JP2002323658A - 照明システムの分割形対物レンズ - Google Patents
照明システムの分割形対物レンズInfo
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
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-
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- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70075—Homogenization of illumination intensity in the mask plane by using an integrator, e.g. fly's eye lens, facet mirror or glass rod, by using a diffusing optical element or by beam deflection
Abstract
(57)【要約】
【課題】 分割形対物レンズの像平面内の主ビーム角の
作用を広い領域にわたって可能にすること。 【解決手段】 マイクロリソグラフィ投影露光装置の照
射装置において像視野を照射するための光軸（ＯＡ）を
有する分割形対物レンズ（１）が絞り面（ＡＰＥ）と像
平面（ＩＭ）との間に配置される。分割形対物レンズ
（１）は第１レンズ群（３）と、第１の非球面のレンズ
面（Ｓ１１１）を有するレンズ（Ｌ１５）とを含んでい
る。第２レンズ群（５）は負の屈折力を有する少なくと
も１個の第１レンズ（Ｌ１５）と正の屈折力を有する少
なくとも１個の第２レンズ（Ｌ１４）とを備えている。
像視野内の最大視野高さＹim maxは少なくとも４０ｍｍ
であり、一方、像側の開口数は少なくとも０．１５であ
る。主ビームは像視野内に視野高さＹim、主ビーム角Ｐ
Ｆとを有している。
作用を広い領域にわたって可能にすること。 【解決手段】 マイクロリソグラフィ投影露光装置の照
射装置において像視野を照射するための光軸（ＯＡ）を
有する分割形対物レンズ（１）が絞り面（ＡＰＥ）と像
平面（ＩＭ）との間に配置される。分割形対物レンズ
（１）は第１レンズ群（３）と、第１の非球面のレンズ
面（Ｓ１１１）を有するレンズ（Ｌ１５）とを含んでい
る。第２レンズ群（５）は負の屈折力を有する少なくと
も１個の第１レンズ（Ｌ１５）と正の屈折力を有する少
なくとも１個の第２レンズ（Ｌ１４）とを備えている。
像視野内の最大視野高さＹim maxは少なくとも４０ｍｍ
であり、一方、像側の開口数は少なくとも０．１５であ
る。主ビームは像視野内に視野高さＹim、主ビーム角Ｐ
Ｆとを有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロリソグラ
フィ投影露光装置の照射装置の照射系内の分割形対物レ
ンズ、このような対物レンズを備えたＲＥＭＡ対物レン
ズ、および、このような対物レンズを有するマイクロリ
ソグラフィ投影露光装置の照射装置に関する。
フィ投影露光装置の照射装置の照射系内の分割形対物レ
ンズ、このような対物レンズを備えたＲＥＭＡ対物レン
ズ、および、このような対物レンズを有するマイクロリ
ソグラフィ投影露光装置の照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】分割形対物レンズは絞り面と像平面との
間に配置された第１のレンズ群と第２のレンズ群とを含
んでおり、前記像平面内には照射されるべき像視野があ
る。その際に、構成部品は光軸を中心に軸対称に配置さ
れる。絞り面を通過してそれぞれ１つの主ビームを有す
る光束は分割形対物レンズに入射し、主ビームは絞り面
の領域で光軸と交差する。その際、主ビームと光軸との
交点の軸方向距離は絞りの直径の最大１０％である。交
点の軸方向の分布は、分割形対物レンズの前に配置され
た光学系部品によって誘発されるひとみ結像の収差によ
って左右される。ここに、ひとみ結像とはひとみ面の間
の結像のことである。光軸に対して最大の角度で絞り面
を透過する最外部の主ビームは、像視野の周辺の像平面
に入射する。主ビームが光軸に沿って進行する光束はそ
の中心部に集まる。その際、第１レンズ群は、最外部の
主ビームのレンズ面での放射高さが光束の中心の周囲ビ
ームよりも低いレンズを含んでいる。第２レンズ群は、
最外部の主ビームのレンズ面での放射高さが光束の中心
の周囲ビームよりも高いレンズを含んでいる。その際、
第２レンズ群のレンズは非球面のレンズ面を備えてい
る。
間に配置された第１のレンズ群と第２のレンズ群とを含
んでおり、前記像平面内には照射されるべき像視野があ
る。その際に、構成部品は光軸を中心に軸対称に配置さ
れる。絞り面を通過してそれぞれ１つの主ビームを有す
る光束は分割形対物レンズに入射し、主ビームは絞り面
の領域で光軸と交差する。その際、主ビームと光軸との
交点の軸方向距離は絞りの直径の最大１０％である。交
点の軸方向の分布は、分割形対物レンズの前に配置され
た光学系部品によって誘発されるひとみ結像の収差によ
って左右される。ここに、ひとみ結像とはひとみ面の間
の結像のことである。光軸に対して最大の角度で絞り面
を透過する最外部の主ビームは、像視野の周辺の像平面
に入射する。主ビームが光軸に沿って進行する光束はそ
の中心部に集まる。その際、第１レンズ群は、最外部の
主ビームのレンズ面での放射高さが光束の中心の周囲ビ
ームよりも低いレンズを含んでいる。第２レンズ群は、
最外部の主ビームのレンズ面での放射高さが光束の中心
の周囲ビームよりも高いレンズを含んでいる。その際、
第２レンズ群のレンズは非球面のレンズ面を備えてい
る。
【０００３】ＤＤ２９２ ７２７号から、照射装置内部
のくし形コンデンサと、構造部を担持するマスクとの間
に同類の分割形対物レンズを備えたマイクロリソグラフ
ィ投影露光装置が公知である。構造部を担持するマスク
の後の光路内には投影対物レンズが配置され、そのレン
ズが、構造部を担持するマスクを限定された回折を伴っ
て感光基板上に結像する。分割形対物レンズの第１レン
ズ群は東ドイツ特許明細書第２９２ ７２７号のコリメ
ータに相当し、第２レンズ群は１個のレンズからなる視
野レンズに相当する。その際に、視野レンズは、分割形
対物レンズの像平面内の主ビームの角分布に作用を及ぼ
して、投影対物レンズの像平面がほぼテレセントリック
に照射されるようにするために非球面の補正面を備えて
いる。非球面の補正面によって分割形対物レンズの絞り
面と、投影対物レンズの絞り面との間のひとみ結像の収
差が低減する。ＤＤ２９２ ７２７号の構成の欠点は、
視野レンズが正の屈折力を有する単一のレンズだけから
なっているので、ひとみ結像を補正する可能性が限定さ
れることにある。その上、この実施形態では像側の開口
数は僅か０．０４であり、最大視野高さは７１．７５ｍ
ｍである。
のくし形コンデンサと、構造部を担持するマスクとの間
に同類の分割形対物レンズを備えたマイクロリソグラフ
ィ投影露光装置が公知である。構造部を担持するマスク
の後の光路内には投影対物レンズが配置され、そのレン
ズが、構造部を担持するマスクを限定された回折を伴っ
て感光基板上に結像する。分割形対物レンズの第１レン
ズ群は東ドイツ特許明細書第２９２ ７２７号のコリメ
ータに相当し、第２レンズ群は１個のレンズからなる視
野レンズに相当する。その際に、視野レンズは、分割形
対物レンズの像平面内の主ビームの角分布に作用を及ぼ
して、投影対物レンズの像平面がほぼテレセントリック
に照射されるようにするために非球面の補正面を備えて
いる。非球面の補正面によって分割形対物レンズの絞り
面と、投影対物レンズの絞り面との間のひとみ結像の収
差が低減する。ＤＤ２９２ ７２７号の構成の欠点は、
視野レンズが正の屈折力を有する単一のレンズだけから
なっているので、ひとみ結像を補正する可能性が限定さ
れることにある。その上、この実施形態では像側の開口
数は僅か０．０４であり、最大視野高さは７１．７５ｍ
ｍである。
【０００４】ＤＥ１９５ ４８ ８０５ Ａ１号（米国
特許明細書第５，９８２，５５８号）およびＤＥ１９６
５３ ９８３ Ａ１号（米国特許出願第０９／１２５
６２１号）から、本件出願人にとっていわゆるＲＥＭＡ
−対物レンズが公知である。ＲＥＭＡ−対物レンズはマ
イクロリソグラフィ投影露光装置で構造部を担持するマ
スク、いわゆるレチクルの直前に取り付けられる。この
レンズはレチクル上にマスキング装置、いわゆるＲＥＭ
Ａ（レチクルマスキング）−ブレードを周辺部分も鮮鋭
に結像する。ＲＥＭＡ−ブレードは通常は調整可能な機
械的エッジを備え、それによって後続のＲＥＭＡ−対物
レンズの物体視野の大きさを変更することができる。Ｄ
Ｅ１９５４８ ８０５ Ａ１号の実施形態は純球面レン
ズを有するＲＥＭＡ−対物レンズを記載している一方、
ＤＥ１９６ ５３ ９８３ Ａ１号ではＲＥＭＡ−対物
レンズ内部のレンズ数を縮減するために非球面レンズを
使用することを提案している。この場合は、ＲＥＭＡ−
対物レンズの視野レンズ部は、前記ＲＥＭＡ−対物レン
ズと投影対物レンズとの間で連続的なビーム進行が達成
されるように、ＲＥＭＡ−対物レンズの主ビームの角分
布を後続の投影対物レンズの主ビームの角分布と適応さ
せる。
特許明細書第５，９８２，５５８号）およびＤＥ１９６
５３ ９８３ Ａ１号（米国特許出願第０９／１２５
６２１号）から、本件出願人にとっていわゆるＲＥＭＡ
−対物レンズが公知である。ＲＥＭＡ−対物レンズはマ
イクロリソグラフィ投影露光装置で構造部を担持するマ
スク、いわゆるレチクルの直前に取り付けられる。この
レンズはレチクル上にマスキング装置、いわゆるＲＥＭ
Ａ（レチクルマスキング）−ブレードを周辺部分も鮮鋭
に結像する。ＲＥＭＡ−ブレードは通常は調整可能な機
械的エッジを備え、それによって後続のＲＥＭＡ−対物
レンズの物体視野の大きさを変更することができる。Ｄ
Ｅ１９５４８ ８０５ Ａ１号の実施形態は純球面レン
ズを有するＲＥＭＡ−対物レンズを記載している一方、
ＤＥ１９６ ５３ ９８３ Ａ１号ではＲＥＭＡ−対物
レンズ内部のレンズ数を縮減するために非球面レンズを
使用することを提案している。この場合は、ＲＥＭＡ−
対物レンズの視野レンズ部は、前記ＲＥＭＡ−対物レン
ズと投影対物レンズとの間で連続的なビーム進行が達成
されるように、ＲＥＭＡ−対物レンズの主ビームの角分
布を後続の投影対物レンズの主ビームの角分布と適応さ
せる。
【０００５】ＥＰ０ ８１１ ８６５ Ａ１号は、絞り
面と像平面との間に配置された分割形対物レンズを開示
している。この場合は、分割形対物レンズの像平面には
レチクルではなく、後続の対物レンズによってレチクル
に結像されるマスキング装置が配置される。したがっ
て、分割形対物レンズは照射装置と後続の投影対物レン
ズとの間の交点で主ビーム角の分布に直接的な作用を及
ぼさない。
面と像平面との間に配置された分割形対物レンズを開示
している。この場合は、分割形対物レンズの像平面には
レチクルではなく、後続の対物レンズによってレチクル
に結像されるマスキング装置が配置される。したがっ
て、分割形対物レンズは照射装置と後続の投影対物レン
ズとの間の交点で主ビーム角の分布に直接的な作用を及
ぼさない。
【０００６】新型の投影対物レンズによって、構造部の
大きさが０．２μｍ未満の超小型構造の部品を製造する
ことができる。このように高度な分解能を達成するた
め、投影対物レンズは２４８ｎｍ、特に１９３ｎｍ、ま
