(57)【要約】  マイクロリソグラフィ用、特に液浸リソグラフィ用の投影レンズ（５）は１９０ｎｍを超える動作波長用に設計され、このレンズは、５０ｐｐｍ未満の、特に１０ｐｐｍと５０ｐｐｍとの間のＯＨ含有率と、および１．５×１０１６と２×１０１８分子／ｃｍ３との間の、好ましくは２×１０１６と１×１０１８分子／ｃｍ３との間の、特に５×１０１６と２×１０１７分子／ｃｍ３との間の水素含有量とを有する石英ガラスから作製された少なくとも１つの光学素子を備え、この光学素子は、液浸リソグラフィ用のマイクロリソグラフィ露光装置（１）の中の投影レンズ（５）の端部素子（１４）であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラスから作製された少なくとも１つの光学素子（１４）を備え、１９０ｎｍを超える動作波長用に設計された、マイクロリソグラフィ用、特に液浸リソグラフィ用の投影レンズ（５）であって、
前記石英ガラスが、５０ｐｐｍ未満の、特に１０ｐｐｍと５０ｐｐｍとの間のＯＨ含有率、および１．５×１０１６と２×１０１８分子／ｃｍ３との間の、好ましくは２×１０１６と１×１０１８分子／ｃｍ３との間の、特に５×１０１６と２×１０１７分子／ｃｍ３との間の水素含有量を有することを特徴とする投影レンズ。
【請求項２】
前記石英ガラスは、０．１ｐｐｍから３０ｐｐｍまでの、好ましくは２０ｐｐｍまでの、特に好ましくは１０ｐｐｍまでの、極めて好ましくは５ｐｐｍまでの、特に２ｐｐｍまでのＯＨ含有率ばかりでなく、２０００ｐｐｍ未満の、好ましくは２００ｐｐｍ未満の、特に５０ｐｐｍ未満のフッ素含有率も有する、請求項１記載の投影レンズ。
【請求項３】
前記石英ガラスのＳｉＨ含有量が最小化される、請求項１又は２記載の投影レンズ。
【請求項４】
前記石英ガラスは水素がコールドチャージされる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項５】
エネルギー密度Ｈに依存する前記石英ガラスの吸収係数の飽和値ｋｓａｔにおける変化ｄｋｓａｔ／ｄＨが、１×１０−４ｃｍ／ｍＪ未満である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項６】
前記投影レンズ（５）が前記動作波長で動作中、前記光学素子（１４）は、少なくとも一部の領域が、特に１００ナノ秒を超えるパルス幅の、２００μＪ／ｃｍ２と１０００μＪ／ｃｍ２との間のパルスエネルギー密度に曝される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項７】
前記光学素子（１４）は、前記投影レンズ（５）の焦点平面の近傍に配置される、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項８】
前記光学素子は前記投影レンズ（５）の端部素子（１４）である、請求項１乃至７のいずれか１に記載の投影レンズ。
【請求項９】
前記投影レンズ（５）は、入射する放射の偏光度を、８０％を超えて、好ましくは９２％を超えて維持する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項１０】
特に請求項１乃至９のいずれか１項に記載の投影レンズ（５）用の、石英ガラスから作製された端部素子（１４）であって、前記石英ガラスが５０ｐｐｍ未満の、特に１０ｐｐｍと５０ｐｐｍとの間のＯＨ含有率を有することを特徴とする端部素子。
【請求項１１】
前記石英ガラスは、０．１ｐｐｍから３０ｐｐｍまでの、好ましくは２０ｐｐｍまでの、特に好ましくは１０ｐｐｍまでの、極めて好ましくは５ｐｐｍまでの、特に２ｐｐｍまでのＯＨ含有率ばかりでなく、２０００ｐｐｍ未満の、好ましくは２００ｐｐｍ未満の、特に５０ｐｐｍ未満のフッ素含有率も有する、請求項１０記載の端部素子（１４）。
【請求項１２】
前記石英ガラスは、１．５×１０１６と２×１０１８分子／ｃｍ３との間の、好ましくは２×１０１６と１×１０１８分子／ｃｍ３との間の、特に５×１０１６と２×１０１７分子／ｃｍ３との間の水素含有量を有し、特に、前記石英ガラスのＳｉＨ含有量が最小化される、請求項１０又は１１記載の端部素子（１４）。
