(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体平面上に配置された物体の像を像平面で生成する、特にミクロリソグラフィのための投影露光装置であって、投影光線束を放出する光源と、物体平面と像平面の間の光路に配置された少なくとも１つの投影光学系と、投影光線の光路で像平面の手前に配置された少なくとも１つの光学的な補正コンポーネントとを備えており、投影時の光学的な結像特性を変化させるために投影光線束で照射される光学的な補正コンポーネントの光学面が少なくとも部分的に移動させられるように、前記補正コンポーネントが少なくとも１つの補正マニピュレータと連結されており、その補正マニピュレータは投影時の光学的な結像特性を判定するための補正センサ機構と協働する形式のものにおいて、
前記補正センサ機構（４１；１４１）が、
ａ）投影光学系（１；１０１）の少なくとも一部を通過し、投影光学系（１；１０１）に入射する前と投影光学系（１；１０１）から射出された後には投影光線束（５；１０５）の範囲外に位置している少なくとも１つの測定光線束（７，８，９，１０；１１０）を放出する光源（１１；１１１）と、
ｂ）少なくとも１つの測定光線束（７，８，９，１０；１１０）の波面を検知するための位置感応性補正センサ部材（３７；１３７）とを含み、
投影対物レンズ（１；１０１）が、少なくとも１つの中間像平面（３４；１３４）を有するように設計されており、補正センサ部材はこの中間像平面（３４；１３４）上に位置するか、またはこれに対して共役な平面上に位置していることを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】
測定光線束（７，８，９，１０；１１０）と投影光線束（５；１０５）がそれぞれ独立して生成される請求項１記載の投影露光装置。
【請求項３】
測定光線束が投影光線束から分岐される請求項１記載の投影露光装置。
【請求項４】
中間像平面（３４）の領域および／またはこれに対して共役な平面（３）の領域で、投影光線束（５）から測定光線束（１０）を導出するための少なくとも１つの光学的な導出部材（１３，３５）を備えている前記請求項のうちいずれか１項記載の投影露光装置。
【請求項５】
前記導出部材がミラー（１３，３５）である請求項４記載の投影露光装置。
【請求項６】
補正センサ機構（４１；１４１）、ならびに少なくとも１つの補正マニピュレータ（２０，２８）が、投影露光中に作動するように設計されている前記請求項のうちいずれか１項記載の投影露光装置。
【請求項７】
前記補正センサ機構（４１；１４１）が波面センサである前記請求項のうちいずれか１項記載の投影露光装置。
【請求項８】
位置感応性補正センサ部材がＣＣＤアレイ（３７；１３７）である前記請求項のうちいずれか１項記載の投影露光装置。
【請求項９】
補正センサ機構（４１）が、投影光学系（１）に対して相対的に補正センサ機構（４１）を調節するための調節マニピュレータ（４２）を有している前記請求項のうちいずれか１項記載の投影露光装置。
【請求項１０】
前記補正コンポーネントがアクティブミラー（２４；１２４）である前記請求項のうちいずれか１項記載の投影露光装置。
【請求項１１】
アクティブミラー（２４；１２４）が、補正マニピュレータ（２８）によって互いに独立して変位可能な複数のミラーファセット（２７）を有している請求項１１記載の投影露光装置。
【請求項１２】
アクティブミラー（２４；１２４）が、反射する変形可能な表面を有している請求項１１記載の投影露光装置。
【請求項１３】
補正コンポーネントがアクティブレンズである前記請求項のうちいずれか１項記載の投影露光装置。
【請求項１４】
補正コンポーネントが、補正マニピュレータ（２０）で変位させることができるように設計されたレンズ（１６）である前記請求項のうちいずれか１項記載の投影露光装置。
【請求項１５】
自らの光学軸（２１）の方向に変位可能なレンズを備えている請求項１４記載の投影露光装置。
【請求項１６】
自らの光学軸（２１）に対して垂直に変位可能なレンズを備えている請求項１４記載の投影露光装置。
【請求項１７】
特にミクロリソグラフィのための投影露光装置の投影光学系で発生する結像誤差を補正する方法において、
ａ）投影光線束（５；１０５）に係わりなく投影光学系（１；１０１）の少なくとも一部を通過する、少なくとも１つの測定光線束（７，８，９，１０；１１０）を準備し、
ｂ）投影光学系（１；１０１）を少なくとも部分的に通過した後に、測定光線束（７，８，９，１０；１１０）の光学特性を測定し、
ｃ）少なくとも１つの所定の目標値と測定値とを比較し、
ｄ）光学特性に影響を及ぼす少なくとも１つの補正コンポーネント（１６，２４；１２４）により、測定された光学特性を比較結果に依存して再調整する、
各方法ステップを備え、
中間像平面またはこれに対して共役な平面で測定光線束（７，８，９，１０；１１０）の波面を測定することを特徴とする方法。
【請求項１８】
投影露光中にステップａからｄを周期的に繰り返す請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
