マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物器械
【課題】マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物器械、特に、材料関連光学特性、例えば、光学要素の容積にわたって変化する屈折率又は複屈折性を有する屈折光学要素を有する投影対物器械を提供する。
【解決手段】１．６よりも大きい屈折率を有する高屈折率屈折光学要素（Ｌ３）を有するマイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物器械。この要素（Ｌ３）は、ある一定の容積、及びこの容積にわたって変化する材料関連光学特性を有する。この光学特性の変化は、対物器械の収差を引き起こす。一実施形態では、少なくとも４つの光学面が設けられ、これらの光学面は、屈折光学要素の容積と光学的に共役である少なくとも１つの容積（Ｌ３’）内に配列される。各光学面は、少なくとも１つの補正手段、例えば、局所的に変化する特性を有する表面変形又は複屈折層を含み、これらの補正手段は、光学特性の変化によって引き起こされる収差を少なくとも部分的に補正する。
【解決手段】１．６よりも大きい屈折率を有する高屈折率屈折光学要素（Ｌ３）を有するマイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物器械。この要素（Ｌ３）は、ある一定の容積、及びこの容積にわたって変化する材料関連光学特性を有する。この光学特性の変化は、対物器械の収差を引き起こす。一実施形態では、少なくとも４つの光学面が設けられ、これらの光学面は、屈折光学要素の容積と光学的に共役である少なくとも１つの容積（Ｌ３’）内に配列される。各光学面は、少なくとも１つの補正手段、例えば、局所的に変化する特性を有する表面変形又は複屈折層を含み、これらの補正手段は、光学特性の変化によって引き起こされる収差を少なくとも部分的に補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２００６年６月１６日出願の米国特許仮出願出願番号第６０／８１４、３８５号の恩典を請求する。上記先行出願の全開示内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。
本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物器械に関する。そのような装置は、集積回路及び他の微細構造構成要素の生産に用いられる。特に、本発明は、材料関連光学特性、例えば、光学要素の容積にわたって変化する屈折率又は複屈折性を有する屈折光学要素を有する投影対物器械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、集積電気回路及び他の微細構造構成要素は、例えば、シリコンウェーハとすることができる適切な基板上に複数の構造化された層を適用することによって生成される。層を構造化するために、まずこれらの基板は、特定の波長、例えば、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、又は１５７ｎｍの光に感受性を有するフォトレジストで覆われる。次に、この手法で被覆したウェーハは、投影露光装置内で露光される。露光中に、マスク上の構造のパターンが、投影対物器械の助けを得てフォトレジスト上に投影される。結像縮尺は、一般的に１よりも小さいので、そのような投影対物器械は、多くの場合に縮小対物器械とも呼ばれる。
【０００３】
フォトレジストが現像された後に、層がマスク上のパターンに従って構造化されるように、ウェーハは、エッチング処理を受ける。その後、尚も残留するフォトレジストは、層の他の部分から除去される。この処理は、全ての層がウェーハ上に付加され終わるまで繰り返される。
投影露光装置の開発において極めて重要な目的の１つは、益々小さくなる寸法の構造をウェーハ上にリソグラフィによって形成することができることである。小さい構造は、そのような装置の助けを得て生成される微細構造構成要素の性能に対して好ましい効果を一般的に有する高い集積密度をもたらす。
【０００４】
構造の最小サイズは、主に投影対物器械の分解能に依存する。投影対物器械の分解能は、投影光の波長に比例するので、分解能を小さくする１つの手法は、益々短くなる波長を有する投影光を用いることである。現在用いられている最短波長は、深紫外線（ＤＵＶ）スペクトル範囲に存在し、１９３ｎｍに等しいか、又は時には１５７ｎｍにも等しくなる。
【０００５】
分解能は、更に投影対物器械の物体側の開口数に逆比例するので、分解能を小さくする別の手法は、高い屈折率を有する液浸液を液浸空間の中に導入するという考えに基づいており、この液浸液は、投影対物器械の像側の最後の光学要素と、露光されるフォトレジスト又は別の感光層との間に留まる。液浸作動に向けて設計され、従って液浸対物器械とも呼ばれる投影対物器械は、１よりも大きい開口数、例えば、１．３又は１．４の開口数を達成することができる。
【０００６】
従来的に、液浸対物器械の像側の最後の光学要素における材料として、アモルファス石英ガラス又はフッ化カルシウム（ＣａＦ2）が主に用いられている。石英ガラスは、波長λ＝１９３ｎｍにおいて、ほぼ１．５６の屈折率を有し、ＣａＦ2は、ほぼ１．５０の屈折率を有する。像側の最後の光学要素の屈折率は、液浸対物器械の開口数を制限するので、特に投影対物器械の像側の最後のレンズにおいて、更に高い屈折率を有する材料の使用が考慮されている。例えば、フッ化バリウム（ＢａＦ2）又はフッ化ランタン（ＬａＦ３）のようなある一定のフッ化物、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）又は塩化カリウム（ＫＣｌ）のようなある一定の塩化物、又はマグネシウムスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、カルシウムスピネル（ＣａＡｌ2Ｏ4）、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12）、又はマグネシウム過スピネル（ＭｇＯ・３Ａｌ2Ｏ3）のようなある一定の酸化物が想定されている。
【０００７】
しかし、依然として、そのような高屈折率光学材料の生産及び処理に関して多くの問題を解決すべきである。特に、現在これらの材料の重要な光学特性、特に屈折率、複屈折性の均一性、及び時として吸収及び散乱の均一性も、これまで主に用いられてきたアモルファス及び結晶レンズ材料のものよりも劣る。投影光は、特に広範な角度スペクトルでこの要素を通過するので、像側の最後の光学要素における複屈折性は、特に重要である。
【０００８】
生産及び処理の問題が早急に解決されることになる見込は低いので、近い将来利用可能になる高屈折率レンズ材料は、これまでに用いられてきたレンズ材料において通常的になっているものよりも均一性及び等方性が低い光学特性しか持たないことになる。
しかし、高分解能液浸対物器械では、像側の最後のレンズにおける不均一かつ異方的な光学特性は、新しい高屈折率材料を直ぐには使用することができないほどの許容できない収差を引き起こす可能性がある。
【０００９】
【特許文献１】米国特許仮出願出願番号第６０／８１４、３８５号
【特許文献２】ＷＯ２００５／１２１８９９Ａ１
【特許文献３】米国特許出願出願番号第１１／５７０、２６３号
【特許文献４】ＷＯ２００５／１１１６８９
【特許文献５】ＷＯ２００５／０６９０５５
【非特許文献１】Ａ．Ｃ．Ｋａｋ及びＭ．Ｓｌａｎｅｙ著「コンピュータ断層撮影画像生成の原理」、ＩＥＥＥ出版、ニューヨーク、１９８７年、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｌａｎｅｙ．ｏｒｇ／ｐｃｔ／
【非特許文献２】Ｈ．Ｈａｍｍｅｒ他著「光学断層撮影による空間的に不均一な誘電テンソルの復元」、Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ、第２２巻、第２部、２００５年２月、２５０から２５５頁
【非特許文献３】Ｅ．Ｄｅｌａｎｏ著「１次設計及びｙ、ダイアグラム」、「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ」、１９６３年、第２巻、第１２号、１２５１〜１２５６頁
【発明の開示】
【００１０】
従って、高屈折率光学材料によって引き起こされる収差が低減されたマイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物器械を達成することが本発明の目的である。
本発明の一態様によると、上述の目的は、１９３ｎｍの波長において１．６よりも大きい屈折率を有する高屈折率屈折光学要素を有するマイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物器械によって達成される。この要素は、ある一定の容積、及びこの容積にわたって変化する材料関連光学特性を有する。この光学特性の変化は、対物器械の収差を引き起こす。一実施形態では、少なくとも４つ、好ましくは、少なくとも６つ、更に一層好ましくは、少なくとも８つの光学面が設けられ、これらの光学面は、屈折光学要素の容積と光学的に共役である１つの連続容積内に配列される（又は複数の別々の容積にわたって分布している）。各光学面は、少なくとも１つの補正手段、例えば、局所的に変化する特性を有する表面変形又は複屈折層を含み、これらの補正手段は、光学特性の変化によって引き起こされる収差を少なくとも部分的に補正する。
【００１１】
本発明は、内部に適切な補正手段が配列された空間的に十分に分解された共役容積を設けることにより、空間的に不均一な光学特性を確実に補正することができるという考えに基づいている。
補正手段の位置及び配置状態を判断するために、まず屈折光学要素を多数の小さい容積要素に概念的に細分化することができる。次の段階では、容積要素に対して、関連する１つの光学特性（又はいくつかの光学特性）が判断される。更に、別の段階では、これらの容積要素が対物器械の別の部分内へと結像される場所が判断され、すなわち、屈折光学要素の容積と共役である全体の容積が判断される。
【００１２】
屈折光学要素が像表面の最後の要素である場合には、照明システムとマスク平面の間に必ず少なくとも１つの共役容積が存在する。しかし、これでは、不均一な屈折率分布によって引き起こされる収差の角度非依存補正という限られた補正しか得ることができない。従って、投影対物器械内に、少なくとも１つの中間像を有することが好ましい。そのような中間像の前部には、内部に補正手段を配列することができる更に別の共役容積が存在する。この場合、角度依存光学特性の不均一性によって引き起こされる収差も、これらの補正手段によって補正することができる。
【００１３】
次に、補正要素上の補正手段は、この補正手段が最後の光学要素内で注目している容積要素によって引き起こされる収差成分を少なくとも部分的に補正するように判断される。
一般的に、任意に多くの個数の光学面を屈折光学要素と共役な容積内に含むことは可能でないことになる。従って、最適化処理を実施することができ、その結果として、屈折光学要素内の不均一性に起因する収差を少なくとも実質的に補正する補正手段を含む少数の表面のみが残る。
【００１４】
高屈折率屈折光学要素は、この関連では、λ＝１９３ｎｍの波長において１．６を超える屈折率を有するものとして定められる。この値を著しく超える、例えば、１．８よりも大きい、又は更に２．０よりも大きい屈折率を有する屈折要素では、通常そのような材料が、投影対物器械内で収差を引き起こすある一定の光学特性のより一層大きい変化を有するので、本発明は、更に一層有利である。
多くの場合に、対物器械の最後の光学要素では、そのような高屈折率屈折光学要素は、投影対物器械の開口数ＮＡに対して非常に有利な効果を有するので、そのような高屈折率屈折光学要素は、対物器械の最後の光学要素になる。更に、通常、屈折光学要素は、少なくとも１つの湾曲表面を通常はその物体側に有する。作動中に液浸液が対物器械の像平面内に配列された感光層を少なくとも部分的に覆う液浸作動に向けて対物器械が設計される場合には、屈折光学要素は、液浸作動中に液浸液に接触することができる。
【００１５】
光学特性の望ましくない変化が屈折光学要素の容積にわたって分布する場合には、対物器械の光軸に対して平行な方向に５ｍｍよりも短い分だけ、好ましくは、２．５ｍｍよりも短い分だけ分離した共役表面を屈折率の容積内に配列することが有利であると考えられる。それにより、ミリメートル領域の寸法を有する屈折光学要素材料内の欠陥に確実に対処することができるような十分な空間分解能が保証される。
ここで注目している不均一光学特性は、屈折率、複屈折性、吸収度、又は散乱量を含むが、これらに限定されない。
【００１６】
屈折要素内の不均一な屈折率分布によって引き起こされる波面変形を補正するために、光学面のうちの少なくとも１つは、この少なくとも１つの光学面の非軸対称変形によって形成された補正手段を含むことができる。この変形は、収差に関連する波面変形を補正するように構成される。そのような表面変形は、上記少なくとも１つの表面への局所的材料付加、又はこの表面からの材料除去によって生成することができる。
【００１７】
空間的に不均一な複屈折を補正するためには、補正手段は、この補正手段を通過する光の偏光状態を修正すべきである。この目的に対して、補正手段は、複屈折材料、例えば、少なくとも１つの補正手段を含む光学面にわたって局所的に変化する厚みを有する層又は板で作られる構造を含むことができる。追加的又は代替的に、少なくとも１つの補正手段において複屈折構造を用いることができる。
【００１８】
不均一な光学特性が吸収度である場合には、少なくとも１つの光学面は、局所的に変化する透過率又は反射率を有するこの少なくとも１つの光学面の一部分又はこの少なくとも１つの光学面に隣接する容積で形成された補正手段を含むことができる。
不均一な光学特性が散乱光量である場合には、少なくとも１つの光学面は、局所的に変化する散乱効果を有するこの少なくとも１つの光学面の一部分又はこの少なくとも１つの光学面に隣接する容積で形成された補正手段を含むことができる。例えば、高屈折率屈折光学要素の一部分の範囲内では、周辺部分よりも散乱が強い可能性がある。従って、補正手段は、屈折光学要素内で強い散乱が発生する部分と光学的に共役である区域内で最小の散乱効果を有する表面によって形成することができる。全体として、それによって補償効果が得られることになる。異なる散乱度は、例えば、局所的に変化する表面粗度を有する光学面を設けることによって生成することができる。
【００１９】
対物器械が、Ｎ＝０、１、２、．．．であるＮ個の中間像表面、及びＮ＋１個の瞳表面を有する場合には、少なくとも４つの光学面をｋ＝０、１、２、．．．、Ｎであるｋ個の中間像表面、及びｋ個の瞳表面で分離することができる。それにより、共役容積要素を通過する光束が奇数の瞳平面又は中間像平面によって反転されないことが保証される。
当然ながら補正要素は、上述の光学特性、又は更に本明細書では明確に言及しない光学特性のうちのいくつか又は全てのものの不均一性によって発生する収差を補正することができるいくつかの異なる種類の補正手段を含むことができる。
【００２０】
原理的には、補正手段を含む光学面は、事実上あらゆる軸対称形状を有する支持体上に形成することができる。しかし、これらの表面のうちの１つ、いくつか、又は全てを平行平面板上に形成することが特に有利である。これらの板は、互いに異なる厚み及び異なる距離を有することができる。板のうちの一部又は全ては、これらの板が投影対物器械の光軸に沿って変位可能であるように配列することができる。
【００２１】
液浸対物器械の光学設計中には、その後の最適化中に複数の個々の板に分割されるただ１つの肉厚な板を最初に設けることができるので、これらの表面を平行平面板上に形成することが特に好ましい。複数の任意的に変位可能な個々の板への分割は、光学効果を変化させず、又は若干しか変化させず、従って、液浸対物器械の他の光学要素を調整する必要がないか、又は若干しか調整する必要がない。更に、波面変形の補正に適切である非軸対称表面変形を平行平面板上に特に有利に局所的に生成することができる。