【請求項１３】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の投影レンズ（５）と請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の端部素子（１４）とを備えるマイクロリソグラフィ投影露光装置であって、前記投影露光装置では、浸液（１５）、特に水が、前記端部素子（１４）と光に敏感な基板（１０）との間に配置される、マイクロリソグラフィ投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロリソグラフィ用の投影レンズに関し、特に、石英ガラスから作製された少なくとも１つの光学素子ばかりでなく、特にこのような投影レンズのための端部素子を備え、１９０ｎｍを超える動作波長用に設計された液浸リソグラフィ用の投影レンズ、及びこのような投影レンズを備えるマイクロリソグラフィ投影露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロリソグラフィ用の投影レンズは、半導体素子および他の微細構造素子の生産に数十年間使用されてきた。それらは、フォトマスク（以下、「マスク」または「レチクル」という。）のパターンを、光に敏感な基板、例えば、光に敏感な被膜が塗布された半導体ウエハ上に縮尺して高解像度で投影するために使用される。
【０００３】
好ましくは、石英ガラスが、例えば、２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの動作波長を有するこのような投影レンズにおける光学素子用の材料として使用される。より短い波長、例えば、１５７ｎｍの場合では、石英ガラスが適用される放射にもはや十分に透明ではないという問題が存在する。この波長における透過性を高める様々な方策が知られている。
【０００４】
独国特許出願公開第１９９４２４４３（Ａ１）号（米国特許第６３７６４０１号に対応する）は、１５７ｎｍの波長以下の紫外線に高い透明性を有する合成石英ガラスの生産工程を説明する。煤処理として知られる特別な処理が、水酸基（ＯＨ基）の含有率を約７０ｐｐｍ未満の領域まで低減し、同時に塩素および金属不純物の含有率を最小化することを可能にする。この処置では、これらの水酸基が約１６５ｎｍの紫外線域の帯域の吸収を引き起こし、その吸収は１５７ｎｍの波長の放射時における石英ガラスの透過率の低下をもたらすことが想定されるので、透過率を向上させる観点ではＯＨ基の含有率の最小化が望ましい。
【０００５】
米国特許第６７８２７１６号において、１９０ｎｍ未満の波長域用の投影露光装置では、特に、０．５重量％未満のフッ素含有率を有する、フッ素ドープされた石英ガラスを使用することもまた知られている。その特許において説明される石英ガラスは、約１５７ｎｍの波長における放射に対して適切な透過率を与えると言われており、したがって、フォトマスク用の基材として特によく適すると言われている。この装置では、石英ガラスのＯＨ含有率はさらに透過率を向上させるように可能な限り低く選択される。
【０００６】
上記とは異なり、特開平４−９７９２２において、ＯＨ基の高い含有率は、ＵＶレーザ放射時のガラスの誘起吸収の低下につながると言われていることが知られる。
【０００７】
しかし、石英ガラス材料の適切な透過率は、高度に複雑な光学系、例えば、マイクロリソグラフィ用の照明システムまたはマイクロリソグラフィ用の投影レンズで使用するための適合性を決定する唯一の前提条件である。例えば、１９３ｎｍにおけるレーザ放射は、石英ガラス材料の密度の放射誘起による変化をもたらし得るが、この密度の変化は屈折率の変化に関連することが知られている。リソグラフィシステムでは、光学的特徴のこれらの変化は、とりわけ、システムの耐用年数を制限し、かつ取替えおよび再調整を必要とする可能性のある結像誤差をもたらす恐れがある。
【０００８】