ａ）投影光学系（１；１０１）のミラー（２４；１２４）の目標反射面と実際の反射面（２５；１２５）の差異を測定値から判定し、
ｂ）実際の反射面に対する再調整値を算出し、
ｃ）算出された再調整値に応じて実際の反射面（２５；１２５）を変形させる、
各ステップを含んでいる請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項２０】
ａ）投影対物レンズ（１；１０１）の変位可能なレンズ（１６）の目標位置と実際位置の差異を判定し、
ｂ）実際位置に対する再調整値を算出し、
ｃ）算出された再調整値に応じて実際位置を調節する、
各ステップを含んでいる請求項１７から２０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
光学特性の再調整が、投影光線束（５；１０５）に影響を及ぼすが測定光線束（７，８，９，１０；１１０）には影響を及ぼさない光学コンポーネント（４３〜５４；１１４，１４３から１４７）の予想される結像誤差を追加的に考慮したうえで行われる請求項１７から２０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
目標値の設定が照明セッティングに依存して行われる請求項１７から２１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
目標値の設定が物体のタイプに依存して行われる請求項１７から２２までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体平面上に配置された物体の像を像平面で生成する、特にミクロリソグラフィのための投影露光装置であって、投影光線束を放出する光源と、物体平面と像平面の間の光路に配置された少なくとも１つの投影光学系と、投影光線の光路で像平面の手前に配置された少なくとも１つの光学的な補正コンポーネントとを備えており、投影時の光学的な結像特性を変化させるために投影光線束で照射される光学的な補正コンポーネントの光学面が少なくとも部分的に移動させられるように、前記補正コンポーネントが少なくとも１つの補正マニピュレータと連結されており、その補正マニピュレータは投影時の光学的な結像特性を判定するための補正センサ機構と協働する形式のものに関する。
【０００２】
さらに本発明は、特にミクロリソグラフィのための投影露光装置の投影光学系で発生する結像誤差を補正する方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
投影露光装置、および冒頭に述べた種類の方法は、ＤＥ１９８２４０３０Ａ１から公知である。同明細書では、像平面の領域に配置された波面センサが設けられている。この波面センサは露光の休止中に用いられるか、または、記載されていない仕方で露光中に用いられる。このセンサを露光の休止中に作動させると、投影露光装置の処理能力を低下させてしまう。それに対し、この種のセンサを露光中に利用すると、センサによって吸収された投影光は、同時にウェーハの投影露光に利用することはできなくなる。このことは、投影露光装置の照明効率を低下させてしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、高い投影効率を達成しながら、結像誤差を補正することができるように、冒頭に述べた種類の投影露光装置を改良することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明によれば、補正センサ機構が、
ａ）投影光学系の少なくとも一部を通過し、投影光学系に入射する前と投影光学系から射出された後には投影光線束の範囲外に位置している少なくとも１つの測定光線束を放出する光源と、
ｂ）少なくとも１つの測定光線束の波面を検知する補正センサ部材とを含んでいることによって解決される。
【０００６】
投影光に係わりなく測定光線を利用することは、投影光を、損失なしにウェーハの照明に利用できることを保証する。
【０００７】
結像誤差の判定の精度に対してどのような要求が課せられているかに応じて、投影光学系のできるだけ広い開口領域を測定光線が通過する。投影光学系の開口を広く検出するために、複数の測定光線束を利用することもできる。
【０００８】
測定光線束の生成と投影光線束の生成はそれぞれ独立して行うことができる。したがって測定光線には、たとえば、感度の高い公知のセンサで検出することができ、たとえば測定光線の反射が像領域に入っても投影プロセスを妨害しないような波長の光を利用することができる。しかも、投影光をすべて投影プロセスのために利用することができる。
【０００９】
別案として、測定光線束を投影光線束から分岐させることもできる。通例、投影光線を放出する光源が供給する発光出力の小さな割合があれば、補正センサ部材のための測定光線として十分である。したがって、たとえば投影光線束の反射を分岐させて測定光線束として利用することができ、そのために投影光の些細な発光出力しか失われることがない。そうすれば、投影と補正センサ機構をただ１つの光源で作動させることができる。
【００１０】
