(57)【要約】ＥＵＶ投影光学系は、物体ＯＢを像ＩＭに結像するための少なくとも６つの反射面を備えている。この光学系は、物体ＯＢから像ＩＭに至る光路に沿って第２の反射鏡Ｍ２と第３の反射鏡Ｍ３の間に中間像ＩＭＩを形成するように構成され、第１の反射鏡Ｍ１と第２の反射鏡Ｍ２とで第１の光学群Ｇ１を形成し、第３の反射鏡Ｍ３、第４の反射鏡Ｍ４、第５の反射鏡Ｍ５および第６の反射鏡Ｍ６で第２の光学群Ｇ２を形成する。また、この光学系は、好ましくは物体ＯＢから像ＩＭまでの前記光路に沿って第１の反射鏡Ｍ１と第２の反射鏡Ｍ２の間に位置する開口絞りＡＰＥも備えている。第２の反射鏡Ｍ２は凹面状、第３の反射鏡Ｍ３は凸面状とされていることが好ましい。６つの反射面はそれぞれ、略１５°未満の入射角で、フィールド中心点からの主光線ＣＲを受けることが好ましい。この光学系は、像ＩＭにおいて０．１８を超える開口数を有していることが好ましい。
2004516500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体（ＯＢ、ＯＢ´、ＯＢ″）を像（ＩＭ、ＩＭ´、ＩＭ″）に結像するための少なくとも６つの反射面を備えるＥＵＶ投影光学系であって、物体（ＯＢ、ＯＢ´、ＯＢ″）から像（ＩＭ、ＩＭ´、ＩＭ″）までの光路に沿って第２の反射鏡（Ｍ２、Ｍ２´、Ｍ２″）と第３の反射鏡の間に中間像（ＩＭＩ、ＩＭＩ´、ＩＭＩ″）を形成するように構成され、第１の反射鏡（Ｍ１、Ｍ１´、Ｍ１″）と第２の反射鏡（Ｍ２、Ｍ２´、Ｍ２″）とで第１の光学群（Ｇ１、Ｇ１´、Ｇ１″）を形成し、第３の反射鏡（Ｍ３、Ｍ３´、Ｍ３″）、第４の反射鏡（Ｍ４、Ｍ４´、Ｍ４″）、第５の反射鏡（Ｍ５、Ｍ５´、Ｍ５″）および第６の反射鏡（Ｍ６、Ｍ６´、Ｍ６″）で第２の光学群を形成し、前記第２の反射鏡（Ｍ２、Ｍ２´、Ｍ２″）は凹面状とされ、前記第３の反射鏡（Ｍ３、Ｍ３´、Ｍ３″）は凸面状とされている光学系。
【請求項２】
前記物体（ＯＢ、ＯＢ´、ＯＢ″）から前記像（ＩＭ、ＩＭ´、ＩＭ″）までの前記光路に沿って前記第１の反射鏡（Ｍ１、Ｍ１´、Ｍ１″）と前記第２の反射鏡（Ｍ２、Ｍ２´、Ｍ２″）の間に位置する開口絞り（ＡＰＥ、ＡＰＥ´、ＡＰＥ″）をさらに備えてなることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記開口絞り（ＡＰＥ、ＡＰＥ´、ＡＰＥ″）は、前記第１の反射鏡（Ｍ１、Ｍ１´、Ｍ１″）上以外に配置されているとともに、前記開口絞り（ＡＰＥ、ＡＰＥ´、ＡＰＥ″）は、前記第２の反射鏡（Ｍ２、Ｍ２´、Ｍ２″）上以外に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学系。
【請求項４】
光軸（ＯＡ″）が物体面と像面の間に規定され、フィールド中心点（２９）からの主光線（ＣＲ″）が、前記第２の反射鏡（Ｍ２″）と前記第３の反射鏡（Ｍ３″）の間を伝搬する間に前記光軸（ＯＡ″）に向かって収束するようにさらに構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項５】
光軸（ＯＡ´）が物体面と像面の間に規定され、フィールド中心点（２９）からの主光線（ＣＲ´）が、前記第２の反射鏡（Ｍ２´）と前記第３の反射鏡（Ｍ３´）の間を伝搬する際に前記光軸（ＯＡ´）と略平行に伝搬するようにさらに構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項６】
前記物体（ＯＢ´、ＯＢ″）から前記像（ＩＭ´、ＩＭ″）に至る前記光路沿いにある前記第３の反射鏡（Ｍ３´、Ｍ３″）は、前記第１の反射鏡（Ｍ１´、Ｍ１″）よりも前記物体（ＯＢ´、ＯＢ″）に近い位置に物理的に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項７】
光軸（ＯＡ）が物体面と像面の間に規定され、フィールド中心点（２９）からの主光線（ＣＲ）が、前記第２の反射鏡（Ｍ２）と前記第３の反射鏡（Ｍ３）の間を伝搬する間に前記光軸（ＯＡ）から発散するようにさらに構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項８】
前記物体（ＯＢ）から前記像（ＩＭ）に至る前記光路沿いにある前記第１の反射鏡（Ｍ１）は、前記第３の反射鏡（Ｍ３）よりも前記物体（ＯＢ）に近い位置に物理的に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項９】
前記第１の反射鏡（Ｍ１、Ｍ１´、Ｍ１″）は凹面状とされ、前記第４の反射鏡（Ｍ４、Ｍ４´、Ｍ４″）は凹面状とされ、前記第５の反射鏡（Ｍ５、Ｍ５´、Ｍ５″）は凸面状とされ、前記第６の反射鏡（Ｍ６、Ｍ６´、Ｍ６″）は凹面状とされていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１０】
前記６つの反射面のそれぞれは、前記物体（ＯＢ、ＯＢ´、ＯＢ″）と前記像（ＩＭ、ＩＭ´、ＩＭ″）の間に配置され、前記物体（ＯＢ、ＯＢ´、ＯＢ″）と前記像（ＩＭ、ＩＭ´、ＩＭ″）の間の物理的距離が略１５００ｍｍ以下とされていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１１】
前記６つの反射面のそれぞれは、前記物体（ＯＢ″）と前記像（ＩＭ″）の間に配置され、前記物体（ＯＢ″）と前記像（ＩＭ″）の間の物理的距離が略１２００ｍｍ以下とされていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１２】
前記像（ＩＭ、ＩＭ´、ＩＭ″）において０．１８を超える開口数を有していることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１３】
前記６つの反射面のそれぞれは、略１５°未満、好ましくは略１３°未満の入射角で、フィールド中心点（２９）からの主光線（ＣＲ、ＣＲ´、ＣＲ″）を受けるように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１４】
前記６つの反射面のうち５つは、略１１°未満、好ましくは略９°未満の入射角で、フィールド中心点（２９）からの主光線（ＣＲ、ＣＲ´、ＣＲ″）を受けるように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１５】
０．０１７λ以下のＲＭＳ波面収差を有するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１６】
０．０１７λから０．０１１λの間のＲＭＳ波面収差を有するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１７】