代替的に、複数のより肉薄の板を設けることができる。そのような板は、投影対物器械の光学特性に著しい影響を与えることなく、光軸に沿って変位させることができる。
【００２２】
両方の場合に、１つの肉厚な板又は複数のより肉薄な板を含む初期設計から始めて、初期設計を別途修正することなく、必要な軸上位置により肉薄な板を位置決めすることができるので（肉厚な板の場合には、肉厚な板を２つ又はそれよりも多くのより肉薄な板に概念的に分割した後に）、投影対物器械の設計は大幅に容易になる。
異なる作動状態、例えば、異なる照明角度分布又は異なるマスクへの適応を可能にするために、１つ又はそれよりも多くの板は、交換ホルダ内に保持することができる。通常は、照明角度分布及びマスクの両方は、光線が屈折光学要素を通過する位置に影響を及ぼすので、照明角度分布及び／又はマスクを変更する時には、屈折光学要素の投影光が実際に通過する部分に特別に適応させた補正手段を有する板を採用することが有利であると考えられる。更に、屈折光学要素の光学特性は、装置を作動させる間の光トリガ劣化現象の結果として変化する可能性があり、従って、補正効果の調整も同様に必要である可能性がある。
補正手段を含む光学面は、必ずしも互いに隣接して配列する必要はない。多くの場合に、これらの表面は、収差を補正しない少なくとも１つのレンズ又は他の光学要素によって分離することがより有利であると考えられる。
【００２３】
本発明の別の態様によると、マイクロリソグラフィ露光装置を設計する方法は、
ａ）−屈折光学要素、及び
−いかなる光学要素も存在せず、かつ高屈折率屈折光学要素の全容積と光学的に共役である共役容積内に少なくとも部分的に配列されるように、対物器械の光軸に沿って概念的にシフトすることができる少なくとも２つの透明な平行平面補正板、
を含む、対物器械の初期設計を判断する段階と、
ｂ）材料関連光学特性が変化し、容積要素内の光学特性の変動が収差を引き起こす、屈折光学要素内の容積要素を判断する段階と、
ｃ）段階ｂ）で判断された容積要素に対して光学的に共役であり、かついかなる光学要素も存在しない共役容積内に位置する共役容積要素を判断する段階と、
ｄ）補正板のうちの少なくとも１つの板の表面が、段階ｃ）で判断された共役容積要素内に配列されるように、この少なくとも１つの板を概念的に位置決めする段階と、
ｅ）収差を少なくとも部分的に低減するこの少なくとも１つの補正板の表面に補正手段を設計する段階と、
を含む。
【００２４】
段階ａ）で言及した少なくとも２つの透明な平行平面補正板は、必要に応じて２つ又はそれよりも多くの個々の板に分割することができる単一のより肉厚な平行平面補正板として形成するように概念的に考えることができる点に注意すべきである。
本発明の様々な特徴及び利点は、添付図面と共に以下の詳細説明を参照することによってより容易に理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、全体を１０で表しているマイクロリソグラフィ投影露光装置を通る概略的子午断面である。投影露光装置１０は、光源１４、１６で示している照明光学器具、及びフィールドストップ１８を含む投影光１３を発生させるための照明システム１２を含む。図示の実施形態では、投影光は、１９３ｎｍの波長を有する。当然ながら、他の波長、例えば、１５６ｎｍ又は２４８ｎｍも同様に想定されている。
【００２６】
更に、投影露光装置１０は、レンズ、ミラー、又はフィルタ要素のような複数の光学要素を収容する投影対物器械２０を含む。簡易化のために、投影対物器械２０は、レンズＬ１、Ｌ２、及びＬ３のみを有するように示されており、投影対物器械のより現実的な実施形態は、図６及び７に示している。投影対物器械２０は、投影対物器械２０のマスク平面２２内に配列されたマスク２４を例えばフォトレジストで構成することができる感光層２６上へと結像するのに用いられる。層２６は、投影対物器械２０の像平面２８内に配列され、ウェーハ３０上に付加される。
【００２７】
この実施形態では、支持体３０は、変位デバイスの助けを得て像平面２８に対して平行に変位させることができる（詳細には表していない手法で）溝状の上開き容器３２の底部上に固定される。容器３２は、投影露光装置１０の作動中に投影対物器械２０が像側の最後のレンズＬ３を液浸液３４内に液浸するように液浸液３４で満たされる。
給送ライン３６及び排出ライン３２を通じて、容器３２は、循環ポンプ、液浸液３４を洗浄するためのフィルタ、及び温度制御ユニットを収容する（それ自体公知であり、従って、詳細には表していない方法で）処理ユニット４０に接続される。上述の代わりに、投影対物器械２０を液浸するための他の機構を用いることができることを理解すべきである。例えば、液浸液３４は、容器内に収容されなくてもよく、その代わりにこの当業技術で公知のように、感光層２６に対して直接放流及び吸出することができる。
【００２８】
図２は、概略拡大図で図１の投影対物器械２０を示している。ここでは、レンズＬ１が、マスク平面２２を中間像平面４２上へと結像することが分る。この中間像平面４２内に形成されたマスク２４の像は、著しい収差によって影響を受ける場合がある。レンズＬ２及びＬ３は、中間像４２を像平面２８上へと結像する。従って、マスク平面２２、中間像４２、及び像平面２８は、互いに光学的に共役である。
マスク平面２２のある一定の点から出射する光線は、収差の影響を受ける中間像を通じて像平面２８内のある一定の点で収束する。
【００２９】
像側の最終レンズＬ３は、図示の実施形態では平凸レンズであるが、当然ながら他の形状、例えば、凸凹又は更に平行平面も可能である。この実施形態では、像側の最後のレンズＬ３は、マグネシウムスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）から成る。
マグネシウムスピネルは、不十分な光学均一性及び純度に起因して、以下に提案する補正手段なしには、そのような投影対物器械において未だ用いることはできない。従って、レンズＬ３の１つ又はそれよりも多くの光学特性は、僅かであったとしても、レンズＬ３の容積にわたって変化する。この光学特性は、例えば、屈折率とすることができる。特に短い波形を有する時には、シュリーレンとも呼ばれる不均一な屈折率分布は、通過する投影光において波面変形を引き起こす。光学異方性材料では、屈折率は、依然として、スカラー量、例えば、正常屈折率と異常屈折率の間の平均値として定めることができる。
【００３０】
光学異方性レンズ材料、従って、複屈折性レンズ材料の場合には、等しく偏光した互いに平行な光線が、レンズＬ３を通過する位置の関数として異なる偏光状態変化を受けるように、複屈折テンソルは、更に、位置の関数とすることができる。
レンズＬ３は、均一的に透明ではなく、すなわち、空間的に変化する透過係数を有するか、又は局所的に変化する散乱特性を有する可能性もある。
【００３１】
上述の全ての不均一性の影響は、感光層２６上のマスク２２の結像が収差によって摂動することである。
これらの収差を補正するために、この実施形態では、４つの補正要素４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄを含む補正デバイス４４が、レンズＬ１と中間像平面４２の間に配列される。補正要素４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄは、好ましくは、投影露光装置１０の作動波長において高度に反射防止が為された平行平面透明板である。代替的に、補正要素４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄは、望ましくない光反射を低減するために、片方又は両方の側に液体を隣接させることができる。補正要素４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄの構造の詳細を図３を参照して以下により詳細に説明する。
【００３２】
像側の最後のレンズＬ３の容積と共役な容積Ｌ３’の内側に、補正デバイス４４の補正要素４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄを示している。
補正要素４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄの厚み、配置状態、及びデザインは、以下の方法に従って判断することができる。
最初に、像側の最終レンズＬ３の光学特性が、３次元位置分解能を用いて測定される。この測定は、例えば、レンズ幾何学形状が計算によって転写される円柱レンズプレフォームに対して実施することができる。その後のレンズ生成及びプレフォームの助けを得て得られたデータのレンズへの計算による転写中には、結晶の外面の方位的配置状態及び配向に特別の注意を払うべきである。一方を結晶からの測定データとし、他方をコンピュータにおける複製とし、これらの間の１００μｍよりも小さい空間精度は、目的にかなうものである。これに対して適切な方法は、断層撮影型のものである。これらの方法の概論は、Ａ．Ｃ．Ｋａｋ及びＭ．Ｓｌａｎｅｙ著「コンピュータ断層撮影画像生成の原理」、ＩＥＥＥ出版、ニューヨーク、１９８７年において見ることができ、この文献は、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｌａｎｅｙ．ｏｒｇ／ｐｃｔ／においてインターネット上でも公開されている。複屈折分布を判断するための断層撮影法は、Ｈ．Ｈａｍｍｅｒ他著「光学断層撮影による空間的に不均一な誘電テンソルの復元」、Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ、第２２巻、第２部、２００５年２月、２５０から２５５頁において説明されている。これらの２つの刊行文献の全開示内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。
【００３３】
次の段階では、像側の最後のレンズＬ３によって占有される容積は、均一な光学特性を有する複数の容積要素であり、容積要素の屈折率ｎが、レンズＬ３内の容積要素のそれぞれの位置に依存する要素へと細分化される。材料が光学異方性材料である場合には、各容積要素に対して、追加的又は代替的に、複屈折の方向を示す空間的配向を有し、複屈折の大きさΔｎに応じる短対称軸に対する長対称軸の比率を有する屈折率楕円体を割り当てることができる。各容積要素に対しては、追加的又は代替的に、透過係数、及び／又は補足的なスカラー量として散乱特性を表す量を割り当てることができる。図２では、一例として、単一の容積要素（ここでは立方体形状にある）を点線で示し、４８で表している。
【００３４】
更に別の段階では、各容積要素に対して、共役容積Ｌ３’内の共役容積要素を割り当てる。図２における像側の最後のレンズＬ３内の容積要素４８に対して、容積要素４８と共役な容積要素を４８’で表している。各容積要素は、レンズＬ２及びレンズＬ３の結像に寄与する部分により、共役容積要素上に結像され、この場合の結像縮尺は、横方向及び縦方向に変化する可能性がある。歪曲なしの結像は実際には必要ではない。容積要素４８の歪曲像の形成は、容積要素４８内のある一定の点から出射する光線が、共役容積要素４８’内の単一点において如何に正確には合致しないかを示している図１１に概略的に例示している。更に、投影光線は、実際には、図２の光線５０、５２によって示すように、共役容積要素４８’を通過するものとは異なる角度でレンズＬ３内の容積要素４８を通過する。しかし、収差の少なくとも部分補正のためには、同じ光線が共役容積要素４８’とレンズＬ３内の容積要素４８との両方を通過するだけで十分である。
【００３５】
図１２は、ここでは光軸に対して直角に正弦曲線強度分布を有し、空間周波数Ｆsを有すると仮定する物体が、容積要素４８から共役容積要素４８’内へと非コヒーレントに結像される場合に、形成された容積要素４８の歪曲像の結果として、透過比Ｔ＝（Ｉmax−Ｉmin）／（Ｉmax＋Ｉmin）が低下することを示している。良好な補正効果では、比Ｔは、空間周波数Ｆs＝０．５線対毎ミリメートル（Ｌｐ／ｍｍ）、好ましくは、空間周波数Ｆs＝０．７Ｌｐ／ｍｍ、更に一層好ましくは、空間周波数Ｆs＝１．０Ｌｐ／ｍｍに対して少なくとも３０％であるべきである。
【００３６】
結像に対するペツヴァル和も非ゼロの場合があるから、最後のレンズＬ３内の平断面は、共役容積Ｌ３’内で任意の湾曲、更には変化する湾曲さえも有しながら結像されると考えられる。この理由から、図２の共役容積要素４８’の境界は立方体形状ではなく、不規則に湾曲している。一般的に、より複雑な光学システムを表すレンズＬ２は、接線及び矢状像シェルがほぼ同じ形状を有し、軸外球面収差に関して接線方向と矢状方向の両方にある程度均一な像位置を可能にするように構成される。
【００３７】
複雑な光学システムの開発に用いられる公知のシミュレーションプログラムの助けを得ると、共役容積要素を容易に判断することができる。しかし、像側の最後のレンズＬ３の容積要素への細分化は、より分り易い表現という理由のみから選択したものであることは理解されるものとする。コンピュータにおける上述の方法の計算上の実施では、レンズＬ３を支持点の３次元格子網として表すのが最も単純であり、各点に対して、関連する格子位置において測定された１組の光学特性を割り当てる。次に、この３次元支持点網は、中間に存在する光学要素の結像を説明する転写関数の助けを得てレンズＬ３の共役容積Ｌ３’へと変換される。この後、立方格子は、一般的に、空間的に揺らぎのある支持点の非立方格子になる。ここで、容積の重心は、中間像の収差にも関わらず、明瞭に相関し、歪曲した格子を定めるのに役立たせることができる。
【００３８】
更に別の段階では、像側の最後のレンズＬ３の物体空間内の共役容積Ｌ３’は、この時点で、個数Ｎの平行平面板で実質的に充填される。投影対物器械２０の初期設計においても設けることができたＮ個の板は、間隙なく互いに隣接させることができる。Ｎ個の板の仮想表面変形により、この時点で、像側の最後のレンズＬ３内の容積要素内の異なる屈折率によって引き起こされる波面変形を補正することをコンピュータにおいて試みる。可能な限り完全な補正を得るために、板の個数Ｎは、最初は非常に大きく、例えば、Ｎ＝２０又はＮ＝５０になるように選択すべきである。
【００３９】
この時点で、Ｎ個の板のうちのどれが補正に対して大きな寄与をなさないかに関して分析を行う。これらの板では、その表面を除去し、その光学厚みを隣接する板に加算することができ、又はこれらの板を完全に除去することができ、これは、投影対物器械２０の他の光学要素の僅かな適応を必要とするであろう。
表面を完全に除去した場合には、図２に例示的に４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄで表した板形状補正要素の配列が導かれる。
異なる厚みの要素の代わりに、光軸ＯＡに沿って等しい厚みの要素を異なる縦方向位置に配列することができる。最も単純な場合には、全ての補正要素は、等しい厚みであり、互いに等しい距離で配列される。
【００４０】
最後のレンズＬ３の全ての部分における変化に対処することができるためには、全共役容積Ｌ３’にいかなる光学要素も存在してはならないことに注意すべきである。そうである時にのみ、補正要素の表面は、いずれか任意の軸上位置に配列することができる。しかし、投影対物器械２０の初期設計中は、全ての補正板４６ａから４６ｄを共役容積Ｌ３’内又はその近くにおいて考慮に入れる必要がある。平行平面補正要素４６ａから４６ｄの光軸に沿ったシフトは、これらの要素の光学特性を修正しないので、最後のレンズＬ３内のある一定の光学特性の変化が上述の方法で判断されると、補正要素４６ａから４６ｄの最終軸上位置を判断することができる。
【００４１】
