(57)【要約】少なくとも１つのフッ化物結晶レンズを持つ対物レンズ、それも特にマイクロリソグラフィ用投射照明装置向けの投射対物レンズ。複屈折の妨害的影響は、このレンズを、フッ化物結晶の｛１００｝結晶平面またはこれと等価な結晶平面にほぼ垂直なレンズ軸を持つ（１００）レンズとすることによって抑制される。少なくとも２つのフッ化物結晶レンズを持つ対物レンズの場合では、フッ化物結晶レンズを相互に捻れた状態で配置するのが好都合である。その場合フッ化物結晶レンズのレンズ軸は、（１００）結晶方向のほか（１１１）または（１１０）結晶方向に向けることもできる。複屈折の妨害的影響は、相互に捻れ配置された（１００）レンズのグループと相互に捻れ配置された（１１１）または（１１０）レンズのグループとを同時使用することによって一段と減少させることができる。複屈折の妨害的影響のさらなる減少は、光学素子の補償コーティングによって達成される。
2004526331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のレンズ（Ｌ６０１〜Ｌ６３０、Ｌ８０１〜Ｌ８１７）、少なくとも１つのフッ化物結晶からのレンズ（１）を持つ対物レンズ（６１１、７１１）、特にマイクロリソグラフィ用投射照明装置（８１）向けの投射対物レンズであって、
少なくとも１つのレンズ（１）が、｛１００｝結晶平面またはフッ化物結晶のそれと等価な結晶平面にほぼ垂直であるレンズ軸（ＥＡ）を持つ（１００）レンズであることを特徴とする対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項２】
（１００）レンズが対称軸を持つ回転対称なレンズであり、その対称軸が（１００）レンズのレンズ軸（ＥＡ）と重なる請求項１に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項３】
（１００）レンズのレンズ軸が対物レンズ（６１１、７１１）の光軸（ＯＡ）と重なる請求項１ないし２のいずれか一項に記載の光軸（ＯＡ）を持つ対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項４】
対物レンズ（６１１、７１１）内で光線が対象物平面（Ｏ）から像平面（Ｏ’）に通っていて、（１００）レンズ内で少なくとも１つの光線（６０９、７１３、７１５）がレンズ軸に対し２５°を超える、とりわけ３０°を超える光線角を形成している請求項１ないし３のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項５】
対物レンズ（６１１、７１１）内で光線が対象物平面（Ｏ）から像平面（Ｏ’）に通っていて、ＮＡを像側開口数、ｎFKをフッ化物結晶の屈折率としたとき、（１００）レンズ内ですべての光線がレンズ軸に対し最高４５°、とりわけ最高ａｒｃｓｉｎ（ＮＡ／ｎFK）の光線角を形成している請求項１ないし４のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項６】
絞り平面（ＡＰＥ）と（１００）レンズがそれぞれある直径を有しており、レンズ直径が絞り直径の８５％未満、とりわけ８０％未満である請求項１ないし５のいずれか一項に記載の絞り平面（ＡＰＥ）を持つ対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項７】
（１００）レンズ（Ｌ６３０、Ｌ８１７）が像平面（Ｏ’）に最も近いレンズである請求項１ないし６のいずれか一項に記載の像平面（Ｏ’）を持つ対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項８】
それぞれがほぼ主結晶方向に向いているレンズ軸を持つ、フッ化物結晶から成る少なくとも２つのレンズまたはレンズ部品を有していて、
その際にそれぞれ方位角αR、開口角θRおよび互いに直交する２つの直線偏光状態における光路差ΔＯＰＬを示す光線を含む光線束が像平面（Ｏ’）の像点に入射する対物レンズ（６１１、７１１）、それも特にマイクロリソグラフィ用投射照明装置向けの投射対物レンズであって、レンズ軸が同一の主結晶方向に向いていて、レンズ軸の周りに相互に捻れた状態で配置されているのではないレンズまたはレンズ部品と比較して、方位角αRおよび開口角θRの関数としての光線束の光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）が大幅に低い値を示すように、レンズまたはレンズ部品がレンズ軸の周りに捻れた状態で配置されていることを特徴とする対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項９】
所定の開口角θ0に対して方位角αRの関数としての光路差ΔＯＰＬが３０％未満、とりわけ２０％未満の範囲を変動する請求項８に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項１０】
レンズまたはレンズ部品それぞれが複屈折分布Δｎ（αL、θL）を示し、その場合その複屈折値Δｎがレンズ軸に垂直な基準方向に対する方位角αLおよびレンズ軸に対する開口角θRに依存している、
複屈折分布Δｎ（αL、θL）がｋ方位対称を有している、
個々のレンズまたはレンズ部品の基準方向間で回転角γが決められ、ｎ個のレンズまたはｎ個のレンズ部品のいくつかが１グループを形成し、それらのレンズ軸が同一の主結晶方向またはそれと等価な主結晶方向を向き、複屈折分布Δｎ（αL、θL）が基準方向に対し同一の方位経過を示しており、ｍを整数としたとき、同グループのそれぞれ２つずつのレンズまたはレンズ部品間における回転角γについて
γ＝３６０°／（ｋ・ｎ）＋ｍ・３６０°／ｋ±１０°が成り立つ請求項８または９のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項１１】
レンズ内またはレンズ部品内にある光線束の最外開口光線（６０９、７１３、７１５）がそれぞれ開口角θLを取り、当該グループのレンズ内またはレンズ部品内における開口角θLが最大３０％、とりわけ最大２０％変動する請求項１０に記載の対物レンズ。
【請求項１２】
レンズ内またはレンズ部品内にある光線束の最外開口光線（６０９、７１３、７１５）がそれぞれ光路ＲＬL分進行し、当該グループのレンズ内またはレンズ部品内における光路ＲＬLが最大３０％、とりわけ最大２０％変動する請求項１０または１１のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項１３】
同グループの個々のレンズまたはレンズ部品において回転角γ＝０°で測定した、光線束の最外開口光線（６０９、７１３、７１５）についての光路差ΔＯＰＬが３０％、とりわけ２０％変動する請求項１０ないし１２のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項１４】
グループが２〜４つのレンズまたはレンズ部品を有している請求項１０ないし１３のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項１５】
同グループのレンズ（Ｌ６２９、Ｌ６３０）またはレンズ部品が隣接して配置されている、とりわけ相互に圧着されている請求項１４に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項１６】
レンズまたはレンズ部品それぞれが複屈折分布Δｎ（αL、θL）を呈し、その場合その複屈折値Δｎがレンズ軸に垂直な基準方向に対する方位角αLおよびレンズ軸に対する開口角θRに依存している、
複屈折分布Δｎ（αL、θL）がｋ方位対称を有している、
個々のレンズまたはレンズ部品の基準方向間で回転角γが決められ、ｎ個の従グループが１グループを形成し、そのレンズまたはレンズ部品のレンズ軸が同一の主結晶方向またはそれと等価な主結晶方向を向いており、複屈折分布Δｎ（αL、θL）が基準方向に対し同一の方位経過を示しており、ｎ個の従グループがそれぞれ少なくとも１つのレンズまたはレンズ部品を有しており、
ｌを整数としたとき、同従グループのレンズまたはレンズ部品間における回転角γについてγ＝ｌ・３６０°／ｋ±１０°が成り立ち、
ｍを整数としたとき、異なった従グループからのそれぞれ２つのレンズまたはレンズ部品間における回転角γについて
γ＝３６０°／（ｋ・ｎ）＋ｍ・３６０°／ｋ±１０°
が成り立つ請求項８または９のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項１７】
対物レンズ（６１１、７１１）が、それぞれ相互に捻れ配置されたレンズまたはレンズ部品を持つ、少なくとも２つのグループを有している請求項１０ないし１６のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項１８】
レンズ軸が＜１１１＞結晶方向またはそれと等価な主結晶方向に向いており、レンズまたはレンズ部品の複屈折分布Δｎ（αL、θL）が３方位対称を示している請求項８ないし１７のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項１９】
レンズ軸が＜１００＞結晶方向またはそれと等価な主結晶方向に向いており、レンズまたはレンズ部品の複屈折分布Δｎ（αL、θL）が４方位対称を示している請求項８ないし１７のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項２０】
レンズ軸が＜１１０＞結晶方向またはそれと等価な主結晶方向に向いており、レンズまたはレンズ部品の複屈折分布Δｎ（αL、θL）が２方位対称を示している請求項８ないし１７のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項２１】
第１グループのレンズまたはレンズ部品のレンズ軸が＜１００＞結晶方向またはそれと等価な主結晶方向に向いており、第２グループのレンズまたはレンズ部品のレンズ軸が＜１１１＞結晶方向またはそれと等価な主結晶方向に向いている請求項８ないし２０のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項２２】
第１グループのレンズまたはレンズ部品のレンズ軸が＜１００＞結晶方向またはそれと等価な主結晶方向に向いており、第２グループのレンズまたはレンズ部品のレンズ軸が＜１１０＞結晶方向またはそれと等価な主結晶方向に向いている請求項８ないし２０のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項２３】
光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）が、第１グループ全体のレンズおよびレンズ部品に起因する第１光路差分布ΔＯＰＬ1（αR、θR）と第２グループ全体のレンズおよびレンズ部品に起因する第２光路差分布ΔＯＰＬ2（αR、θR）から合成されており、第１光路差分布ΔＯＰＬ1（αR、θR）の最大値が第２光路差分布ΔＯＰＬ2（αR、θR）の最大値と最大３０％、とりわけ最大２０％異なっている請求項２１または２２のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項２４】
レンズまたはレンズ部品が光学面を持つ多数の光学素子に属しており、その際に少なくとも１つの光学面が補償コーティング（６１３）でコートされており、その補償コーティング（６１３）が、方位角αRと開口角θRの関数としての光線束の光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）が補償コーティングなしの対物レンズに比較して大幅に低い値を示すように構成されている請求項８ないし２３のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１）。
【請求項２５】
補償コーティング（６１３）を施された光学素子（Ｌ６３０）が素子軸を有し、その補償コーティング（６１３）が実効複屈折分布を示している、ただし、その実効複屈折値が素子軸に垂直な基準方向に対する方位角αFおよび素子軸に対する開口角θFに依存している請求項２４に記載の対物レンズ（６１１）。
【請求項２６】
開口角θF＝０°における補償コーティング（６１３）の実効複屈折分布がほぼ０である請求項２５に記載の対物レンズ（６１１）。
【請求項２７】
実効複屈折分布が一次的には開口角θFにのみ依存する請求項２５および２６のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１）。
【請求項２８】
補償コーティング（６１３）のなされた光学素子（Ｌ６３０）がフッ化物結晶から成るレンズの１つであり、素子軸がフッ化物結晶からなるレンズのレンズ軸である請求項２４ないし２７のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１）。
【請求項２９】
複数の光学素子に補償コーティングが施されている請求項２４ないし２８のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１）。
【請求項３０】
すべての光学素子に補償コーティングが施されている請求項２４ないし２９のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１）。
【請求項３１】
フッ化物結晶がフッ化カルシウム結晶、フッ化ストロンチウム結晶またはフッ化バリウム結晶である請求項１ないし３０のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項３２】
互いに直交する２つの直線偏光状態においてそれぞれ光路差ΔＯＰＬが現われる光線を含む光線束が像面（Ｏ’）において像点に入射する場合での光学面を持つ複数の光学素子、なかでもフッ化物結晶からのレンズを擁する対物レンズ（６１１）、それも特にマイクロリソグラフィ用投射照明装置向けの投射対物レンズであって、
少なくとも１つの光学面が補償コーティング（６１３）されており、その場合光線束の光路差ΔＯＰＬが、補償コーティングのなされていない対物レンズの場合に比較して大幅に低い値を示すように、補償コーティングが構成されていることを特徴とする対物レンズ（６１１）。
【請求項３３】
補償コーティング（６１３）のなされた光学素子（Ｌ６３０）が素子軸を有し、その補償コーティング（６１３）が実効複屈折分布を示しており、その実効複屈折値が素子軸に垂直な基準方向に対する方位角αFおよび素子軸に対する開口角θFに依存している請求項３２に記載の対物レンズ（６１１）。
【請求項３４】
開口角θF＝０°における補償コーティング（６１３）の実効複屈折分布がほぼ０である請求項３３に記載の対物レンズ（６１１）。
【請求項３５】
補償コーティング（６１３）の実効複屈折分布が一次的には開口角θFに応じた請求項３３および３４のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１）。
【請求項３６】
補償コーティング（６１３）のなされた光学素子（Ｌ６３０）が取り換え可能である請求項３３ないし３７のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１）。
【請求項３７】
少なくとも２つの光学素子がフッ化物結晶からなるレンズまたはレンズ部品であり、そのレンズまたはレンズ部品がレンズ軸を有していて、
その際に、レンズ軸が同一の主結晶方向に向いた、レンズ軸の周りに相互に捻れ配置されていないレンズまたはレンズ部品に比較して、方位角αRおよび開口角θRの関数としての光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）が大幅に低い値を示すように、レンズまたはレンズ部品がレンズ軸の周りに相互に捻れた状態で配置されている請求項３２ないし３６のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１）。
【請求項３８】
所定の開口角θ0における方位角αRの関数としての光路差ΔＯＰＬが３０％未満、特に２０％未満の範囲で変動する請求項３７に記載の対物レンズ（６１１）。
【請求項３９】
レンズまたはレンズ部品それぞれが複屈折分布Δｎ（αL、θL）を示し、その際に、その複屈折値Δｎがレンズ軸に垂直な基準方向に対する方位角αLおよびレンズ軸に対する開口角θRに依存しており、
複屈折分布Δｎ（αL、θL）がｋ方位対称を有しており、
