JP4980922B2 - マイクロリソグラフィ投影露光装置及びマイクロリソグラフィ投影露光装置の像面湾曲を修正するための方法 - Google Patents

Description

関連出願

本出願は２００４年１１月１８日に提出された米国特許仮出願番号６０／６２９１２６号の優先権を主張するものである。この米国特許出願の全内容は参照で本出願の主題事項に組み入れられる。

本発明は、集積回路や他の微細構造部品の生産のために使用される投影対物レンズなど、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物レンズに関する。

大規模集積型電気回路や他の微細構造部品の生産のために、複数の構造層が例えばシリコン・ウェハなどである適切な基板の上に設けられる。これらの層を構造化するために、これらは最初に特定の波長範囲の光、例えば遠紫外（ＤＵＶ）スペクトル範囲の光に感受性のあるフォトレジストで被覆される。このようにコーティングされたウェハが引き続いて投影露光装置内で露光される。マスク上に配置される構造のパターンが、このように照射システムによって照射され、投影対物レンズによってフォトレジスト上に結像される。結像縮尺比は概して１未満であるので、そのような投影対物レンズはしばしば縮小対物レンズとも呼ばれている。

フォトレジストが現像された後、最上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ハがエッチングまたは堆積処理を受ける。その後、残ったフォトレジストが層の他の部分から除去される。すべての層がウェハ上に形成されるまでこの処理が繰り返される。

構造の形成できるサイズは使用される投影対物レンズの解像度によって主に決まる。投影対物レンズの解像度は投影光の波長が短くなるにつれて上がるので、解像度を上げる一つの方法はより短い波長の投影光を使用することである。現在使用される最短の波長は遠紫外（ＤＵＶ）スペクトル範囲、すなわち１９３ｎｍと１５７ｎｍである。

解像度を上げる別の方法は、投影対物レンズの像側にある最終レンズとフォトレジストまたは他の露光される光感受性の層の間に残る空間の中に高い屈折率を備えた浸漬媒質を導入する発想に基づいている。浸漬操作のために特別に設計され、したがって液浸対物レンズとも呼ばれている投影対物レンズは像側で１を超える開口数（ＮＡ）、例えば１．３または１．４を達成することができる。さらに、浸漬は高い開口数、したがって向上した解像度を可能にするばかりでなく、焦点深度にも有利な効果を有する。投影対物レンズの像平面内でのウェハの正確な位置決めのための必要条件は焦点深度が大きいときに相応して厳密ではなくなる。

浸漬媒質は概して液体である。それでもやはり、固体の浸漬媒質も同様に検討されてきた（固体浸漬）。固体の浸漬媒質は光感受性層と直接接触せず、分離される。その間隔は使用される投影光の波長の数分の一に過ぎず、極めて狭い。単純にするため、以下では浸漬媒質が浸漬液体であるとする。しかし、相当する考えは固体の浸漬媒質にもやはり当てはまる。

屈折率が像側にある最終レンズの材料の屈折率よりも大きい浸漬液体の使用が現在では確立されている。この方式では、像側でこのレンズ材料の屈折率よりも大きい開口数を達成することが可能である。レンズ材料が、例えば、１９３ｎｍの波長で約１．５６の屈折率ｎ_SiO2を有する石英ガラスであれば、像側で１．６以上の開口数を達成することが可能である。これはしばしば高屈折率液浸リソグラフィ（ＨＩＩＬ）とも呼ばれている。

ＨＩＩＬの液浸対物レンズでは、最終レンズの像側の表面は凹面をなしていなければならない。このときにのみ、像側の最終レンズと浸漬液体の界面での全反射が原因で起こる大きな光損失を伴わずに投影光を高屈折率浸漬媒質の中に結合させることが可能である。像側にある最終表面の凹面の湾曲の効果は、浸漬液体がウェハと投影対物レンズの間で正の屈折力を備えた液体レンズを形成することである。

像側でそのような凹面になった最終表面を備えた液浸対物レンズの構造の例は国際公開第２００５／０８１０６７号パンフレット、国際公開第２００５／０８１０６７号パンフレット、国際公開第２００５／０５９６１７号パンフレット、国際公開第２００５／０５９６５４号パンフレットに見られる。

しかしながらそのようなＨＩＩＬ液浸対物レンズを使用すると、投影操作中に安定した高い結像品質を確実に得ることが困難であることが見出された。その上、投影対物レンズの内側にある液体レンズを備えた投影対物レンズにも同様の問題が起こる。

ＨＩＩＬ液浸対物レンズ、または液体レンズが配置される投影対物レンズにおいて高い結像品質を確実にする手法を提供することが本発明の目的である。特に、これらの手法は投影操作中の結像品質の変動が許容限度の中に留まることを確実にすることを意図している。

この目的は、
ａ）対象を像片平面に結像させる、曲面を備えたレンズを有する投影対物レンズ、
ｂ）対象を結像するために使用可能な領域にわたってこの曲面に直接接する液体または固体の媒質、および
ｃ）投影操作中の媒質の加熱によって引き起こされる像面湾曲を減少させる、調節可能なマニピュレータを有するマイクロリソグラフィ投影露光装置によって達成される。

結像品質の変動が投影操作中の媒質の温度変化であることを発明人らは発見した。この媒質は液体であり、また固体浸漬のケースでは固形物である。この媒質は概して、投影光が通過するときに投影対物レンズの他の屈折要素よりも多く加熱される。これは、適切な媒質が投影光に対して一層高い吸収率を有するという事実に関連付けられる。投影光による比較的強い加熱は媒質の屈折率の変化につながり、これは比較的大きい。例えば、水は波長λ＝１９３で約−１．０×１０^-4Ｋ^-1の屈折率温度依存性を有し、１．５よりも大きい屈折率を備えた液体の媒質に対しては、この温度依存性は同じオーダーの大きさであるはずである。これと比較すると、同じ波長において石英ガラスの屈折率の温度依存性は＋１．９４×１０^-5Ｋ^-1に過ぎず、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）のそれはわずか−２．９×１０^-6Ｋ^-1でさえある。

大部分の媒質に対して、この温度依存性は負である。これは、媒質の温度が上昇すると屈折率が低下することを意味する。浸漬液体におけるＨＩＩＬのケースのように、媒質によって形成されるレンズが例えば正の屈折力を有する場合、これは相応して低下する。

媒質中で調節されるべき温度は投影操作の持続時間や処理パラメータばかりでなく投影されるマスクによっても左右され、そのため容易に予測することは不可能である。したがって、温度で誘起される屈折力の変化を投影対物レンズの設計の中に織り込むことは不可能である。

液浸対物レンズの光学要素に反射的に作用する表面屈折力がペッツヴァル和に寄与するので、温度で誘起される媒質の屈折力変化は投影対物レンズのペッツヴァル和に影響を及ぼす。ペッツヴァル和の値は像面湾曲の指標である。像面湾曲という用語は、頂点の湾曲がペッツヴァル湾曲と呼ばれている曲面の上に光軸に直角な物体平面が結像される結像誤差を意味する。ペッツヴァル湾曲はペッツヴァル和と最終表面の材料の像側屈折率の積によって与えられる。

国際公開第２００５／０７１４９１Ａ２号パンフレットは、制御された方式で浸漬液体中の温度分布を調節できる策を開示している。その目標は概して均一な、または少なくとも回転対称の温度分布である。これは光の縞の形成を妨げる。浸漬液体の温度分布が操作時間を通して像面湾曲は生じないように一定に保たれることが可能となっても、未解決で残る。

さらに、わずかな像面湾曲を修正するために投影対物レンズ内の投影光の波長を低い開口数で調整することが当該技術で知られている。レンズ材料のばらつきのせいで、これは界面における屈折率の比、したがってペッツヴァル和を変える。さらに、波長の調整によって誘起された結像誤差を修正するために追加のＺマニピュレータが操作されなければならない。

しかしながら、日常的に光源として使用されるレーザの波長は極めて限られた量しか調整できない。さらに、大きな波長変化はまた、投影対物レンズの光学要素の透過率を許容不可能な程に低下させる。したがって、単に波長を変えることによって、通常では媒質の温度変化によって引き起こされるようなペッツヴァルの大きな変化を補償することは不可能である。