石英ガラス材料の放射誘起圧縮（この圧縮が照射された領域内の屈折率の増大に関連する）は、かなり長い間知られてきた効果である。この効果は「圧密化」と呼ばれる。圧密化は、例えば、０．５ｍＪ／ｃｍ２を超える相対的に大きなエネルギー密度を伴う放射の場合に特に明確に証明され得ることは、しばしば研究されてきた現象である。リソグラフィシステムを使用する際に遭遇するエネルギー密度および波長において、圧密化が臨界範囲まで行われることを防止するために、以下のように、遭遇する実用の放射密度において相対的に安定性のある材料を獲得するために、石英ガラス材料を使用する前に圧密化が既に大部分完了しているように石英ガラス材料が高エネルギー密度で予め照射されるか、または、石英ガラス材料が機械的に圧縮されることが提案されている（例えば、米国特許第６２０５８１８（Ｂ１）号および米国特許第６２９５８４１（Ｂ１）号を比較されたい）。
【０００９】
特に、リソグラフィシステムの実用エネルギー密度の範囲内のより低いエネルギー密度の場合では、該エネルギー密度は材料の放射誘起膨張に関連し、かつ屈折率の低下をもたらす逆効果も活性化される。このような放射誘起による密度低下の効果は希薄化と呼ばれる。この効果についての言及は、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、第５０巻、３７０ｆｆ頁（１９７９年）のジェイ  イー  シェルビー（Ｊ．Ｅ．Ｓｈｅｌｂｙ）著の論文「Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｉｎ  ｈｙｄｒｏｇｅｎ−ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ  ｖｉｔｒｅｏｕｓ  ｓｉｌｉｃａ」またはＰｒｏｃ．ＳＰＩＥ、第４３４７巻、１７７〜１８６頁（２００１年）のシー  ケー  バン  ペスキー（Ｃ．Ｋ．Ｖａｎ  Ｐｅｓｋｉ）、ゼット  ボーア（Ｚ．Ｂｏｒ）、ティー  エンブリー（Ｔ．Ｅｍｂｒｅｅ）、およびアール  モートン（Ｒ．Ｍｏｒｔｏｎ）著の論文「Ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｏｆ  Ｆｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  Ｉｒｒａｄｉａｔｅｄ  ｂｙ  Ｌｏｗ  Ｌｅｖｅｌ  １９３ｎｍ  Ｅｘｃｉｍｅｒ  Ｌａｓｅｒ  ｆｏｒ  Ｔｅｎｓ  ｏｆ  Ｂｉｌｌｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｐｕｌｓｅｓ」に収録されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、石英ガラスから作製された少なくとも１つの光学素子が適切なレーザ抵抗および屈折率の低い不均一性を有する、導入部で言及された種類の投影レンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本目的は、５０ｐｐｍ未満の、特に１０ｐｐｍと５０ｐｐｍ（重量）との間のＯＨ含有率、および１．５×１０１６と２×１０１８分子／ｃｍ３との間の、好ましくは２×１０１６と１×１０１８分子／ｃｍ３との間の、特に５×１０１６と２×１０１７分子／ｃｍ３との間の水素含有量を有する石英ガラスの少なくとも１つの光学素子を備える、上述の種類の投影レンズによって達成される。
【００１２】
石英ガラスの透過率を向上させるようにより低いＯＨ含有率が望ましい１５７ｎｍ用の投影レンズにおける光学素子とは異なり、１９０ｎｍを超える波長の場合では、通常の石英ガラスの透過率はＯＨ含有率に大きく依存し、かつ本質的に金属不純物によって決まる。
【００１３】
しかし、低いＯＨ含有率の結果として、本発明に係る投影レンズでは、圧密化および希薄化によって引き起こされる屈折率および密度における不均一性が強力に低減される。さらに、低いＯＨ含有率は偏光誘起複屈折（ＰＩＢ）の低減をもたらす。上述の水素含有量は石英ガラスにおける誘起吸収の低減をもたらす。
【００１４】