波面誤差を補正するためには、当業技術で公知のように、各補正要素４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄの片方又は両方の光学面を局所的に変形することができる。拡大縮尺で補正デバイス４４を示している図３では、そのような局所表面変形を拡大詳細図の補正要素４６ａの上側に見ることができ、５４、５６、及び５８で表している。
【００４２】
像側の最後のレンズＬ３が異方性を有する場合には、更に別の最適化において、補正デバイス４４に、直交する偏光状態の間の望ましくない位相差を補正することができる構造を補足することができる。図３では、これらの構造は、複屈折層として形成され、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、及び６０ｄで表している。補正デバイス４４内の複屈折層６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄは、補正要素４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄの下側に付加され、連続する厚み分布、又は図示の実施形態において表しているように光軸ＯＡに対して直角に変化する離散厚み分布を有する。
【００４３】
図４は、１４４で表している補正デバイスを示しており、ここでは、複屈折層は、同様に補正要素１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃ、及び１４６ｄの下側に付加された複屈折構造１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０によって置換されている。複屈折構造１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄでは、複屈折構造１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄを形成する部分構造の異なる寸法及び配列により、異なる複屈折効果を得ることができる。
【００４４】
図５は、位相差補正のための板２６０ａ、２６０ｂ、２６０ｃ、２６０ｄが、補正要素２４６ａ、２４６ｂ、２４６ｃ、２４６ｄの間で自己支持するように配列された別の実施形態による補正デバイス２４４を示している。
また、位相差値を補正するのに、通過する光の偏光状態を修正する構造の非常に大きな個数Ｍを最初に仮定することができる。最適化において、結像特性の小さな改善しか得ることができない構造は、徐々に除去される。このために必要とされる最適化は、スカラー計算ではなく、ベクトル計算に基づいている。
すなわち、補正ユニット４４を用いて、共役容積４８’内で、スカラー位相補正と、更にベクトル位相差補正とを同時に得ることができる。
【００４５】
像側の最後のレンズＬ３における不均一な透過係数によって引き起こされる収差を補正する必要がある場合には（代替的又は付加的に）、局所的に変化する透過度又は反射度を有する反射又は屈折補正要素を用いることができる。この場合、局所的に変化する透過度又は反射度は、反射（防止）コーティングによって達成することができる。
図４に示している補正デバイス１４４では、垂直に整列した矢印Ａは、複屈折構造１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄが付加された補正要素１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃ、１４６ｄをマニピュレータ（詳細には表していない）によって垂直方向に変位させることができることを示している。このようにして、一方では微調節が可能である。他方では、補正デバイス１４４は、逆を辿って像側の最後のレンズＬ３において修正される光学特性に適応させることができる。そのような変化は、例えば、高エネルギ投影光１３に起因する劣化現象によって引き起こされる可能性がある。
【００４６】
図５に示している補正デバイス２４４では、横に延びる矢印Ｂは、補正要素２４６ａ、２４６ｂ、２４６ｃ、２４６ｄをビーム経路から取り出し（詳細には表していない方法で）、他の補正要素と交換することができることを示している。このようにして、像側の最後のレンズＬ３の光学特性の相当量の変化が発生したとしても、他の補正要素を用いて良好な補正を得ることができる。投影対物器械２０の寿命の間に最後のレンズＬ３の特性が変化する場合にも、補正要素を交換することは、同様に有利であると考えられる。
【００４７】
図２に示す実施形態では、補正デバイス４４の補正要素４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄが、像側の最後のレンズＬ３の容積と共役である容積Ｌ３’内で互いに隣接して配列されることを仮定している。
図６は、図２と同様の別の実施形態による投影対物器械３２０を通る子午断面図である。投影対物器械３２０は、４つの視野表面、すなわち、マスク平面２２、第１の中間像表面３４２−１、第２の中間像表面３４２−２、及び像平面２８を有する。隣接する視野平面対の間には、第１の瞳表面３４３−１、第２の瞳表面３４３−２、及び第３の瞳表面３４３−３が形成される。単一のレンズによって表している光学システムＬ３０１、Ｌ３０２、Ｌ３０３、Ｌ３０４、Ｌ３０５、及びＬ３０６は、隣接する視野表面と瞳表面の間に配列される。最後の光学システムＬ３０６は、いくつかの個々のレンズを含むことができるが、好ましくは、１つの湾曲レンズのみ、例えば、図２に示すような平凹レンズ又はメニスカスレンズを含む。投影対物器械３２０の一般設計に関する限り、図２に示している投影対物器械２０との主な相違点は、投影対物器械３２０が、別の中間像表面及び別の瞳表面を含むことである。
【００４８】
中間像表面３４２−１、３４２−２、及び瞳表面３４３−１、３４３−２、３４３−３は、平面とすることができるが、一般的に、表面は規則的又は不規則に湾曲している。中間像表面３４２−１、３４２−２に関しては、これらの表面内に形成される像は、非常に著しい収差を受ける可能性があることを説明しておかねばならない。２つの中間像を有する投影対物器械の現実的な実施形態を図８及び９を参照して以下に説明する。
【００４９】
補正要素に関する限り、投影対物器械３２０は、平行平面板によって形成される２つの補正要素３４６ａ、３４６ｂが、光学システムＬ３０６によって生成される収差の補正に寄与しない他の光学要素によって分離されるように配列される点で、図２に示している投影対物器械２０と異なる。２つの補正要素３４６ａ、３４６ｂの間に配列された光学システムＬ３０４は、単一のレンズで構成することができ、又は複数のレンズ及び／又はミラーのような他の光学構成要素を含むことができる。
【００５０】
最後の光学システムＬ３０６内に像平面２８から異なる距離のところに配列された２つの容積要素３４８ａ、３４８ｂを概略的に例示する。第３の瞳表面３４３−３は、最後のレンズ系Ｌ３０６の近くに位置するので、第１の容積要素３４８ａは、像平面２８により近く位置し、第２の容積要素３４８ｂは、第３の瞳表面３４３−３により近く位置する。
それぞれ、第１の容積要素３４８ａ及び第２の容積要素３４８ｂと共役である第１及び第２の共役容積要素３４８ａ’及び３４８ｂ’に対しても同じことが当て嵌まる。より具体的には、第１の共役容積要素３４８ａ’は、第２の中間像表面３４２−２により近く配列された第２の補正要素３４６内に位置する。第２の共役容積要素３４８ｂ’は、第２の瞳表面３４３−２により近く位置した第１の補正要素３４６ａ内に含まれる。
【００５１】
すなわち、最後のレンズ系Ｌ３０６内に含まれる容積要素３４８ａ、３４８ｂは、投影対物器械３２０のより大きな部分にわたって分布する共役容積要素３４８ａ’、３４８ｂ’を有する。上述のことは、これがこの特定のレンズ系内の異なる容積要素が、像平面２８及び第３の瞳表面３４３−３との近接性に関して著しく異なることを意味するので、最後のレンズ系Ｌ３０６内で発生する大きい角度の結果である。すなわち、像平面２８の近くに位置した容積要素内では、像平面２８内の小さい区域に向って収束する光束が通過する。最後のレンズ系Ｌ３０６の物体側表面により近くに位置する他の容積要素内では、かなり大きい区域にわたって分布する像点に収束する光束が通過する。
当然ながら、付加的な補正要素を設けることができ、又は光学システムＬ３０４内に含まれる光学構成要素を補正要素として用いることができる。例えば、そのような光学構成要素の光学面には、非回転対称表面変形を与えることができ、又はこの光学面は、図３及び４を参照して上述したように、複屈折（性）層を支持することができる。
【００５２】
図７は、更に別の実施形態による投影対物器械４２０の図６と同様の子午断面図である。図７では、図６に示しているものに対応する構成要素を１００だけ増した同じ参照番号で表しており、これらの構成要素の殆どは再度説明しないことにする。投影対物器械４２０は、第１の補正要素４４８ａが、第２の瞳表面４４３−２の近くではなく、第１の瞳表面４４３−１の近くに位置している点においてのみ、図６に示している投影対物器械３２０とは異なる。第２の共役容積要素４４８ｂ’は、ここでも最後のレンズ系Ｌ４０６内に含まれる第２の容積要素４４８ｂと光学的に共役である。
【００５３】
第２の容積要素４４８ｂによって引き起こされる収差を補正する補正要素を位置決めするのに適切ではない他の共役容積が瞳表面の近くに存在することに注意すべきである。より具体的には、共役容積要素は、ｋ＝０、１、２、．．．、Ｎであり、Ｎが中間像表面の合計数であるｋ個の中間像表面及びｋ個の瞳表面により、最後のレンズ系Ｌ４０６内の容積要素から分離すべきである。そうでなければ、各中間像表面及び各瞳表面が、マスク平面２２内の特定の点から出射する光束を反転させ、像平面２８内の共役点に収束させるので、低質の補正効果しか得ることができない。上述のことは、本出願人に譲渡されたＷＯ２００５／１２１８９９Ａ１に対応する米国特許出願出願番号第１１／５７０、２６３号においてより詳細に説明されている。この先行出願の全開示内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。当然ながら、上述の他の実施形態にも同じ考えが当て嵌まる。
【００５４】
図８は、図６に示している投影対物器械３２０と同様に、２つの中間像表面５４２−１、５４２−２、及び３つの瞳表面５４３−１、５４３−２、及び５４３−３を有する現実的な投影対物器械５２０を通る子午断面図である。最後のレンズＬ５２３は、ＣａＦ2結晶で作られる。ここでは、この結晶が廉価な処理で成長させられており、そのために様々な結晶欠陥を示し、結果として不均一な材料関連光学特性を有すると仮定する。それにより、ある一定の光学特性の著しい変化が光学要素の容積内で発生するようなより低い品質を有する低屈折率屈折光学要素にも上述の概念を当て嵌めることができることが明らかになる。
【００５５】
容積要素５４８ａ、５４８ｂを投影対物器械５２０の最後のレンズＬ５２３内に概略的に表している。共役容積要素は、５４８ａ’、５４８ｂ’で表している。この特定的な実施形態では、２つの共役容積要素５４８ａ’、５４８ｂ’は、２つのレンズによって分離される。更に、容積要素５４８ａ’、５４８ｂ’は、付加的な補正要素内ではなく、いずれにしても、投影対物器械５２０の一般設計によって必要とされるレンズ内に収容される。
投影対物器械５２０は、開口数ＮＡ＝１．２を有する液浸対物器械として設計される。これは、投影露光装置の作動中に、最後のレンズＬ５２３と像平面２８の間の空間が液浸液５３４によって満たされることを意味する。投影対物器械５２０は、同じく本出願人に譲渡されたＷＯ２００５／１１１６８９の図３に示す投影対物器械に等しい。
【００５６】
図９は、更に別の実施形態による現実的な投影対物器械６２０を通る子午断面図である。投影対物器械６２０は、同じく本出願人に譲渡されたＷＯ２００５／０６９０５５の図２１に示す投影対物器械に等しい。
投影対物器械６２０は、第１及び第２の中間像表面、それぞれ、６４２−１及び６４２−２、並びに第１、第２、及び第３の瞳表面、それぞれ、６４３−１、６４３−２、及び６４３−３を有する。第２の瞳表面６４３−２は、２つの凹ミラー６７２、６７４の間に形成され、ミラー６７２、６７４は球面表面を有し、ミラー６７２、６７４の前部に位置した第１及び第２の中間像表面６４２−１、６４２−２の間に配列される。ミラー６７２、６７４の直前部には、投影対物器械６２０の光軸ＯＡのそれぞれ隣接するミラー６７２及び６７４が位置決めされた側だけに配列された切頭レンズ要素として設計された負のメニスカスレンズＬ６１０、Ｌ６１１が位置決めされる。従って、投影光は、各メニスカスレンズＬ６１０、Ｌ６１１を２度通過する。
【００５７】
投影対物器械６２０は、開口数ＮＡ＝１．２を有する液浸対物器械として設計される。これは、投影露光装置の作動中に、最後のレンズと像平面２８の間の空間が液浸液６３４によって満たされることを意味する。
最後のレンズＬ６２０を除いて、全てのレンズは石英ガラスで作られる。最後のレンズＬ６２０は、［１１１］ＣａＦ2結晶で作られる。ここでは前と同様に、この結晶が廉価な処理で成長させられており、そのために様々な結晶欠陥を示し、結果として不均一な材料関連光学特性を有すると仮定する。
最後のレンズＬ６２０内に含まれる容積要素６４８ａ、６４８ｂと共役である共役容積要素６４８ａ’、６４８ｂ’は、それぞれ、切頭メニスカスレンズＬ６１１及びレンズＬ６０７内に含まれ、従って、全体の構成は、図７を参照して上述した投影対物器械４２０と同様である。
【００５８】
以下では、共役平面を判断する非常に直接的な手法を図１０を参照してより詳細に説明する。
図１０は、７２０で全体を表している投影対物器械を通る子午断面図である。投影対物器械７２０は、７つのレンズＬ７０１からＬ７０７を含み、１つの中間像表面７４２、及び２つの瞳表面７４３−１、７４３−２を有する。
最後のレンズＬ７０７は、破線で示している平面７７０と交わる。投影対物器械７２０は、平面７７０と光学的に共役である平面７７０’を１つのみ含む。第１の瞳表面７４３−１と中間像表面７４２の間に配列された共役平面７７０’の正確な軸上位置は、ある一定のアルゴリズムに従って判断することができる。このアルゴリズムは、２つの特定の光線、すなわち、周囲光線７７２及び主光線７７４を利用する。周囲光線７７２は、投影対物器械７２０の光軸ＯＡがマスク平面２２と交わる点から出射する光線である。主光線７７４は、マスク平面２２内の視野境界上の点から出射する。結像することができる視野が広い程、主光線７７４が出射する点は光軸ＯＡから遠くに離れる。
【００５９】
上述のアルゴリズムによると、一方で光軸ＯＡと、他方でそれぞれ周囲光線７７２及び主光線７７４との間の距離Ｄm及びＤpは、平面７７０の軸上位置において判断される。従って、比Ｒ＝Ｄm／Ｄpが計算される。平面７７０と共役であるあらゆる平面は、その軸上位置において対応する比Ｒ’＝Ｄm’／Ｄp’が等しい（すなわち、Ｒ＝Ｒ’）ことで特徴付けられる。投影対物器械７２０では、共役平面７７０’においてこれが成り立つ。
【００６０】
投影対物器械７２０は、中間像平面を１つのみ有するので、最終レンズＬ７０７と交わる各平面に対して共役平面が１つのみ存在する。従って、最後のレンズＬ７０７の容積と共役である連続容積が１つのみ存在する。この共役容積の軸上延伸範囲は、最後のレンズＬ７０７の頂点と交わる平面と共役である平面の距離によって判断される。最後のレンズＬ７０７と交わる複数の平面に対してこのアルゴリズムを繰り返すことにより、光学共役に関して最後のレンズＬ７０７の容積を軸上で分解することができる。
【００６１】
共役平面及び定数比Ｒの概念に関する更なる情報は、Ｅ．Ｄｅｌａｎｏ著「１次設計及びｙ、ダイアグラム」、「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ」、１９６３年、第２巻、第１２号、１２５１〜１２５６頁から収集することができる。
上述のアルゴリズムは、厳密には、近軸領域においてのみ有効である。この領域の外側では、平面は、上記により詳しく説明したように共役の（一般的に湾曲した）不鮮明な表面しか持たない。