投影対物レンズ内の像面湾曲を修正するために、光軸に直角な方向に沿って２つの非球面で非回転対称の光学要素を移動させることは欧州特許第０８５１３０４号明細書から知られている。

その上、最終レンズの材料の屈折率よりも小さい開口数を備えた液浸対物レンズでは、温度で誘起される像面湾曲の変化は生じない。これは、最終レンズの像側にある表面がそこでは平面であり、したがって浸漬媒質が屈折力を伴わない平面平行のプレートを形成することが原因である。加熱が原因で生じる平面の屈折率の変化はテレセントリックである光線経路内の球面収差を対象物側で生じるに過ぎず、これらは従来のＺマニピュレータで十分に修正される。

既に述べられたように、正の屈折力を備えた媒質の温度変化は概してペッツヴァル和の減少を引き起こす。マニピュレータの補助によってペッツヴァル和の減少が達成されるに過ぎないとすれば、投影対物レンズの基本状態にマニピュレータを展開すること、および媒質が加熱されるときにマニピュレータの展開を減少させることが有利である。

マニピュレータの制御は概して、それ自体知られているセンサを使用した像面湾曲の反復測定によって、または動作状態を表情報と整合させることによって実施される。そのため、例えば、投影露光装置の操作中の媒質の加熱が判定される。特に、媒質の温度の直接測定、または照射角度分布や運転時間などのパラメータに基づいた推定がそのために適している。見出される加熱から、表に保持される情報との比較によって像面湾曲が判定される。

必要な修正は測定によって事前に判定され、照射角度分布、マスクの透過率、ダイヤフラムの開口、走査速度、その他の動作パラメータなどのパラメータによって決まる。

しかしながら、温度で誘起される像面湾曲を修正するために、投影対物レンズ内の媒質の温度および／または屈折率が測定される制御ループを使用することも可能である。マニピュレータは測定された値の関数として調節される。測定については光線経路内で、さらに温度および／または屈折率の勾配の形成のせいで複数の位置で実施されることが必然的に最も有利である。しかしながら大きな容積にわたってこれらの量を測定することは比較的多大な費用を必要とする。したがって、屈折率分布を判定するときにシミュレーションまたは表に保持された実験に基づく値を使用するようにしてもよい。これの代替策として、測定することが容易な、例えば投影対物レンズの外側での定量値から媒質の温度と屈折率の分布を推定することが可能である。

本発明の他の特徴および利点は図面を参照した以下の例となる実施形態の説明の中で見出されるであろう。

図１は全体として１０で示されるマイクロリソグラフィ投影露光装置を通る経線方向の断面を極めて概略的な表現で示している。投影露光装置１０は投影光１３を発生させるための照射装置１２を有し、これが光源１４、１６で示される照射光学要素と視野絞り１８を含む。表わされている例の実施形態では、投影光は１９３ｎｍの波長を有する。もちろん、他の波長、例えば１５７ｎｍまたは２４８ｎｍを使用することも可能である。

投影露光装置１０はさらに、レンズ、ミラー、またはフィルタ素子などの多数の光学要素を含む投影対物レンズ２０を有する。これらの例として３つのレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３が図１に表わされている。投影対物レンズ２０は、投影対物レンズ２０の物体平面２２内に配置されるマスク２４を、例えばフォトレジストで構成されるであろう光感受性層２６の上に結像させるために使用される。層２６は投影対物レンズ２０の像平面２８内に配置され、支持体３０上に設けられている。

支持体３０は、平たい箱状で上部の開いた容器３２の底に固定され、これが移動デバイスの補助で像平面２８に平行に（詳細に表わされていない方式で）移動させられる。容器３２は浸漬液体３４で満たされており、それにより、投影露光装置１０の操作中に投影対物レンズ２０の、像側にある最終レンズＬ３が浸漬液体３４の中に浸される。表わされている例の実施形態では、像側にある最終レンズＬ３は１９３ｎｍの波長で屈折率ｎ_CaF2＝１．５０１４を有するフッ化カルシウム（ＣａＦ₂）で構成される。

浸漬液体は１．５よりも大きい屈折率ｎ_Lを備えた特に高屈折率の浸漬液体である。そのような浸漬液体の例は８５重量％のリン酸（Ｈ₃ＰＯ₄）と１５重量％の水の混合物である。１９３ｎｍの波長でこの混合物は屈折率ｎ_L＝１．５４を有する。このさらなる詳細は「Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ Ａｃｉｄ ａｓ ａ Ｈｉｇｈ−Ｉｎｄｅｘ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ」という表題の文献（Ｋ．Ｒ．Ｗｏｌｆ，２２ｎｄ Ａｎｎｕａｌ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｍａｙ ２００４，ｐｐ．４０〜４３）の中に見られる。１．６よりも大きい屈折率を備えた浸漬液体は国際公開第２００５／０７４６０６号パンフレットに述べられている。したがって、浸漬液体３４は像側にある最終レンズＬ３よりも高い屈折率を有する。

供給管路３６と放出管路３８を介して容器３２は循環ポンプ、浸漬液体３４を清浄化するためのフィルタ、温度調節器を含む処理ユニット４０に接続される（それ自体知られている方式であり、したがって詳細に表わされない）。

容器３２はまた、先行技術でそれ自体知られているように、供給管路３６と放出管路３８が像側にある最終レンズＬ３へ直接延ばされれば除外されてもよい。

表わされている例の実施形態では、レンズＬ３は像平面２８に向かって凹面になった表面Ｓを有する厚い凹凸レンズである。したがって、図１では真の縮尺で表わされていない空洞が表面Ｓと光感受性層２６の間に形成される。

最終表面Ｓの凹面湾曲のせいで、比較的小さい光線入射角度のみがそこに生じる。したがって、表面Ｓにおける反射損失は相応して小さい。したがって投影対物レンズ２０の光軸ＯＡに対して大きい開口角を備えた光線でさえも結像に寄与し、それにより、最大で浸漬液体３４の屈折率ｎ_Lまで広がる開口数が投影対物レンズ２０で達成される。

一方で浸漬液体３４の屈折率が物体側にあってこれに隣接するレンズＬ３の屈折率よりも高く、他方でレンズＬ３と浸漬液体３４の間の界面が凹面になっているので、空洞の中の浸漬液体３４は正の屈折力を備えた液体レンズ４４を形成する。投影操作中に液体レンズ４４の加熱が起こる。浸漬液体３４の比較的高い吸収のせいで、液体レンズ４４は像側にある最終レンズＬ３よりも一層強く加熱される。さらに、液体レンズ４４内の屈折率の温度依存性（波長λ＝１９３において約−１．０×１０^-4Ｋ^-1ｎｍ）はフッ化カルシウムのそれ（−２．９×１０^-6Ｋ^-1）よりも大きい。

この加熱によって浸漬液体３４の屈折率が低下する。したがって液体レンズ４４の屈折力もやはり下がる。液浸対物レンズ２０のすべての屈折作用光学要素の屈折力がペンツヴァル和に寄与するので、液体レンズ４４の屈折力のこの低下は。液浸対物レンズ２０のペンツヴァル和に影響を及ぼす。

液体レンズ４４の温度上昇によって引き起こされるペンツヴァル和の変化を防ぐために、温度変化にもかかわらず屈折力が変化しないように、液体レンズ４４自体が影響を受ける。これの代替策として、逆の正負記号を備えた一つまたは複数の屈折光学要素の屈折力を変えることによって液体レンズ４４の屈折力の変動を補償することが可能である。２つの前述の可能性が組み合わされることもやはり可能である。これは、液低レンズ４４の屈折力の変化が完全ではないが部分的にのみ妨げられることを意味する。その後、残りの屈折力変化は一つまたは複数の光学要素の逆の屈折力変化によって補償される。

「液体レンズ」という用語が以下で使用されるとき、これは浸漬液体３４によって形成される液体レンズ４４を意味することが第１に意図される。それでもなお、同じ対策が固体の浸漬媒質または投影対物レンズの内側の液体レンズにも同様に適用できることは理解されるべきである。この投影対物レンズの内側の液体レンズは、浸漬液体または投影対物レンズの内側の別の液体レンズの加熱から結果として生じる像面湾曲を修正するように意図されてもよい。