たはそれどころか１５７ｎｍの波長で作動し、像側の開
口数は０．６５以上である。同時に、像視野の直径は部
分的に２０ｍｍ以上である。したがって、このような投
影対物レンズの最適な設計に対する要求基準は相当なも
のである。感光性基板すなわち、いわゆるウェハ上にレ
チクルを視野結像することの他に、ひとみ結像をも補正
する必要がある。そこで、物体平面と絞り面との間に配
置された投影対物レンズの前部対物レンズは絞り面上で
の入射ひとみの結像に作用を及ぼし、一方、絞り面と像
平面との間に配置された後部対物レンズは射出ひとみ上
での絞り面の結像に作用を及ぼす。その際に、投影対物
レンズのひとみ結像の収差は、投影対物レンズの物体平
面内の主ビーム角の分布を示す。
大きさが０．２μｍ未満の超小型構造の部品を製造する
ことができる。このように高度な分解能を達成するた
め、投影対物レンズは２４８ｎｍ、特に１９３ｎｍ、ま
たはそれどころか１５７ｎｍの波長で作動し、像側の開
口数は０．６５以上である。同時に、像視野の直径は部
分的に２０ｍｍ以上である。したがって、このような投
影対物レンズの最適な設計に対する要求基準は相当なも
のである。感光性基板すなわち、いわゆるウェハ上にレ
チクルを視野結像することの他に、ひとみ結像をも補正
する必要がある。そこで、物体平面と絞り面との間に配
置された投影対物レンズの前部対物レンズは絞り面上で
の入射ひとみの結像に作用を及ぼし、一方、絞り面と像
平面との間に配置された後部対物レンズは射出ひとみ上
での絞り面の結像に作用を及ぼす。その際に、投影対物
レンズのひとみ結像の収差は、投影対物レンズの物体平
面内の主ビーム角の分布を示す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、分割
形対物レンズの像平面内の主ビーム角の作用を広い領域
にわたって可能にする冒頭に述べた種類の分割形対物レ
ンズを提供することにある。特に、後続の投影対物レン
ズの前部対物レンズによって実施可能なひとみ結像の収
差を補正する必要がある。
形対物レンズの像平面内の主ビーム角の作用を広い領域
にわたって可能にする冒頭に述べた種類の分割形対物レ
ンズを提供することにある。特に、後続の投影対物レン
ズの前部対物レンズによって実施可能なひとみ結像の収
差を補正する必要がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題は特許請求の
範囲第１項に記載の分割形対物レンズによって達成され
る。本発明の特別の実施態様は従属クレーム第２項から
２３項に記載されている。特許請求の範囲第１項から１
８項は本発明による分割形対物レンズに関し、特許請求
の範囲第１９項から２２項は前記分割形対物レンズを取
り付けたＲＥＭＡ−対物レンズに関する。本発明による
分割形対物レンズをマイクロリソグラフィ投影露光装置
で使用する実施態様は、特許請求の範囲第２３項に記載
されている。
範囲第１項に記載の分割形対物レンズによって達成され
る。本発明の特別の実施態様は従属クレーム第２項から
２３項に記載されている。特許請求の範囲第１項から１
８項は本発明による分割形対物レンズに関し、特許請求
の範囲第１９項から２２項は前記分割形対物レンズを取
り付けたＲＥＭＡ−対物レンズに関する。本発明による
分割形対物レンズをマイクロリソグラフィ投影露光装置
で使用する実施態様は、特許請求の範囲第２３項に記載
されている。
【０００９】本発明による分割形対物レンズの像平面内
の視野高さＹimにわたる主ビーム角ＰＦの分布すなわ
ち、いわゆるひとみ関数は奇数のべきを有する級数展開
式として表すことができる。この多項式は以下のとおり
である。
の視野高さＹimにわたる主ビーム角ＰＦの分布すなわ
ち、いわゆるひとみ関数は奇数のべきを有する級数展開
式として表すことができる。この多項式は以下のとおり
である。
【数１】
【００１０】像平面の面法線とそれぞれの主ビームとが
なす角度である主ビーム角ＰＦは時計回り方向で負であ
ると定義される。対称形であるので、光軸を中心に軸対
称の光学系のひとみ関数は偶数べきを伴う部分を有して
いない。本発明による分割形対物レンズの像平面内の照
射系にひとみ結像の収差がない場合は、それぞれの視野
高さＹimごとに同一の射出ひとみの軸方向位置、すなわ
ち共心射出ひとみが生じるであろう。共心射出ひとみの
場合は全ての主ビームが光軸上の一点で交差するので、
視野高さＹimと、各々の主ビームごとの角度の正接との
間には直線的な関係しか存在しない。以下の場合のよう
に、主ビーム角が小さいと、主ビーム角の正接は角度に
よって直接近似計算できる。ひとみ関数は共心ひとみの
場合、直線部分ｃ1・Ｙimだけを有し、ここに係数ｃ1は
Ｙim＝０ｍｍの場合の勾配に相当する。しかし、それぞ
れの視野高さで、ひとみ結像の収差によって、射出ひと
みの軸方向位置は異なってくる。視野に左右される射出
ひとみの位置はひとみ関数の以下のような非直線部分に
よって表される。
なす角度である主ビーム角ＰＦは時計回り方向で負であ
ると定義される。対称形であるので、光軸を中心に軸対
称の光学系のひとみ関数は偶数べきを伴う部分を有して
いない。本発明による分割形対物レンズの像平面内の照
射系にひとみ結像の収差がない場合は、それぞれの視野
高さＹimごとに同一の射出ひとみの軸方向位置、すなわ
ち共心射出ひとみが生じるであろう。共心射出ひとみの
場合は全ての主ビームが光軸上の一点で交差するので、
視野高さＹimと、各々の主ビームごとの角度の正接との
間には直線的な関係しか存在しない。以下の場合のよう
に、主ビーム角が小さいと、主ビーム角の正接は角度に
よって直接近似計算できる。ひとみ関数は共心ひとみの
場合、直線部分ｃ1・Ｙimだけを有し、ここに係数ｃ1は
Ｙim＝０ｍｍの場合の勾配に相当する。しかし、それぞ
れの視野高さで、ひとみ結像の収差によって、射出ひと
みの軸方向位置は異なってくる。視野に左右される射出
ひとみの位置はひとみ関数の以下のような非直線部分に
よって表される。
【数２】
【００１１】その際により高次の部分はひとみ結像の球
面角収差に対応し、したがって球面収差は角収差として
表わされる。正の屈折力を有する光学系は通常は特別の
補正手段なく球面で不足補正されるので、視野高さが正
である場合のひとみ関数の非直線部分ＰＦNLは負であ
る。それとは対照的に、本発明の分割形対物レンズのひ
とみ関数は視野高さが正である場合に明確に正である非
直線部分ＰＦNLを有する。視野高さが最高である場合の
主ビーム角に対する非直線部分ＰＦNL（Ｙim max）は少
なくとも＋１５ｍｒａｄである。したがって分割形対物
レンズはひとみ結像の球面収差の強い過補正をもたら
す。したがってこのことは、それによって後続の分割形
対物レンズがひとみ結像に関して球面で不足補正される
ことができ、ひいては投影対物レンズ内の補正手段を省
くことができるので、有利である。この補正手段を照射
系内に格納すると更に好適であるが、その理由は投影対
物レンズ内の光学素子に要求される品質基準は明らかに
照射系内の光軸素子の基準よりも高いからである。本発
明の分割形対物レンズは、直径が少なくとも８０ｍｍで
あり、像側の開口数が少なくとも０．１５である像視野
において上記の過補正を達成する。ここで像側の開口数
とは、分割形対物レンズの最大絞り直径により可能な像
平面内の開口数のことである。像視野の直径と像側の開
口数との積によって定義される光伝導値は少なくとも１
２ｍｍである。本発明の分割形対物レンズの第２レンズ
群が少なくとも２個のレンズからなっている場合にひと
み結像の球面収差の過補正を達成でき、その際、第１レ
ンズは負の屈折力を有し、第２レンズは正の屈折力を有
している。
面角収差に対応し、したがって球面収差は角収差として
表わされる。正の屈折力を有する光学系は通常は特別の
補正手段なく球面で不足補正されるので、視野高さが正
である場合のひとみ関数の非直線部分ＰＦNLは負であ
る。それとは対照的に、本発明の分割形対物レンズのひ
とみ関数は視野高さが正である場合に明確に正である非
直線部分ＰＦNLを有する。視野高さが最高である場合の
主ビーム角に対する非直線部分ＰＦNL（Ｙim max）は少
なくとも＋１５ｍｒａｄである。したがって分割形対物
レンズはひとみ結像の球面収差の強い過補正をもたら
す。したがってこのことは、それによって後続の分割形
対物レンズがひとみ結像に関して球面で不足補正される
ことができ、ひいては投影対物レンズ内の補正手段を省
くことができるので、有利である。この補正手段を照射
系内に格納すると更に好適であるが、その理由は投影対
物レンズ内の光学素子に要求される品質基準は明らかに
照射系内の光軸素子の基準よりも高いからである。本発
明の分割形対物レンズは、直径が少なくとも８０ｍｍで
あり、像側の開口数が少なくとも０．１５である像視野
において上記の過補正を達成する。ここで像側の開口数
とは、分割形対物レンズの最大絞り直径により可能な像
平面内の開口数のことである。像視野の直径と像側の開
口数との積によって定義される光伝導値は少なくとも１
２ｍｍである。本発明の分割形対物レンズの第２レンズ
群が少なくとも２個のレンズからなっている場合にひと
み結像の球面収差の過補正を達成でき、その際、第１レ
ンズは負の屈折力を有し、第２レンズは正の屈折力を有
している。
【００１２】負の屈折力を有する第１レンズが像平面に
対して凹であるレンズ面を備えており、ひいてはこの平
面の曲率半径が正であると、ひとみ結像の球面収差の補
正には特に有利である。
対して凹であるレンズ面を備えており、ひいてはこの平
面の曲率半径が正であると、ひとみ結像の球面収差の補
正には特に有利である。
【００１３】凹面のレンズ面の曲率半径とレンズ直径と
の比率が１．０未満、好適には０．８未満であることが
好適である。この比率の下限は半球を生ずる０．５の値
である。強く湾曲した凹面のレンズ面によって、軸から
遠く離間した画素の主ビームの前記レンズ面への入射角
が大きくなり、ひいてはひとみ結像の球面収差の過補正
により大きく貢献する。
の比率が１．０未満、好適には０．８未満であることが
好適である。この比率の下限は半球を生ずる０．５の値
である。強く湾曲した凹面のレンズ面によって、軸から
遠く離間した画素の主ビームの前記レンズ面への入射角
が大きくなり、ひいてはひとみ結像の球面収差の過補正
により大きく貢献する。
【００１４】負の屈折力を有する第１レンズは好適には
メニスカスとして構成される。メニスカス・レンズの場
合、前面と裏面の頂点半径の符号は正である。
メニスカスとして構成される。メニスカス・レンズの場
合、前面と裏面の頂点半径の符号は正である。
【００１５】その際に負の屈折力を有する第１レンズは
できるだけ像平面の近傍に配置する必要があろう。自由
形状の修正面を備えることができる、例えばフィルタま
たは投影板のような平行平面板まで、第１レンズと像平
面との間の光路内にその他の光学素子が配置されないこ
とが有利である。
できるだけ像平面の近傍に配置する必要があろう。自由
形状の修正面を備えることができる、例えばフィルタま
たは投影板のような平行平面板まで、第１レンズと像平
面との間の光路内にその他の光学素子が配置されないこ
とが有利である。
【００１６】視野結像、すなわち像平面内の光束の結像
を補正するためには、第１レンズの凹面のレンズ面が像
平面に対してほぼ同心の平面であることが有利である。
この場合は、入射角が小さい中心光束は凹面のレンズ面
に入射する。これは、凹面のレンズ面の曲率半径の数値
