(57)【要約】      （修正有）【課題】反射屈折投影対物系、投影露光装置、及び半導体構成要素及び他の微細構造化構成要素を製造する方法を提供する。【解決手段】物体平面５の物体視野３を像平面９の像視野７上に結像するためのマイクロリソグラフィのための反射屈折投影対物系１は、物体視野を第１の実中間像１３上に結像する第１の部分対物系１１、第１の中間像を第２の実中間像１７上に結像する第２の部分対物系１５、及び第２の中間像を像視野上に結像する第３の部分対物系１９を含む。第２の部分対物系は、厳密に１つの凹ミラー２１及び少なくとも１つのレンズを有する反射屈折対物系である。第１の折り返しミラー２３及び第２の折り返しミラー２５が設けられる。第２の部分対物系のレンズの少なくとも１つの面は、０．２％よりも低い反射率を有する。第２の部分対物系のレンズの全ての面は、周縁光線同心からのずれが２０°よりも大きいか又はそれに等しいように構成される。【選択図】図１
2012185503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体視野を第１の実中間像上に結像するための第１の部分対物系と、
前記第１の中間像を第２の実中間像上に結像するための第２の部分対物系と、
前記第２の中間像を像視野上に結像するための第３の部分対物系と、
を含み、
前記第２の部分対物系が、厳密に１つの凹ミラー、及び少なくとも１つのレンズを有する反射屈折対物系であり、かつ
物体平面から到着する放射線を前記凹ミラーの方向に偏向するための第１の折り返しミラー、及び該凹ミラーから到着する該放射線を像平面の方向に偏向するための第２の折り返しミラーが設けられた、
物体平面内の物体視野を像平面内の像視野上に結像するためのマイクロリソグラフィのための反射屈折投影対物系であって、
前記第２の部分対物系の前記レンズの全ての面が、周縁光線同心からのずれが２０°よりも大きいか又はそれに等しいように構成され、ここで、前記物体平面において光軸から出射し、かつ前記像平面において最大開口数に対応する入射角を有する周縁光線が、前記レンズ面で０°の入射角を有する場合に、周縁光線同心が存在するものである、
ことを特徴とする反射屈折投影対物系。
【請求項２】
前記第２の部分対物系は、厳密に１つのレンズを有することを特徴とする請求項１に記載の反射屈折投影対物系。
【請求項３】
前記レンズの両方のレンズ面が、非球面で構成されることを特徴とする請求項２に記載の反射屈折投影対物系。
【請求項４】
前記第２の部分対物系は、０．８と１．２５の間の結像比の絶対値を有す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項に記載の反射屈折投影対物系。
【請求項５】
前記凹ミラーは、瞳平面の領域に配置され、  前記凹ミラーで前記物体視野から出射する全ての主光線の最大高さが、該凹ミラーの光学的に利用されている領域の直径の２０％よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の反射屈折投影対物系。
【請求項６】
前記第２の中間像は、前記第２の折り返しミラーの領域に配置され、
前記光軸に垂直に配置され、かつ前記第２の折り返しミラーと同じ該光軸との交差点を有する平面において、該光軸から、該光軸からの最大距離を有する前記物体視野内の物体点から出射するその主光線への半径方向距離の半分が、該光軸から前記物体平面において出射し、かつ前記像平面において前記最大開口数に対応する入射角を有する前記周辺光線の半径方向距離よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の反射屈折投影対物系。
【請求項７】
マイクロリソグラフィのための投影露光装置であって、
照明系と、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の反射屈折投影対物系と、
を含むことを特徴とする投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体平面内の物体視野を像平面内の像視野上に結像するために３つの部分対物系を含む反射屈折投影対物系、そのような投影対物系を含むマイクロリソグラフィのための投影露光装置、及び同じくそのような投影露光装置を用いて半導体構成要素及び他の微細に構造化された構成要素を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体視野は、反射屈折投影対物系の第１の部分対物系を用いて第１の実中間像上に結像され、第１の中間像は、第２の部分対物系を用いて第２の実中間像上に結像され、第２の中間像は、第３の部分対物系を用いて像平面内の像視野上に最終的に結像される。この場合、第２の部分対物系は、厳密に１つの凹ミラーを有する反射屈折対物系である。更に、反射屈折投影対物系は、２つの折り返しミラーを有し、第１の折り返しミラーは、物体平面から到着する投影光を第２の部分対物系の凹ミラーの方向に偏向し、第２の折り返しミラーは、第２の部分対物系の凹ミラーから到着する投影光を像平面の方向に偏向する。
【０００３】
この種の反射屈折投影対物系は、例えば、ＵＳ２００９／００３４０６１及びＵＳ２００９／００９２９２５から公知である。
【０００４】
反射屈折投影対物系のレンズのレンズ面では、空気又は気体充填物とレンズ材料との間の屈折率の差に起因して、特定の割合の光が反射される。この反射は、反射防止コーティングによって低減することができるが、完全には防止することができない。レンズ面において反射される投影光が像平面内へと通ることができる場合には、このいわゆる迷光は、実際の像のコントラストを低下させるバックグラウンド照明を引き起こす。
【０００５】
レンズ面上に反射防止コーティングを有する反射屈折投影対物系は、ＵＳ２００８／０２９７８８４Ａ１から公知である。
【０００６】
反射防止コーティングは、ＵＳ５，９６３，３６５Ａから公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＵＳ２００９／００３４０６１
【特許文献２】ＵＳ２００９／００９２９２５
【特許文献３】ＵＳ２００９／００９２９２５Ａ１
【特許文献４】ＵＳ２００９／００８６１７９Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、そのような投影対物系内の迷光を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これには、この部類の投影対物系内のどの光路上を光が像平面内へと通ることができるかという問いを調査する段階が関わっている。光路とは、光が、物体平面から像平面への途中に通過する一連の光学面を意味するように理解される。この場合、投影光が反射屈折投影対物系の光学設計に従ってレンズ又はミラーの光学面を通過する際に辿ることを意図した投影光路と、迷光が像平面内へと通る際に辿る１つ又はそれよりも多くの迷光路との間で区別がつけられる。迷光路の場合には、迷光は、少なくとも１つのレンズ面で透過される代わりに反射され、従って、投影光路を離れる。迷光路を判断するために、各レンズ面は、透過面と反射面の両方であると見なされ、この場合、レンズ面の反射率は、光ビームが透過されるか又は反射される際の確率を左右する。別の観点からは、光ビームは、透過光ビームと反射光ビームに分割することができ、反射率は、２つのビームの強度を決める。投影対物系内のレンズ面において迷光がどれ程の頻度で反射されるかによっては、単反射、二重反射、又は更には高次の反射の間で区別がつけられる。反射の強度は、反射率の積に依存するので、一度の反射しか持たない単反射は、比較的高い迷光強度を引き起こす。従って、各単反射は、それを許容できるか否か、又は単反射に起因する迷光強度を低減するための対応する対策が必要であるか否かに関して調査する必要がある。