液体レンズまたは別の光学要素の屈折力を制御された方式で変えるために原理として２つの実行可能な方法があり、必要であればこれらを組み合わせることも可能である。一方で、屈折作用界面における屈折率の比の変化を介して屈折率に影響を与えることが可能である。他方で、屈折または反射作用界面の形状を変えてもよい。

作用が前記２つの原理に基づくマニピュレータの様々な例の実施形態が以下で詳細に説明される。これらのマニピュレータは多様なサブグループに組み合わされてもよい。各々のマニピュレータは像面湾曲の完全または部分的な修正のために独自または他のマニピュレータとの組み合わせで使用されてもよい。さらに、原理として、各々のマニピュレータは投影対物レンズ内で温度で誘起される以外の像面湾曲の修正のためにも使用できる。

１．屈折率の変化
１．１ 液体中への塩の導入
液体の屈折率を塩を導入することによって変えることが可能である。例えば、液体レンズ４４の温度が上昇し、したがって屈折率が低下すれば、屈折率がその本来の値に戻るように屈折率を上げる塩が浸漬液体に添加される。極めて一般的に、液体の屈折率が温度変化にかかわらず不変を保つように塩の添加がこのように制御される。

図１に示された投影露光装置では、塩は処理ユニット４０内の浸漬液体３４に添加される。

温度で誘起される像面湾曲を修正するように屈折力を変えるために浸漬液体３４中だけではなく、液浸対物レンズの内側の他の液体レンズ内に塩を添加することも可能である。

１．２ 混じり合わない浸漬液体
Ｍ１で示される図２に示されたマニピュレータでは、異なる屈折率を有して互いに混じり合わない２つ以上の浸漬液体３４ａ、３４ｂを液体レンズ４４に対して使用する。液体レンズ４４の平均屈折率、したがって屈折力が、温度で誘起される像面湾曲が修正されるように変えられる。

混じり合わない浸漬液体３４ａ、３４ｂはこれらの間に界面４６を形成し、これは図２に強調して示されるように概して緩やかに曲がっている。したがって屈折表面はこの割合によって変えられた形状を同時に有し、これは下記の２．１でさらに詳細に説明されるであろう。液体レンズ４４全体の屈折力はこのようにして２つの浸漬液体３４ａ、３４ｂの屈折率、それらの量、界面４６の形状によって決定される。

温度で誘起される像面湾曲を修正するように屈折力を変えるために、この手法は浸漬液体に対してのみ可能なのではなく、液浸対物レンズの内側の他の液体レンズに対しても同様に使用できる。

１．３ 浸漬液体を形成するための少なくとも２つの液体の均一な混合
異なる屈折率を備えた少なくとも２つの液体の均一な混合物を、浸漬液体３４として使用する。温度で誘起される屈折率の変化を補償するように、浸漬液体の屈折率が２つの液体の混合比を変えることによって変えられる。したがって、混合物の組成を、操作中に状態を変えるように構成させれば、液体レンズ４４の光学的特性を露光時間全体にわたって一定に保つことが可能である。

図１に示された投影露光装置では、少なくとも２つの液体は処理ユニット４０の中で一体に混合される。

温度で誘起される像面湾曲を修正するように屈折力を変えるために、２つの液体の混合は浸漬液体に対してのみ可能であるだけなく、液浸対物レンズの内側の他の液体レンズに対しても使用可能である。

最終レンズＬ３の曲面Ｓは、操作中に乱れた流れが生じることもあるという危険性を伴う。これは浸漬液体３４の粘度の制御された変更によって回避できる。この変更は、例えば、特定の屈折率を備えた液体が等しい屈折率であるが異なる粘度の２つの構成要素を順次含めることで実施可能である。液体の粘度は２つの構成要素の混合比を変えることによって変更される。

１．４ 気体の混合
投影対物レンズ１０内の少なくとも一つの曲面レンズの表面に隣接して気体があれば、この気体の屈折率を変えて屈折力変化を引き起こすことができる。したがってそのようなマニピュレータは像面湾曲を修正するために使用できる。

屈折力の変更は第１の気体を第２の気体で完全または部分的に置換することによって達成できる。これらの気体はそれらの屈折率で違いがある。部分的な置換は第１の気体と第２の気体の混合比を変えることに相当する。もちろん、２つを超える気体が混合されてもよく、または相互に完全に置換されてもよい。これらの気体は、例えば窒素、ヘリウム、または酸素であってもよい。

場合によっては、または追加として、中間の空間の屈折率もやはり気体の圧力を変えることによって影響を受けることがある。

異なる屈折率を備えた２つの気体のための２つの加圧気体容器４１ａと４１ｂが図１に概略的に配置されている。これらの気体はバルブ制御型供給部４２ａ、４２ｂを経由してレンズＬ１とＬ２の間の気密性の中間空間４３の中に導入されている。２つの気体の混合比はバルブを使用して調節される。中間空間４３の内側の圧力は、例えば、気体出口４５内のバルブを使用して調節される。

１．５ 液体の温度変化
原理では、光学要素（特にレンズやミラー）または光学要素間にある気体の温度を変えることによって屈折力の変化を作ることもやはり可能である。この目的のために、例えば、光学要素の光学的に使用される領域の近辺、特に周囲に加熱または冷却素子が配置されてもよい。これらは、例えば、先行技術でそれ自体知られているように層流の気体を光学要素の上に方向付ける。

場合によっては、または追加として、投影光の波長とは異なる波長を備えた光の第２の放射源を使用してレンズを故意に曝し、その位置で局所的に屈折率を変えるようにしてもよい。屈折率による屈折力の変化が温度で誘起される像面湾曲を低減させるように、屈折率の変更が用意される。

しかしながら、望ましい温度分布は比較的低速で設定されるので、レンズや他の光学要素の加熱で像面湾曲の迅速な修正は不可能である。

したがって、２つの光学要素の間、例えば２つのレンズの間の中間空間にとって液体で満たされることがさらに効果的である。組成の点で見ると、この液体は場合によって提供される浸漬液体と同じ液体であってもよい。この液体に隣接する少なくとも一つの表面はこのとき、この液体が液体レンズを形成するように湾曲を設けられる。中間空間の中の液体の制御された加熱または冷却によって、この液体レンズの屈折力を変えることが可能である。

操作中に投影光が通過すると液体自体が温まるので、温度で誘起される像面湾曲の自己調節型修正もまたこれによって可能である。極めて一般的に、マニピュレータ内の温度上昇は逆の正負記号を有するペッツヴァル和の変化をこのとき生じさせるはずであり、これは修正されるべき媒質中に誘導される。

浸漬液体３４によって誘導される像面湾曲の自己修正に関して、これは修正用液体レンズが負の屈折力を有することを意味する。適切に設計するば、修正用液体レンズの負の屈折力の変化はこのとき浸漬液体３４によって形成される液体レンズ４４の正の屈折力の変化を補償する。これは図３、４に示される一例の実施形態を参照してさらに詳しく下記で説明されるであろう。

図３は、像面湾曲を修正するために使用され、例えば図１のＭで示されるような投影対物レンズ２０内の位置に配置されてもよいマニピュレータＭ３を示している。

２つのレンズ４８はこれらの間に中間空間を形成し、これが液体５０で満たされる。表わされているこの例の実施形態では、２つのレンズ４８のうちの上側はフッ化カルシウムで構成され、下側のレンズは非晶質石英ガラスで構成される。これらのレンズ４８は周囲の密封要素５２によって独自のフレーム５１ａ、５１ｂ内にそれぞれ保持される。さらなる密封要素５２が２つのフレーム５１ａ、５１ｂを互いに密封する。これらの密封要素５２は、液体５０が中間空間から表に出ないことを確実にする。密封要素５２はさらに、これらがレンズ４８のどのような変形も引き起こさないように設計される。

これらのレンズ４８の間の中間空間を満たすための第１の通路５０がフレーム５１ｂ内に設けられる。他方のフレーム５１ａ内の第２の通路５６はオーバーフローと通気のために使用される。

