JP5319789B2 - 結像光学系及びこの種の結像光学系を有するマイクロリソグラフィ用の投影露光装置 - Google Patents

結像光学系及びこの種の結像光学系を有するマイクロリソグラフィ用の投影露光装置 Download PDF

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Description

本発明は、物体平面の物体視野を像平面の像視野内に結像する複数のミラーを有する結像光学系に関する。更に、本発明は、この種の結像光学系を有する投影露光装置、この種の投影露光系を用いて微細構造化構成要素又はナノ構造化構成要素を生成する方法、及び本方法によって製造される微細構造化構成要素又はナノ構造化構成要素に関する。
冒頭に示したタイプの結像光学系は、ＵＳ ２００６／０２３２８６７ Ａ１及びＵＳ ２００８／０１７０３１０ Ａ１から公知である。
ＵＳ ２００６／０２３２８６７ Ａ１ ＵＳ ２００８／０１７０３１０ Ａ１ ＵＳ ２００７−００５８２６９ Ａ１
本発明の目的は、小さい結像誤差と、管理可能な製造と、結像光に対する良好な収量との制御可能な組合せが達成されるような方法で冒頭に示した結像光学系を開発することである。
本発明により、上述の目的は、請求項１に開示する特徴を有する結像光学系による第１の態様に従って達成される。
本発明により、結像品質の比較的大きい損失なしに瞳掩蔽系において、言い換えれば、瞳掩蔽を有する結像光学系において連続的な反射面を有し、言い換えれば、光学的使用領域内に貫通開口部を持たない最後から２番目のミラーを構成することができることが認識された。それによって十分なミラー厚を有するこの最後から２番目のミラーの製造が容易になり、同様にこの最後から２番目のミラーの像平面に対面する側と像平面の間の十分に大きい間隔が与えられ、同時に瞳掩蔽のサイズが最小にされる。製造のこの容易化は、この最後から２番目のミラーが他のミラーと比較して肉薄であるミラー本体及び／又はミラー支持体上に配置される場合に特に重要である。
本発明により、冒頭で示した目的は、請求項２に開示する特徴を有する結像光学系による第２の態様に従って達成される。
瞳掩蔽に対する数値は、射出瞳において結像光学系の射出瞳の全面積に対して瞳掩蔽の理由から遮蔽される面積の比によってもたらされる。５％よりも小さい瞳掩蔽は、特に高い光収量を有する瞳掩蔽結像光学系を可能にする。更に、本発明による小さい掩蔽は、結像光学系の結像品質、特に結像コントラストに対して小さいか又は無視することができる影響をもたらすことができる。瞳掩蔽は、１０％よりも小さいとすることができる。瞳掩蔽は、例えば、４．４％又は４．０％とすることができる。瞳掩蔽は、４％よりも小さく、３％よりも小さく、２％よりも小さいとすることができ、更には１％よりも小さいとすることができる。結像光学系の瞳掩蔽は、ミラーのうちの１つにより、例えば、その貫通開口部により、又はその外縁により、又は物体視野と像視野の間の結像ビーム光路に配置された掩蔽遮光器又は絞りによって事前に判断することができる。
上述の２つの態様の一方による結像光学系のミラーのうちの少なくとも１つは、回転対称関数によって表すことができない自由曲面として設計された反射面を有することができる。
請求項３に記載の最後から２番目のミラーの作動間隔は、その製造を更に容易にする。作動間隔は、少なくとも２２ｍｍ、少なくとも４０ｍｍ、少なくとも６０ｍｍ、少なくとも８０ｍｍとすることができ、更には８５ｍｍとすることができる。作動間隔において更に大きい値も可能である。作動間隔は、像平面と、最も近いミラー、言い換えれば、投影光学系の最後から２番目のミラーの使用反射面のうちで像平面に最も近い部分との間の間隔として定められる。像平面は、結像光学系の最後から２番目のミラーに隣接する視野平面である。
請求項４に記載の最大入射角は、最後から２番目のミラー上の高反射コーティングの構成を容易にする。この最大入射角は、短い波長を有し、例えば、ＤＵＶ（深紫外）、ＶＵＶ（真空紫外）、又はＥＵＶ（極紫外）波長を有する結像光が使用される場合に特に有利である。特に、小さい許容入射角帯域幅を有し、それに応じて高い反射を有する多層コーティングを次に使用することができる。ビーム経路内で最後から２番目のミラー上の結像光の最大入射角は、結像光学系の子午断面内で３４．５°、３０°、２５°、２０°、１６．９°、又は１５．９°とすることができる。
請求項５に記載の最後から２番目のミラーの配列は、この最後から２番目のミラーと、最後から３番目のミラー及び最後から２番目のミラーの間の結像ビーム経路区画の前の結像ビーム経路のミラーとを保持するホルダを設計時に比較的小型にすることができる可能性をもたらす。
上述の変形として、請求項６に記載の最後から２番目のミラーの配列が可能である。
請求項７に記載の最後から３番目のミラーと最後から６番目のミラーの背中合わせの配列は、設置空間の良好な利用を有する結像光学系の小型構造をもたらす。
基本的に、背中合わせのミラー配列の代わりに、反射面がモノリシックな基部本体の両側に設けられる配列も可能であり、これは、ミラー配列のミラー面が次に置換されることに対応する。
請求項８に記載の少なくとも１つの中間像は、物体視野と像視野の間の結像ビーム光路の結像ビーム経路区画を結像光学系の更に別の構成要素の近くを通り越すように誘導する可能性をもたらす。中間像は、特に最後のミラーの貫通開口部の領域に配置することができ、それによって小さい瞳掩蔽が可能になる。結像光学系は、１つよりも多くの中間像を有することができ、特に、物体視野と像視野の間の結像ビーム光路内に２つの中間像を有することができる。複数の中間像は、結像誤差を補正するか又は含まれるミラー形状の設計を簡素化するために使用することができる。
