(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影リソグラフィのための投影露光装置（１）であって、
照明光（４）を発生させるための光源（３）を有し、
前記照明光（４）を物体視野（１４）に案内するための照明光学ユニット（５）を有し、
前記物体視野（１４）に配置された物体（７）を像視野（１４ａ）に配置された基板（１３）上に結像するための少なくとも１つの湾曲ミラー（Ｍ１，Ｍ２）を有する反射屈折投影光学ユニット（１１）を有し、
前記物体（７）を保持するための物体ホルダ（７ａ）を有し、
前記物体（７）の投影露光中に該物体（７）を前記物体視野（１４）を通して変位させるための物体変位ドライブ（７ｂ）を有し、
前記基板（１３）を保持するための基板ホルダ（１３ａ）を有し、
前記投影露光中に前記基板（１３）を前記像視野（１４ａ）を通して変位させるための基板変位ドライブ（１３ｂ）を有し、
物体視野（１４）、及び
像視野（１４ａ）、
を含む群からの視野のうちの少なくとも１つの湾曲によって引き起こされる前記投影光学ユニット（１１）の収差を補償するための補償デバイス（４３，４４）を有し、
前記補償デバイス（４３，４４）は、前記投影露光中に前記照明光（４）の波長を操作するための波長操作デバイス（４４）を含み、
前記波長操作デバイス（４４）は、前記反射屈折投影光学ユニット（１１）のペッツヴァル和の変化を得るために供し、
前記波長操作デバイス（４４）は、波長操作が、１ｓよりも短い期間内に発生するように構成される
ことを特徴とする投影露光装置（１）。
【請求項２】
前記波長操作デバイス（４４）は、前記波長を０．１ｎｍよりも狭い領域内に同調させることができるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項３】
前記波長操作デバイス（４４）は、前記光源（３）の一部であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の投影露光装置。
【請求項４】
前記波長操作デバイス（４４）は、波長同調可能レーザ共振器（４８，４９）を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の投影露光装置。
【請求項５】
前記波長操作デバイス（４４）は、前記光源（３）とは別に配置された少なくとも１つのユニット（５３，５４）を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の投影露光装置。
【請求項６】
前記波長操作デバイスは、前記投影露光中に前記使用光（４）に対して波長同調ユニット（５１；５３）を変位させるための少なくとも１つの変位ドライブ（５２；５４）を含むことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の投影露光装置。
【請求項７】
前記補償デバイス（４３，４４）は、前記投影露光中に以下の群：
前記物体（７）、
前記基板（１３）、
前記投影光学ユニット（１１）の少なくとも１つの光学構成要素（２１，２２，２３，２８，３１，３６）、
からの少なくとも１つの光学構成要素を変位させるための少なくとも１つの変位マニピュレータ（７ｂ，２４，２５，２６，３０，４１，４２，１３ｂ）を含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の投影露光装置。
【請求項８】
前記変位マニピュレータ（７ｂ，２４，２５，２６，３０，４１，４２，１３ｂ）は、それぞれの前記構成要素（７，１３，２１，２２，２３，２８，３１，３６）を前記投影光学ユニット（１１）の光軸（２）だけに沿って変位させるように構成されることを特徴とする請求項７に記載の投影露光装置。
【請求項９】
前記投影光学ユニット（１１）の屈折光学構成要素（２１，２２，２３，２８，３１，３６）だけが、変位マニピュレータ（２４，２５，２６，３０，４１，４２）を有することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の投影露光装置。
【請求項１０】
物体視野（１４）に配置された物体（７）を像視野（１４ａ）に配置された基板（１３）上に結像するための少なくとも１つの湾曲ミラー（Ｍ１，Ｍ２）を有し、
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の投影露光装置に使用するのに適するものである、
ことを特徴とする反射屈折投影光学ユニット（１１）。
【請求項１１】
構造化構成要素を生成する方法であって、
レチクル（７）とウェーハ（１３）を与える段階と、
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の投影露光装置を用いて前記レチクル（７）上の構造を前記ウェーハ（１３）の感光層上に投影する段階と、
物体変位ドライブ（７ｂ）と基板変位ドライブ（１３ｂ）の対応する作動を用いて前記投影露光中に前記レチクル（７）と前記ウェーハ（１３）を同期走査する段階と、