中間空間を液体５０で満たすためにマニピュレータＭ３全体が図４に示されるように傾けられる。この方式で、曲面レンズ４８の間の中間空間は凹レンズ表面の下に充填中に逃げることのできない気泡を形成することなく満たされる。充填後に、通路５４、５６は閉じられ、投影操作中では閉じて保たれる。

図３に示されたマニピュレータＭ３の設計の代替例として、２つのレンズ４８が共通のフレーム内に保持されることももちろん可能である。このとき２つの個別フレーム間の密封要素は不要である。

２つのレンズ４８の異なる材料、したがって異なる屈折率のせいで、これらのレンズ４８の間に液体５０によって形成される液体レンズは、上側界面における屈折率の比が下側界面におけるよりも小さければ負の屈折力を有する。液体５０が投影光１３によって加熱されると、その屈折率が低下し、したがって液体５０によって形成される液体レンズの負の屈折力が低下する。この方式で、浸漬液体３４によって形成される液体レンズ４４の正の屈折力の低下を補償することが可能である。したがってペッツヴァル和は少なくともほぼ一定に保たれ、それにより、温度で誘起される像面湾曲は起こらない。投影対物レンズ２０はこのようにして、浸漬液体３４の温度および／または屈折率が詳細に知られることを必要とせずに自体を或る一定の程度に修正する。

図５はこの原理に従って動作する別の例のマニピュレータＭ５を、極めて概略的な表現で示している。浸漬液体３４によって形成された液体レンズ４４の最上部で凹面で境界を接するレンズＬ３の上に、中間空間が隣のレンズ４８’に向かって形成され、液体５０で満たされる。液体５０はレンズ４８’とＬ３よりも高い屈折率を有する。したがって液体５０によって形成される液体レンズは負の屈折力を有し、その一方で液体レンズ４４は正の屈折力を有する。温度上昇の事象で液体５０内と浸漬液体３４内の両方の屈折率が低下すれば、前述の自己修正が起こる。このとき、浸漬液体３４の加熱は許容不可能な像面湾曲につながらない。

図３、４を用いて示された例の実施形態では、レンズ４８の位置変化または変形、したがって結像誤差につながると思われる圧力変動を補償するために追加的な対策が設けられることが可能である。実現可能な対策の例は補償用容器、可撓性の密封用膜、および／またはバルブを使用した圧力補償を含む。圧力変動がそのような対策で信頼性良く阻止されることができなければ、圧力変動によって引き起こされる結像誤差を修正するために或る一定の環境下で追加的なマニピュレータが必要とされるであろう。

浸漬液体３４の加熱によって作り出される像面湾曲を修正するためにマニピュレータＭ３が使用されるべきであれば、マニピュレータＭ３の近接場配置が好ましい。この方式で、投影光は浸漬液体３４と同様にレンズ４８の間の中間空間内の液体５０を通過する。したがって、マニピュレータを図５に示されるマニピュレータＭ５に関するケースのように像側にある最終レンズＬ３の直ぐ隣に、または中間の像平面内に配置することが好都合である。しかしながら、しばしば、投影対物レンズはマニピュレータＭ３が中または近辺に配置されると中間の像平面を有さない。これらのケースでマニピュレータＭ３を配置するとき、投影光が投影対物レンズ２０の物体側の端部で一層高い強度を有することを考慮に入れるべきである。したがって、別の場合の等しい条件で、液体５０は投影対物レンズ２０の反対側端部の浸漬液体３４よりもさらに強く加熱される。

中間空間を充填するとき、および投影露光装置の操作中に脱気するときの両方で気泡が液体５０中に形成される。充填時の気泡形成は、中間空間がエッジや粗い表面をより少なくすることで低減される。図４を用いて説明された充填方法は気泡形成も妨げる。液体５０からの気体の放出を促進するために、充填するときに第２の通路５６にさらに負圧が加えられることもあり得る。

投影露光装置１０の耐用年数の間に老朽化や不純物汚染が原因で液体５０の屈折率が変化するので、液体５０は定期的間隔で入れ換えられるべきである。

上記で説明されたマニピュレータＭ３、Ｍ５では、液体５０が循環できないようにレンズ４８の間、またはレンズＬ３と４８’の間の中間空間は投影操作の間では閉じられる。これに代わる代替策として、中間空間が液体５０で漸次洗い流されるように中間空間が投影操作の間に開かれてもよい。

しかしながら、洗い流される中間空間における圧力変動は閉じた中間空間の中よりも大きい。このとき、圧力変動を抑制するための前述の対策が特に重要となる。

投影操作の間を通して中間空間を洗い流すことは気泡形成の危険性もやはり高める。したがって液体の流れは乱流ではなく層流でなければならない。液体の流路は最初に通気され、その後に外側から空気が入れないように閉じられる。さらに、隣合うレンズ群の表面は、可能性のある空気接続がレンズの表面に付着しないように構成される。例えば、液体に晒されないことがレンズの装着と密封にとって好都合である。流れを導くために、材料の浸食は液体の不純物汚染を阻止するように小さくすべきことをさらに考慮に入れなければならない。

循環する液体５０は、閉鎖系内よりもより容易に置換され、かつ投影操作中を通して連続的に置換されるという利点を有する。液体５０の一貫した純度はこの方式で確実にされる。

例えば光感受性層２６による浸漬液体３４の不純物汚染が十分な程度で防止できない場合、いくぶん高い吸収を達成するために液体５０を最初にドーパントで意図的に汚染させることが望ましい。このとき液体５０のドーピングは液体５０と浸漬液体３４が全体で一定の透過率を長期にわたって有するように投影操作の経過の中で調節される（概して減らされる）。この対策はさらに、本願明細書で主として取り組まれる温度で誘起される像面湾曲の修正とは無関係に便宜上使用されることもある。

概して、同じ組成を有することが浸漬液体３４と液体５０にとって最も好都合である。例えば、液体５０と浸漬液体３４が同じ容器から取られてもよい。これらが異なる容器から取られる場合、これらの容器の温度を確実に等しくすることが望ましい。これは、良好な熱接触を有するように、例えば、２つの容器を互いに直接隣接して置くか、または一方の容器を他方の容器の中に置くことで達成できる。

浸漬液体３４と液体５０が投影対物レンズ２０の内側で比較的遠く離れた位置に配置される場合、これらの液体が異なる温度となることを考慮に入れる必要がある。

加熱される液体によって、隣接するレンズ表面の温度も同様に上昇する。例えば多点装着のケースでは、これによって生じる変形が球面結像誤差を修正するために利用される。少数箇所で装着すれば、低次、例えば二次結像誤差を修正することができる。したがって、液体５０に隣接したレンズの装着は意図される効果に従って細心の注意を払って設計されるべきである。

図６は、温度で誘起される像面湾曲が自動的ではなく能動的制御によって修正されるマニピュレータＭ６の一例の実施形態を示している。ここでは浸漬液体３４によって形成される液体レンズ４４と、液体５０”によって形成される液体レンズの温度が温度センサ６０によって記録される。液体５０”の温度は加熱または冷却素子６２（単に概略的に示されている）の補助で変えられることもある。これには、例えば、層２６に感じられない光を液体５０”へ向ける外部光源を含む。制御器６４は液体５０”の温度を、浸漬液体３４の温度と所定の比（設定値６６）になるように調節する。この比は１：１であることが好ましい。

能動的制御の別の形態では、生じる像面湾曲が測定される。測定された像面湾曲の関数として、投影露光装置１０の操作時間とは無関係に像面湾曲が可能な限り小さく留まるように液体５０”によって形成される液体レンズの温度が制御される。

図３から５に示される一例の実施形態で起こるような調整なし修正のケースで、設計方針によって温度に影響を与えるために、例えば、適切に設計された受動的ヒート・シンクが支持体３０の領域に設けられてもよい。これらは、液体５０の修正効果が像面湾曲を小さく保つのに十分となるように浸漬液体３４の温度を下げる。ヒート・シンクではなく、追加の外部エネルギー供給を伴わずに液体５０”の温度を上げることが可能な器具を使用することもある。適切な例は例えばＴａ₂Ｏ₅の吸収層を含む。これは使用されていない投影光（例えば散乱光またはより高次の回折）を吸収し、それによって熱入力に導く。これの代替策または追加として、外部の無調整光源が液体５０”の温度を上昇させるようにしてもよい。