投影光学系は、少なくとも１つの中間像平面を有するように設計されていてよく、補正センサ部材はこの中間像平面上に位置するか、またはこれに対して共役な平面上に位置している。この場合、補正センサ部材に入射する測定光線の強度分布は、像平面における強度分布と一致しているので、結像誤差の判定が可能になる。さらに中間像平面の領域では、ここでは投影光線束が視準されているという理由により、測定光線束を投影光線束から容易に分離させることができ、それによって測定光線束を補正センサ機構に供給することができ、それに対して、投影光線束は全面的に投影のために利用することができる。
【００１１】
有利な実施態様は、中間像平面の領域および／またはこれに対して共役な平面の領域で、投影光線束から測定光線束を導出するための少なくとも１つの光学的な導出部材を含んでいる。このような種類の導出部材は、投影光線束から少なくとも１つの測定光線束を分離するのを容易にする。
【００１２】
導出部材はミラーであってよい。この導出ミラーは任意のサイズで製作することができ、特に、そのサイズと厚さを、投影光線束から測定光線束を導出するための幾何学的な諸条件に正確に合わせることができる。さらに、反射面の表面品質が高い導出ミラーを製作することができ、それによって、追加の結像誤差が生成されることがなくなる。
【００１３】
補正センサ機構、ならびに少なくとも１つの補正マニピュレータは、投影露光中に作動するように設計されていてよい。このことは、補正のために投影露光を中断しなくてすむので、投影露光装置の処理能力を高める。
【００１４】
補正センサ機構は波面センサを有していてよい。このような種類のセンサにより、たとえばザイデル像誤差の判定が簡単なやり方で可能である。
【００１５】
位置感応性補正センサ部材はＣＣＤアレイであってよい。ＣＣＤアレイは高い位置分解能を有しているとともに、高い量子効率を有している。
【００１６】
補正センサ機構は、投影光学系に対して相対的に補正センサ機構を調節するための調節マニピュレータを有していてよい。このことは、複数の投影対物レンズとの関連で、予備調節された補正センサ機構を使用することを可能にする。このことは特に、投影露光装置が一定のサイクル動作で作動し、投影光学系の補正されるべき結像誤差がサイクル内で常に繰り返されるような場合に有利である。この場合、補正マニピュレータに対する再調整値を設定するのに、最初のサイクルのときにだけ補正光学系が投影露光装置に連結されればよく、それに対して後続のサイクルでは、最初のサイクルのときに記憶させておいた再調整プログラムが呼び出される。この後続のサイクルのときには、補正光学系を別の投影露光装置の調整に利用することができる。そのために、補正光学系は調節マニピュレータによってその都度調節される。
【００１７】
補正コンポーネントとしてはアクティブミラーを用いることができる。アクティブミラーは、補正マニピュレータによって互いに独立して変位可能な複数のミラーファセット、または反射する変形可能な表面を有していてよい。最後に、アクティブレンズの利用も可能である。このような種類の能動的なコンポーネントは、たとえばＤＥ１９８２７６０３Ａ１に記載されており、任意のシンメトリーの結像誤差を補正するのに適している。
【００１８】
代替的または追加的に、補正コンポーネントは、補正マニピュレータで変位させることができるように設計されたレンズであってもよい。この場合、レンズが光学軸の方向に変位可能に設けられればよい。代替的または追加的に、光学軸に対して垂直に変位可能なレンズを使用することもできる。さまざまな収差を補正するために、このような種類の操作可能なレンズを利用することは公知である。このような種類の補正コンポーネントの設計コストはわずかである。
【００１９】
本発明のさらに別の課題は、効率的であると同時に、結像補正された投影露光が保証されるように、冒頭に述べた種類の方法を改良することである。
【００２０】
この課題は本発明によれば、次の方法ステップを備えている方法によって解決される：
ａ）投影光線束に係わりなく投影光学系の少なくとも一部を通過する、少なくとも１つの測定光線束を準備し、
ｂ）投影光学系を少なくとも部分的に通過した後に、測定光線束の光学特性を測定し、
ｃ）少なくとも１つの所定の目標値と測定値とを比較し、
ｄ）光学特性に影響を及ぼす少なくとも１つの補正コンポーネントにより、測定された光学特性を比較結果に依存して再調整する。
【００２１】
このような本発明の方法の利点は、上に説明した本発明の投影露光装置の利点に対応している。
【００２２】
ステップａからｄを投影露光中に周期的に繰り返すことができる。
【００２３】
このような方法により、発生する結像誤差を投影露光中に補正することができ、その際に投影露光プロセスを中断する必要がない。それと同時に、結像誤差を補正するのに少なくとも１つの測定光線束が用いられるので、投影光線束をすべて投影に利用することができる。
【００２４】
有利には、中間像平面またはこれに対して共役な平面で、測定光線束の波面が測定される。それにより、発生する結像誤差についての簡単に評価できる測定値を利用することができる。
【００２５】
本方法の有利な実施態様は、次の各ステップを含んでいる：
ａ）投影光学系のミラーの目標反射面と実際の反射面の差を測定値から判定し、ｂ）実際の反射面に対する再調整値を算出し、