【００６２】
好ましい実施形態の上記説明は、例として提供したものである。当業者は、提供した開示内容から、本発明及びそれに伴う利点を理解するだけではなく、開示した構造及び方法への明らかな様々な変更及び修正を見出すであろう。従って、本出願人は、全てのそのような変更及び修正を特許請求の範囲及びその均等物によって定められる本発明の精神及び範囲に収まるものとして含めるように求めるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明による投影対物器械を有する投影露光装置を通る概略的な子午断面図である。
【図２】図１に示す投影対物器械を通る非常に概略的な子午断面図である。
【図３】第１の実施形態による図２に示す投影対物器械内に配列することができる補正デバイスの側面図である。
【図４】第２の実施形態による図２に示す投影対物器械内に配列することができる補正デバイスの側面図である。
【図５】第３の実施形態による図２に示す投影対物器械内に配列することができる補正デバイスの側面図である。
【図６】別の実施形態による２つの中間像表面を有する投影対物器械を通る概略的子午断面図である。
【図７】図６に示す対物器械と同様ではあるが異なる配列の補正板を有する投影対物器械を通る概略的子午断面図である。
【図８】２つの中間像表面及び３つのミラーを有する別の実施形態による現実的な投影対物器械を通る子午断面図である。
【図９】２つの中間像表面及び２つのミラーを有する更に別の実施形態による現実的な投影対物器械を通る子午断面図である。
【図１０】共役平面の概念を示すための更に別の実施形態による投影対物器械を通る概略的子午断面図である。
【図１１】投影対物器械内での共役容積の結像を示すための投影対物器械の一部分を通る概略的子午断面図である。
【図１２】図１１に示す共役容積において光学透過比が如何に低下するかを示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
２０ 投影対物器械
２２ マスク平面
２８ 像平面
Ｌ３ 高屈折率屈折光学要素
Ｌ３’ 光学的共役な容積
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２００６年６月１６日出願の米国特許仮出願出願番号第６０／８１４、３８５号の恩典を請求する。上記先行出願の全開示内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。
本発明は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物器械に関する。そのような装置は、集積回路及び他の微細構造構成要素の生産に用いられる。特に、本発明は、材料関連光学特性、例えば、光学要素の容積にわたって変化する屈折率又は複屈折性を有する屈折光学要素を有する投影対物器械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、集積電気回路及び他の微細構造構成要素は、例えば、シリコンウェーハとすることができる適切な基板上に複数の構造化された層を適用することによって生成される。層を構造化するために、まずこれらの基板は、特定の波長、例えば、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、又は１５７ｎｍの光に感受性を有するフォトレジストで覆われる。次に、この手法で被覆したウェーハは、投影露光装置内で露光される。露光中に、マスク上の構造のパターンが、投影対物器械の助けを得てフォトレジスト上に投影される。結像縮尺は、一般的に１よりも小さいので、そのような投影対物器械は、多くの場合に縮小対物器械とも呼ばれる。
【０００３】
フォトレジストが現像された後に、層がマスク上のパターンに従って構造化されるように、ウェーハは、エッチング処理を受ける。その後、尚も残留するフォトレジストは、層の他の部分から除去される。この処理は、全ての層がウェーハ上に付加され終わるまで繰り返される。
投影露光装置の開発において極めて重要な目的の１つは、益々小さくなる寸法の構造をウェーハ上にリソグラフィによって形成することができることである。小さい構造は、そのような装置の助けを得て生成される微細構造構成要素の性能に対して好ましい効果を一般的に有する高い集積密度をもたらす。
【０００４】
構造の最小サイズは、主に投影対物器械の分解能に依存する。投影対物器械の分解能は、投影光の波長に比例するので、分解能を小さくする１つの手法は、益々短くなる波長を有する投影光を用いることである。現在用いられている最短波長は、深紫外線（ＤＵＶ）スペクトル範囲に存在し、１９３ｎｍに等しいか、又は時には１５７ｎｍにも等しくなる。
【０００５】
分解能は、更に投影対物器械の物体側の開口数に逆比例するので、分解能を小さくする別の手法は、高い屈折率を有する液浸液を液浸空間の中に導入するという考えに基づいており、この液浸液は、投影対物器械の像側の最後の光学要素と、露光されるフォトレジスト又は別の感光層との間に留まる。液浸作動に向けて設計され、従って液浸対物器械とも呼ばれる投影対物器械は、１よりも大きい開口数、例えば、１．３又は１．４の開口数を達成することができる。
【０００６】
従来的に、液浸対物器械の像側の最後の光学要素における材料として、アモルファス石英ガラス又はフッ化カルシウム（ＣａＦ2）が主に用いられている。石英ガラスは、波長λ＝１９３ｎｍにおいて、ほぼ１．５６の屈折率を有し、ＣａＦ2は、ほぼ１．５０の屈折率を有する。像側の最後の光学要素の屈折率は、液浸対物器械の開口数を制限するので、特に投影対物器械の像側の最後のレンズにおいて、更に高い屈折率を有する材料の使用が考慮されている。例えば、フッ化バリウム（ＢａＦ2）又はフッ化ランタン（ＬａＦ３）のようなある一定のフッ化物、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）又は塩化カリウム（ＫＣｌ）のようなある一定の塩化物、又はマグネシウムスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、カルシウムスピネル（ＣａＡｌ2Ｏ4）、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12）、又はマグネシウム過スピネル（ＭｇＯ・３Ａｌ2Ｏ3）のようなある一定の酸化物が想定されている。
【０００７】
しかし、依然として、そのような高屈折率光学材料の生産及び処理に関して多くの問題を解決すべきである。特に、現在これらの材料の重要な光学特性、特に屈折率、複屈折性の均一性、及び時として吸収及び散乱の均一性も、これまで主に用いられてきたアモルファス及び結晶レンズ材料のものよりも劣る。投影光は、特に広範な角度スペクトルでこの要素を通過するので、像側の最後の光学要素における複屈折性は、特に重要である。
【０００８】
生産及び処理の問題が早急に解決されることになる見込は低いので、近い将来利用可能になる高屈折率レンズ材料は、これまでに用いられてきたレンズ材料において通常的になっているものよりも均一性及び等方性が低い光学特性しか持たないことになる。
しかし、高分解能液浸対物器械では、像側の最後のレンズにおける不均一かつ異方的な光学特性は、新しい高屈折率材料を直ぐには使用することができないほどの許容できない収差を引き起こす可能性がある。
【０００９】
【特許文献１】米国特許仮出願出願番号第６０／８１４、３８５号
【特許文献２】ＷＯ２００５／１２１８９９Ａ１
【特許文献３】米国特許出願出願番号第１１／５７０、２６３号
【特許文献４】ＷＯ２００５／１１１６８９
【特許文献５】ＷＯ２００５／０６９０５５
【非特許文献１】Ａ．Ｃ．Ｋａｋ及びＭ．Ｓｌａｎｅｙ著「コンピュータ断層撮影画像生成の原理」、ＩＥＥＥ出版、ニューヨーク、１９８７年、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｌａｎｅｙ．ｏｒｇ／ｐｃｔ／
【非特許文献２】Ｈ．Ｈａｍｍｅｒ他著「光学断層撮影による空間的に不均一な誘電テンソルの復元」、Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ、第２２巻、第２部、２００５年２月、２５０から２５５頁
【非特許文献３】Ｅ．Ｄｅｌａｎｏ著「１次設計及びｙ、ダイアグラム」、「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ」、１９６３年、第２巻、第１２号、１２５１〜１２５６頁
【発明の開示】
【００１０】
従って、高屈折率光学材料によって引き起こされる収差が低減されたマイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物器械を達成することが本発明の目的である。
本発明の一態様によると、上述の目的は、１９３ｎｍの波長において１．６よりも大きい屈折率を有する高屈折率屈折光学要素を有するマイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物器械によって達成される。この要素は、ある一定の容積、及びこの容積にわたって変化する材料関連光学特性を有する。この光学特性の変化は、対物器械の収差を引き起こす。一実施形態では、少なくとも４つ、好ましくは、少なくとも６つ、更に一層好ましくは、少なくとも８つの光学面が設けられ、これらの光学面は、屈折光学要素の容積と光学的に共役である１つの連続容積内に配列される（又は複数の別々の容積にわたって分布している）。各光学面は、少なくとも１つの補正手段、例えば、局所的に変化する特性を有する表面変形又は複屈折層を含み、これらの補正手段は、光学特性の変化によって引き起こされる収差を少なくとも部分的に補正する。
【００１１】
本発明は、内部に適切な補正手段が配列された空間的に十分に分解された共役容積を設けることにより、空間的に不均一な光学特性を確実に補正することができるという考えに基づいている。
補正手段の位置及び配置状態を判断するために、まず屈折光学要素を多数の小さい容積要素に概念的に細分化することができる。次の段階では、容積要素に対して、関連する１つの光学特性（又はいくつかの光学特性）が判断される。更に、別の段階では、これらの容積要素が対物器械の別の部分内へと結像される場所が判断され、すなわち、屈折光学要素の容積と共役である全体の容積が判断される。
【００１２】
屈折光学要素が像表面の最後の要素である場合には、照明システムとマスク平面の間に必ず少なくとも１つの共役容積が存在する。しかし、これでは、不均一な屈折率分布によって引き起こされる収差の角度非依存補正という限られた補正しか得ることができない。従って、投影対物器械内に、少なくとも１つの中間像を有することが好ましい。そのような中間像の前部には、内部に補正手段を配列することができる更に別の共役容積が存在する。この場合、角度依存光学特性の不均一性によって引き起こされる収差も、これらの補正手段によって補正することができる。
【００１３】
次に、補正要素上の補正手段は、この補正手段が最後の光学要素内で注目している容積要素によって引き起こされる収差成分を少なくとも部分的に補正するように判断される。
一般的に、任意に多くの個数の光学面を屈折光学要素と共役な容積内に含むことは可能でないことになる。従って、最適化処理を実施することができ、その結果として、屈折光学要素内の不均一性に起因する収差を少なくとも実質的に補正する補正手段を含む少数の表面のみが残る。
【００１４】
高屈折率屈折光学要素は、この関連では、λ＝１９３ｎｍの波長において１．６を超える屈折率を有するものとして定められる。この値を著しく超える、例えば、１．８よりも大きい、又は更に２．０よりも大きい屈折率を有する屈折要素では、通常そのような材料が、投影対物器械内で収差を引き起こすある一定の光学特性のより一層大きい変化を有するので、本発明は、更に一層有利である。
多くの場合に、対物器械の最後の光学要素では、そのような高屈折率屈折光学要素は、投影対物器械の開口数ＮＡに対して非常に有利な効果を有するので、そのような高屈折率屈折光学要素は、対物器械の最後の光学要素になる。更に、通常、屈折光学要素は、少なくとも１つの湾曲表面を通常はその物体側に有する。作動中に液浸液が対物器械の像平面内に配列された感光層を少なくとも部分的に覆う液浸作動に向けて対物器械が設計される場合には、屈折光学要素は、液浸作動中に液浸液に接触することができる。
【００１５】
光学特性の望ましくない変化が屈折光学要素の容積にわたって分布する場合には、対物器械の光軸に対して平行な方向に５ｍｍよりも短い分だけ、好ましくは、２．５ｍｍよりも短い分だけ分離した共役表面を屈折率の容積内に配列することが有利であると考えられる。それにより、ミリメートル領域の寸法を有する屈折光学要素材料内の欠陥に確実に対処することができるような十分な空間分解能が保証される。
ここで注目している不均一光学特性は、屈折率、複屈折性、吸収度、又は散乱量を含むが、これらに限定されない。
【００１６】
屈折要素内の不均一な屈折率分布によって引き起こされる波面変形を補正するために、光学面のうちの少なくとも１つは、この少なくとも１つの光学面の非軸対称変形によって形成された補正手段を含むことができる。この変形は、収差に関連する波面変形を補正するように構成される。そのような表面変形は、上記少なくとも１つの表面への局所的材料付加、又はこの表面からの材料除去によって生成することができる。
【００１７】
空間的に不均一な複屈折を補正するためには、補正手段は、この補正手段を通過する光の偏光状態を修正すべきである。この目的に対して、補正手段は、複屈折材料、例えば、少なくとも１つの補正手段を含む光学面にわたって局所的に変化する厚みを有する層又は板で作られる構造を含むことができる。追加的又は代替的に、少なくとも１つの補正手段において複屈折構造を用いることができる。
【００１８】
不均一な光学特性が吸収度である場合には、少なくとも１つの光学面は、局所的に変化する透過率又は反射率を有するこの少なくとも１つの光学面の一部分又はこの少なくとも１つの光学面に隣接する容積で形成された補正手段を含むことができる。
不均一な光学特性が散乱光量である場合には、少なくとも１つの光学面は、局所的に変化する散乱効果を有するこの少なくとも１つの光学面の一部分又はこの少なくとも１つの光学面に隣接する容積で形成された補正手段を含むことができる。例えば、高屈折率屈折光学要素の一部分の範囲内では、周辺部分よりも散乱が強い可能性がある。従って、補正手段は、屈折光学要素内で強い散乱が発生する部分と光学的に共役である区域内で最小の散乱効果を有する表面によって形成することができる。全体として、それによって補償効果が得られることになる。異なる散乱度は、例えば、局所的に変化する表面粗度を有する光学面を設けることによって生成することができる。
【００１９】
対物器械が、Ｎ＝０、１、２、．．．であるＮ個の中間像表面、及びＮ＋１個の瞳表面を有する場合には、少なくとも４つの光学面をｋ＝０、１、２、．．．、Ｎであるｋ個の中間像表面、及びｋ個の瞳表面で分離することができる。それにより、共役容積要素を通過する光束が奇数の瞳平面又は中間像平面によって反転されないことが保証される。
当然ながら補正要素は、上述の光学特性、又は更に本明細書では明確に言及しない光学特性のうちのいくつか又は全てのものの不均一性によって発生する収差を補正することができるいくつかの異なる種類の補正手段を含むことができる。
【００２０】
原理的には、補正手段を含む光学面は、事実上あらゆる軸対称形状を有する支持体上に形成することができる。しかし、これらの表面のうちの１つ、いくつか、又は全てを平行平面板上に形成することが特に有利である。これらの板は、互いに異なる厚み及び異なる距離を有することができる。板のうちの一部又は全ては、これらの板が投影対物器械の光軸に沿って変位可能であるように配列することができる。
【００２１】