低いＯＨ含有率を有する光学素子は煤処理で作製されることが好ましく、その場合に、煤は、例えば、高温の乾燥空気／窒素の流れによって、または真空乾燥によって、焼結前に乾燥されねばならない。可能な限り低いＯＨ含有率が望ましいけれども、これらのまたは他の知られている物理的方法では、１０ｐｐｍ未満のＯＨ含有率を実現することは不可能である。
【００１５】
有利な実施形態では、石英ガラスは、０．１ｐｐｍから３０ｐｐｍまでの、好ましくは２０ｐｐｍまでの、特に好ましくは１０ｐｐｍまでの、極めて好ましくは５ｐｐｍまでの、特に２ｐｐｍまでのＯＨ含有率ばかりでなく、さらに２０００ｐｐｍ（重量）未満の、好ましくは２００ｐｐｍ未満の、特に５０ｐｐｍ未満のフッ素含有率も有する。
【００１６】
ＯＨ含有率をさらに低減するためには、空気乾燥の代わりにＨＣｌまたはＨＦ等のガスによる化学的乾燥が必要である。両方の場合において、ハロゲンイオンが石英ガラスの中に取り込まれる。
【００１７】
Ｃｌの取込みは、放射下で、ＨＣｌがガラスの中で再び放出され、そこで損傷（例えば、透過率の低下）を引き起こすという欠点に関連する。該欠点は、ＨＦを使用すると、Ｓｉ−Ｆ結合が非常に安定的であることにより放出が起こらないので、発生することはない。
【００１８】
したがって、煤処理では、フッ素の乾燥効果がドーピングに関係し、すなわち、乾燥効果が適切であればあるほど、それだけ石英ガラスの中に取り込まれるフッ素含有量が大きくなる。しかし、煤処理においてＨＦ分圧、温度、乾燥時間等を適切に選択することによって、乾燥効果およびドーピングの程度は、限度内でそれぞれ別個に制御可能である。３０ｐｐｍ未満のＯＨ含有率を実現するために、フッ素乾燥を実行することが有利であり得るが、約１０から２０ｐｐｍを下回るＯＨ含有率では、このようなフッ素乾燥が必須である。
【００１９】
石英ガラス中のフッ素含有率はさらに、ガラス基質の安定化につながり、したがってガラスのレーザ抵抗の増大につながる。これは、石英ガラスがＳｉ−Ｏ−Ｓｉ構成単位の網状組織を含み、かつ石英ガラスがエネルギー的に不都合な結合角度を有する強い緊張構造を含み得ることを考えれば妥当である。フッ素によるドーピングは、石英ガラスの基質構造における終端珪素−フッ素結合の形成を促進する。したがって、終端および化学耐性Ｓｉ−Ｆ結合（またはＳｉ−ＯＨ結合）は、弱いＳｉ−Ｏ結合よりも好ましい。
【００２０】
しかし、フッ素含有率は、フッ素が屈折率に対して強い、すなわち、１９３ｎｍにおいて、１ｐｐｍのフッ素に対してほとんど１ｐｐｍ台の屈折率の大きさで影響を及ぼすので、過剰にならないように選択されなければならない。したがって、一方では、素材中のＦ−濃度が極めて一定に維持されねばならず（光学的均一性要件）、他方では、Ｆ−含有率がバッチ間で繰り返し同じ値に設定されねばならない。絶対的なＦ−含有率が低ければ低いほど、それだけこのような方法は簡単になる。
【００２１】
絶対的な含有率を１０％に再現可能に設定することが可能であるという想定から出発すると、単位重量当たり２０００ｐｐｍ（すなわち、０．２％）のフッ素は、これが約２００ｐｐｍの屈折率のばらつきにつながり、このばらつきは、それぞれのディスク上における個々の屈折率測定によってかつ投影レンズの中心厚さおよびエアギャップに関する対応する計算によってしか補正可能ではないので、上限である。ディスク内部の濃度が１％で一定に設定可能であれば、それは、２０ｐｐｍの屈折率不均一性が得られることになる。したがって、多くても２００ｐｐｍのフッ素含有率を使用することがより実用性がある。煤処理では、石英ガラスの適切な乾燥が実現可能であれば、約５０ｐｐｍのフッ素含有率が原則として実現される。
【００２２】
さらに好ましい実施形態では、石英ガラスのＳｉＨ含有量が最小化される。高温下で水素が石英ガラスの中へ拡散する間に、シランおよびシロキサン化合物がより生じやすく、すなわち、より多く生じれば生じるほど石英ガラスのＯＨ含有率が低くなる。シラン（ＳｉＨ）はレーザ放射下で可逆的に分解され、その場合に、分解生成物は、強力にかつ広帯域様態にて２１５ｎｍ前後を吸収し、石英ガラスの透過率に不利な影響を及ぼす。さらには、低いシラン含有率は、本システムの動的透過率変動の低減に、また、可能性として圧密化およびＰＩＢの低減につながるので有利である。