ｃ）算出された再調整値に応じて実際の反射面を変形させる。
【００２６】
算定された設定によって行われるミラーの位置調節は、ミラーの位置に応じて、発生する一定の結像誤差への正確な介入を保証する。ミラーが視野近くに位置決めされているか開口絞り近くに位置決めされているかに応じて、さまざまな視野点に関して選択的である誤差、または選択的でない誤差を補正することができる。ミラーの反射面の形状に介入をする方法は公知であり、回転対称な形状介入と、任意のシンメトリーへの介入とをいずれも含んでいる。
【００２７】
本方法のさらに別の有利な実施態様は、次の各ステップを有している：
ａ）投影対物レンズの変位可能なレンズの目標位置と実際位置の差異を判定し、ｂ）実際位置に対する再調整値を算出し、
ｃ）算出された再調整値に応じて実際位置を調節する。
【００２８】
この場合も、変位可能なレンズの位置に応じて、特定の結像誤差に設定可能な介入をすることが可能である。このときレンズの選択は、特定の結像誤差だけに優先的に介入が行われ、それに対して他のタイプの誤差は介入されないままであってもよい。別案として、レンズの変位が２つ以上の結像誤差に影響を与えることもできる。当然ながら複数のレンズを変位させることもでき、この場合、たとえば個々のレンズの変位は、特定の結像特性が所定の大きさで変更されるのに対し、レンズ変位による別の結像特性に関する変更はちょうど相殺されるように行われる。
【００２９】
光学特性の再調整は、投影光線束に影響を及ぼすが測定光線束には影響を及ぼさない光学コンポーネントの、予想される結像誤差を追加的に考慮したうえで行うことができる。測定光線束が通過する光学コンポーネントの個数と型式から、光学コンポーネントが、測定光線束が通過しない投影光学系の部分でどのように振る舞うかを積算することができる。この積算結果をもとにして、測定光線束が通過する光学コンポーネントの結像誤差が補正されるばかりでなく、全体として結像誤差のない投影光学系が実現されるように、補正マニピュレータの再調整を通じて投影光学系の結像誤差に影響を及ぼすことができる。さらに別の可能性は、投影光学系にその都度の照明セッティングを適用して結像誤差を測定することにある。それにより、測定光線束が通過する領域における誤差に依存して、投影光学系の結像誤差を判定することができる。
【００３０】
目標値の設定は、照明セッティングに依存して行うことができる。このような種類の公知の照明セッティングは、たとえば投影光学系の開口絞り平面で均一な照明強度、あるいは環状の照明強度を有している。投影光学系の開口絞り平面に複数のシンメトリーを有している照明強度分布も採用することができる。このとき照明セッティングの幾何学構成とシンメトリーに応じて、これに対応する幾何学構成とシンメトリーの、照明に誘導される結像誤差を誘導することがある。したがって既知の照明セッティングでの補正センサ機構の測定値をもとにして、相応のシンメトリーで再調整を行う。
【００３１】
目標値の設定は、物体のタイプに依存して行うことができる。たとえばミクロリソグラフィの場合にはレチクルである物体の透過性は、投影光学系で引き起こされる結像誤差に影響を及ぼす。物体のタイプがわかっていれば、これを結像誤差の補正のときに適宜考慮することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
【００３３】
図１にメリジオナル断面図で描かれた、全体として符号１が付されている投影対物レンズにより、レチクル上にある構造が縮小されてウェーハに結像される。このとき、図示しないレチクルは物体平面２に配置されており、同じく図示しないウェーハは像平面３に配置されている。この投影対物レンズ１が属している投影露光装置を作動させると、物体平面２にあるレチクルと、像平面３にあるウェーハがいずれも同期して走査される。
【００３４】
物体平面２における照明状況が図２に示されている。ここでは光線束の横断面が、物体平面２の領域において起こりうる偏向があったとしてもこれを顧慮しないで図示されており、つまり、物体平面の領域内で広げた状態で示されている。
【００３５】
投影対物レンズ１は、直径が約１６２ｍｍである補正された円形の物体視野４を有している。物体視野に投影対物レンズ１の光学軸から偏心して配置された、図示しないレチクル上の構造を照射する、縦横比が３５ｍｍ対１１０ｍｍである長方形の投影光線束５が通過する。光学軸に隣接している投影光線束５の長辺は、この光学軸に対して２４．５ｍｍの間隔を有している。投影光線束５は、図面には示していない紫外線レーザ、たとえば波長が１５７．１３ｎｍのＦ２レーザで生成され、このレーザの光は相応の照明光学系を通過している。投影光の光源としては、たとえば１９３．３ｎｍのＡｒＦレーザなども用いることができる。
【００３６】
投影対物レンズ１のビーム案内によって補正された物体視野４の全体を利用することができないので、物体平面２にある補正された物体視野４の内部には、投影光線束５の周囲に後で説明する公差間隔で、２つの視野区域６が投影光線束５の範囲外に残っている。これらの視野区域を、物体平面で約２ｍｍの直径をもつ３つの円形の測定光線束７〜９が通過する。
【００３７】