１．６ 液体または固形物の密度変化
液体または固形物の屈折率は、該当する媒質内の圧力に応じて決まる。したがって、誘発される密度変化を使用することによって望ましい方式で屈折率を意図的に変えることが実現可能である。そのような密度変化は媒質に圧力を与えることによって生成される。この方式で、例えば、音響光学変調器から知られているような音波を発生させることが可能である。図１はその例の方式で圧電結晶６３、６５を示しており、これらはレンズＬ１の円周の周囲に配置される。圧電結晶６３、６５は、光源１４によって生じるレーザ・パルスと同期してレンズＬ１の中に圧力波を発生させ、それによって屈折率を変えるように駆動される。

２．光学面の形状変化
上述されたように、光学要素の屈折力を、屈折または反射作用界面の形状を変えることによって変えるようにしてもよい。

２．１ 分離表面が可変形状を有する２つの浸漬液体
図７は上記の１．２で述べられた手法をさらに発展させたマニピュレータＭ７を示している。マニピュレータＭ７は２つのレンズ６７、６９を含み、これらの間に液体で満たされた中間空間がある。この中間空間は異なる屈折率を有する２つの液体５０ａ、５０ｂで満たされ、これらは薄い膜７０によって互いに分離される。膜７０の形状を、図７の７２で全体として示されるように電圧を印加することによって変えることができる。電圧を変えることによって、液体５０ａ、５０ｂの間の膜７０は、例えば７０’で示される形状へ変換させられる。膜の電圧制御型屈曲についての詳細は国際公開第２００５／０８１０６７Ａ１号パンフレットに述べられている。

液体５０ａ、５０ｂが異なる屈折率を有するので、膜７０の変形は屈折力の変化を引き起こし、これによって像面湾曲を修正できる。

液体５０ａ、５０ｂで満たされた中間空間は、図２に示された一例の実施形態におけるケースのように像側にある最終レンズＬ３と光感受性層２６の間の中間空間である。

２つの液体の間の膜を変形させる別の可能な方式はこれらの液体の圧力を変えることである。

図８ａは図７に類似した表現でマニピュレータＭ８を示しており、これは２つのレンズ８７、８９を含み、これらの間に液体で満たされた中間空間がある。この中間空間は異なる屈折率を有する２つの液体５０ａ、５０ｂで満たされ、これらは薄い膜８０によって互いに分離される。レンズ８９のためのフレーム８８は通路８２を有し、これを介して液体５０ｂの圧力を変えることが可能である。この方式では、液体５０ｂの圧力を変えることによって、図８ａの点線で示されるように、膜８０を変形させることが可能である。

図８ｂはマニピュレータＭ８の変形例（Ｍ８’で示される）を示しており、ここでは薄い膜８０が薄いレンズ８０’で置き換えられている。２つの通路８２ａ、８２ｂ（これを介して液体５０ａ、５０ｂの圧力を互いに別々に変えることができる）がレンズ８０’と平面平行プレート８９’のためにフレーム８８’内に形成される。

２．２ レンズの変形
レンズを変形させることによって、その屈折力を意図的に変えることが可能である。

張力または圧縮力（接線方向に作用することが好ましい）がレンズの周囲に加えられるフレームを備えたレンズを用いることが最も単純である。

レンズを変形させるために必要とされる圧力を、レンズの隣にある液体によって与えるようにしてもよい。

図９は２つのレンズ９０、９２を備え、これらのレンズの間に中間空間を形成するマニピュレータＭ９を示しており、この空間が液体５０で満たされ、外部から密封される。液体５０の屈折率は、レンズ９０、９２を構成する材料の屈折率よりもわずかしか異ならないことが好ましい。ここで圧力が液体５０に加えられると、レンズ９０、９２の互いに対向する表面が図９の点線９４で示されるように変形する。

液体５０に圧力を行使するために、液体５０は制御可能な圧力源と通路９６を介して連絡していることもある。

２．３ レンズ間の複数の中間空間の可変充填
図１０は異なる曲面を備えた４つのレンズ１００、１０２、１０４、１０６を有するマニピュレータＭ１０を示している。隣合うレンズの対がそれらの間で中間空間を形成し、これらの空間がバルブＶによって制御可能な管路系を介して、レンズ材料の屈折率から大きく異なり過ぎないことが好ましい屈折率の液体で互いに独立に満たされる。図１０に示された状態では、レンズ１００と１０２の間およびレンズ１０２と１０４の間の中間空間が液体５０で満たされ、その一方でレンズ１０４と１０６の間の中間空間は気体で満たされている。この管路系は液体供給部１０８、気体供給部１１０、液体と気体の共通の出口１１２を有する。

中間空間のうちのいずれが液体５０で満たされたかに応じて、隣合うレンズはペッツヴァル和に異なる寄与を与える。したがって、たとえ連続的ではなくても少なくとも個別の像面湾曲の低減が可能である。

もちろんこのマニピュレータは２つまたは３つ以上の中間空間を有することも可能であり、これらは互いに隣合うことを必要としないが、投影対物レンズ２０を横断して分配して配置されてもよい。

２．４ 同期して移動させられる非球面
非球面は、光学的に活性な表面にわたってその湾曲が連続的に変化するという特性を有する。非球面の表面がこの表面の外側遠方にある回転軸の周囲で回転させられるように適切に組み合わされ、それにより、これらが異なる頂点半径となれば、そのような配列でペッツヴァル和に影響を与えることが可能であり、したがって像面湾曲を修正することが可能である。同様の原理が、例えば眼球の屈折を判定するために使用されるアルバレス・レンズに使用される。しかしながら、これらのレンズは回転させられないで光軸に直交する平面内で並進で移動させられる。この知られている手法についての詳細は前述の欧州特許第０８５１３０４号明細書に見られる。

作用が回転非球面の原理に基づくマニピュレータの一例の実施形態は図１１ａ、１１ｂを参照して下記で説明される。

図１１ａ、１１ｂはマニピュレータＭ１１の極めて単純化された断面を２つの異なる構成で示している。マニピュレータＭ１１は２つの非球面の凹凸メニスカス・レンズＬ１１０、Ｌ１１１を有する。２つのメニスカス・レンズＬ１１０、Ｌ１１１はそれぞれ非球面１１０ａ、１１１ａと球面１１０ｂ、１１１ｂを有する。非球面１１０ａ、１１１ａの形状は図１２、１３を参照して下記でさらに詳細に説明される。

２つのメニスカス・レンズＬ１１０、Ｌ１１１の球面１１０ｂ、１１１ｂは、メニスカス・レンズＬ１１０、Ｌ１１１が回転軸の周囲でＹ方向に回転させられるように、玉軸受けまたは転がり軸受け（図示せず）の補助で案内させられる。メニスカス・レンズＬ１１０、Ｌ１１１の他の軸受けは図１４から２０を参照して下記で説明される。回転軸は球面１１０ｂ、１１１ｂの湾曲のそれぞれの中心をそれぞれ含む。メニスカス・レンズＬ１１０、Ｌ１１１の回転運動は図１１ａに矢印１１４、１１６で示される。

メニスカス・レンズＬ１１０の非球面１１０ａがＸ座標の増大と共に増大する湾曲を有することが図１１ａに見られる。下記で図１２、１３を用いて説明されるように、このケースでは湾曲はＸ方向に沿ってのみでなく、これに直角の方向、すなわちＹ方向に沿ってもやはり増大する。第２のメニスカス・レンズＬ１１１については逆のことが当てはまり、それにより、湾曲はＸ座標が減少するにつれてＸ、Ｙ方向で増大する。

この方式で、２つのメニスカス・レンズＬ１１０、Ｌ１１１の全体的行動は少なくとも近似して回転対称である。この近似はメニスカス・レンズＬ１１０、Ｌ１１１が薄くなり、Ｚ方向でこれらの互いの間隔が小さくなるにつれてさらに向上する。

ここで２つのメニスカス・レンズＬ１１０、Ｌ１１１が湾曲の中心の周囲で矢印１１４または１１６で示される方向に回転させられれば、これは非球面１１０ａ、１１１ａに影響を及ぼすに過ぎない。球面１１０ｂ、１１１ｂはそれらの効果を変えず、なぜならばそれらの湾曲の中心が回転軸上にあるからである。