個々のレンズまたはレンズ部品の基準方向間で回転角γが定義され、ｎ個のレンズまたはｎ個のレンズ部品のいくつかが１グループを形成し、それらのレンズ軸が同一の主結晶方向またはそれと等価な主結晶方向を向いており、複屈折分布Δｎ（αL、θL）が基準方向に対し同一の方位経過を示しており、ｍを整数としたとき、同グループのそれぞれ２つずつのレンズまたはレンズ部品間における回転角γについて
γ＝３６０°／（ｋ・ｎ）＋ｍ・３６０°／ｋ±１０°
が成り立つ請求項３７または３８のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１）。
【請求項４０】
レンズまたはレンズ部品それぞれが複屈折分布Δｎ（αL、θL）を示し、その場合その複屈折値Δｎがレンズ軸に垂直な基準方向に対する方位角αLおよびレンズ軸に対する開口角θRに依存しており、
複屈折分布Δｎ（αL、θL）がｋ方位対称を有しており、
個々のレンズまたはレンズ部品の基準方向間で回転角γが定義され、ｎ個の従グループのいくつかが１グループを形成し、そのレンズまたはレンズ部品のレンズ軸が同一の主結晶方向またはそれと等価な主結晶方向を向いており、複屈折分布Δｎ（αL、θL）が基準方向に対し同一の方位経過を示しており、ｎ個の従グループがそれぞれ少なくとも１つのレンズまたはレンズ部品を有しており、
ｌを整数としたとき、同従グループのレンズまたはレンズ部品間における回転角γについてγ＝ｌ・３６０°／ｋ±１０°が成り立ち、
ｍを整数としたとき、異なった従グループからのそれぞれ２つのレンズまたはレンズ部品間における回転角γについて
γ＝３６０°／（ｋ・ｎ）＋ｍ・３６０°／ｋ±１０°
が成り立つ請求項３７または３８のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１）。
【請求項４１】
補償コーティング（６１３）を施された光学素子（Ｌ６３０）がフッ化物結晶からなるレンズであり、素子軸がフッ化物結晶からなるレンズのレンズ軸である請求項３７ないし４０のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１）。
【請求項４２】
複数の光学素子に補償コーティングが施されている請求項３２ないし４１のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１）。
【請求項４３】
対物レンズ（６１１、７１１）が像側の開口数ＮＡを持ち、その像側開口数ＮＡが０．７より大きく、特に０．８より大きい請求項１ないし４２のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項４４】
対物レンズ（６１１、７１１）が２００ｎｍ未満の波長向けに設計されている請求項１ないし４３のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項４５】
対物レンズ（６１１、７１１）が１６０ｎｍ未満の波長向けに設計されている請求項１ないし４４のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項４６】
対物レンズ（６１１）が屈折性の対物レンズである請求項１ないし４５のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１）。
【請求項４７】
対物レンズ（７１１）がレンズおよび少なくとも１つのミラー（Ｓｐ２）を持つ反射屈折性の対物レンズ（７１１）である請求項１ないし４５のいずれか一項に記載の対物レンズ（７１１）。
【請求項４８】
すべてのレンズがフッ化カルシウム製である請求項１ないし４７のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【請求項４９】
照明システム（８３）、
マスク（８９）の持つ構造を感光性基板（８１５）に結像させる請求項１ないし４８のいずれか一項に記載の対物レンズ（８５）を有するマイクロリソグラフィ用投射照明装置（８１）。
【請求項５０】
請求項４９に記載のマイクロリソグラフィ用投射照明装置（８１）による半導体構成素子の製造方法。
【請求項５１】
それぞれほぼ主結晶方向に向いたレンズ軸を持つ、フッ化物結晶から成る少なくとも２つのレンズまたはレンズ部品を有する対物レンズ（６１１、７１１）、特にマイクロリソグラフィ用投射照明装置向けの投射対物レンズの製造方法であって、
それぞれ方位角αR、開口角θRおよび互いに直交する２つの直線偏光状態における像平面での光路差ΔＯＰＬを示す光線を含む光線束について、レンズまたはレンズ部品における光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）が測定されること、レンズ軸が同一の主結晶方向に向いていて、レンズ軸の周りに相互に捻れた状態で配置されているのではないレンズまたはレンズ部品に比較して、光線束の光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）が大幅に低い値を示すように、レンズまたはレンズ部品がレンズ軸の周りに捻れた状態で配置されていることを特徴とする方法。
【請求項５２】
対物レンズ（６１１、７１１）がレンズまたはレンズ部品を含む第１グループおよびレンズまたはレンズ部品を含む第２グループを有しており、第１グループのレンズまたはレンズ部品のレンズ軸が＜１００＞結晶方向またはそれと等価な主結晶方向に向いており、第２グループのレンズまたはレンズ部品のレンズ軸が＜１１１＞結晶方向またはそれと等価な主結晶方向に向いている請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
対物レンズ（６１１、７１１）がレンズまたはレンズ部品を含む第１グループおよびレンズまたはレンズ部品を含む第２グループを有しており、第１グループのレンズまたはレンズ部品のレンズ軸が＜１００＞結晶方向またはそれと等価な主結晶方向に向いており、第２グループのレンズまたはレンズ部品のレンズ軸が＜１１０＞結晶方向またはそれと等価な主結晶方向に向いている請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
それぞれ方位角αR、開口角θRおよび互いに直交する２つの直線偏光状態における像平面での光路差ΔＯＰＬを示す光線を含む光線束について、光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）が測定され、
その光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）から、光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）縮小のための補償コーティングの実効複屈折分布が測定され、
その補償コーティングの実効複屈折値が、光学素子の素子軸に垂直な基準方向を基準とした方位角αFおよび素子軸を基準とした開口角θFに依存しており、その複屈折分布から補償コーティング（６１３）の構成が決定され、
対物レンズ（６１１）の光学素子（Ｌ６３０）に補償コーティング（６１３）が施される請求項５１ないし５３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５５】
対物レンズ（６１１）が光学面を持つ複数の光学素子、特にフッ化物結晶からなるレンズを有し、
少なくとも１つの光学素子（Ｌ６３０）が取り換え可能であり、
それぞれ方位角αR、開口角θRおよび互いに直交する２つの直線偏光状態における像平面での光路差ΔＯＰＬを示す光線を含む光線束が像面（Ｏ’）において像点に入射し、
光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）が測定され、
その光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）から、補償コーティング（６１３）の実効複屈折分布が測定され、その実効複屈折値が、光学素子の素子軸に垂直な基準方向を基準とした方位角αFおよび素子軸を基準とした開口角θFに依存しており、その実効複屈折分布から補償コーティング（６１３）の構成が決定され、取り換え可能な光学素子（Ｌ６３０）が対物レンズから取り除かれ、
取り換え可能な光学素子（Ｌ６３０）に補償コーティング（６１３）が施され、補償コーティング（６１３）を施された取り換え可能な光学素子（Ｌ６３０）が再び対物レンズ（６１１）に組み込まれる、対物レンズ（６１１）における、特にマイクロリソグラフィ用投射照明装置向けの投射対物レンズにおける複屈折作用の補償のための方法。
【請求項５６】
結晶方位が相互に捻れた位置関係の結晶素材、好ましくはフッ化物結晶、特にフッ化カルシウムから成る複数の平板が、光学的に継目なく接合され、それも特に圧着され、引き続き一様な未加工材として成形加工され、研磨されることを特徴とするレンズ製造方法。
【請求項５７】
平板それぞれが複屈折分布Δｎ（αL、θL）を示し、その際に、その複屈折値Δｎが、レンズ軸に垂直な基準方向に対する方位角αLおよびレンズ軸に対する開口角θRに依存していて、しかもｋ方位対称を持ち、
ｎ枚の平板の面法線が同一の主結晶方向またはそれと等価な主結晶方向を向いており、複屈折分布Δｎ（αL、θL）が基準方向に対し同一の方位経過を示し、
その場合個別平板の基準方向間で回転角γが決められ、ｍを整数としたとき、２枚の平板間の回転角γについて
γ＝３６０°／（ｋ・ｎ）＋ｍ・３６０°／ｋ±１０°
が成り立つ請求項５６に記載のレンズ製造方法。
【請求項５８】
２枚の平板が継目なく接合される請求項５７に記載のレンズ製造方法。
【請求項５９】
平板がほぼ同じ厚さになる請求項５７および５８のいずれか一項に記載のレンズ製造方法。
【請求項６０】
第１平板の面法線が＜１１１＞結晶方向またはそれと等価な主結晶方向に向いており、第２平板の面法線が＜１００＞結晶方向またはそれと等価な主結晶方向に向いている請求項５６ないし５９のいずれか一項に記載のレンズ製造方法。
【請求項６１】
第１平板がそれぞれほぼ同じ第１の厚さを持ち、第２平板がそれぞれほぼ同じ第２の厚さを持ち、第２の厚さの総和に対する第１の厚さの総和の比が１．５±０．２である請求項６０に記載のレンズ製造方法。
【請求項６２】
第１平板の面法線が＜１１０＞結晶方向またはそれと等価な主結晶方向に向いており、第２平板の面法線が＜１００＞結晶方向またはそれと等価な主結晶方向に向いている請求項５６ないし５９のいずれか一項に記載のレンズ製造方法。
【請求項６３】
第１平板がそれぞれほぼ同じ第１の厚さを持ち、第２平板がそれぞれほぼ同じ第２の厚さを持ち、第２の厚さの総和に対する第１の厚さの総和の比が４．０±０．４である請求項６２に記載のレンズ製造方法。
【請求項６４】
２枚の第１平板が１枚の第２平板と光学的に継目なく接合される請求項６２および６３のいずれか一項に記載のレンズ製造方法。
【請求項６５】
４枚の第１平板が２枚の第２平板と光学的に継目なく接合される請求項６２および６３のいずれか一項に記載のレンズ製造方法。
【請求項６６】
請求項５６ないし６５のいずれか一項に記載の製造を特徴とするレンズ。
【請求項６７】
請求項６６に記載のレンズを含むことを特徴とする対物レンズ（６１１、７１１）、特にマイクロリソグラフィ用投射照明装置（８１）向けの投射対物レンズ。
【請求項６８】
請求項６６に記載のレンズ（Ｌ６２９、Ｌ６３０）を含むことを特徴とする請求項１ないし４８の少なくとも一項に記載のレンズ（６１１、７１１）。
【請求項６９】
対物レンズ（６１１、７１１）、特にマイクロリソグラフィ用投射照明装置向けの投射対物レンズに使用されるレンズまたはレンズ部品の製造における予備段階として、立方晶系構造を持つ結晶素材から光学未加工品を製造するための方法であって、下記の作業ステップ、すなわち
ａ）結晶構造内部で決められている配向した第１結晶方向の方位を決定すること、
ｂ）第１結晶方向が光学未加工品の光学未加工面に対してほぼ垂直になるように光学未加工品を加工すること、
ｃ）基準方向は第１結晶方向に垂直な位置にある平面への第２結晶方向の投射であり、第１結晶方向と第２結晶方向は０°とは異なる角度をなすものとして第１結晶方向に垂直な基準方向を決定すること、
ｄ）光学未加工品または光学未加工品の保持フレームに基準方向をマーキングすることを特徴とする方法。
【請求項７０】
第１結晶方向の位置が、この第１結晶方向に対応する第１結晶平面群のブラッグ反射の方向の測定によって決定される請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
第１結晶軸の位置が、光学未加工品の入射面に垂直な軸を基準に相互に捻れた位置にある複数の測定位置において計測された、結晶平面群のブラッグ反射方向の比較により決定される請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
第１結晶方向が、＜１００＞結晶方向または＜１１１＞結晶方向または＜１１０＞結晶方向またはこれらの結晶方向と等価な結晶方向に向いている請求項６９ないし７１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７３】
結晶素材がフッ化カルシウム、フッ化ストロンチウムまたはフッ化バリウムである請求項６９ないし７２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７４】
基準方向の位置が、第２結晶軸に対応する結晶平面グループのブラッグ反射の方向測定によって決定される請求項６９ないし７３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７５】
基準方向の位置がラウエ法を利用して決定される請求項６９ないし７３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７６】
第１結晶方向に対して垂直な位置にある平面への投射が、基準方向に対して平行になる光線が、互いに直交する２つの直線偏光状態において最大または最小の光路差を示す請求項６９ないし７５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７７】
第１結晶軸が＜１００＞結晶方向または＜１１１＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向に向いており、第１結晶方向に垂直な位置にある平面への第２結晶方向の投射が、第１結晶方向に垂直な位置にある平面への＜１１０＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向の投射に平行になる請求項６９ないし７６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７８】
第１結晶軸が＜１１１＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向に向いており、第２結晶軸が＜３３１＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向に向いている請求項７２ないし７７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７９】
ブラッグ測定光線の通過した光学未加工品の素材領域が平坦化される請求項７０ないし７８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８０】
対物レンズ（６１１、７１１）、特にマイクロリソグラフィ用投射照明装置向けの投射対物レンズに使用されるレンズまたはレンズ部品を製造するための原料製品としての立方晶系構造の結晶素材から成る光学未加工品であって、
その光学未加工品または光学未加工品の保持フレームには、第１結晶方向に垂直であり、第１結晶方向に垂直な位置にある平面への第２結晶方向の投射である基準方向を表示するマーキングが付けられており、その際に第１結晶方向と第２結晶方向が０°とは異なる角度を形成している光学未加工品。
【請求項８１】
請求項６９ないし７９のいずれか一項に記載の方法に従って製造された請求項８０に記載の光学未加工品。
【請求項８２】
請求項８０または８１のいずれか一項に記載の光学未加工品からレンズまたはレンズ部品を製造する方法であって、下記の作業ステップ、すなわち
ｅ）第１結晶軸の方向がレンズ軸にほぼ平行になるようにレンズまたはレンズ部品を成形することを特徴とする方法。
【請求項８３】
立方晶系構造を持つ結晶素材からなる光学未加工品からレンズまたはレンズ部品を製造する方法であって、下記の作業ステップ、すなわち
ａ１）結晶構造内部で決められている配向した第１結晶軸の方向がレンズ軸にほぼ平行になるようにレンズまたはレンズ部品を成形すること、