第１の測定光線束７は、投影光線束５の、光学軸と反対を向いている方の側に位置しており、投影光線束の長辺の中心に隣接している。物体平面２における測定光線束７の中心と光学軸との間隔は６５ｍｍである。第２の測定光線束８は、投影光線束５の短辺の中心に隣接している。第３の測定光線束９は、光学軸に沿って延びている。全体として、３つの測定光線束７〜９によって、図２の補正された物体視野４の上側半分の比較的広い領域から情報が得られる。
【００３８】
原理的には、その他の視野区域６も測定光線によって、たとえば複数の測定光線束によってカバーすることが可能である。このとき、物体平面２における投影光線束５の周囲の視野区域６の公差間隔は、測定光線束を導入するための光学部材による影を考慮したものであり、それによって投影光線束５は妨げられることなく投影光学系を通過することができる。投影光線束５は、図１では、投影対物レンズ１へ入射する領域でのみ破線で図示されている。
【００３９】
投影対物レンズの光学コンポーネントの配置が、添付書類の表１に定量的に掲げられている。このことは、光学デザインについての公知のフォーマット規格であるフォーマットコードＶで行われる。投影対物レンズ１の設計は、米国出願Ｓｅｒ．Ｎｏ．６０／１７３５２３の第５実施例に対応している。
【００４０】
表１の１番目の欄の通し番号は、投影対物レンズ１の光学面（ＯＢＪ）を表している。物体平面２は、たとえば通し番号「２」をもつ光学面に対応する。２番目の欄では、それぞれの面に曲率半径（ＲＤＹ）が割り当てられている。３番目の欄の値は、光学軸に沿って測定したときの、それぞれの光学面と、それぞれ先行する光学面との間隔（ＴＨＩ）を表す目安である。
【００４１】
図１には、投影対物レンズ１がコードＶ「フォーマット」のＹ−Ｚ平面で描かれている。表１の中の欄ごとの光学面の記載は、特定の光学面においては、以下に説明する追加のパラメータの記載によって中断されている。
【００４２】
ＸＤＥ，ＹＤＥおよびＺＤＥは、それぞれ先行する光学面の、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向の変位を表している。ＡＤＥ，ＢＤＥおよびＣＤＥは、それぞれ先行する光学面の、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向を中心とする傾きを表している。
【００４３】
ＡＳＰは、コードＶ「非球面公式」で用いられる表中の後続のパラメータによって説明されている、先行する非球面を表している。
【００４４】
投影対物レンズ１の反射コンポーネントはＣａＦ２でできている。波長が１５７．１３ｎｍのとき、ＣａＦ２は１．５５９７１の屈折率を有している。
【００４５】
次に、投影対物レンズ１を通る測定光線の光路について図１を参照して説明する。このとき、測定光線束７の中央に位置する（図１には図示せず。図２を参照）物体平面２の点を通る測定光線局部束１０は説明のためのものである。この測定光線局部束は、たとえば波長が６３２．８ｎｍのヘリウム・ネオンレーザなどの測定光源１１によって生成される。図１には図示しない測定光線束８および９は、別個の測定光源で生成される。
【００４６】
たとえば調節可能なズーム対物レンズに対するビーム整形光学系１２は、測定光源１１から射出された測定光線束７を整形して、測定光線局部束１０が投影対物レンズ１に適合するように作用する。この適合化は、測定光線局部束１０およびこれに伴う測定光線束７全体が視準される位置が、物体平面２の領域に位置するようにすることを含んでいる。さらに、測定光線局部束１０およびこれに伴う測定光線束７全体の発散は、投影対物レンズ１の開口数に適合されている。測定光線束８および９も同様に適合化される。
【００４７】
測定光線局部束１０は、ビーム整形光学系１２を起点として、まず最初は物体平面２と平行に延び、導入ミラー１３によって近似的に９０°だけ投影対物レンズ１の方向に偏向させられる。このとき導入ミラー１３は、測定光線局部束１０が反射される地点が物体平面２上に位置するように配置されている。
【００４８】
導入ミラー１３で反射された後、測定光線局部束１０はまず、物体平面２に隣接する、正の屈折力をもつレンズ１４を通過する。次いで測定光線局部束は、図１の図面平面上にある第１の平面鏡１５の反射面によって、３つの独立レンズ１６，１７，１８からなるレンズグループ１９の方向へ鈍角で反射される。
【００４９】
そのときに最初に通過する独立レンズ１６は駆動装置２０と連結されている。この駆動装置により、独立レンズ１６はその光学軸の方向へ変位することができ、その様子は図１に二重矢印２２で示されている。駆動装置２０は、後で詳しく説明するように制御回線２３を通じて制御される。
【００５０】
測定光線局部束１０は、レンズグループ１９を最初に通過した後、凹面のアクティブミラー２４に当たる。このアクティブミラーは、支持体２６で支持された反射層２５を有している。
【００５１】
アクティブレンズ２４の詳しい構成が図３に示されている。
【００５２】
アクティブミラー２４の反射層２５は、多数の正方形のミラーファセット２７に区分されている。ミラーファセット２７の、反射層２５と反対側には、図３では１つのミラーファセット２７についてのみ模式的に破線で図示している補正アクチュエータ２８が配置されている。