しかしながら回転によって、メニスカス・レンズＬ１１０の非球面１１０ａは光路を区切るダイヤフラム１１２に対して、さらに大きな湾曲を備えた領域が光路に入るように移動させられる。具体的例示のために、メニスカス・レンズＬ１１０の元の位置は図１１ｂに点線で表わされている。同じことが第２のメニスカス・レンズＬ１１１についても当てはまる。２つのメニスカス・レンズＬ１１０、Ｌ１１１を図１１ｂに示された様式で回転させることによって、マニピュレータＭ１１はさらに高い屈折力をこのようにして与えられる。この屈折力の変化は２つのメニスカス・レンズＬ１１０、Ｌ１１１の段階的な回転によって任意に調節される。

マニピュレータＭ１１は特に、投影対物レンズ２０の湾曲した瞳の中に配置されるために適している。これは、マニピュレータＭ１１内の非球面レンズＬ１１０、Ｌ１１１が光軸に対して直角に動かされるのではなく光軸に直角な軸の周囲で回転させられるという事実に関連する。レンズＬ１１０、Ｌ１１１の表面１１０ａ、１１０ｂと１１１ａ、１１１ｂが投影対物レンズ２０の瞳の湾曲に最適に適合させられれば、この適合は回転処理の後でもやはり保持される。瞳の湾曲に適合させたそのような光学要素の設計は、光軸に対して直角な平面内で並進で移動させられる非球面のケースでは不可能である。

ここで非球面１１０ａ、１１１ａの特定の形状が図１２、１３を参照してさらに詳細に説明される。

図１２は円錐形にされた表面１２０の部分を示しており、これの対称軸１２２はＸ方向に平行に整列させられる。

作成された表面１２０上を、ＸＺ平面に平行の中央平面と表面１２０の交差で与えられる線１２４に沿って移動すると、Ｘ方向でのこの線上の湾曲はゼロに等しい。しかしながらこれに直交するＹＺ平面では、減少するＸ座標と共に湾曲は連続的に増大する。したがって、表面１２０はその湾曲が一方向で一定（すなわち無限）であり、これに直角な方向で連続的に減少するという特性を有する。

湾曲がますます大きくなるように円錐形の作成された表面１２０の対称軸１２２が曲げられれば、作成表面１２０は図１３に示された表面１２０’へと変換される。線１２４に相当する線１２４’上を移動すると、ここでは湾曲は減少するＸ座標と共にＸＺ平面とＹＺ平面の両方で連続的に増大する。

非球面１１０ａ、１１１ａは正確にこの特性を有し、したがって、作成表面１２０’のセグメント１２６として記述することが可能である。この点でこの状態はカタツムリの殻の幾何学形状に匹敵し、カタツムリの殻の先端に向かってカタツムリの殻の回旋上を移動するとき、その湾曲は同様に２つの互いに直交する方向で減少する。

単に正確を期すために、より良い明瞭化を目的として非球面１１０ａ、１１１ａの湾曲が極めて強調して表わされていることが述べられるべきである。回転させるときの湾曲の極めてわずかの変化がマニピュレータＭ１１を用いて像面湾曲を修正可能なために十分である。回転角もやはり図１１ｂに強調して表わされている。或る一定の環境下では、修正効果を達成するためにメニスカス・レンズＬ１１０、Ｌ１１１を数分の１度回転させることで十分である。この小さい回転角度が理由で、２つのメニスカス・レンズＬ１１０、Ｌ１１１のうちの単に一方を回転させること、または傾けることによって回転運動に近似させることでさえ十分である。たとえマニピュレータが２つではなく一つの非球面レンズのみを有するとしても、像面湾曲はこのレンズによって導入される非点収差が許容可能であるときにこのレンズの運動によって効果的に修正されることが可能であり、または追加的な対策によって修正される。

一つまたは２つの非球面レンズの前述の運動が作り出され得るこの方式のいくつかの変形例が下記で簡単に説明される。より良い明瞭化のために、このケースでは非球面は波のようにうねった表面として示されることがある。

図１４に示された変形例では、２つの非球面レンズＬ１４１、Ｌ１４２はフレームワーク１４４を介して互いに堅固に接続される。２つのレンズＬ１４１、Ｌ１４２の回転軸１４６はフレームワーク１４４を変更することによって可変調節される。これは修正のために利用される追加的な自由度を提供する。

図１５は、非球面レンズＬ１５１を傾けるために、レンズを保持する内側リングが光軸に平行に整列した３つの直線アクチュエータ１５２、１５４、１５６を介して外側リング（図示せず）に対して動かされる変形例を示している。アクチュエータ１５２、１５４、１５６は光軸に沿ったレンズＬ１５１の移動（これ自体は像面湾曲の修正にとって必要ではない）のみでなく、光軸に対する傾斜もやはり可能にする。まさにその原理から回転ポイントはレンズＬ１５１に比較的近接して存在するが、しかしこれは像面湾曲の最適な修正にとってしばしば最適ではない。もちろん、第２の非球面レンズもやはりこの方式で動かされる。

図１６は、非球面レンズＬ１６１、Ｌ１６２から比較的遠く離れた軸の周囲で回転運動が可能である変形例を示している。レンズＬ１６１、Ｌ１６２のためのアクチュエータ１６４ａ、１６４ｂと１６６ａ、１６６ｂはここでは、これらの経線方向の軸が共通の回転軸１６８で交差するように設計される。

同様の効果は、図１７の側面図と図１８の平面図の非球面レンズＬ１７１に関して概略的に示されるように板バネ１７２ａ、１７２ｂを使用して達成させることもやはり可能である。

概して、２つの非球面レンズを回転または傾斜可能なために２つのアクチュエータが必要とされる。それにもかかわらず、運動が機能的に連結されなければならないので、単一のアクチュエータのみを作動させることもある。このとき、これは適切な伝動装置を介して両方の非球面レンズに同時に作用するであろう。

図１９に示された変形例では、３つの直線アクチュエータ１９２、１９４、１９６がボールジョイントを介して一方では懸架装置（図示せず）、他方では非球面レンズＬ１９１へ接続され、それにより、レンズＬ１９１の回転運動は自在に選択可能な回転ポイントの周囲で実施される。もちろん、直線アクチュエータ１９２、１９４、１９６ではなく他のアクチュエータ、例えば電気的に屈曲可能な屈曲ロッドを使用することもやはり可能である。

図２０は光軸に対して直角な傾斜軸の周囲で非球面レンズＬ２０１を傾ける特に単純な方式を示している。この目的のために、内側リングが固定された関節部２０２を介して外側リングに対して装着される。調節移動は直線アクチュエータ２０４によってもたらされる。回転軸は関節部２０２を調節することによって変更される。

図２１に示された変形例では、非球面レンズＬ２１１はレンズの円周部を通って延びる回転軸の周囲で回転させられる。この目的のために、レンズＬ２１１を保持する内側リングが互いに対向する回転ピン２１２、２１４に接続され、これらが玉軸受け２１６、２１８の中に保持される。

２．５ 能動ミラー
反射屈折投影対物レンズでは、投影対物レンズの設計によって引き起こされる像面湾曲を修正するために曲面ミラーが使用される。そのような曲面ミラーがその（頂点の）湾曲もやはり変えられるように能動ミラーとして設計されれば、温度で誘起される像面湾曲がそのようなミラーによって効果的に修正される。

像面湾曲自体を変えるために、近視野ミラーの湾曲を変えることが有利であろう。しかしながら従来式の投影対物レンズでは、概してそのような近視野ミラーは無い。暗くされていない系では近視野ミラーは軸外で使用されて断片で生成されるのみであり、それにより、変形に関するとこのケースでは単純に半径を変えるのに概して不十分である。そうではなく、このミラーは概して非球面の表面の変更に加えて、変えられた位置もやはり有するべきである。