物体（ＯＢ、ＯＢ´、ＯＢ″）を像（ＩＭ、ＩＭ´、ＩＭ″）に結像するための少なくとも６つの反射面を備えるＥＵＶ投影光学系であって、前記光学系が、物体（ＯＢ、ＯＢ´、ＯＢ″）から像（ＩＭ、ＩＭ´、ＩＭ″）までの光路に沿って第２の反射鏡（Ｍ２、Ｍ２´、Ｍ２″）と第３の反射鏡の間に中間像（ＩＭＩ、ＩＭＩ´、ＩＭＩ″）を形成するように構成され、第１の反射鏡（Ｍ１、Ｍ１´、Ｍ１″）と第２の反射鏡（Ｍ２、Ｍ２´、Ｍ２″）とで第１の光学群（Ｇ１、Ｇ１´、Ｇ１″）を形成し、第３の反射鏡（Ｍ３、Ｍ３´、Ｍ３″）、第４の反射鏡（Ｍ４、Ｍ４´、Ｍ４″）、第５の反射鏡（Ｍ５、Ｍ５´、Ｍ５″）および第６の反射鏡（Ｍ６、Ｍ６´、Ｍ６″）で第２の光学群を形成し、
前記６つの反射面のそれぞれは、略１５°未満、好ましくは略１３°未満の入射角で、フィールド中心点（２９）からの主光線（ＣＲ、ＣＲ´、ＣＲ″）を受け、
前記像（ＩＭ、ＩＭ´、ＩＭ″）において０．１８を超える開口数を有するように構成されている光学系。
【請求項１８】
前記６つの反射面のうち５つは、略１１°未満、好ましくは略９°未満の入射角で、フィールド中心点（２９）からの主光線（ＣＲ、ＣＲ´、ＣＲ″）を受けるように設けられていることを特徴とする請求項１７に記載の光学系。
【請求項１９】
光軸（ＯＡ″）が物体面と像面の間に規定され、前記フィールド中心点（２９）からの主光線（ＣＲ″）が、前記第２の反射鏡（Ｍ２″）と前記第３の反射鏡（Ｍ３″）の間を伝搬する間に前記光軸（ＯＡ″）に向かって収束するようにさらに構成されていることを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の光学系。
【請求項２０】
前記物体（ＯＢ´、ＯＢ″）から前記像（ＩＭ´、ＩＭ″）に至る前記光路沿いにある前記第３の反射鏡（Ｍ３´、Ｍ３″）は、前記第１の反射鏡（Ｍ１´、Ｍ１″）よりも前記物体（ＯＢ´、ＯＢ″）に近い位置に物理的に配置されていることを特徴とする請求項１７から請求項１９のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項２１】
光軸（ＯＡ）が物体面と像面の間に規定され、前記フィールド中心点（２９）からの主光線（ＣＲ）が、前記第２の反射鏡（Ｍ２）と前記第３の反射鏡（Ｍ３）の間を伝搬する間に前記光軸（ＯＡ）から発散するようにさらに構成されていることを特徴とする請求項１７から請求項２０のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項２２】
前記物体（ＯＢ）から前記像（ＩＭ）に至る前記光路沿いにある前記第１の反射鏡（Ｍ１）は、前記第３の反射鏡（Ｍ３）よりも前記物体（ＯＢ）に近い位置に物理的に配置されていることを特徴とする請求項１７から請求項２１のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項２３】
前記第２の反射鏡（Ｍ２、Ｍ２´、Ｍ２″）は凹面状とされ、前記第３の反射鏡（Ｍ３、Ｍ３´、Ｍ３″）は凸面状とされていることを特徴とする請求項１７から請求項２２のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項２４】
前記６つの反射面のそれぞれは、前記物体（ＯＢ、ＯＢ´、ＯＢ″）と前記像（ＩＭ、ＩＭ´、ＩＭ″）の間に配置され、前記物体（ＯＢ、ＯＢ´、ＯＢ″）と前記像（ＩＭ、ＩＭ´、ＩＭ″）の間の物理的距離が略１５００ｍｍ以下とされていることを特徴とする請求項１７から請求項２３のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項２５】
前記６つの反射面のそれぞれは、前記物体（ＯＢ″）と前記像（ＩＭ″）の間に配置され、前記物体（ＯＢ″）と前記像（ＩＭ″）の間の物理的距離が略１２００ｍｍ以下とされていることを特徴とする請求項１７から請求項２４のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項２６】
物体（ＯＢ、ＯＢ´、ＯＢ″）を像（ＩＭ、ＩＭ´、ＩＭ″）に結像するための少なくとも６つの反射面と、前記物体（ＯＢ、ＯＢ´、ＯＢ″）から前記像（ＩＭ、ＩＭ´、ＩＭ″）までの光路に沿って第１の反射鏡（Ｍ１、Ｍ１´、Ｍ１″）と第２の反射鏡（Ｍ２、Ｍ２´、Ｍ２″）の間に位置する開口絞り（ＡＰＥ、ＡＰＥ´、ＡＰＥ″）とを備えるＥＵＶ投影光学系であって、前記第２の反射鏡（Ｍ２、Ｍ２´、Ｍ２″）は凹面状とされ、前記第３の反射鏡（Ｍ３、Ｍ３´、Ｍ３″）は凸面状とされている光学系。
【請求項２７】
前記開口絞り（ＡＰＥ、ＡＰＥ´、ＡＰＥ″）は、前記第１の反射鏡（Ｍ１、Ｍ１´、Ｍ１″）上以外に配置されているとともに、前記開口絞り（ＡＰＥ、ＡＰＥ´、ＡＰＥ″）は、前記第２の反射鏡上以外に配置されていることを特徴とする請求項２６に記載の光学系。
【請求項２８】
前記６つの反射面のそれぞれは、略１５°未満、好ましくは略１３°未満の入射角で、フィールド中心点（２９）からの主光線（ＣＲ、ＣＲ´、ＣＲ″）を受けるように設けられていることを特徴とする請求項２６または請求項２７に記載の光学系。
【請求項２９】
前記６つの反射面のうち５つは、略１１°未満、好ましくは略９°未満の入射角で、フィールド中心点（２９）からの主光線（ＣＲ、ＣＲ´、ＣＲ″）を受けるように設けられていることを特徴とする請求項２６から請求項２８のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項３０】
物体（ＯＢ″）を像（ＩＭ″）に結像するための少なくとも６つの反射面と、前記物体（ＯＢ″）から前記像（ＩＭ″）までの光路に沿って第１の反射鏡（Ｍ１″）と第２の反射鏡（Ｍ２″）の間に位置する開口絞り（ＡＰＥ″）とを備えるＥＵＶ投影光学系であって、フィールド中心点（２９）からの主光線（ＣＲ″）が、前記第２の反射鏡（Ｍ２″）と第３の反射鏡（Ｍ３″）の間を伝搬する間に前記光軸（ＯＡ）に向かって収束するように構成されている光学系。
【請求項３１】
前記物体（ＯＢ″）から前記像（ＩＭ″）に至る前記光路沿いにある前記第３の反射鏡（Ｍ３″）は、前記第１の反射鏡（Ｍ１″）よりも前記物体（ＯＢ″）に近い位置に物理的に配置されていることを特徴とする請求項３０に記載の光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極短紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィ用の投影光学系に関し、特に、２つの光学的な群に配列された６個の反射鏡を備える投影光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステップ＆スキャン型で使用される現在の深紫外線（ＤＵＶ）投影転写光学系は、次の二、三のデバイスの節目までは半導体産業の要求に応えることができるであろうと広く認められている。次世代のフォトリソグラフィ転写光学系では、約１１ｎｍから１５ｎｍという軟Ｘ線または極短紫外線の波長を有する露光照射光を、やはりステップ＆スキャン型の転写アーキテクチャで使用することになる。費用の面で実現可能とするためには、これらの次世代光学系では、７０ｎｍ以下の集積回路線幅に対応できるだけの大きな開口数が必要となる。さらに、こうしたフォトリソグラフィ光学系は、経済的にプロセスを実行できるように十分に高いスループット（１時間当たりのウェハ数で定義される）を確保するため、スキャン方向に大きな視野が必要になろう。