補償デバイス（４３，４４）を用いて前記走査中に前記投影露光装置（１）を調節し直す段階と、
前記ウェーハ（１３）上に微細構造及び／又はナノ構造を発生させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ドイツ特許出願第１０  ２０１２  ２１１  ２５６．１号明細書の内容が引用によって本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、投影リソグラフィのための投影露光装置に関する。本発明は、更に、そのような投影露光装置を用いて構造化構成要素を生成する方法及び本方法に従って製造される微細構造化又はナノ構造化構成要素に関する。
【背景技術】
【０００３】
投影リソグラフィのための投影露光装置は、ＵＳ４  ，８１１，０５５  Ａ、ＷＯ  ２００９／０３０  ４４４  Ａ２、ＷＯ  ２００６／０１３  １００  Ａ２、ＷＯ  ２００９／０１８  ９１１  Ａ１、ＵＳ  ２００３／０  １３３  ０８７  Ａ１、及びＵＳ  ２０１０／０  ２０１  ９６２  Ａ１から公知である。ＵＳ  ２００８／０  ２０４  ６８２  Ａ１は、露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法を開示している。ＵＳ  ４，８８３，３５２は、深ＵＶリソグラフィに関するものである。
【０００４】
反射屈折投影光学ユニットは、投影露光中に必要とされる高品質物体結像を可能にする。この場合に、特にＤＵＶ（深紫外）範囲の波長、すなわち、３００ｎｍよりも短く、２５０ｎｍよりも短く、２００ｎｍよりも短い波長、例えば、１９３ｎｍの波長、又は他に更に短い波長を有する照明光が使用される。
【０００５】
そのような投影光学ユニットの結像品質は非常に高いので、外部の影響、例えば、結像される物体の形状、又は上部で結像が発生することになる基板の形状に対する重力の影響をもはや無視することができない。特に垂直設計の投影光学ユニット及び対応する水平位置にある物体視野及び／又は像視野の場合に、重力誘起撓みに起因して、本質的に望ましくない物体及び／又は基板の弓形変形が発生する可能性がある。この撓みは、実際に湾曲した物体視野を結像しなければならず、及び／又は実際に湾曲した像視野上への結像が余儀なく発生するという条件を招く。
【０００６】
重力による影響を受けないが、物体又は基板上で発生する可能性があるトポロジー効果も、平面状態からの物体視野又は像視野のずれを招き、それによって結像品質が劣化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ドイツ特許出願第１０  ２０１２  ２１１  ２５６．１号明細書
【特許文献２】ＵＳ４  ，８１１，０５５  Ａ
【特許文献３】ＷＯ  ２００９／０３０  ４４４  Ａ２
【特許文献４】ＷＯ  ２００６／０１３  １００  Ａ２
【特許文献５】ＷＯ  ２００９／０１８  ９１１  Ａ１
【特許文献６】ＵＳ  ２００３／０  １３３  ０８７  Ａ１
【特許文献７】ＵＳ  ２０１０／０  ２０１  ９６２  Ａ１
【特許文献８】ＵＳ  ２００８／０  ２０４  ６８２  Ａ１
【特許文献９】ＵＳ  ４，８８３，３５２
【特許文献１０】ＵＳ  ２００３／０２３４９１２  Ａ１
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ＣｏｄｅＶ、バージョン１０．４、参照マニュアル、Ｃ−６ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、特に視野湾曲を考慮に入れて投影光学ユニットの結像品質が最適化されるような投影露光装置を開発することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明により、上述の目的は、照明光を発生させるための光源を有し、照明光を物体視野に案内するための照明光学ユニットを有し、物体視野に配置された物体を像視野に配置された基板上に結像するための少なくとも１つの湾曲ミラーを有する反射屈折投影光学ユニットを有し、物体を保持するための物体ホルダを有し、物体の投影露光中に物体を物体視野を通して変位させるための物体変位ドライブを有し、基板を保持するための基板ホルダを有し、投影露光中に基板を像視野を通して変位させるための基板変位ドライブを有し、物体視野及び像視野を含む群からの視野のうちの少なくとも１つの湾曲によって引き起こされる投影光学ユニットの収差を補償するための補償デバイスを有し、補償デバイスが、投影露光中に照明光の波長を操作するための波長操作デバイスを含む投影リソグラフィのための投影露光装置によって達成される。
【００１１】