請求項９に記載の少なくとも１つの横断又は交差領域は、コンパクトなビーム誘導を可能にする。結像光学系は、１つよりも多くのこの種の交差領域、特に２つ、３つ、又は４つの交差領域を結像ビーム経路区画の間に有することができる。交差領域のうちの１つ又は全ては、少なくとも部分的に空間的に互いに重なることができる。交差領域は、結像ビーム経路区画が全体で交差する領域を意味するように取られる。従って、定義により、ミラー上の反射において、結像ビーム経路区画は、この種の交差領域内では交差しない。
請求項１０に記載の開口数は、結像光学系の高い解像度を可能にする。開口数は、少なくとも０．４とすることができ、少なくとも０．５とすることができる。
請求項１１に記載の矩形視野は、結像光学系を使用する際にリソグラフィ工程の実施を容易にする。この種の矩形視野は、特に、結像光学系のミラーの反射面としての非回転対称自由曲面の使用によって得ることができる。ミラーのうちの少なくとも１つは、この種の自由曲面として構成することができる。像視野は、２ｍｍ×２６ｍｍ又は２．５ｍｍ×２６ｍｍの寸法を有することができる。
請求項１２に従って結像光学系を投影光学系として使用する場合には、特にその利点が際立つ。
本発明による結像光学系は、厳密に６個のミラーを有することができる。
本発明による投影露光装置の利点は、本発明による結像光学系に関して上述したものに対応する。投影露光装置の光源は、設計時に広帯域のものとすることができ、例えば、１ｎｍよりも大きく、１０ｎｍよりも大きく、又は１００ｎｍよりも大きいとすることができる帯域幅を有することができる。更に、投影露光装置は、異なる波長を有する光源で作動させることができるように設計することができる。特にマイクロリソグラフィに使用される他の波長における光源、例えば、波長３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、１２６ｎｍ、１０９ｎｍ、及び同じく特に１００ｎｍよりも短い例えば５ｎｍと３０ｎｍの間の波長を有する光源を本発明による結像光学系と共に使用することができる。
投影露光装置の光源は、５ｎｍと３０ｎｍの間の波長を有する照明光を生成するように構成することができる。この種の光源は、最小反射率を満足させるために小さい入射角許容帯域幅しか持たないミラー上の反射コーティングを必要とする。本発明による結像光学系と共に、小さい入射角許容帯域幅に対するこの要件は、満足させることができる。
対応する利点は、本発明による製造方法及びそれによって製造される微細構造化構成要素又はナノ構造化構成要素に適用される。
下記では、図面を用いて本発明の実施形態をより詳細に説明する。
ＥＵＶマイクロリソグラフィのための投影露光装置の概略図である。 結像ビーム経路を主ビームに対して示し（仮想的に）、更に複数の選択された視野点の上側及び下側のコマビームに対して示す図１に記載の投影露光装置における投影レンズ系として使用することができる結像光学系の実施形態の子午断面図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。 図２と類似の図に結像光学系の更に別の実施形態を示す図である。
マイクロリソグラフィのための投影露光装置１は、照明光又は結像光３のための光源２を有する。光源２は、例えば、５ｎｍと３０ｎｍの間、特に５ｎｍと１５ｎｍの間の波長範囲の光を生成するＥＵＶ光源である。光源２は、特に、１３．５ｎｍの波長を有する光源、又は６．９ｎｍの波長を有する光源とすることができる。他のＥＵＶ波長も可能である。一般的に、マイクロリソグラフィに対して使用することができ、適切なレーザ光源及び／又はＬＥＤ光源に対して利用可能なあらゆる波長（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、１２９ｎｍ、１０９ｎｍ）、例えば、可視波長又はそうでなければ他の波長でさえも、投影露光装置１内で誘導される照明光３において可能である。図１には、照明光３のビーム経路を極めて概略的に示している。
光源２から物体平面５の物体視野４に照明光３を誘導する上で照明光学系６が使用される。物体視野４は、投影光学系又は結像光学系７を用いて所定の縮小スケールで像平面９の像視野８内に結像される。像視野８は、ｘ方向に２６ｍｍの広がりを有し、ｙ方向に２ｍｍの広がりを有する。物体視野４及び像視野８は矩形である。図２及びそれ以降の図に図示の実施形態のうちの１つを投影光学系７に対して使用することができる。図２に記載の投影光学系７は、４倍だけ縮小する。他の縮小スケール、例えば、５×、８×、又はそうでなければ８×よりも大きい縮小スケールも可能である。図２及びそれ以降の図に記載の実施形態における投影光学系７内の像平面９は、物体平面５と平行に配置される。像平面９に結像されるものは、物体視野４と一致するレチクルとも呼ぶ反射マスク１０の一部分である。
投影光学系７による結像は、基板ホルダ１２によって保持されるウェーハの形態にある基板１１の面上で発生する。図１は、レチクル１０と投影光学系７の間に投影光学系７内を進む照明光３のビーム集中１３を略示しており、投影光学系７と基板１１の間に投影光学系７を射出する照明光３のビーム集中１４を略示している。図２に記載の実施形態における投影光学系７の像視野側の開口数（ＮＡ）は、０．５０である。図１では、この開口数を正確な縮尺で表していない。
投影露光装置１の説明及び投影光学系７の様々な実施形態の説明を容易にするために、図面内に直交ｘｙｚ座標系を提供しており、この座標系から図内に示している構成要素のそれぞれの位置基準が現れる。図１では、ｘ方向は、作図面と垂直にそれに向いて延びている。ｙ方向は、右に延び、ｚ方向は、下向きに延びている。
投影露光装置１は、スキャナ型のものである。投影露光装置１の作動中にレチクル１０と基板１１の両方がｙ方向に走査される。基板１１の個々の露光の合間にレチクル１０と基板１１とのｙ方向の段階的な変位が発生するステッパ型の投影露光装置１が可能である。