【０００３】
リソグラフィ転写光学系の理論上の解像度（Ｒ）は、Ｒ＝ｋ１λ／ＮＡという周知の関係で表すことができる。ここで、ｋ１はプロセスに依存する定数、λは光の波長、ＮＡは投影系の開口数である。ＥＵＶレジストが大体０．５のｋ１因子に対応することが分かっているので、開口数が０．２０であると仮定すれば、ＥＵＶ投影系は、λ＝１３．４ｎｍで約３０ｎｍ程度の理論解像度を達成することができる。本発明において分かることは、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍａｔｅｃｈ’ｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏａｄｍａｐ ｆｏｒ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ（１９９９）によって規定されるようなサブ５０ｎｍ線幅世代に対処するために、大きな開口数（０．２０〜０．３０）および大きな視野（２〜３０ｍｍ）の両方を有するステップ＆スキャン・アーキテクチャに用いられるＥＵＶリソグラフィ用の全反射型投影系が望ましいということである。
【０００４】
ＪｅｗｅｌおよびＨｕｄｙｍａにそれぞれ発行された米国特許第５３１５６２９号および米国特許第６２２６３４６号に開示されているような４反射鏡投影系では、３０ｎｍの設計基準（線幅）を達成するのに十分な大きさのＮＡ上で収差を補正するために必要となる自由度が欠けている。第´３４６号特許は、０．１４（５０ｎｍ線幅）までの開口数で収差を補正するのに、４反射鏡投影系を用いることができることを示唆している。しかしながら、リングフィールド（ｒｉｎｇ ｆｉｅｌｄ）の幅は、リソグラフィに望ましい水準の波面補正を可能にするために狭くすることが望ましい。第´３４６号特許は、開口数を０．１０から０．１２に増加させたときにリングフィールドが１．５ｍｍから１．０ｍｍに縮小されることを実際に示している。第´３４６号特許の第２の実施形態でさらに倍率変更を行うことによって、開口数をさらに０．１４まで増加させる際にリングフィールドが０．５ｍｍまで縮小されるはずであることが示されている。このようにリングフィールドの幅を縮小すると、投影装置全体のスループットを低下させることに直結する。明らかに、さらなる改善が必要である。
【０００５】
Ｈｕｄｙｍａに発行された米国特許第６０７２８５２号明細書に記載されているような５反射鏡系は、瞳に依存した収差ならびにフィールドに依存した収差の双方を補正するのに十分な自由度を有するので、有意なフィールド幅（＞１．５ｍｍ）で０．２０を超える開口数が可能である。反射回数を最小限に抑えることは、特にＥＵＶリソグラフィにとっていくつか利点がある反面、反射回数が奇数回であると、無限の平行スキャンを可能にするために新段階の技術が開発される必要が出てくるであろうという問題が生じる。ここで分かることは、既存の走査ステージ技術でマスクおよび像の無限の同時平行スキャンを可能にするように光学系を「展開」するために、追加の反射鏡が投影系に組み込まれなければならないという点である。
【０００６】
６回以上の反射を利用する短波長投影リソグラフィ用の光学系が特許文献に開示されている。このような初期の系の１つは、「Ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｉｍａｇｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｕｓｉｎｇ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ａｎ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｉｍａｇｅ」と題するＩｃｈｉｈａｒａおよびＨｉｇｕｃｈｉに授与された米国特許第５０７１２４０号明細書に開示されている。この第´２４０号特許は、球面反射鏡を利用した６反射鏡反射光学系または全反射縮小光学系を開示している。この特定の実施形態は、３つの反射鏡対で構築されており、平坦なフィールド条件（ｆｌａｔ ｆｉｅｌｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）を実現するために正／負（Ｐ／Ｎ）および負／正（Ｎ／Ｐ）の組合せを使用している。ＩｃｈｉｈａｒａおよびＨｉｇｕｃｈｉも、最初の反射鏡対と最後の反射鏡対の間で中間像を利用する光学系で平坦なフィールド結像条件（ペッツヴァル和がゼロ）を実現できることを実証している。この特許は、第２の凸面反射鏡を、この反射鏡と同じ場所に配置した開口絞りとともに使用することを開示している。これらの実施形態を検討すれば明らかであるが、第´２４０号特許は、約１０ｎｍの波長で作用する反射コーティングと確実に併用できるように、各反射鏡面で小さな入射角を使用する点も開示している。
【０００７】
第´２４０号特許に開示された実施形態は、特定の目的を達成するようには思われても、極短紫外線の波長を利用する現在のリソグラフィにはこれらの例は十分に適していない。第１に、これらの光学系は非常に長く（〜３０００ｍｍ）、機械的安定性の問題を有している。第２に、これらの実施形態は、最新の半導体リソグラフィ転写光学系で望まれるような、像側でのテレセントリックな結像に対応していない。最後に、開口数がかなり小さく（〜０．０５）、光学系が依然として３０ｎｍの線幅に対応できない。
【０００８】
最近、ＥＵＶリソグラフィ用に特に設計された少なくとも６回の反射を使った大開口数を提供する投影光学製造システムが開示された。このような光学系の１つは、Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎに授与された「Ｈｉｇｈ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒｉｎｇ ｆｉｅｌｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ」と題する米国特許第５８１５３１０号明細書に開示されている。この第´３１０号特許に、Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎは、ＥＵＶ照射光で使用するための６反射鏡リングフィールド投影系を記載している。各反射鏡は非球面であり、共通の光軸を共有している。この特定の実施形態では、開口数は０．２５であり、ｋ１に対して堅実な値（〜０．６）を用いれば、３０ｎｍリソグラフィが可能である。この第´３１０号特許は、ＰＮＰＰＮＰおよびＰＰＰＰＮＰのいずれの再結像する構成も、第３の反射鏡と第４の反射鏡の間に位置する物理的にアクセス可能な中間像によって可能であることを示唆している。この特定の実施形態は、長い方の共役点から短い方の共役点に向かって順に、凹面反射鏡、凸面反射鏡、凹面反射鏡、凹面反射鏡、凸面反射鏡および凹面反射鏡、あるいは略式にＰＮＰＰＮＰからなる。この第´３１０号特許は、ＰＮＰＰＮＰのパワー分布およびＰＰＰＰＮＰのパワー分布がともに３０ｎｍの設計基準を達成できることを示している。