【００１０】
第２の部分対物系は、厳密に１つの凹ミラーを有し、投影光は、第１の折り返しミラーによってこの凹ミラーに向けて偏向され、凹ミラーにおける反射の後に、第２の折り返しミラーによって像平面に向けて偏向されることにより、折り返しミラーと凹ミラーの間の第２の部分対物系のレンズは、２度の通過を受ける。従って、投影光は、２度の通過を受けるそのようなレンズを１度目は凹ミラーへの途中で、２度目には凹ミラーにおける反射の後に通過する。２度の通過を受けるそのようなレンズのレンズ面は、投影光が、これらのレンズ面のうちの１つにおいて透過される代わりに反射されることによって単反射を引き起こす可能性がある。この場合、迷光路は、投影光が凹ミラーに向う途中及び再度その戻る途中に実際に通過することになる光学面が飛ばされることによって生じる可能性がある。ある一定の状況では、迷光路は、像平面にまで達する可能性がある。迷光は、次に、投影光も反射レンズ面から始まって凹ミラーにおける反射の後に通過すると考えられる全ての光学面を通過する。従って、２度の通過を受ける第２の部分対物系のレンズは、像平面内で単反射に起因する迷光を発生させる傾向が特に強い。
【００１１】
従って、本発明の一実施形態では、第２の部分対物系のレンズの少なくとも１つの面が、１５０ｎｍと２５０ｎｍの間の作動波長、及び０°と３０°の間の入射角度範囲に対して０．２％よりも低い反射率を有する反射防止コーティングで覆われる。反射防止コーティングは、光がレンズに入射する時の屈折率の急激な変化に起因する反射損失が低下するように設計されたコーティングを意味するように理解される。この場合、ここで設けられる反射防止コーティングは、第１に作動波長によって指定され、第２に入射角度範囲によって指定される。作動波長は、投影対物系がその後作動される投影光の波長を意味するように理解される。一般的に、この作動波長は、１５０ｎｍと２５０ｎｍの間のＤＵＶ又はＶＵＶ波長範囲の波長、すなわち、例えば、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、又は１５７ｎｍの波長である。入射角は、光線がレンズ面上に入射する点における表面法線に対する光線の角度を意味するように理解される。一般的に、多くの光線が、異なる入射角でレンズ面のある一定の点上に入射し、従って、反射防止コーティングは、１つの入射角だけに対してではなく、入射角度範囲全体に対して最適化する必要がある。この場合、レンズ面における反射を完全に防止する反射防止コーティングを製造することはできず、この反射を低減することしかできない。この場合、反射防止コーティングの複雑度は、所定の入射角度範囲における残留反射の低減度と共に増大する。一般的に、２度通過を受けるレンズを持たない投影対物系では二重反射及び多重反射が優勢であるから、二重反射又は多重反射の得られる迷光効果を低減するための反射防止コーティングを設計することで十分である。上述の入射角度範囲で、例えば、０．２％よりも高い反射防止コーティングの反射率は、二重反射及び多重反射を満足できるように低減するのに十分である。反射率の更なる低下は、反射防止コーティングを不要に複雑にすることになる。それとは対照的に、像視野内で終端を成す単反射迷光路が既に発生している場合には、上述の入射角度範囲で０．２％よりも高い反射防止コーティングの反射率は、許容することができない迷光をもたらす可能性がある。しかし、正確には、２度の通過を受ける第２の部分対物系のレンズの場合に、この危険性が出現する。従って、これらのレンズ面は、これらのレンズに対して妥当な０°から３０°の入射角度範囲に対して０．２％よりも低い反射率を有する反射防止コーティングで覆われる。
【００１２】
本発明の更に別の実施形態では、反射防止コーティングは、１５０ｎｍと２５０ｎｍの間の波長、及び０°と３０°の間の入射角に対して０．１％よりも低い反射率を有する。
【００１３】
０°から２０°の範囲の小さい入射角を有する光線、すなわち、光軸に近い光線では、レンズ面における反射の後に依然として像平面へと通過し、バックグラウンド照明に寄与する確率が特に高いので、本発明の更に別の実施形態では、２度の通過を受ける第２の部分対物系のレンズのレンズ面は、０°から２０°の入射角度範囲、及び１５０ｎｍと２５０ｎｍの間の波長に対して０．１％よりも低い反射率を有する反射防止コーティングで覆われる。
【００１４】
本発明の更に別の実施形態では、反射防止コーティングは、１５０ｎｍと２５０ｎｍの間の波長、及び０°と２０°の間の入射角度範囲に対して０．０５％よりも低い反射率を有する。
【００１５】
本発明の更に別の実施形態では、反射防止コーティングは、１５０ｎｍと２５０ｎｍの間の波長、及び０°と１０°の間の入射角度範囲に対して０．０２％よりも低い反射率を有する。
【００１６】
本発明の更に別の実施形態では、反射防止コーティングは、１５０ｎｍと２５０ｎｍの間の波長において、０°と３０°の間の入射角度範囲に対しては０．２％よりも低い反射率を有し、同時に０°と２０°の間の入射角度範囲に対しては０．１％よりも低い反射率を有する。
【００１７】
本発明の更に別の実施形態では、反射防止コーティングは、１５０ｎｍと２５０ｎｍの間の波長において、０°と３０°の間の入射角度範囲に対しては０．２％よりも低い反射率を有し、０°と２０°の間の入射角度範囲に対しては０．１％よりも低い反射率を有し、同時に０°と１０°の間の入射角度範囲に対しては０．０２％よりも低い反射率を有する。
【００１８】
本発明の更に別の実施形態では、反射防止コーティングは、１５０ｎｍと２５０ｎｍの間の波長において、０°と３０°の間の入射角度範囲に対しては０．１％よりも低い反射率を有し、同時に０°と１０°の間の入射角度範囲に対しては０．０２％よりも低い反射率を有する。
【００１９】
反射防止コーティングの複雑さは、特に、反射防止コーティングを構成するのに用いられる層の数に現れる。本発明の一実施形態では、反射防止コーティングは、高屈折率を有する材料と低屈折率を有する材料とで交互に構成された６つの層を含む。この場合、材料が、作動波長に対して低屈折率を有する材料の屈折率よりも高い屈折率を有する時に、この材料は、高屈折率を有するとして表している。
【００２０】
本発明の更に別の実施形態は、高屈折率を有する材料と低屈折率を有する材料とで交互に構成された７つの層を含む。
【００２１】
高屈折率を有する材料と低屈折率を有する材料とで交互に構成された少なくとも６つの層の使用により、０°から３０°の入射角度範囲にわたって０．２％よりも低い反射率を保証することができる。
【００２２】
本発明の一実施形態では、低屈折率を有する使用材料は、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、フッ化ナトリウム、フッ化リチウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、クリオライト、チオライト、及びこれらの組合せから成る群から選択された誘電体である。
【００２３】
本発明の一実施形態では、高屈折率を有する使用材料は、フッ化ネオジム、フッ化ランタン、フッ化ガドリニウム、フッ化ジスプロシウム、酸化アルミニウム、フッ化鉛、フッ化イットリウム、及びこれらの組合せから成る群から選択された誘電体である。
【００２４】