２．６ 他の対策
像面湾曲を修正するためのマニピュレータは屈折光学要素のセットによって、例えば屈折力が互いに異なる複数のフレネル・レンズの方式で形成されることもやはり可能である。この目的のために、マニピュレータは交換ホルダを含み、これでもって意図される屈折光学要素が光路の中に導入される。交換ホルダは例えば回転式ホルダであってもよく、これでもって回転式ホルダによって保持される複数の屈折光学要素のうちの一つがそれぞれ回されて光路の中に入れられる。

もちろん、屈折光学要素ではなく多様な屈折力を備えたペッツヴァル・レンズのセットを使用することもやはり可能である。

さらに、像面湾曲はレチクルを曲げることによって防ぐことも可能である。

３．誘発結像誤差の回避
上記で説明されたこれらのマニピュレータでもって、液体レンズが加熱されると常套的に起こる湾曲などの大幅な像面湾曲でさえ効果的に修正することが可能である。しかしながら、マニピュレータ自体が或る一定の環境下で追加的な修正対策を必要とする新たな結像誤差を導入することもある。

厚さが可変である液体平面プレートを、球面収差を修正するために使用することもある。単純な輪郭表現を用いて図２２は、２つの平面平行プレート２２２、２２４の間で液体２２０で満たされる平面平行の中間空間が、供給部（図示せず）を介して液体２２０を添加または除去することによって変えられる光軸沿いの寸法を有する方式を示している。中間空間内の液体の量の変更を可能にするために、２つの平面平行プレート２２２、２２４のうちの少なくとも一つは光軸に沿って動かされるように投影対物レンズ２０内で保持されなければならない。

温度で誘起される像面湾曲にとって可能な限り小さくなるように優先順位を保たれることが必然的に最も好都合である。

この目的のために、例えば、以下の対策のうちの一つまたは複数が実施されてもよい。
・回転容器を使用して液体を混合する。
・液体充填される中間空間の形状を、液体が一層良好に混合されるように確立する。
・像側にある最終レンズのケースでは、これとウェハの間の中間空間を、規定された層流が設定されるように浸漬液体が流れる。
・液体の層流のみが可能となるように液体に、隣接するレンズ表面の光学的に使用されない部分を構成させる。通路または一種の排液路がこの目的のために使用されてもよいが、役立たない領域は回避されるべきである。

照射システムと投影対物レンズを備えた投影露光装置の概略の表現を経線方向断面で示す図である。 温度で誘起される像面湾曲を本発明の第１の例示的実施形態に従って修正するためのマニピュレータを経線方向に通る断面図であって、異なる屈折率を備えた２つの混じり合わない浸漬液体が浸漬空間の中に導入される。 温度で誘起される像面湾曲を本発明の第２の例示的実施形態に従って修正するためのマニピュレータを経線方向に通る断面図であって、液体レンズの温度が変えられることが可能である。 液体で満たす間の傾斜した位置で図３のマニピュレータを示す図である。 図３および４に示されたマニピュレータの機能原理を説明するための簡略化された経線方向の断面を示す図である。 図３および４に示されたマニピュレータの変形例を経線方向に通る断面図であって、液体レンズの温度を制御するための制御ループを備えている。 温度で誘起される像面湾曲を本発明の第３の例示的実施形態に従って修正するためのマニピュレータを経線方向に通る断面図であって、電界を発生させることによって２つの液体の間の膜の形状が変えられることが可能である。 温度で誘起される像面湾曲を本発明の第４の例示的実施形態に従って修正するためのマニピュレータを経線方向に通る断面図であって、液体のうちの一方の圧力を変えることによって２つの液体の間の膜の形状が変えられることが可能である。 温度で誘起される像面湾曲を本発明の第５の例示的実施形態に従って修正するためのマニピュレータを経線方向に通る断面図であって、両方の液体の圧力を変えることによって２つの液体の間の薄いレンズの形状が変えられることが可能である。 温度で誘起される像面湾曲を本発明の第６の例示的実施形態に従って修正するためのマニピュレータを経線方向に通る極度に単純化された断面図であって、液体を封入する２つのレンズの形状が液体を変えることによって変えられることが可能である。 温度で誘起される像面湾曲を本発明の第７の例示的実施形態に従って修正するためのマニピュレータを経線方向に通る断面図であって、レンズ間の複数の中間空間が互いに無関係に液体で満たされる。 温度で誘起される像面湾曲を本発明の第８の例示的実施形態に従って修正するためのマニピュレータを経線方向に通る断面図であって、２つの非球面レンズが互いに同期して回転させられることが可能である。 ２つの非球面レンズを回転させた後の図１１ａのマニピュレータを示す図である。 円錐形に作成された表面を示す図である。 図１２に示された作成表面から湾曲によって生成される作成表面を示す図である。 ２つのレンズを同期して回転させるための関節部のメカニズムの輪郭表現を示す透視図である。 レンズを傾斜させるための関節部のメカニズムの輪郭表現を示す透視図である。 共通の回転軸の周囲で２つのレンズを回転させるための関節部のメカニズムの断面表現を示す図である。 板バネでレンズを回転させるための関節部のメカニズムの断面表現を示す図である。 図１７に示された関節部のメカニズムの平面図である。 レンズの回転に関する関節部のメカニズムの概要を表現する透視図である。 単純な傾斜メカニズムの単純化した断面を表現する図である。 レンズの対称軸に対して直角に延びる回転軸の周りでのレンズの回転に関する単純な回転メカニズムの単純化した断面を表現する図である。 球面収差の修正のための修正デバイスを通る単純化した経線方向断面を示す図であって、この修正は像面湾曲を誘起する。

Claims (54)