【０００９】
第´３１０号特許に開示の好ましいＥＵＶ実施形態には、いくつかの欠点がある。その１つは、各鏡面における入射角が大きく、特に反射鏡Ｍ２およびＭ３において大きいことである。場合によっては、入射角は、反射鏡上の所定の位置で２４°を超える。反射鏡面上の所定の地点における平均角度ならびに角度偏差ないし角度ひろがりはいずれも、限界寸法（ＣＤ制御）に悪い影響を与えかねないＥＵＶ多層コーティングに起因した振幅および位相への目立った影響を引き起こすには十分である。
【００１０】
その他２つのリソグラフィ用の反射光学系または全反射投影系が、Ｓｈａｆｅｒに発行された「Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ ａｌｌ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔｓ」と題する米国特許第５６８６７２８号明細書に開示されている。この第´７２８号特許には、１００ｎｍを超える波長で使用するための、約０．５０の開口数を有する８反射鏡投影系および約０．４５の開口数を有する６反射鏡投影系が記載されている。いずれの光学系も、５倍の縮小比で縮小するように動作する。第´３１０号特許に記載の光学系と同様に、これらの光学系は、円弧状のフィールド内におけるリソグラフィ性能をもたらす良好な光学補正の環状ゾーンを有している。これらの光学系は、ＤＵＶリソグラフィ用に設計されたものであり、ＤＵＶリソグラフィの用途に対しては優れていても、ＥＵＶ投影系ではこれらの実施形態は極めて低品質にしかならない。開口数を０．５０から０．２５に低下させた後でも、光束の入射角はマスクを備えたどの反射鏡でも非常に大きく、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜またはＭｏ／Ｂｅ多層膜のどれと組み合わせてもこの光学系は使うことができない。さらに、反射鏡上の非球面偏差（ａｓｐｈｅｒｉｃ ｄｅｐａｒｔｕｒｅ）および非球面勾配（ａｓｐｈｅｒｉｃ ｇｒａｄｉｅｎｔ）はともにＥＵＶ波長に比べてかなり大きく、このような非球面反射鏡をＥＵＶリソグラフィで望まれる精度で測定することができるかどうか疑問が残る。以上の問題点を念頭に置けば、第´７２８号特許は、明らかに上記の反射光学系または全反射投影系がＥＵＶ波長で用いられることを述べていないどころか、むしろこれらの使用をより長いＤＵＶ波長に限定している。
【００１１】
ＥＵＶリソグラフィで使用するための別の投影系が、Ｈｕｄｙｍａに発行された米国特許第６０３３０７９号明細書に開示されている。「Ｈｉｇｈ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒｉｎｇ ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」と題されたこの第´０７９号特許には、２つの好ましい実施形態が記載されている。第´０７９号特許に記載された第１の実施形態は、長い共役から短い共役に向かって順に、凹面反射鏡面、凹面反射鏡面、凸面反射鏡面、凹面反射鏡面、凸面反射鏡面および凹面反射鏡面（ＰＰＮＰＮＰ）と配列されている。第´０７９号特許の第２の実施形態は、長い共役から短い共役に向かって順に、凹面反射鏡面、凸面反射鏡面、凸面反射鏡面、凹面反射鏡面、凸面反射鏡面および凹面反射鏡面（ＰＮＮＰＮＰ）を有する。第´０７９号特許は、第４の反射鏡と第５の反射鏡の間に位置する物理的にアクセス可能な中間像によって、ＰＰＮＰＮＰおよびＰＮＮＰＮＰの再結像する構成がいずれも有利であることを示している。第´２４０号特許および第´３１０号特許と同様の方法で、第´０７９号特許は、第２の反射鏡の位置にある開口絞り、および第２の反射鏡を通過後に光軸から発散する主光線を使用する点について開示している。
【００１２】
第´０７９号特許は、第３の凸面反射鏡を使用することにより、低次の非点収差を大幅に低減させることができることを開示している。光学的なパワーのこの特定の配列は、大きな入射角またはきわめて大きな非球面偏差を使用せずに高水準の収差補正を達成するのに有利である。両実施形態において、全ての非球面偏差は１５μｍ未満であり、そのほとんどは１０μｍ未満である。第´２４０号特許と同様に、第´０７９号特許も、各反射面で小さな入射角を使用することによって、ＥＵＶに関する重要な示唆を行なっている。ＰＰＮＰＮＰパワー配列およびＰＮＮＰＮＰパワー配列により入射角を小さくすることができ、これにより簡単かつ効率的なＥＵＶ反射鏡コーティングが可能となる。入射角を小さくすると、コーティングによって引き起こされる射出瞳における振幅の変動が最小限に抑えられ、またコーティングによって引き起こされる射出瞳における位相または光路差（ＯＰＤ）の変動が最小限に抑えられ、光学系の感度許容差が一般に低下させられるように機能する。これらの要因は、ピント合わせと露光に変動がある場合に、透過率の改善とＣＤ一様性の向上とを促進させるように結びつく。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の投影光学系は、多くの応用分野に適していることが分かっているが、それらは設計上の妥協点がないわけではなく、全ての応用分野で最適な解決策を提供することはできない。したがって、５０ｎｍ以下の解像度で比較的大きなイメージフィールドを有し、極短紫外線（ＥＵＶ）または軟Ｘ線の波長領域で使用可能な投影光学系が求められている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記に鑑みて、物体を像に結像するための少なくとも６つの反射面を備えるＥＵＶ投影光学系を提供する。この光学系は、物体から像までの光路に沿って第２の反射鏡と第３の反射鏡の間に中間像を形成するように構成され、第１の反射鏡と第２の反射鏡とで第１の光学群を形成し、第３の反射鏡、第４の反射鏡、第５の反射鏡および第６の反射鏡で第２の光学群を形成するようになっている。第２の反射鏡は凹面状であり、第３の反射鏡は凸面状である。
【００１５】
この光学系はさらに、物体から像までの光路に沿って第１の反射鏡と第２の反射鏡の間に位置する開口絞りを備えることができる。この開口絞りは、第１の反射鏡および第２の反射鏡のそれぞれから離して配置することができる。