図２は、投影光学系７の第１の実施形態の光学設計を示している。図２は、図２のｙ方向に互いから分離した５つの物体視野点から射出する３つのそれぞれの個々のビーム１５のビーム経路を示している。これらの５つの物体視野点のうちの１つに属する３つの個々のビーム１５は、各場合に２つの物体視野点における３つの異なる照明方向に関連付けられる。投影光学系７の中心瞳掩蔽の理由から、投影光学系７の瞳平面１７内で瞳の中心を通過する主ビーム１６は、投影光学系７の実際の結像ビーム経路ではなく、仮想結像ビーム経路であり、従って、図２では、主ビーム１６を図式的な目的のみのために示している。これらの主ビーム１６は、物体平面５から発して最初に発散的に進む。下記ではこれを投影光学系７の入射瞳の負の後側焦点距離とも呼ぶ。図２に記載の投影光学系７の入射瞳は、投影光学系７内に位置せず、物体平面５の前のビーム経路に位置する。それによって例えば照明光学系６の瞳構成要素を投影光学系７の前のビーム経路における投影光学系７の入射瞳に配置することができ、この瞳構成要素と物体平面５の間に更に別の結像光学構成要素を置く必要がない。
図２に記載の投影光学系７は、物体視野４から発する個々のビーム１５のビーム経路内での配列の順序でＭ１からＭ６と順次番号が振られた合計で６つのミラーを有する。図２は、ミラーＭ１からＭ６、又はＭ５、Ｍ６の計算上の反射面を示している。図２の図に見られるように、これらの計算上の反射面の小さい領域のみが使用される。反射面のうちでこの実際に使用される領域のみが実際のミラーＭ１からＭ６内に実際に存在する。これらの有利反射面は、ミラー本体によって公知の方式で保持される。
投影光学系７の全ての６つのミラーＭ１からＭ６は、回転対称関数によって表すことができない自由曲面として設計される。ミラーＭ１からＭ６のうちの少なくとも１つがこの種の反射自由曲面を有する投影光学系７の他の実施形態も可能である。
この種の自由曲面は、回転対称反射面から製造することができる。マイクロリソグラフィのための投影露光装置の投影光学系のミラーの反射面のためのこの種の自由曲面は、ＵＳ ２００７−００５８２６９ Ａ１から公知である。
自由曲面は、次式（１）によって数学的に表すことができる。
Figure 0005319789
ここで、次式（２）が適用される。
Figure 0005319789
Ｚは、点ｘ，ｙ（ｘ2＋ｙ2＝ｒ2）における自由曲面の立ち上がり高さ（サジッタ）である。ｃは、対応する非球面の頂点曲率に対応する定数である。ｋは、対応する非球面の円錐定数に対応する。Ｃjは、単項式ＸmＹnの係数である。一般的に、ｃ、ｋ、及びＣjの値は、投影光学系７内のミラーの望ましい光学特性に基づいて判断される。単項式の次数ｍ＋ｎは、必要に応じて変更することができる。高次の単項式は、改善された像誤差補正を有する投影光学系の設計をもたらすことができるが、計算することがより複雑であり、ｍ＋ｎは、３と２０超の間の値を採用することができる。
自由曲面は、例えば、光学設計プログラム「ＣＯＤＥ Ｖ（登録商標）」のマニュアルに記載されているゼルニケ多項式によって数学的に表すことができる。代替的に、自由曲面は、２次元スプライン面を用いて表すことができる。この例は、ベジェ曲面又は不均一有理基底スプライン（ＮＵＲＢＳ）である。２次元スプライン面は、例えば、ｘｙ平面内の点網とそれに関連付けられたｚ値とにより、又はこれらの点とそれに関連付けられた勾配とによって表すことができる。スプライン面のそれぞれのタイプに基づいて、完全な面は、例えば、連続性及び微分可能性に関して特定の特性を有する多項式又は関数を用いた網点の間の内挿によって得られる。この例は解析関数である。
ミラーＭ１からＭ６は、入射するＥＵＶ照明光３に対してその反射を最適化するために複数の反射層を有する。反射は、ミラー面上の個々のビーム１５の入射角が垂直入射に近い程一層良好に最適化することができる。投影光学系７は、全ての個々のビーム１５において全体的に小さい反射角を有する。
投影光学系７のミラーＭ１からＭ６の反射面の光学設計データは、以下の表から推定することができる。これらの表のうちの最初のものは、光学構成要素の光学面及び開口絞りに対してそれぞれの頂点曲率の逆数値（半径）、及び物体平面から発するビーム経路内で隣接する要素のｚ間隔に対応する間隔値（厚み）を提供している。第２の表は、ミラーＭ１からＭ６に対して上記に提供した自由曲面式における単項式ＸmＹnの係数Ｃjを提供している。Ｎｒａｄｉｕｓは、この場合の標準化係数である。第２の表により、ミラーの基準設計から進めてそれぞれのミラーが偏心（Ｙ偏心）及び回転（Ｘ回転）された量をここでもｍｍで提供している。これは、自由曲面設計法における平行変位及び傾斜に対応する。この場合、変位はｙ方向に発生し、傾斜はｘ軸回りのものである。この場合、回転角を度で提供している。
（表）
Figure 0005319789
Figure 0005319789
（表の続き）
Figure 0005319789
Figure 0005319789
ミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ４、及びＭ６は、凹ミラーとして構成される。ミラーＭ２の曲率半径は非常に大きいので、図２ではほぼ平坦なミラーのように見える。ミラーＭ３及びＭ５は、凸ミラーとして構成される。
ミラーＭ１とＭ６及びＭ３とＭ６は、その反射面の向きに関して背中合わせに配置される。
ミラーＭ１からＭ５の光学的使用領域は、結像光の通過ためのいかなる貫通開口部も光学的使用領域内に持たず、言い換えれば掩蔽されない。ミラーＭ５、言い換えれば、物体視野４と像視野８の間の照明光３のビーム経路内で最後から２番目のミラーも、結像光又は照明光３の通過のための貫通開口部を持たない。言い換えれば、ミラーＭ５は、連続使用の反射面を有する。
ミラーＭ４とＭ５の間の結像ビーム経路内では、個々のビーム１５は、ミラーＭ６内の貫通開口部１８を通過する。ミラーＭ６は、貫通開口部１８の回りに使用される。従って、ミラーＭ６は、掩蔽ミラーである。