ｂ１）基準方向は第１結晶方向に垂直な位置にある平面への第２結晶方向の投射であり、第１結晶方向と第２結晶方向は０°とは異なる角度をなすものとして、第１結晶方向に垂直である基準方向を決定すること、
ｃ１）レンズまたはレンズ部品、あるいはレンズまたはレンズ部品の保持フレームに基準方向をマーキングすること
を特徴とする方法。
【請求項８４】
第１結晶方向が、＜１００＞結晶方向または＜１１１＞結晶方向または＜１１０＞結晶方向またはこれらの結晶方向と等価な結晶方向に向いている請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
結晶素材がフッ化カルシウム、フッ化ストロンチウムまたはフッ化バリウムである請求項８３または８４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８６】
基準方向の位置が、第２結晶軸に対応する結晶平面グループのブラッグ反射の方向測定によって決定される請求項８３ないし８５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８７】
基準方向の位置がラウエ法を利用して決定される請求項８３ないし８６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８８】
第１結晶方向に対して垂直な位置にある平面への投射が基準方向に対して平行になる光線が、互いに直交する２つの直線偏光状態において最大または最小の光路差を示す請求項８３ないし８７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８９】
第１結晶軸が＜１００＞結晶方向または＜１１１＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向に向いており、第１結晶方向に垂直な位置にある平面への第２結晶方向の投射が、第１結晶方向に垂直な位置にある平面への＜１１０＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向の投射に平行になる請求項８３ないし８８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９０】
成形の際、ブラッグ測定光線の通過したレンズまたはレンズ部品の素材領域が平坦化される請求項８６ないし８９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９１】
対物レンズ（６１１、７１１）、特にマイクロリソグラフィ用投射照明装置向けの投射対物レンズに使用されるレンズまたはレンズ部品であって、
そのレンズまたはレンズ部品のレンズ軸が第１結晶軸の方向を向いており、
レンズまたはレンズ部品、あるいはレンズまたはレンズ部品の保持フレームには、第１結晶方向に垂直である、かつ第１結晶方向に垂直な位置にある平面への第２結晶方向の投射である基準方向を表示するマーキングが付けられており、
その場合第１結晶方向と第２結晶方向が０°とは異なる角度を形成しているレンズまたはレンズ部品。
【請求項９２】
レンズまたはレンズ部品が請求項８２ないし９０のいずれか一項の記載に従って製造される請求項９１に記載のレンズまたはレンズ部品。
【請求項９３】
対物レンズ（６１１、７１１）が請求項９１または９２のいずれか一項に記載のレンズまたはレンズ部品を含む請求項８ないし４８のいずれか一項に記載の対物レンズ（６１１、７１１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１のプレアンブルに基づく対物レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の投射対物レンズはＵＳ６，２０１，６３４から公知である。それには、フッ化物結晶レンズの製造において応力性複屈折を最小限に抑えるために、レンズ軸がフッ化物結晶の｛１１１｝結晶平面に対して理想的には垂直に向けられていることが開示されている。ＵＳ６，２０１，６３４では、フッ化物結晶が固有複屈折を持たないことが前提に置かれている。
【０００３】
しかし、インターネット文献「ＣａＦ２内における固有複屈折の予備的測定」（Ｊｏｈｎ  Ｈ．Ｂｕｒｎｅｔｔ、Ｅｒｉｃ  Ｌ．ＳｈｉｒｌｅｙおよびＺａｃｈａｒｙ  Ｈ．Ｌｅｖｉｎｅ著／ＮＩＳＴ  Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ  ＭＤ  ２０８９９  ＵＳＡ）（２００１年５月７日発表）から、フッ化カルシウムの単結晶は応力誘起性でない、つまり固有の複屈折も有していることが公知である。そこに報告された測定結果によると、フッ化カルシウムの＜１１０＞結晶方向での光線伝播の場合、波長λ＝１５６．１ｎｍでは（６．５±０．４）ｎｍ／ｃｍ、波長λ＝１９３．０９ｎｍでは（３．６±０．２）ｎｍ／ｃｍおよび波長λ＝２５３．６５ｎｍでは（１．２±０．１）ｎｍ／ｃｍの複屈折が現われる。それに対し、＜１００＞結晶方向および＜１１１＞結晶方向での光線伝播の場合、理論的にも予見される通り、フッ化カルシウムに固有複屈折は現われない。このように、固有複屈折は方向に強く依存していて、波長が短くなると共に明白に増大する。
【０００４】
結晶方向は、以下では記号“＜”と“＞”の間に、結晶平面は記号“｛”と“｝”の間に表示する。その場合、結晶方向は常に対応結晶平面の面法線の方向を指し示している。したがって、結晶方向＜１００＞は結晶平面｛１００｝の面法線方向を指している。ここでの観察対象であるフッ化物結晶が属する立方体結晶は、主結晶方向＜１１０＞、＜１￣１０＞、＜１￣１０＞、＜１￣１￣０＞、＜１０１＞、＜１０１￣＞、＜１￣０１＞、＜１￣０１￣＞、＜０１１＞、＜０１￣１＞、＜０１１￣＞、＜０１￣１￣＞、＜１１１＞、＜１￣１￣１￣＞、＜１￣１￣１＞、＜１￣１１￣＞、＜１１￣１￣＞、＜１￣１１＞、＜１１￣１＞、＜１１１￣＞、＜１００＞、＜０１０＞、＜００１＞、＜１￣００＞、＜０１￣０＞および＜００１￣＞を有している。主結晶方向＜１００＞、＜０１０＞、＜００１＞、＜１￣００＞、＜０１￣０＞および＜００１￣＞は立方体結晶の対称特性を有していて互いに等価なので、以下では、これらの主結晶方向の１つを指し示す結晶方向には接頭辞“（１００）”を付ける。これら主結晶方向の１つに垂直な結晶平面には、それに対応して接頭辞“（１００）”を付ける。主結晶方向＜１１０＞、＜１￣１０＞、＜１￣１０＞、＜１￣１￣０＞、＜１０１＞、＜１０１￣＞、＜１￣０１＞、＜１￣０１￣＞、＜０１１＞、＜０１￣１＞、＜０１１￣＞、および＜０１￣１￣＞も同様に互いに等価なので、以下では、これらの主結晶方向の１つを指し示す結晶方向に接頭辞“（１１０）”を付ける。これら主結晶方向の１つに垂直な結晶平面には、それに対応して接頭辞“（１１０）”を付ける。主結晶方向＜１１１＞、＜１￣１￣１￣＞、＜１￣１￣１＞、＜１￣１１￣＞、＜１１￣１￣＞、＜１￣１１＞、＜１１￣１＞および＜１１１￣＞も同様に互いに等価なので、以下では、これらの主結晶方向の１つを指し示す結晶方向に接頭辞“（１１１）”を付ける。これら主結晶方向の１つに垂直な結晶平面には、それに対応して接頭辞“（１１１）”を付ける。以下において、上記の主結晶方向の１つについて明らかになった事柄は、等価な主結晶方向にも常に当てはまる。（訳注：本明細書中“￣”は実際にはベクトル表示と同じようにその前の数字の上に付く。）
【０００５】
投射対物レンズおよびマイクロリソグラフィ用投射照明装置は、例えば本出願人の特許出願ＰＣＴ／ＥＰ００／１３１４８（ＷＯ  １５０１７１  Ａ１）およびその中で引用された文献から公知である。同出願の実施形態に、操作波長１９３ｎｍおよび１５７ｎｍにおいて開口数０．８および０．９の適切な純屈折性および反射屈折性の投射対物レンズが示されている。
【０００６】
出願人整理番号０１０５５Ｐ、２００１年５月１５日提出の特許出願「マイクロリソグラフィの投射照明装置、光学システムおよび製法」（ＤＥ  １０１２３７２５．１）にも複屈折作用の補整のためのレンズ素子における回転のことが記述されている。当出願の内容は本出願の一部でもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、複屈折、それも特に固有複屈折の影響を根本的に抑制する、マイクロリソグラフィ用投射照明装置向けの投射対物レンズを提供することである。
【０００８】
この課題は、請求項１、８、３２、６７、６８および９３に基づく対物レンズ、請求項４９に基づくマイクロリソグラフィ用投射照明装置、請求項５０に基づく半導体構成素子の製造法、請求項５１に基づく対物レンズ製造法、請求項５５に基づく複屈折作用の補整法、請求項５６、８２および８３に基づくレンズ製造法、請求項６９に基づく光学未加工品の製造法および当方法で製造された請求項８０に基づく光学未加工品によって解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の有利な実施態様は従属請求項の特徴から明らかである。
【００１０】
請求項１では、固有複屈折の影響を最小限に抑えるために、フッ化物結晶からのレンズにおいて、レンズ軸を＜１００＞−結晶方向に重ねるように整列させることが提案されている。レンズ軸と主結晶方向間の最大偏差が５°未満であれば、レンズ軸は主結晶方向に重なる。その場合、必ずしも対物レンズの全フッ化物結晶レンズにおいて、このような結晶平面の方向性が示される必要はない。レンズ軸が｛１００｝結晶平面に垂直であるレンズは、以下では（１００）レンズとも称する。＜１００＞結晶方向におけるレンズ軸を整列させる場合、＜１１０＞結晶方向への光線伝播の際に生じる固有複屈折の妨害的影響が、＜１１１＞結晶方向にレンズ軸を整列させた場合より光線の開口角が大きくなって初めて表面化するという利点がある。この関係で開口角とは、レンズの外側では光線と光軸間の角度、レンズの内側では光線とレンズ軸間の角度を言う。開口角が＜１００＞結晶方向と＜１１０＞結晶方向との間の角度範囲になって初めて、当該光線は複屈折の影響を感知する。その場合、＜１１０＞結晶方向と＜１００＞結晶方向の間の角度が４５°である。それに対し、レンズ軸が＜１１１＞結晶方向に整列していれば、固有複屈折の妨害的影響はより小さな開口角から既に表面化する。それは、＜１１０＞結晶方向と＜１１１＞結晶方向間の角度は３５°に過ぎないからである。
【００１１】
例えば、フッ化物結晶の製造法やまたはレンズの機械的負荷に、特に応力性複屈折に起因して複屈折の角度依存性が惹起された場合にも、もちろん、開示された解決手段を複屈折の妨害的影響の抑制に同様に適用することができる。
【００１２】
この場合レンズ軸は、例えば回転対称レンズの対称軸で表される。レンズに回転対称軸がない場合、レンズ軸は入射光線束の中心またはレンズ内部におけるすべての光線の放射角が最小である直線によって与えられる。レンズとしては、例えば屈折性または回折性のレンズおよび形態の自由補正面を持つ補正板が使用される。対物レンズの光路内に配置されている限り、平面平板もレンズと見なされる。その場合、平面平板のレンズ軸は平面レンズ表面に垂直である。
【００１３】
しかしレンズとしては、回転対称レンズが好ましい。
【００１４】
対物レンズは、対象物平面から像平面に延びる光軸を有している。好ましくも、（１００）レンズはこの光軸を中心に配置されているので、レンズ軸も光軸にまとめる。
【００１５】
本発明は、マイクロリソグラフィ用投射照明装置向けの投射対物レンズに有利に適用できる。この対物レンズには分解能に極めて高い要求が課せられるからである。大きな開口での波面測定により、例えば投射対物レンズ用のレンズをテストする試験用対物レンズについても複屈折の妨害的影響が現われる。
【００１６】
特に０．７を超える大きな像側開口数を持つ対物レンズの場合、（１００）レンズ内で２５°を超える、特に３０°を超える開口角が現われる。この大きな開口角の場合でさえ、本発明はレンズ軸を＜１００＞結晶方向に向ける上で有効に利用できる。レンズ軸が＜１１１＞結晶方向に向いていれば、後々取り上げる補正対策の１つが適用されていない場合では、２５°を上回る、特に３０°を上回る開口角を持つ光線はより明瞭に複屈折の妨害的影響を感知する。
【００１７】
他方、固有複屈折の妨害的影響は開口角４５°で最大になり得るので、投射対物レンズは、光線の全開口角が４５°を下回るように、特にａｒｃｓｉｎ（ＮＡ／ｎFK）より小さく、または等しくなるように構成することが有利である。ただし、ＮＡは像側開口数、ｎFKはフッ化物結晶の屈折率である。ここでａｒｃｓｉｎ（ＮＡ／ｎFK）の値は、光線が平坦界面で屈折した場合におけるフッ化物結晶レンズ内の像側開口数に相当する開口角を表している。上記条件は、光線方向において拡散性レンズ面の後ろに収束性の強いレンズ面が配置されている場合に、像平面近くに配置されているレンズが収束性レンズ面、平坦レンズ面またはせいぜい軽度拡散性レンズ面を有していることによって達成される。
【００１８】
大きな開口角は、主として視野平面近くの、特に像平面のレンズに現われる。それゆえ、（１００）レンズは、好ましくは、視野平面領域で使用すべきである。（１００）レンズの使用対象領域は、レンズ直径と絞り直径の比から決定することができる。（１００）レンズのレンズ直径は、好ましくは、絞り直径に対して最大８５％、特に好ましくは、最大８０％とする。
【００１９】
投射対物レンズの場合、最大開口角は通例、像平面に最も近い位置にあるレンズに現われる。それゆえ、このレンズの場合レンズ軸は、好ましくは、＜１００＞結晶方向に向けられる。
【００２０】
その場合、フッ化物結晶レンズの固有複屈折は光線の開口角だけでなく、光線の方位角にも依存している。各フッ化物結晶レンズには、一方では開口角θLの関数であり、他方では方位角αLの関数である複屈折分布Δｎ（αL、θL）を割り当てることができる。この場合、複屈折Δｎの値は、開口角θLおよび方位角αLによって決められる光線方向について、互いに直交する２つの直線偏光状態における光路差と、フッ化物結晶内を進んだ物理的光路の比として単位［ｎｍ／ｃｍ］で表している。したがって、固有複屈折は光路およびレンズ形態に依存しない。光線の光路差は、それに相応して、進んだ光路に複屈折率を掛け合わせて求める。開口角θLは光線方向とレンズ軸との間で、方位角αLはレンズ軸に垂直な結晶平面への投射光線方向と、レンズに固定の基準方向との間で決められる。
【００２１】
個別フッ化物結晶レンズの複屈折分布における角度依存性により、対物レンズの像平面において像点に当たる光線束の光線が、互いに直交する２つの直線偏光状態において角度に応じた光路差ΔＯＰＬ（αR、θR）となる。この場合光路差ΔＯＰＬは開口角θRおよび方位角αRの関数として表される。なお、光線の開口角θRは像平面内の光線方向と光軸間で、方位角αRは像平面に投射された光線方向と像平面内の固定基準方向間で決められる。対物レンズがフッ化物結晶からのレンズまたはレンズ部品を少なくとも２つ有している場合、これらのレンズまたはレンズ部品のレンズ軸が主結晶方向に向いていて、レンズまたはレンズ部品がレンズ軸の周りに相互に捻れた状態で配置されていれば、つまり、レンズ軸が同じ主結晶方向に向いていてレンズまたはレンズ部品が同方位に構成されている配置に比較して、光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）が大幅に低い値を示すように配慮されていれば有利である。実際レンズの複屈折分布は方位依存性を示すので、レンズの捻れ配置によって分布ΔＯＰＬ（αR、θR）の最大値は同方位構造の場合と比較して２０％ほども、特別な場合では２５％ほども引き下げることができる。
【００２２】
レンズ部品とは、例えば、圧着加工によって光学的に継目のない単一レンズに接合仕上げされる個別レンズのことである。ごく一般的には、レンズ部品は単一レンズの構成部材を指していて、レンズ部品のレンズ軸はそれぞれ単一レンズのレンズ軸方向に向いている。
【００２３】
フッ化物結晶レンズの捻れた状態での組込により、特に分布ΔＯＰＬ（αR、θR）の方位角αR依存性は明らかに小さくできるので、ほとんど回転対称な分布ΔＯＰＬ（αR、θR）が得られる。方位角αR次第では光路差は、有利には、同開口角θRの場合分布ΔＯＰＬ（αR、θR）最大値に対して最大３０％、とりわけ最大２０％変わるはずである。
【００２４】