本発明によると、物体視野湾曲又は像視野湾曲により、特に物体又は基板の弓形変形によって引き起こされる収差は、使用光波長の修正又は操作に基づく補償によって補償することができることが特定された。この処理では、投影露光装置は、投影光学ユニットの結像機能が、結像される物体又は上部で結像が発生する基板の現在の形状に適合されるように視野湾曲が作動中に修正されるように作動される。少なくとも１つの湾曲ミラーを有する反射屈折投影光学ユニット内での照明光の波長の操作は、ペッツヴァル和の変化をもたらす。良好な近似で、次式が適用される。
【数１】
0006279565.tif 000002
【００１２】
ここでＰは、反射屈折投影光学ユニットのペッツヴァル和であり、Ｐに対して次式が適用される。
【数２】
0006279565.tif 000003
λは、照明光４の波長であり、
ｎGは、反射屈折投影光学ユニットのレンズ要素材料の屈折率であり、
ｎLは、投影光学ユニットの光学構成要素の間の屈折率であり、
ｒ1及びｒ2は、反射屈折投影光学ユニットのそれぞれのレンズ要素の入射面及び射出面の頂点半径であり、
ｒは、反射屈折投影光学ユニットのそれぞれのミラーの頂点曲率半径である。
【００１３】
これらの計算式は、単一材料系に対して例示的に上記に提供したものであり、すなわち、全てのレンズ要素が、屈折率ｎGを有する同じ材料で製造されることを仮定している。当然ながらこれに代えて、異なるレンズ要素材料を用いた反射屈折投影レンズ設計に本発明を使用することができる。
【００１４】
ガラスの屈折率ｎG（λ）は、分散の結果として照明光の波長に依存するので、波長操作デバイスは、ペッツヴァル和の現在値を利用すること、従って、視野湾曲の影響を利用することを可能にする。従って、特に重力によって引き起こされる弓形変形の結果として、平面状態からの物体又は基板のずれに起因する視野湾曲は、波長操作によって補償することができる。
【００１５】
以下に続く本文では、「弓形変形」は、結像される物体の基面、又は上部で結像が発生することになるウェーハの基面の光軸の方向のいずれかのずれを意味するように理解される。この場合に、「物体の基面」は、結像する構造を担持する面を意味するように理解される。
【００１６】
原理的に、この補償デバイスを使用することで、投影光学ユニットの少なくとも１つの光学構成要素の視野湾曲に対して影響を有する形状変化を補償することができる。一例として、そのような形状変化は、照明光の残留吸収の結果としての投影光学ユニットの反射光学構成要素の加熱によって引き起こされる可能性がある。この場合に、補償デバイスは、補償される効果の時定数に適合する長めの時定数で作動させることができる。
【００１７】
反射屈折投影光学ユニットは、光学構成要素の線形配置とするか、又は他にこれに代えて特に瞳の近くに位置した厳密に１つのミラーを有する折り返し投影光学ユニットとすることができる。一例として、そのような投影光学ユニットは、ＵＳ  ２００３／０２３４９１２  Ａ１から公知である。
【００１８】
波長を０．１ｎｍよりも狭い領域内に同調させることができるような波長操作デバイスの実施形態は、実際の要件に対して十分であることが見出されている。そのような同調機能は、それにも関わらず、ＤＵＶ投影リソグラフィにおいて一般的に使用されるガスレーザの自然放出帯域幅の範囲にある。
【００１９】
波長操作が１ｓよりも短い期間内に発生するような波長操作デバイスの実施形態は、投影露光の走査処理中の補償を可能にする。一例として、最初の使用光波長は、走査処理の開始時点で設定することができ、この波長は、走査処理中に波長操作デバイスにより予め決定された方式で修正される。波長操作の時定数は、１ｓよりも短く、例えば、０．５ｓ、０．１ｓ、又は更に短いとすることができる。この補償デバイスが熱効果の補償に使用される限り、時定数は、１ｓよりも有意に長いとすることができ、例えば、１分又は更に長い領域内にあるとすることができる。
【００２０】
光源の一部として又は波長同調可能レーザ共振器を含む波長操作デバイスの実施形態は、現在使用されている光源を利用して実現することができる。同調可能レーザ共振器の波長同調機能は、レーザ共振器に含まれたスペクトル選択構成要素、例えば、フィルタ又は回折格子によって実現することができる。これに代えて、パラメトリック周波数変換を用いて波長同調可能レーザ共振器を提供することができる。
【００２１】
光源から分離して配置された少なくとも１つのユニットを含む波長操作デバイスもまた、スペクトル選択構成要素、例えば、回折格子又はフィルタによって実現することができる。これに代えてこの場合にも、パラメトリック周波数変換が可能である。
【００２２】
光源は、ガスレーザ又は固体レーザとすることができる。固体レーザの場合に、光源をダイオード励起固体レーザとすることができる。
【００２３】
投影露光中に使用光に対する波長同調ユニットを変位させるための少なくとも１つの変位ドライブを含む波長操作デバイスの実施形態の結果として、この波長操作デバイスを用いて適応周波数変換を提供することができる。変位ドライブによって予め決定された波長操作デバイスの位置に基づいて、異なる予め決定された使用光波長がもたらされる。
【００２４】