投影光学系７における結像ビーム経路における瞳平面１７は、ミラーＭ２とＭ３の間に位置する。瞳平面１７は、物体視野４とミラーＭ６の貫通開口部１８の間の結像ビーム経路にも位置する。瞳平面１７内には、投影光学系７の瞳の中心遮光のための掩蔽遮光器又は絞りを配置することができる。従って、掩蔽絞りは、貫通開口部１８の理由から物体視野４の結像に寄与しない瞳平面１７内の結像光３の中心領域を遮蔽する。
ミラーＭ４とＭ５の間の結像ビーム経路には、投影光学系７の中間像平面１９が位置する。それに関連付けられた中間像は、ミラーＭ６内の貫通開口部１８に隣接して位置する。その結果、この貫通開口部１８をミラーＭ８の使用反射面と比較して小さくすることができる。この投影光学系７では、中心瞳掩蔽、言い換えれば、投影光学系７の射出瞳内で貫通開口部１８又は掩蔽絞りによって遮蔽される区域のこの射出瞳の全面に対する比は、４．４％である。
像平面９とミラーＭ５の使用反射面のうちで像平面に最も近い部分との間の作動間隔ｄwは、２２ｍｍである。投影光学系７の全長、言い換えれば、物体視野４と像視野８の間の間隔に対するこの作動間隔ｄwの比は、１．３％である。
ミラーＭ５の領域における結像ビーム経路には、投影光学系７の更に別の瞳平面２０が位置する。ここには、絞りも配置することができる。
図２に示している子午平面内では、ミラーＭ３上の個々のビーム１５の入射角は、最大で３４．５°である。
結像ビーム経路区画２１は、結像ビーム経路内で最後から３番目のミラーＭ４と結像ビーム経路内で最後から２番目のミラーＭ５との間に延びている。この結像ビーム経路区画２１は、ミラーＭ４上の反射で始まり、ミラーＭ５上の反射で終了する。一方で、結像ビーム経路区画２１の前の投影光学系７の結像ビーム経路、言い換えれば、物体視野４とミラーＭ４とミラーＭ４の間の結像ビーム経路と、他方で、像視野８の領域における結像光束２２とは、結像ビーム経路区画２１の同じ側で誘導される。従って、物体視野４と最後から２番目のミラーＭ５とは、像視野８の中心を通って延び、かつ子午平面、言い換えれば、図２から図４の作図面に対して垂直である主平面２３の異なる側に配置される。
図３は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２に記載の投影光学系７のものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しない。
図３に記載の投影光学系７の光学設計データは、それらの構造に関して図２に記載の投影光学系７に対する表に対応する以下の表から推定することができる。
（表）
Figure 0005319789
Figure 0005319789
（表の続き）
Figure 0005319789
Figure 0005319789
図２に記載の投影光学系７に比較して図３に記載の投影光学系７では、ミラーＭ５が、主平面２３に関して鏡像反転で存在する。最後から２番目のミラーＭ５と物体視野４とは、主平面２３の同じ側に配置される。一方で物体視野４とミラーＭ２の間の結像ビーム経路と、他方で図３に記載の投影光学系７の像視野８の領域における結像光束２２とは、結像ビーム経路区画２１の異なる側で誘導される。結像ビーム経路区画２１と、Ｍ２とＭ３の間の更に別の結像ビーム経路区画２４とは、図３に記載の投影光学系７の結像ビーム経路内で交差する。
図３に記載の投影光学系７では、ミラーＭ２は凸ミラーとして構成される。ミラーＭ２の非常に大きい曲率半径の理由から、図３ではミラーＭ３は事実上平坦なミラーとして見える。
図３に記載の投影光学系７では、中間像平面１９は、事実上厳密にミラーＭ６内の貫通開口部１８のレベルに位置する。
図３に記載の投影光学系７における中心瞳掩蔽は、４．０％である。像平面９とミラーＭ５の使用反射面のうちで像平面に最も近い部分との間の作動間隔ｄwは、８５ｍｍである。図３に記載の投影光学系７の全長に対する作動間隔ｄwの比は、３．７％である。図３に示している子午平面内では、ミラーＭ５上の個々のビーム１５の入射角は、最大で１６．９°である。
図４は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２及び図３に記載の投影光学系７を参照して上述したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しない。
図４に記載の投影光学系７の光学設計データは、それらの構造に関して図２及び図３に記載の投影光学系７に対する表に対応する以下の表から推定することができる。
（表）
Figure 0005319789
Figure 0005319789
（表の続き）
Figure 0005319789
Figure 0005319789
図４に記載の光学投影系７では、中間像平面１９と像視野８の間の結像ビーム経路は、図３に記載の投影光学系７のものに対応する。
物体視野４とミラーＭ５は、主平面２３の異なる側に配置される。
図４に記載の投影光学系７では、一方でミラーＭ１とＭ４、他方でミラーＭ３とＭ６は、背中合わせで配置される。
ミラーＭ１、Ｍ３、及びＭ６は凹である。ミラーＭ５は凸である。図４では、ミラーＭ２及びＭ４は、事実上平坦なミラーとして見えるほど非常に大きい曲率半径を有する。
図４に記載の投影光学系７では、ミラーＭ２とＭ３の間の瞳平面１７の領域内に開口絞りを配置することができる。
図４に記載の投影光学系７では、中心瞳掩蔽は、４．０％である。図４に記載の投影光学系では、像平面９と、ミラーＭ５の使用反射面のうちで像平面に最も近い部分との間の作動間隔ｄwは、８５ｍｍである。図４に記載の投影光学系７の全長に対するこの作動間隔ｄwの比は、４．２５％である。図４に示している子午平面内では、ミラーＭ５上の個々のビーム１５の入射角は、最大で１５．９°である。
以下の表に、図２、図３、及び図４に記載の投影光学系（ＰＯ）の特性を再度要約する。
（表）
Figure 0005319789
主ビームは、物体視野４の中心点の主ビーム１６である。この中心点は、子午断面内の２つのエッジ物体視野点の間の中心に位置する点として定められる。