に対する凹面のレンズ面の頂点からの像平面の間隔の比
率が０．７から１．３の間である場合に達成される。中
心光束のビームが像平面に対してほぼ同心のレンズ面に
よってほぼ屈折しないで入射している間、軸から遠く離
れた画素の光束の入射角は大きくなる。したがって前記
平面は視野によって左右される像の歪みを修正するのに
理想的に利用でき、一方、中心光束はほぼ影響を受けな
いで済む。
を補正するためには、第１レンズの凹面のレンズ面が像
平面に対してほぼ同心の平面であることが有利である。
この場合は、入射角が小さい中心光束は凹面のレンズ面
に入射する。これは、凹面のレンズ面の曲率半径の数値
に対する凹面のレンズ面の頂点からの像平面の間隔の比
率が０．７から１．３の間である場合に達成される。中
心光束のビームが像平面に対してほぼ同心のレンズ面に
よってほぼ屈折しないで入射している間、軸から遠く離
れた画素の光束の入射角は大きくなる。したがって前記
平面は視野によって左右される像の歪みを修正するのに
理想的に利用でき、一方、中心光束はほぼ影響を受けな
いで済む。
【００１７】像平面に対して凹面のレンズ平面を有する
第１レンズと、像平面との間に光学的な屈折力を有する
その他のレンズが存在しない場合は、凹面のレンズ面の
曲率半径の半分の値が、凹面のレンズ面の頂点の像平面
からの距離よりも明確に大きいか小さいことが有利であ
る。通常は入射した光束がそこで分割形対物レンズ内に
再び反射するレチクルが像平面内にあれば、凹面のレン
ズ面の曲率半径に対する上記の要求基準は満たされる。
それぞれの光学系の平面自体が反射防止層で在留反射す
るので、マスクから反射する光線は像平面に対して凹面
のレンズ面でマスクの方向に再反射する。マスクの照射
がほぼテレセントリックである場合は、像平面がミラー
として作用する凹面のレンズ面の焦点距離と離間してい
れば妨害反射が生ずるであろう。凹面鏡の焦点距離は曲
率半径の半分の値で規定される。像平面からの凹面のレ
ンズ面の間隔と焦点距離との差が、焦点距離と係数０．
３を乗算した数値よりも大きい場合は、妨害反射は無視
できる。
第１レンズと、像平面との間に光学的な屈折力を有する
その他のレンズが存在しない場合は、凹面のレンズ面の
曲率半径の半分の値が、凹面のレンズ面の頂点の像平面
からの距離よりも明確に大きいか小さいことが有利であ
る。通常は入射した光束がそこで分割形対物レンズ内に
再び反射するレチクルが像平面内にあれば、凹面のレン
ズ面の曲率半径に対する上記の要求基準は満たされる。
それぞれの光学系の平面自体が反射防止層で在留反射す
るので、マスクから反射する光線は像平面に対して凹面
のレンズ面でマスクの方向に再反射する。マスクの照射
がほぼテレセントリックである場合は、像平面がミラー
として作用する凹面のレンズ面の焦点距離と離間してい
れば妨害反射が生ずるであろう。凹面鏡の焦点距離は曲
率半径の半分の値で規定される。像平面からの凹面のレ
ンズ面の間隔と焦点距離との差が、焦点距離と係数０．
３を乗算した数値よりも大きい場合は、妨害反射は無視
できる。
【００１８】妨害反射の最小化は、第２レンズ群の別の
平面の場合も考慮される。レチクルと第２レンズ群のレ
ンズ面との間に妨害反射が生じないようにするため、第
２レング群は、光軸に対する最大の角度で絞り面を透過
する最外部の主ビームが絞り面での反射、および第２レ
ンズ群のレンズ面での反射の後に像平面内で最大視野高
さＹim maxの少なくとも３０％の放射高さを有するよう
に構成される。このことは、分割形対物レンズの屈折力
が一定であれば、レンズ面の湾曲度の変化によって達成
可能である。したがって、最外部の主ビームと像平面と
の交点が妨害反射の５０％をマークするので、前記最外
部の主ビームは妨害反射の評価に関連する。しかし、最
外部の主ビームが光軸の領域の像平面と交差する場合
は、主ビームのその他の全ての部分もこの領域で像平面
と交差し、２回反射した光束が光軸を中心として狭い領
域に入射するので、明確な妨害反射が発生するであろ
う。
平面の場合も考慮される。レチクルと第２レンズ群のレ
ンズ面との間に妨害反射が生じないようにするため、第
２レング群は、光軸に対する最大の角度で絞り面を透過
する最外部の主ビームが絞り面での反射、および第２レ
ンズ群のレンズ面での反射の後に像平面内で最大視野高
さＹim maxの少なくとも３０％の放射高さを有するよう
に構成される。このことは、分割形対物レンズの屈折力
が一定であれば、レンズ面の湾曲度の変化によって達成
可能である。したがって、最外部の主ビームと像平面と
の交点が妨害反射の５０％をマークするので、前記最外
部の主ビームは妨害反射の評価に関連する。しかし、最
外部の主ビームが光軸の領域の像平面と交差する場合
は、主ビームのその他の全ての部分もこの領域で像平面
と交差し、２回反射した光束が光軸を中心として狭い領
域に入射するので、明確な妨害反射が発生するであろ
う。
【００１９】第１の非球面のレンズ面の特徴は、エンベ
ロープ球面に対して少なくとも０．２ｍｍ、好適には
０．４ｍｍである大きい垂直高偏差にある。このように
非球面性が高いことは、ひとみ結像の球面収差の過修正
を行うためのもう一つの補正手段である。垂直高の定義
は、非球面のレンズ面と光軸の方向でのエンベロープ球
面との距離である。エンベロープ球面の定義は、非球面
と同じ頂点を有し、かつ非球面のレンズ面とその照射領
域の周辺で交差する球面である。照射領域は最外部の主
ビームの光束の周辺ビームによって限定される。
ロープ球面に対して少なくとも０．２ｍｍ、好適には
０．４ｍｍである大きい垂直高偏差にある。このように
非球面性が高いことは、ひとみ結像の球面収差の過修正
を行うためのもう一つの補正手段である。垂直高の定義
は、非球面のレンズ面と光軸の方向でのエンベロープ球
面との距離である。エンベロープ球面の定義は、非球面
と同じ頂点を有し、かつ非球面のレンズ面とその照射領
域の周辺で交差する球面である。照射領域は最外部の主
ビームの光束の周辺ビームによって限定される。
【００２０】更に、分割形対物レンズの設計には、分割
形対物レンズの像側の作動距離が少なくとも３０ｍｍ、
好適には少なくとも４０ｍｍでなければならないという
困難が伴う。その際に、自由作動距離とは像平面と、分
割形対物レンズの最後の光学平面の頂点との距離のこと
であり、最後の光学平面が凹面である場合は、前記距離
は最後の光学平面の最高の垂直高だけ縮小される。自由
作動距離によって、通常はレチクルが存在する像平面へ
の自由なアクセスが可能になる。レチクルを位置決め
し、これを交換するための装置はこのスペース内に作用
することができなければならない。
形対物レンズの像側の作動距離が少なくとも３０ｍｍ、
好適には少なくとも４０ｍｍでなければならないという
困難が伴う。その際に、自由作動距離とは像平面と、分
割形対物レンズの最後の光学平面の頂点との距離のこと
であり、最後の光学平面が凹面である場合は、前記距離
は最後の光学平面の最高の垂直高だけ縮小される。自由
作動距離によって、通常はレチクルが存在する像平面へ
の自由なアクセスが可能になる。レチクルを位置決め
し、これを交換するための装置はこのスペース内に作用
することができなければならない。
【００２１】本発明に基づく分割形対物レンズによっ
て、正の最高視野高さＹim maxのための主ビーム角に対
する非直線部分ＰＦNL（Ｙim max）が少なくとも＋２５
ｍｒａｄであるようにひとみ結像の球面収差を過補正す
ることが可能になる。
て、正の最高視野高さＹim maxのための主ビーム角に対
する非直線部分ＰＦNL（Ｙim max）が少なくとも＋２５
ｍｒａｄであるようにひとみ結像の球面収差を過補正す
ることが可能になる。
【００２２】このことは特に、第２レンズ群が第２の非
球面のレンズ面を備えることによって達成される。
球面のレンズ面を備えることによって達成される。
【００２３】エンベロープ球面からの第２の非球面のレ
ンズ面の最大の垂直高偏差は０．２ｍｍよりもできるだ
け大きくなければならず、好適には０．４ｍｍ以上であ
る。
ンズ面の最大の垂直高偏差は０．２ｍｍよりもできるだ
け大きくなければならず、好適には０．４ｍｍ以上であ
る。
【００２４】最大視野高さＹim maxに関して、前記直線
部分ｃ1・Ｙim maxに対する前記非直線部分ＰＦNL（Ｙim
max）の比率は−０．５から−２．０の範囲にあること
が好適である。その場合にはひとみ関数の直線部分によ
り、最高の視野高さの非直線部分の部分的な補償が可能
になるので、視野高さが正である場合はほぼ同じ大きさ
の最大と最小の主ビーム角が生じ、この視野高さにおけ
る主ビームは平均すると光軸に対して平行に進行する。
ひとみ関数の直線部分は射出ひとみの近軸位置を介して
調整される。
部分ｃ1・Ｙim maxに対する前記非直線部分ＰＦNL（Ｙim
max）の比率は−０．５から−２．０の範囲にあること
が好適である。その場合にはひとみ関数の直線部分によ
り、最高の視野高さの非直線部分の部分的な補償が可能
になるので、視野高さが正である場合はほぼ同じ大きさ
の最大と最小の主ビーム角が生じ、この視野高さにおけ
る主ビームは平均すると光軸に対して平行に進行する。
ひとみ関数の直線部分は射出ひとみの近軸位置を介して
調整される。
【００２５】ひとみ結像の球面収差の影響の他に、分割
形対物レンズは像平面内の最小の直径を有するスポット
像上に入射する光束を集束する。そのためには視野結像
を補正することが必要である。全てのスポット像の最大
スポット直径は有利には最高視野高さＹim maxの２％で
ある。スポット像およびスポット直径を測定するには絞
りを完全に開いた場合の光束が吟味されるので、光束は
像側の最大開口数を照射する。その場合、スポット層は
光束のビームと像平面との交点によって得られる。補正
手段としては主として、好適には正の屈折力を有するメ
ニスカスと、負の屈折力を有するメニスカスとからなる
第１レンズ群が利用される。補足的に、第１レンズ群が
非球面のレンズ面を備えていることが好適である。
形対物レンズは像平面内の最小の直径を有するスポット
像上に入射する光束を集束する。そのためには視野結像
を補正することが必要である。全てのスポット像の最大
スポット直径は有利には最高視野高さＹim maxの２％で
ある。スポット像およびスポット直径を測定するには絞
りを完全に開いた場合の光束が吟味されるので、光束は
像側の最大開口数を照射する。その場合、スポット層は
光束のビームと像平面との交点によって得られる。補正
手段としては主として、好適には正の屈折力を有するメ
ニスカスと、負の屈折力を有するメニスカスとからなる
第１レンズ群が利用される。補足的に、第１レンズ群が
非球面のレンズ面を備えていることが好適である。
【００２６】正の屈折力を有する第２レンズがメニスカ
スであると、ひとみ結像と視野結像とを同時に補正する
上で好適である。
スであると、ひとみ結像と視野結像とを同時に補正する
上で好適である。
【００２７】有利には第２レンズ群は、視野結像を補正
し、ひとみ結像の球面収差を過補正し、かつ像視野の均
一な照射を保証するために３個から５個のレンズから構
成される。
し、ひとみ結像の球面収差を過補正し、かつ像視野の均
一な照射を保証するために３個から５個のレンズから構
成される。
【００２８】このことは特に、第２レンズ群内に補助的
に両凹レンズを配置することによって可能である。
に両凹レンズを配置することによって可能である。
【００２９】本発明の分割形対物レンズは有利にはＲＥ