レンズ軸が主結晶方向を指せば、レンズの複屈折分布Δｎ（αL、θL）はｋ方位対称を有している。例えば、レンズ軸が＜１００＞結晶方向に向いている（１００）レンズの複屈折分布は４方位対称を、レンズ軸が＜１１１＞結晶方向に向いている（１１１）レンズの複屈折分布は３方位対称を、レンズ軸が＜１１０＞結晶方向に向いている（１１０）レンズの複屈折分布は２方位対称を有している。方位対称の個数に応じて、グループ内個々のレンズまたはレンズ部品は、レンズ軸の周りを予備設定回転角γだけ互いに捻れた位置に配置される。その場合、回転角γはそれぞれ２つのレンズまたはレンズ部品の基準方向間で決定または測定される。グループ内レンズについては、レンズ軸は同一の主結晶方向またはそれと等価な主結晶方向を指している。グループ内レンズの基準方向は、予備設定開口角θ0における複屈折分布Δｎ（αL、θ0）が同一方位経過を示すように、レンズと関連づけられている。したがって、グループ内全レンズについて同一方位角で最大の複屈折を持つ方位領域が現われる。グループ内のｎ個のレンズについて、それぞれ２つずつのレンズ間の回転角は次式によって与えられる：
γ＝３６０°／（ｋ・ｎ）＋ｍ・３６０°／ｋ±１０°
ただし、ｋは方位対称の個数、ｎはグループ内レンズ数およびｍは任意整数である。±１０°の許容誤差は、対物レンズの調整時に他の付随条件も配慮できるように、状況によっては回転角が理論的理想角から離反するという事実を考慮したものである。理想的回転角からの離反により、グループ内レンズの光路差に対する方位補整が最適化されなくなる。しかしこれは一定限度内では許容できる。
したがって（１００）レンズの回転角については次の基本式が成り立つ：
γ＝９０°／ｎ＋ｍ・９０°±１０°
グループ内に２つの（１００）レンズが含まれていれば、両レンズ間の回転角は、理想的には４５°、１３５°、２２５°．．．となる。
同様に、（１１１）レンズの回転角については次の基本式が得られる：
γ＝１２０°／ｎ＋ｍ・１２０°±１０°
したがって（１１０）レンズの回転角については次の基本式が得られる：
γ＝１８０°／ｎ＋ｍ・１８０°±１０°
【００２５】
また、光路差分布ΔＯＰＬG（αR、θR）は、複屈折の評価では当該グループのレンズだけを観察し、他のレンズは非複屈折性と見なすことによって単一レンズグループによる影響という観点からも表示することができる。
【００２６】
グループレンズは例えば、当該レンズ内の光線束のうち最外開口光線がそれぞれ類似開口角を有していることから決められる。開口角は当該グループレンズ内の最大開口角に対して最大３０％、とりわけ最大２０％変動するのが有利である。その場合、当該レンズ内の最外開口光線の開口角は１５°、特に２０°を超えれば有利である。最外開口光線と称せられるのは、その光線高が絞り平面内で絞りの半径に相当し、それにより像平面内では像側開口数に基づく角度を形成する、対象物点から発せられた光線である。それゆえ、最外開口光線はグループを決めるのに利用される。当光線は通例、レンズ内で最大開口角を示し、複屈折により最大の障害を受けるからである。このように、互いに直交する２つの直線偏光状態における最外開口光線に対する光路差の測定から、複屈折による波面の最大障害に関する情報が取得できる。
【００２７】
さらに、これらのレンズにおける最外開口光線がそれぞれ同程度の光路長を経過していれば有利である。同グループのレンズ内での最大光路に対する光路変動は最大３０％、とりわけ最大２０％が有利である。この対策によって、同グループの個別レンズに起因する光路差の分布に対する方位成分について良好な補整が得られるので、その結果光路差の分布はほとんど回転対称になる。
【００２８】
そのほか、レンズの方位が同じ場合、同グループの各レンズにおける最外開口光線が、互いに直交する２つの直線偏光状態において同程度の光路差を示せば有利である。同グループのレンズ内での最大光路差に対する光路差の変動は最大３０％、とりわけ最大２０％が有利である。この条件が満たされれば、当該レンズを捻り配置した場合に方位成分において最大の補整が達成される。
【００２９】
同じ厚さを持ち隣接する平面平行の（１００）または（１１１）レンズの場合、または同じ厚さを持ち隣接する平面平行の４つの（１１０）レンズの場合、上記公式に従ってレンズを回転させることによって回転対称な光路差ΔＯＰＬ分布が得られる。湾曲表面を持つレンズの場合でも、グループ内のレンズを上手く選択することによって、またはレンズの厚さおよび半径を適切に選択することによって、２つのレンズを回転させるだけで既にほぼ回転対称な光路差分布が達成できる。（１００）レンズまたは（１１１）レンズの場合では、１グループが２つのレンズを有していると有利である。（１１０）レンズの場合では、１グループ４レンズについてほぼ回転対称な光路差分布が得られる。
【００３０】
レンズが隣接配置されている場合では、レンズの捻りが非常に効果的になる。レンズを２つの部分に分割して、双方を互いに捻り、例えば圧着加工によって光学的に継目なく接合させるのが特に有利である。
【００３１】
レンズ軸が同じ主結晶方向または等価な主結晶方向に向いている単一レンズグループの場合、互いに直交する２つの直線偏光状態においてほぼ回転対称な光路差分布を達成するためには、グループをｎ個の従グループに細分するのが好都合である。その場合、従グループは少なくとも１つのレンズ、例えば１つ、２つまたは３つのレンズを有している。なお、従グループのレンズは方位対称ゆえのわずかな角度誤差分を除き互いに捻りなく配置されている。したがって、従グループレンズ間の回転角γについてはγ＝ｌ・３６０°／ｋ±１０°が成立する。ここでｌは整数、ｋはレンズの複屈折分布Δｎ（αL、θL）の方位対称数である。それに対し、２種従グループからの２つのレンズはそれぞれ、次式によって表される回転角を有している：
γ＝３６０°／（ｋ・ｎ）＋ｍ・３６０°／ｋ±１０°
ここでｍは整数である。従グループがそれぞれ１つのレンズしか持たない場合は、１グループを形成するときのレンズ選択に関する既述の関係が成り立つ。例えば、２つのレンズの相互捻りが、所望のほぼ回転対称の光路差分布をもたらさなければ、別なレンズを従グループに割り当てることによって所望の分布が達成できる。これは、個別従グループによって惹起された光路差分布がほぼ類似の最大値および分布状態を示せば可能である。ある従グループのレンズを他の従グループのレンズに対して相互回転させることによって、最終的にはほぼ回転対称な光路差分布が得られる。しかし、このように従グループから形成されるグループは常に、相互回転角γについて等式γ＝３６０°／（ｋ・ｎ）＋ｍ・３６０°／ｋ±１０°が成立するｎ個のレンズを有している。このｎ個のレンズについては、必ずしもほぼ回転対称な光路差分布にならなくてもよい。
【００３２】
多数のレンズを持つ投射対物レンズの場合、複数のレンズグループを構成しているのが好都合である。その場合同グループのレンズは、生じる分布ΔＯＰＬ（αR、θR）が方位角にほとんど依存しないように、レンズ軸の周りに捻れ状態に配置する。
【００３３】
個別グループによって惹起された分布ΔＯＰＬＧ（αR、θR）は、グループレンズの相互捻りにより方位角にはほとんど依存しないが、他方対物レンズ全体の総分布ΔＯＰＬ（αR、θR）の最大値は、投射対物レンズに少なくとも１つの（１００）レンズグループだけでなく、少なくとも１つの（１１１）レンズグループを組み込むことによって明らかに低下させることができる。また、対物レンズ内に（１００）レンズグループのほかに（１１０）レンズグループを配置すれば、良好な補整が可能である。
【００３４】
複屈折は絶対値だけでなく方向も示すので補償が可能である。複屈折の妨害的影響に対する補償は、（１００）レンズを持つ全グループのレンズまたはレンズ部品によって惹起される光路差分布ΔＯＰＬ1（αR、θR）および（１１１）レンズまたは（１１０）レンズを持つ全グループのレンズまたはレンズ部品によって惹起される光路差分布ΔＯＰＬ2（αR、θR）が同程度の最大値を示したとき最適となる。
【００３５】
複屈折の妨害的影響を緩和するもう１つの有利な可能性は、投射対物レンズの光学素子に補償コーティングを施すことにある。その場合、例えば反射防止コーティングまたは鏡面コーティングなど各光学コーティングは独自の反射特性および透過特性のほかに、互いに直交する２つの直線偏光状態においては必ず光路差をもたらすという認識を基礎に置いている。これらの点はｓ偏光とｐ偏光とで異なっており、しかも層への光線入射角に依存している。したがって、複屈折は入射角依存性になる。その中央光線が補償コーティングに対して入射角０°で入射する光線束に関しては、複屈折の値および方向は中央光線に対して回転対称である。その場合、入射角は光線と面の交点における光線と面法線との角度を表している。補償コーティングは、複屈折の大きさに関して、それが光線束の光線開口角の関数として所与の挙動を示すように構成されている。
【００３６】
その場合まず、投射対物レンズの像平面における光線束について、互いに直交する２つの直線偏光状態における光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）を決定する。光線の開口角θRは像平面における光線方向と光軸との間で、方位角αRは像平面に投射された光線方向と像平面内の固定基準方向との間で決定される。互いに直交する２つの直線偏光状態における光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）は、フッ化物結晶レンズの固有複屈折、応力性複屈折、光学素子のレンズの部分反射防止コーティングまたは鏡面コーティングによる影響のすべてを表している。
【００３７】
光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）から、軸を持つ光学素子へ塗布される補償コーティングの実効複屈折分布を決定する。光学素子としては、例えば屈折性または回折性のレンズ、平面平板あるいはミラーが使用される。光学素子の光学面は、光学利用領域、つまり通常では前面および背面である。素子軸は、例えば回転対称レンズの対称軸によって与えられる。レンズに対称軸がなければ、素子軸は入射光線束の中央またはレンズ内全光線の光線角が最小になる直線によって表すことができる。実効複屈折値は、素子軸に垂直な基準方向に対する方位角αFおよび素子軸に対する開口角θFに応ずる。
【００３８】
光学素子における対値（αF、θF）は、像平面における光線の対値（αR、θR）に相当する。
【００３９】
補償コーティングの実効複屈折分布は、補償コーティングを含むシステム全体について、互いに直交する２つの直線偏光状態における光路差分布が補償コーティングなしのときの分布に比べて大きく減少するように決定する。補償コーティングのなされた光学素子を持つ対物レンズでは、分布ΔＯＰＬ（αR、θR）の最大値は補償コーティングなしの対物レンズに比べて２０％ほども、特別な場合では２５％ほども低下する。
【００４０】
実効複屈折分布に対しては、素材選択、厚さ変動および補償コーティング個別各層の蒸着角度の如何により影響を与えることができる。その場合、層設計および工程パラメータは、実効複屈折分布、それに素材データと光学素子幾何学構造のインプットから個別層の厚さ変動および工程ファクタを決定する層設計コンピュータプログラムの適用によって求められる。
【００４１】
なお、補償コーティングは複数の光学素子に行うこともできる。それにより、補償のほかに高いコーティング透過率も保証されねばならない場合には、補償コーティングの決定における選択自由度が高まることになる。
【００４２】
互いに直交する２つの直線偏光状態における光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）の典型では、開口角θR＝０°のときに光路差が小さくなる。したがって、開口角θF＝０°において補償コーティングの複屈折作用がほとんど消えれば好都合である。これは、補償コーティングの製造において大きな蒸着角を適用しなければ達成される。それゆえ、補償コーティングがなされる光学素子の光学面はできる限り曲率の小さいほうが有利である。
【００４３】
（１００）または（１１１）方位のレンズを相互に捻り配置することにより、上述の通り、像平面において開口角θRにのみ依存するほぼ回転対称な光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）が得られる。光路差は、その実効複屈折分布が一次的には開口角θFにしか依存しない光学素子の補償コーティングによってさらに小さくすることができる。これは、補償コーティングの個別層の層厚を光学素子全体に亘って均等にして、厚さ変動のないようにすることによって達成される。
【００４４】
補償コーティングのなされた光学素子を交換可能な素子とすることで、本発明を有利に適用することができる。
【００４５】
その場合、像平面に最も近く配置された光学素子を利用するのが有利である。
【００４６】
本方法は、第１ステップで像平面における光線束について、互いに直交する２つの直線偏光状態における光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）を決定するよう構成されている。その場合、コーティングを含めて対物レンズの全光学素子の影響が考慮される。続いてのステップで補償コーティングされる光学素子もその際同様に光線束の光路内に置かれている。
第２ステップでは、既述の方法により補償コーティングの実効複屈折分布、コーティングによって生じる個別層の厚さ変動および個別層製造のための工程パラメータが決定される。
第３ステップでは光学素子が光路から取り除かれ、補償コーティングがなされる。光学素子の光学面が既に被覆加工されている場合は、その層を新たな被覆加工の前に取り除く。
第４ステップでは補償コーティングのなされた光学素子が対物レンズ内の元の位置に再設置される。
【００４７】
投射対物レンズの場合レンズ素材としては好ましくはフッ化カルシウムが使用される。フッ化カルシウムは石英と併用すれば操作波長１９３ｎｍで色補正に非常に適しており、あるいは操作波長１５７ｎｍでは十分な透過性を提供するからである。しかし、フッ化ストロンチウムやフッ化バリウムなどのフッ化物結晶にも上記のことが当てはまる。これらも同じ立方晶系タイプの結晶だからである。
【００４８】
固有複屈折の妨害的影響は、レンズ内の光線が大きな開口角を示したときに特に表面化する。これは、像側開口数が０．７を、とりわけ０．８を超える投射対物レンズの場合に当てはまることである。
【００４９】
固有複屈折は操作波長が短くなると共に明白に増大する。操作波長１９３ｎｍのときの固有複屈折は、波長２４８ｎｍのときの２倍を超え、波長１５７ｎｍのときでは５倍を超える。したがって、本発明は、なかでも光線の波長が２００ｎｍ未満、それも特に１６０ｎｍ未満のときに有利に適用できる。
【００５０】
対物レンズとしては、光軸の周りに回転対称に配置されている多数のレンズから成る完全屈折性投射対物レンズまたは反射屈折性対物レンズの投射対物レンズが対象になる。
【００５１】
このような投射対物レンズは、光源から始まって照明システム、マスク位置決めシステム、構造化マスク、投射対物レンズ、対象物位置決めシステムおよび感光基板を含むマイクロリソグラフィ用投射照明装置向けとして有利に使用できる。
【００５２】
このマイクロリソグラフィ用投射照明装置により微細構造の半導体構成素子を製作することができる。
【００５３】
本発明は対物レンズ製造のための適切な方法も提供する。その方法に基づき、レンズ軸が主結晶方向に向いた、フッ化物結晶から成るレンズまたはレンズ部品をレンズ軸の周りに捻れた状態で配置するが、その場合フッ化物結晶レンズのレンズ軸が同一の主結晶方向を指し、レンズが同じ方位に配置されている配列レンズに比較して分布ΔＯＰＬ（αR、θR）がはるかに低い値を取るように配置する。
【００５４】
当方法ではさらに、（１００）レンズのグループおよび（１１１）レンズまたは（１１０）レンズのグループを形成し、これらを同時平行的に使用することを想定している。この方法は、例えば、＜１００＞方位に少なくとも２つのフッ化物結晶レンズを、＜１１１＞方位に少なくとも２つのレンズを擁す投射対物レンズに適用される。これらのレンズから、さらに基準方向の位置も分かる。この方法では、フッ化物結晶レンズを光軸の周りを回転させることにより光路差分布ΔＯＰＬ（αR、θR）の最大値を大きく下げることができるという経験的知識が活用されている。その場合、適当なシミュレーション法により、対象物点から発せられた光線束を投射対物レンズによって伝播させ、フッ化物結晶レンズの周知の光学特性を基に像平面での分布ΔＯＰＬ（αR、θR）を決定する。最適化ステップでは、複屈折が許容可能な値になるまでフッ化物結晶レンズ間で回転角を変更する。最適化ステップではさらに、例えば非回転対称のレンズ欠陥をレンズの回転によって行う補償など付随条件も考慮に入れることができる。この最適化ステップによって分布ΔＯＰＬ（αR、θR）の最大値は、フッ化物結晶レンズが同一方位に配置されている投射対物レンズに比較して３０％ほども、特別な場合では５０％までも引き下げることができる。この最適化法では中間ステップを設けることができる。その中間ステップではフッ化物結晶レンズからレンズグループを形成する。その場合、同一方位に配置された最外開口光線用のグループレンズは、互いに直交する２つの直線偏光状態間で類似光路差を発生させる。続いての最適化ステップでは光路差を小さくするために、グループ内だけでレンズを回転させる。そのようにして、まず、（１００）レンズによって惹起される光路差が小さくなるように、（１００）レンズを回転させることができる。次に、（１１１）レンズによって惹起される光路差が小さくなるように、（１１１）レンズを回転させる。最適化におけるフッ化物結晶レンズの（１００）方位レンズと（１１１）方位レンズへの配分は、その結果としての（１００）側分布ΔＯＰＬ100（αR、θR）と（１１１）側分布ΔＯＰＬ111（αR、θR）が完全なまでに相殺されるように行わなければならない。（１００）レンズと（１１０）レンズとの同時平行使用についても同様である。