【００５３】
ミラーファセット２７の補正アクチュエータ２８は、それぞれ制御回線２９を介してマルチプレクサ３０と接続されている。図１では、すべての制御回線２９が１本の制御回線束３１にまとめられている。
【００５４】
制御情報は、後で説明するやり方で、制御回線３２を介してマルチプレクサ３０に供給される。
【００５５】
レンズ１４およびレンズグループ１９の屈折力は、アクティブミラー２４の反射層２５が、投影対物レンズ１の開口絞り平面の領域に位置するようになっている。つまり、物体平面２の１点に属している測定光線局部束１０は、事実上、反射層２５の全開口を占めている。
【００５６】
反射層２５で反射された後、測定光線局部束１０は２回目の通過でレンズグループ１９を通る。次いで測定光線局部束は、測定光線局部束１０の全ビームが約９０°だけ方向転換されるように、図面平面にある第２の平面鏡３３の反射面によって反射される。
【００５７】
投影対物レンズ１は、平面鏡３３で反射された後の光路に中間像平面３４を有している。測定光線局部束１０が反射される地点がこの中間像平面３４上に位置するように、この中間像平面に破線で示す導出ミラー３５が配置されている。
【００５８】
導出ミラー３５は、投影対物レンズ１の内部では図示していない投影光線束５の範囲外に位置している。導出ミラー３５で反射された後、測定光線局部束１０の全ビームは、導入ミラー１３よりも手前の測定光線局部束１０の全ビームと平行に進む。測定光線局部束１０は、導出ミラー３５の後に検知光学系３６を通過して、測定光線局部束１０の入射する全ビームに対して垂直に配置された二次元のＣＣＤアレイ３７に入射する。
【００５９】
ＣＣＤアレイ３７で測定された測定光線束７の二次元の強度分布は、補正計算機３８に転送される。補正計算機３８は、制御回線３２（Ａ−Ａの接続）を介してマルチプレクサ３０と接続されている。補正計算機３８は制御回線２３（Ｂ−Ｂの接続）を介して、駆動装置２０と接続されている。
【００６０】
検知光学系３６と、ＣＣＤアレイ３７と、補正計算機３８とを含んでいる検知ユニット３９の全体は、測定光源１１およびビーム整形光学系１２とともに変位テーブル４０の上に配置されており、これらのコンポーネントとともに全体として１つの補正センサ機構４１を構成している。
【００６１】
変位テーブル４０は、駆動装置４２によって、導入及び／又は導出される測定光線局部束１０の方向に変位させることができる。
【００６２】
別案の実施形態では、測定光線局部束１０が中間像平面３４の領域でではなく像平面３の領域で導出される。この場合、補正センサ機構は、投影対物レンズ１の内部にあるすべての光学コンポーネントの結像特性を検出する。この別案の実施形態の場合の投影対物レンズ１の測定光線束１０’をわかりやすく図示するため、測定光線束１０’の以後の進み方が導出ミラー３５の後に示されている。この別案の場合の導出部と補正センサ機構は図示していない。
【００６３】
投影光線束５の光路は、図示している別案の測定光線束１０’の光路に類似している。
【００６４】
レンズ１４を通過し、第１の平面鏡１５で反射された後、投影光線束５はレンズグループ１９を往路と復路で通過し、この往路と復路の間にアクティブミラー２４の反射層２５での反射が行われる。レンズグループ１９を通る復路の後、投影光線束５は第２の平面鏡３３で反射され、次いで、１２個の独立レンズ４３〜５４からなるレンズグループ５５を通過する。レンズグループ５５によって投影光線束５は像平面３に結像させられる。
【００６５】
補正センサ機構４１はアクティブミラー２４とともに、投影対物レンズ１で発生する結像誤差に対する測定・補正装置を構成している。この測定・補正装置は次のように機能する。
【００６６】
測定光線束７が通過する中間像平面３４の領域の像が検知光学系３６によってＣＣＤアレイ３７に形成される。したがってＣＣＤアレイ３７上での強度分布をもとに、測定光線束７の波面を推定することができる。測定された波面情報は、波面の誤差を判定するために波面目標値と比較される。この比較形成は補正計算機３８で行われる。同じくこの補正計算機で、測定された実際の波面を目標波面に移行させるためには反射層２５の位置ないし形状をどのように変更しなければならないかが、比較値を用いて算定される。これに加えて、二重矢印２２に沿った独立レンズ１６の変位が、波面の実際値と目標値の差異をどの程度までさらに減らすかも算定される。個々のミラーファセット２７の変位と、独立レンズ１６の変位とについて算定された設定値は、制御回線３２および３３を介してマルチプレクサ３０および駆動装置２０に伝送される。
【００６７】
このとき制御回線３２での伝送は、マルチプレクサ３０で個々のミラーファセット２７に対する制御データの割当を行うことができ、それによってこれらのミラーファセットを互いに独立して操作することができるように、デジタルコーディングされた形で行われる。そしてこの制御データが、制御回線束３１を介して個々のミラーファセット２７の補正アクチュエータ２８に伝送される。補正アクチュエータ２８によって、伝送された制御データに依存して、個々のミラーファセット２７の傾斜の調整と、光学軸の方向へのミラーファセット２７の変位とが可能である。そのために各補正アクチュエータ２８は、独立して制御可能な複数の圧電素子を有している。