【００２３】
本実施形態の好ましい改良では、石英ガラスはコールドチャージされる（ｃｏｌｄ  ｃｈａｒｇｅｄ）。水素によるコールドチャージ（ｃｏｌｄ  ｃｈａｒｇｉｎｇ）とは、室温と５００℃との間の温度でチャージすること言う。温度が低ければ低いほど、それだけ形成されるシランの量が小さくなるが、しかし温度が低くなれば処理継続時間は長くなる。
【００２４】
有利な改良では、エネルギー密度Ｈに依存する石英ガラスの吸収係数の飽和値ｋｓａｔにおける変化ｄｋｓａｔ／ｄＨは１×１０−４ｃｍ／ｍＪ未満である。石英ガラス中のＳｉＨ含有量はラマン分光法によって直接証明が可能であるが、この測定方法の定量的な有意味度には議論の余地がある。しかし、間接的な証明が本質的にＳｉＨ含有量に比例する変化ｄｋｓａｔ／ｄＨによって与えられ得る。この変化は、石英ガラスが、１９３ｎｍにおいて、１００から４０００Ｈｚの任意所望のパルスシーケンス速度で照射され、それぞれの場合に０．５から４ｍＪ／ｃｍ２の範囲にわたる少なくとも３つの異なるエネルギー密度で約百万パルスにて照射される際に測定され得る。次いで、それぞれのエネルギー密度（流束量）Ｈ（単位ｍＪ／ｃｍ２）における吸収の飽和値（最終値）ｋｓａｔ（単位ｃｍ−１）が、エネルギー密度Ｈに対してグラフ化され、近似によって直線的な依存性が得られ、その勾配ｄｋｓａｔ／ｄＨが求められる。典型的なホットチャージされた（ｈｏｔ−ｃｈａｒｇｅｄ）材料は２から１０×１０−４ｃｍ／ｍＪの勾配ｄｋｓａｔ／ｄＨを有するが、コールドチャージされた材料は少なくとも１桁低い。
【００２５】
好ましい実施形態では、投影レンズが動作波長で動作中、光学素子は、少なくとも一部の領域が、特に１００ナノ秒を超えるパルス幅の、２００と１０００μＪ／ｃｍ２との間のパルスエネルギー密度に曝される。言及されたパルスエネルギー密度は、光学素子のわずかな数の容積要素または表面要素においてのみ生じるピーク値である。これらの領域では、従来の石英ガラスの屈折率の増大が、より低いエネルギー密度におけるレーザ放射に露光される周囲領域内よりも当該領域内で顕著であるように、圧密化はより生じやすい。その結果、光学素子中の屈折率不均一性が発生する。上述の特徴を有する石英ガラスの使用によって、光学素子全体における屈折率の均一性が保証されるように圧密化は低減され得る。
【００２６】
マイクロリソグラフィ用の投影露光装置は通常ではパルス様態で動作するが、その場合にパルス列は、例えば、２５ナノ秒の平均幅を有する。増大されたレーザエネルギーを使用する現代の機器では、有効パルス幅（ＴＩＳ基準＝合計積分２乗に従う）を２５ナノ秒から１００ナノ秒未満まで増加させるパルスストレッチャー（ｓｔｒｅｔｃｈｅｒ）が使用される。同じ密度で維持されるパルスエネルギー密度において、この因子によりパルス出力密度（パルス出力密度＝パルスエネルギー密度／有効パルス幅）が４分の１未満に低減される。このようなパルス出力密度における低減も同様に圧密化の低減をもたらすが、しかしその場合には、レーザエネルギーと開口数との並行増加により、エネルギー密度は依然として過剰であり、上述した特徴を備える石英ガラスの使用によってさらに低減されることになる。
【００２７】
さらに好ましい実施形態では、光学素子は非常に強力な放射露光に曝され、その結果、圧密化がより顕著な様態で生じる投影レンズの焦点平面の近傍に配置される。
【００２８】
さらに好ましい実施形態では、光学素子は投影レンズの端部素子である。このような光学端部素子も同様に高いパルスエネルギー密度に曝され、したがって特に圧密化を受けやすい。特に投影レンズが液浸レンズである場合に、石英ガラスを浸液（例えば、水）で濡らす間に通常生じる問題、特に、塩形成は、上の特徴を備える石英ガラス材料が水およびＵＶ放射と相互作用する度合いがより低いので、この石英ガラスを使用することによって防止されるかまたは少なくともかなり低減され得る。