第２の部分対物系の面における反射に起因する単反射の発生に対しては、特に、２０°よりも小さい周縁光線同心(marginal ray concentricity)からのずれを有する面を考慮すべきである。周縁光線同心は、周縁光線が、レンズ面上でそれ自体に重なるように反射して戻される状態を意味するように理解される。すなわち、周縁光線は、このレンズ面において０°の入射角を有する。この場合、用いられる周縁光線は、物体平面内で光軸から出射し、投影対物系の開口絞りを際どく通過し、すなわち、像平面内で最大開口数に対応する入射角を有する仮想光線である。この光線は、この種類の投影対物系が軸外物体視野を有し、すなわち、投影対物系の光軸が物体平面と物体視野内で交差しないので、仮想周縁光線である。光線追跡法では、ミラー又はレンズの物理的境界、又は他の光学要素による口径食は重要ではなく、周縁光線は投影光路に沿って追跡されるので、この仮想周縁光線は、仮想光線であるにも関わらず、数学的に追跡することができる。この場合、レンズ面の周縁光線同心と単反射の発生の間の関係はどのようなものであるかを考える。理想的な結像の場合には、物体平面から出射する周縁光線は、以降の像平面内、すなわち、この種類の投影対物系の場合は第１の中間像平面内、第２の中間像平面内、及び像平面内で光軸と交差する。次に、第２の部分対物系内のレンズ面において周縁光線同心が存在する場合には、周縁光線は、それ自体に重なるように反射して戻され、従って、周縁光線が出射した位置と同じ位置で光軸と再度交差する。すなわち、第１の中間像平面と一致するいわゆる迷光中間像平面が発生する。第１の中間像は軸外中間像であるから、第１の中間像と迷光中間像とは、光軸の反対側に位置する。従って、迷光中間像は、凹ミラーから像平面への投影光路内に位置し、それによって迷光は、投影光路を辿るように像平面内へと通ることができる。更に、第２の投影対物系が１：１の対物系の場合には、第１の中間像平面と第２の中間像平面とは一致し、従って、同じく迷光中間像平面も一致する。その結果、迷光中間像は、第２の中間像の位置に発生し、最終的に第３の部分対物系によって第２の中間像と同様に像平面上に結像される。単反射に起因して、像平面に直接に入る連続迷光路が発生する。従って、周縁光線同心が存在するか又は周縁光線同心からのずれが２０°よりも小さいレンズ面は、単反射の発生に対して特に重要であり、従って、改善された反射防止コーティングを設けなければならない。
【００２５】
単反射を受け易い面の改善された反射防止コーティングに加えて、投影対物系の光学設計を案出する際に単反射の低減を事前に考慮することができる。従って、本発明の一実施形態では、第２の部分対物系のレンズの全ての面は、これらの面の周縁光線同心からのずれが２０°よりも大きく又はそれに等しいように構成される。その結果、迷光中間像は、第２の中間像の位置で発生せず、従って、第２の中間像とは異なり、第３の部分対物系によって像平面に結像されない。迷光と投影光とは、特に、第２の折り返しミラーの領域内では異なるビーム範囲を有する。第２の折り返しミラーの範囲は、投影光ビームの範囲に適応されるので、迷光ビームは、第２の折り返しミラーの物理的境界によって口径食を受け、その結果、像平面に到達しないか、又は大幅に低減された強度しか伴わずに像平面に到達する。
【００２６】
像視野湾曲の補正及び色収差補正の目的で、第２の部分対物系は、複数のレンズを有することができる。２度の通過を受けるこれらのレンズは、単反射を引き起こす面を有する可能性がある。本発明の一実施形態では、第２の部分対物系は、厳密に１つのレンズを有する。それによって単反射が発生する可能性がある面数が２面にまで減少する。
【００２７】
しかし、投影対物系の結像品質が、第２の部分対物系内のレンズ数の減少に起因して劣化しないように、本発明の一実施形態では、このレンズは、両非球面レンズとして実施される。言い換えれば、このレンズは、前面と後面の両方の上に形成された非球面を有する。それによって必要な結像品質を保証するための更なる自由度が得られる。
【００２８】
第２の部分対物系のレンズのレンズ面の単反射を回避することに向けたターゲット構成により、改善された反射防止コーティングによる単反射に対して重要なレンズ面の被覆により、又はこれらの２つの対策の組合せの適用によって達成することができるものは、迷光に起因する像平面内のバックグラウンド照明を全体的に大きく低減することである。第２の部分対物系のレンズ面の迷光に対する影響、及び提案する対策による迷光の低減を定量化するために、迷光は、例えば、均一に照明される物体視野に配置され、像平面に結像される非発光物体によって測定される。この場合、物体は、例えば、四角形であり、異なる辺の長さを有することができる。物体は、例えば、投影光を吸収する小箱である。迷光が存在しない場合には、物体は像平面に鮮明に結像されることになり、物体の像内の強度は、最大周囲照明値の０％である。しかし、迷光が存在する場合には、物体の像は真っ暗ではない。迷光強度分布は、物体の範囲を考慮して物体像の中心における強度から判断することができる。
【００２９】
物体像の中心における迷光強度は、物体の照明及び迷光の発生源に依存して変化する。物体の照明は、特に、瞳フィルファクタσによって特徴付けることができる。瞳フィルファクタσ＝０．２の場合には、投影対物系の入射瞳は、最大瞳半径の２０％の半径までしか照明されない。その結果、物体は、光軸に対して比較的小さい角度を有する光線によってのみ照明される。それとは対照的に、瞳フィルファクタσ＝１．０の場合には、投影対物系の入射瞳は完全に照明され、それによって物体は、物体平面内で可能な最大値を提供する光線によって照明される。光軸に対して大きい角度を有する光線では、レンズ面における反射の後に像平面へと直接に通過せずに、例えば、レンズマウントにおいて口径食を受ける高い確率が存在するので、物体が、小さい瞳フィルファクタを用いて照明される場合には、単反射に起因する迷光の寄与は、大きい瞳フィルファクタを用いた照明の場合よりも大きい。従って、迷光測定は、例えば、瞳フィルファクタσ＝０．２に対して実施される。投影露光装置の照明系がこのフィルファクタを提供しない場合には、迷光測定においてσ＝０．２とσ＝０．３の間の瞳フィルファクタが用いられる。
【００３０】
第２の部分対物系のレンズ面によって引き起こされる単反射に加えて、像平面における像視野内の迷光には、更に別の原因も存在する。レンズ面における二重反射に起因する二重反射は、単反射と比較すると無視することができる強度しか持たない。面散乱又は体積散乱に起因する迷光は、十分に大きく、例えば、１．０ｍｍの物体の辺の長さを選択することによって単反射に起因する迷光から区別することができる。この場合、物体像の中心における面散乱又は体積散乱に起因する迷光の強度は、単反射に起因する迷光の強度と比較して少なくとも７０％低い。辺の長さが更に延長された場合には、面散乱又は体積散乱に起因する迷光の、単反射に起因する迷光からの分離は良好になるが、この場合、単反射に起因する迷光に対する測定信号も弱まる。１．０ｍｍの辺の長さを有する物体を利用することができない場合には、測定は、０．８ｍｍと１．２ｍｍの間の辺の長さに対して実施することができる。提案する第２の部分対物系のレンズ面上の単反射を低減するための対策の適用時には、０．８ｍｍと１．２ｍｍの間の辺の長さを有する四角形の物体を用い、瞳フィルファクタがσ＝０．２とσ＝０．３の間にある場合の迷光測定において、物体像の中心における迷光強度は、１．１％よりも低い。
【００３１】
一実施形態では、０．８ｍｍと１．２ｍｍの間の辺の長さを有する四角形の物体を用い、瞳フィルファクタがσ＝０．２とσ＝０．３の間にある場合の迷光測定において、物体像の中心における迷光強度は０．９％よりも低い。
【００３２】
更に別の実施形態では、０．８ｍｍと１．２ｍｍの間の辺の長さを有する四角形の物体を用い、瞳フィルファクタがσ＝０．２とσ＝０．３との間である場合の迷光測定において、物体像の中心における迷光強度は０．５％よりも低い。
【００３３】