波長操作デバイスに加えて、補償デバイスは、以下の群、すなわち、物体、基板、投影光学ユニットの少なくとも１つの光学構成要素からの少なくとも１つの光学構成要素を投影露光中に変位させるための少なくとも１つの変位マニピュレータを含むことができる。物体又は基板は、適切な変位マニピュレータを用いて変位させることができる。特に、いくつかの変位マニピュレータを設けることができる。変位マニピュレータの典型的な変位経路は、５０μｍよりも短いとすることができる。対応する変位マニピュレータは、例えば圧電アクチュエータによって実現することができる。
【００２５】
変位マニピュレータがそれぞれの構成要素を投影光学ユニットの光軸だけに沿って変位させるように構成された光軸限定変位は、視野弓形変形依存の収差を補償するのに特に適している。
【００２６】
投影光学ユニットの物体視野が軸外に配置される限り、すなわち、ミラー面の形状を説明するのに使用すべき基準軸が物体視野を通過しない限り、傾斜のない最初の位置からの像視野の傾斜を予め決定することができる。これは、こうして同じく軸外である像視野の中心に関する対称視野弓形変形を実現することができる。
【００２７】
投影光学ユニットの屈折光学構成要素だけが変位マニピュレータを有する変位マニピュレータ配置は、特に適切であることが見出されている。
【００２８】
物体視野に配置された物体を像視野に配置された基板上に結像するための少なくとも１つの湾曲ミラーを有し、本発明による投影露光装置内での使用に適する反射屈折投影光学ユニットは、視野湾曲補償を可能にしない既存の投影光学ユニットに対する代替投影光学ユニットとして使用することができる。投影光学ユニットは、投影露光中に投影光学ユニットの少なくとも１つの光学構成要素を変位させるための少なくとも１つの変位マニピュレータを有する補償デバイスを含むことができる。少なくとも１つの変位マニピュレータは、本発明による投影露光装置の状況で上述したように構成することができる。投影光学ユニットの屈折光学構成要素だけが変位マニピュレータを有することができる。
【００２９】
レチクルとウェーハとを与える段階と、本発明による投影露光装置を用いてレチクル上の構造をウェーハ上の感光層上に投影する段階と、投影露光中の物体変位ドライブと基板変位ドライブとの対応する作動によるレチクルとウェーハの同期走査段階と、走査中に補償デバイスを用いて投影露光装置を調節し直す段階と、ウェーハ上に微細構造及び／又はナノ構造を発生させる段階とを含む構造化構成要素を生成する方法の利点、及び本方法に従って製造される微細構造化又はナノ構造化構成要素の利点は、本発明による投影露光装置を参照して上述したものに対応する。
【００３０】
本発明の例示的実施形態を下記で図面に基づいてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】マイクロリソグラフィのための投影露光装置の光学主群の略子午断面図である。
【図２】投影露光装置の反射屈折投影光学ユニット、すなわち、レンズ要素とミラーとを有する光学ユニットの詳細な子午断面図である。
【図３】物体の弓形変形を誇張形式で例示した投影光学ユニットの物体視野の領域内にあるレチクルの形態の物体の図である。
【図４】図２による投影光学ユニットの像視野の有意に拡大した平面図である。
【図５】例示的に示し、かつ任意的に２つの異なる中心波長λ１、λ２に関して調節することができる２つの使用放出帯域幅を有する投影露光装置の光源の自然放出帯域幅のグラフである。
【図６】空洞内、すなわち、共振器内に配置された波長同調ユニットを有する同調可能レーザ共振器の形態にある光源の実施形態を示す図である。
【図７】使用放出波長を同調させるための外部波長同調ユニットを有する同じくレーザ共振器の形態にある光源の更に別の実施形態を示す図６のものと類似の図である。
【図８】ヒストグラム棒グラフの高さがそれぞれのゼルニケ多項式の寄与の相対尺度を示すフリンジ選別を用いたゼルニケ多項式の展開として例示した図２に記載の投影光学ユニットの残留収差のヒストグラム図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１には、投影露光装置１をその光学主群に関して子午断面図に略示している。この概略図は、光学主群を屈折光学要素として示している。しかし、光学主群は、回折構成要素、反射構成要素、又は屈折光学構成要素セット／回折光学構成要素セット／反射光学構成要素セットの組合せとしても容易に実施することができる。
【００３３】
位置関係の例示を簡易化するために、下記ではｘｙｚ座標系を使用する。図１では、ｘ軸は、作図面と垂直にそこに入り込むように延びている。ｙ軸は、図１の上方に延びている。図１では、ｚ軸は、右に投影露光装置１の光軸２と平行に延びている。必要に応じて、光軸２を数回折り返すことができる。
【００３４】
投影露光装置１は、照明ビーム又は結像ビーム４の形態にある使用光を生成する光源又は放射線源３を含む。使用光４は、深紫外範囲（ＤＵＶ）内、例えば、１００ｎｍと２００ｎｍの間の範囲にある波長、例えば、１９３ｎｍの波長を有する。
【００３５】