【００２９】
さらには、ガラスのフッ素ドーピングに関連する低いＯＨ含有率の結果として、浸液中に溶解される塩の蓄積、またはＵＶ放射によって形成される他の化学化合物が低減されるように、強いぬれ性の低下が実現され得る。この効果はクロマトグラフィからも知られており、そこでは、液体に対するガラス表面、例えば、光学セルのぬれ性は、その表面がＨＦで酸処理され、その処理の結果として表面にＳｉＦ結合が局所的に生じる場合に向上し得る。
【００３０】
好ましい実施形態では、投影レンズは、入射する放射の偏光度を８０％を超えて、好ましくは９２％を超えて維持する。投影レンズに入射する放射の偏光度（例えば、直線的、接線的、または径方向の偏光）は、投影レンズの光学素子の密度不均一性および偏光誘起複屈折が低く保たれることが可能であれば、放射線の透過中、高いパーセンテージに維持され得る。
【００３１】
本発明はまた、特に上述の投影レンズ用の石英ガラスから作製された端部素子であって、石英ガラスが５０ｐｐｍ未満の、特に１０ｐｐｍと５０ｐｐｍとの間のＯＨ含有率を有する端部素子で実施される。この端部素子の有利な実施形態では、石英ガラスが上述の他の特徴を備える。このような端部素子は、特に、液浸リソグラフィで使用するのに適している。
【００３２】
本発明はさらに、上述の端部素子を有する投影レンズを備えるマイクロリソグラフィ投影露光装置で実施され、この投影露光装置では、浸液、特に水が、端部素子と光に敏感な基板との間に配置される。上で既に説明されたように、上述の特徴を有する端部素子を使用することによって、該端部素子を浸液で濡らす間に生じる問題が軽減される。
【００３３】
さらなる本発明の特徴および利点は、本発明の典型的な実施形態の以下の明細書、本発明の重要な詳細を示す図面の図、および特許請求の範囲に記載されている。個々の特徴が個々にそれ自体で実施されてもよいし、または幾つかの特徴が本発明の変形における任意の組合せで一緒に実施されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
典型的な実施形態が線図で示され、該実施形態は以下の明細書に説明される。唯一の図は、石英ガラスから作製された端部素子を備える、液浸リソグラフィ用の本発明の投影露光装置の実施形態の線図である。
【００３５】
本図は、ウエハステッパの形態にあるマイクロリソグラフィ投影露光装置１を略図で示し、該投影露光装置１は、高度に集積された半導体素子の生産のために提供される。投影露光装置１は、光源として１９３ｎｍの動作波長を有し、他の動作波長、例えば、２４８ｎｍの波長を有することも可能なエキシマレーザ２を備える。その出口平面４内に、下流に配置される照明系３が、下流に配置される投影レンズ５のテレセントリシティ（ｔｅｌｅｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙ）要件に合致する、大きく、鮮明に区切られ、非常に均一に照らされた画像フィールドを創出する。
【００３６】
照明系の後方には、マスク６を保持しかつ操作するための装置７が、マスク６を投影レンズ５の物体平面４内に位置決めし、かつマスク６が当該平面内で走査動作のために移動方向９へ可動であるように配置される。
【００３７】
マスク平面とも呼ばれる平面４の下流には、マスクの像を、例えば、４：１、５：１、または１０：１の尺度で縮尺してフォトレジスト被膜を備えるウエハ１０の上に描画する投影レンズ５が続く。光に敏感な基板の役目をするウエハ１０は、フォトレジスト被膜を備える平面基板表面１１が投影レンズ５の焦点平面１２と本質的に一致するように配置される。ウエハは、ウエハをマスク６と同期して該マスク６に対して平行に移動させるためのスキャナ駆動部を備える装置８によって保持される。装置８はウエハを投影レンズの光軸１３に平行なｚ−方向と、当該軸に垂直なｘ−方向およびｙ−方向とへ移動させるための操作装置も備える。
【００３８】
