境界面６６８は平坦ではなく非球面凹面の様式で曲率を設けられる。特に浸漬対物レンズ部のケースでは、像平面２８の直ぐ近くの非球面の曲面が高次の結像誤差の補正に特に良く適合することが示されている。しかしながらこのための前提条件は、結像側の最終段レンズＬ６０５と浸漬液３４の屈折率が互いに充分に異なることである。
【０１０９】
投影用対物レンズ部６２０のケースでは、終端素子６４４はやはり２つの部分的素子６４４ａ、６４４ｂを有し、それらは適切に選択された結晶配向を備えたフッ化カルシウム結晶または同様の立方晶結晶から作製される。描かれている例の実施形態では、結像側の最終段レンズＬ６０５は石英ガラスから成っている。この代替例として、結像側の最終段レンズＬ６０５は同様に立方晶材料から成ることが可能である。結像側の最終段レンズＬ６０５と部分的素子６４４ａ、６４４ｂが構成される結晶の結晶配向は、固有の複屈折の極めて広範囲の補正が達成されるように整列させられることも同様に可能である。相互交換の複屈折補償が光学軸について互いに相対して捻れた３つの結晶配向で達成される方法は既に上記で述べられた印刷された公報ＷＯ  ０２／０９３２０９−Ａ２号、ＷＯ  ０２／０９９４５０−Ａ２号、米国特許出願２００３／００１１８９６−Ａ１号に詳しく述べられている。
【０１１０】
図１２に描かれた第７の例の実施形態では、結像側の最終段レンズＬ７０５と終端素子７４４との間に残る第１の隙間７９２は浸漬液３４で完全に満たされるのではなく一部分だけを満たされる。したがって、周囲の気体で満たされたギャップ状の隙間７９３が結像側の最終段レンズＬ７０５と浸漬液３４との間に残る。
【０１１１】
この変形例は、乾式動作と浸漬動作の両方に対して設けられる投影用対物レンズ部のケースで特に好都合である。乾式動作から浸漬動作への変更とその逆の事象で、可能な限り少ない変更を投影用対物レンズ部に行なうだけでよくするためには、光学的条件は可能な限り少ない境界面で変わるべきである。投影用対物レンズ部７２０のケースでは、これが理由で結像側にある最終段レンズＬ７０５の結像側の面７６８は、例えば浸漬液３４ではなく、まだ周囲の気体と隣接する。
【０１１２】
他方で、投影用対物レンズ部７２０のケースでもやはり、終端素子７４４が両側で浸漬液３４によって取り囲まれることが保証される。終端素子７４４の境界面での低い屈折率の商のため、終端素子７４４の位置の許容誤差と製造の許容誤差は結果として、投影用対物レンズ部７２０の結像特性に対してわずかな影響しか有さない。
【０１１３】
図１３に描かれた第８の例の実施形態では、全体として平面平行である終端素子８４４は同様に２つの部分的素子８４４ａ、８４４ｂを有し、それらは異なる結晶配向を備えた立方晶材料から構成されることが好ましい。上述した複数の例の実施形態とは対照的に、投影用対物レンズ部８２０のケースでは２つの部分的素子８４４ａ、８４４ｂの間の境界面は平坦ではなく曲率を有する。さらに、２つの部分的素子８４４ａ、８４４ｂ直接互いに光学的に接触させられるのではなく互いから間隔を置かれ、それにより、部分的素子８４４ａ、８４４ｂの間に狭いギャップ８９９が残り、投影用対物レンズ部８２０のケースではそれが周囲の気体で満たされる。
【０１１４】
投影用対物レンズ部８２０のケースでは、結像側の部分的素子８４４ｂだけが浸漬液３４と接触するようになる。したがって、必要とされるときに部分的素子８４４ｂだけを交換することで概して充分であろう。他方で、対物側の部分的素子８４４ａは交換が大きな努力を伴なってのみ実行されるような様式で投影用対物レンズ部８２０の上もしくは中に装着される可能性が高い。その結果、実際の言葉の意味では部分的素子８４４ｂだけが交換素子を構成する。
【０１１５】
終端素子８４４を曲率のある分離表面に沿って２つの部分的素子８４４ａ、８４４ｂへと仕切る処理は、結像側の部分的素子８４４ｂが同様に製造の許容誤差と位置の許容誤差に比較的影響されにくいという利点を有する。一方で、結像側の面は屈折率の商が小さくなるように浸漬液３４中に浸される。他方で、光学軸に相対して大きな角度で終端素子８４４を通り抜ける光線のケースでは、部分的素子８４４ｂの対物側の面ではそのくぼんだ曲率のため、相対的に小さい入口角だけが生じ、それにより、そこでは製造の許容誤差や位置の許容誤差はそれほど影響を有することはあり得ない。
【０１１６】
第９の例の実施形態による図１４に示された投影用対物レンズ部９２０は、浸漬液３４が結像側の最終段レンズＬ９０５に向かって直面するという事実が単に理由となって投影用対物レンズ部８２０とは異なる。したがって、図１３に示された投影用対物レンズ部８２０のケースとは異なって２つの部分的素子９４４ａ、９４４ｂの間に残るギャップ９９９と結像側の最終段レンズＬ９０５と終端素子９４４との間の第１の隙間９９２の両方が浸漬液３４で満たされる。この変形例では終端素子９４４の位置の許容誤差と製造の許容誤差は投影用対物レンズ部の結像特性に対してさらに影響を有さなくなる。
【０１１７】