図５は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２から図４に記載の投影光学系７を参照して上述したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しない。
図５に記載の投影光学系７では、物体視野４と像視野８の間の結像ビーム経路は、図４に記載の実施形態の結像ビーム経路を連想させる。図４に記載の構成の結像ビーム経路と比較すると、図５に記載のものは、物体視野４とミラーＭ４の間の結像ビームの誘導に関して、事実上ｘｚ平面と平行に位置する平面に対して鏡像反転して見える。図５に記載の投影光学系７の結像ビーム経路では、結像ビーム経路のうちでミラーＭ３に隣接する部分が、結像ビーム経路区画２１の像視野８の領域における結像光束２２と同じ側に位置する。図５に記載の実施形態では、瞳平面１７は、ミラーＭ２とＭ３の間の結像ビーム経路に位置し、中間像平面１９は、ミラーＭ４とＭ５の間に位置する。
図５に記載の投影光学系７は、０．３３の像側開口数ＮＡを有する。像視野８は、ｘ方向に２６ｍｍの広がりを有し、ｙ方向に２．５ｍｍの広がりを有する。像視野８は矩形である。図５に記載の投影光学系７の波面誤差は、０．２と０．５λ（ｒｍｓ、「二乗平均平方根」）の間の領域にある。この波面誤差は、１３．５ｎｍの波長λに対して与えられる。
図６は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２から図５に記載の投影光学系７を参照して上述したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しないことにする。
図６に記載の投影光学系７における物体視野４と像視野８の間の結像ビーム経路は、図５に記載の実施形態における結像ビーム経路と同等である。像側開口数、像視野サイズ、及び像視野形状は、図５に記載の実施形態に関連して上述したものに対応する。
図６に記載の投影光学系７は、０．３３の像側開口数ＮＡを有する。像視野８は、ｘ方向に２６ｍｍの広がりを有し、ｙ方向に２．５ｍｍの広がりを有する。像視野８は矩形である。
図６に記載の投影光学系７は、物体平面５と像平面９との間で１１８０ｍｍの全長を有する。
ミラーＭ２とＭ３の間の結像ビーム経路における瞳平面１７は、図６に記載の実施形態では全ての側から接近可能である。
図６に記載の実施形態では、ミラーＭ４上の最大入射角は２１°とすることができる。この場合、入射角は、図６の作図面内でのミラーＭ４上の最大入射角である。
図７は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２から図６に記載の投影光学系７を参照して上述したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しないことにする。
図７に記載の投影光学系７では、物体平面４とミラーＭ４の間の結像ビーム経路は、全体では、ミラーＭ４とＭ５の間の結像光束２２とは反対の結像ビーム経路区画２１の側を進む。
図７に記載の実施形態の結像ビーム経路では、物体視野４とミラーＭ４の間には、いかなる交差結像ビーム経路区画も全く存在しない。結像ビーム経路区画の個々のビームが、ミラーＭ１からＭ４上の反射中に反射経路内で交差するということは、結像ビーム経路の結像ビーム経路区画全体が交差することを意味しない。
図７に記載の実施形態では、ミラーＭ３とＭ４の間に延びる結像ビーム経路区画２５は、ミラーＭ６を通り越えて誘導される。結像ビーム経路区画２５内の更に別の中間像平面２６は、この通り越した誘導領域内に位置する。従って、図７に記載の投影光学系７は、結像ビーム経路内で貫通開口部１８の近くに位置する中間像平面１９に加えて、更に別の中間像平面２６を有する。従って、図７に記載の投影光学系７では、物体視野４と像視野８の間の結像ビーム経路に２つの中間像が存在する。
図８は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２から図７に記載の投影光学系７を参照して上述したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しないことにする。
図８に記載の投影光学系７では、結像ビーム経路のうちでミラーＭ３上の反射に関連付けられる部分は、結像ビーム経路区画２１の結像光束２２と反対の側で誘導される。
中間像平面２６は、ミラーＭ１とＭ２の間の結像ビーム経路区画２７内に位置する。上述の実施形態と同様に、第２の中間像平面１９は、貫通開口部１８の領域に配置される。
図８に記載の実施形態の結像ビーム経路では、ミラーＭ２とＭ３の間の結像ビーム経路区画２４は、物体視野４とミラーＭ１の間の結像ビーム経路区画２８と第１の交差領域２９内で交差する。次に、ミラーＭ４とＭ５の間の結像ビーム経路区画２１は、ミラーＭ２とＭ３の間の結像ビーム経路区画２４と更に別の交差領域３０内で交差する。
図８から図１７に記載の投影光学系は、０．３３の開口数ＮＡを有することができる。これらの投影光学系の像視野サイズは、ｘ方向に２．５ｍｍとし、ｙ方向に２６ｍｍとすることができる。
図９は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２から図８に記載の投影光学系７を参照して上述したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しないことにする。
図９に記載の投影光学系７の実施形態における結像ビーム経路は、図８に記載の実施形態の結像ビーム経路に実質的に対応する。違いは結像ビーム経路区画２８の誘導にあり、図９に記載の実施形態における物体視野４とミラーＭ１の間の結像ビーム経路区画２８は、Ｍ２とＭ３の間の結像ビーム経路区画２４と交差するだけではなく、ミラーＭ３とＭ４の間の結像ビーム経路区画２５及びミラーＭ４とＭ５の間の結像ビーム経路区画２１とも交差する。最後に示した結像ビーム経路区画２８と結像ビーム経路区画２１の間の交差の交差領域３１は、交差領域２９及び３０と部分的に重なる。図９に記載の実施形態の結像ビーム経路では、交差領域２９と３０とが同様に互いに重なる。