液浸対物器械の光学設計中には、その後の最適化中に複数の個々の板に分割されるただ１つの肉厚な板を最初に設けることができるので、これらの表面を平行平面板上に形成することが特に好ましい。複数の任意的に変位可能な個々の板への分割は、光学効果を変化させず、又は若干しか変化させず、従って、液浸対物器械の他の光学要素を調整する必要がないか、又は若干しか調整する必要がない。更に、波面変形の補正に適切である非軸対称表面変形を平行平面板上に特に有利に局所的に生成することができる。
代替的に、複数のより肉薄の板を設けることができる。そのような板は、投影対物器械の光学特性に著しい影響を与えることなく、光軸に沿って変位させることができる。
【００２２】
両方の場合に、１つの肉厚な板又は複数のより肉薄な板を含む初期設計から始めて、初期設計を別途修正することなく、必要な軸上位置により肉薄な板を位置決めすることができるので（肉厚な板の場合には、肉厚な板を２つ又はそれよりも多くのより肉薄な板に概念的に分割した後に）、投影対物器械の設計は大幅に容易になる。
異なる作動状態、例えば、異なる照明角度分布又は異なるマスクへの適応を可能にするために、１つ又はそれよりも多くの板は、交換ホルダ内に保持することができる。通常は、照明角度分布及びマスクの両方は、光線が屈折光学要素を通過する位置に影響を及ぼすので、照明角度分布及び／又はマスクを変更する時には、屈折光学要素の投影光が実際に通過する部分に特別に適応させた補正手段を有する板を採用することが有利であると考えられる。更に、屈折光学要素の光学特性は、装置を作動させる間の光トリガ劣化現象の結果として変化する可能性があり、従って、補正効果の調整も同様に必要である可能性がある。
補正手段を含む光学面は、必ずしも互いに隣接して配列する必要はない。多くの場合に、これらの表面は、収差を補正しない少なくとも１つのレンズ又は他の光学要素によって分離することがより有利であると考えられる。
【００２３】
本発明の別の態様によると、マイクロリソグラフィ露光装置を設計する方法は、
ａ）−屈折光学要素、及び
−いかなる光学要素も存在せず、かつ高屈折率屈折光学要素の全容積と光学的に共役である共役容積内に少なくとも部分的に配列されるように、対物器械の光軸に沿って概念的にシフトすることができる少なくとも２つの透明な平行平面補正板、
を含む、対物器械の初期設計を判断する段階と、
ｂ）材料関連光学特性が変化し、容積要素内の光学特性の変動が収差を引き起こす、屈折光学要素内の容積要素を判断する段階と、
ｃ）段階ｂ）で判断された容積要素に対して光学的に共役であり、かついかなる光学要素も存在しない共役容積内に位置する共役容積要素を判断する段階と、
ｄ）補正板のうちの少なくとも１つの板の表面が、段階ｃ）で判断された共役容積要素内に配列されるように、この少なくとも１つの板を概念的に位置決めする段階と、
ｅ）収差を少なくとも部分的に低減するこの少なくとも１つの補正板の表面に補正手段を設計する段階と、
を含む。
【００２４】
段階ａ）で言及した少なくとも２つの透明な平行平面補正板は、必要に応じて２つ又はそれよりも多くの個々の板に分割することができる単一のより肉厚な平行平面補正板として形成するように概念的に考えることができる点に注意すべきである。
本発明の様々な特徴及び利点は、添付図面と共に以下の詳細説明を参照することによってより容易に理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、全体を１０で表しているマイクロリソグラフィ投影露光装置を通る概略的子午断面である。投影露光装置１０は、光源１４、１６で示している照明光学器具、及びフィールドストップ１８を含む投影光１３を発生させるための照明システム１２を含む。図示の実施形態では、投影光は、１９３ｎｍの波長を有する。当然ながら、他の波長、例えば、１５６ｎｍ又は２４８ｎｍも同様に想定されている。
【００２６】
更に、投影露光装置１０は、レンズ、ミラー、又はフィルタ要素のような複数の光学要素を収容する投影対物器械２０を含む。簡易化のために、投影対物器械２０は、レンズＬ１、Ｌ２、及びＬ３のみを有するように示されており、投影対物器械のより現実的な実施形態は、図６及び７に示している。投影対物器械２０は、投影対物器械２０のマスク平面２２内に配列されたマスク２４を例えばフォトレジストで構成することができる感光層２６上へと結像するのに用いられる。層２６は、投影対物器械２０の像平面２８内に配列され、ウェーハ３０上に付加される。
【００２７】
この実施形態では、支持体３０は、変位デバイスの助けを得て像平面２８に対して平行に変位させることができる（詳細には表していない手法で）溝状の上開き容器３２の底部上に固定される。容器３２は、投影露光装置１０の作動中に投影対物器械２０が像側の最後のレンズＬ３を液浸液３４内に液浸するように液浸液３４で満たされる。
給送ライン３６及び排出ライン３２を通じて、容器３２は、循環ポンプ、液浸液３４を洗浄するためのフィルタ、及び温度制御ユニットを収容する（それ自体公知であり、従って、詳細には表していない方法で）処理ユニット４０に接続される。上述の代わりに、投影対物器械２０を液浸するための他の機構を用いることができることを理解すべきである。例えば、液浸液３４は、容器内に収容されなくてもよく、その代わりにこの当業技術で公知のように、感光層２６に対して直接放流及び吸出することができる。
【００２８】
図２は、概略拡大図で図１の投影対物器械２０を示している。ここでは、レンズＬ１が、マスク平面２２を中間像平面４２上へと結像することが分る。この中間像平面４２内に形成されたマスク２４の像は、著しい収差によって影響を受ける場合がある。レンズＬ２及びＬ３は、中間像４２を像平面２８上へと結像する。従って、マスク平面２２、中間像４２、及び像平面２８は、互いに光学的に共役である。
マスク平面２２のある一定の点から出射する光線は、収差の影響を受ける中間像を通じて像平面２８内のある一定の点で収束する。
【００２９】
像側の最終レンズＬ３は、図示の実施形態では平凸レンズであるが、当然ながら他の形状、例えば、凸凹又は更に平行平面も可能である。この実施形態では、像側の最後のレンズＬ３は、マグネシウムスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）から成る。
マグネシウムスピネルは、不十分な光学均一性及び純度に起因して、以下に提案する補正手段なしには、そのような投影対物器械において未だ用いることはできない。従って、レンズＬ３の１つ又はそれよりも多くの光学特性は、僅かであったとしても、レンズＬ３の容積にわたって変化する。この光学特性は、例えば、屈折率とすることができる。特に短い波形を有する時には、シュリーレンとも呼ばれる不均一な屈折率分布は、通過する投影光において波面変形を引き起こす。光学異方性材料では、屈折率は、依然として、スカラー量、例えば、正常屈折率と異常屈折率の間の平均値として定めることができる。
【００３０】
光学異方性レンズ材料、従って、複屈折性レンズ材料の場合には、等しく偏光した互いに平行な光線が、レンズＬ３を通過する位置の関数として異なる偏光状態変化を受けるように、複屈折テンソルは、更に、位置の関数とすることができる。
レンズＬ３は、均一的に透明ではなく、すなわち、空間的に変化する透過係数を有するか、又は局所的に変化する散乱特性を有する可能性もある。
【００３１】
上述の全ての不均一性の影響は、感光層２６上のマスク２２の結像が収差によって摂動することである。
これらの収差を補正するために、この実施形態では、４つの補正要素４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄを含む補正デバイス４４が、レンズＬ１と中間像平面４２の間に配列される。補正要素４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄは、好ましくは、投影露光装置１０の作動波長において高度に反射防止が為された平行平面透明板である。代替的に、補正要素４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄは、望ましくない光反射を低減するために、片方又は両方の側に液体を隣接させることができる。補正要素４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄの構造の詳細を図３を参照して以下により詳細に説明する。
【００３２】
像側の最後のレンズＬ３の容積と共役な容積Ｌ３’の内側に、補正デバイス４４の補正要素４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄを示している。
補正要素４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄの厚み、配置状態、及びデザインは、以下の方法に従って判断することができる。
最初に、像側の最終レンズＬ３の光学特性が、３次元位置分解能を用いて測定される。この測定は、例えば、レンズ幾何学形状が計算によって転写される円柱レンズプレフォームに対して実施することができる。その後のレンズ生成及びプレフォームの助けを得て得られたデータのレンズへの計算による転写中には、結晶の外面の方位的配置状態及び配向に特別の注意を払うべきである。一方を結晶からの測定データとし、他方をコンピュータにおける複製とし、これらの間の１００μｍよりも小さい空間精度は、目的にかなうものである。これに対して適切な方法は、断層撮影型のものである。これらの方法の概論は、Ａ．Ｃ．Ｋａｋ及びＭ．Ｓｌａｎｅｙ著「コンピュータ断層撮影画像生成の原理」、ＩＥＥＥ出版、ニューヨーク、１９８７年において見ることができ、この文献は、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｌａｎｅｙ．ｏｒｇ／ｐｃｔ／においてインターネット上でも公開されている。複屈折分布を判断するための断層撮影法は、Ｈ．Ｈａｍｍｅｒ他著「光学断層撮影による空間的に不均一な誘電テンソルの復元」、Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ、第２２巻、第２部、２００５年２月、２５０から２５５頁において説明されている。これらの２つの刊行文献の全開示内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。
【００３３】
次の段階では、像側の最後のレンズＬ３によって占有される容積は、均一な光学特性を有する複数の容積要素であり、容積要素の屈折率ｎが、レンズＬ３内の容積要素のそれぞれの位置に依存する要素へと細分化される。材料が光学異方性材料である場合には、各容積要素に対して、追加的又は代替的に、複屈折の方向を示す空間的配向を有し、複屈折の大きさΔｎに応じる短対称軸に対する長対称軸の比率を有する屈折率楕円体を割り当てることができる。各容積要素に対しては、追加的又は代替的に、透過係数、及び／又は補足的なスカラー量として散乱特性を表す量を割り当てることができる。図２では、一例として、単一の容積要素（ここでは立方体形状にある）を点線で示し、４８で表している。
【００３４】
更に別の段階では、各容積要素に対して、共役容積Ｌ３’内の共役容積要素を割り当てる。図２における像側の最後のレンズＬ３内の容積要素４８に対して、容積要素４８と共役な容積要素を４８’で表している。各容積要素は、レンズＬ２及びレンズＬ３の結像に寄与する部分により、共役容積要素上に結像され、この場合の結像縮尺は、横方向及び縦方向に変化する可能性がある。歪曲なしの結像は実際には必要ではない。容積要素４８の歪曲像の形成は、容積要素４８内のある一定の点から出射する光線が、共役容積要素４８’内の単一点において如何に正確には合致しないかを示している図１１に概略的に例示している。更に、投影光線は、実際には、図２の光線５０、５２によって示すように、共役容積要素４８’を通過するものとは異なる角度でレンズＬ３内の容積要素４８を通過する。しかし、収差の少なくとも部分補正のためには、同じ光線が共役容積要素４８’とレンズＬ３内の容積要素４８との両方を通過するだけで十分である。
【００３５】
図１２は、ここでは光軸に対して直角に正弦曲線強度分布を有し、空間周波数Ｆsを有すると仮定する物体が、容積要素４８から共役容積要素４８’内へと非コヒーレントに結像される場合に、形成された容積要素４８の歪曲像の結果として、透過比Ｔ＝（Ｉmax−Ｉmin）／（Ｉmax＋Ｉmin）が低下することを示している。良好な補正効果では、比Ｔは、空間周波数Ｆs＝０．５線対毎ミリメートル（Ｌｐ／ｍｍ）、好ましくは、空間周波数Ｆs＝０．７Ｌｐ／ｍｍ、更に一層好ましくは、空間周波数Ｆs＝１．０Ｌｐ／ｍｍに対して少なくとも３０％であるべきである。
【００３６】
結像に対するペツヴァル和も非ゼロの場合があるから、最後のレンズＬ３内の平断面は、共役容積Ｌ３’内で任意の湾曲、更には変化する湾曲さえも有しながら結像されると考えられる。この理由から、図２の共役容積要素４８’の境界は立方体形状ではなく、不規則に湾曲している。一般的に、より複雑な光学システムを表すレンズＬ２は、接線及び矢状像シェルがほぼ同じ形状を有し、軸外球面収差に関して接線方向と矢状方向の両方にある程度均一な像位置を可能にするように構成される。
【００３７】
複雑な光学システムの開発に用いられる公知のシミュレーションプログラムの助けを得ると、共役容積要素を容易に判断することができる。しかし、像側の最後のレンズＬ３の容積要素への細分化は、より分り易い表現という理由のみから選択したものであることは理解されるものとする。コンピュータにおける上述の方法の計算上の実施では、レンズＬ３を支持点の３次元格子網として表すのが最も単純であり、各点に対して、関連する格子位置において測定された１組の光学特性を割り当てる。次に、この３次元支持点網は、中間に存在する光学要素の結像を説明する転写関数の助けを得てレンズＬ３の共役容積Ｌ３’へと変換される。この後、立方格子は、一般的に、空間的に揺らぎのある支持点の非立方格子になる。ここで、容積の重心は、中間像の収差にも関わらず、明瞭に相関し、歪曲した格子を定めるのに役立たせることができる。
【００３８】
更に別の段階では、像側の最後のレンズＬ３の物体空間内の共役容積Ｌ３’は、この時点で、個数Ｎの平行平面板で実質的に充填される。投影対物器械２０の初期設計においても設けることができたＮ個の板は、間隙なく互いに隣接させることができる。Ｎ個の板の仮想表面変形により、この時点で、像側の最後のレンズＬ３内の容積要素内の異なる屈折率によって引き起こされる波面変形を補正することをコンピュータにおいて試みる。可能な限り完全な補正を得るために、板の個数Ｎは、最初は非常に大きく、例えば、Ｎ＝２０又はＮ＝５０になるように選択すべきである。
【００３９】
この時点で、Ｎ個の板のうちのどれが補正に対して大きな寄与をなさないかに関して分析を行う。これらの板では、その表面を除去し、その光学厚みを隣接する板に加算することができ、又はこれらの板を完全に除去することができ、これは、投影対物器械２０の他の光学要素の僅かな適応を必要とするであろう。
表面を完全に除去した場合には、図２に例示的に４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄで表した板形状補正要素の配列が導かれる。
異なる厚みの要素の代わりに、光軸ＯＡに沿って等しい厚みの要素を異なる縦方向位置に配列することができる。最も単純な場合には、全ての補正要素は、等しい厚みであり、互いに等しい距離で配列される。
【００４０】
最後のレンズＬ３の全ての部分における変化に対処することができるためには、全共役容積Ｌ３’にいかなる光学要素も存在してはならないことに注意すべきである。そうである時にのみ、補正要素の表面は、いずれか任意の軸上位置に配列することができる。しかし、投影対物器械２０の初期設計中は、全ての補正板４６ａから４６ｄを共役容積Ｌ３’内又はその近くにおいて考慮に入れる必要がある。平行平面補正要素４６ａから４６ｄの光軸に沿ったシフトは、これらの要素の光学特性を修正しないので、最後のレンズＬ３内のある一定の光学特性の変化が上述の方法で判断されると、補正要素４６ａから４６ｄの最終軸上位置を判断することができる。
【００４１】