【００１６】
この光学系はさらに、フィールド中心点からの主光線が、第２の反射鏡と第３の反射鏡の間を伝搬する際に光軸に向かって収束する、または光軸と略平行に伝搬するように構成することができる。第１の反射鏡は、第３の反射鏡よりも物体に近い位置に物理的に配置することができる。
【００１７】
この光学系はさらに、フィールド中心点からの主光線が、第２の反射鏡と第３の反射鏡の間を伝搬する際に光軸から発散するように構成することができる。第３の反射鏡は、第１の反射鏡よりも物体に近い位置に物理的に位置することができる。
【００１８】
第１の反射鏡は凹面状であることが好ましく、第４の反射鏡は凹面状であることが好ましく、第５の反射鏡は凸面状であることが好ましく、第６の反射鏡は凹面状であることが好ましい。
【００１９】
物体と像との間の物理的距離は、略１５００ｍｍ以下にすることができ、さらに、略１２００ｍｍ以下にすることができる。
【００２０】
この光学系は、像の位置での開口数が０．１８より大きいことが好ましい。
【００２１】
６つの反射面はそれぞれ、略１５°未満、好ましくは略１５°未満の入射角で、フィールド中心点からの主光線を受けることが好ましく、６つの反射面のうち５つは、略１１°未満、好ましくは略９°未満の入射角で、フィールド中心点からの主光線を受けることが好ましい。
【００２２】
この光学系は、０．０１７λ以下のＲＭＳ波面収差を有するように構成されることが好ましく、ＲＭＳ波面収差は０．０１７λから０．０１１λの間にすることもできる。
【００２３】
以下に挙げるものは、上記の発明の背景および概要で挙げたものに加わる参考文献の引用リストである。ここで、これらの引用文献は、以下では特に詳細に述べていない好ましい実施形態の要素ないし特徴の代替実施形態を開示するものとして、参照により好ましい実施形態の詳細な説明に組み込まれる。これらの引用文献のいずれか１つ、またはそのうちの２つ以上の組合せを調べて、以下で述べる好ましい実施形態の変形形態を得ることができる。さらに、発明の背景および／または本明細書のその他の箇所で引用した特許、特許出願、非特許文献、およびそれらについての考察もまた、参照により好ましい実施形態の詳細な説明に組み込まれ、以下に記載する参考文献と同じ効果を有する。
【００２４】
米国特許第５０６３５８６号明細書、米国特許第５０７１２４０号明細書、米国特許第５０７８５０２号明細書、米国特許第５１５３８９８号明細書、米国特許第５２１２５８８号明細書、米国特許第５２２０５９０号明細書、米国特許第５３１５６２９号明細書、米国特許第５３５３３２２号明細書、米国特許第５４１０４３４号明細書、米国特許第５６８６７２８号明細書、米国特許第５８０５３６５号明細書、米国特許第５８１５３１０号明細書、米国特許第５９５６１９２号明細書、米国特許第５９７３８２６号明細書、米国特許第６０３３０７９号明細書、米国特許第６０１４２５２号明細書、米国特許第６１８８５１３号明細書、米国特許第６１８３０９５号明細書、米国特許第６０７２８５２号明細書、米国特許第６１４２６４１号明細書、米国特許第６２２６３４６号明細書、米国特許第６２５５６６１号明細書、および米国特許第６２６２８３６号明細書。
【００２５】
欧州特許出願公開第０８１６８９２号明細書、および欧州特許出願公開第０７７９５２８号明細書。
【００２６】
Ｊ．Ｍ．Ｒｏｄｇｅｒｓ、Ｔ．Ｅ．Ｊｅｗｅｌｌによる「Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｒｅｌａｙ ｆｏｒ Ｓｏｆｔ Ｘ−Ｒａｙ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｅｎｓ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、１９９０年。
【００２７】
Ｔ．Ｅ．Ｊｅｗｅｌｌ、Ｊ．Ｍ．Ｒｏｄｇｅｒｓ、Ｋ．Ｐ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎによる「Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｄｅｓｉｇｎ Ｓｔｕｄｙ ｆｏｒ Ｓｏｆｔ Ｘ−Ｒａｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．、１９９０年１１月／１２月。
【００２８】
Ｔ．Ｅ．Ｊｅｗｅｌｌによる「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｓｓｕｅｓ ｉｎ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｃａｍｅｒａ ｆｏｒ ＥＵＶ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」、ＳＰＩＥ Ｖｏｌｕｍｅ ２４３７、３４０ − ３４７ページ。
【００２９】
Ｗ．Ｃ．Ｓｗｅａｔｔによる「Ｒｉｎｇ−Ｆｉｅｌｄ ＥＵＶＬ Ｃａｍｅｒａ ｗｉｔｈ Ｌａｒｇｅ Ｅｔｅｎｄｕ」、ＯＳＡ ＴＯＰＳ ｏｎ Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ、１９９６年。
【００３０】
Ｇ．Ｅ．Ｓｏｍｍａｒｇａｒｅｎによる「Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔｉｎｇ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｏｐｔｉｃｓ」、ＯＳＡ ＴＯＰＳ ｏｎ Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ、１９９６年。
【００３１】
Ｄ．Ｗ．Ｓｗｅｅｎｅｙ、Ｒ．Ｈｕｄｙｍａ、Ｈ．Ｎ．Ｃｈａｐｍａｎ、Ｄ．Ｓｈａｆｅｒによる「ＥＵＶ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ａ １００ｎｍ ＣＤ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」、ＳＰＩＥ Ｖｏｌｕｍｅ ３３３１、２ − １０ページ。
【００３２】
【発明の実施の形態】
この投影光学系に関する３つの特別な好ましい実施形態について述べる。
【００３３】
第１の好ましい実施形態