投影露光装置１の照明光学ユニット５は、使用光４を放射線源３から投影露光装置１の物体平面６に案内する。物体平面６内には、投影露光装置１によって結像されるレチクル７の形態にある物体が配置される。図１では、レチクル７を破線形式で例示している。レチクル７は、物体ホルダの形態にある保持デバイス７ａ（図２を参照されたい）によって保持される。物体ホルダ７ａは、物体変位ドライブ７ｂ（図２を参照されたい）に機械的に接続される。レチクル７は、その上にある物体区画又はレチクル区画の投影露光中に、物体変位ドライブ７ｂを用いて物体平面６内で変位される。従って、物体変位ドライブ７ｂを用いて、制御された走査変位が可能である。
【００３６】
第１の光学主群として、照明光学ユニット５は、最初に瞳成形光学ユニット８を含む。瞳成形光学ユニット８は、使用光４の定められた強度分布を下流の瞳平面９内に生成するように機能する。更に、瞳成形光学ユニット８は、異なる照明設定を指定するための設定デバイスとして機能する。当業者には、例えば、調節可能光学構成要素又は交換可能絞りを備えた対応する設定デバイスは公知である。瞳成形光学ユニット８は、放射線源３を瞳平面９内にある複数の２次光源に結像する。更に、瞳成形光学ユニット８は、視野成形機能を有することができる。瞳成形光学ユニット８内では、ファセット要素、ハニカム要素、及び／又は回折光学要素を使用することができる。瞳平面９は、投影露光装置１の投影レンズ１１の更に別の瞳平面１０と光学的に共役である。投影レンズ１１は、照明光学ユニット５の下流の物体平面６と像平面１２の間に配置される。像平面１２内には基板又はウェーハ１３が配置され、図１ではウェーハ１３を破線形式で例示している。ウェーハ１３は、基板ホルダの形態にある保持デバイス１３ａによって保持される。基板ホルダ１３ａは、基板変位ドライブ１３ｂに接続される。この場合に、基板変位ドライブ１３ｂを用いて、物体変位ドライブ７ｂを用いた物体変位に同期化されたウェーハ１３の制御された走査変位が可能である。
【００３７】
物体平面６の物体視野１４は、投影レンズ１１によって像平面１２の像視野１４ａに結像される。投影露光中に、露光されるレチクル７のそれぞれの区画が物体視野１４を通して変位され、露光されるウェーハ１３のそれぞれの区画が像視野１４ａを通して変位される。
【００３８】
物体視野１４及び像視野１４ａは、軸を外して配置される。従って、光軸２は、物体視野１４又は像視野１４ａのいずれとも交わらない。
【００３９】
図４は、像視野１４ａを図２と比較して有意に拡大した平面図に示している。像視野１４ａが内接する光軸２の周りの円Ｅも例示している。図４は、像視野１４ａの軸外配置を指定している。像視野１４ａは、ｘ方向に２６ｍｍの広がりを有する。ｙ方向には、像視野１４ａは５．５ｍｍの広がりを有する。円Ｅは、１６ｍｍの半径Ｒを有する。
【００４０】
像視野１４ａは矩形である。
【００４１】
瞳成形光学ユニット８の背後に配置された瞳平面９の下流には、照明光学ユニット５の更に別の光学主群として視野レンズ要素群１５が配置される。視野レンズ要素群１５の背後には、物体平面６と共役な中間像平面１６が配置される。従って、視野レンズ要素群１５はコンデンサー群を構成する。中間像平面１６内には、物体視野１４の周囲限界を予め決定するための絞り１７が位置する。絞り１７は、ＲＥＭＡ（レチクルマスキング）絞り（レチクル７の周囲限界を絞るための系）とも呼ぶ。
【００４２】
中間像平面１６は、ＲＥＭＡレンズ要素群とも呼ぶレンズ群１８によって物体平面６に結像される。レンズ群１８は、照明光学ユニット５の更に別の光学主群を構成する。
【００４３】
図２は、投影光学ユニット１１の反射屈折設計をより詳細に示している。図１を参照して上述したものに対応する構成要素を同じ参照記号で表しており、これらに対しては再度詳細に解説することはしない。図２は、上側の周囲視野点及び下側の周囲視野点から進む使用光４の結像ビーム経路を各々主光線１７とコマ光線又は周辺光線２０とを示すことで例示している。
【００４４】
物体視野１４の下流の使用光４の結像ビーム経路には、最初に３つのレンズ要素２１、２２、及び２３が配置される。３つのレンズ要素の各々は、ｚ軸に沿って、すなわち、光軸２に沿ってレンズ要素を変位させるための変位マニピュレータ２４、２５、２６をそれぞれ有する。物体変位ドライブ７ｂは、ｚ軸に沿ったレチクル７の変位を可能にする。基板変位ドライブ１３ｂは、ｚ軸に沿った基板１３の変位を可能にする。
【００４５】
レンズ要素２３の下流の使用光４の結像ビーム経路には平行平面板２７が配置され、この平行平面板は、物体平面６の背後の投影光学ユニット１１の最初の瞳平面の領域に配置される。平行平面板２７の下流の使用光４の結像ビーム経路には、２つの更に別のレンズ要素２８、２９が配置される。この場合に、レンズ要素２８は、ｚ変位マニピュレータ３０に接続される。
【００４６】
投影光学ユニット１１内でレンズ要素２９の下流には、結像ビーム経路内で入射を受ける順序に従って番号を振った２つのミラーＭ１、Ｍ２を有するミラー群が配置される。これらの２つのミラーＭ１及びＭ２は、凹ミラーである。