波面誤差を補正するためには、当業技術で公知のように、各補正要素４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄの片方又は両方の光学面を局所的に変形することができる。拡大縮尺で補正デバイス４４を示している図３では、そのような局所表面変形を拡大詳細図の補正要素４６ａの上側に見ることができ、５４、５６、及び５８で表している。
【００４２】
像側の最後のレンズＬ３が異方性を有する場合には、更に別の最適化において、補正デバイス４４に、直交する偏光状態の間の望ましくない位相差を補正することができる構造を補足することができる。図３では、これらの構造は、複屈折層として形成され、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、及び６０ｄで表している。補正デバイス４４内の複屈折層６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄは、補正要素４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄの下側に付加され、連続する厚み分布、又は図示の実施形態において表しているように光軸ＯＡに対して直角に変化する離散厚み分布を有する。
【００４３】
図４は、１４４で表している補正デバイスを示しており、ここでは、複屈折層は、同様に補正要素１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃ、及び１４６ｄの下側に付加された複屈折構造１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０によって置換されている。複屈折構造１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄでは、複屈折構造１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄを形成する部分構造の異なる寸法及び配列により、異なる複屈折効果を得ることができる。
【００４４】
図５は、位相差補正のための板２６０ａ、２６０ｂ、２６０ｃ、２６０ｄが、補正要素２４６ａ、２４６ｂ、２４６ｃ、２４６ｄの間で自己支持するように配列された別の実施形態による補正デバイス２４４を示している。
また、位相差値を補正するのに、通過する光の偏光状態を修正する構造の非常に大きな個数Ｍを最初に仮定することができる。最適化において、結像特性の小さな改善しか得ることができない構造は、徐々に除去される。このために必要とされる最適化は、スカラー計算ではなく、ベクトル計算に基づいている。
すなわち、補正ユニット４４を用いて、共役容積４８’内で、スカラー位相補正と、更にベクトル位相差補正とを同時に得ることができる。
【００４５】
像側の最後のレンズＬ３における不均一な透過係数によって引き起こされる収差を補正する必要がある場合には（代替的又は付加的に）、局所的に変化する透過度又は反射度を有する反射又は屈折補正要素を用いることができる。この場合、局所的に変化する透過度又は反射度は、反射（防止）コーティングによって達成することができる。
図４に示している補正デバイス１４４では、垂直に整列した矢印Ａは、複屈折構造１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄが付加された補正要素１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃ、１４６ｄをマニピュレータ（詳細には表していない）によって垂直方向に変位させることができることを示している。このようにして、一方では微調節が可能である。他方では、補正デバイス１４４は、逆を辿って像側の最後のレンズＬ３において修正される光学特性に適応させることができる。そのような変化は、例えば、高エネルギ投影光１３に起因する劣化現象によって引き起こされる可能性がある。
【００４６】
図５に示している補正デバイス２４４では、横に延びる矢印Ｂは、補正要素２４６ａ、２４６ｂ、２４６ｃ、２４６ｄをビーム経路から取り出し（詳細には表していない方法で）、他の補正要素と交換することができることを示している。このようにして、像側の最後のレンズＬ３の光学特性の相当量の変化が発生したとしても、他の補正要素を用いて良好な補正を得ることができる。投影対物器械２０の寿命の間に最後のレンズＬ３の特性が変化する場合にも、補正要素を交換することは、同様に有利であると考えられる。
【００４７】
図２に示す実施形態では、補正デバイス４４の補正要素４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄが、像側の最後のレンズＬ３の容積と共役である容積Ｌ３’内で互いに隣接して配列されることを仮定している。
図６は、図２と同様の別の実施形態による投影対物器械３２０を通る子午断面図である。投影対物器械３２０は、４つの視野表面、すなわち、マスク平面２２、第１の中間像表面３４２−１、第２の中間像表面３４２−２、及び像平面２８を有する。隣接する視野平面対の間には、第１の瞳表面３４３−１、第２の瞳表面３４３−２、及び第３の瞳表面３４３−３が形成される。単一のレンズによって表している光学システムＬ３０１、Ｌ３０２、Ｌ３０３、Ｌ３０４、Ｌ３０５、及びＬ３０６は、隣接する視野表面と瞳表面の間に配列される。最後の光学システムＬ３０６は、いくつかの個々のレンズを含むことができるが、好ましくは、１つの湾曲レンズのみ、例えば、図２に示すような平凹レンズ又はメニスカスレンズを含む。投影対物器械３２０の一般設計に関する限り、図２に示している投影対物器械２０との主な相違点は、投影対物器械３２０が、別の中間像表面及び別の瞳表面を含むことである。
【００４８】
中間像表面３４２−１、３４２−２、及び瞳表面３４３−１、３４３−２、３４３−３は、平面とすることができるが、一般的に、表面は規則的又は不規則に湾曲している。中間像表面３４２−１、３４２−２に関しては、これらの表面内に形成される像は、非常に著しい収差を受ける可能性があることを説明しておかねばならない。２つの中間像を有する投影対物器械の現実的な実施形態を図８及び９を参照して以下に説明する。
【００４９】
補正要素に関する限り、投影対物器械３２０は、平行平面板によって形成される２つの補正要素３４６ａ、３４６ｂが、光学システムＬ３０６によって生成される収差の補正に寄与しない他の光学要素によって分離されるように配列される点で、図２に示している投影対物器械２０と異なる。２つの補正要素３４６ａ、３４６ｂの間に配列された光学システムＬ３０４は、単一のレンズで構成することができ、又は複数のレンズ及び／又はミラーのような他の光学構成要素を含むことができる。
【００５０】
最後の光学システムＬ３０６内に像平面２８から異なる距離のところに配列された２つの容積要素３４８ａ、３４８ｂを概略的に例示する。第３の瞳表面３４３−３は、最後のレンズ系Ｌ３０６の近くに位置するので、第１の容積要素３４８ａは、像平面２８により近く位置し、第２の容積要素３４８ｂは、第３の瞳表面３４３−３により近く位置する。
それぞれ、第１の容積要素３４８ａ及び第２の容積要素３４８ｂと共役である第１及び第２の共役容積要素３４８ａ’及び３４８ｂ’に対しても同じことが当て嵌まる。より具体的には、第１の共役容積要素３４８ａ’は、第２の中間像表面３４２−２により近く配列された第２の補正要素３４６内に位置する。第２の共役容積要素３４８ｂ’は、第２の瞳表面３４３−２により近く位置した第１の補正要素３４６ａ内に含まれる。
【００５１】
すなわち、最後のレンズ系Ｌ３０６内に含まれる容積要素３４８ａ、３４８ｂは、投影対物器械３２０のより大きな部分にわたって分布する共役容積要素３４８ａ’、３４８ｂ’を有する。上述のことは、これがこの特定のレンズ系内の異なる容積要素が、像平面２８及び第３の瞳表面３４３−３との近接性に関して著しく異なることを意味するので、最後のレンズ系Ｌ３０６内で発生する大きい角度の結果である。すなわち、像平面２８の近くに位置した容積要素内では、像平面２８内の小さい区域に向って収束する光束が通過する。最後のレンズ系Ｌ３０６の物体側表面により近くに位置する他の容積要素内では、かなり大きい区域にわたって分布する像点に収束する光束が通過する。
当然ながら、付加的な補正要素を設けることができ、又は光学システムＬ３０４内に含まれる光学構成要素を補正要素として用いることができる。例えば、そのような光学構成要素の光学面には、非回転対称表面変形を与えることができ、又はこの光学面は、図３及び４を参照して上述したように、複屈折（性）層を支持することができる。
【００５２】
図７は、更に別の実施形態による投影対物器械４２０の図６と同様の子午断面図である。図７では、図６に示しているものに対応する構成要素を１００だけ増した同じ参照番号で表しており、これらの構成要素の殆どは再度説明しないことにする。投影対物器械４２０は、第１の補正要素４４８ａが、第２の瞳表面４４３−２の近くではなく、第１の瞳表面４４３−１の近くに位置している点においてのみ、図６に示している投影対物器械３２０とは異なる。第２の共役容積要素４４８ｂ’は、ここでも最後のレンズ系Ｌ４０６内に含まれる第２の容積要素４４８ｂと光学的に共役である。
【００５３】
第２の容積要素４４８ｂによって引き起こされる収差を補正する補正要素を位置決めするのに適切ではない他の共役容積が瞳表面の近くに存在することに注意すべきである。より具体的には、共役容積要素は、ｋ＝０、１、２、．．．、Ｎであり、Ｎが中間像表面の合計数であるｋ個の中間像表面及びｋ個の瞳表面により、最後のレンズ系Ｌ４０６内の容積要素から分離すべきである。そうでなければ、各中間像表面及び各瞳表面が、マスク平面２２内の特定の点から出射する光束を反転させ、像平面２８内の共役点に収束させるので、低質の補正効果しか得ることができない。上述のことは、本出願人に譲渡されたＷＯ２００５／１２１８９９Ａ１に対応する米国特許出願出願番号第１１／５７０、２６３号においてより詳細に説明されている。この先行出願の全開示内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。当然ながら、上述の他の実施形態にも同じ考えが当て嵌まる。
【００５４】
図８は、図６に示している投影対物器械３２０と同様に、２つの中間像表面５４２−１、５４２−２、及び３つの瞳表面５４３−１、５４３−２、及び５４３−３を有する現実的な投影対物器械５２０を通る子午断面図である。最後のレンズＬ５２３は、ＣａＦ2結晶で作られる。ここでは、この結晶が廉価な処理で成長させられており、そのために様々な結晶欠陥を示し、結果として不均一な材料関連光学特性を有すると仮定する。それにより、ある一定の光学特性の著しい変化が光学要素の容積内で発生するようなより低い品質を有する低屈折率屈折光学要素にも上述の概念を当て嵌めることができることが明らかになる。
【００５５】
容積要素５４８ａ、５４８ｂを投影対物器械５２０の最後のレンズＬ５２３内に概略的に表している。共役容積要素は、５４８ａ’、５４８ｂ’で表している。この特定的な実施形態では、２つの共役容積要素５４８ａ’、５４８ｂ’は、２つのレンズによって分離される。更に、容積要素５４８ａ’、５４８ｂ’は、付加的な補正要素内ではなく、いずれにしても、投影対物器械５２０の一般設計によって必要とされるレンズ内に収容される。
投影対物器械５２０は、開口数ＮＡ＝１．２を有する液浸対物器械として設計される。これは、投影露光装置の作動中に、最後のレンズＬ５２３と像平面２８の間の空間が液浸液５３４によって満たされることを意味する。投影対物器械５２０は、同じく本出願人に譲渡されたＷＯ２００５／１１１６８９の図３に示す投影対物器械に等しい。
【００５６】
図９は、更に別の実施形態による現実的な投影対物器械６２０を通る子午断面図である。投影対物器械６２０は、同じく本出願人に譲渡されたＷＯ２００５／０６９０５５の図２１に示す投影対物器械に等しい。
投影対物器械６２０は、第１及び第２の中間像表面、それぞれ、６４２−１及び６４２−２、並びに第１、第２、及び第３の瞳表面、それぞれ、６４３−１、６４３−２、及び６４３−３を有する。第２の瞳表面６４３−２は、２つの凹ミラー６７２、６７４の間に形成され、ミラー６７２、６７４は球面表面を有し、ミラー６７２、６７４の前部に位置した第１及び第２の中間像表面６４２−１、６４２−２の間に配列される。ミラー６７２、６７４の直前部には、投影対物器械６２０の光軸ＯＡのそれぞれ隣接するミラー６７２及び６７４が位置決めされた側だけに配列された切頭レンズ要素として設計された負のメニスカスレンズＬ６１０、Ｌ６１１が位置決めされる。従って、投影光は、各メニスカスレンズＬ６１０、Ｌ６１１を２度通過する。
【００５７】
投影対物器械６２０は、開口数ＮＡ＝１．２を有する液浸対物器械として設計される。これは、投影露光装置の作動中に、最後のレンズと像平面２８の間の空間が液浸液６３４によって満たされることを意味する。
最後のレンズＬ６２０を除いて、全てのレンズは石英ガラスで作られる。最後のレンズＬ６２０は、［１１１］ＣａＦ2結晶で作られる。ここでは前と同様に、この結晶が廉価な処理で成長させられており、そのために様々な結晶欠陥を示し、結果として不均一な材料関連光学特性を有すると仮定する。
最後のレンズＬ６２０内に含まれる容積要素６４８ａ、６４８ｂと共役である共役容積要素６４８ａ’、６４８ｂ’は、それぞれ、切頭メニスカスレンズＬ６１１及びレンズＬ６０７内に含まれ、従って、全体の構成は、図７を参照して上述した投影対物器械４２０と同様である。
【００５８】
以下では、共役平面を判断する非常に直接的な手法を図１０を参照してより詳細に説明する。
図１０は、７２０で全体を表している投影対物器械を通る子午断面図である。投影対物器械７２０は、７つのレンズＬ７０１からＬ７０７を含み、１つの中間像表面７４２、及び２つの瞳表面７４３−１、７４３−２を有する。
最後のレンズＬ７０７は、破線で示している平面７７０と交わる。投影対物器械７２０は、平面７７０と光学的に共役である平面７７０’を１つのみ含む。第１の瞳表面７４３−１と中間像表面７４２の間に配列された共役平面７７０’の正確な軸上位置は、ある一定のアルゴリズムに従って判断することができる。このアルゴリズムは、２つの特定の光線、すなわち、周囲光線７７２及び主光線７７４を利用する。周囲光線７７２は、投影対物器械７２０の光軸ＯＡがマスク平面２２と交わる点から出射する光線である。主光線７７４は、マスク平面２２内の視野境界上の点から出射する。結像することができる視野が広い程、主光線７７４が出射する点は光軸ＯＡから遠くに離れる。
【００５９】
上述のアルゴリズムによると、一方で光軸ＯＡと、他方でそれぞれ周囲光線７７２及び主光線７７４との間の距離Ｄm及びＤpは、平面７７０の軸上位置において判断される。従って、比Ｒ＝Ｄm／Ｄpが計算される。平面７７０と共役であるあらゆる平面は、その軸上位置において対応する比Ｒ’＝Ｄm’／Ｄp’が等しい（すなわち、Ｒ＝Ｒ’）ことで特徴付けられる。投影対物器械７２０では、共役平面７７０’においてこれが成り立つ。
【００６０】
投影対物器械７２０は、中間像平面を１つのみ有するので、最終レンズＬ７０７と交わる各平面に対して共役平面が１つのみ存在する。従って、最後のレンズＬ７０７の容積と共役である連続容積が１つのみ存在する。この共役容積の軸上延伸範囲は、最後のレンズＬ７０７の頂点と交わる平面と共役である平面の距離によって判断される。最後のレンズＬ７０７と交わる複数の平面に対してこのアルゴリズムを繰り返すことにより、光学共役に関して最後のレンズＬ７０７の容積を軸上で分解することができる。
【００６１】
共役平面及び定数比Ｒの概念に関する更なる情報は、Ｅ．Ｄｅｌａｎｏ著「１次設計及びｙ、ダイアグラム」、「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ」、１９６３年、第２巻、第１２号、１２５１〜１２５６頁から収集することができる。