図１は、第１の好ましい実施形態の平面図であり、表１および表２と合わせてこの実施形態を具体的に説明するものである。光は、照明系から例えば反射性マスクやレチクルなどの物体に入射し、凹面反射鏡Ｍ１に向けて送られ、その後反射鏡Ｍ１で反射し、反射鏡Ｍ１と反射鏡Ｍ２の間に位置する物理的にアクセス可能な開口絞りＡＰＥを通過する。この開口絞りＡＰＥは、第１の凹面反射鏡Ｍ１からかなり隔たって位置し、この開口絞りＡＰＥは、凹面反射鏡Ｍ２からも同様にかなり隔たって位置している。この照明光は、凹面反射鏡Ｍ２で反射した後で、凸面反射鏡Ｍ３に近接して位置する中間像ＩＭＩで集束する。照明光は、反射鏡Ｍ３から凹面反射鏡Ｍ４に向けて送られ、ここで概ねコリメートされ、凸面反射鏡Ｍ５に向けて送られる。反射鏡Ｍ５で反射すると、光は凹面反射鏡Ｍ６に入射し、ここでテレセントリックに反射され（主光線が光軸ＯＡと平行になる）、像ＩＭに集束される。半導体ウェハは、通常は、この像ＩＭの位置に配置される。凹形状の光学面は、正の光学的なパワー（Ｐ）を有し、凸形状の光学面は、負の光学的なパワー（Ｎ）を有するので、この実施形態は、ＰＰＮＰＮＰとして特徴付けることができる。
【００３４】
この光学系を特徴付ける方法は数多くあるが、容易な方法の１つは、光学系を２つの群Ｇ１およびＧ２に分けることである。物体ＯＢから始まって、第１の群Ｇ１は、凹面反射鏡対Ｍ１およびＭ２からなる。この群は、反射鏡Ｍ２と反射鏡Ｍ３の間に、約−０．８倍の倍率で中間像ＩＭＩを形成する。残り４つの反射鏡（凸面反射鏡Ｍ３、凹面反射鏡Ｍ４、凸面反射鏡Ｍ５および凹面反射鏡Ｍ６）によって、第２の結像群ないしリレー群Ｇ２が構成される。この第２の群は、約−０．３倍の倍率で働き、像ＩＭにおいて物体ＯＢを４分の１に縮小する（この縮小比は、光学倍率の絶対値の逆数である）。
【００３５】
図１の第１の実施形態の光学的な規定を表１および表２に挙げる。非球面反射鏡面には、表中の記号Ａ（１）からＡ（６）を付す。Ａ（１）は反射鏡Ｍ１に対応し、Ａ（２）は反射鏡Ｍ２に対応し、等々、以下全て同様の対応関係になっている。さらに４つの面を加えると、この具体例による代表的な実施形態は完全に記述される。このうち、物体ＯＢおよび像ＩＭは平面を表し、リソグラフィ装置ではマスクおよびウェハが配置される。面の指定は、開口絞りＡＰＥおよび中間像ＩＭＩの位置についてもなされている。各面の名称の後側に並んで、頂点の曲率半径（Ｒ）および光学面間の頂点間隔を示す項目がさらに２つある。この特定の実施形態では、各面は、高次多項式によって変形した回転対称な円錐面である。非球面断面形状は、非球面のＫ、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥの値で一意的に決定される。各反射鏡は、４次、６次、８次、１０次および１２次の多項式の変形を用いている。ｚ軸（ｚ）方向における（１２次の）非球面のたわみは、以下の数式１で与えられる：
【数１】
2004516500.tif 000003
ここで、ｈは径方向の座標、ｃは面の頂点の曲率（１／Ｒ）、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＥは、それぞれ４次、６次、８次、１０次および１２次の変形の係数である。これらの係数は、表２に列挙されている。
【００３６】
この第１の好ましい実施形態の光学系は、極短紫外線（ＥＵＶ）または軟Ｘ線照射光で照明されるリングフィールド形状を投影するように構成されている。物体ＯＢにおける開口数ＮＡＯは、０．０５０ラジアンであり、４倍の縮小では、これは像ＩＭにおける開口数ＮＡの０．２０に相当する。物体ＯＢにおけるリングフィールド２１を図２に示す。これは、非球面反射鏡の頂点の各々を含む光軸から１１８ｍｍのところに中心を有する。このリングフィールドは、１１４ｍｍから１２２ｍｍまで延在して、８ｍｍの幅２３を持つ円弧状スリットを形成する。スキャン方向２７と直交する方向のリングフィールド２１の長さ寸法２５は、１０４ｍｍとなる。フィールドの中心点は、符号２９で示されている。４倍の縮小では、このリングフィールドは、像においてスキャン方向の幅が２．０ｍｍとなる。
【００３７】
光学的パワーを配分して開口絞りＡＰＥを配置した結果、入射角は十分に制御され、これによって、ＥＵＶまたは軟Ｘ線の多層膜コーティングと併用可能な構成になる。フィールド中心点２９からの主光線ＣＲによって測定すると、この光学系は、２．９°から１２．５°の範囲の非常に小さな入射角を有している。フィールド中心点２９からの主光線ＣＲに関する主光線入射角は、物体で５．２°、Ｍ１で６．５°、Ｍ２で５．０°、Ｍ３で１２．５°、Ｍ４で５．６°、Ｍ５で８．６°、Ｍ６で２．９°である。これらの小さな入射角は、ＥＵＶリソグラフィを可能にする鍵であるが、それは、（１）これらの小さな入射角が、多層膜によって引き起こされるリソグラフィ性能に悪影響を与える振幅収差および位相収差を最小限に抑え、（２）横方向にグレーデッド化（ｇａｒａｄｅｄ）されたコーティング・プロファイルをそれほど用いなくても済む簡略なコーティング設計を可能にするからである。不備のある構成（すなわちこれらの入射角を最小にすることができない構成）では、こうした多層膜によって引き起こされる振幅収差および位相収差が、公称線幅の２０％を優に超える限界寸法（ＣＤ）の収差を引き起こして、光学系が製造用途に使えなくなる恐れがある。
【００３８】
入射角が小さいことに加えて、好ましい光学系は、最大非球面偏差の小さな反射鏡を利用することによってますますＥＵＶリソグラフィを容易にする。最大のピーク偏差は、反射鏡Ｍ１に含まれる２５．０μｍである。その他の反射鏡は、０．５μｍから１４μｍの範囲の偏差を有する低リスクの非球面である。反射鏡面の非球面偏差が小さいので、ヌルレンズまたはコンピュータ生成ホログラムＣＧＨが不要で、可視光測定学による試験が容易になり、表面形状試験の精度が高くなる。非常に大きな最大偏差を有する非球面反射鏡は、リソグラフィ性能を実現するために必要な精度で測定することができないので、製造できない。
【００３９】
表３は、図１のＰＰＮＰＮＰ構成の性能をまとめたものである。この表から、この第１の好ましい実施形態が、３０ｎｍ程度の解像度のリソグラフィ性能を達成できることが分かる（ｋ１因子は約０．５と仮定）。開口絞りＡＰＥの位置は、凹形状の強い第２の反射鏡Ｍ２による３次非点収差の寄与がかなり小さくなるように選択される。大きく下方修正された第１の反射鏡Ｍ１による非点収差の寄与は、Ｍ１上の非球面偏差によるものであり、Ｍ３／Ｍ４の組合せによって相殺される。いかなる非球面も持たない光学系を考えると、開口絞りＡＰＥの配置はまた、第１の反射鏡Ｍ１および第２の反射鏡Ｍ２からの３次のコマ収差および歪曲収差の寄与を効果的に相殺する。第１の反射鏡Ｍ１に双曲線型断面形状を加えて、球面収差の寄与、コマ収差の寄与および非点収差の寄与が大幅に下方修正されるようにし、それにより収差の補正をさらに良好にして、残る波面収差（理想基準球面からの偏差）がきわめて小さくなるようにする。実際には、収差補正およびその結果生じる収差バランスにより、合成ＲＭＳ波面収差は低下してわずか０．０１２５λ（０．１７ｎｍ）となり、同時に静的な歪曲もフィールド全体にわたって２ｎｍ未満に修正される。
【００４０】