結像ビーム経路区画２８と２５の間の交差の交差領域３２は、交差領域２９及び３０とは分離され、交差又は横断領域３１と部分的に重なる。
図１０は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２から図９に記載の投影光学系７を参照して上述したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しないことにする。
図１０に記載の投影光学系７の実施形態の結像ビーム経路は、ｘｚ平面に対して鏡像反転された配列を除けば、図２に記載の実施形態の結像ビーム経路と同様である。図２に記載の結像ビーム経路とは対照的に、図１０に記載の実施形態では、ミラーＭ３は、ミラーＭ１よりもミラーＭ６の近くに位置する。図２に記載の投影光学系７の実施形態では、状況は正反対であり、この場合、ミラーＭ１は、ミラーＭ３よりもミラーＭ６に近い。更に、図１０に記載の投影光学系７の実施形態では、ミラーＭ２は、ミラーＭ４よりも物体平面５に有意に近く位置する。
図１０に記載の実施形態におけるミラーＭ２とＭ３の間の結像ビーム経路区画２４では、図１０に記載の投影光学系７の瞳平面の領域内に絞り又は遮光器３３を配置することができる。結像ビーム経路区画２４は、絞り３３のこの配列の領域における全ての側から自由に接近可能である。
図１１は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２から図１０に記載の投影光学系７を参照して上述したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しない。
図１１に記載の投影光学系７の実施形態における結像ビーム経路は、図８に記載の実施形態の結像ビーム経路に対応する。
図１１から図１４に記載の投影光学系では、互いに直交する２つの方向、言い換えれば、一方でｘｚ平面内、及び他方でｙｚ平面内で異なる曲率半径を有するミラーＭ１からＭ６を使用することができる。
図１１に記載の投影光学系７は、物体側でテレセントリックである。
図１２は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２から図１１に記載の投影光学系７を参照して上述したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しないことにする。
図１２に記載の投影光学系７の実施形態における結像ビーム経路は、ｘｚ平面に対してミラー反転された図を除けば、図２に記載の実施形態のものと同様である。図２に記載の実施形態とは対照的に、図１２に記載の投影光学系７の実施形態では、ミラーＭ１とＭ２の間の結像ビーム経路区画２７において、貫通開口部１８に隣接して位置した中間像平面１９内の更に別の中間像に加えて、中間像平面２６内の中間像が存在する。図１２に記載の投影光学系７の実施形態では、ミラーＭ３は、ミラーＭ１よりもミラーＭ６の近くに位置する。この点においても、図１２に記載の投影光学系７の結像ビーム経路は、ミラーＭ１がミラーＭ３よりもミラーＭ６に近い図２に記載の実施形態のものから区別される。
図１２に記載の投影光学系７は、物体側でテレセントリックである。
図１３は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２から図１２に記載の投影光学系７を参照して上述したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しない。
図１２に記載の投影光学系７の実施形態における結像ビーム経路は、図８に記載の実施形態の結像ビーム経路と同様である。図８に記載の実施形態とは対照的に、図１３に記載の投影光学系７の結像ビーム経路では、貫通開口部１８の領域内に位置した中間像平面１９に加えて、ミラーＭ３とＭ４の間の結像ビーム経路区画２５内に中間像平面２６内の中間像が存在する。
図１３に記載の投影光学系７は、物体側でテレセントリックである。
図１４は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２から図１３に記載の投影光学系７を参照して上述したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しない。
図１４に記載の投影光学系７の実施形態における結像ビーム経路は、図９に記載の実施形態の結像ビーム経路と同様である。図９に記載の実施形態とは対照的に、図１４に記載の投影光学系７の結像ビーム経路では、中間像は、貫通開口部１８の領域内に位置した中間像平面１９に加えて、ミラーＭ１とＭ２の間ではなく、ミラーＭ３とＭ４の間の結像ビーム経路区画２５内の中間像平面２６に存在する。
図１５は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２から図１４に記載の投影光学系７を参照して上述したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しないことにする。
図１５に記載の投影光学系７の結像ビーム経路は、ミラーＭ２と像視野８の間において、図５に記載の実施形態の結像ビーム経路と同様である。
図１５に記載の投影光学系７の実施形態では、ミラーＭ１とＭ２の間の結像ビーム経路区画２７は、ミラーＭ６とミラーＭ４の両方を通り越えて誘導される。貫通開口部１８の近くに位置した中間像平面１９内の中間像に加えて、結像ビーム経路区画２７において、ミラーＭ４に隣接して中間像平面２６内の中間像が配置される。