上述のアルゴリズムは、厳密には、近軸領域においてのみ有効である。この領域の外側では、平面は、上記により詳しく説明したように共役の（一般的に湾曲した）不鮮明な表面しか持たない。
【００６２】
好ましい実施形態の上記説明は、例として提供したものである。当業者は、提供した開示内容から、本発明及びそれに伴う利点を理解するだけではなく、開示した構造及び方法への明らかな様々な変更及び修正を見出すであろう。従って、本出願人は、全てのそのような変更及び修正を特許請求の範囲及びその均等物によって定められる本発明の精神及び範囲に収まるものとして含めるように求めるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明による投影対物器械を有する投影露光装置を通る概略的な子午断面図である。
【図２】図１に示す投影対物器械を通る非常に概略的な子午断面図である。
【図３】第１の実施形態による図２に示す投影対物器械内に配列することができる補正デバイスの側面図である。
【図４】第２の実施形態による図２に示す投影対物器械内に配列することができる補正デバイスの側面図である。
【図５】第３の実施形態による図２に示す投影対物器械内に配列することができる補正デバイスの側面図である。
【図６】別の実施形態による２つの中間像表面を有する投影対物器械を通る概略的子午断面図である。
【図７】図６に示す対物器械と同様ではあるが異なる配列の補正板を有する投影対物器械を通る概略的子午断面図である。
【図８】２つの中間像表面及び３つのミラーを有する別の実施形態による現実的な投影対物器械を通る子午断面図である。
【図９】２つの中間像表面及び２つのミラーを有する更に別の実施形態による現実的な投影対物器械を通る子午断面図である。
【図１０】共役平面の概念を示すための更に別の実施形態による投影対物器械を通る概略的子午断面図である。
【図１１】投影対物器械内での共役容積の結像を示すための投影対物器械の一部分を通る概略的子午断面図である。
【図１２】図１１に示す共役容積において光学透過比が如何に低下するかを示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
２０ 投影対物器械
２２ マスク平面
２８ 像平面
Ｌ３ 高屈折率屈折光学要素
Ｌ３’ 光学的共役な容積
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物器械であって、
ａ）１９３ｎｍの波長で１．６よりも大きい屈折率と、容積と、該容積にわたって変化する材料関連光学特性とを有し、該光学特性の変動が収差を引き起こす高屈折率屈折光学要素、及び
ｂ）前記屈折光学要素の前記容積と光学的に共役である少なくとも１つの容積内に配列され、該光学特性の前記変動によって引き起こされる前記収差を少なくとも部分的に補正する少なくとも１つの補正手段を各表面が含む少なくとも４つの光学面、
を含むことを特徴とする対物器械。
【請求項２】
前記屈折光学要素の前記屈折率は、１９３ｎｍの波長で１．８よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の対物器械。
【請求項３】
前記屈折光学要素は、対物器械の最後の光学要素であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の対物器械。
【請求項４】
前記屈折光学要素は、少なくとも１つの湾曲表面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項に記載の対物器械。
【請求項５】
液浸作動に対して設計され、作動中に、液浸液が、対物器械の像平面内に配列された感光層を少なくとも部分的に覆うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項６】
前記屈折光学要素は、前記液浸作動中に前記液浸液と接触することを特徴とする請求項５に記載の対物器械。
【請求項７】
前記屈折光学要素の前記容積と光学的に共役である前記容積内に配列された少なくとも６つの光学面を含み、
前記６つの光学面の各々は、前記光学特性の前記変動によって引き起こされる前記収差を少なくとも部分的に補正する少なくとも１つの補正手段を含む、
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項８】
前記屈折光学要素の前記容積と光学的に共役である前記容積内に配列された少なくとも８つの光学面を含み、
前記８つの光学面の各々は、前記光学特性の前記変動によって引き起こされる前記収差を少なくとも部分的に補正する少なくとも１つの補正手段を含む、
ことを特徴とする請求項７に記載の対物器械。
【請求項９】
少なくとも１つの補正手段が、前記屈折要素内の第１の容積要素に閉じ込められた前記光学特性の変動によって引き起こされる前記収差の成分を少なくとも部分的に補正するように決められ、
前記第１の容積要素は、前記少なくとも１つの補正手段が位置する第２の容積要素と共役である、
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項１０】
前記光学面は、前記屈折光学要素の前記容積内に配列された共役表面を有し、
これらの共役表面は、対物器械の光軸に平行な方向に５ｍｍ未満だけ離間している、
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項１１】
前記光学面は、前記屈折光学要素の前記容積内に配列された共役表面を有し、
これらの共役表面は、対物器械の光軸に平行な方向に２．５ｍｍ未満だけ離間している、
ことを特徴とする請求項１０に記載の対物器械。
【請求項１２】
前記光学特性は、前記屈折率であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項１３】
前記光学面の少なくとも１つは、該少なくとも１つの光学面の非軸対称変形によって形成された補正手段を含み、
前記変形は、前記収差に関連する波面変形を補正するように構成される、
ことを特徴とする請求項１２に記載の対物器械。
【請求項１４】
前記表面変形は、前記少なくとも１つの表面への局所的材料付加又は該表面からの材料除去によって生成されることを特徴とする請求項１３に記載の対物器械。
【請求項１５】
前記光学特性は、複屈折性であることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項１６】
少なくとも１つの補正手段が、それを通過する光の偏光状態を修正することを特徴とする請求項１５に記載の対物器械。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの補正手段は、複屈折材料で作られた構造体を含むことを特徴とする請求項１６に記載の対物器械。
【請求項１８】
前記構造体は、前記少なくとも１つの補正手段を含む前記光学面にわたって局所的に変化する厚みを有する層又は板であることを特徴とする請求項１７に記載の対物器械。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの補正手段は、複屈折性構造体を含むことを特徴とする請求項１７に記載の対物器械。
【請求項２０】
前記光学特性は、吸収度であることを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項２１】
少なくとも１つの光学面が、局所的に変化する透過率又は反射率を有する該少なくとも１つ光学面の一部分又は該少なくとも１つの光学面に隣接する容積によって形成された補正手段を含むことを特徴とする請求項２０に記載の対物器械。
【請求項２２】
前記光学特性は、散乱光の量であることを特徴とする請求項１から請求項２１のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項２３】
少なくとも１つの光学面が、局所的に変化する散乱効果を有する該少なくとも１つの光学面の一部分又は該少なくとも１つの光学面に隣接する容積によって形成された補正手段を含むことを特徴とする請求項２２に記載の対物器械。
【請求項２４】
前記少なくとも４つの光学面のうちの少なくとも２つは、前記収差を補正しない少なくとも１つの光学要素によって分離されていることを特徴とする請求項１から請求項２３のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項２５】
Ｎ＝０、１、２、．．．としたＮ個の中間像表面及びＮ＋１個の瞳表面を有することを特徴とする請求項１から請求項２４のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項２６】
前記少なくとも４つの光学面のうちの少なくとも２つは、ｋ＝０、１、２、．．．、Ｎとしたｋ個の中間像表面及びｋ個の瞳表面によって分離されていることを特徴とする請求項２５に記載の対物器械。
【請求項２７】
前記屈折光学要素は、フッ化物、塩化物、又は酸化物から成ることを特徴とする請求項１から請求項２６のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項２８】
前記少なくとも４つの光学面が板上に形成された少なくとも２つの平行平面板を含むことを特徴とする請求項１から請求項２７のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項２９】
前記少なくとも２つの板は、異なる厚みを有することを特徴とする請求項２８に記載の対物器械。
【請求項３０】
前記少なくとも４つの光学面が板上に形成された少なくとも６つの平行平面板を含むことを特徴とする請求項１から請求項２９のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項３１】
少なくとも１つの板が、対物器械の光軸に沿って変位可能であるように配列されていることを特徴とする請求項２８から請求項３０のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項３２】
少なくとも１つの板が、交換ホルダに互換可能に受け取られることを特徴とする請求項２８から請求項３１のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの補正手段は、第１の平面に位置するか又はそれと交わり、該第１の平面は、対物器械の光軸に対して直角であり、かつ第２の平面と共役であり、該第２の平面は、同じく該光軸に対して直角であり、かつ前記屈折光学要素の前記容積と交わっていることを特徴とする請求項１から請求項３２のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項３４】
比Ｒ＝Ｄp／Ｄmが、前記第１の平面及び前記第２の平面において少なくとも実質的に同じであり、ここで、Ｄpは、対物器械によって結像される視野の境界上の点から出射する主光線と前記光軸の間の距離であり、Ｄmは、対物器械によって結像される該視野内の該光軸上の点から出射する周囲光線と該光軸の間のものであることを特徴とする請求項３３に記載の対物器械。
【請求項３５】
前記比Ｒは、前記第１の平面及び前記第２の平面において５％未満だけ異なっていることを特徴とする請求項３４に記載の対物器械。
【請求項３６】
前記比Ｒは、前記第１の平面及び前記第２の平面において２％未満だけ異なっていることを特徴とする請求項３５に記載の対物器械。
【請求項３７】
０．５Ｌｐ／ｍｍの空間周波数Ｆsを有し、かつ前記屈折光学要素内に位置する物体が、該屈折光学要素の前記容積と共役である前記少なくとも１つの容積内にインコヒーレントに結像される時に、３０％よりも大きい透過比Ｃtが得られることを特徴とする請求項１から請求項３６のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項３８】
Ｆsは、０．７Ｌｐ／ｍｍであることを特徴とする請求項３７に記載の対物器械。
【請求項３９】
Ｆsは、１．０Ｌｐ／ｍｍであることを特徴とする請求項３７に記載の対物器械。
【請求項４０】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の対物器械であって、
ａ）要素の容積にわたって変化する複屈折性を有し、該複屈折性の変動が収差を引き起こす屈折光学要素、及び
ｂ）少なくとも２つの透明な光学補正要素、
を含み、
−各補正要素の少なくとも一部分が、前記屈折光学要素の前記容積と光学的に共役である容積内に配列されており、
−各補正要素は、少なくとも１つの補正手段を含み、該補正手段は、前記屈折光学要素の前記複屈折性によって引き起こされる前記収差を少なくとも部分的に補正し、かつそれを通過する光の偏光状態を修正する、
ことを特徴とする対物器械。
【請求項４１】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の対物器械であって、
ａ）要素の容積にわたって変化する吸収度を有し、該吸収度の変動が収差を引き起こす屈折光学要素、及び
ｂ）少なくとも２つの透明な光学補正要素、
を含み、
−各補正要素の少なくとも一部分が、前記屈折光学要素の前記容積と光学的に共役である容積内に配列されており、
−各補正要素は、局所的に変化する透過率又は反射率を有する部分を含み、該部分は、前記屈折光学要素における前記吸収度の前記変動によって引き起こされる前記収差を少なくとも部分的に補正する、
ことを特徴とする対物器械。
【請求項４２】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の対物器械であって、
ａ）要素の容積にわたって変化する光学特性を有し、かつ該光学特性の変動が収差を引き起こす屈折光学要素、及び
ｂ）複数の隣接する平行平面透明光学補正要素、
を含み、
−各補正要素の少なくとも一部分が、前記屈折光学要素の前記容積と光学的に共役である容積内に配列されており、
−各補正要素は、前記光学特性の前記変動によって引き起こされる前記収差を少なくとも部分的に補正する少なくとも１つの補正手段を含む、
ことを特徴とする対物器械。
【請求項４３】
請求項２から請求項３９のいずれか１項に記載の特徴を含むことを特徴とする請求項４０から請求項４２のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項４４】
マイクロリソグラフィ露光装置の投影対物器械を設計する方法であって、
ａ）−屈折光学要素と、
−いかなる光学要素も存在せずに高屈折率の前記屈折光学要素の全容積と光学的に共役である共役容積内に少なくとも部分的に配列されるように、対物器械の光軸に沿って概念的にシフトすることができる少なくとも２つの透明な平行平面補正板と、
を含む対物器械の初期設計を判断する段階、
ｂ）容積要素内で材料関連光学特性が変化し、容積要素内の該光学特性の変動が収差を引き起こす前記屈折光学要素内の容積要素を判断する段階、
ｃ）段階ｂ）で判断された前記容積要素に対して光学的に共役であり、かついかなる光学要素も存在しない前記共役容積に位置する、共役容積要素を判断する段階、
ｄ）前記補正板の少なくとも１つを、該少なくとも１つの板の表面が段階ｃ）で判断された前記共役容積要素内に配列されるように概念的に位置決めする段階、及び
ｅ）前記収差を少なくとも部分的に低減する前記少なくとも１つの補正板の前記表面において補正手段を設計する段階、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４５】
前記屈折光学要素は、１９３ｎｍの波長で１．６よりも大きい屈折率を有することを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記屈折光学要素の前記屈折率は、１．８よりも大きいことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記屈折光学要素は、前記対物器械の最後の光学要素であることを特徴とする請求項４４から請求項４６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４８】