【００４７】
投影光学ユニット１１の中間像平面は、ミラー群の前にある最後のレンズ要素２９とミラーＭ１との間のビーム経路に位置する。２つのミラーＭ１とＭ２の間のビーム経路には、投影光学ユニット１１の更に別の瞳平面が位置する。ミラーＭ２の下流の使用光４のビーム経路には、投影光学ユニット１１の更に別の中間像平面が配置される。
【００４８】
使用光４の結像ビーム経路内で、この更に別の中間像平面の下流には、投影光学ユニット１１の更に別のレンズ要素３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、及び３９が配置される。レンズ要素３６と３７の間のビーム経路には、投影光学ユニット１１の更に別の瞳平面４０が配置される。そこでは、絞り４０ａは、周囲瞳限界を保証する。
【００４９】
この場合に、レンズ要素３１及び３６は、それぞれｚ変位マニピュレータ４１、４２に接続される。
【００５０】
像視野１４ａの前にある最後のレンズ要素３９は液浸レンズ要素である。この最後のレンズ３９の射出面とウェーハ１３の間に、液体の層、例えば、水の層が配置される。
【００５１】
投影光学ユニット１１の像視野側開口数は１．３５である。結像スケールは、β＝−０．２５である。従って、投影光学ユニット１１は、４倍の縮小を提供する。
【００５２】
以下に続く表は、図２に示す投影露光装置１の設計データを示している。最初の表は、物体平面６から始めて、投影光学ユニット１１の光学面、すなわち、レンズ要素２１、２２、２３の光学面、平行平面板２７の光学面（面７及び８）、レンズ要素２８及び２９の光学面、ミラーＭ１及びＭ２の光学面（面１３及び１４）、並びに左から右に番号が振られたレンズ要素３１から３９の光学面を最初の列「面」に示している。面２７は、レンズ要素３６と３７の間の瞳平面４０の位置を表している。面０及び３４は、物体平面６及び像平面１２を表している。
【００５３】
「曲率半径」列は、それぞれの光学面の曲率半径を表している。「厚み」列は、それぞれの光学面から次の光学面までの距離を再現している。
【００５４】
「材料」列は、利用したレンズ要素材料に関する情報、及び光学構成要素の間のパージガス充填に関する情報を提供している。パージガスは大気圧下の窒素である。レンズ要素３９（面３３）の射出面と像平面１２（面３４）の間には、液浸液としての水（Ｈ2Ｏ）が存在する。
【００５５】
「インデックス」列は、様々な波長の使用光４に対する材料の屈折率を指定している。これらの波長は、１９３．３８０ｎｍ（インデックス１）、１９３．２８０ｎｍ（インデックス２）、及び１９３．４８０ｎｍ（インデックス３）である。
【００５６】
「半径」列は、それぞれの光学構成要素の有効直径の半分を再現している。
【００５７】
【表１】
0006279565.tif 000004
【００５８】
レンズ要素２１の射出面（面２）、レンズ要素２２の入射面及び射出面（面３及び４）、レンズ要素２３の射出面（面６）、レンズ要素２８の入射面（面９）、レンズ要素２９の入射面及び射出面（面１１及び１２）、ミラー面（面１３及び１４）、レンズ要素３１の入射面及び射出面（面１５及び１６）、レンズ要素３２の入射面（面１７）、レンズ要素２３の射出面（面２０）、レンズ要素３４及び３５の入射面及び射出面（面２１から２４）、レンズ要素３６の射出面（面２６）、レンズ要素３７の射出面（面２９）、並びにレンズ要素３８の射出面（面３１）は、次式の非球面レンズ要素計算式に従う非球面として具現化される。
【数３】
0006279565.tif 000005
【００５９】
この場合に、ｐ＝１／ｒは、非球面レンズ要素の頂点の面曲率である。ｈは、光軸とも呼ぶｚ方向に延びる光学面の回転対称軸から非球面レンズ要素の光学面上の点までの距離である。サジタル高さであるｐ（ｈ）は、回転対称軸から距離ｈ（ｈ2＝ｘ2＋ｙ2）を有する観察点から非球面レンズの光学面の頂点、すなわち、光学面上でｈ＝０を有する点までのｚ距離である。係数Ｃ４及びそれ以降は、ｈ4を含み、そこから更に高次のｈの偶数乗に属する。
【００６０】
以下に続く表は、それぞれの非球面光学面を得るために、上述の非球面式の中にそれぞれ代入される係数Ｋ及びＣ４からＣ１８を示している。
【００６１】
【表２】
0006279565.tif 000006
【００６２】
【表３】
0006279565.tif 000007
【００６３】
【表４】
0006279565.tif 000008
【００６４】
【表５】
0006279565.tif 000009
【００６５】
【表６】
0006279565.tif 000010
【００６６】
【表７】
0006279565.tif 000011
【００６７】
【表８】
0006279565.tif 000012
【００６８】
【表９】
0006279565.tif 000013
【００６９】
【表１０】
0006279565.tif 000014
【００７０】
【表１１】
0006279565.tif 000015
【００７１】
【表１２】