第２の部分対物系のレンズ面の迷光への寄与は、単反射の形成が瞳フィルファクタに大幅に依存するので、像平面における像視野内の迷光を２つの異なる瞳フィルファクタに対して測定し、迷光の変化を判断することによって判断することができる。それとは対照的に、例えば、面散乱又は体積散乱のような像平面内の迷光の他の原因は、瞳フィルファクタへの低い依存性をもたらし、単反射と比較するとほぼ照明に依存しないバックグラウンド照明を引き起こす。従って、迷光測定は、最初に瞳フィルファクタσ＝１．０に実施され、次に、瞳フィルファクタσ＝０．２に実施される。投影露光装置の照明系がこれらのフィルファクタを提供しない場合には、迷光測定においてそれぞれσ＝０．８とσ＝１．０の間、及びσ＝０．２とσ＝０．３の間の瞳フィルファクタが用いられる。提案する単反射を低減するための対策が第２の部分対物系のレンズ面に適用された場合には、像視野内の像点におけるσ＝０．２とσ＝０．３の間の瞳フィルファクタに対する迷光強度と、σ＝０．８とσ＝１．０の間の瞳フィルファクタに対する迷光強度との間の最大差は、０．３％よりも小さい。
【００３４】
本発明の一実施形態では、第２の部分対物系は、０．８と１．２５の間の結像比の絶対値を有する。この場合、第２の部分対物系は、第１の中間像を実質的に１：１で第２の中間像上に結像する。
【００３５】
本発明の一実施形態では、第２の部分対物系の凹ミラーは、瞳平面の領域に配置され、その位置は、近軸主光線と投影対物系の光軸との交差点からもたらされる。この場合、凹ミラーは、像視野から出射する全ての主光線の凹ミラーにおける最大高さが、凹ミラーの光学的使用領域の直径の２０％よりも低い時に瞳平面領域に配置される。
【００３６】
第２の部分対物系が、一方で０．８と１．２５の間の結像比の絶対値を有し、他方で瞳平面領域内に凹ミラーを有する場合には、第２の部分対物系において、凹ミラーに関して実質的に対称な構成が生じる。更に、第２の部分対物系におけるレンズ面が、周縁光線同心からのいかなるずれも有さないか又は僅かなずれしか有さない場合には、このレンズ面において反射された迷光は、少なくとも近似的に第２の中間像と一致する迷光中間像を発生させ、従って、第３の部分対物系によって像平面に結像される。第２の部分対物系のこの構成は、像視野湾曲及び色収差の補正に対して確かに好ましいが、許容することができない単反射を引き起こす可能性がある。この場合、この単反射は、レンズ面における周縁光線同心からの目標とされるずれ、及び改善された反射防止コーティングを用いたレンズ面のコーティングによって低減することができる。
【００３７】
本発明の一実施形態では、第２の中間像は、第２の折り返しミラーの領域に配置される。この場合、第２の中間像は、第２の折り返しミラーと同じ光軸との交差点を有して光軸に対して垂直に配置された仮想平面において、光軸から、光軸から最大の距離を有する物体視野内の物体点から出射する主光線への半径方向距離の半分が周縁光線の半径方向距離よりも大きい時に、第２の折り返しミラーの領域に配置される。この場合、周縁光線同心を判断するのに既に定められた周縁光線が用いられる。この場合、迷光中間像が第２の中間像上に位置しなくなった途端に、迷光ビームは、第２の折り返しミラーの物理的境界によって口径食を受け、この単反射の迷光強度は低減する。
【００３８】
本発明の一実施形態では、第２の部分対物系内の全てのレンズは、第１の中間像又は第２の中間像に対してよりも、凹ミラーに対してより近い位置に配置される。第２の部分対物系のレンズは光軸に沿って延びているので、レンズ距離を求めるために、２つのレンズ頂点の間の中点が求められ、距離は、この中点から測定される。この場合、２つの中間像の位置は、中間像の近軸位置からもたらされる。第２の部分対物系のレンズが、中間像に対してよりも凹ミラーに対して近い位置に配置されることにより、これらのレンズは、第２の折り返しミラーからも大きく分離する。一方、迷光中間像が第２の中間像と完全に一致しない場合には、第２の折り返しミラーに対するレンズ面の距離が大きくなる程、第２の折り返しミラーの物理的障壁に起因する第２の折り返しミラーの口径食効果も大きくなる。
【００３９】
本発明の一実施形態では、反射屈折投影対物系は、投影対物系以外に物体平面内の物体視野を照明するための照明系を更に有するマイクロリソグラフィのための投影露光装置の一部である。
【００４０】
投影露光装置を用いて半導体構成要素及び他の微細構造化構成要素を製造するために、所定のパターンを有するレチクルが反射屈折投影対物系の物体平面に、かつ感光層を有するウェーハが反射屈折投影対物系の像平面に設けられ、このレチクルが照明系を用いて照明され、最終的にレチクルの照明領域が、反射屈折投影対物系を用いてウェーハ上に結像される。
【００４１】
本発明の詳細を図に示す例示的な実施形態に基づいて以下により完全に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】反射屈折投影対物系のレンズ断面を投影光路と共に示す図である。
【図２】図１による投影対物系のレンズ断面を迷光路と共に示す図である。
【図３】反射防止コーティングの概略図である。
【図４】反射防止コーティングの概略図である。
【図５】反射防止コーティングの概略図である。
【図６】図３から図５による反射防止コーティングの反射率値の入射角の関数としてのグラフである。
【図７】瞳フィルファクタσ＝０．２に対する迷光強度分布を等強度線図として示す図である。
【図８】図１による投影対物系内で２度の通過を受けるレンズの０．２％の反射率を有する反射防止コーティングの場合の迷光強度プロフィール図である。
【図９】図１による投影対物系内で２度の通過を受けるレンズの図４による反射防止コーティングの場合の迷光強度プロフィール図である。
【図１０】迷光測定技術を示すための概略図である。
【図１１】反射屈折投影対物系のレンズ断面を投影ビーム光路と共に示す図である。
【図１２】図１１による投影対物系のレンズ断面を迷光路と共に示す図である。
【図１３】図１１による投影対物系のレンズ断面を迷光路と共に示す図である。
【図１４】図１１による投影対物系内で２度の通過を受けるレンズの０．２％の反射率を有する反射防止コーティングの場合の迷光強度プロフィールの図である。
【図１５】図１１による投影対物系内で２度の通過を受けるレンズの図４による反射防止コーティングの場合の迷光強度プロフィールの図である。
【図１６】反射屈折投影対物系のレンズ断面を投影ビーム光路と共に示す図である。
【図１７】反射屈折投影対物系のレンズ断面を投影ビーム光路と共に示す図である。
【図１８】マイクロリソグラフィ投影露光装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、反射屈折投影対物系１のレンズ断面を示している。投影対物系１の光学設計は、２００９年４月９日に公開されたＯｍｕｒａという名義の特許出願ＵＳ２００９／００９２９２５Ａ１から引用したものであり、本出願内の図４に対応する。この設計の光学データは、ＵＳ２００９／００９２９２５Ａ１の表に要約されている。従って、投影対物系１の光学設計のより詳細説明に対しては、ＵＳ２００９／００９２９２５Ａ１を参照されたい。投影対物系１は、物体平面５内の物体視野３を像平面９内の像視野７上に結像する。投影対物系１は、物体視野３を第１の実中間像１３上に結像する第１の部分対物系１１、第１の中間像１３を第２の実中間像１７上に結像する第２の部分対物系１５、及び第２の中間像１７を像視野７上に結像する第３の部分対物系１９を含む。第２の部分対物系１５は、凹ミラー２１、並びに２つのレンズＬ２１及びＬ２２を有する反射屈折対物系として実施される。第１の中間像１３の領域内には、物体平面５から到着する投影光３１を凹ミラー２１の方向に偏向する折り返しミラー２３が配置される。第２の中間像１７の領域内には、凹ミラー２１から到着する投影光を像平面９の方向に偏向する折り返しミラー２５が配置される。
【００４４】