【００５５】
本発明は、第１ステップでフッ化物結晶から成る複数の平板を光学的に継目のない未加工材として接合し、第２ステップで公知の製造法によりその未加工材からレンズを作るというレンズの製造法にも関する。この場合平板は、上でレンズまたはレンズ部品について述べた通り、面法線の周りに互いに捻れ位置に配置される。
【００５６】
その面法線が同一の主結晶方向またはそれと等価な主結晶方向に向いている平板は、それぞれ軸方向の厚さが同じであると有利である。
【００５７】
（１００）平板と（１１１）平板を光学的に継目なく接合する場合、（１１１）平板の厚さ総和と（１００）平板の厚さ総和の比は１．５±０．２とする。
【００５８】
（１００）平板と（１１０）平板を光学的に継目なく接合する場合、（１１０）平板の厚さ総和と（１００）平板の厚さ総和の比は４．０±０．４とする。
【００５９】
本発明は、既述の対物レンズにおいて複屈折の妨害的影響を抑制する目的に有効に利用できる、立方晶系構造を持つ結晶素材からのレンズまたはレンズ部品の製造のための方法も提供する。
【００６０】
複屈折の妨害的影響を抑制するための本発明に基づく対策は、同グループ内レンズの相互捻り配置に基づいている。その場合レンズのレンズ軸は同一結晶方向、好ましくは同一の主結晶方向に向いているものとする。グループ内個別レンズ間の回転角を調整できるように、各レンズ毎に基準方向が分かっていなければならない。以下では、適切な基準方向を如何にして決めるか、レンズおよびレンズ部品にそれをどのようにマーキングするかの方法について説明する。
【００６１】
レンズまたはレンズ部品が最終形態を取るまでには、形態加工および表面加工のための過程が多数必要である。レンズまたはレンズ部品は結晶素材から構成されるので、通例原料としては単結晶塊が用いられ、それが例えば鋸切断および研削を経てまず光学未加工品に仕上られる。レンズまたはレンズ部品の先駆段階が光学未加工品と称せられる。光学未加工品から１つまたは複数のレンズまたはレンズ部品を作製することができる。１つの光学未加工品から複数のレンズまたはレンズ部品を作製する場合、光学未加工品を鋸切断によって複数の個別光学未加工品に分ける。なお、この個別光学未加工品はさらに別な加工作業過程で研削および／または研磨して、その予備加工面で光学測定が行えるようにする。このようにして準備した光学未加工品は、次に円筒形態の素材ディスクに加工される。
【００６２】
この光学未加工品は、その面法線が結晶構造内で方位が決められた第１結晶方向に向いている光学未加工面を持つように加工されていれば有利である。その結晶方向が主結晶方向、例えば＜１００＞、＜１１１＞、または＜１１０＞結晶方向であれば有利である。そのためには、まず第１に光学未加工品において第１結晶方向を決めることが必要である。この決定は、光学未加工品が個別光学未加工品に分割される前に光学未加工品において行うことができる。また、まず分割を行って、次に個別光学未加工品においてそれぞれ決定することも可能である。光学未加工品は鋸切断および研削により、第１結晶方向が光学未加工面にほぼ垂直になるように加工される。その場合±５°の偏差は許容できる。なお、光学未加工面は素材ディスクの前面または背面である。
【００６３】
次のステップでは、第１結晶方向に垂直である基準方向が決定される。この場合基準方向は、その面法線が第１結晶方向に向いている平面への第２結晶方向の投射である。第１結晶方向と第２結晶方向との角度は０°とは異なる値である。第２結晶方向は同様に主結晶方向でも、あるいは結晶構造内で方位が決められた結晶方向でもよく、例えば＜３３１＞結晶方向とすることができる。
【００６４】
基準方向が決まれば、それを光学未加工品に、例えば円筒外面に彫り込みを入れてマーキングする。また、光学未加工品を保持フレームに固定して、保持フレームにマーキングすることも可能である。
【００６５】
第１結晶方向の決定においては、光学未加工品を決められた方向からの測定光線で照明することができる。測定光線は第１結晶方向に該当する結晶平面、例えば｛１１１｝結晶平面で反射し、対応のブラッグ（Bragg）反射を起こす。測定光線の入射角および光学未加工品の素材は分かっているので、ブラッグ反射の理論要求角もブラッグ反射法則の適用で求められる。光学未加工面の面法線が第１結晶方向と一致したときのみ、反射測定光線が所定の要求角のもとで検出される。光学未加工品は、光学未加工面の面法線が第１結晶方向と一致するように、必要に応じて、例えば研削により加工する。
【００６６】
有利な実施態様では、光学未加工品は、光学未加工品の未加工面に垂直な軸の周りに回転可能な状態で設置される。ブラッグ反射は様々な回転角に対して測定されるが、最も簡単な例では０°と９０°である。
【００６７】
基準方向も同様にブラッグ反射の適用で決められる。その場合、測定光線は第２結晶方向に該当する結晶平面で反射する。
【００６８】
基準方向の位置は、この方法に代わりラウエ法によっても決められる。
【００６９】
基準方向は、レンズ内の光線を第１結晶方向に垂直な平面に対して行った投射が基準方向に平行になるのであれば、その光線が複屈折のために、例えば互いに直交する２つの直線偏光状態において最大光路差となるように選択するのが好都合である。前記の補償法、つまりレンズの相互捻り配置を適用すれば、当マーキング処方により所期の回転角へ容易に調整できる。第１結晶方向に垂直な平面への投射が基準方向に平行である場合、当該光線が最小光路差となる基準方向をマーキングすることも可能である。
【００７０】
第１結晶方向が＜１００＞結晶方向または＜１１１＞結晶方向またはこれらの結晶方向と等価な結晶方向に向いている場合、第１結晶方向に垂直な平面への第２結晶方向の投射が、＜１１０＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向の同平面への投射に平行であれば好都合である。つまり、＜１１０＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向に平行な光線は最大光路差となる。
【００７１】
第１結晶軸が＜１１１＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向を指している場合、第２結晶方向が＜３３１＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向を指していると有利である。
【００７２】
ブラッグ反射測定のための測定光線は光学未加工面の領域で素材を損傷することがあるので、測定光線の通過した光学未加工品の素材領域は研削または研磨によって仕上げるのが好都合である。
【００７３】
この方法によって、対物レンズ用のレンズまたはレンズ部品の製作原料としての光学未加工品を有利に製造することができる。
【００７４】
このようにして準備した光学未加工品からレンズまたはレンズ部品を製造すれば、レンズまたはレンズ部品の光学面の加工ではレンズ軸を第１結晶軸にほぼ平行に、あるいは光学未加工面の面法線に平行に合わせられる。偏差は±５°未満でなければならない。光学未加工品の未加工面を研削および研磨することによって湾曲レンズ面が生れる。それが回転対称面であればレンズ軸が対称軸になる。
【００７５】
別法として、レンズまたはレンズ部品を対象に基準方向を決めてマーキングすることもできる。立方晶系構造を持つ結晶材より成る光学未加工品から、例えばレンズ面の研削および研磨によりレンズを作製する。その場合表面は、レンズ軸が好ましくは主結晶方向の第１結晶方向に平行になるように加工される。回転対称レンズ面を持つレンズの場合、レンズ軸が対称軸である。基準方向はレンズまたはレンズ部品を対象に決められる。その場合、基準方向は第１結晶方向に垂直で、第１結晶方向に垂直な平面への第２結晶方向の投射である。その場合第１、第２結晶方向は０°とは異なる角度を形成している。基準方向はレンズまたはレンズ部品にマーキングする。レンズが保持フレームに固定されている場合は、そのフレームにマーキングすることもできる。
【００７６】
基準方向の決定には、光学未加工品用として既に紹介した方法を適用することができる。ブラッグ反射の測定では、測定光線が湾曲レンズ表面の決められた箇所に入射するようにレンズの位置が調整できれば有利である。特に様々なレンズ回転位置で測定する場合では、測定光線がレンズの頂点領域に入射するのが好都合である。
【００７７】
凹面レンズの場合自己陰影の影響を避けるには、入射測定光線、および第１結晶方向または基準方向の決定に利用される反射光線が、レンズの幾何学構造によって妨げられることがないように第２結晶方向を選択するのが得策である。
【００７８】
レンズまたはレンズ部品を対物レンズに使用する場合、基準方向のマーキングがなされたレンズまたはレンズ部品を相互に捻れ配置して、複屈折の妨害的影響を抑制するのが有利である。各レンズの照準捻れ配置はマーキングによって大幅に簡易化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７９】
本発明を図面に基づきより詳しく説明する。
【００８０】
図１はフッ化物結晶ブロック３の概略切断図である。切断面は、｛１００｝結晶平面５が個別単一ラインと見なせるように、したがって｛１００｝結晶平面５が紙面に垂直になるように選択されている。フッ化物結晶ブロック３は（１００）レンズ１用の未加工材または原料素材として用いられる。本例では（１００）レンズ１は、同時にレンズの対称軸でもあるレンズ軸ＥＡを持つ両凸レンズである。レンズ１は、フッ化物結晶ブロックの加工から、レンズ軸ＥＡが｛１００｝結晶平面に垂直になるように作製される。
【００８１】
図２Ａには、レンズ軸ＥＡが＜１００＞結晶方向に向いている場合、固有複屈折と結晶方向とが如何に関係しているかが３次元図で示されている。図ではフッ化カルシウムから成る円形の平面平行平板２０１が描かれている。レンズ軸ＥＡは＜１００＞結晶方向を指している。＜１００＞結晶方向のほかに＜１０１＞、＜１１￣０＞、＜１０１￣＞および＜１１０＞結晶方向が矢印で描かれている。固有複屈折は図では４本の「棒」２０３で概略的に描かれていて、その表面は光線それぞれの放射方向についての固有複屈折の量を示している。最大固有複屈折は＜１０１＞、＜１１￣０＞、＜１０１￣＞および＜１１０＞結晶方向において、つまり開口角４５°およびレンズ内方位角０°、９０°、１８０°および２７０°の光線において現われる。方位角４５°、１３５°２２５°および３１５°の場合には固有複屈折の値は最小になる。開口角０°では固有複屈折は消失する。
【００８２】
図２Ｂには、レンズ軸ＥＡが＜１１１＞結晶方向に向いている場合、固有複屈折と結晶方向とが如何に関係しているかが３次元図で示されている。図ではフッ化カルシウムから成る円形の平面平行平板２０５が描かれている。レンズ軸ＥＡは＜１１１＞結晶方向を指している。＜１１１＞結晶方向のほかに＜０１１＞、＜１０１＞および＜１１０＞結晶方向が矢印で描かれている。固有複屈折は図では３本の「棒」２０７で概略的に描かれていて、その表面は光線それぞれの放射方向についての固有複屈折の量を示している。最大固有複屈折は＜０１１＞、＜１０１＞および＜１１０＞結晶方向において、つまり開口角３５°およびレンズ内方位角０°、１２０°および２４０°の光線において現われる。方位角６０°、１８０°および３００°の場合には固有複屈折の値はそれぞれ最小になる。開口角０°では固有複屈折は消失する。
【００８３】
図２Ｃには、レンズ軸ＥＡが＜１１０＞結晶方向に向いている場合、固有複屈折と結晶方向とが如何に関係しているかが３次元図で示されている。図ではフッ化カルシウムから成る円形の平面平行平板２０９が描かれている。レンズ軸ＥＡは＜１１０＞結晶方向を指している。＜１１０＞結晶方向のほかに＜０１１￣＞、＜１０１￣＞、＜１０１＞および＜０１１＞結晶方向が矢印で描かれている。固有複屈折は図では５本の「棒」２１１で概略的に描かれていて、その表面は光線それぞれの放射方向についての固有複屈折の量を示している。最大固有複屈折は、１つにはレンズ軸ＥＡの方向において、また１つにはそれぞれ＜０１１￣＞、＜１０１￣＞、＜１０１＞および＜０１１＞結晶方向において、つまり開口角０°または６０°で＜０１１￣＞、＜１０１￣＞、＜１０１＞および＜０１１＞結晶方向からの｛１１０｝結晶平面への投射によって生じる４種方位角に相当する光線において現われる。しかし、結晶素材においてはそのような大きな開口角は現われない。それは、結晶の屈折率により最大開口角は４５°未満に制限されるからである。
【００８４】
開口角θおよび方位角αの定義が図３に描かれている。図２の（１００）レンズの場合、ｚ軸は＜１００＞結晶方向を指し、ｘ軸は＜１１０＞結晶方向からの｛１００｝結晶平面への投射によって得られる方向を指している。その場合ｚ軸はレンズ軸に等しく、ｘ軸は基準方向に等しい。
【００８５】
＜１１０＞結晶方向の光線伝播における測定で、フッ化カルシウムに対し波長λ＝１５６．１ｎｍを適用した場合、複屈折値（６．５±０．４）ｎｍ／ｃｍが得られることは引用したインターネット文献から知られている。基準値としてのこの測定値を用いて、フッ化カルシウムレンズの複屈折分布Δｎ（θ、α）を結晶方位の関数として理論的に導き出すことができる。それには、結晶光学から公知である、光線方向を関数とする屈折率楕円体の計算公式が利用される。その理論的原理は、例えば「光学事典」（スペクトル・アカデミー出版／ハイデルベルク、ベルリン、１９９９年刊）の見出し「結晶光学」の項に説明されている。
【００８６】
出願人の新式測定によると、＜１１０＞結晶方向の光線伝播において、フッ化カルシウム結晶に対し波長λ＝１５６．１ｎｍを適用した場合、固有複屈折値は１１ｎｍ／ｃｍであった。基準値Δｎmax＝６．５ｎｍ／ｃｍについての下記説明より、基準値Δｎmax＝１１ｎｍ／ｃｍへの換算は難なく行える。
【００８７】
図４Ａには（１００）レンズ、方位角α＝０°における固有複屈折の大きさが開口角θの関数として描かれている。開口角θ＝４５°における固有複屈折値６．５ｎｍ／ｃｍは測定値に一致している。曲線軌跡は結晶光学分野からの公知の公式に基づき求めた。
【００８８】
図４Ｂには（１００）レンズ、開口角θ＝４５°における固有複屈折の大きさが方位角αの関数として描かれている。明らかに４方位対称が認められる。
【００８９】
図４Ｃには（１００）レンズ、（θ、α）角空間における個別光線方向での複屈折分布Δｎ（θ、α）が描かれている。各線は開口角θおよび方位角αによって定義付けされた光線の量および方向を表している。線の長さは複屈折量または切断楕円の主軸長偏差に比例するが、線の方向は切断楕円の長主軸方位を表している。切断楕円は、方向（θ、α）の光線に対応する屈折率楕円体を、光線方向に垂直で屈折率楕円体の中心を通る平面で切断することによって得られる。線の方向も長さも分布の４方性を示している。線の長さ、したがって複屈折は方位角０°、９０°、１８０°および２７０°のときが最大である。
【００９０】
図４Ｄは、隣接する同じ厚さの２つの平面平行（１００）レンズを４５°回転させて配置したときに生じる複屈折分布Δｎ（θ、α）を示している。発生する複屈折分布Δｎ（θ、α）は方位角αには依存しない。切断楕円の長主軸は接線方向に延びている。互いに直交する２つの偏光状態において生じる光路差は、複屈折値と平面平行（１００）レンズ内の物理的光路とを掛け合わせることによって得られる。回転対称の複屈折分布は、同じ厚さを持つｎ個の平面平行（１００）レンズを次の条件で、つまりそれぞれ２つずつのレンズ間で回転角βについて次式
β＝９０°／ｎ＋ｍ・９０°±５°