前記屈折光学要素は、少なくとも１つの湾曲表面を有することを特徴とする請求項４４から請求項４７のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項１】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物器械であって、
ａ）１９３ｎｍの波長で１．６よりも大きい屈折率と、容積と、該容積にわたって変化する材料関連光学特性とを有し、該光学特性の変動が収差を引き起こす高屈折率屈折光学要素、及び
ｂ）前記屈折光学要素の前記容積と光学的に共役である少なくとも１つの容積内に配列され、該光学特性の前記変動によって引き起こされる前記収差を少なくとも部分的に補正する少なくとも１つの補正手段を各表面が含む少なくとも４つの光学面、
を含むことを特徴とする対物器械。
【請求項２】
前記屈折光学要素の前記屈折率は、１９３ｎｍの波長で１．８よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の対物器械。
【請求項３】
前記屈折光学要素は、対物器械の最後の光学要素であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の対物器械。
【請求項４】
前記屈折光学要素は、少なくとも１つの湾曲表面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項に記載の対物器械。
【請求項５】
液浸作動に対して設計され、作動中に、液浸液が、対物器械の像平面内に配列された感光層を少なくとも部分的に覆うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項６】
前記屈折光学要素は、前記液浸作動中に前記液浸液と接触することを特徴とする請求項５に記載の対物器械。
【請求項７】
前記屈折光学要素の前記容積と光学的に共役である前記容積内に配列された少なくとも６つの光学面を含み、
前記６つの光学面の各々は、前記光学特性の前記変動によって引き起こされる前記収差を少なくとも部分的に補正する少なくとも１つの補正手段を含む、
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項８】
前記屈折光学要素の前記容積と光学的に共役である前記容積内に配列された少なくとも８つの光学面を含み、
前記８つの光学面の各々は、前記光学特性の前記変動によって引き起こされる前記収差を少なくとも部分的に補正する少なくとも１つの補正手段を含む、
ことを特徴とする請求項７に記載の対物器械。
【請求項９】
少なくとも１つの補正手段が、前記屈折要素内の第１の容積要素に閉じ込められた前記光学特性の変動によって引き起こされる前記収差の成分を少なくとも部分的に補正するように決められ、
前記第１の容積要素は、前記少なくとも１つの補正手段が位置する第２の容積要素と共役である、
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項１０】
前記光学面は、前記屈折光学要素の前記容積内に配列された共役表面を有し、
これらの共役表面は、対物器械の光軸に平行な方向に５ｍｍ未満だけ離間している、
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項１１】
前記光学面は、前記屈折光学要素の前記容積内に配列された共役表面を有し、
これらの共役表面は、対物器械の光軸に平行な方向に２．５ｍｍ未満だけ離間している、
ことを特徴とする請求項１０に記載の対物器械。
【請求項１２】
前記光学特性は、前記屈折率であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項１３】
前記光学面の少なくとも１つは、該少なくとも１つの光学面の非軸対称変形によって形成された補正手段を含み、
前記変形は、前記収差に関連する波面変形を補正するように構成される、
ことを特徴とする請求項１２に記載の対物器械。
【請求項１４】
前記表面変形は、前記少なくとも１つの表面への局所的材料付加又は該表面からの材料除去によって生成されることを特徴とする請求項１３に記載の対物器械。
【請求項１５】
前記光学特性は、複屈折性であることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項１６】
少なくとも１つの補正手段が、それを通過する光の偏光状態を修正することを特徴とする請求項１５に記載の対物器械。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの補正手段は、複屈折材料で作られた構造体を含むことを特徴とする請求項１６に記載の対物器械。
【請求項１８】
前記構造体は、前記少なくとも１つの補正手段を含む前記光学面にわたって局所的に変化する厚みを有する層又は板であることを特徴とする請求項１７に記載の対物器械。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの補正手段は、複屈折性構造体を含むことを特徴とする請求項１７に記載の対物器械。
【請求項２０】
前記光学特性は、吸収度であることを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項２１】
少なくとも１つの光学面が、局所的に変化する透過率又は反射率を有する該少なくとも１つ光学面の一部分又は該少なくとも１つの光学面に隣接する容積によって形成された補正手段を含むことを特徴とする請求項２０に記載の対物器械。
【請求項２２】
前記光学特性は、散乱光の量であることを特徴とする請求項１から請求項２１のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項２３】
少なくとも１つの光学面が、局所的に変化する散乱効果を有する該少なくとも１つの光学面の一部分又は該少なくとも１つの光学面に隣接する容積によって形成された補正手段を含むことを特徴とする請求項２２に記載の対物器械。
【請求項２４】
前記少なくとも４つの光学面のうちの少なくとも２つは、前記収差を補正しない少なくとも１つの光学要素によって分離されていることを特徴とする請求項１から請求項２３のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項２５】
Ｎ＝０、１、２、．．．としたＮ個の中間像表面及びＮ＋１個の瞳表面を有することを特徴とする請求項１から請求項２４のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項２６】
前記少なくとも４つの光学面のうちの少なくとも２つは、ｋ＝０、１、２、．．．、Ｎとしたｋ個の中間像表面及びｋ個の瞳表面によって分離されていることを特徴とする請求項２５に記載の対物器械。
【請求項２７】
前記屈折光学要素は、フッ化物、塩化物、又は酸化物から成ることを特徴とする請求項１から請求項２６のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項２８】
前記少なくとも４つの光学面が板上に形成された少なくとも２つの平行平面板を含むことを特徴とする請求項１から請求項２７のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項２９】
前記少なくとも２つの板は、異なる厚みを有することを特徴とする請求項２８に記載の対物器械。
【請求項３０】
前記少なくとも４つの光学面が板上に形成された少なくとも６つの平行平面板を含むことを特徴とする請求項１から請求項２９のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項３１】
少なくとも１つの板が、対物器械の光軸に沿って変位可能であるように配列されていることを特徴とする請求項２８から請求項３０のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項３２】
少なくとも１つの板が、交換ホルダに互換可能に受け取られることを特徴とする請求項２８から請求項３１のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの補正手段は、第１の平面に位置するか又はそれと交わり、該第１の平面は、対物器械の光軸に対して直角であり、かつ第２の平面と共役であり、該第２の平面は、同じく該光軸に対して直角であり、かつ前記屈折光学要素の前記容積と交わっていることを特徴とする請求項１から請求項３２のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項３４】
比Ｒ＝Ｄp／Ｄmが、前記第１の平面及び前記第２の平面において少なくとも実質的に同じであり、ここで、Ｄpは、対物器械によって結像される視野の境界上の点から出射する主光線と前記光軸の間の距離であり、Ｄmは、対物器械によって結像される該視野内の該光軸上の点から出射する周囲光線と該光軸の間のものであることを特徴とする請求項３３に記載の対物器械。
【請求項３５】
前記比Ｒは、前記第１の平面及び前記第２の平面において５％未満だけ異なっていることを特徴とする請求項３４に記載の対物器械。
【請求項３６】
前記比Ｒは、前記第１の平面及び前記第２の平面において２％未満だけ異なっていることを特徴とする請求項３５に記載の対物器械。
【請求項３７】
０．５Ｌｐ／ｍｍの空間周波数Ｆsを有し、かつ前記屈折光学要素内に位置する物体が、該屈折光学要素の前記容積と共役である前記少なくとも１つの容積内にインコヒーレントに結像される時に、３０％よりも大きい透過比Ｃtが得られることを特徴とする請求項１から請求項３６のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項３８】
Ｆsは、０．７Ｌｐ／ｍｍであることを特徴とする請求項３７に記載の対物器械。
【請求項３９】
Ｆsは、１．０Ｌｐ／ｍｍであることを特徴とする請求項３７に記載の対物器械。
【請求項４０】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の対物器械であって、
ａ）要素の容積にわたって変化する複屈折性を有し、該複屈折性の変動が収差を引き起こす屈折光学要素、及び
ｂ）少なくとも２つの透明な光学補正要素、
を含み、
−各補正要素の少なくとも一部分が、前記屈折光学要素の前記容積と光学的に共役である容積内に配列されており、
−各補正要素は、少なくとも１つの補正手段を含み、該補正手段は、前記屈折光学要素の前記複屈折性によって引き起こされる前記収差を少なくとも部分的に補正し、かつそれを通過する光の偏光状態を修正する、
ことを特徴とする対物器械。
【請求項４１】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の対物器械であって、
ａ）要素の容積にわたって変化する吸収度を有し、該吸収度の変動が収差を引き起こす屈折光学要素、及び
ｂ）少なくとも２つの透明な光学補正要素、
を含み、
−各補正要素の少なくとも一部分が、前記屈折光学要素の前記容積と光学的に共役である容積内に配列されており、
−各補正要素は、局所的に変化する透過率又は反射率を有する部分を含み、該部分は、前記屈折光学要素における前記吸収度の前記変動によって引き起こされる前記収差を少なくとも部分的に補正する、
ことを特徴とする対物器械。
【請求項４２】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の対物器械であって、
ａ）要素の容積にわたって変化する光学特性を有し、かつ該光学特性の変動が収差を引き起こす屈折光学要素、及び
ｂ）複数の隣接する平行平面透明光学補正要素、
を含み、
−各補正要素の少なくとも一部分が、前記屈折光学要素の前記容積と光学的に共役である容積内に配列されており、
−各補正要素は、前記光学特性の前記変動によって引き起こされる前記収差を少なくとも部分的に補正する少なくとも１つの補正手段を含む、
ことを特徴とする対物器械。
【請求項４３】
請求項２から請求項３９のいずれか１項に記載の特徴を含むことを特徴とする請求項４０から請求項４２のいずれか１項に記載の対物器械。
【請求項４４】
マイクロリソグラフィ露光装置の投影対物器械を設計する方法であって、
ａ）−屈折光学要素と、
−いかなる光学要素も存在せずに高屈折率の前記屈折光学要素の全容積と光学的に共役である共役容積内に少なくとも部分的に配列されるように、対物器械の光軸に沿って概念的にシフトすることができる少なくとも２つの透明な平行平面補正板と、
を含む対物器械の初期設計を判断する段階、
ｂ）容積要素内で材料関連光学特性が変化し、容積要素内の該光学特性の変動が収差を引き起こす前記屈折光学要素内の容積要素を判断する段階、
ｃ）段階ｂ）で判断された前記容積要素に対して光学的に共役であり、かついかなる光学要素も存在しない前記共役容積に位置する、共役容積要素を判断する段階、
ｄ）前記補正板の少なくとも１つを、該少なくとも１つの板の表面が段階ｃ）で判断された前記共役容積要素内に配列されるように概念的に位置決めする段階、及び
ｅ）前記収差を少なくとも部分的に低減する前記少なくとも１つの補正板の前記表面において補正手段を設計する段階、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４５】
前記屈折光学要素は、１９３ｎｍの波長で１．６よりも大きい屈折率を有することを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記屈折光学要素の前記屈折率は、１．８よりも大きいことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記屈折光学要素は、前記対物器械の最後の光学要素であることを特徴とする請求項４４から請求項４６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４８】
前記屈折光学要素は、少なくとも１つの湾曲表面を有することを特徴とする請求項４４から請求項４７のいずれか１項に記載の対物器械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２００９−５４０５８６（Ｐ２００９−５４０５８６Ａ）
【公表日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１４７０９（Ｐ２００９−５１４７０９）
【出願日】平成１９年６月１５日（２００７．６．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／００５２９７
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１４４１９３
【国際公開日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【出願人】（５０３２６３３５５）カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー (435)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１５日（２００７．６．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／００５２９７
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１４４１９３
【国際公開日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【出願人】（５０３２６３３５５）カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー (435)
【Ｆターム（参考）】
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