図１６は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２から図１５に記載の投影光学系７を参照して上述したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しないことにする。
図１６に記載の投影光学系７の結像ビーム経路は、図１３に記載の結像ビーム経路と同様である。図１３に記載の実施形態の結像ビーム経路とは対照的に、図１６に記載の投影光学系７では、ミラーＭ２とＭ３の間の結像ビーム経路区画２４は、ミラーＭ６を通り越えて誘導される。図１３に記載の実施形態では、ミラーＭ３とミラーＭ６は、背中合わせで配置される。
図１７は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２から図１６に記載の投影光学系７を参照して上述したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しないことにする。
図１７に記載のミラーＭ３からの投影光学系７の結像ビーム経路は、図１３に記載の実施形態の結像ビーム経路と同様である。図１３に記載の実施形態とは対照的に、物体視野４とミラーＭ１の間の結像ビーム経路区画２８は、ミラーＭ２とＭ３の間の結像ビーム経路区画２４と交差する。図１７に記載の実施形態と図３に記載の実施形態の間の更に別の相違点は、図１７に記載の実施形態では、ミラーＭ３とＭ４の間の結像ビーム経路区画２５において、中間像が中間像平面２６に配置されることである。この中間像は、次に、貫通開口部１８に近い中間像平面１９内の中間像に加えて存在する。
図１８は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２から図１７に記載の投影光学系７を参照して上述したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しないことにする。
図１８に記載の実施形態における物体視野４とミラーＭ４の間の結像ビーム経路は、全体では、ミラーＭ４とＭ５の間の結像光束２２と反対の結像ビーム経路区画２１の側で誘導される。この点に対して、図１８に記載の実施形態の結像ビーム経路は、図２の実施形態のものとは異なる。他の点に関しては、物体視野４とミラーＭ４の間の結像ビーム経路の進路は、図２に記載の投影光学系７における結像ビーム経路の進路を連想させる。更に別の相違点は、図１８に記載の実施形態では、ミラーＭ１とＭ２の間の結像ビーム経路区画２７内に瞳平面１７が配置されることである。これらの２つのミラーの間では、結像ビーム経路区画２７は、全ての側から広範囲にわたる領域で接近可能である。
図１８に記載の投影光学系７は、０．３３の像側開口数ＮＡを有する。像視野は、ｘ方向に２６ｍｍの広がりを有し、ｙ方向に２．５ｍｍの広がりを有する。像視野８は矩形である。
図１８に記載の投影光学系７は、像視野８にわたって０．０３と０．１０λ（ｒｍｓ）の間の範囲の波面誤差を有する。
ミラーＭ１からＭ６は、１０次の自由曲面として設計される。
ミラーＭ６は、４６０ｍｍの直径を有する。図１８に記載の投影光学系７は、物体平面５と像平面９の間で１６３０ｍｍの全長を有する。
ミラーＭ１からＭ６のうちの１つに対する最大入射角は、１７°とすることができる。この場合、入射角は、図１８の作図面内での最大入射角である。
結像ビーム経路区画２７は、ミラーＭ６を通り越えて誘導される。ミラーＭ３とＭ６は、背中合わせで配置される。
図１９は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２から図１８に記載の投影光学系７を参照して上述したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しないことにする。
図１９に記載の投影光学系７の実施形態における結像ビーム経路は、図１８に記載の実施形態のものと同様である。
図１９に記載の投影光学系７は、０．５０の像側開口数ＮＡを有する。像視野は、ｘ方向に２６ｍｍの広がりを有し、ｙ方向に２．５ｍｍの広がりを有する。像視野８は矩形である。
図１９に記載の実施形態における波面誤差は、像視野８にわたって最大で０．２５λ（ｒｍｓ）である。
ミラーＭ１からＭ６は、１０次の自由曲面として設計される。
図１９に記載の実施形態におけるミラーＭ６は、７００ｍｍの直径を有する。図１９に記載の光学投影系７の物体平面５と像平面９の間の全長は、１８００ｍｍである。
図２０は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２から図１９に記載の投影光学系７を参照して上述したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しないことにする。
図２０に記載の投影光学系７の結像ビーム経路は、図１８に記載の実施形態のものに対応する。
図２１は、投影光学系７の更に別の実施形態を示している。図２から図２０に記載の投影光学系７を参照して上述したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細には解説しないことにする。
図２１に記載の投影光学系７の結像ビーム経路は、図１８に記載の実施形態のものに対応する。
図１８から図２１に記載の実施形態では、物体視野４とミラーＭ４の間の結像ビーム経路にいかなる背中合わせの配列も存在しない。特に、ミラーＭ１とＭ４は、互いに対して背中合わせに配置されない。
微細構造化構成要素又はナノ構造化構成要素を生成するために、投影露光装置１は、以下の通りに使用される。最初に、反射マスク１０又はレチクルと基板又はウェーハ１１とが準備される。次に、投影露光装置を用いて、レチクル１０上の構造が、ウェーハ１１の感光層上に投影される。次に、感光層を現像することにより、微細構造又はナノ構造がウェーハ１１上に生成され、従って、微細構造化構成要素が生成される。
４ 物体視野
５ 物体平面
７ 結像光学系
８ 像視野
９ 像平面