ＭＡ−対物レンズ内に取り付けられ、このＲＥＭＡ−対
物レンズは３倍から８倍に拡大された物体視野を像視野
内に結像する。その場合、ＲＥＭＡ−対物レンズは物体
平面および絞り面との間の第１の分割形対物レンズと、
本発明の分割形対物レンズとからなっている。双方の分
割形対物レンズは共通の光軸を有している。ＲＥＭＡ−
対物レンズの倍率は第１の分割形対物レンズと第２の分
割形対物レンズとの焦点距離の比率を介して調整するこ
とができる。第１分割形対物レンズのひとみ結像、また
はＲＥＭＡ−対物レンズの前に配置された光学部品のひ
とみ結像に歪みがある場合は、物体平面から射出される
主ビームは必ずしも絞り面に一点で交差する必要はな
い。
ＭＡ−対物レンズ内に取り付けられ、このＲＥＭＡ−対
物レンズは３倍から８倍に拡大された物体視野を像視野
内に結像する。その場合、ＲＥＭＡ−対物レンズは物体
平面および絞り面との間の第１の分割形対物レンズと、
本発明の分割形対物レンズとからなっている。双方の分
割形対物レンズは共通の光軸を有している。ＲＥＭＡ−
対物レンズの倍率は第１の分割形対物レンズと第２の分
割形対物レンズとの焦点距離の比率を介して調整するこ
とができる。第１分割形対物レンズのひとみ結像、また
はＲＥＭＡ−対物レンズの前に配置された光学部品のひ
とみ結像に歪みがある場合は、物体平面から射出される
主ビームは必ずしも絞り面に一点で交差する必要はな
い。
【００３０】ＲＥＭＡ−対物レンズはその物体平面内に
配置されたマスキング装置を、レチクル内に配置された
像平面上にできるだけ鮮鋭に結像する必要があるので、
像平面内の物点のスポット像は最小の直径を有してい
る。スポット像の最大直径は最高の視野高さＹim maxの
２％である。最大のスポット直径を測定するためには、
像側の最大開口数に対応する最大の絞り開口での光束が
使用される。
配置されたマスキング装置を、レチクル内に配置された
像平面上にできるだけ鮮鋭に結像する必要があるので、
像平面内の物点のスポット像は最小の直径を有してい
る。スポット像の最大直径は最高の視野高さＹim maxの
２％である。最大のスポット直径を測定するためには、
像側の最大開口数に対応する最大の絞り開口での光束が
使用される。
【００３１】有利にはＲＥＭＡ−対物レンズの入射ひと
みは無限距離内に存在するので、光束の主ビームは物体
平面の後は光軸に対して平行に、ひいてはテレセントリ
ックに進行する。このような手段によって、ＲＥＭＡ−
対物レンズの結像縮尺は、この場合はマスキング装置で
ある物体の集束ずれには左右されない。
みは無限距離内に存在するので、光束の主ビームは物体
平面の後は光軸に対して平行に、ひいてはテレセントリ
ックに進行する。このような手段によって、ＲＥＭＡ−
対物レンズの結像縮尺は、この場合はマスキング装置で
ある物体の集束ずれには左右されない。
【００３２】ひとみ結像を介して形成される主ビームの
他に、ＲＥＭＡ−対物レンズの像平面内では高エネルギ
の重ビームも重要である。光束の高エネルギの重ビーム
は、吟味される光束の全てのビームにわたる平均化から
生ずるビームを表し、その場合、入射ひとみの照射に基
づく各ビームは高エネルギの重みを有している。視野高
さＹimについては、高エネルギの対応する重ビームの方
向はＲＥＡＭ−対物レンズの入射ひとみの照射と関連す
るＲＥＭＡ−対物レンズの収差によって左右される。高
エネルギの重ビームは例えば入射ひとみの完全な照射、
または入射ひとみの部分的な照明として定義することが
でき、その際に照明は光軸に対してほぼ点対称である。
そこでＲＥＭＡ−対物レンズは、全ての視野高さでの高
エネルギの重ビームと主ビームとの最大角偏差が２ｍａ
ｒｄ未満、好適には１ｍｒａｄ未満であるように構成さ
れる。この要求基準は、視野結像およびひとみ結像への
要求基準と共に、最終的な焦点距離を有する８個から１
２個のレンズを含むＲＥＭＡ−対物レンズによって達成
され、その際、第１の分割形対物レンズは３個から５個
のレンズを備え、第２の分割形対物レンズは５個から７
個のレンズを備えている。補足的に３個から５個の非球
面を使用することが有利である。
他に、ＲＥＭＡ−対物レンズの像平面内では高エネルギ
の重ビームも重要である。光束の高エネルギの重ビーム
は、吟味される光束の全てのビームにわたる平均化から
生ずるビームを表し、その場合、入射ひとみの照射に基
づく各ビームは高エネルギの重みを有している。視野高
さＹimについては、高エネルギの対応する重ビームの方
向はＲＥＡＭ−対物レンズの入射ひとみの照射と関連す
るＲＥＭＡ−対物レンズの収差によって左右される。高
エネルギの重ビームは例えば入射ひとみの完全な照射、
または入射ひとみの部分的な照明として定義することが
でき、その際に照明は光軸に対してほぼ点対称である。
そこでＲＥＭＡ−対物レンズは、全ての視野高さでの高
エネルギの重ビームと主ビームとの最大角偏差が２ｍａ
ｒｄ未満、好適には１ｍｒａｄ未満であるように構成さ
れる。この要求基準は、視野結像およびひとみ結像への
要求基準と共に、最終的な焦点距離を有する８個から１
２個のレンズを含むＲＥＭＡ−対物レンズによって達成
され、その際、第１の分割形対物レンズは３個から５個
のレンズを備え、第２の分割形対物レンズは５個から７
個のレンズを備えている。補足的に３個から５個の非球
面を使用することが有利である。
【００３３】本発明による分割形対物レンズは有利には
マイクロリソグラフィ投影露光装置に使用され、分割形
対物レンズの直後に投影対物レンズが続く。それによっ
て照明系と投影対物レンズとの間の交点は、分割形対物
レンズの像平面、あるいは投影対物レンズの物体平面を
表す。その際、分割形対物レンズと投影対物レンズは共
通の光軸を中心に軸対称に配置される。照明系と投影対
物レンズからの光束の継続的な進行を確実にするため
に、分割形対物レンズの主ビーム角の分布を交点での投
影対物レンズの主ビーム角の分布に適合させなければな
らない。その場合、分割形対物レンズのひとみ関数と、
物体側の対物レンズ−ひとみ関数との偏差は有利には、
分割形対物レンズの像視野内の全ての視野高さにおいて
２ｍｒａｄ未満、好適には１ｍｒａｄ未満である。この
条件が満たされると、分割形対物レンズと投影対物レン
ズとはひとみ結像に関して機能ユニットを形成する。分
割形対物レンズによって投影対物レンズの収差を補償す
ることができるので、本発明による分割形対物レンズが
適用された投影対物レンズは、ひとみ結像の球面収差の
明確な不足補正を正すことができる。それによって投影
対物レンズの光学的な補正が大幅に緩和される。
マイクロリソグラフィ投影露光装置に使用され、分割形
対物レンズの直後に投影対物レンズが続く。それによっ
て照明系と投影対物レンズとの間の交点は、分割形対物
レンズの像平面、あるいは投影対物レンズの物体平面を
表す。その際、分割形対物レンズと投影対物レンズは共
通の光軸を中心に軸対称に配置される。照明系と投影対
物レンズからの光束の継続的な進行を確実にするため
に、分割形対物レンズの主ビーム角の分布を交点での投
影対物レンズの主ビーム角の分布に適合させなければな
らない。その場合、分割形対物レンズのひとみ関数と、
物体側の対物レンズ−ひとみ関数との偏差は有利には、
分割形対物レンズの像視野内の全ての視野高さにおいて
２ｍｒａｄ未満、好適には１ｍｒａｄ未満である。この
条件が満たされると、分割形対物レンズと投影対物レン
ズとはひとみ結像に関して機能ユニットを形成する。分
割形対物レンズによって投影対物レンズの収差を補償す
ることができるので、本発明による分割形対物レンズが
適用された投影対物レンズは、ひとみ結像の球面収差の
明確な不足補正を正すことができる。それによって投影
対物レンズの光学的な補正が大幅に緩和される。
【００３４】それに対応して、ＲＥＭＡ−対物レンズを
マイクロリソグラフィ投影露光装置に使用することが有
利であり、その際、ＲＥＭＡ−対物レンズは本発明によ
る分割形対物レンズを含んでいる。
マイクロリソグラフィ投影露光装置に使用することが有
利であり、その際、ＲＥＭＡ−対物レンズは本発明によ
る分割形対物レンズを含んでいる。
【００３５】次に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
る。
【００３６】
【発明の実施の形態】図１には本発明による分割形対物
レンズ１のレンズ部を示す。レンズの他に中心光束の周
辺ビームＲＳと、最外部の主ビームＨＳ、および最外部
の主ビームの光束の境界を形成するビームが示されてい
る。ここでは分割形対物レンズ１は光軸を中心に回転対
称に構成されている。システム・データは表１に記載さ
れている。この実施形態ではレンズ材料として、作動波
長λ＝１９３．３ｎｍの場合の屈折率が１．５６０３で
ある水晶（ＳｉＯ2)が使用される。透過率を高める必要
があり、または波長が１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの
場合に分割形対物レンズを使用する必要がある場合は、
レンズ材料としてフッ化水晶を使用することもできる。
分割形対物レンズ１によって像平面ＩＭ内で直径が１１
６．０ｍｍである像視野が照射される。像側の開口数は
０．１８である。そこで分割形対物レンズの光導電性は
２０．７ｍｍである。
レンズ１のレンズ部を示す。レンズの他に中心光束の周
辺ビームＲＳと、最外部の主ビームＨＳ、および最外部
の主ビームの光束の境界を形成するビームが示されてい
る。ここでは分割形対物レンズ１は光軸を中心に回転対
称に構成されている。システム・データは表１に記載さ
れている。この実施形態ではレンズ材料として、作動波
長λ＝１９３．３ｎｍの場合の屈折率が１．５６０３で
ある水晶（ＳｉＯ2)が使用される。透過率を高める必要
があり、または波長が１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの
場合に分割形対物レンズを使用する必要がある場合は、
レンズ材料としてフッ化水晶を使用することもできる。
分割形対物レンズ１によって像平面ＩＭ内で直径が１１
６．０ｍｍである像視野が照射される。像側の開口数は
０．１８である。そこで分割形対物レンズの光導電性は
２０．７ｍｍである。
【００３７】直径が１８７．９ｍｍの絞り面ＡＰＥによ
って、平行な光束が分割形対物レンズに入射し、像平面
ＩＭはそれぞれのスポットに集束される。像平面内では
全ての画素の最大スポット直径は１６０μｍである。ス
ポット直径の大きさは視野結像の補正によって、また特
に像シェルおよび開口収差の補正によって規定される。
って、平行な光束が分割形対物レンズに入射し、像平面
ＩＭはそれぞれのスポットに集束される。像平面内では
全ての画素の最大スポット直径は１６０μｍである。ス
ポット直径の大きさは視野結像の補正によって、また特
に像シェルおよび開口収差の補正によって規定される。
【００３８】光束の主ビームは図１の分割形対物レンズ
１に入射する際に絞り面ＡＰＥの中心の光軸ＯＡと交差
する。絞り面ＡＰＥ内の主ビームの光軸に対する角度
は、像平面ＩＭ内の主ビームの視野高さＹimに対応す
る。絞り面ＡＰＥ内の主ビームの最大角は６．３°であ
り、像平面ＩＭでは５８．０ｍｍである視野高さＹim
maxに対応する。分割形対物レンズ１の焦点距離は４８
７．７ｍｍである。像平面内の主ビームの角分布を示す
分割形対物レンズ１のひとみ関数ＰＦ（Ｙim）は図２に
実線２７として示されている。視野高さが正である場合
の主ビーム角の値は−５．３ｍｒａｄないし＋７．９ｍ