が成り立つように配置すれば得られる。ただし、ｎは平面平行（１００）レンズの数、ｍは整数を表している。開口角θ＝３０°とすれば、同一方位に配置のレンズに比べて複屈折の最大値を３０％低下させることができる。レンズ内光線束のすべての光線がそれぞれ類似角度を示し、レンズ内の光路長が類似の長さであれば、任意のレンズについても、互いに直交する２つの直線偏光状態においてほぼ回転対称な光路差分布が得られる。したがってレンズは、光線が上記の条件をできる限り満たすように、グループにまとめておかねばならない。
【００９１】
図４Ｅには、図４Ｄと同じレンズ、すなわち隣接する同じ厚さの２つの平面平行（１００）レンズで方位角α＝０°のときの開口角θに応じた固有複屈折の大きさが描かれている。開口角θ＝４１°における固有複屈折の最大値は４．２ｎｍ／ｃｍであり、したがって図４Ａでの最大値６．５ｎｍ／ｃｍより３５％低下する。
【００９２】
図４Ｆには、図４Ｄと同じレンズ、すなわち隣接する同じ厚さの２つの平面平行（１００）レンズで開口角θ＝４１°のときの方位角α別固有複屈折の大きさが描かれている。固有複屈折は方位角αに依存しない。
【００９３】
図５Ａには、（１１１）レンズ、方位角α＝０°における固有複屈折の大きさが開口角θの関数として描かれている。開口角θ＝３５°における固有複屈折値６．５ｎｍ／ｃｍは測定値に一致している。曲線軌跡は結晶光学分野からの公知の公式に基づき求めた。
【００９４】
図５Ｂには（１１１）レンズ、開口角θ＝３５°における固有複屈折の大きさが方位角αの関数として描かれている。明らかに３方位対称が認められる。
【００９５】
図５Ｃは、既に図４Ｃで紹介した描法による（１１１）レンズの（θ、α）角空間における個別光線方向についての複屈折分布Δｎ（θ、α）を示している。線の方向も長さも分布の３方性を示している。線の長さ、したがって複屈折は方位角０°、１２０°および２４０°のときが最大である。（１００）レンズの場合とは異なり、方位角０度の光線に代わり方位角１８０°の光線がレンズを通過すると、複屈折の方位が９０°回転する。したがって、例えば同方位の２つの（１１１）レンズを用いて、その両レンズ間で光線束の光線角符号を入れ替えれば、複屈折を相殺することができる。これは特に、対象物点から光軸を伝って進む光線束直径の最大または最小が、これら同方位の両（１１１）レンズ間にある場合には必ず当てはまる。屈折性投射対物レンズは正および負の屈折力を持つ複数のレンズグループを有している。特に正の屈折力を持つレンズグループにはしばしば光線束直径の最大が現われ、負の屈折力を持つレンズグループには光線束直径の最小が現われる。典型的なマイクロリソグラフィ用投射対物レンズは、例えば正屈折第１レンズグループ、負屈折第２レンズグループ、正屈折第３レンズグループ、負屈折第４レンズグループおよび正屈折第５レンズグループを擁している。第１レンズグループ内には光線束直径の最大が、第２レンズグループ内には光線束直径の最小が、第３レンズグループ内には光線束直径の最大が、第４レンズグループ内には光線束直径の最小が、および第５レンズグループ内には光線束直径の最大が現われる。したがって、光線方向に沿って、極値の光線束直径を持つ位置の前後に同方位の（１１１）レンズ、又は相互回転角γ＝ｌ・１２０°±１０°の（１１１）レンズを配置するのが有利である。ただし、式中ｌは整数である。（１１１）レンズの複屈折分布は３方位対称なので、γ＝ｌ・１２０°の回転は（１１１）レンズの複屈折作用に影響を与えない。同方位の（１１１）レンズ間で開口角がほぼ等しく、他方、方位角が１８０°変化した光線の場合、互いに直交する２つの直線偏光状態における光路差は少なくとも部分的には相殺される。
【００９６】
図５Ｄは、隣接する同じ厚さの２つの平面平行（１１１）レンズを６０°回転させて配置した場合に現われる複屈折分布Δｎ（θ、α）を示している。その結果得られる複屈折分布Δｎ（θ、α）は方位角αに依存しない。しかし図４Ｃとは違って、切断楕円の長主軸は放射状である。互いに直交する２つの偏光状態において現われる光路差は、複屈折値に（１１１）レンズ内での光線の物理的経路を掛け合わせることによって得られる。同様に回転対称の複屈折分布は、同じ厚さを持つｎ個の平面平行（１１１）レンズを次の条件で、つまりそれぞれ２つずつのレンズ間で回転角について次式
γ＝１２０°／ｋ＋ｌ・１２０°±５°
が成り立つように配置すれば得られる。ただし、ｋは平面平行（１１１）レンズの数、ｌは整数を表している。開口角θ＝３０°とすれば、同一方位に配置のレンズに比べて複屈折の値を６８％低下させることができる。レンズ内光線束のすべての光線がそれぞれ類似角度を示し、レンズ内の光路長が類似の長さであれば、任意のレンズについても、互いに直交する２つの直線偏光状態においてほぼ回転対称な光路差分布が得られる。したがってレンズは、光線が上記の条件をできる限り満たすように、グループにまとめておかねばならない。
【００９７】
図５Ｅには、図５Ｄと同じレンズ、すなわち隣接する同じ厚さの２つの平面平行（１１１）レンズで方位角α＝０°のときの開口角θに応じた固有複屈折の大きさが描かれている。開口角θ＝４１°における固有複屈折の最大値は２．８ｎｍ／ｃｍであり、したがって図５Ａでの最大値６．５ｎｍ／ｃｍより５７％低下している。
【００９８】
図５Ｆには、図５Ｄと同じレンズ、すなわち隣接する同じ厚さの２つの平面平行（１１１）レンズで開口角θ＝４１°のときの方位角α別固有複屈折の大きさが描かれている。固有複屈折は方位角αに依存しない。
【００９９】
投射対物レンズ内で（１００）レンズのグループと（１１１）レンズのグループを組み合わせれば、これらのレンズに起因する、互いに直交する２つの直線偏光状態における光路差を大きく相殺することができる。そのためには、まずそれぞれのグループ内でレンズの回転によりほぼ回転対称な光路差分布を達成し、次にグループ（１００）のレンズとグループ（１１１）のレンズを組み合わせることによって双方の光路差分布を相殺する必要がある。それには、図４Ｄおよび５Ｄに見られるとおり、回転（１００）レンズグループの複屈折分布における切断楕円の長主軸の方位が、回転（１１１）レンズグループの複屈折分布における切断楕円の長主軸の方位に垂直であるということを利用する。その場合、１つには個々のグループによってほぼ回転対称な光路差分布が形成されること、また１つにはその総量が（１００）レンズグループと（１１１）レンズグループとでほぼ等しいことが決定的な要因になる。
【０１００】
図６Ａには、（１１０）レンズ、方位角α＝０°における固有複屈折の大きさが開口角θの関数として描かれている。開口角θ＝０°における固有複屈折値６．５ｎｍ／ｃｍは測定値に一致している。曲線軌跡は結晶光学分野からの公知の公式に基づき求めた。
【０１０１】
図６Ｂには（１１０）レンズ、開口角θ＝３５°における固有複屈折の大きさが方位角αの関数として描かれている。明らかに２方位対称が認められる。
【０１０２】
図６Ｃは、既に図４Ｃで紹介した描法による（１１０）レンズの（θ、α）角空間における個別光線方向についての複屈折分布Δｎ（θ、α）を示している。線の方向も長さも分布の２方性を示している。線の長さ、したがって複屈折は開口角θ＝０°のときが最大である。
【０１０３】
図６Ｄは、隣接する同じ厚さの２つの平面平行（１１０）レンズを９０°回転させて配置した場合に現われる複屈折分布Δｎ（θ、α）を示している。複屈折分布Δｎ（θ、α）の結果は４方位対称を示している。複屈折の最大値は方位角α＝４５°、１３５°、２２５°および３１５°で現われる。その場合の複屈折値は開口角θ＝４０°で２．６ｎｍ／ｃｍである。
【０１０４】
図６Ｅは、図６Ｃと同じレンズ、すなわち同じ厚さの２つの平面平行（１１０）レンズを同じ厚さの別な２つの平面平行（１１０）レンズと組み合わせたときに生じる複屈折分布Δｎ（θ、α）を示している。それぞれ両（１１０）レンズ間の回転角は４５°である。発生する複屈折分布Δｎ（θ、α）は方位角αには依存しない。しかし図４Ｃとは違って、切断楕円の長主軸は放射状であり、したがって図５Ｃの分布に類似する。互いに直交する２つの偏光状態において現われる光路差は、複屈折値に（１１０）レンズ内での光線の物理的経路を掛け合わせることによって得られる。同様に回転対称の複屈折分布は、同じ厚さを持つ４・ｎ個の平面平行（１１０）レンズを次の条件で、つまりそれぞれ２つずつのレンズ間で回転角βについて次式
β＝４５°／ｎ＋ｍ・９０°±５°
が成り立つように配置すれば得られる。ただし、４・ｎは平面平行（１００）レンズの数、ｍは整数を表している。レンズ内光線束のすべての光線がそれぞれ類似角度を示し、レンズ内の光路長が類似の長さであれば、任意のレンズについても、互いに直交する２つの直線偏光状態においてほぼ回転対称な光路差分布が得られる。したがってレンズは、光線が上記の条件をできる限り満たすように、グループにまとめておかねばならない。
【０１０５】
図６Ｆには、図６Ｅと同じレンズ、すなわち隣接する同じ厚さの４つの平面平行（１１０）レンズで方位角α＝０°のときの開口角θに応じた固有複屈折の大きさが描かれている。開口角θ＝４１°における固有複屈折の値は１．０ｎｍ／ｃｍであり、したがって図５Ａでの最大値６．５ｎｍ／ｃｍより８４％低下している。
【０１０６】
図６Ｇには、図６Ｅと同じレンズ、すなわち隣接する同じ厚さの４つの平面平行（１１０）レンズで開口角θ＝４１°のときの方位角α別固有複屈折の大きさが描かれている。固有複屈折は方位角αに依存しない。
【０１０７】
投射対物レンズ内で（１１０）レンズのグループと（１００）レンズのグループを組み合わせれば、これらのレンズに起因する、互いに直交する２つの直線偏光状態における光路差を大きく相殺することができる。そのためには、まずそれぞれのグループ内でレンズの回転によりほぼ回転対称な光路差分布を達成し、次にグループ（１１０）のレンズとグループ（１００）のレンズを組み合わせることによって双方の光路差分布を相殺する必要がある。それには、図４Ｄおよび６Ｅに見られるとおり、回転（１１０）レンズグループの複屈折分布における切断楕円の長主軸の方位が、回転（１００）レンズグループの複屈折分布における切断楕円の長主軸の方位に垂直であるということを利用する。その場合、１つには個々のグループによってほぼ回転対称な光路差分布が形成されること、また１つにはその総量が（１１０）レンズグループと（１００）レンズグループとでほぼ等しいことが決定的な要因になる。
【０１０８】
図７には、波長１５７ｎｍ用の屈折性投射対物レンズ６１１が描かれている。この対物レンズの光学データは表１にまとめてある。その実施形態は本出願人の特許出願ＰＣＴ／ＥＰ００／１３１４８（ＷＯ  １５０１７１  Ａ１）に記載されており、その図７または表６に相当する。対物レンズの機能性に関するより詳しい説明については特許出願ＰＣＴ／ＥＰ００／１３１４８（ＷＯ  １５０１７１  Ａ１）を参照のこと。この対物レンズはいずれのレンズもフッ化カルシウム結晶でできている。対物レンズの像側開口数は０．９である。本対物レンズの結像性能は、波長１５７ｎｍにおける理想球面波の波面からの偏差が１．８ｍλ未満になるように補正されている。この高性能対物レンズの場合こそ、固有複屈折などによる妨害的影響をできる限り抑制する必要がある。
【０１０９】
図６の実施形態では、個別レンズＬ６０１〜Ｌ６３０について最外開口光線６０９の開口角θおよび光路長ＲＬLを算出した。その場合、最外開口光線６０９は座標ｘ＝０ｍｍ、ｙ＝０ｍｍの対象物点から出発し、像面では光軸に対し、像側開口数に相当する角度を形成する。最外開口光線６０９は、レンズ内でほぼ最大の開口角を惹起するので観察対象に利用される。
【０１１０】
【表１】
2004526331.tif 000003
【０１１１】
表２には、最外開口光線の開口角θおよび光路長ＲＬLのほかに、互いに直交する２つの直線偏光状態におけるレンズ方位別の光路差がまとめてある。（１１１）レンズ、（１００）レンズおよび（１１０）レンズの別に光路差が列挙されている。その場合、レンズ内での最外辺縁光線の方位角αLは（１１１）レンズで０°と６０°、（１００）レンズで０°と４５°および（１１０）レンズで０°、４５°、９０°および１３５°である。
【０１１２】
表２から明らかなように、レンズＬ６０８、Ｌ６１７、Ｌ６１８、Ｌ６１９、Ｌ６２７、Ｌ６２８、Ｌ６２９およびＬ６３０の開口角θは２５°を超え、さらにレンズＬ６１８、Ｌ６２７、Ｌ６２８、Ｌ６２９およびＬ６３０については３０°も超えている。特に開口角が大きいのは、像平面に最も近いところにあるレンズＬ６２７〜Ｌ６３０である。
【０１１３】
投射対物レンズの設計面での工夫により、全光線の最大開口角を４５°未満にすることができた。最外開口光線の最大開口角は、レンズＬ６２８における３９．４°である。分厚い２つの平面レンズＬ６２９およびＬ６３０を像平面の直前に設置したのが非常に有効であった。
【０１１４】
レンズＬ６２１とＬ６２２との間にある絞りの直径は２７０ｍｍである。レンズＬ６１８の直径は２０７ｍｍおよびレンズＬ６２７〜Ｌ６３０の直径はいずれも１９０ｍｍ未満である。したがって、大きな開口角を示すこれらのレンズの直径は絞り直径の８０％未満である。
【０１１５】
表２から見て取れるように、大きな開口角を持つ個別レンズは（１００）方向に向けるのが好都合である。そうすれば全体として複屈折値が低くなる。それは、（１００）レンズの場合では（１１１）レンズの場合より大きな角度にならならいと＜１１０＞結晶方向の影響が感知できないことによる。例えば、レンズＬ６０８、Ｌ６０９およびＬ６１７の場合光路差は３０％超小さくなる。
【０１１６】
両平面平行レンズＬ６２９およびＬ６３０を手掛かりに、レンズの相互回転によって複屈折が明らかに抑制できることがはっきりと証明できる。両レンズは最外開口光線に対して同じ開口角３５．３°および類似の光路長２７．３ｍｍ、あるいは２６．０ｍｍを有している。両レンズを（１００）レンズとして同方位に組み込めば、光路差は３０．７ｎｍとなる。しかし、両（１００）レンズを相互に４５°捻れば、光路差は２０．９ｎｍに、すなわち３２％減少する。両レンズを（１１１）レンズとして同方位に組み込めば、光路差は３４．６ｎｍとなる。しかし、両（１１１）レンズを相互に６０°捻れば、光路差は１３．６ｎｍに、すなわち６１％減少する。
【０１１７】
レンズＬ６２９およびＬ６３０に起因する固有複屈折により生じる、互いに直交する２つの直線偏光状態における光路差に対しては、レンズＬ６２９をレンズＬ６２９１とＬ６２９２に、レンズＬ６３０をレンズＬ６３０１とＬ６３０２に分割することによりほぼ完全な補償を達成することができる。ただし、レンズＬ６２９１は厚さ９．１５ｍｍの（１００）レンズ、レンズＬ６２９２は厚さ１３．１１ｍｍの（１１１）レンズ、レンズＬ６３０１は厚さ８．３３ｍｍの（１００）レンズ、レンズＬ６３０２は厚さ１２．９ｍｍの（１１１）レンズである。レンズＬ６２９１とレンズＬ６３０１は互いに４５°、レンズＬ６２９２とレンズＬ６３０２は互いに６０°捻れて配置されている。この場合に生じる最大光路差は０．２ｎｍである。レンズＬ６２９１とレンズＬ６２９２も、レンズＬ６３０１とレンズＬ６３０２も、例えば圧着加工により光学的に継目なく接合できる。
【０１１８】
上記の原理は、投射対物レンズに１つの結晶レンズしか含まれていない場合でも適用できる。その場合では結晶レンズを少なくとも２つのレンズに分割し、互いに捻れた状態に配置する。接合は圧着加工で行うことができる。別な可能性として、まず所望の結晶方位を持つ個別平板を光学的に継目なく結合させ、さらに続いての作業過程でその相互接合平板からレンズを作製するという方法もある。
【０１１９】
レンズＬ６２９とＬ６３０による固有複屈折の妨害的影響を抑制するまた別な可能性として、レンズＬ６２９をレンズＬ６２９３とレンズＬ６２９４に、レンズＬ６３０をレンズＬ６３０３とレンズＬ６３０４に分割することもできる。ただし、レンズＬ６２９３は厚さ１１．１３ｍｍの（１１０）レンズ、レンズＬ６２９４は厚さ１１．１３ｍｍの（１１０）レンズ、レンズＬ６３０３は厚さ１０．６２ｍｍの（１１０）レンズ、レンズＬ６３０４は厚さ１０．６２ｍｍの（１１０）レンズである。レンズＬ６２９３とレンズＬ６２９４およびレンズＬ６３０３とレンズＬ６３０４はそれぞれ互いに９０°捻れた位置にあり、レンズＬ６２９３とレンズＬ６３０３間の回転角は４５°である。この場合に生じる最大光路差は４．２ｎｍである。レンズＬ６２９３とレンズＬ６２９４も、レンズＬ６３０３とレンズＬ６３０４も、レンズ部品として、例えば圧着加工により光学的に継目なく接合できる。
【０１２０】