迷光が、単反射、二重反射、又は多重反射として像平面９へと通過し、像平面９でバックグラウンド照明を引き起こす際に通る迷光路を求めるために、投影対物系１に対して迷光解析を実施した。図２は、投影対物系１において、投影光３１が、以下でレンズＬ２１の後面と呼ぶレンズＬ２１の凹ミラー２１に対面する面において反射されることによって発生するそのような迷光路３３を示している。例示している迷光路３３では、投影光路３１からずれる迷光３３は、レンズＬ２２及び凹ミラー２１を通過しないが、投影光３１が、凹ミラー２１における反射の後にレンズＬ２２を通過し、その後、再度レンズＬ２１内に入射した場合に同じく通過することになるそれ以降の全ての光学面を通過する。迷光路３３では、迷光中間像３５が折り返しミラー２５の領域内で発生し、従って、同時に事実上第２の中間像１７の位置においても発生する。その結果、事実上全ての迷光が、第２の折り返しミラー２５により、折り返しミラー２５の物理的境界によって口径食を受けることなく反射され、投影光３１と同様に、像平面９に至るまで第３の部分対物系１９を通過する。開口絞り２９は、開口絞り平面の領域内にある空間的に境界が定められた絞りを用いて、投影光３１が大きく口径食を受けることなしに迷光をフィルタリング除去することも可能ではないように、迷光によって事実上完全に照明される。
【００４５】
上述の結果、レンズＬ２１の後面は、非常に高い迷光強度を有する単反射を引き起こす。この場合、迷光強度は、投影光の強度にレンズＬ２１の後面の反射率を乗じたものにほぼ対応する。この強い単反射は、レンズＬ２１の後面が０．６°の周縁光線同心度を有することに起因して発生する。従って、事実上周縁光線同心がもたらされる。第２の部分対物系１５が、１．０３という結像比の絶対値を有することと共に、凹ミラー２１が瞳平面の領域に配置されることにより、事実上第２の中間像１７の位置で迷光中間像３５が発生し、従って、迷光３３が、第２の折り返しミラー２５を通じてほぼ完全に伝達される。
【００４６】
１５．９°の値を有するレンズＬ２１の前面も同様に小さい周縁光線同心度を有し、その結果、この面も像平面９内の迷光への寄与を生じる。凹ミラー２１に対面するレンズＬ２２の後面の周縁光線同心度は２４．０°、レンズＬ２２の前面の周縁光線同心度は２２．９°であり、その結果、これらの２つの面も、同様に像平面９内の迷光に寄与するが、これらの寄与のマグニチュードは、レンズ２１の後面のものよりも遥かに小さい。非常に一般的に、第２の部分対物系１５のレンズＬ２１及びＬ２２は、２度の通過を受けるレンズであり、これらのレンズを通じて投影光３１が、凹ミラー２１に向う光路と凹ミラー２１から離れる光路の両方を通過するので、これらの両方のレンズが迷光を受け易いと捉えるべきである。２度の通過を受ける上述のレンズＬ２１及びＬ２２のレンズ面において反射された迷光光線が第２の折り返しミラー２５を通過すると直ぐに、そのような迷光光線は、像平面９に到達し、外来光に寄与する可能性がある。これは、この種類の投影対物系の基本的な問題である。
【００４７】
単反射の場合には、像平面９内の迷光の強度は、迷光が反射されるレンズ面の反射率に線形に依存する。従って、投影対物系１内で２度の通過を受けるレンズＬ２１及びＬ２２のレンズ面は、１９３．３ｎｍの投影光波長、及び０°と３０°の間の入射角度範囲に対して０．２％よりも低い反射率を有する反射防止コーティングで覆われる。図３から図５は、そのような反射防止コーティングの様々な例示的な実施形態を示している。
【００４８】
図３は、水晶（ＳｉＯ2）で構成されたレンズ基板３３９から続く反射防止コーティング３３７の層シーケンスを概略図で示している。反射防止コーティング３３７は、高屈折率を有する材料と低屈折率を有する材料とで交互に構成された６つの層を含む。低屈折率を有する材料としては、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）が用いられる。高屈折率を有する材料としては、フッ化ランタン（ＬａＦ3）が用いられる。個々の層の幾何学的厚み、材料、及び屈折率、並びに図３に用いている参照符号も表１に示す。図３では、個々の層の厚みを互いに対して正しく示している。
【００４９】
（表１）
2012185503.tif 000003
【００５０】
図４は、高屈折率を有する材料と低屈折率を有する材料とで交互に構成された６つの層を順に含む反射防止コーティング４３７の実施形態を示している。低屈折率を有する材料としては、ＭｇＦ2が用いられ、高屈折率を有する材料としては、ＬａＦ3が用いられる。個々の層の厚み、材料、及び屈折率、並びに図４に用いている参照符号も表２にまとめられている。
【００５１】
（表２）
2012185503.tif 000004
【００５２】
図５は、高屈折率を有する材料と低屈折率を有する材料とで交互に構成された７つの層を含む反射防止コーティング５３７の例示的な実施形態を示している。低屈折率を有する材料としては、ＭｇＦ2が用いられ、高屈折率を有する材料としては、ＬａＦ3が用いられる。個々の層の厚み、材料、及び屈折率、並びに図５に用いている参照符号も表３にまとめられている。
【００５３】
（表３）
2012185503.tif 000005
【００５４】
図６は、図３から図５に例示している反射防止コーティング３３７、４３７、及び５３７に対して、反射率値を単位［°］の入射角の関数として単位［％］で示している。一点鎖線の反射率曲線６５５は、表１による層構成を有する反射防止コーティング３３７に関する結果であり、実線の反射率曲線６５７は、表２による層構成を有する反射防止コーティング４３７に関する結果であり、破線の反射率曲線６５９は、表３による層構成を有する反射防止コーティング５３７に関する結果である。全ての３つの反射防止コーティングの場合に、０°から３０°の入射角度範囲に対する反射率曲線６５５、６５７、及び６５９は、０．２％の反射率値を下回り、反射率曲線６５７及び６５９は更に、０．１％の反射率値よりも小さい。２０°の入射角までは、反射率曲線６５５、６５７、及び６５９は、０．１％の反射率値を下回り、更に、０．０５％の反射率値よりも小さい。３つの反射防止コーティングのすべての場合に、０°から１０°の入射角度範囲に対する反射率曲線６５５、６５７及び６５９は、０．０２％の反射率値さえも下回る。
【００５５】
投影対物系の所定の光学設計に適する光線追跡プログラムを用いることにより、反射防止コーティングを考慮しながら像平面内の迷光の強度分布を計算することができる。図７は、投影対物系１に対して、像平面９内の迷光の強度分布７６１を等強度線図で示している。等強度線は、０．１％の間隔で示したものである。この場合、迷光強度は、像視野内の均一な周囲輝度に関連する。シミュレーションでは、物体視野３を瞳フィルファクタσ＝０．２を用いて均一に照明した。この場合、第２の部分対物系１５内で２度の通過を受けるレンズＬ２１及びＬ２２のレンズ面における単反射のみを迷光として考慮した。この場合、全での入射角に対して０．２％の反射率を有する反射防止コーティングでレンズ面を被覆した。二重反射又は高次の反射を低減するのに用いられるもののような反射防止コーティングは、上述の反射率値を有する。二重反射は、２回の反射に起因して僅か０．２％・０．２％＝０．０００４％の強度しか持たないので、そのような反射を回避するには、０．２％の反射率で十分である。しかし、等強度線図によると、そのような反射防止コーティングが、憂慮される単反射の形成を実質的に抑制しないことが明らかになる。単反射は、破線を用いて示している像視野７６３を完全に照明しており、像視野にわたって少なくとも０．４％のバックグラウンド照明を引き起こし、広範囲にわたる領域内で０．８％さえも超えるバックグラウンド照明を引き起こしている。像視野７の範囲と同等である像平面９内の迷光の範囲は、図２でレンズＬ２１の後面における単反射に対して明らかになったように、物体視野３の迷光像が、ほぼ像平面９内に位置することによって引き起こされる。
【００５６】