１８ 貫通開口部
Ｍ１からＭ６ ミラー

Claims (15)

  1. 物体平面（５）の物体視野（４）を像平面（９）の像視野（８）内に結像する複数のミラー（Ｍ１からＭ６）を有し、該物体視野（４）と該像視野（８）の間の結像光（３）のビーム経路における最後のミラー（Ｍ６）が該結像光（３）の通過のための貫通開口部（１８）を有する結像光学系（７）であって、
    物体視野（４）と像視野（８）の間の結像光（３）のビーム経路における結像光学系（７）の最後から２番目のミラー（Ｍ５）が、該像視野（８）の前の結像光束（２２）の外側に配置され、
    前記最後から２番目のミラー（Ｍ５）の光学的使用領域における該最後から２番目のミラー（Ｍ５）の反射面が、前記結像光（３）の通過のための貫通開口部を持たない、
    ことを特徴とする結像光学系（７）。
  2. 物体平面（５）の物体視野（４）を像平面（９）の像視野（８）内に結像する複数のミラー（Ｍ１からＭ６）を有し、該物体視野（４）と該像視野（８）の間の結像光（３）のビーム経路における最後のミラー（Ｍ６）が該結像光（３）の通過のための貫通開口部（１８）を有する結像光学系（７）であって、
    ５％よりも小さい瞳掩蔽がもたらされるような方法での結像光学系（７）の光学構成要素の配列、
    を特徴とする結像光学系（７）。
  3. 前記結像光（３）の前記ビーム経路における結像光学系（７）の最後から２番目のミラー（Ｍ５）の前記像視野（８）からの作動間隔（ｄw）が、少なくとも２０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の結像光学系。
  4. 前記ビーム経路における最後から２番目のミラー（Ｍ５）上の前記結像光（３）の入射角が、最大で３５°であ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項に記載の結像光学系。
  5. 前記物体視野（４）と前記像視野（８）の間の前記結像光（３）の前記ビーム経路における最後から３番目のミラー（Ｍ４）と該ビーム経路における最後から２番目のミラー（Ｍ５）との間に結像ビーム経路区画（２１）を有し、
    一方で前記結像ビーム経路区画（２１）の前の前記結像ビーム経路の少なくとも１つの部分、及び他方で前記像視野（８）の前記領域における結像光束（２２）が、該結像ビーム経路区画（２１）の相対する側で誘導される、
    ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の結像光学系。
  6. 前記物体視野（４）と前記像視野（８）の間の前記結像光（３）の前記ビーム経路における最後から３番目のミラー（Ｍ４）と該ビーム経路における最後から２番目のミラー（Ｍ５）との間に結像ビーム経路区画（２１）を有し、
    一方で前記結像ビーム経路区画（２１）の前の前記結像ビーム経路の少なくとも１つの部分、及び他方で前記像視野（８）の前記領域における結像光束（２２）が、該結像ビーム経路区画（２１）の同じ側で誘導される、
    ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の結像光学系。
  7. 前記物体視野（４）と前記像視野（８）の間の前記結像光（３）の前記ビーム経路における最後から３番目のミラー（Ｍ４）及び該ビーム経路における最後から６番目のミラー（Ｍ１）が、背中合わせで配置されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の結像光学系。
  8. 少なくとも１つの中間像（１９，２６）が、前記物体視野（４）と前記像視野（８）の間の前記結像光（３）の前記ビーム経路に存在することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の結像光学系。
  9. 結像ビーム経路区画（２４，２８；２４，２１；２８，２４；２８，２５）の間の少なくとも１つの交差領域（２９，３０，３１，３２）を特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の結像光学系。
  10. 少なくとも０．３の開口数を特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の結像光学系。
  11. 前記像視野（８）は、矩形視野として構成されることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の結像光学系。
  12. 結像光学系（７）が、マイクロリソグラフィのための投影光学系として構成され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項に記載の結像光学系。
  13. マイクロリソグラフィのための投影露光装置であって、
    請求項１２に記載の投影光学系（７）を有し、
    照明及び結像光（３）のための光源（２）を有し、
    結像光学系（７）の物体視野（４）に前記照明光（３）を誘導するための照明光学系（６）を有する、
    ことを特徴とする投影露光装置。
  14. 前記光源（２）は、５ｎｍと３０ｎｍの間の波長を有する照明光（３）を生成するように構成されることを特徴とする請求項１３に記載の投影露光装置。
  15. 構造化構成要素を生成する方法であって、
    レチクル（１０）とウェーハ（１１）を準備する方法段階と、
    請求項１３又は請求項１４に記載の投影露光装置を用いて前記レチクル（１０）上の構造を前記ウェーハ（１１）の感光層上に投影する方法段階と、
    前記ウェーハ（１１）上に微細構造又はナノ構造を生成する方法段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
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