高い負荷のかかったレンズＬ６２９およびＬ６３０によってもたらされる、互いに直交する２つの直線偏光状態における光路差に対しては、レンズＬ６２９を３つのレンズ部品Ｌ６２９５、Ｌ６２９６およびＬ６２９７に、およびレンズＬ６３０をレンズ部品Ｌ６３０５、Ｌ６３０６およびＬ６３０７に分割することによりほぼ完全に補償が達成される。ただし、レンズＬ６２９５は厚さ４．４５ｍｍの（１００）レンズ、レンズＬ６２９６およびＬ６２９７は厚さ８．９０ｍｍの（１１０）レンズ、レンズＬ６３０５は厚さ４．２５ｍｍの（１００）レンズ、レンズＬ６３０６およびＬ６３０７は厚さ８．４９ｍｍの（１１０）レンズである。レンズＬ６２９４とレンズＬ６３０４は互いに４５°回転して、レンズＬ６２９５、Ｌ６２９７、Ｌ６３０６およびＬ６３０７はそれぞれ２つずつが互いに４５°回転して配置されている。この組合せの結果、最大光路差は０．１ｎｍ未満に減少する。レンズＬ６２９５〜レンズＬ６２９７も、レンズＬ６３０５〜レンズＬ６３０７もレンズ部品として、例えば圧着加工により光学的に継目なく接合できる。
【０１２１】
レンズＬ６２９とＬ６３０による固有複屈折の妨害的影響を抑制する他の可能性として、２つの（１１０）レンズと１つの（１００）レンズを組み合わせる方法がある。その場合、両（１１０）レンズは互いに９０°捻れた状態で組み込むが、（１００）レンズと（１１０）レンズ間の回転角は４５°＋ｍ・９０°とする。なお、ｍは整数である。上記目的には、レンズＬ６２９をレンズＬ６２９８とＬ６２９９に、レンズＬ６３０をレンズＬ６３０８とＬ６３０９に分割する。ただし、レンズＬ６２９８は厚さ１７．４０ｍｍの（１１０）レンズ、レンズＬ６２９９は厚さ４．８７ｍｍの（１１０）レンズ、レンズＬ６３０８は厚さ１２．５３ｍｍの（１１０）レンズで、レンズＬ６３０９は厚さ８．７０ｍｍの（１００）レンズである。この場合に生じる最大光路差は３．１ｎｍである。レンズＬ６２９８とレンズＬ６２９９も、レンズＬ６３０８とレンズＬ６３０９もレンズ部品として、例えば圧着加工により光学的に継目なく接合できる。
【０１２２】
図８には波長１５７ｎｍ用の反射屈折性投射対物レンズ７１１のレンズ切断面が描かれている。この対物レンズの光学データは表３にまとめてある。その実施形態は本出願人の特許出願ＰＣＴ／ＥＰ００／１３１４８（ＷＯ  １５０１７１  Ａ１）に記載されており、その図９または表８に相当する。対物レンズの機能性に関するより詳しい説明については特許出願ＰＣＴ／ＥＰ００／１３１４８（ＷＯ  １５０１７１  Ａ１）を参照のこと。この対物レンズはいずれのレンズもフッ化カルシウム結晶でできている。対物レンズの像側開口数は０．８である。
【０１２３】
図８の実施形態では、個別レンズＬ８０１〜Ｌ８１７について上側の最外開口光線７１３および下側の最外開口光線７１５の開口角θおよび光路長ＲＬLを算出した。その場合、最外開口光線７１３および７１５は座標ｘ＝０ｍｍ、ｙ＝−８２．１５ｍｍの対象物点から出発し、像面では光軸に対し、像側開口数に相当する角度を形成する。上側および下側の最外開口光線は、軸から離れた対象物フィールドにあって、図７の実施形態における最外開口光線の場合とは異なり光軸に対し対称な方向に進まないので算出した。
【０１２４】
表４には上側の最外開口光線に関するデータが、表５には下側の最外開口光線に関するデータがまとめてある。表４および表５には最外開口光線の開口角θおよび光路長ＲＬLのほかに、互いに直交する２つの直線偏光状態における光路差がレンズ方位の別に、つまり（１１１）レンズ、（１００）レンズおよび（１１０）レンズに分けて列挙されている。なお、レンズ内最外辺縁光線の方位角αLは、（１１１）レンズが０°と６０°、（１００）レンズが０°と４５°および（１１０）レンズが０°、４５°、９０°と１３５°である。
【０１２５】
【表２】
2004526331.tif 000004
【０１２６】
【表３】
2004526331.tif 000005
【０１２７】
表４および表５から分かるように、レンズＬ８１５〜Ｌ８１７における開口角θは２５°を超えている。この実施形態でも像平面に最も近いレンズＬ８１５〜Ｌ８１７が大きな開口角を有している。レンズＬ８１５〜Ｌ８１７の設計面での工夫により、最大開口角をａｒｃｓｉｎ（ＮＡ／ｎFK）＝ａｒｃｓｉｎ（０．８／１．５５９７）＝３０．９°より小さいか等しくすることができた。レンズＬ８１７における最外開口光線の最大開口角は３０．８°である。
【０１２８】
レンズＬ８１１とＬ８１２との間に存在する絞りの直径は１９３ｍｍである。レンズＬ８１５〜Ｌ８１７の直径はいずれも１６２ｍｍ未満である。したがって、大きな開口角を示すこれらのレンズの直径は絞り直径の８５％未満である。
【０１２９】
表４および表５より明らかなように、大きな開口角を持つレンズは（１００）方向に向けるのが好都合である。そうすれば複屈折値が全体として（１１１）レンズの場合より低くなるからである。例えばレンズＬ８１５〜Ｌ８１７の場合、光路差は（１１１）レンズより２０％超小さい。
【０１３０】
以下では図８の実施形態に基づき、相互に捻れ配置された（１００）レンズを持つグループと相互に捻れ配置された（１１１）レンズを持つグループとの同時平行使用により固有複屈折が如何に大きく補償されるかを見ていく。
【０１３１】
まず最初は、フッ化カルシウムレンズをすべて（１１１）レンズの相互捻れなしに（１１１）方位に組み込む。この場合、互いに直交する２つの直線偏光状態においては最高光路差が１３６ｎｍである。（１１１）レンズの回転により最高光路差を約３８ｎｍに下げることができる。そのためには、レンズＬ８０１とＬ８０４を１つのグループに、レンズＬ８０２とＬ８０３をまた別な１つのグループにまとめる。その場合のレンズ間の回転角はそれぞれ６０°とする。レンズＬ８０８、Ｌ８０９、Ｌ８１０を、およびレンズＬ８１５、Ｌ８１６、Ｌ８１７をそれぞれ第３グループとしてまとめる。その場合の２レンズ間の回転角はそれぞれ４０°である。レンズＬ８１１、Ｌ８１２、Ｌ８１３およびＬ８１４を相互回転角３０°に設定して第４グループにまとめる。
【０１３２】
フッ化カルシウムレンズをすべて（１００）レンズの相互捻れなしに（１００）方位に組み込めば、互いに直交する２つの直線偏光状態においては最高光路差が９０．６ｎｍになる。（１００）レンズの回転により最高光路差を約４０ｎｍに下げることができる。そのためには、レンズＬ８０１とＬ８０４を１つのグループに、レンズＬ８０２とＬ８０３をまた別な１つのグループにまとめる。その場合のレンズ間の回転角はそれぞれ４５°とする。レンズＬ８０８、Ｌ８０９、Ｌ８１０を、およびレンズＬ８１５、Ｌ８１６、Ｌ８１７をそれぞれ第３グループとしてまとめる。その場合の２レンズ間の回転角はそれぞれ３０°である。レンズＬ８１１、Ｌ８１２、Ｌ８１３およびＬ８１４を相互回転角２２．５°に設定して第４グループにまとめる。
【０１３３】
互いに直交する２つの直線偏光状態における最大光路差は、（１００）レンズグループと（１１１）レンズグループとを組み合わせることによって、わずか７ｎｍにすることができる。そのためには、レンズＬ８０１とＬ８０４を１つの（１１１）レンズグループにまとめる。その場合のレンズ間の回転角は６０°とする。レンズＬ８０２とＬ８０３も１つの（１００）レンズグループにまとめる。その場合のレンズ間の回転角は４５°とする。レンズＬ８０８、Ｌ８０９およびＬ８１０を第３（１００）レンズグループとしてまとめる。その場合の２レンズ間の回転角はそれぞれ３０°とする。レンズＬ８１５、Ｌ８１６およびＬ８１７も第３（１１１）レンズグループとして１つにまとめる。その場合の２レンズ間の回転角はそれぞれ４０°とする。レンズＬ８１１、Ｌ８１２、Ｌ８１３およびＬ８１４を相互回転角２２．５°に設定して第４（１００）レンズグループにまとめる。１つのグループにまとめられないレンズＬ８０５およびＬ８０７のレンズ軸は＜１１１＞結晶方向に向いているが、一方レンズＬ８０６のレンズ軸は＜１００＞結晶方向に向いている。グループ間では光軸の周りに任意に相互捻れ配置することができる。この回転自由度は、例えばレンズフレームによって発生する非回転対称な収差の補償に利用することができる。
【０１３４】
以下では、（１００）、（１１１）または（１１０）レンズグループが如何にして決定されるかについて、また別な方法を説明する。この場合、既知の光学デザインを持つ対物レンズを前提とする。この対物レンズは複数レンズが複屈折性のフッ化物結晶から成っている。それらレンズの複屈折特性は既知である。例えば固有複屈折の影響は、光線の開口角および方位角に応じて理論的に予知することができる。しかし、複屈折特性はレンズでの測定によっても知ることができる。レンズの複屈折特性は既知なので、対物レンズ内の光線が呈する、互いに直交する２つの直線偏光状態における光路差が判明する。この光路差は、以下では、その絶対値の最小化が重要な最適化指数として利用する。同様の方法で、個別光線の光線束全体に対しても最適化を行うことができる。この最適化に対して与えられる可能な自由度とは、個別レンズ相互間の回転角および主結晶方向に対するレンズ軸の方位である。上記の原則に基づけば、１つにはレンズ軸が主結晶方向に向いているのが、また１つにはレンズの相互回転角がそれぞれのレンズ軸の方向に依存した離散値しかとらないのが好都合である。
【０１３５】
レンズ軸の方位に関しては３つの自由度が提供されている。つまり、レンズ軸は（１００）、（１１１）および（１１０）結晶方向に向けることができる。
【０１３６】
レンズ軸が同一の、またはそれと等価な主結晶方向に向いているレンズは単一グループに統合される。ただし、各グループは少なくとも２つのレンズを擁するものとする。
【０１３７】
グループ内レンズの離散回転角はレンズ軸の方位に応ずる。
ｎ個の（１００）レンズを擁するグループの回転角については次式が成り立つ：
γ＝９０°／ｎ＋ｍ・９０°±１０°
ただし、ｍは任意の整数である。
グループが２つの（１００）レンズを擁する場合、これら両レンズ間の回転角は、理想的には４５°、１３５°、２２５°．．．である。
ｎ個の（１１１）レンズを含むグループの回転角については次式が成り立つ：
γ＝１２０°／ｎ＋ｍ・１２０°±１０°
ただし、ｍは任意の整数である。
ｎ個の（１１０）レンズを含むグループの回転角については次式が成り立つ：
γ＝１８０°／ｎ＋ｍ・１８０°±１０°
ただし、ｍは任意の整数である。
【０１３８】
このように、自由度としてレンズ相互間の離散回転角および離散結晶方位が提供される。
このパラメータ空間の中で、個別レンズ毎に、最適化指数が最小値を取るまたは閾値を下回る場合の回転角および結晶方位の組合せを見出すことができる。
各対物レンズを対象として、互いに直交する２つの直線偏光状態における光路差が光線束全体を通して最小値となるような最適解決策は存在する。
しかしこの最適解決策を求めるには、特に、図７または図８の対物レンズのように対物レンズに多数のレンズが含まれている場合では極端に手間がかかる。
【０１３９】
必ずしも最適な解決策でなくても、対物レンズの実用に十分である解決策を見い出すための最適化法が現在公知になっている。文献から知られる極めて類似した数学的課題は「操作側の問題」であり、そこでは与えられた地図で所定の都市を通る最短ルートを見出すことが重要である。
最適化には、文献から下記名称で知られる次の方法が使用できる：
１．モンテカルロ探索法
２．シミュレーション・クーリング（“Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ”）
３．閾値採用（“Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ａｃｃｅｐｔｉｎｇ”）
４．中間加熱を伴うシミュレーション・クーリング
５．遺伝学アルゴリズム
【０１４０】
固有複屈折における妨害的影響の補償には、最初の実施形態では各レンズに４つの自由度（ＦＧＨ）が提供されている：
ＦＧＨ１：回転角０°の（１１１）レンズ
ＦＧＨ２：回転角６０°の（１１１）レンズ
ＦＧＨ３：回転角０°の（１００）レンズ
ＦＧＨ４：回転角４５°の（１００）レンズ
回転角はそれぞれ対象物平面の固定基準方向を基準とした値である。
【０１４１】
図８の投射対物レンズ７１１について、モンテカルロ探索法の利用および４つの自由度ＦＧＨ１〜ＦＧＨ４の予備設定により、レンズ軸の最適結晶方位および対象物平面の固定基準方向に対するレンズの回転角βLを決定した。表６はレンズＬ８０１〜Ｌ８１７についてレンズ軸の結晶方向および回転角βLを示している。さらに、各レンズ毎に、互いに直交する２つの直線偏光状態における光路差が、最外開口光線の最上部および最下部の別に記載されている。それより得られた最大光路差の結果は５ｎｍである。
【０１４２】
【表４】
2004526331.tif 000006
【０１４３】
レンズを個別グループに割り当てる場合には、最適化に関し別な自由度が生じる。その場合、同グループ内のレンズのレンズ軸は同一の主結晶方向に向いている。同グループ内のレンズは、グループに起因する、互いに直交する２つの直線偏光状態における光路差分布がほぼ回転対称になるように互いに捻れた状態で配置される。個別グループ間の回転角は任意に調整可能で、この補足的自由度によって例えば製作過程に起因する追加収差の補正をする。
【０１４４】
表６の実施形態ではレンズＬ８０１とＬ８１４が（１００）レンズの第１グループを形成している。なお、両レンズは回転角４５°分相互に捻れた位置に配置されている。
レンズＬ８０２、Ｌ８０４、Ｌ８０７およびＬ８１２は（１１１）レンズの第２グループを形成している。その場合、レンズＬ８０２とＬ８０７、レンズＬ８０４とＬ８１２がそれぞれ従グループを形成し、それら従グループ内ではレンズは相互には捻り配置されていないか、またはせいぜいγ＝ｌ・１２０°±１０°の回転角を呈している。ただし、ｌは整数である。両従グループは相互に６０°捻れて配置されているので、異なった従グループからの２つのレンズ間の回転角はγ＝６０°＋ｍ・１２０°±１０°である。式中ｍは整数である。
レンズＬ８０３、Ｌ８０５およびＬ８１５は（１００）レンズの第３グループを形成している。その場合、レンズＬ８０３およびレンズＬ８０５とＬ８１５がそれぞれ従グループを形成し、それら従グループ内ではレンズは相互には捻り配置されていないか、またはせいぜいγ＝ｌ・９０°±１０°の回転角を呈している。ただし、ｌは整数である。両従グループは相互に４５°捻れて配置されているので、異なった従グループからの２つのレンズ間の回転角はγ＝４５°＋ｍ・９０°±１０°である。式中ｍは整数である。
レンズＬ８０８、Ｌ８０９およびＬ８１１は（１００）レンズの第４グループを形成している。その場合、レンズＬ８０８およびレンズＬ８０８とＬ８０９がそれぞれ従グループを形成し、それら従グループ内ではレンズは相互には捻り配置されていないか、またはせいぜいγ＝ｌ・９０°±１０°の回転角を呈している。ただし、ｌは整数である。両従グループは相互に４５°捻れて配置されているので、異なった従グループからの２つのレンズ間の回転角はγ＝４５°＋ｍ・９０°±１０°である。式中ｍは整数である。
レンズＬ８１６およびＬ８１７は第５の（１１１）レンズグループであり、両レンズは回転角６０°分捻れて配置されている。
【０１４５】
第２の実施形態では各レンズに８つの自由度が提供されている：
ＦＧＨ１：回転角０°の（１１１）レンズ
ＦＧＨ２：回転角６０°の（１１１）レンズ
ＦＧＨ３：回転角０°の（１００）レンズ
ＦＧＨ４：回転角４５°の（１００）レンズ
ＦＧＨ５：回転角０°の（１１０）レンズ
ＦＧＨ６：回転角９０°の（１１０）レンズ
ＦＧＨ７：回転角４５°の（１１０）レンズ
ＦＧＨ８：回転角１３５°の（１１０）レンズ
【０１４６】
自由度の数が増えると共に最適化の結果が良好になるが、最適化コストは指数関数的に上昇する。回転角をより細かく等級付けすることによって自由度はさらに増える。
【０１４７】
最適化では応力性複屈折に関する測定データ、レンズまたはミラーの表面データおよび／またはレンズの素材不均質性を考慮に入れることもできる。このようにして、発生する障害要因がすべて掌握されると共に、自由度の利用により、全体として良好な結像品質を提供する対物レンズの状態が求められる。
【０１４８】
以下では最適化法を個別ステップ毎に説明する：
第１ステップでは、レンズの複屈折特性が既知である対物レンズについて目的関数を立てる。目的関数とは複屈折における妨害的影響の尺度を表すものである。目的関数として、例えば、最外開口光線の互いに直交する２つの直線偏光状態における光路差を用いることができる。また、光線束光路差分布の最大値または中間値を目的関数として定義付けすることもできる。レンズの回転角、結晶方位および当該状態についての対物レンズの目的関数を記憶させる。
目的関数には、設定レベルに達しなければ複屈折の妨害的影響の許容できる閾値が存在する。
第２ステップでは、目的関数が閾値を下回っているかどうかが試験される。閾値を下回っていれば、作業を打ち止める。閾値を下回っていなければ、第３ステップに入る。
第３ステップでは、所定の自由度に基づきレンズ相互間の回転角および対物レンズ内の結晶方位を変更する。その場合、前記方法の１つ、例えばモンテカルロ法を使用する。