【００６８】
ミラーファセット２７のそれぞれ独立した再調整により、制御回線３２を介して設定された再調整値に基づく反射層２５の変形が行われる。この変形は、投影対物レンズ１の結像特性の変化として表れる。
【００６９】
駆動装置２０は、独立レンズ１６を帰属の再調整値に基づいて二重矢印２２の方向へ変位させるために、制御回線２３を介して補正計算機３８によって制御される。駆動装置２０も同じく複数の圧電素子を有している。レンズを変位させるこのような種類の駆動装置は公知である。レンズの変位によっても、投影対物レンズ１の結像特性が変化する。
【００７０】
上述した測定・補正装置には、原則として、次の２通りの異なる動作形式が可能である。
【００７１】
第１の動作モードでは、測定光線束７〜９（その代表として、図１の測定光線束７の測定光線局部束１０を参照）と投影光線束５との両方によって照射される光学コンポーネントによって生成される光学的な結像誤差の補正が、測定・補正装置によって行われる。これは光学コンポーネント１４〜１８，２５ならびに３３である。
【００７２】
第２の動作モードでは、測定された波面の差異を参照しながら、投影対物レンズ１全体で見込まれる結像誤差の積算が行われる。そして、測定された波面の差異に、レンズグループ５５の検出されていないレンズ面の値が計算に加えられる。駆動装置２０およびアクティブミラー２４は、積算された総波面差異が補正されるように、補正計算機３８によって制御される。
【００７３】
上述した各動作モードに基づく投影対物レンズ１の光学的な結像特性の再調整は、投影露光中に行われる。それが可能である理由は、測定光線束７〜９の導入および導出を、投影光線束５を妨げずに行うことができるからである。図２の図面から特に明らかなように、測定光線束７〜９と投影光線束５との間には、物体平面２で、およびこれに対して共役な中間像平面３４でも、十分な間隔を保つことができる。そのためには、導入ミラー１３と導出ミラー３５を十分に薄く、かつ細く設計するだけでよい。
【００７４】
波面の変化に関してできるだけ有力な情報が得られるようにするため、図２に示すように、物体視野全体にわたって分散された合計３本の測定光線束７〜９が用いられるので、投影対物レンズ１の視野付近の領域に存在する結像誤差と、開口絞り付近の領域に存在する結像誤差とを次のように区別することができる。
【００７５】
波面に関して同じように影響を受ける測定光線束７〜９は、開口絞り平面の領域における結像誤差を示唆している。逆に、測定光線束７〜９が別の影響を受けている場合、このことは視野平面の領域での結像誤差を示唆している。
【００７６】
測定光線束７〜９は、導入ミラーおよび導出ミラーと一緒に方向転換させることもできるし、あるいは、別個にそれぞれ付属する鏡で導入ないし導出することもできる。
【００７７】
異なる測定光線束７〜９は、同一の検知ユニット３９で一緒に測定することもできるし、あるいは、個々の測定光線束７〜９に割り当てられた検知ユニットが用いられていてもよい。後者の案を採用して記録された測定データは、個々の補正計算機３８のデータが流れ込むメイン計算機で処理されて、駆動装置２０および補正アクチュエータ２８に対する信号データに変換される。
【００７８】
測定光線束７〜９の波面を判定するためのセンサとしては、シャック・ハルトマン・センサが用いられていてよい。このような種類の波面センサでは、開口絞りが分割されて局所的に波面の傾きが測定される。そのために、波面がレンズアレイによってＣＣＤアレイ等の検知アレイに結像される。各レンズの地点での傾いていない波面に相当しているはずの目標位置と、検知器平面で個々のレンズの焦点について測定された位置との差異から、その地点での波面の傾きを算出することができる。そしてアレイ全体で積分することによて波面が得られる。
【００７９】
補正されるべき結像誤差の種類に応じて、すなわち、投影露光装置がその結像誤差に関して迅速に定常状態に達するか否かに応じて、測定・補正装置は、投影露光装置の使用開始時の初期化プロセスの枠内で作動するか、または連続的に作動するかのいずれかとなる。連続的なやり方の場合、所定の時間間隔で波面の変化が測定され、それに依存して独立レンズ１６ないしミラーファセット２７の変位が行われる。このサイクル時間は、補正計算機３８の計算速度と、駆動装置２０の制御速度と、補正アクチュエータ２８の慣性とにしか左右されないので、比較的迅速に発生する照明誘導の結像誤差なども補正できるようにするために、サイクルの迅速な連続が可能である。
【００８０】
補正計算機３８によって算出される再調整値には、波面測定値や、測定光線が通過しない光学コンポーネントでの結像誤差を予測的に考慮する、すでに上に説明した積算情報に加えて、さらに別のデータも取り入れることができる。その一例は、所定の照明セッティングから得られるデータ、すなわち投影対物レンズ１の開口絞り平面における投影光線束５の強度分布から得られるデータである。選択された照明セッティングのシンメトリーは、たとえば、発生する結像誤差の特定のシンメトリーを引き起こす。このような種類のシンメトリーフォーメーションによって、測定光線束が通過しないコンポーネントに存在する結像誤差に対する再調整値を算出することができる。