投影レンズ５は、端部素子１４として、焦点平面１２に隣接する半球形で透明な平凸レンズを有し、該平凸レンズの平面出口面は投影レンズ５の最終光学表面であり、基板表面１１の上方で動作距離に配置される。端部素子１４の出口面と基板表面１１との間に、投影レンズ５の出口端開口数を増大させる浸液１５が配置される。こうして、マスク６上の構造の描画が、端部素子１４の出口域とウエハ１０との間の空間がより低い屈折率の媒質、例えば、空気で満たされている場合に可能であるよりも大きな解像度および焦点深度で行われ得る。
【００３９】
投影露光装置１の動作中、端部素子１４の材料は１９３ｎｍの動作波長における強力なレーザパルスを有するレーザ２によって照射される。この工程では、端部素子１４は、少なくとも一部の領域が、２００と１０００μＪ／ｃｍ２との間のパルスエネルギー密度に曝される。約１００ナノ秒のパルス幅で、これは数キロワット／ｃｍ２のパルス出力密度をもたらし、該パルス出力密度は、連続動作において、その結果生じる圧密化と屈折率の不均一性とを引き起こし得る。上記を防止するかまたは少なくとも低減するために、端部素子１４は、５０ｐｐｍ未満のＯＨ含有率を有する石英ガラスから成る。石英ガラスを空気または窒素で乾燥させる間、すなわち、石英ガラスのフッ素ドーピングが伴わなければ、ＯＨ含有率は１０ｐｐｍと５０ｐｐｍとの間であることが好ましい。
【００４０】
パージガスとしてＨＦで石英ガラスを乾燥させ、フッ素ドーピングが伴う場合には、ＯＨ含有率は、０．１ｐｐｍから３０ｐｐｍまでの、好ましくは２０ｐｐｍまでの、特に好ましくは１０ｐｐｍまでの、極めて好ましくは５ｐｐｍまでの、特に２ｐｐｍまでの範囲内にある。石英ガラスのフッ素含有率は、２０００ｐｐｍ未満、好ましくは２００ｐｐｍ未満、特に５０ｐｐｍ未満であり、当然にゼロではない。約５０ｐｐｍのフッ素含有率は、適切な乾燥を可能にするばかりでなく、フッ素ドーピングに関連する屈折率の不均一性の増大が顕著になり過ぎないように十分に低いので、特に有利であることが証明されている。フッ素によるドーピングはさらに、石英ガラスのレーザ安定性の向上を保証する。
【００４１】
端部素子１４の石英ガラスはさらに、１．５×１０１６と２×１０１８分子／ｃｍ３との間の、好ましくは２×１０１６と１×１０１８分子／ｃｍ３との間の、特に５×１０１６と２×１０１７分子／ｃｍ３との間の水素含有量を有し、その結果として、誘起吸収を打ち消すことが可能である。石英ガラスに水素をチャージする間、石英ガラスのシラン含有率は可能な限り低いことが保証されねばならないが、それは石英ガラスのコールドチャージによって実現可能である。このようなコールドチャージされた石英ガラスは、１×１０−４ｃｍ／ｍＪ未満のエネルギー密度Ｈに依存する吸収係数の飽和値ｋｓａｔにおける変化ｄｋｓａｔ／ｄＨを有する。
【００４２】
特に、投影レンズ５の他の光学素子（本図では示さず）も上述の石英ガラス材料から作製されるとき、屈折率の不均一性が低減されるので、投影レンズ５を透過する放射の偏光の維持が大きな範囲で可能である。
【００４３】
さらには、「乾いた」石英ガラス材料、すなわち、低いＯＨ含有率を有し、追加的にフッ素でドーピングされる石英ガラス材料を有する端部素子１４では、このような石英ガラス材料がより安定したガラス基質を含むために従来の石英ガラスよりも少ない不拡散性および低い可溶性を有するので、石英ガラスを水で濡らす際に通常生じる問題を防止するかまたは少なくとも強力に軽減することが可能である。さらには、ガラスのフッ素ドーピングに関連する低いＯＨ含有率によって、端部素子１４の平面出口面上の浸液１５（この出口面は該浸液１５によって濡らされる）の中に溶解する塩の蓄積が少なくとも低減され得るように、ぬれ可能なガラス表面を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】石英ガラスから作製された端部素子を備える、液浸リソグラフィ用の本発明の投影露光装置の実施形態の略図である。
【図１】
2008546622.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月5日(2008.3.5)