図８は、像視野７の中心を通って像視野７の縦方向に延びる線７６５に沿って強度分布７６１を通る断面を強度分布８６７として示している。最大迷光強度は像中心において０．９３％であり、ｘ＝±１３ｍｍにある像縁部において０．４１％である。瞳フィルファクタσ＝０．２の場合だけでなく、瞳フィルファクタσ＝１．０の場合、すなわち、投影対物系の入射瞳の完全な照明の場合にも迷光シミュレーションを実施した。図８には、瞳フィルファクタσ＝１．０に対する迷光強度分布を線７６５に沿って通る断面を強度分布８６９として破線で示している。投影対物系の入射瞳の完全な照明の場合には、最大迷光強度は、０．４０％である。像視野７内では、迷光強度は事実上一定の値を有する。迷光強度が瞳フィルファクタに強く依存することは明らかである。従って、瞳フィルファクタσ＝１．０に対する像視野７内の最大迷光強度は、瞳フィルファクタσ＝０．２に対するものよりも０．５２３％だけ低い。これは、単反射によって引き起こされる迷光の特性である。面散乱又は体積散乱に起因する迷光も、同様に像視野全体におけるバックグラウンド照明を引き起こすが、その強度分布は、単反射と比較すると、像平面における瞳フィルファクタに事実上依存しない。測定された迷光が、この事例と同様に瞳フィルファクタに強い依存性を有する場合には、この依存性は、単反射の形成を示している。
【００５７】
図９は、第２の部分対物系のレンズ面が、表２に示している層構成を有する反射防止コーティング４３７で覆われた場合に発生する瞳フィルファクタσ＝０．２に対する強度分布９７１、及び瞳フィルファクタσ＝１．０に対する強度分布９７３を迷光強度分布を通る断面として示している図である。改善された反射防止コーティングを用いると、像視野７内の最大迷光強度は、瞳フィルファクタσ＝０．２では、０．９３％から０．０２％へと低下し、瞳フィルファクタσ＝１．０では、０．４０％から０．０１％へと低下する。図９では、強度軸の目盛りを図８の目盛りと比較して１０倍だけ細かくしていることを考慮する必要がある。改善された反射防止コーティングでは、２つの瞳フィルファクタの間の迷光の最大変化は、僅かに０．０１％であり、従って、無視できる程に小さい。従って、改善された反射防止コーティング４３７を用いて単反射を実質的に抑制することができる。従って、瞳フィルファクタσ＝０．２に対して一度、更に、瞳フィルファクタσ＝１．０に対して一度、像視野７内の迷光強度を測定することにより、第２の部分対物系１５内で２度の通過を受けるレンズの単反射の影響は、他の原因を有して選択された瞳フィルファクタに依存しない迷光への更に別の寄与とは独立して求めることができる。
【００５８】
像平面内の迷光を測定するために、特に、ＵＳ２００９／００８６１７９Ａ１に説明されているいわゆるＫｉｒｋ試験が用いられる。Ｋｉｒｋ試験では、所定の辺の長さ、例えば、１．０ｍｍを有し、自体では発光しない四角形の物体が、物体視野３に配置される。用いられる物体は、例えば、照明光を完全に吸収する、従って、「黒色」と見なすことができる小箱である。それとは対照的に、小箱の周囲は、照明光によって均一に照明される。小箱は、投影対物系１によって像平面９内に結像される。理想的な結像の場合に迷光を無視すると、像平面９内に四角形の非照明領域が発生することになる。図１０は、小箱の像の領域内の強度分布を通る断面を概略図に示す。理想的な結像の場合に迷光を無視すると、破線で示している強度曲線１０７５が発生し、この曲線１０７５は、小箱の像の領域内で１００％から０％へと突然降下する。しかし、迷光は、小箱の像の中心１０８１において暗くなく、強度が検出される可能性がある効果を有する。実線で示している強度曲線１０７７は、第２の部分対物系１５のレンズ面における単反射に対処した場合に発生する強度分布を示している。面散乱又は体積散乱に起因する迷光は、一点鎖線で示している強度分布１０７９を引き起こし、小箱の十分な辺の長さが与えられた場合には、小箱の像の中心に大きく低い迷光強度を引き起こす。小箱の辺の長さが１．０ｍｍであることにより、迷光の測定中に第２の部分対物系１５のレンズ面の寄与を他の迷光寄与から区別することができる。この場合、小箱の像の中心１０８１における強度値は、小箱の外側に配置された迷光源から生じる累積迷光強度に対応する。
【００５９】
瞳フィルファクタσ＝０．２に対して及び１．０ｍｍの辺の長さを有する小箱に対して、部分対物系１５の全てのレンズ面が、全ての入射角に対して０．２％の反射率を有する反射防止コーティングで覆われた場合には、小箱の像の中心では、１．１％の強度が発生する。それとは対照的に、レンズＬ２１及びＬ２２のレンズ面が、表２に示している反射防止コーティング４３７で覆われた場合には、小箱の像の中心における迷光強度は、０．３％へと低下する。この場合、０．８ｍｍと１．２ｍｍの間の辺の長さを有する四角形の小箱を用いたＫｉｒｋ試験による迷光の測定は、単反射に起因する迷光比率を直接判断することを可能にする。
【００６０】
図１１は、反射屈折投影対物系１１０１のレンズ断面を示している。図１１において図１による要素に対応する要素は、図１におけるものと同じ参照符号を１１００という数値だけ増大した参照符号を有し、これらの要素の説明では、図１に関する説明を参照する。
【００６１】
投影対物系１１０１に関する光学データは、表４にまとめられている。非球面は、次のサジッタ公式によって記述することができる。
【００６２】
【数１】
2012185503.tif 000006
【００６３】
この場合、ｐは、光軸に対して垂直なある平面から半径方向距離が［ｍｍ］においてｈである場合の非球面頂点までの非球面の軸線方向距離を［ｍｍ］で表し、Ｒは、頂点半径を［ｍｍ］で表し、Ｋは、円錐定数を表し、Ｃkは、ｋ次の個々の非球面定数を［１／ｍｍ2k+2］で表している。
【００６４】
投影対物系１１０１は、像平面１１０９において開口数ＮＡ＝１．２を有する。作動波長は、１９３．３０６ｎｍである。像視野１１０７は、２６．０ｍｍ×５．５ｍｍであり、光軸１１２７からの１．９８ｍｍの最小距離を有する。投影対物系１１０１は、０．２５という結像比の絶対値を有する。この場合、作動中に液浸液として水が最後のレンズ面と露光される物体との間に置かれる液浸投影対物系が含まれる。
【００６５】
第１の部分対物系１１１１は、面１から２０によって形成され、第２の部分対物系１１１５は、面２２から２６によって形成され、第３の部分対物系１１１９は、面２８から５２によって形成される。折り返しミラー１１２３及び１１２５は、平面ミラーとして結像に対していかなる影響も持たず、投影光１１３１を偏向させるだけであるから、面番号２１及び２７を有する折り返しミラー１１２３及び１１２５は、３つの部分対物系１１１１、１１１５、及び１１１９のいずれにも割り当てられない。第１の部分対物系１１１１は、１．０５という結像比の絶対値を有し、第２の部分対物系１１１５は、１．０１という結像比の絶対値を有し、第３の部分対物系１１１９は、０．２３という結像比の絶対値を有する。
【００６６】
物体視野１１０３から出射し、開口絞り１１２９の位置で光軸１１２７と交差する全ての主光線は、凹ミラー１１２１において、凹ミラー１１２１の光学的使用領域の直径の９．１％よりも低い高さを有する。従って、凹ミラー１１２１は、投影対物系１１０１の瞳平面の領域に配置される。
【００６７】
物体点（ｘ＝５２．００ｍｍ，ｙ＝２９．９３ｍｍ）から出射する主光線は、第２の折り返しミラー１１２５と同じ位置で光軸１１２７と交差して光軸１１２７に対して垂直な仮想平面内で光軸からの７０ｍｍの半径方向距離を有する。それとは対照的に、仮想周縁光線は、この平面内でほぼ１．５ｍｍの半径方向距離を有する。この場合、物体点（ｘ＝５２．００ｍｍ，ｙ＝２９．９３ｍｍ）は、物体視野１１０３内で光軸１１２７からの最大距離を有する。従って、第２の中間像１１１７は、第２の折り返しミラー１１２５の領域に配置される。
【００６８】