【００８１】
レチクルの構造も設定情報として再調整値の計算に取り入れることができる。レチクルの透過挙動は、特定の形状やシンメトリーで発生する結像誤差を引き起こすことがあるからである。
【００８２】
投影対物レンズと協働する測定・補正装置の別案の実施形態が図４に模式的に示されている。図１から図３との関連で説明した構成部品に対応する構成部品には１００を加算した符号が付されており、再度詳述することはしない。
【００８３】
図４では、独立レンズ１１６に対する駆動装置、マルチプレクサ１３０、およびこれらに付属する接続部ないし接続回線は省略されている。
【００８４】
図４の実施形態でも、測定・補正装置で用いられる測定光線束の代表として、測定光線局部束１１０の光路が図示されている。
【００８５】
図１に示す実施形態の場合の２つの平面鏡１５，３３の代わりに、図４の実施形態では、投影対物レンズの内部で光線束を方向転換させるために、２つの反射面をもつ鏡面プリズム１５０が用いられており、この鏡面プリズム１５０の反射面のうちそれぞれ平面鏡１５ないし３３に対応する反射面には、対応する符号１１５ないし１３３が付されている。
【００８６】
測定光線局部束１１０は、鏡を介して投影対物レンズ１０１に導入ないし導出されるのではなく、導入ないし導出のために鏡面プリズム１５０の反射面１１５ないし１３３のそばを通過して、投影対物レンズ１の内および外へ案内される。このときレンズ１１４は、測定光線局部束１１０が通過しない。
【００８７】
測定光線局部束１１０の発散と、ビーム整形光学系１１２の後に測定光線局部束１１０を有している第１の視準面１６０の位置とは、それぞれ投影対物レンズ１０１の開口数ならびに物体平面１０２の位置に対応するように、いずれも投影対物レンズ１０１に適合されている。
【００８８】
測定光線局部束１１０は、この実施形態では２つのレンズ１１６，１１７だけを含んでいるレンズグループ１１９を往路と復路で通過し、この往路と復路の間で反射層１２５での反射が行われる。この領域では、測定光線局部束１１０の全ビームが光学軸１２１に対して若干傾いているという事実を除いて、測定光線局部束１１０の光路は、図１の測定光線局部束１０の光路に対応している。
【００８９】
レンズグループ１１９を通る復路の後、測定光線局部束１１０は、導入側と対向する方の側で鏡面プリズム１５０を通過する。次いで測定光線局部束は検知光学系１３６によってＣＣＤアレイ１３７に結像されるので、この場合にも、図１との関連で説明したのと同様のやり方で波面の差異を測定することができる。
【００９０】
中間像平面１３４の後に投影光線束１０５を像平面１０３で結像するレンズグループ１５５は、図４の実施形態では５つの独立レンズ１４３〜１４７を含んでいる。
【００９１】
図１の測定・補正装置との関連で説明した動作様式を、図４に転用するときに注意しなければならないのは、独立レンズ１１４を測定光線束が通過しないことである。したがって、たとえば独立レンズ１１４の結像誤差は、補正センサ機構１４１で測定される波面の差異には表れない。つまりこの実施形態では、レンズグループ１１９の光学面、ならびに反射面１２５によって生成される結像誤差しか検出されない。このことは、図１との関連で説明した、投影対物レンズ１０１全体の結像の変化を積算するときにも相応に考慮しなければならない。
【００９２】
投影光学系の領域で測定光線束を導入および導出するための図示しない別の手段は、光路の任意の地点に組み込むことができる部分透過性ミラーと、その後に配置された光学系である。部分透過性ミラーは、たとえば、投影光線の波長では透過性であり、測定光線の波長は反射をするダイクロイックミラーであってよい。ただしこの場合、部分透過性ミラーが投影光線を完全に透過させないと、対物レンズ全体の透過性が低くなる。
【００９３】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【図１】光学的な結像誤差に対する測定装置と補正装置を備える、ミクロリソグラフィのためのカタディオプトリック投影対物レンズである。
【図２】図１の投影対物レンズの物体平面における投影照明状況を示す断面図である。
【図３】図１の投影対物レンズで使用されているアクティブミラーを示す図である。
【図４】光学的な結像誤差に対する測定装置と補正装置を備える、投影対物レンズの代替的な実施形態である。
【符号の説明】
５  投影光線束、７〜９  測定光線束、１０  測定光線局部束、１１  測定光源、１２  ビーム整形光学系、１３  導入ミラー、１４，１６、１７，１８  レンズ、１９  レンズグループ、２０  駆動装置、２３  制御回線、２３  アクティブミラー、２５  反射面、３０  マルチプレクサ、３６  検知光学系、３７  ＣＣＤ、３８  補正計算機、３９  検知ユニット、４１  補正センサ機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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