対物側の部分的素子９４４ａは浸漬液３４に晒されるものの、それは結像側の最終段レンズＬ９０５または結像側の部分的素子９４４ｂによって比較的良好に保護されるので、投影用対物レンズ部９２０のケースでもやはり不純物汚染が理由となる光学素子の交換は結像側の部分的素子９４４ｂに限定できる。しかしながら、乾式動作から浸漬動作への切り換えが望まれる場合、結像側の最終段レンズＬ９０５の範囲まで到達する浸漬液３４はさらに大規模な改造を必要とする。
【０１１８】
図１５は本発明の第１０の例の実施形態による投影用対物レンズ部１０２０の結像側の端部を示している。前に述べられた複数の例の実施形態とは異なり、終端素子１０４４は浸漬液３４中に浸されない。したがって、投影光によって通過される終端素子１０４４の面は対物側と結像側の両方で周囲の気体に隣接する。この配列もやはり、特に乾式動作と浸漬動作の両方にとって適切であるべき投影用対物レンズ部のケースで好都合である。これは、図１５に示された配列が動作モードの切り換えの事象で特に少ない変更を必要とすることが理由である。他方で、終端素子１０４４の２つの境界面での光学的条件は大部分が同一である。これは特に、位置の許容誤差、例えば傾斜の動きによって対物側の境界面に作られる結像誤差が結像側の境界面上で反対の意味で作用する結像誤差によって実際では良好に補償される範囲において好都合である。
【０１１９】
図１６に示された投影用対物レンズ部１１２０は、結像側の最終段レンズＬ１１０５と終端素子１１４４との間の第１の隙間１１９２が周囲の気体ではなくて液体１１３４で満たされるという事実が理由で図１５に示された投影用対物レンズ部１０２０とは異なる。したがって終端素子１１１４の結像側の面は終端素子１１４４の製造の許容誤差、特に嵌合誤差に比較的影響を受けにくい。
【０１２０】
終端素子１１４４と感光性の層２６との間の第２の隙間１１９４は、図１５に示された投影用対物レンズ部１０２０のケースのように浸漬液３４で部分的に満たされてもよい。図１６によって示されるような乾式動作の間では、感光性の層２６は浸漬液で覆われない。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の第１の例の実施形態による投影露光システムを経線方向に貫く断面を大幅に単純化した概略的表現で示す図である。
【図２】図１に示された投影露光システムの不可欠の部分である投影用対物レンズ部の結像側端部から細部を拡大して示す図である。
【図３】本発明の第２の例の実施形態による投影露光システムを図２に対応する表現で示す図であって、終端素子が結像側の最終段レンズと光学的に接触している。
【図４】本発明の第３の例の実施形態による、追加の水平方向間仕切りを備えた投影露光システムを図１に対応する詳細な表現で示す図である。
【図５】本発明の第４の例の実施形態による、移動させられた終端素子を備えた投影露光システムを図１に対応する詳細な表現で示す図である。
【図６】図５に示された投影露光システムの不可欠の部分である投影用対物レンズ部の結像側の端部から細部を、支持体および終端素子の第１の移動位置で拡大して示す図である。
【図７】図６の投影用対物レンズ部の結像側の端部を、支持体および終端素子の第２の移動位置で示す図である。
【図８】図６の投影用対物レンズ部の結像側の端部を、傾けられた終端素子を伴なって示す図である。
【図９】本発明の第５の例の実施形態による投影用対物レンズ部の結像側の端部から細部を拡大して示す図であって、追加のカバーが第１の隙間を覆っている。
【図１０】図９からさらに拡大された細部Ｄを示す図であって、カバーと第１の浸漬液を受け容れるタンクのエッジとの間の推移が示されている。
【図１１】本発明の第６の例の実施形態による投影用対物レンズ部の結像側の端部を示す図であって、結像側の最終段レンズの結像側の面が曲面にされている。
【図１２】本発明の第７の例の実施形態による投影用対物レンズ部の結像側の端部を示す図であって、気体の充満した隙間が結像側の最終段光学素子と浸漬液との間に残っている。
【図１３】本発明の第８の例の実施形態による投影用対物レンズ部の結像側の端部を示す図であって、終端素子が曲面に沿った２つの部分的素子へと分割されている。
【図１４】本発明の第９の例の実施形態による、曲率を付けた方式で分割されて完全に浸漬液の中に受け入れられる終端素子を備えた投影用対物レンズ部の結像側の端部を示す図である。
【図１５】本発明の第１０の例の実施形態による投影用対物レンズ部の結像側の端部を示す図であって、気体の充満した隙間が終端素子と浸漬液との間に残っている。
【図１６】本発明の第１１の例の実施形態による投影用対物レンズ部の結像側の端部を示す図であって、結像側の最終段光学素子と終端素子との間の隙間だけが浸漬液で満たされている。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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