ｒａｄであるので、視野高さが正である場合の主ビーム
は平均して光軸とほぼ平行に進行する。ひとみ関数は方
程式（１）に記載の多項式として展開することができ、
その係数は表２に記載されている。その場合、第１次係
数ｃ1はＹim＝０である場合のひとみ関数の勾配に対応
し、射出ひとみの近軸位置、あるいは収差がないひとみ
結像の場合の射出ひとみの位置を示す。第３次またはそ
れ以上の係数はひとみ結像の球面収差を示す。図２に
は、ひとみ関数への直線部分が正方形のマークを伴う破
線２８として記載され、非直線部分が三角形のマークを
伴う破線２９として記載されている。
１に入射する際に絞り面ＡＰＥの中心の光軸ＯＡと交差
する。絞り面ＡＰＥ内の主ビームの光軸に対する角度
は、像平面ＩＭ内の主ビームの視野高さＹimに対応す
る。絞り面ＡＰＥ内の主ビームの最大角は６．３°であ
り、像平面ＩＭでは５８．０ｍｍである視野高さＹim
maxに対応する。分割形対物レンズ１の焦点距離は４８
７．７ｍｍである。像平面内の主ビームの角分布を示す
分割形対物レンズ１のひとみ関数ＰＦ（Ｙim）は図２に
実線２７として示されている。視野高さが正である場合
の主ビーム角の値は−５．３ｍｒａｄないし＋７．９ｍ
ｒａｄであるので、視野高さが正である場合の主ビーム
は平均して光軸とほぼ平行に進行する。ひとみ関数は方
程式（１）に記載の多項式として展開することができ、
その係数は表２に記載されている。その場合、第１次係
数ｃ1はＹim＝０である場合のひとみ関数の勾配に対応
し、射出ひとみの近軸位置、あるいは収差がないひとみ
結像の場合の射出ひとみの位置を示す。第３次またはそ
れ以上の係数はひとみ結像の球面収差を示す。図２に
は、ひとみ関数への直線部分が正方形のマークを伴う破
線２８として記載され、非直線部分が三角形のマークを
伴う破線２９として記載されている。
【表１】
【００３９】表２の第３列にはそれぞれの次数ｎにおけ
る正の最大視野高さＹim max＝＋５８．０ｍｍの場合に
生ずる多項式部分ｃn・Ｙim maxが記載されている。正の
最大視野高さＹim maxの場合のひとみ結像の球面収差の
最大部分は、＋２４．６ｍｒａｄの第３次部分である。
非直線部分の全体は＋２４．６ｍｒａｄである。正の視
野高さでの非直線部分は正符号を有しているので、球面
収差は明らかに過補正される。直線部分に対する非直線
部分の比率は、最大視野高さＹim maxの場合は−１．４
８である。
る正の最大視野高さＹim max＝＋５８．０ｍｍの場合に
生ずる多項式部分ｃn・Ｙim maxが記載されている。正の
最大視野高さＹim maxの場合のひとみ結像の球面収差の
最大部分は、＋２４．６ｍｒａｄの第３次部分である。
非直線部分の全体は＋２４．６ｍｒａｄである。正の視
野高さでの非直線部分は正符号を有しているので、球面
収差は明らかに過補正される。直線部分に対する非直線
部分の比率は、最大視野高さＹim maxの場合は−１．４
８である。
【００４０】分割形対物レンズ１は第１レンズ群３と、
第２レンズ群５とからなっている。第１レンズ群３は正
の屈折力を有するレンズＬ１１と、負の屈折力を有する
レンズＬ１２とからなっている。レンズ群３内で最外部
の主ビームＨＳは光軸ＯＡと中心光束の周辺ビームＲＳ
との間を進行する。レンズＬ１１およびＬ１２は非球面
のレンズ面Ｓ１０２とＳ１０４とを備えている。レンズ
Ｌ１１もレンズＬ１２もその凸面のレンズ面が絞り面Ａ
ＰＥの方向を向いたメニスカスである。第１レンズ群３
は主として、視野結像を補正し、ひいては画素のスポッ
ト直径を最小にするために貢献する。
第２レンズ群５とからなっている。第１レンズ群３は正
の屈折力を有するレンズＬ１１と、負の屈折力を有する
レンズＬ１２とからなっている。レンズ群３内で最外部
の主ビームＨＳは光軸ＯＡと中心光束の周辺ビームＲＳ
との間を進行する。レンズＬ１１およびＬ１２は非球面
のレンズ面Ｓ１０２とＳ１０４とを備えている。レンズ
Ｌ１１もレンズＬ１２もその凸面のレンズ面が絞り面Ａ
ＰＥの方向を向いたメニスカスである。第１レンズ群３
は主として、視野結像を補正し、ひいては画素のスポッ
ト直径を最小にするために貢献する。
【００４１】第２レンズ群５のレンズの場合、中心光束
の周辺ビームＲＳは光軸ＯＡと最外部の主ビームＨＳと
の間を進行する。第１レンズ群３と第２レンズ群５との
間には、偏光ミラーを取り付けるための充分な取り付け
スペースがある。偏光ミラーによって例えば照射光路を
９０°偏向することができる。あるいは、測定目的のた
めに照射光線の一部を切り離すための分光器を取り付け
ることもできる。偏光用の立方体分光器を使用すると、
２つの光チャネルからの光線をほぼ損失なく重ねること
ができる。そのために立方体分光器が４５°偏向した場
合の分光器層は、入射面に対して垂直に偏光される光線
はほぼ完全に反射し、一方、入射面に対して平行な光線
はほぼ完全に透過されるように設計されている。このよ
うな構成は図７の実施例でより詳細に説明する。
の周辺ビームＲＳは光軸ＯＡと最外部の主ビームＨＳと
の間を進行する。第１レンズ群３と第２レンズ群５との
間には、偏光ミラーを取り付けるための充分な取り付け
スペースがある。偏光ミラーによって例えば照射光路を
９０°偏向することができる。あるいは、測定目的のた
めに照射光線の一部を切り離すための分光器を取り付け
ることもできる。偏光用の立方体分光器を使用すると、
２つの光チャネルからの光線をほぼ損失なく重ねること
ができる。そのために立方体分光器が４５°偏向した場
合の分光器層は、入射面に対して垂直に偏光される光線
はほぼ完全に反射し、一方、入射面に対して平行な光線
はほぼ完全に透過されるように設計されている。このよ
うな構成は図７の実施例でより詳細に説明する。
【００４２】図１の第２レンズ群５は、主としてひとみ
結像に影響を及ぼす視野レンズとして機能する。その
上、視野結像における歪みを補正することができるの
で、像平面ＩＭ内の輝度分布を補正し、適応化させるこ
とができる。このような要求基準を満たすために、第２
レンズ群５は正の屈折力を有する両凸レンズＬ１３と、
正の屈折力を有するメニスカスＬ１４と、負の屈折力を
有するレンズＬ１５とから構成されている。レンズ面Ｓ
１１１は非球面のレンズ面であり、その表面の説明は表
１に記載されている。照射される領域の頂点と周辺の８
０．４ｍｍで非球面のレンズ面Ｌ１１１と交差するエン
ベロープ球面の半径は−２２１８．４ｍｍであるので、
非球面のレンズ面Ｓ１１とエンベロープ球面との空いた
の垂直高の偏差は０．２８ｍｍである。
結像に影響を及ぼす視野レンズとして機能する。その
上、視野結像における歪みを補正することができるの
で、像平面ＩＭ内の輝度分布を補正し、適応化させるこ
とができる。このような要求基準を満たすために、第２
レンズ群５は正の屈折力を有する両凸レンズＬ１３と、
正の屈折力を有するメニスカスＬ１４と、負の屈折力を
有するレンズＬ１５とから構成されている。レンズ面Ｓ
１１１は非球面のレンズ面であり、その表面の説明は表
１に記載されている。照射される領域の頂点と周辺の８
０．４ｍｍで非球面のレンズ面Ｌ１１１と交差するエン
ベロープ球面の半径は−２２１８．４ｍｍであるので、
非球面のレンズ面Ｓ１１とエンベロープ球面との空いた
の垂直高の偏差は０．２８ｍｍである。
【００４３】負の屈折力を有するレンズＬ１５は像平面
に対して凹のレンズ面Ｓ１１２を有しており、曲率半径
とレンズ直径との比率は０．７５である。レンズＬ１５
は光線の方向から見て像平面ＩＭの前の屈折力を有する
最後のレンズであるので、凹面のレンズ面Ｓ１１２は像
平面ＩＭの直前に配置される。最後のレンズＬ１５とは
像平面ＩＭとの間の自由作動距離は５０．０ｍｍであ
る。
に対して凹のレンズ面Ｓ１１２を有しており、曲率半径
とレンズ直径との比率は０．７５である。レンズＬ１５
は光線の方向から見て像平面ＩＭの前の屈折力を有する
最後のレンズであるので、凹面のレンズ面Ｓ１１２は像
平面ＩＭの直前に配置される。最後のレンズＬ１５とは
像平面ＩＭとの間の自由作動距離は５０．０ｍｍであ
る。
【００４４】自由作動距離とは、分割形対物レンズの光
学素子がない、光軸ＯＡに沿った領域のことである。し
かし、レンズＬ１５の後に平面平行の投影板または輝度
フィルタを取り付けることも可能であるが、それには分
割形対物レンズ１の像平面ＩＭをずらすだけでよい。
学素子がない、光軸ＯＡに沿った領域のことである。し
かし、レンズＬ１５の後に平面平行の投影板または輝度
フィルタを取り付けることも可能であるが、それには分
割形対物レンズ１の像平面ＩＭをずらすだけでよい。
【００４５】分割形対物レンズ１は通常はマイクロリソ
グラフィ投影露光装置の照射装置内に、レチクルの直前
に設置される。レチクルは分割形対物レンズ１内への入
射光線の一部を再反射するので、第２レンズ群５のレン
ズは好適には、妨害反射が最小限になるように設計され
る。それによって、レチクルで反射する光線がレンズ面
で２回反射し、再びレチクルに到達することが達成され
る。妨害反射を最小限にすることは、最外部の主ビーム
ＨＳがレチクルとレンズ面で２回反射した後、像平面Ｉ
Ｍと光軸ＯＡの遠い外側で交差するように分割形対物レ
ンズ１を設計することによって達成される。レンズ面Ｓ
１０７およびＳ１１２では２回反射した主ビームＨＳは
再び像平面ＩＭに到達し、一方、像平面とレンズ面Ｓ１
０８、Ｓ１０９、Ｓ１１０、およびＳ１１１との間に妨
害反射が生じた場合は、最外部の主ビームは像平面には
もはや到達せず、分割形対物レンズ１のフレームに当た
る。像平面とレンズ面Ｓ１０７との間に妨害反射がある
場合は、最外部の主ビームは高さ３７．３ｍｍで像画面
と交差する。これは最大視野高さＹim maxに対する６
４．３％の高さ比に対応する。像平面とレンズ面Ｓ１１
２との間に妨害反射がある場合は、最外部の主ビームは
高さ１０７．７ｍｍで像画面と交差する。これは最大視
野高さＹim maxに対する１８５．７％の高さ比に対応す
るので、像視野の外側で２回反射する主ビームは像平面
ＩＭに当たる。
グラフィ投影露光装置の照射装置内に、レチクルの直前
に設置される。レチクルは分割形対物レンズ１内への入
射光線の一部を再反射するので、第２レンズ群５のレン
ズは好適には、妨害反射が最小限になるように設計され
る。それによって、レチクルで反射する光線がレンズ面
で２回反射し、再びレチクルに到達することが達成され
る。妨害反射を最小限にすることは、最外部の主ビーム
ＨＳがレチクルとレンズ面で２回反射した後、像平面Ｉ
Ｍと光軸ＯＡの遠い外側で交差するように分割形対物レ
ンズ１を設計することによって達成される。レンズ面Ｓ
１０７およびＳ１１２では２回反射した主ビームＨＳは
再び像平面ＩＭに到達し、一方、像平面とレンズ面Ｓ１
０８、Ｓ１０９、Ｓ１１０、およびＳ１１１との間に妨
害反射が生じた場合は、最外部の主ビームは像平面には
もはや到達せず、分割形対物レンズ１のフレームに当た
る。像平面とレンズ面Ｓ１０７との間に妨害反射がある
場合は、最外部の主ビームは高さ３７．３ｍｍで像画面
と交差する。これは最大視野高さＹim maxに対する６
４．３％の高さ比に対応する。像平面とレンズ面Ｓ１１
２との間に妨害反射がある場合は、最外部の主ビームは
高さ１０７．７ｍｍで像画面と交差する。これは最大視
野高さＹim maxに対する１８５．７％の高さ比に対応す
るので、像視野の外側で２回反射する主ビームは像平面
ＩＭに当たる。
【００４６】レンズＬ１５の後に屈折力を有するその他