0006279565.tif 000016
【００７２】
【表１３】
0006279565.tif 000017
【００７３】
【表１４】
0006279565.tif 000018
【００７４】
【表１５】
0006279565.tif 000019
【００７５】
【表１６】
0006279565.tif 000020
【００７６】
【表１７】
0006279565.tif 000021
【００７７】
【表１８】
0006279565.tif 000022
【００７８】
【表１９】
0006279565.tif 000023
【００７９】
【表２０】
0006279565.tif 000024
【００８０】
【表２１】
0006279565.tif 000025
【００８１】
実際には、投影光学ユニット１１は、ｚ軸が垂直方向に延びるように投影露光装置１に含まれる可能性がある。この場合に、像平面１２は、一般的に物体平面６の下に配置される。この場合に、重力の結果としてレチクル７又はウェーハ１３が撓みｄを起こす場合があり、これをレチクル７に対して図３にかなり誇張して略示している。
【００８２】
撓み効果の代わりに又はそれに加えて、望ましい平面という結果からのレチクル又はウェーハの研磨のずれの結果として、レチクル７又はウェーハ１３の弓形変形又は高低差が存在する可能性もある。ウェーハのそのような研磨高低差は、主として像視野１４ａの傾斜及び湾曲（弓形変形）によって気付くことができる。ウェーハ１３の傾斜は、保持デバイス１３ａを傾斜させることによって補償することができる。
【００８３】
物体変位ドライブ７ｂ及び基板変位ドライブ１３ｂのｚマニピュレータ、更にｚ変位マニピュレータ２４、２５、２６、３０、４１、及び４２は、レチクル７又はウェーハ１３の弓形変形により、すなわち、例えば、重力の影響の結果としての撓みｄの結果として引き起こされる収差を補償するための補償デバイスの変位補償モジュール４３の構成要素である。
【００８４】
更に、補償デバイスは、投影露光中に、すなわち、レチクル７及びウェーハ１３の区画がそれぞれ物体視野１４及び像視野１４ａを通して走査され、この処理においてレチクル７のそれぞれ露光される区画上の構造がウェーハ１３上に転写される走査作動中に、使用光４の波長を操作するための波長操作デバイス４４を含む。波長操作デバイス４４は、使用光又は照明光４の０．１ｎｍよりも狭い領域内への同調機能が与えられるように構成される。波長操作デバイス４４は、使用光４の波長の同調機能を１ｓの期間内に又は更に高速に作用することができるように構成される。
【００８５】
図５は、レーザとして具現化された光源３の自然放出帯域幅４５を例示的に示している。このレーザは、この場合に特にガスレーザである。それぞれ利用される使用光４の波長は、自然放出帯域幅４５の範囲で、例えば、フィルタ又は回折格子を用いたスペクトル選択を用いて選択される。図５は、スペクトル選択によって自然放出帯域幅４５の範囲で選択することができる２つの異なる波長λ１及びλ２に関して中心が定められた２つの任意的に使用可能な放出帯域幅４６、４７を例示的に示している。スペクトル選択は、自然放出帯域幅４５の範囲で、使用光波長の連続的な選択が可能であるように構成することができる。
【００８６】
図６及び図７は、波長操作デバイス４４の構成要素としての同調ユニットの２つの例を示している。光源３の構成要素として、２つの共振器ミラー４８、４９及びレーザ活性媒質５０をそれぞれ例示している。図６及び図７の右手の共振器ミラー４９は、使用光４がこの共振器ミラー４９を通過するように使用光波長に対して部分透過性を有するミラーとして具現化される。
【００８７】
図６に記載の実施形態において、例えば、フィルタ又は回折格子として設計することができる波長操作デバイス４４の同調ユニット５１は、空洞内、すなわち、共振器ミラー４８、４９の間のビーム経路に配置される。
【００８８】
空洞内同調ユニット５１は、変位ドライブ５２を用いて変位させることができる。空洞内同調ユニット５１は、その位置に基づいて、レーザ活性媒質５０の自然放出帯域幅４５の範囲で異なる使用光波長を選択する。それによって使用光４に対する波長指定を提供する。
【００８９】
図７に記載の実施形態において、波長操作デバイス４４の同調ユニット５３は、空洞外、すなわち、共振器ミラー４８、４９を有する共振器の外側に配置される。従って、レーザ放出光は、最初に自然放出帯域幅４５を有する部分透過共振器ミラー４９を通過する。次いで、今度は変位ドライブ５４に接続した空洞外同調ユニット５３を用いて自然放出帯域幅４５から同調ユニット５３の位置に従って使用光波長を選択することができる。その後に、選択される使用光波長を有する使用光４が、同調ユニット５３の下流の放出光のビーム経路内で利用可能である。
【００９０】
波長操作デバイス４４、すなわち、例えば変位ドライブ５２及び５４と全く同様にｚ変位マニピュレータ７ｂ、２４、２５、２６、３０、４１、４２、及び１３ｂも、これ以上詳細には例示していない方式で中央制御デバイス５５（図２を参照されたい）に信号接続される。この場合に、ｚ変位マニピュレータ７ｂ、２４、２５、２６、３０、４１、４２、及び１３ｂと波長操作デバイス４４とは、目標を定めた方式で視野湾曲に影響を及ぼすことができるように、同時に互いに対して固定の予め決定された関係を伴って移動される。