この投影光学系には、さらに、図１の光学系の開口数またはフィールドのいずれにおいてもスケール変更することができるという利点がある。例えば、エリアルイメージ（ａｅｒｉａｌ ｉｍａｇｅ）の変化を改善するために上記の概念をより大きな開口数に適用し、さほど強くないｋ１因子を用いながら３０ｎｍの解像度を可能にすることが望ましい。簡単なスケール変更実験の結果から、この好ましい実施形態は、より大きな開口数への斯かるスケール変換に容易に対応することが分かる。どのような変更も加えずに、表３に示す値の２０％増しとなる開口数０．２４で、合成二乗平均（ＲＭＳ）波面収差の分析を行った。合成ＲＭＳ波面収差は、０．０２８７λ（０．３８ｎｍ）となることが分かった。これはリソグラフィ品質の結像に対応する水準である。
【００４１】
図２において、スキャン方向に視野を拡大し、リソグラフィ装置が処理することができる１時間当たりのウェハ数（ＷＰＨ）を増加させることが望ましい。この考えは、面積が大きくなれば、単位時間当たりに転写することができる円弧状スリットも広くなるというものである。別の簡単なスケール変更実験の結果から、この好ましい実施形態は、フィールド幅の拡大に容易に対応することが分かる。どのような変更も加えずに、表３に示す値の５０％増しとなる幅３ｍｍの円弧状スリットについて合成ＲＭＳ波面収差の分析を行った。合成ＲＭＳ波面収差は、０．０２８５λ（０．３８ｎｍ）となることが分かった。これもやはり、リソグラフィ品質の結像に対応する水準である。
【００４２】
第２の好ましい実施形態
一般的な実施形態の第２の形態において、ＰＰＮＰＮＰ構成で配列した６個の反射鏡を備える極短紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィ用の投影光学系が示される。この第２の好ましい実施形態の平面図を、図３に示す。図３は、波長１３．４ｎｍでのＥＵＶリソグラフィ用に設計されたＰＰＮＰＮＰ構成を示している。第１の好ましい実施形態と同様に、この光学系も再結像しており、第´３１０号特許および第´０７９号特許の実施形態とは異なり、中間像ＩＭＩ´を第２の反射鏡対の前に位置づけている。この例では、中間像ＩＭＩ´は、反射鏡Ｍ２´と反射鏡Ｍ３´の間に位置し、反射鏡Ｍ５´における入射角の変動を小さくする一助となっている。この構成では、反射鏡Ｍ１´、Ｍ２´、Ｍ４´およびＭ６´上の平均入射角も小さくすることができる。これらの小さな入射角は、多層膜との良好な併用可能性を維持するために有利である。開口絞りＡＰＥ´は、Ｍ１´とＭ２´の間に位置し、いずれの反射鏡からもかなり離れている。その距離は例えば２００ｍｍ超となる。
【００４３】
第１の好ましい実施形態で概説した特徴の他に、この第２の好ましい実施形態では、第３の反射鏡Ｍ３´を、第１の反射鏡Ｍ１´の物体側に（すなわち第１の反射鏡Ｍ１´より物体ＯＢ´に近い位置に）位置づけることができることを開示している。この特徴は、第３の反射鏡は、第１の反射鏡に近接して（第´０７９号特許）、または第１の反射鏡の像側（第´３１０号特許）に位置しなければならないとする従来技術の開示とは大きく異なる。反射鏡Ｍ３´をこのように位置づけることにより、物体面ＯＢから像面ＩＭまでの全長（全トラック長）を約２５０ｍｍ短縮することができる。この全トラック長の減少は、第３の反射鏡を第１の反射鏡Ｍ１´の像側から第１の反射鏡Ｍ１´の物体側に移動させ、次いで反射鏡Ｍ１´と反射鏡Ｍ６´の間の距離を短縮することによって達成される。また、これにより、第３の反射鏡Ｍ３´の見かけの直径を、第１の反射鏡Ｍ１´または第２の反射鏡Ｍ２´のいずれか一方より小さくすることができる。これらの変更は、第２の反射鏡Ｍ２´で反射した主光線の角度条件に影響を与える。従来技術では、フィールド中心点からの主光線は、第２の反射鏡で反射された後で光軸から発散しなければならないと開示している（第号´３１０特許、第´０７９号特許など）が、ここでは、主光線ＣＲ´は光軸ＯＡ´に対してより平行な状態を考えている。この第２の実施形態では、この主光線ＣＲ´は、光軸ＯＡ´と全く同じに平行となる。この主光線の角度における変化は、十分に別個の極小点が形成されるよう、この構成における収差バランスに影響を与え、その結果、波面のゼルニケ分解に見られる残りの収差の組は、第１の好ましい実施形態のものとは異なるようになる。
【００４４】
図３のこの第２の好ましい実施形態の光学的規定を、表４および表５に挙げる。非球面反射鏡面には、表中の記号Ａ（１）からＡ（６）を付す。Ａ（１）は反射鏡Ｍ１に対応し、Ａ（２）は反射鏡Ｍ２に対応し、等々、以下同様の対応関係になっている。
【００４５】
第１の好ましい実施形態と同様に、物体ＯＢ´は、テレセントリックに結像する光束（像ＩＭ´において光軸ＯＡ´と平行な主光線）により、４倍の縮小でリングフィールド形状の像ＩＭ´に投影される。表６は、その性能をまとめたもので、この好ましい実施形態が波長１３．４ｎｍのリソグラフィ性能を発揮できることを実際に示すものである。第１の実施形態と比較するために、この第２の好ましい実施形態も、像ＩＭ´において０．２０の開口数ＮＡを用い、スキャン方向に幅２ｍｍのフィールドを投影する。この光学系は、各反射鏡における入射角が比較的小さいので、反射性多層膜コーティングと併用可能である。フィールド中心点２９´からの主光線ＣＲ´によって測定すると、入射角は、３．９°から１４．６°の範囲となる。フィールド中心点２９´からの主光線ＣＲ´についての正確な主光線入射角は、物体ＯＢ´で５．６°、Ｍ１で７．２°、Ｍ２で４．４°、Ｍ３で１４．６°、Ｍ４で８．８°、Ｍ５で９．７°、Ｍ６で３．９°である。この場合もやはり、これらの小さな入射角は、多層膜によって引き起こされるリソグラフィ性能に悪影響を与える振幅収差および位相収差を最小限に抑えるので、ＥＵＶリソグラフィを可能にする鍵である。
【００４６】
フィールド全体の合成ＲＭＳ波面収差は、０．０１３１λ（０．１８ｎｍ）であり、最も良好なフィールド点では０．００９５λ（０．１３ｎｍ）、最も悪いフィールド点では０．０１５７λ（０．２１ｎｍ）となる。主光線収差は、フィールド全体にわたって１ｎｍ未満に低減されている。テレセントリックな結像、高度に補正された波面、そして概ね皆無の歪曲の組合せが、軟Ｘ線または極短紫外線の波長におけるこの光学系の最新のリソグラフィへの適性を明らかに実証している。
【００４７】
この好ましい実施形態には、さらに、図３の光学系の開口数またはフィールドのいずれかをスケール変更して、さらに進んだ要求に対応できるという利点がある。簡単な開口数スケール変更実験の結果から、この好ましい実施形態は、より大きな開口数のスケール変更に容易に対応することが分かる。どのような変更も加えずに、表６に示す値の１０％増しとなる開口数０．２２で、合成二乗平均（ＲＭＳ）波面収差の分析を行った。合成ＲＭＳ波面収差は、０．０２７λ（０．３６ｎｍ）となることが分かった。これはリソグラフィ品質の結像に対応する水準である。
【００４８】