のレンズが続いていない場合は、像平面ＩＭに対して凹
面のレンズ面Ｓ１１２は妨害反射にとって極めて重要で
ある。レンズ面Ｓ１１２から像平面ＩＭまでの距離がレ
ンズ面Ｓ１１２の曲率半径の半分に等しい場合は、像平
面ＩＭが本実施形態の場合と同様にほぼテレセットリッ
クに照射されると、照射される物体から像平面ＩＭに再
反射される光線は像平面ＩＭ内で集束されよう。これに
対して、凹面のレンズ面Ｓ１１２の曲率半径は１００．
７ｍｍであり、像平面ＩＭからの距離は７９．７ｍｍで
あるので、妨害反射を算定するためにミラーとして機能
する凹面のレンズ面Ｓ１１２の絞り面と像平面ＩＭとの
距離は２９．４ｍｍである。曲率半径の半分に対するこ
の距離の比率は０．６であるので、場合によって発生す
る妨害反射の影響はさしたるものではない。
のレンズが続いていない場合は、像平面ＩＭに対して凹
面のレンズ面Ｓ１１２は妨害反射にとって極めて重要で
ある。レンズ面Ｓ１１２から像平面ＩＭまでの距離がレ
ンズ面Ｓ１１２の曲率半径の半分に等しい場合は、像平
面ＩＭが本実施形態の場合と同様にほぼテレセットリッ
クに照射されると、照射される物体から像平面ＩＭに再
反射される光線は像平面ＩＭ内で集束されよう。これに
対して、凹面のレンズ面Ｓ１１２の曲率半径は１００．
７ｍｍであり、像平面ＩＭからの距離は７９．７ｍｍで
あるので、妨害反射を算定するためにミラーとして機能
する凹面のレンズ面Ｓ１１２の絞り面と像平面ＩＭとの
距離は２９．４ｍｍである。曲率半径の半分に対するこ
の距離の比率は０．６であるので、場合によって発生す
る妨害反射の影響はさしたるものではない。
【００４７】入射角が小さい中心光束を凹面のレンズ面
Ｓ１１２に入射させるようにし、視野結像の収差を少な
くするために、凹面のレンズ面Ｓ１１２を像平面ＩＭに
対してできるだけ同心に配置する。凹面のレンズ面Ｓ１
１２の頂点から像平面ＩＭまでの距離と、凹面のレンズ
面Ｓ１１２の曲率半径の数値との比率は０．７９であ
る。
Ｓ１１２に入射させるようにし、視野結像の収差を少な
くするために、凹面のレンズ面Ｓ１１２を像平面ＩＭに
対してできるだけ同心に配置する。凹面のレンズ面Ｓ１
１２の頂点から像平面ＩＭまでの距離と、凹面のレンズ
面Ｓ１１２の曲率半径の数値との比率は０．７９であ
る。
【００４８】図３にはＲＥＭＡ−対物レンズ３０９の第
１実施形態のレンズ分割形対物レンズ部を示す。レンズ
の他に、中心光束の周辺ビームＲＳ、並びに最外部の主
ビームＨＳ、および最外部の主ビームＨＳの光束を形成
するビームが示されている。ＲＥＭＡ−対物レンズ３０
９は光軸ＯＡを中心に回転対称に構成されている。シス
テムデータは表３に記載されている。この実施形態では
レンズ材料としてフッ化カルシウム水晶ＣａＦ2および
水晶（ＳｉＯ2）が使用され、その屈折率は作動波長λ
＝１９３．３ｎｍの場合は１．５０１４、好適には１．
５６０３である。図１の素子に対応する図３の素子は図
１の参照番号に３００を付した番号で示す。この素子の
説明については図１の説明を参照されたい。
１実施形態のレンズ分割形対物レンズ部を示す。レンズ
の他に、中心光束の周辺ビームＲＳ、並びに最外部の主
ビームＨＳ、および最外部の主ビームＨＳの光束を形成
するビームが示されている。ＲＥＭＡ−対物レンズ３０
９は光軸ＯＡを中心に回転対称に構成されている。シス
テムデータは表３に記載されている。この実施形態では
レンズ材料としてフッ化カルシウム水晶ＣａＦ2および
水晶（ＳｉＯ2）が使用され、その屈折率は作動波長λ
＝１９３．３ｎｍの場合は１．５０１４、好適には１．
５６０３である。図１の素子に対応する図３の素子は図
１の参照番号に３００を付した番号で示す。この素子の
説明については図１の説明を参照されたい。
【００４９】図３のＲＥＭＡ−対物レンズ３０９は像平
面に倍率β＝−３．７４で物体視野を結像する。これは
第１分割形対物レンズ３１１と第３分割形対物レンズ３
０１とから形成され、その構成は図１の分割形対物レン
ズの構成と同類である。ＲＥＭＡ−対物レンズ３０９に
よって、直径が１１６．２ｍｍの像視野が照射される。
像側の開口数は０．１８である。そこでＲＥＭＡ−対物
レンズ３０９の光伝導性は２０．９ｍｍになる。ＲＥＭ
Ａ−対物レンズ３０９の入射ひとみは無限距離内にある
ので、物体平面ＯＢＪ内の主ビームは光軸ＯＡに対して
平行に進む。第１分割形対物レンズ３１１のひとみ結像
はできるだけ良好に補正される。それにも関わらず、第
１分割形対物レンズ３１１による球面収差およびひとみ
結像の像視野湾曲によって、主ビームは光軸ＯＡと絞り
面ＡＰＥ内で直接交差するのではなく、絞り面に対する
軸方向位置に左右されて光軸と交差する。図３のＲＥＭ
Ａ−対物レンズ３０９の場合は、主ビームと光軸ＯＡと
の交差点は５．４ｍｍの軸方向領域内にある。これは１
８８ｍｍである絞り直径の２．９％に相当する。
面に倍率β＝−３．７４で物体視野を結像する。これは
第１分割形対物レンズ３１１と第３分割形対物レンズ３
０１とから形成され、その構成は図１の分割形対物レン
ズの構成と同類である。ＲＥＭＡ−対物レンズ３０９に
よって、直径が１１６．２ｍｍの像視野が照射される。
像側の開口数は０．１８である。そこでＲＥＭＡ−対物
レンズ３０９の光伝導性は２０．９ｍｍになる。ＲＥＭ
Ａ−対物レンズ３０９の入射ひとみは無限距離内にある
ので、物体平面ＯＢＪ内の主ビームは光軸ＯＡに対して
平行に進む。第１分割形対物レンズ３１１のひとみ結像
はできるだけ良好に補正される。それにも関わらず、第
１分割形対物レンズ３１１による球面収差およびひとみ
結像の像視野湾曲によって、主ビームは光軸ＯＡと絞り
面ＡＰＥ内で直接交差するのではなく、絞り面に対する
軸方向位置に左右されて光軸と交差する。図３のＲＥＭ
Ａ−対物レンズ３０９の場合は、主ビームと光軸ＯＡと
の交差点は５．４ｍｍの軸方向領域内にある。これは１
８８ｍｍである絞り直径の２．９％に相当する。
【００５０】物体平面ＯＢＪから射出する光束は像平面
ＩＭ内でそれぞれ１つのスポット上で集束される。像視
野内では全ての画素についてスポット像の最大直径は２
４０μｍである。
ＩＭ内でそれぞれ１つのスポット上で集束される。像視
野内では全ての画素についてスポット像の最大直径は２
４０μｍである。
【００５１】ＲＥＭＡ−対物レンズ３０９のひとみ関数
は方程式（１）に基づく多項式として展開することがで
き、その係数は表４に記載されている。
は方程式（１）に基づく多項式として展開することがで
き、その係数は表４に記載されている。
【表２】
【００５２】表４から、正の最大視野高さＹim maxの場
合のひとみ結像の球面収差に対する最大部分は、＋２
０．１ｍｒａｄである３次の部分であることが分かる。
非直線部分全体は＋２４．１ｍｒａｄであるので、球面
収差は明らかに過補正される。非直線部分の直線部分に
対する比率は最大視野高さＹim maxの場合、−１．４６
である。
合のひとみ結像の球面収差に対する最大部分は、＋２
０．１ｍｒａｄである３次の部分であることが分かる。
非直線部分全体は＋２４．１ｍｒａｄであるので、球面
収差は明らかに過補正される。非直線部分の直線部分に
対する比率は最大視野高さＹim maxの場合、−１．４６
である。
【００５３】第２の分割形対物レンズ３０１は第１レン
ズ群３０３と、第２レンズ群３０５とからなっている。
第１レンズ群３０３にはレンズＬ３５とＬ３６とが含ま
れ、レンズＬ３５は正の屈折力を有するメニスカスであ
り、レンズＬ３６は負の屈折力を有するメニスカスであ
る。メニスカスの凹面はそれぞれ絞り面ＡＰＥの方向を
向いている。第１レンズ群３０３のレンズはそれぞれ非
球面のレンズ面Ｓ３１１とＳ３１３とを有している。
ズ群３０３と、第２レンズ群３０５とからなっている。
第１レンズ群３０３にはレンズＬ３５とＬ３６とが含ま
れ、レンズＬ３５は正の屈折力を有するメニスカスであ
り、レンズＬ３６は負の屈折力を有するメニスカスであ
る。メニスカスの凹面はそれぞれ絞り面ＡＰＥの方向を
向いている。第１レンズ群３０３のレンズはそれぞれ非
球面のレンズ面Ｓ３１１とＳ３１３とを有している。
【００５４】第２分割形対物レンズ３０１の第２レンズ
群３０５は、正の屈折力を有し、凹面のレンズ面が像平
面ＩＭの方向を向いたメニスカスＬ３７と、正の屈折力
を有し、その凹面のレンズ面が絞り面ＡＰＥの方向を向
いたメニスカスＬ３８と、負の屈折力を有し、その凹面
が絞り面ＡＰＥの方向を向いたメニスカスＬ３９とから
なっている。レンズ面Ｓ３２０は非球面のレンズ面であ
り、その表面の説明は表３に記載されている。非球面の
レンズ面Ｓ３２０を高さ８１．１ｍｍで非球面のレンズ
面Ｓ３２０の照射される領域の頂点と周辺で横切るエン
ベロープ球面の半径は３１７．１ｍｍであるので、非球
面のレンズ面Ｓ３２０とエンベロープ球面との間の最大
垂直高偏差は０．８７ｍｍである。
群３０５は、正の屈折力を有し、凹面のレンズ面が像平
面ＩＭの方向を向いたメニスカスＬ３７と、正の屈折力
を有し、その凹面のレンズ面が絞り面ＡＰＥの方向を向
いたメニスカスＬ３８と、負の屈折力を有し、その凹面
が絞り面ＡＰＥの方向を向いたメニスカスＬ３９とから
なっている。レンズ面Ｓ３２０は非球面のレンズ面であ
り、その表面の説明は表３に記載されている。非球面の
レンズ面Ｓ３２０を高さ８１．１ｍｍで非球面のレンズ
面Ｓ３２０の照射される領域の頂点と周辺で横切るエン
ベロープ球面の半径は３１７．１ｍｍであるので、非球
面のレンズ面Ｓ３２０とエンベロープ球面との間の最大
垂直高偏差は０．８７ｍｍである。
【００５５】負の屈折力を有するレンズＬ３９は像平面
ＩＭに対して凹面であるレンズ面Ｓ３２１を有し、レン
ズ直径に対する曲率半径の比率は０．７４である。レン
ズＬ３９は像平面ＩＭの前の、屈折力を有する最後のレ
ンズであるので、凹面のレンズ面Ｓ３２１は像平面ＩＭ
の直前に配置されている。最後のレンズＬ３９と像平面
ＩＭとの間の自由作動距離は６４．８ｍｍである。
ＩＭに対して凹面であるレンズ面Ｓ３２１を有し、レン
ズ直径に対する曲率半径の比率は０．７４である。レン
ズＬ３９は像平面ＩＭの前の、屈折力を有する最後のレ
ンズであるので、凹面のレンズ面Ｓ３２１は像平面ＩＭ
の直前に配置されている。最後のレンズＬ３９と像平面
ＩＭとの間の自由作動距離は６４．８ｍｍである。
【００５６】ＲＥＭＡ−対物レンズ３０９の像平面ＩＭ
内にはレチクルが配置されているので、第２の分割形対
物レンズ３０１の第２レンズ群３０５のレンズは、部分
反射するレチクルと、残留反射が残るレンズ面との間に
発生することがある妨害反射を最小限にするように最適
化されなければならない。妨害反射にとって重要である
のは、レンズ面Ｓ３１６、Ｓ３１９、Ｓ３２０、および
Ｓ３２１であり、一方、レンズ面Ｓ３１７およびＳ３１
８の場合は、レチクルと前記レンズ面で反射する最外部
の主ビームＨＳは像平面にはもはや到達せず、ＲＥＭＡ
−対物レンズ３０９の内側で対物レンズのフレームに当
たる。像平面ＩＭとレンズ面Ｓ３１６との間に妨害反射
がある場合は、２回反射した主ビームＨＳは高さ４１．
９ｍｍで像平面ＩＭと交差する。これは最高視野高さＹ
im max に対する高さ比の７２％に相当する。像平面ＩＭ
とレンズ面Ｓ３１９との間に妨害反射がある場合は、２
回反射した主ビームＨＳは高さ５９．８ｍｍで像平面Ｉ
Ｍと交差する。これは最高視野高さＹim max に対する高
さ比の１０２．９％に相当する。像平面ＩＭとレンズ面
Ｓ３２０との間に妨害反射がある場合は、２回反射した
主ビームＨＳは高さ８３．３ｍｍで像平面ＩＭと交差す