表４の一連のレンズ面は、投影光路に対応する。投影光は、図示の順序で全ての面を通過する。第２の部分対物系１１１５のレンズＬ１１１１は、２度の通過を受け、従って、表４では、面番号２２及び２３、並びに２６及び２５で２度示している。この場合、レンズＬ１１１１は、第２の部分対物系１１１５内で唯一のレンズである。レンズＬ１１１１と凹ミラー１１２１の間の距離は、４０．２ｍｍである。第１の近軸中間像は、凹ミラー１１２１から３２１．１２ｍｍの距離を有し、第２の近軸中間像は、凹ミラー１１２１から３１６．２５ｍｍの距離を有する。従って、レンズＬ１１１１は、第１の中間像１１１３又は第２の中間像１１１７に対してよりも凹ミラー１１２１に対して近い位置に配置される。
【００６９】
原理的には、レンズＬ１１１１は、第２の部分対物系内で２度の通過を受けるレンズとしてのその配列に起因して、像平面１１０９内での単反射の生成に関して重要になる。しかし、レンズＬ１１１１の凹ミラー１１２１に対面するレンズ面、すなわち、レンズＬ１１１１の後面は、３０．０°の周縁光線同心度を有し、前面は、３０．８°の周縁光線同心度を有する。すなわち、両方の面は、周縁光線同心から大きくずれる。同時に、第２の折り返しミラー１１２５の範囲は、投影光ビーム１１３１の範囲に適応される。この場合、第２の折り返しミラー１１２５上の投影光ビームの範囲は、１４１．１ｍｍ×６５．４ｍｍであるのに対して、第２の折り返しミラー１１２５は、１４５ｍｍ×７０ｍｍの範囲を有する。レンズＬ１１１１の２つのレンズ面の周縁光線同心からのずれ、及び投影光ビームの範囲に適応された第２の折り返しミラー１１２５に起因して、単反射の形成は大幅に抑制される。
【００７０】
図１２は、図１１による例示的な実施形態において投影光１１３１がレンズＬ１１１１の後面において反射された場合に形成される迷光路１２３３を示している。迷光路１２３３から、迷光中間像１２３５は、第２の折り返しミラー１１２５上には形成されず、折り返しミラー１１２５から分離して、開口絞り１１２９を有する開口絞り平面の近くに形成されることが明らかになる。従って、第２の折り返しミラー１１２５における迷光ビームは、第２の折り返しミラー１１２５よりも非常に大きい範囲を有し、大幅に口径食を受ける。その結果、物体平面１１０５内の迷光ビームは、最大可能開口と比較して小さい開口しか持たない。更に、この迷光は、光軸の周囲の絞りによって遮蔽することができるように、開口絞り１１２９の領域内に強く集束される。
【００７１】
図１３は、図１１による例示的な実施形態において投影光１１３１がレンズＬ１１１１の前面において反射された場合に形成される迷光路１３３３を示している。この場合、レンズＬ１１１１の直後に、従って、同じく折り返しミラー１１２５から分離して迷光中間像１３３５が形成され、従って、第２の折り返しミラー１１２５における迷光ビームは、第２の折り返しミラー１１２５よりも非常に大きい範囲を有し、大幅に口径食を受ける。
【００７２】
レンズＬ１１１１の前面及び後面が、周縁光線同心から２０°よりも大きくずれることにより、像平面１１０９内での単反射の形成を大幅に抑制することができる。
【００７３】
第２の部分対物系１１１５のレンズ面の特定の構成による単反射の低減を示すために、投影対物系１１０１に対して迷光シミュレーションを実施し、像平面１１０９内の迷光強度分布を求めた。シミュレーションでは、最初に瞳フィルファクタσ＝０．２を用いて、次に、瞳フィルファクタσ＝１．０を用いて物体視野１１０３を均一に照明した。この場合、第２の部分対物系１１１５内で２度の通過を受けるレンズＬ１１１１のレンズ面における単反射のみを迷光として考慮している。この場合、レンズ面は、全ての入射角に対して０．２％の反射率を有する反射防止コーティングで覆われる。図１４は、像視野１１０７の中心を通って像視野１１０７の縦方向に延びる線に沿った瞳フィルファクタσ＝０．２に対する迷光強度分布を通る断面を強度分布１４８３を用いて示している。最大迷光強度は、像中心において０．１８％であり、ｘ＝±１３ｍｍにある像縁部において０．１３％である。図１４では、瞳フィルファクタσ＝１．０に対する迷光強度分布を通る断面を強度分布１４８５として例示している。最大迷光強度は、投影対物系の入射瞳の完全照明の場合に、僅か０．０１％である。瞳フィルファクタへの迷光の依存性が依然として明らかであるが、瞳フィルファクタσ＝１．０と瞳フィルファクタσ＝０．２の間の変化は０．１７％しかない。
【００７４】
図１５は、第２の部分対物系のレンズ面が表２に示している層構成を有する反射防止コーティング４３７で覆われた場合に発生する迷光強度分布を通る断面として、瞳フィルファクタσ＝０．２に対する強度分布１４８７、及び瞳フィルファクタσ＝１．０に対する強度分布１４８９を示している。改善された反射防止コーティングを用いると、像視野１１０７内の最大迷光強度は、瞳フィルファクタσ＝０．２では、０．１８％から０．００４％へと低下し、瞳フィルファクタσ＝１．０では、０．０１％から０．００２％へと低下する。ここでもまた、図１５では、強度軸の目盛りを図１４の目盛りと比較して１０倍だけ細かくしていることを考慮する必要がある。上述の結果、実際的に単反射はもはや検出することはできない。
【００７５】
部分対物系１１１５の全てのレンズ面が、全ての入射角に対して０．２％の反射率を有する反射防止コーティングで覆われた場合に、１．０ｍｍの辺の長さを有する四角形の小箱を用いたＫｉｒｋ試験を用いると、瞳フィルファクタσ＝０．２に対して、小箱の像中心で０．４％の強度が生じる。それとは対照的に、レンズＬ１１１１のレンズ面が、表２に示している反射防止コーティング４３７で覆われた場合には、小箱の像中心における迷光強度は、０．３％に低下する。
【００７６】
図１６は、反射屈折投影対物系１６０１のレンズ断面を示している。図１６において、図１による要素に対応する要素は、図１におけるものと同じ参照符号を１６００という数値だけ増大した参照符号を有し、これらの要素の説明では、図１に関する説明を参照する。
【００７７】
投影対物系１６０１に関する光学データは、表５にまとめられている。投影対物系１６０１は、像平面１６０９において開口数ＮＡ＝１．２を有する。作動波長は、１９３．３０６ｎｍである。像視野１６０７は、２６．０ｍｍ×５．５ｍｍであり、光軸１６２７からの１．９８ｍｍの最小距離を有する。投影対物系１６０１は、０．２５という結像比の絶対値を有する。この場合、作動中に液浸液として水が最後のレンズ面と露光される物体との間に置かれる液浸投影対物系が含まれる。
【００７８】
第１の部分対物系１６１１は、面１から２０によって形成され、第２の部分対物系１６１５は、面２２から２６によって形成され、第３の部分対物系１６１９は、面２８から５２によって形成される。第１の部分対物系１６１１は、１．０３という結像比の絶対値を有し、第２の部分対物系１６１５は、１．０１という結像比の絶対値を有し、第３の部分対物系１６１９は、０．２４という結像比の絶対値を有する。
【００７９】
物体視野１６０３から出射し、開口絞り１６２９の位置で光軸１６２７と交差する全ての主光線は、凹ミラー１６２１において、凹ミラー１６２１の光学的使用領域の直径の８．６％よりも低い高さを有する。従って、凹ミラー１６２１は、投影対物系１６０１の瞳平面の領域に配置される。
【００８０】
物体点（ｘ＝５２ｍｍ，ｙ＝２９．９３ｍｍ）から出射する主光線は、第２の折り返しミラー１６２５と同じ位置で光軸１６２７と交差して光軸１６２７に対して垂直な仮想平面内で６８．２９ｍｍの半径方向距離を有する。それとは対照的に、仮想周縁光線は、上述の平面内で０．８２ｍｍの半径方向距離しか持たない。この場合、物体点（ｘ＝５２ｍｍ，ｙ＝２９．９３ｍｍ）は、物体視野１６０３内で光軸１６２７からの最大距離を有する。従って、第２の中間像１６１７は、第２の折り返しミラー１６２５の領域に配置される。
【００８１】
レンズＬ１６１１は、第２の部分対物系１６１５内で唯一のレンズである。レンズ１６１１の前面と後面の両方が非球面として構成される。レンズＬ１６１１と凹ミラー１６２１の間の距離は、４０．２ｍｍである。第１の近軸中間像は、凹ミラー１６２１から３００．４８ｍｍの距離を有し、第２の近軸中間像は、凹ミラー１６２１から３１６．２５ｍｍの距離を有する。従って、レンズＬ１６１１は、第１の中間像１６１３又は第２の中間像１６１７に対してよりも凹ミラー１６２１に対して近い位置に配置される。