別の簡単なスケール変更実験の結果から、この好ましい実施形態は、フィールド幅の拡大に容易に対応することが分かる。どのような変更も加えずに、表６に示す値の５０％増しとなる幅３ｍｍの円弧状スリットについて合成ＲＭＳ波面収差の分析を行った。合成ＲＭＳ波面収差は、０．０２８λ（０．３８ｎｍ）となることが分かった。これもやはり、リソグラフィ品質の結像に対応する水準である。
【００４９】
第３の好ましい実施形態
第３の好ましい実施形態を図４に示す。第１および第２の好ましい実施形態と同様に、この光学系も、第１の反射鏡Ｍ１″と第２の反射鏡Ｍ２″の間に位置する物理的にアクセス可能な開口絞りＡＰＥ″を備えた再結像するＰＰＮＰＮＰ構成を用いている。さらに第１および第２の好ましい実施形態と同様に、中間像ＩＭＩ″は第２の反射鏡Ｍ２″と第３の反射鏡Ｍ３″の間に位置する。第２の実施形態と同様に、第３の反射鏡Ｍ３″は第１の反射鏡Ｍ１″の物体側に位置する。この特定の実施形態が第２の好ましい実施形態と異なる点は、フィールド中心点２９″からの主光線ＣＲ″が第２の反射鏡Ｍ２″で反射された後に光軸ＯＡ″に向かって収束し、それにより異なる特性を備えた別の有利な投影系を形成することである。
【００５０】
図４のこの第３の好ましい実施形態の光学的規定を、表７および表８に挙げる。表７は、頂点の曲率半径ならびにこれらの反射鏡間の光軸に沿った隔たりを示す。各反射鏡は非球面であり、表中の記号Ａ（１）からＡ（６）を付す。Ａ（１）は反射鏡Ｍ１″に対応し、Ａ（２）は反射鏡Ｍ２″に対応し、等々、以下同様の対応関係になっている。数式（１）による非球面の変形の規定を、表８に挙げる。表９に与えられる内容と合わせて、この好ましい実施形態の例示的な説明を開示する。
【００５１】
先の２つの好ましい実施形態と同様に、例えばマスクまたはレチクル上のパターンなどの物体ＯＢ″は、テレセントリックに結像する光束（像において光軸と平行な主光線）により、４倍の縮小でリングフィールド形状の像ＩＭ″に投影される。像の位置には、通常は半導体ウェハが配置される。表９には、その性能がまとめて示されており、この好ましい実施形態が波長１３．４ｎｍのリソグラフィ性能を発揮できることを実際に示している。比較のために、この第３の好ましい実施形態も、像ＩＭ″において０．２０の開口数ＮＡを利用し、スキャン方向に幅２ｍｍのフィールドを投影する。この光学系は、各反射鏡における入射角が比較的小さいので、反射性多層膜コーティングと併用可能である。フィールド中心点２９″からの主光線ＣＲ″によって測定すると、入射角は、３．９°から１３．９°の範囲となる。フィールド中心点からの正確な主光線入射角は、物体ＯＢ″で６．６°、Ｍ１で８．０°、Ｍ２で４．４°、Ｍ３で１３．９°、Ｍ４で８．６°、Ｍ５で９．６°、Ｍ６で３．９°である。この場合もやはり、これらの小さな入射角は、多層膜によって引き起こされるリソグラフィ性能に悪影響を与える振幅収差および位相収差を最小限に抑えるので、ＥＵＶリソグラフィを可能にする鍵である。
【００５２】
フィールド全体の合成波面収差は、０．０２０３λ（０．２７ｎｍ）であり、最も良好なフィールド点では０．０１４８λ（０．２０ｎｍ）、最も悪いフィールド点では０．０２４３λ（０．３３ｎｍ）となる。主光線収差は、フィールド全体にわたって１ｎｍ未満に低減されている。テレセントリックな結像、高度に補正された波面、そして概ね皆無の湾曲の組合せは、軟Ｘ線または極短紫外線の波長におけるこの光学系の最新のリソグラフィへの適性を明らかに実証している。この構成は、第２の好ましい実施形態と同様に、開口数またはフィールドがスケール変更されてもよい。
【００５３】
第１から第３の実施形態についての上述の光学的設計の説明は、ＥＵＶリソグラフィに有利な反射投影光学系の概念を実際に示すものである。これらの実施形態において、特に１３．４ｎｍ用ツールに使うものとして説明したが、その基本的な考え方は、この波長におけるリソグラフィ露光ツールとともに使用することに限定されるものではなく、電磁スペクトル中の軟Ｘ線領域に何らかの適したコーティング材料があれば、もっと短い波長でも長い波長でもよい。本発明の具体例の図面ならびに個別の実施形態について述べ、例証してきたが、本発明の範囲は、考察を行なったこれら特定の実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。したがって、これらの実施形態は限定的なものではなく具体例と見なされるべきもので、当業者なら、特許請求の範囲およびその均等物に記載されるような本発明の観点を逸脱することなく、これらの実施形態に様々な変更を加えることが可能であろうことを理解されたい。例えば、当業者なら、本明細書に記載の実施形態を再構成して、視野の拡大または開口数の増大あるいはそのいずれをも行い、解像度またはスループットの改善を達成することができる。
【００５４】
【表１】
2004516500.tif 000004
【００５５】
【表２】
2004516500.tif 000005
【００５６】
【表３】
2004516500.tif 000006
【００５７】
【表４】
2004516500.tif 000007
【００５８】
【表５】
2004516500.tif 000008
【００５９】
【表６】
2004516500.tif 000009
【００６０】
【表７】
2004516500.tif 000010
【００６１】
【表８】
2004516500.tif 000011
【００６２】
【表９】
2004516500.tif 000012
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の好ましい実施形態によるＥＵＶ投影光学系の平面図である。
【図２】好ましい実施形態による、物体における円弧状のリングフィールドの幾何形状を示す概略図である。
【図３】第２の好ましい実施形態によるＥＵＶ投影光学系の平面図である。
【図４】第３の好ましい実施形態によるＥＵＶ投影光学系の平面図である。
【符号の説明】
２１・・・リングフィールド
２３・・・リングフィールドの幅
２５・・・リングフィールドの長さ
２７・・・スキャン方向（走査方向）
２９・・・フィールド中心点
ＡＰＥ、ＡＰＥ´、ＡＰＥ″・・・開口絞り
ＣＲ、ＣＲ´、ＣＲ″・・・主光線
Ｇ１、Ｇ１´、Ｇ１″・・・第１の光学群
Ｇ２、Ｇ２´、Ｇ２″・・・第２の光学群
ＩＭ、ＩＭ´、ＩＭ″・・・像
ＩＭＩ、ＩＭＩ´、ＩＭＩ″・・・中間像
Ｍ１、Ｍ１´、Ｍ１″・・・第１の反射鏡
Ｍ２、Ｍ２´、Ｍ２″・・・第２の反射鏡
Ｍ３、Ｍ３´、Ｍ３″・・・第３の反射鏡
Ｍ４、Ｍ４´、Ｍ４″・・・第４の反射鏡
Ｍ５、Ｍ５´、Ｍ５″・・・第５の反射鏡
Ｍ６、Ｍ６´、Ｍ６″・・・第６の反射鏡
ＯＡ、ＯＡ´、ＯＡ″・・・光軸
ＯＢ、ＯＢ´、ＯＢ″・・・物体
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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