る。これは最高視野高さＹim max に対する高さ比の１４
３．４％に相当する。像平面ＩＭとレンズ面Ｓ３２１と
の間に妨害反射がある場合は、２回反射した主ビームＨ
Ｓは高さ１５８．８ｍｍで像平面ＩＭと交差する。これ
は最高視野高さＹim maxに対する高さ比の２７３．３％
に相当する。
内にはレチクルが配置されているので、第２の分割形対
物レンズ３０１の第２レンズ群３０５のレンズは、部分
反射するレチクルと、残留反射が残るレンズ面との間に
発生することがある妨害反射を最小限にするように最適
化されなければならない。妨害反射にとって重要である
のは、レンズ面Ｓ３１６、Ｓ３１９、Ｓ３２０、および
Ｓ３２１であり、一方、レンズ面Ｓ３１７およびＳ３１
８の場合は、レチクルと前記レンズ面で反射する最外部
の主ビームＨＳは像平面にはもはや到達せず、ＲＥＭＡ
−対物レンズ３０９の内側で対物レンズのフレームに当
たる。像平面ＩＭとレンズ面Ｓ３１６との間に妨害反射
がある場合は、２回反射した主ビームＨＳは高さ４１．
９ｍｍで像平面ＩＭと交差する。これは最高視野高さＹ
im max に対する高さ比の７２％に相当する。像平面ＩＭ
とレンズ面Ｓ３１９との間に妨害反射がある場合は、２
回反射した主ビームＨＳは高さ５９．８ｍｍで像平面Ｉ
Ｍと交差する。これは最高視野高さＹim max に対する高
さ比の１０２．９％に相当する。像平面ＩＭとレンズ面
Ｓ３２０との間に妨害反射がある場合は、２回反射した
主ビームＨＳは高さ８３．３ｍｍで像平面ＩＭと交差す
る。これは最高視野高さＹim max に対する高さ比の１４
３．４％に相当する。像平面ＩＭとレンズ面Ｓ３２１と
の間に妨害反射がある場合は、２回反射した主ビームＨ
Ｓは高さ１５８．８ｍｍで像平面ＩＭと交差する。これ
は最高視野高さＹim maxに対する高さ比の２７３．３％
に相当する。
【００５７】凹面のレンズ面Ｓ３２１の曲率半径は１０
１．８ｍｍであり、像平面ＩＭとの距離は９１．６２ｍ
ｍであるので、妨害反射を算定するためのミラーとして
機能する凹面のレンズ面Ｓ３２１の絞り面は、像平面Ｉ
Ｍに対して４０．７ｍｍの距離を有している。この距離
と曲率半径の半分の数値との比率は０．８であるので、
場合によって妨害反射が生じても影響は僅かである。
１．８ｍｍであり、像平面ＩＭとの距離は９１．６２ｍ
ｍであるので、妨害反射を算定するためのミラーとして
機能する凹面のレンズ面Ｓ３２１の絞り面は、像平面Ｉ
Ｍに対して４０．７ｍｍの距離を有している。この距離
と曲率半径の半分の数値との比率は０．８であるので、
場合によって妨害反射が生じても影響は僅かである。
【００５８】中心光束が僅かな入射角で凹面のレンズ面
Ｓ３２１に入射させ、ひいては像結像の収差を少なくす
るために、凹面のレンズ面Ｓ３２１は像平面ＩＭに対し
てできるだけ同心に配置する。凹面のレンズ面Ｓ３２１
の頂点からの像平面ＩＭの距離と、凹面のレンズ面Ｓ３
２１の曲率半径の数値との比率は０．９０である。
Ｓ３２１に入射させ、ひいては像結像の収差を少なくす
るために、凹面のレンズ面Ｓ３２１は像平面ＩＭに対し
てできるだけ同心に配置する。凹面のレンズ面Ｓ３２１
の頂点からの像平面ＩＭの距離と、凹面のレンズ面Ｓ３
２１の曲率半径の数値との比率は０．９０である。
【００５９】ＲＥＭＡ−対物レンズ３０９の視野結像の
収差により、一つの画素にとって高エネルギの重ビーム
は対応する主ビームとはもはや一致しない。物体平面Ｏ
ＢＪ内では高エネルギの重ビームと主ビームは各画素に
とって一致し、光軸ＯＡに対して平行に進行するもの
の、光軸ＯＡの外側の画素の場合のコマ収差および斜交
球面収差の結果、高エネルギの重ビームと主ビームとの
間に差が生ずる。その際に、高エネルギの重ビームの方
向は絞り面ＡＰＥ内の光束の膨脹によって左右される。
光束が絞り面ＡＰＥを完全に照射すると、コマ収差が比
較的大きいために、絞り面ＡＰＥを光軸ＯＡの周囲領域
だけで照射する光束の場合に予期されるよりも、高エネ
ルギの重ビームの主ビームからの偏差はより大きくな
る。コマ収差は絞り面ＡＰＥの環状照射した場合に極端
になるが、その理由は、この場合は光束は最外部の開口
ビームしか有していないからである。コマ収差および斜
交球面収差は図３のＲＥＭＡ−対物レンズ３０９の場
合、絞り面を完全に照射した場合の高エネルギの重ビー
ムの角度と、全ての視野高さでの主ビーム角度の偏差が
±０．５ｍｒａｄになるように補正される。図４には正
の視野高さの場合の角偏差が実線で示されている。
収差により、一つの画素にとって高エネルギの重ビーム
は対応する主ビームとはもはや一致しない。物体平面Ｏ
ＢＪ内では高エネルギの重ビームと主ビームは各画素に
とって一致し、光軸ＯＡに対して平行に進行するもの
の、光軸ＯＡの外側の画素の場合のコマ収差および斜交
球面収差の結果、高エネルギの重ビームと主ビームとの
間に差が生ずる。その際に、高エネルギの重ビームの方
向は絞り面ＡＰＥ内の光束の膨脹によって左右される。
光束が絞り面ＡＰＥを完全に照射すると、コマ収差が比
較的大きいために、絞り面ＡＰＥを光軸ＯＡの周囲領域
だけで照射する光束の場合に予期されるよりも、高エネ
ルギの重ビームの主ビームからの偏差はより大きくな
る。コマ収差は絞り面ＡＰＥの環状照射した場合に極端
になるが、その理由は、この場合は光束は最外部の開口
ビームしか有していないからである。コマ収差および斜
交球面収差は図３のＲＥＭＡ−対物レンズ３０９の場
合、絞り面を完全に照射した場合の高エネルギの重ビー
ムの角度と、全ての視野高さでの主ビーム角度の偏差が
±０．５ｍｒａｄになるように補正される。図４には正
の視野高さの場合の角偏差が実線で示されている。
【００６０】図５にはＲＥＭＡ−対物レンズ５０９の第
２の実施形態のレンズ分割形対物レンズ片を示す。レン
ズの他に、中心光束の周辺ビームＲＳ、並びに最外部の
主ビーム、および最外部の主ビームＨＳの光束となるビ
ームが示されている。ＲＥＭＡ−対物レンズ５０９は光
軸ＯＡを中心に回転対称に構成されている。システムデ
ータは表５に記載されている。この実施形態ではレンズ
材料として水晶（ＳｉＯ2）が使用され、その屈折率は
作動波長λ＝２４８．３ｎｍの場合は１．５０８４であ
る。図１および図３の素子に対応する図５の素子は図１
の参照番号と同じ参照番号を有し、あるいは図５では図
１の素子に５００を加えた、もしくは図３の素子に２０
０を加えた番号で示す。この素子の説明については図
１、もしくは図３の説明を参照されたい。
２の実施形態のレンズ分割形対物レンズ片を示す。レン
ズの他に、中心光束の周辺ビームＲＳ、並びに最外部の
主ビーム、および最外部の主ビームＨＳの光束となるビ
ームが示されている。ＲＥＭＡ−対物レンズ５０９は光
軸ＯＡを中心に回転対称に構成されている。システムデ
ータは表５に記載されている。この実施形態ではレンズ
材料として水晶（ＳｉＯ2）が使用され、その屈折率は
作動波長λ＝２４８．３ｎｍの場合は１．５０８４であ
る。図１および図３の素子に対応する図５の素子は図１
の参照番号と同じ参照番号を有し、あるいは図５では図
１の素子に５００を加えた、もしくは図３の素子に２０
０を加えた番号で示す。この素子の説明については図
１、もしくは図３の説明を参照されたい。
【００６１】図５のＲＥＭＡ−対物レンズ５０９は像平
面に倍率β＝−３．５０で物体視野を結像する。これは
第１分割形対物レンズ５１１と第３分割形対物レンズ５
０１とから形成されている。ＲＥＭＡ−対物レンズ５０
９によって、直径が１１３．３ｍｍの像視野が照射され
る。像側の開口数は０．１９である。そこでＲＥＭＡ−
対物レンズ５０９の光伝導性は２１．５ｍｍであり、そ
れは図３のＲＥＭＡ−対物レンズ３０９の光導電性より
も更に高い。ＲＥＭＡ−対物レンズ５０９の入射ひとみ
は無限距離内にあるので、物体平面ＯＢＪ内の主ビーム
は光軸ＯＡに対して平行に進む。第１分割形対物レンズ
５１１により誘発される球面収差およびひとみ結像の像
視野湾曲によって、主ビームは絞り面ＡＰＥに対する軸
方向位置で光軸ＯＡと交差する。図５のＲＥＭＡ−対物
レンズ５０９の場合、主ビームと光軸ＯＡとの交差点は
互いに８．２ｍｍの距離だけ離間している。この距離は
２１７．２ｍｍである絞り直径の３．８％に相当する。
面に倍率β＝−３．５０で物体視野を結像する。これは
第１分割形対物レンズ５１１と第３分割形対物レンズ５
０１とから形成されている。ＲＥＭＡ−対物レンズ５０
９によって、直径が１１３．３ｍｍの像視野が照射され
る。像側の開口数は０．１９である。そこでＲＥＭＡ−
対物レンズ５０９の光伝導性は２１．５ｍｍであり、そ
れは図３のＲＥＭＡ−対物レンズ３０９の光導電性より
も更に高い。ＲＥＭＡ−対物レンズ５０９の入射ひとみ
は無限距離内にあるので、物体平面ＯＢＪ内の主ビーム
は光軸ＯＡに対して平行に進む。第１分割形対物レンズ
５１１により誘発される球面収差およびひとみ結像の像
視野湾曲によって、主ビームは絞り面ＡＰＥに対する軸
方向位置で光軸ＯＡと交差する。図５のＲＥＭＡ−対物
レンズ５０９の場合、主ビームと光軸ＯＡとの交差点は
互いに８．２ｍｍの距離だけ離間している。この距離は
２１７．２ｍｍである絞り直径の３．８％に相当する。
【００６２】物体平面ＯＢＪから射出する光束は像平面
ＩＭ内でそれぞれ１つのスポット上で集束される。像視
野内では全ての画素についてスポット像の最大直径は２
６０μｍである。
ＩＭ内でそれぞれ１つのスポット上で集束される。像視
野内では全ての画素についてスポット像の最大直径は２
６０μｍである。
【００６３】ＲＥＭＡ−対物レンズ５０９のひとみ関数
は方程式（１）に基づく多項式として展開することがで
き、その係数は表６に記載されている。
は方程式（１）に基づく多項式として展開することがで
き、その係数は表６に記載されている。
【表３】
【００６４】表６から、正の最大視野高さＹim max の場
合のひとみ結像の球面収差に対する最大部分は、＋４
５．８ｍｒａｄである３次の部分であることが分かる。
非直線部分全体は＋４４．５ｍｒａｄであるので、球面
収差はＲＥＭＡ−対物レンズの第１の実施形態と比較し
て更に明らかに強く過補正される。非直線部分の直線部
分に対する比率は最大視野高さＹim maxの場合、−１．
４７である。
合のひとみ結像の球面収差に対する最大部分は、＋４
５．８ｍｒａｄである３次の部分であることが分かる。
非直線部分全体は＋４４．５ｍｒａｄであるので、球面
収差はＲＥＭＡ−対物レンズの第１の実施形態と比較し
て更に明らかに強く過補正される。非直線部分の直線部
分に対する比率は最大視野高さＹim maxの場合、−１．
４７である。
【００６５】ＲＥＭＡ−対物レンズの第２の分割形対物
レンズ５０１は第１レンズ群５０３と、第２レンズ群５
０５とからなっている。第１レンズ群５０３にはレンズ
Ｌ５６とＬ５７とが含まれ、レンズＬ５６は正の屈折力
を有するメニスカスであり、レンズＬ５７は負の屈折力
を有するメニスカスである。メニスカスの凹面はそれぞ
れ絞り面ＡＰＥの方向を向いている。レンズＬ５６は非
球面のレンズ面Ｓ５１３を有している。
レンズ５０１は第１レンズ群５０３と、第２レンズ群５
０５とからなっている。第１レンズ群５０３にはレンズ
Ｌ５６とＬ５７とが含まれ、レンズＬ５６は正の屈折力
を有するメニスカスであり、レンズＬ５７は負の屈折力
を有するメニスカスである。メニスカスの凹面はそれぞ
れ絞り面ＡＰＥの方向を向いている。レンズＬ５６は非
球面のレンズ面Ｓ５１３を有している。
【００６６】第２分割形対物レンズ５０１の第２レンズ