【００９１】
投影光学ユニットの他の実施形態において、他の光学構成要素、例えば、レンズ要素２１、２２、２３、２８、３１、及び３６以外の他のレンズ要素、並びに特にミラーＭ１及びＭ２に変位マニピュレータを装備することができる。
【００９２】
以下に続く本文では、波長操作デバイス４４及び変位補償モジュール４３を有する補償デバイスを作動させるための例示的なデータを説明する。記述した例示的実施形態における特に重力に起因するレチクル７又はウェーハ１３の撓み、すなわち、レチクル７のｚ方向の撓みｄの結果としての視野の弓形変形は、走査露光中に以下の操作を実施することによって補償される。
【００９３】
【表２２】
0006279565.tif 000026
【００９４】
変位値は、正のｚ方向の変位に関連する。これらの変位値の結果として、像視野１４ａは、円Ｅ上に位置する像視野１４ａのコーナが、像平面１２を通る光軸２の貫通点の像位置に対してｚ方向に１２８ｎｍだけフォーカスが外れるように湾曲される。従って、照明光４の波長は、走査露光中に０．０１３９６ｎｍだけ修正される。一例として、中心波長は、走査露光中に１９３．３８０ｎｍから１９３．３９３９６ｎｍまで増加する。
【００９５】
特に撓みｄは、投影露光中に実施されるｙ方向の走査の経路にわたって変化するレチクル７の湾曲を招き、従って、実際に結像される物体区画は、相応に像湾曲に変換される時変物体湾曲を有する。変位補償モジュール４３及び波長操作デバイス４４を有する補償デバイスは、この変化する物体湾曲の影響をレチクル７のそれぞれの走査位置に依存する適応補正によって補償するように機能する。この補償は、反射屈折投影光学ユニットにおけるペッツヴァル和の波長依存性が波長操作を通して使用されるペッツヴァル補正によって達成される。
【００９６】
上述の波長及び変位の操作を使用することによって視野湾曲が操作され、この操作では、ウェーハ１３の領域内で像視野１４ａの最外側コーナにおける視野が、ｚ方向に１２８ｎｍだけオフセットして位置する。
【００９７】
図８は、視野湾曲のない非外乱変量に対する差として例示した投影光学ユニット１１の波面の最大残留誤差を示している。各々、それぞれの視野点にわたるフリンジゼルニケ多項式による展開の最大値を示している。それぞれのゼルニケ多項式の実際の数学形態と要約された形態ＺＸ（例えば、Ｚ３、Ｚ１１）との間の関連付けは、例えば、ＣｏｄｅＶ、バージョン１０．４、参照マニュアル、Ｃ−６ページに指定されている。それぞれ３ｎｍよりも小さい残留誤差が、既に示すように１２８ｎｍである視野湾曲によって引き起こされるｚオフセットよりも１桁を有意に超える分だけ小さいことが明らかになる。
【００９８】
波長操作デバイス４４を有する光源３の更に別の実施形態は、投影露光に必要とされる波長領域のための同調ユニットがパラメトリック周波数変換によって達成される固体レーザ、例えば、チタンサファイアレイザ、ネオジム利用固体レーザ（例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ）、又はＣｅドープのレーザ材料（例えば、Ｃｅ：ＬＩＳＡＦ）を含むことができる。この場合に、固体レーザのレーザ基本周波数は、周波数において特に２倍、３倍、又は４倍にすることができる。光学パラメトリック和周波数生成、光学パラメトリック差周波数生成、又は光学パラメトリック発振器を用いて、より大きい同調範囲を達成することができる。パラメトリック周波数変換のための材料は、光軸とも呼ぶ際立った結晶軸に依存する異なる屈折率を有する非線形結晶である。当業者は、ＢＢＯ（ベータホウ酸バリウム）、ＬＢＯ（ホウ酸リチウム）、ＫＴＰ（チタンリン酸カリウム）、ＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウム）という略記号による適切な結晶を知っている。
【００９９】
微細構造化又はナノ構造化構成要素のリソグラフィ製造では、レチクル７の少なくとも一部が、投影露光装置１を用いてウェーハ１３上の感光層の領域上に結像される。ここで、走査作動中に、レチクル７とウェーハ１３は、ｙ方向に時間同期方式で連続的に変位される。
【符号の説明】
【０１００】
１  投影露光装置
３  光源
５  照明光学ユニット
７  物体
１１  反射屈折投影光学ユニット
【図１】
0006279565.tif 000027
【図２】
0006279565.tif 000028
【図３】
0006279565.tif 000029
【図４】
0006279565.tif 000030
【図５】
0006279565.tif 000031
【図６】
0006279565.tif 000032
【図７】
0006279565.tif 000033
【図８】
0006279565.tif 000034