【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】
石英ガラスから作製された少なくとも１つの光学素子（１４）を備え、１９０ｎｍを超える動作波長用に設計された、マイクロリソグラフィ用、特に液浸リソグラフィ用の投影レンズ（５）であって、
前記石英ガラスが、５ｐｐｍ未満のＯＨ含有率、１．５×１０１６と２×１０１８分子／ｃｍ３との間の、好ましくは２×１０１６と１×１０１８分子／ｃｍ３との間の、特に５×１０１６と２×１０１７分子／ｃｍ３との間の水素含有量、及び５０ｐｐｍ未満のフッ素含有率を有することを特徴とする投影レンズ。
【請求項２】
前記石英ガラスのＳｉＨ含有量が最小化される、請求項１記載の投影レンズ。
【請求項３】
前記石英ガラスは水素がコールドチャージされる、請求項１又は２記載の投影レンズ。
【請求項４】
エネルギー密度Ｈに依存する前記石英ガラスの吸収係数の飽和値ｋｓａｔにおける変化ｄｋｓａｔ／ｄＨが、１×１０−４ｃｍ／ｍＪ未満である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項５】
前記投影レンズ（５）が前記動作波長で動作中、前記光学素子（１４）は、少なくとも一部の領域が、特に１００ナノ秒を超えるパルス幅の、２００μＪ／ｃｍ２と１０００μＪ／ｃｍ２との間のパルスエネルギー密度に曝される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項６】
前記光学素子（１４）は、前記投影レンズ（５）の焦点平面の近傍に配置される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項７】
前記光学素子は前記投影レンズ（５）の端部素子（１４）である、請求項１乃至６のいずれか１に記載の投影レンズ。
【請求項８】
前記投影レンズ（５）は、入射する放射の偏光度を、８０％を超えて、好ましくは９２％を超えて維持する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の投影レンズ。
【請求項９】
特に請求項１乃至８のいずれか１項に記載の投影レンズ（５）用の、石英ガラスから作製された端部素子（１４）であって、前記石英ガラスが５ｐｐｍ未満のＯＨ含有率、及び５０ｐｐｍ未満のフッ素含有率を有することを特徴とする端部素子。
【請求項１０】
前記石英ガラスは、１．５×１０１６と２×１０１８分子／ｃｍ３との間の水素含有量を有する、請求項９記載の端部素子（１４）。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の投影レンズ（５）と請求項９又は１０記載の端部素子（１４）とを備えるマイクロリソグラフィ投影露光装置であって、前記投影露光装置では、浸液（１５）、特に水が、前記端部素子（１４）と光に敏感な基板（１０）との間に配置される、マイクロリソグラフィ投影露光装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本目的は、５ｐｐｍ未満のＯＨ含有率、および１．５×１０１６と２×１０１８分子／ｃｍ３との間の、好ましくは２×１０１６と１×１０１８分子／ｃｍ３との間の、特に５×１０１６と２×１０１７分子／ｃｍ３との間の水素含有量、及び５０ｐｐｍ未満のフッ素含有率を有する石英ガラスの少なくとも１つの光学素子を備える、上述の種類の投影レンズによって達成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
本発明はまた、特に上述の投影レンズ用の石英ガラスから作製された端部素子であって、石英ガラスが５ｐｐｍ未満のＯＨ含有率、及び５０ｐｐｍ未満のフッ素含有率を有する端部素子で実施される。この端部素子の有利な実施形態では、石英ガラスが上述の他の特徴を備える。このような端部素子は、特に、液浸リソグラフィで使用するのに適している。
【国際調査報告】
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