【００８２】
レンズＬ１６１１の凹ミラー１６２１に対面するレンズ面、すなわち、レンズＬ１６１１の後面は、３０．９°の周縁光線同心度を有し、前面は、３０．２°の周縁光線同心度を有する。すなわち、両方の面は、周縁光線同心から大きくずれる。
【００８３】
図１７は、反射屈折投影対物系１７０１のレンズ断面を示している。図１７において図１による要素に対応する要素は、図１におけるものと同じ参照符号を１７００という数値だけ増大した参照符号を有し、これらの要素の説明では、図１に関する説明を参照する。
【００８４】
投影対物系１７０１に関する光学データは、表６にまとめられている。投影対物系１７０１は、像平面１７０９において開口数ＮＡ＝１．２を有する。作動波長は、１９３．３０７ｎｍである。像視野１７０７は、２６．０ｍｍ×５．５ｍｍであり、光軸１７２７からの１．９８ｍｍの最小距離を有する。投影対物系１７０１は、０．２５という結像比の絶対値を有する。この場合、作動中に液浸液として水が最後のレンズ面と露光される物体との間に置かれる液浸投影対物系が含まれる。
【００８５】
第１の部分対物系１７１１は、面１から２２によって形成され、第２の部分対物系１７１５は、面２４から２８によって形成され、第３の部分対物系１７１９は、面３０から５８によって形成される。第１の部分対物系１７１１は、０．９６という結像比の絶対値を有し、第２の部分対物系１７１５は、１．００という結像比の絶対値を有し、第３の部分対物系１７１９は、０．２６という結像比の絶対値を有する。
【００８６】
物体視野１７０３から出射し、開口絞り１７２９の位置で光軸１７２７と交差する全ての主光線は、凹ミラー１７２１において、凹ミラー１７２１の光学的使用領域の直径の７．５％よりも低い高さを有する。従って、凹ミラー１７２１は、投影対物系１７０１の瞳平面の領域に配置される。
【００８７】
物体点（ｘ＝５２ｍｍ，ｙ＝２９．９３ｍｍ）から出射する主光線は、第２の折り返しミラー１７２５と同じ位置で光軸１７２７と交差して光軸１７２７に対して垂直な仮想平面内で６７．７７ｍｍの半径方向距離を有する。それとは対照的に、仮想周縁光線は、上述の平面内で１．２７ｍｍの半径方向距離しか持たない。この場合、物体点（ｘ＝５２ｍｍ，ｙ＝２９．９３ｍｍ）は、物体視野１７０３内で光軸１７２７からの最大距離を有する。従って、第２の中間像１７１７は、第２の折り返しミラー１７２５の領域に配置される。
【００８８】
レンズＬ１７１２は、第２の部分対物系１７１５内で唯一のレンズである。レンズ１７１２の前面と後面の両方が非球面として構成される。レンズＬ１７１２と凹ミラー１７２１の間の距離は３３．４ｍｍである。第１の近軸中間像は、凹ミラー１７２１から１８８．９２ｍｍの距離を有し、第２の近軸中間像は、凹ミラー１７２１から１８９．５９ｍｍの距離を有する。従って、レンズＬ１７１２は、第１の中間像１７１３又は第２の中間像１７１７に対してよりも凹ミラー１７２１に対して近い位置に配置される。
【００８９】
レンズＬ１７１２の凹ミラー１７２１に対面するレンズ面、すなわち、レンズＬ１７１２の後面は、３８．６°の周縁光線同心度を有し、前面は、２０．０°の周縁光線同心度を有する。すなわち、両方の面は、周縁光線同心からずれる。投影対物系１１０１におけるレンズＬ１１１１、及び投影対物系１６０１におけるレンズＬ１６１１と比較すると、レンズＬ１７１２のレンズ屈曲は、レンズＬ１１１１又はＬ１６１１のものと反対である。レンズＬ１１１１又はＬ１６１１の前面の場合には、仮想周縁光線の交差点における表面法線は、周縁光線と光軸１１２７及び１６２７それぞれの間に延びるが、レンズＬ１７１２の前面の場合には、仮想周縁光線は、周縁光線の交差点における表面法線と光軸１７２７の間に延びている。その結果、レンズＬ１７１２の前面は、第１の中間像１７１３から入射する周縁光線に対して凸に湾曲する。
【００９０】
図１８は、半導体構成要素又は他の微細構造化構成要素を製造するように機能するマイクロリソグラフィのための投影露光装置１８０１を略示している。投影露光装置１８０１は、光源として１９３ｎｍの作動波長を有するエキシマレーザ１８０３を有するが、例えば、１５７ｎｍ又は２４８ｎｍの作動波長を有する他のエキシマレーザも可能である。下流に配置された照明系１８０５は、はっきりと境界が定められ、均一に照明され、同時に、角度分布に関して下流に配置された投影対物系１８１３の要件に適応された照明視野を発生させる。照明系１８０５は、照明モードを選択するためのデバイスを有し、それによって例えば照明系１８０５の射出瞳内、又は下流に配置された投影対物系１８１３の入射瞳内に可変瞳フィルファクタσを有する従来照明、環状照明、双極照明、又は四重極照明を発生させることができる。
【００９１】
光方向に照明系１８０５の下流には、レチクル１８０７を保持して操作するためのデバイス１８０９が配置される。マスクとも呼ぶレチクル１８０７は、結像される構造を有する。デバイス１８０９を用いると、走査目的でレチクル１８０７を物体平面１８１１内で走査方向に移動させることができる。
【００９２】
投影対物系１８１３は、図１、図１１、図１６，及び図１７を用いて説明した反射屈折投影対物系である。反射屈折投影対物系１８１３は、レチクル１８０７の照明系１８０５によって照明される部分をウェーハ１８１５上に縮小方式で結像する。ウェーハ１８１５は、投影光による照射を受けて露光される感光層を有する。
【００９３】
ウェーハ１８１５は、レチクルの走査移動と同期化されたウェーハ１８１５の平行移動を可能にするデバイス１８１９によって保持される。また、デバイス１８１９は、投影対物系１８１３の像平面１８１７内にウェーハ１８１５を最適に位置決めするマニピュレータを有する。デバイス１８１９は、投影対物系の液浸使用に向けて設計される。デバイス１８１９は、ウェーハ１８１５を保持するための浅い窪み又は凹部を有する保持ユニット１８２１を有する。保持ユニット１８２１は、液浸媒体１８２５が流れ出すのを防止する周縁１８２３を有する。
【００９４】
投影露光装置は、中央コンピュータユニット１８２７によって制御される。
【００９５】
従って、投影露光装置１８０１を用いて半導体構成要素又は他の微細構造化構成要素を製造するために、所定のパターンを有するレチクル１８０７が反射屈折投影対物系１８１３の物体平面１８１１内に設けられ、感光層を有するウェーハ１８１５が、反射屈折投影対物系１８１３の像平面に設けられ、照明系１８０５を用いてレチクル１８０７が照明され、最終的に、反射屈折投影対物系１８１３を用いてレチクル１８０７の照明領域が、ウェーハ１８１５上に結像される。
【００９６】
（表４）
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【００９７】
（表５）
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【００９８】
（表６）
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【符号の説明】
【００９９】
１  反射屈折投影対物系
３  物体視野
５  物体平面
７  像視野
９  像平面
１１  第１の部分対物系
１３  第１の実中間像
１５  第２の部分対物系
１７  第２の実中間像
１９  第３の部分対物系
２３  第１の折り返しミラー
２５  第２の折り返しミラー
Ｌ２１、Ｌ２２  レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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