第３ステップの後には作業は第１ステップに立ち戻る。その場合、研削実施回数を測定する。研削実施回数が極大値を超えた場合も作業を打ち止めにする。
【０１４９】
このように、定められた閾値を下回った場合、または所定の研削回数を上回った場合には作業を打ち止める。研削極大値を超えた場合には、例えばその結果として、当該目的関数と共に対物レンズ個別状態の表示されたランクリストが作成されるようにすることができる。
【０１５０】
以下では屈折性対物レンズ６１１の例を基に、光学素子に補償コーティング６１３を施すことによって複屈折作用の妨害的影響が如何に明白に軽減できるかを示すことにする。それには、フッ化カルシウムから構成されているために固有複屈折を呈する両レンズＬ６２９およびＬ６３０の複屈折成分だけを観察する必要がある。この実施形態では両レンズは（１１１）方位を示し、相互に６０°捻れて配置されている。それにより、ほぼ回転対称な光路差ΔＯＰＬ分布が達成される。最外開口光線の最大光路差ΔＯＰＬは、方位角αRの如何に応じて１３．６ｎｍ〜１４．６ｎｍである。像平面Ｏ’のほうに向いたレンズＬ６３０の光学面上には、表７に記載された補償コーティング６１３が施される。補償コーティング６１３は、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）およびフッ化ランタン（ＬａＦ３）を素材とする１５の個別層から成っている。表７のｎおよびｋは屈折率の実部と虚部を表している。層厚は均等であり、側部に厚さブレはない。コーティング過程での蒸着角度はレンズＬ６３０の光学面に垂直である。補償コーティングの結果、両レンズＬ６２９、Ｌ６３０間の光路差は１．１ｎｍとなって、補償コーティングなしの対物レンズに比較して明らかに小さくなっている。
【０１５１】
【表５】
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【０１５２】
最終両レンズの代わりに、対物レンズ全体を観察する類似の作業法も可能である。複屈折を１光学素子にだけの補償コーティングにより補償する代わりに、複数の光学素子に対して補償コーティングを行うこともできる。
【０１５３】
この方法は、システム全体における複屈折を補償するためにも適用することができる。その場合、複屈折の原因としては応力性複屈折、固有複屈折および他層による複屈折が考えられる。
【０１５４】
システムの最終調整後、像平面の１つまたは複数の光線束について光路差ΔＯＰＬの分布を測定する。次に、層最適化プログラムを利用して必要な補償層を算出して、これを例えば像平面に最も近いシステム平面に塗布する。像平面に最も近い光学素子が取り換え可能であれば好都合である。そのようにして、対物レンズの作動で初めて発生する複屈折作用の補正も可能である。
【０１５５】
ＵＶ内での結晶の複屈折を補償するためには、上述の通り、結晶軸方位の異なる結晶素子を相前後して配置することができる。光学システム内に結晶方向の異なるレンズを相前後して配置した場合、光線のレンズ透過角度がまちまちになることが多くて、補償可能性がごく限られるかもしれないという問題がある。結晶レンズしか含まない光学系の場合、この種の補償は全く不可能である。
解決策の１つは、レンズの構造を２分割して、相互に捻れた状態で圧着する方法である。実際にはこの方法には、通過部を変形させる応力がかかるほか、両分割半片の側面がマイクロメータの精度で位置設定されねばならないという難点がある。
結晶軸方位を基準に相互に捻れた状態で圧着した個別平板から未加工材を製作し、それを切削および研磨してレンズに加工することが提案される。方位設定に関しては上記のことがここでもすべて当てはまる。光学系の製造における旧来の圧着（圧搾）加工のほかに、緊密な接触が得られて応力障害ができるだけ少なければ、他の接合技術もすべて可能であり、本発明の範囲に含まれる。圧着加工は、特に、例えば石英ガラスなどの層により補助することができる。重要なのは、接合箇所に障害となるような屈折または反射が起きないことである。
【０１５６】
方位の選択は上記の法則に従って行う。
【０１５７】
実施形態としては、例えば図８の投射対物レンズに用いるレンズＬ８１６の製作材料である未加工材が挙げられる。レンズＬ８１６は、天頂半径３４２．１３ｍｍの凸非球面の前面および天頂半径４４９．２６ｍｍの凹球面の背面を有している。軸方向の厚さは３７．３ｍｍである。レンズの素材はフッ化カルシウムである。レンズの直径は１４１ｍｍである。レンズが切り出される未加工材は、少なくとも全体の厚さが４５ｍｍ、直径が１５０ｍｍなければならない。この場合、未加工材は相互に４５°回転した厚さ９．０ｍｍの２枚の（１００）平板と相互に６０°回転した厚さ１３．５ｍｍの２枚の（１１１）平板から成っていて、双方が光学的に継目なく接合されている。この（１００）平板と（１１１）平板はそれぞれ隣接配置されていなければならない。
【０１５８】
他の実施形態では、それぞれ４５°ずつ回転した厚さ３．０ｍｍの６枚の（１００）平板とそれぞれ６０°ずつ回転した厚さ４．５ｍｍの６枚の（１１１）平板が光学的に継目なく接合されている。ただし、常に２枚の（１００）平板の後には２枚の（１１１）平板がくるように配置されている。
【０１５９】
別な実施形態では、相互に４５°回転した厚さ９．０ｍｍの４枚の（１１０）平板と相互に４５°回転した厚さ４．５ｍｍの２枚の（１００）平板が光学的に継目なく接合されている。ただし、２枚の（１００）平板は４枚の（１１０）平板の後に配置されている。
【０１６０】
また別な実施形態では、相互に４５°回転した厚さ４．５ｍｍの８枚の（１１０）平板と相互に４５°回転した厚さ２．２５ｍｍの４枚の（１００）平板が光学的に継目なく接合されている。ただし、４枚の（１１０）平板はそれぞれ２枚の（１００）平板の後に配置されている。
【０１６１】
以下では、レンズまたはレンズ部品間の回転角を照準調整するための方法について説明する。それによれば、レンズまたはレンズ部品に、あるいはその保持フレームに然るべきマーキングを行うことができる。実施形態として、そのレンズ軸が＜１１１＞結晶方向に向いているフッ化カルシウムレンズの製造について説明する。当製法は、フッ化バリウムまたはフッ化ストロンチウムなど立方晶系構造の他の結晶素材から成るレンズの製造にも転用できる。また、レンズ軸が＜１００＞または＜１１０＞結晶方向であっても可能である。当方法は、平面平行構造のものだけでなく湾曲構造のレンズまたはレンズ部品の製造にも適している。
【０１６２】
第１ステップでは、光学未加工品、本例ではフッ化カルシウム円板の＜１１１＞結晶方向の方位を決定する。これは、例えば劈開面の探知またはエッチピットの生成など結晶学的方法により高精度で行うことができる。この方向測定はレントゲン回折法により改良できる。それに適した機器は単色レントゲン線使用のゴニオメータである。文献から知られている一覧表を基に｛１１１｝結晶平面でのブラッグ反射の発現を測定する。なお、表の値は反射指数に応じた所要入射角を示している。測定では、フッ化カルシウムの円板をそれに垂直な軸の周りを回転させる。それにより、様々な回転角について、フッ化カルシウム円板の面法線からの＜１１１＞結晶方向の偏差が求められる。偏差の測定は、少なくとも２つの回転位置で行うのが好都合である。本実施形態では０°と９０°で測定が行われる。測定精度を高めるために、これに加えて１８０°と２７０°でも測定することができる。
【０１６３】
第２ステップではフッ化カルシウム円板は、その面法線が＜１１１＞結晶方向に平行になるように加工される。その際の測定偏差は、照準補正、すなわちフッ化カルシウム円板の鋸切断または研削による指定どおりの加工における基礎データとして用いられる。この加工ステップ後には、フッ化カルシウム円板の面法線は５°未満の偏差で＜１１１＞結晶方向に向いている。
【０１６４】
第３ステップでは、フッ化カルシウム円板において基準方向が決められる。フッ化カルシウム円板の面法線が＜１１１＞結晶方向に向いていれば、＜１１１＞結晶方向の周りに３軸対称でグループ化されている３結晶方向＜１１０＞、＜０１１＞および＜１０１＞、あるいは＜１００＞、＜０１０＞および＜００１＞の１つを知っておくのが好都合である。このことは、光線がフッ化カルシウムレンズ内で＜１１０＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向を進む場合、互いに直交する２つの直線偏光状態では固有複屈折により最大光路差となることから注目される。光線が＜１００＞結晶方向またはそれと等価な結晶方向を進む場合、光路差は現われない。その場合では、３結晶方向＜１１０＞、＜０１１＞および＜１０１＞はそれぞれ３５°の角度を形成し、３結晶方向＜１００＞、＜０１０＞および＜００１＞は＜１１１＞結晶方向と５５°の角度を形成する。（１１０）または（１００）結晶平面のレントゲン反射は物理的理由から測定不可能である。したがって、（１００）または（１１０）結晶平面に対して決められた関係にある他の結晶平面のブラッグ反射を利用しなければならない。例えば（３３１）ブラッグ反射が利用できる。その場合、３結晶方向＜３３１＞、＜１３３＞および＜３１３＞はそれぞれ＜１１１＞結晶方向と２２°の角度を形成する。（３３１）ブラッグ反射は、フッ化カルシウムの場合単色銅Ｋα光線（８０４８ｅＶ）では３８°未満で現われる。それより、フッ化カルシウム円板の表面によって決められる参照平面に対し、入射角１６°および検出角６０°が得られる。円板が面法線の周りを３６０°回転すれば、３つの回転角でブラッグ反射が測定できる。これは、３つの関連（３３１）結晶平面の方向ベクトルの１つがブラッグ測定の入射平面にあることを指し示している。これら３つの（３３１）結晶方向の円板表面への投射は、３結晶方向＜１１０＞、＜０１１＞および＜１０１＞の投射に平行である。したがって、結晶方向＜３３１＞、＜１３３＞および＜３１３＞の投射方向を決めれば、同時に結晶方向＜１１０＞、＜０１１＞および＜１０１＞の投射方向も決まる。表面法線と＜１１１＞結晶方向との間で偏差がある場合には、光源および検出器を然るべき位置に誘導し直さねばならない。
【０１６５】
代替法として、結晶方位はラウエ像によっても決定することができる。ラウエ法では、単色レントゲン線による上記のブラッグ反射測定とは違って、「白色」、すなわち広帯幅レントゲン光を使って作業する。白色レントゲン光では様々な結晶平面グループのブラッグ反射が得られるので、素材の特徴が出たラウエ像が生成される。＜１１１＞結晶方向が入射方向に平行であれば、３方位対称のラウエ像が生成される。＜１１１＞結晶方向が円板法線から数度離反していれば、その結果としてやや歪んだ像になる。例えば適当なソフトウェアを使ってのラウエ像の精確な分析は、＜１１１＞結晶方向の円板法線からの偏差を測定するのに利用できる。さらに、像の評価から、３方の結晶方向＜１１０＞、＜０１１＞および＜１０１＞または＜１００＞、＜０１０＞および＜００１＞の決定が、したがって円板の方位設定が可能になる。
【０１６６】
第４ステップではフッ化カルシウム円板に対して、投射結晶方向＜１１０＞、＜０１１＞および＜１０１＞または＜１００＞、＜０１０＞および＜００１＞の１つの方向を示すマーキングを少なくとも１つ付ける。マーキングは、例えば彫り込み、腐食または文字の書き込みによって行うことができる。マーキングにはフッ化カルシウム円板の円筒縁が利用される。これに代わり、フッ化カルシウム円板が固定されているフレームにマーキングすることもできる。
【０１６７】
第５ステップでは、レンズ軸が＜１１１＞結晶方向に平行になるように、フッ化カルシウム円板からレンズを作製する。前もって付けたマーキングがフッ化カルシウム円板の加工時に破壊されることはない。それが実現可能なのは、研削や研磨など多くの加工過程がレンズの上面および下面にだけ関係し、円筒縁には関係ないからである。しかし、フッ化カルシウム円板の縁も、例えば回転作業などによる加工を行う場合、マーキングをフッ化カルシウム円板のフレームに十分な精度で転写し、加工終了後には再び円筒縁にマーキングを付けることが必要である。
【０１６８】
別な実施形態では、レンズ軸が既に＜１１１＞結晶方向に向いているレンズがフッ化カルシウム円板から製造される。この場合、マーキングはレンズ製造後に付けられる。
【０１６９】
第１ステップでは、フッ化カルシウム円板からレンズを、レンズ軸が＜１１１＞結晶方向に向くように製造される。
【０１７０】
第２ステップでは基準方向が決定される。この場合、フッ化カルシウム円板について既述したのと同じ方法が適用される。ただし、レントゲン線のレンズ表面への衝突点は、その高さにより精確に調整するように注意しなければならない。つまり、レンズの接触面はその高さで調整可能である。このように、湾曲レンズ表面の様々な点を測定すれば、レンズの湾曲側面を辿ることができる。そのほか、湾曲によって入射光線と出射光線の陰影が生じる場合のあることにも注意しなければならない。陰影は、適切なブラッグ反射およびそれより生ずる測定幾何学構造の選択により避けることができる。
【０１７１】
平面平行な平板の場合、ゴニオメータ構造をベースとした記述の方法は表面のどの点にも適用できる。
【０１７２】
光学未加工品およびレンズの加工では、フッ化カルシウムのレントゲン線による照射で場合によっては着色中心が生成されることに注意しなければならない。フッ化カルシウムの場合、Ｃｕ−Ｋα照射の浸透深度は約３０μｍである。着色中心の存在を回避するためには、レントゲン分析は後に然るべき素材のレベリングを行うフッ化カルシウム未加工品またはレンズに対してだけ行うのが有利である。Ｃｕ−Ｋα照射の場合レベリングは約３０μｍである。
【０１７３】
図９に基づいてマイクロリソグラフィ用投射照明装置の原理構造を説明する。投射照明装置８１は照明装置８３と投射対物レンズ８５を有している。投射対物レンズ８５は開口絞りＡＰを持つ配列レンズ８１９を擁している。その場合光軸８７は配列レンズ８１９によって決められる。配列レンズ８１９の実施形態は図７と図８に示されている。照明装置８３と投射対物レンズ８５との間には、マスクホルダ８１１によって光路内に保持されているマスク８９が配置されている。マイクロリソグラフィに使用されるそのようなマスク８９は、投射対物レンズ８５により例えば１／４または１／５に縮小されて像平面８１３に結像するマイクロメータ〜ナノメータ構造を有している。像平面８１３には基板ホルダ８１７によって位置設定されている感光性基板８１５あるいはウェハが保持されている。
【０１７４】
極小構造の分解可能性は、照明に使用される光の波長λおよび投射対物レンズ８５の像側開口数に応ずる。その場合、投射照明装置８１の達成可能な最大分解能は、照明装置８３の波長λの短縮および投射対物レンズ８５の像側開口数の増加と共に上昇する。図７および図８に示された実施形態によって１５０ｎｍより小さい範囲での分解が実現できる。それゆえ、固有複屈折のような作用も極小化されるはずである。本発明により、まさに投射対物レンズにおける固有複屈折の妨害的影響を大きな像側開口数により大幅に低下させることに成功した。
【０１７５】
【表６】
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【０１７６】
【表７】
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【図面の簡単な説明】
【０１７７】
【図１】投射対物レンズのレンズと共に概略図示された、｛１００｝結晶平面に垂直なフッ化物結晶ブロックの切断図である。
【図２Ａ−２Ｃ】それぞれ平面平行な（１００）、（１１１）および（１１０）レンズの３次元概略図である。
【図３】開口角および方位角の定義付けのための座標系を表した図である。
【図４Ａ−４Ｆ】様々な表現における（１００）レンズの複屈折分布図および相互に４５°捻れて配置された２つの（１００）レンズの複屈折分布図である。
【図５Ａ−５Ｆ】様々な表現における（１１１）レンズの複屈折分布図および相互に６０°捻れて配置された２つの（１１１）レンズの複屈折分布図である。
【図６Ａ−６Ｆ】様々な表現における（１１０）レンズの複屈折分布図および相互に９０°捻れて配置された２つの（１１０）レンズ、または相互に４５°捻れて配置された４つの（１１０）レンズの複屈折分布図である。
【図７】屈折性投射対物レンズのレンズ切断面である。
【図８】反射屈折性投射対物レンズのレンズ切断面である。
【図９】マイクロリソグラフィ用投射照明装置の概略図である。
【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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