1. マイクロリソグラフィ投影露光装置であって、
   ａ）曲面（Ｓ）を備えたレンズ（Ｌ３）を有し、
   像平面（２８）上に対象物（２４）を結像させる
   投影対物レンズ（２０）と、
   ｂ）前記対象物（２４）を結像させるために使用可能な領域にわたって前記曲面（Ｓ）に直接隣接する液体または固体の、２００ｎｍ未満の波長において前記レンズよりも高い屈折率を有する媒質（３４）と、
   ｃ）投影操作中に前記媒質（３４）の加熱によって引き起こされる像面湾曲を低減させるための調節可能なマニピュレータ（Ｍ）と
   を有し、
   前記マニピュレータが、光軸に対して直角な回転軸の周囲で回転運動させられる場合に異なる頂点半径を表わすように形作られる少なくとも一つの非球面レンズ（Ｌ１１０、Ｌ１１１）を有し、
   前記回転軸が前記少なくとも一つの非球面レンズの外側にある投影露光装置。
2. 前記媒質（３４）の前記屈折率が１．５よりも大きく、特に１．６よりも大きい請求項１に記載の投影露光装置。
3. 前記レンズが前記投影対物レンズ（２０）の像側の最終レンズ（Ｌ３）であり、前記媒質が像側の最終レンズ（Ｌ３）と前記像平面（２８）の間に配置される浸漬液体（３４）である請求項１または２に記載の投影露光装置。
4. 前記マニピュレータ（Ｍ）が前記媒質以外の光学要素の屈折力に対して作用する請求項１から３のいずれか１項に記載の投影露光装置。
5. 前記投影対物レンズが中間の結像を有し、この中またはこの近辺に前記光学要素が配置される請求項４に記載の投影露光装置。
6. 前記媒質が正の屈折力を有し、前記光学要素が負の屈折力を有する請求項４または５に記載の投影露光装置。
7. 前記媒質が負の屈折力を有し、前記光学要素が正の屈折力を有する請求項４または５に記載の投影露光装置。
8. 前記光学要素が液体である請求項４から７のいずれか１項に記載の投影露光装置。
9. 前記マニピュレータが前記光学要素の屈折率を変える請求項４から８のいずれか１項に記載の投影露光装置。
10. 前記マニピュレータ（６３、６５）が前記光学要素に対して圧力を加える請求項９に記載の投影露光装置。
11. 前記光学要素が２つのレンズ（Ｌ１、Ｌ２）の間の気体で満たされた中間空間（４３）によって形成される請求項９に記載の投影露光装置。
12. 前記気体が異なる成分を備えた少なくとも２つの構成要素で構成され、前記マニピュレータが前記２つの構成要素の混合比を変えるための器具（４１、４１ｂ、４５）を含む請求項１１に記載の投影露光装置。
13. 前記マニピュレータが前記液体の化学組成を変えるための器具を含む請求項８または９に記載の投影露光装置。
14. 前記マニピュレータ（Ｍ３、Ｍ５、Ｍ６）が前記液体の温度に影響を及ぼす請求項８または９に記載の投影露光装置。
15. 前記液体（５０”）の温度を制御するための制御ループ（６０、６２、６４、６６）を有する請求項１４に記載の投影露光装置。
16. 前記制御ループが前記像面湾曲を測定するためのセンサを有する請求項１５に記載の投影露光装置。
17. 前記液体が第１の液体成分と追加的な媒質を含み、前記マニピュレータが、前記第１の液体の中に前記追加的な媒質を導入することのできる供給器具を有する請求項８または９に記載の投影露光装置。
18. 前記追加的な媒質が前記第１の成分の中に可溶性の物質である請求項１７に記載の投影露光装置。
19. 前記追加的な媒質が異なる屈折率を備えた第２の液体成分である請求項１７に記載の投影露光装置。
20. 前記第１と第２の成分が均質に混ざる請求項１９に記載の投影露光装置。
21. 前記マニピュレータが前記第１と第２の成分の間の混合比に影響を及ぼす請求項２０に記載の投影露光装置。
22. 前記第１と第２の成分が、これらの成分の間に界面が形成されるように混じり合わない請求項１９に記載の投影露光装置。
23. 前記液体の粘度を変えるための器具を有する請求項８に記載の投影露光装置。
24. 前記液体が同じ屈折率と異なる粘度を備えた２つの成分を含み、前記マニピュレータがこれらの成分の間の混合比を変える請求項２３に記載の投影露光装置。
25. 前記マニピュレータが前記媒質の屈折力に対して作用する請求項１から３のいずれか１項に記載の投影露光装置。
26. 前記マニピュレータが前記媒質の屈折率に対して作用する請求項２５に記載の投影露光装置。
27. 前記媒質が液体である請求項２６に記載の投影露光装置。
28. 前記マニピュレータが、前記液体（３４）の化学組成を変えるための器具（４０）を有する請求項２７に記載の投影露光装置。
29. 前記マニピュレータが前記液体の温度に影響を及ぼす請求項２７に記載の投影露光装置。
30. 前記液体が第１の液体成分（３４ａ）と追加的な媒質（３４ｂ）を含み、前記マニピュレータが、前記第１の液体の中に前記追加的な媒質を導入する供給器具（４０）を有する請求項２７に記載の投影露光装置。
31. 前記追加的な媒質が前記第１の成分の中に可溶性の物質である請求項３０に記載の投影露光装置。
32. 前記追加的な媒質が異なる屈折率を備えた第２の液体成分（３４ｂ）である請求項３０に記載の投影露光装置。
33. 前記第１と第２の成分が均質に混ざる請求項３２に記載の投影露光装置。
34. 前記マニピュレータが前記第１と第２の成分の間の混合比に影響を及ぼす請求項３３に記載の投影露光装置。
35. 前記第１（３４ａ）と第２（３４ｂ）の成分が、これらの成分の間に界面が形成されるように混じり合わない請求項３２に記載の投影露光装置。
36. 前記液体の粘度を変えるための器具を有する請求項２７に記載の投影露光装置。
37. 前記液体が同じ屈折率と異なる粘度を備えた２つの成分を含み、前記マニピュレータがこれらの成分の間の混合比を変える請求項３６に記載の投影露光装置。
38. 前記マニピュレータが光学要素の光学表面（７０、８０）の形状を変える請求項４に記載の投影露光装置。
39. 前記表面が、一方が第１の媒質、他方が液体または気体の媒質の間の界面である請求項３８に記載の投影露光装置。
40. 前記光学要素が２つのレンズ（９０、９２）の間の中間空間内の液体（図９中の５０）であり、前記マニピュレータ（Ｍ９）が、前記２つのレンズ（９０、９２）のうちの少なくとも一方が変形させられるほど高い圧力を前記液体（５０）に加える請求項３９に記載の投影露光装置。
41. 前記マニピュレータ（Ｍ１０）がレンズ（１００、１０３、１０４、１０６）の間に少なくとも２つの中間空間を有し、これらが互いに無関係に気体または液体（５０）で満たされる請求項３９に記載の投影露光装置。
42. 投影露光装置が設計される光とは異なる波長を有する光が前記マニピュレータによってレンズ上に向けられる請求項１から４１のいずれか１項に記載の投影露光装置。
43. 前記少なくとも一つの非球面レンズ（Ｌ１１０、Ｌ１１１）が、前記回転軸（１６８）上にある湾曲の中心を備えた非球面（１１０ｂ、１１０ｂ）を有する請求項１から４２のいずれか１項に記載の投影露光装置。
44. 前記少なくとも一つの非球面レンズ（Ｌ１１０、Ｌ１１１）が、平面（ＸＺ）で形成される切断線（１２４’）上の湾曲が前記切断線（１２４’）に沿って、およびこれに直角な方向で連続的に変わるように形作られる非球面（１１０ａ、１１１ａ）を有する請求項１から４３のいずれか１項に記載の投影露光装置。
45. 前記光学要素がミラーである請求項３８に記載の投影露光装置。
46. 前記マニピュレータが交換ホルダを有し、これによって異なる屈折力を備えた屈折光学要素が光路の中に導入される請求項３８に記載の投影露光装置。
47. 前記曲面が規模で０．００１ｍｍ^-1よりも大きい湾曲を有する請求項１から４６のいずれか１項に記載の投影露光装置。
48. 前記投影対物レンズが少なくとも一つのさらなるマニピュレータ（２２０、２２２、２２４）を有し、これらでもって、前記像面湾曲を小さくするために前記マニピュレータ（Ｍ）の調節中に生じる結像誤差を修正することが可能となる請求項１から４７のいずれか１項に記載の投影露光装置。
49. 前記少なくとも一つのマニピュレータが球面収差を修正する請求項４８に記載の投影露光装置。
50. 前記少なくとも一つの別のマニピュレータが平面平行のプレート（２２４）を有し、これが光軸に沿って移動させられることが可能となるように配置される請求項４８または４９に記載の投影露光装置。
51. 液体（２２０）が２つの平面平行のプレート（２２２、２２４）の間に配置される請求項５０に記載の投影露光装置。
52. 前記マニピュレータ（Ｍ３、Ｍ５）内の温度上昇が、前記媒質中の温度変化によって誘起されるペッツヴァル和の変化と逆の正負記号を有するペッツヴァル和の変化を生じさせる請求項１から５１のいずれか１項に記載の投影露光装置。
53. マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物レンズ（２０）の光学要素（４４、５０”）内の温度変化によって誘起される像面湾曲を修正するための方法であって、
    ａ）前記像面湾曲を修正するためにマニピュレータ（Ｍ、Ｍ６）を用意し、
    ｂ）前記投影露光装置（１０）の操作中に前記光学要素（４４、５０”）の温度を測定し、
    ｃ）前記マニピュレータ（Ｍ、Ｍ６）を工程ｂ）で測定された温度の関数として調節し、
    前記マニピュレータが、光軸に対して直角な回転軸の周囲で回転運動させられる場合に異なる頂点半径を表わすように形作られる少なくとも一つの非球面レンズ（Ｌ１１０、Ｌ１１１）を有し、
    前記回転軸が前記少なくとも一つの非球面レンズの外側にあることを特徴とする方法。
54. マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影対物レンズの光学要素内の温度変化によって誘起される像面湾曲を修正するための方法であって、
    ａ）前記像面湾曲を修正するためにマニピュレータを用意し、
    ｂ）２つの露光処理の間の休止時間に前記投影対物レンズの像平面内の前記像面湾曲を測定し、
    ｃ）前記マニピュレータを前記ｂ）で測定された前記像面湾曲の関数として調節し、
    前記マニピュレータが、光軸に対して直角な回転軸の周囲で回転運動させられる場合に異なる頂点半径を表わすように形作られる少なくとも一つの非球面レンズ（Ｌ１１０、Ｌ１１１）を有し、
    前記回転軸が前記少なくとも一つの非球面レンズの外側にあることを特徴とする方法。

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