群５０５は、正の屈折力を有し、凸面のレンズ面が絞り
面ＡＰＥの方向を向いたメニスカスＬ５８と、正の屈折
力を有し、その凸面のレンズ面が像平面ＩＭの方向を向
いたメニスカスＬ５９と、正の屈折力を有する両凸レン
ズＬ５１０と、負の屈折力を有し、その凸面が絞り面Ａ
ＰＥの方向を向いたメニスカスＬ５１１とからなってい
る。レンズ面Ｓ５２３は非球面のレンズ面であり、その
表面の説明は表５に記載されている。非球面のレンズ面
Ｓ５２３を高さ９９．６ｍｍで非球面のレンズ面Ｓ５２
３の照射される領域の頂点と周辺で横切るエンベロープ
球面の半径は−２３８．６ｍｍであるので、非球面のレ
ンズ面Ｓ５２３とエンベロープ球面との間の最大垂直高
偏差は−１．６１ｍｍである。第２レンズ群５０５は、
ひとみ結像の球面収差を大幅に過補正できるように、別
の非球面のレンズ面Ｓ５１８を含んでいる。非球面のレ
ンズ面Ｓ５１８を高さ１０９．９ｍｍで非球面のレンズ
面照射される領域の頂点と周辺で横切るエンベロープ球
面の半径は１７０．１ｍｍであるので、非球面のレンズ
面Ｓ５１８とエンベロープ球面との間の最大垂直高偏差
は１．６６ｍｍである。
群５０５は、正の屈折力を有し、凸面のレンズ面が絞り
面ＡＰＥの方向を向いたメニスカスＬ５８と、正の屈折
力を有し、その凸面のレンズ面が像平面ＩＭの方向を向
いたメニスカスＬ５９と、正の屈折力を有する両凸レン
ズＬ５１０と、負の屈折力を有し、その凸面が絞り面Ａ
ＰＥの方向を向いたメニスカスＬ５１１とからなってい
る。レンズ面Ｓ５２３は非球面のレンズ面であり、その
表面の説明は表５に記載されている。非球面のレンズ面
Ｓ５２３を高さ９９．６ｍｍで非球面のレンズ面Ｓ５２
３の照射される領域の頂点と周辺で横切るエンベロープ
球面の半径は−２３８．６ｍｍであるので、非球面のレ
ンズ面Ｓ５２３とエンベロープ球面との間の最大垂直高
偏差は−１．６１ｍｍである。第２レンズ群５０５は、
ひとみ結像の球面収差を大幅に過補正できるように、別
の非球面のレンズ面Ｓ５１８を含んでいる。非球面のレ
ンズ面Ｓ５１８を高さ１０９．９ｍｍで非球面のレンズ
面照射される領域の頂点と周辺で横切るエンベロープ球
面の半径は１７０．１ｍｍであるので、非球面のレンズ
面Ｓ５１８とエンベロープ球面との間の最大垂直高偏差
は１．６６ｍｍである。
【００６７】レンズＬ５１１は像平面ＩＭに対して凹面
であるレンズ面Ｓ５２５を備え、レンズ直径に対する曲
率半径の比率は０．７０である。負の屈折力を有するレ
ンズＬ５１１は像平面ＩＭの前の、屈折力を有する最後
のレンズであるので、凹面のレンズ面Ｓ５２５は像平面
ＩＭの直前に配置されている。最後のレンズと像平面Ｉ
Ｍとの間の自由作動距離は６７．９ｍｍである。
であるレンズ面Ｓ５２５を備え、レンズ直径に対する曲
率半径の比率は０．７０である。負の屈折力を有するレ
ンズＬ５１１は像平面ＩＭの前の、屈折力を有する最後
のレンズであるので、凹面のレンズ面Ｓ５２５は像平面
ＩＭの直前に配置されている。最後のレンズと像平面Ｉ
Ｍとの間の自由作動距離は６７．９ｍｍである。
【００６８】第２の分割形対物レンズ５０１の第２レン
ズ群５０５のレンズは、妨害反射を最小限にするように
最適化されなければならない。妨害反射にとって重要で
あるのは、図５のＲＥＭＡ−対物レンズ５０９の場合は
レンズ面Ｓ５１９、Ｓ５２２、Ｓ５２４、およびＳ５２
５であり、これに対して、レンズ面Ｓ５１８、Ｓ５２
０、Ｓ５２１、およびＳ５２３の場合は、レチクルと前
記レンズ面で反射する最外部の主ビームＨＳは像平面に
はもはや到達しない。像平面ＩＭとレンズ面Ｓ５１９と
の間に妨害反射がある場合は、最外部の主ビームＨＳは
高さ４０．１ｍｍで像平面ＩＭと交差する。これは最高
視野高さＹim max ５６．６ｍｍに対する高さ比の７０．
９％に相当する。像平面ＩＭとレンズ面Ｓ５２２との間
に妨害反射がある場合は、最外部の主ビームＨＳは高さ
５８．６ｍｍで像平面ＩＭと交差する。これは最高視野
高さＹim max に対する高さ比の１０３．５％に相当す
る。像平面ＩＭとレンズ面Ｓ５２４との間に妨害反射が
ある場合は、最外部の主ビームＨＳは高さ５２．４ｍｍ
で像平面ＩＭと交差する。これは最高視野高さＹim max
に対する高さ比の９２．６％に相当する。像平面ＩＭと
レンズ面Ｓ５２５との間に妨害反射がある場合は、最外
部の主ビームＨＳは高さ１８０．７ｍｍで像平面ＩＭと
交差する。これは最高視野高さＹim max に対する高さ比
の３１９．３％に相当する。
ズ群５０５のレンズは、妨害反射を最小限にするように
最適化されなければならない。妨害反射にとって重要で
あるのは、図５のＲＥＭＡ−対物レンズ５０９の場合は
レンズ面Ｓ５１９、Ｓ５２２、Ｓ５２４、およびＳ５２
５であり、これに対して、レンズ面Ｓ５１８、Ｓ５２
０、Ｓ５２１、およびＳ５２３の場合は、レチクルと前
記レンズ面で反射する最外部の主ビームＨＳは像平面に
はもはや到達しない。像平面ＩＭとレンズ面Ｓ５１９と
の間に妨害反射がある場合は、最外部の主ビームＨＳは
高さ４０．１ｍｍで像平面ＩＭと交差する。これは最高
視野高さＹim max ５６．６ｍｍに対する高さ比の７０．
９％に相当する。像平面ＩＭとレンズ面Ｓ５２２との間
に妨害反射がある場合は、最外部の主ビームＨＳは高さ
５８．６ｍｍで像平面ＩＭと交差する。これは最高視野
高さＹim max に対する高さ比の１０３．５％に相当す
る。像平面ＩＭとレンズ面Ｓ５２４との間に妨害反射が
ある場合は、最外部の主ビームＨＳは高さ５２．４ｍｍ
で像平面ＩＭと交差する。これは最高視野高さＹim max
に対する高さ比の９２．６％に相当する。像平面ＩＭと
レンズ面Ｓ５２５との間に妨害反射がある場合は、最外
部の主ビームＨＳは高さ１８０．７ｍｍで像平面ＩＭと
交差する。これは最高視野高さＹim max に対する高さ比
の３１９．３％に相当する。
【００６９】凹面のレンズ面Ｓ５２５の曲率半径は９
６．０８ｍｍであり、像平面ＩＭとの距離は９６．７１
ｍｍであるので、妨害反射を算定するためのミラーとし
て機能する凹面のレンズ面Ｓ５２５の絞り面は、像平面
ＩＭに対して４８．７ｍｍの距離を有している。この距
離と曲率半径の半分の数値との比率は１．０であるの
で、場合によって妨害反射が生じても影響は僅かであ
る。
６．０８ｍｍであり、像平面ＩＭとの距離は９６．７１
ｍｍであるので、妨害反射を算定するためのミラーとし
て機能する凹面のレンズ面Ｓ５２５の絞り面は、像平面
ＩＭに対して４８．７ｍｍの距離を有している。この距
離と曲率半径の半分の数値との比率は１．０であるの
で、場合によって妨害反射が生じても影響は僅かであ
る。
【００７０】中心光束が僅かな入射角で凹面のレンズ面
Ｓ５２１に入射させ、像結像の収差を少なくするため
に、凹面のレンズ面Ｓ５２１は像平面ＩＭに対してでき
るだけ同心に配置する。凹面のレンズ面Ｓ５２１の頂点
からの像平面ＩＭの距離と、凹面のレンズ面Ｓ５２１の
曲率半径の数値との比率は１．０１である。
Ｓ５２１に入射させ、像結像の収差を少なくするため
に、凹面のレンズ面Ｓ５２１は像平面ＩＭに対してでき
るだけ同心に配置する。凹面のレンズ面Ｓ５２１の頂点
からの像平面ＩＭの距離と、凹面のレンズ面Ｓ５２１の
曲率半径の数値との比率は１．０１である。
【００７１】高エネルギの重ビームと、図５のＲＥＭＡ
−対物レンズ５０９の主ビームとの角偏差は図６には正
の視野高さについて実線で示されている。これは全ての
視野高さで±０．５ｍｒａｄ未満である。
−対物レンズ５０９の主ビームとの角偏差は図６には正
の視野高さについて実線で示されている。これは全ての
視野高さで±０．５ｍｒａｄ未満である。
【００７２】図７は、この例では２個の光源７１７と７
１７’とを備えたマイクロリソグラフィ投影露光装置７
１５の第１実施形態の概略図である。光源７１７とし
て、特にＤＵＶレーザまたはＶＵＶレーザを使用するこ
とができ、これは例えば波長１９３ｎｍ用のＡｒＦ−レ
ーザ、１５７ｎｍ用のＦ2−レーザ、１２６ｎｍ用のＡ
ｒ2−レーザ、および１０９ｎｍ用のＮｅＦ−レーザで
ある。ビーム生成光学系７１９によって、平行な光束が
生成され、発散率を高める光学素子７２１に入射する。
発散率を高める光学素子７２１としては、例えば回折ま
たは屈折格子素子を使用することができる。各々の格子
素子は、角度分布が格子素子の膨脹率と焦点距離とによ
って規定される光束を生成する。格子板は後続の対物レ
ンズ７２３の物体平面、またはその近傍に位置する。対
物レンズ７２３の絞り面７２５内では格子素子から生成
される光束が重複される。対物レンズ７２３は、絞り面
７２５の照射の拡張率を変化させるためにズーム対物レ
ンズとして設計することができる。光軸に沿って移動可
能な２個のアキシコン・レンズを絞り面７２５の直前に
配置することにより、環状幅を可変である環状照射を達
成することもできる。このようなズーム・アキシコン対
物レンズはドイツ特許明細書第４４ ４１ ９４７ Ａ
１号から公知である。開口を形成する素子７２１を交換
することによっても照明を変化させることができる。特
殊な開口を形成する素子７２１は離れた４つの領域を有
するいわゆる４極照明をも可能にする。対物レンズ７２
３の絞り面７２５は櫛形コンデンサ７２７の入力面であ
る。櫛形コンデンサ７２７の出力面の近傍には照射系全
体の絞り面ＡＰＥが位置している。絞り面ＡＰＥ内で
は、これに加えてマスク７２９、または透過フィルタを
介して照射を制御することができる。櫛形コンデンサ７
２７の後には図１の分割形対物レンズ７０１が配列され
ている。図７の図１に対応する素子には、図１の参照番
号に７００を加えた参照番号を付してある。これらの素
子の説明については図１の説明を参照されたい。第１レ
ンズ群７０３と第２レンズ群との間には、光源７１７お
よび７１７’から発する光路と重なる立方体の偏光−分
光器７３１が位置している。したがって、立方体の分光
器７３１まで、照射装置の全ての部品は２個ずつ存在す
る。立方体の分光器７３１までの第２の光学系分岐７３
７の全ての部品には第１の光学系分岐７３５と比較して
ダッシュ付きの参照番号が付してある。できるだけ損失
なく重複がなされるように、分光器の平面７３３で透過
されるべき光線は、入射面内で偏光され、一方、分光器
の平面７３３で反射されるべき光線は入射面に対して垂
直に偏光されなければならない。このことは、絞り面Ａ
ＰＥに偏光フィルタ、またはλ／４板のような偏光を回
転させる手段、または偏光選択手段を配置することによ
って達成される。光源７１７が直線的な偏光光線を生成
すれば、光源７１７の向きを合わせることによって偏光
状態を適宜に調整できる。分割形対物レンズの像平面Ｉ
Ｍ内には、投影対物レンズ７４１によってウェハ７４３
に結像されるレチクル７３９が存在する。レチクル７３
９もウェハ７４３も保持装置（図示せず）上に配置され
ている。この保持装置によってレチクル７３９とウェハ
７４３とを交換できる。いわゆるスキャナ・システム内
で、レチクル７３９とウェハ７４３とは投影対物レンズ
７４１の結像縮尺に応じて走査方向に移動される。
１７’とを備えたマイクロリソグラフィ投影露光装置７
１５の第１実施形態の概略図である。光源７１７とし
て、特にＤＵＶレーザまたはＶＵＶレーザを使用するこ
とができ、これは例えば波長１９３ｎｍ用のＡｒＦ−レ
ーザ、１５７ｎｍ用のＦ2−レーザ、１２６ｎｍ用のＡ
ｒ2−レーザ、および１０９ｎｍ用のＮｅＦ−レーザで
ある。ビーム生成光学系７１９によって、平行な光束が
生成され、発散率を高める光学素子７２１に入射する。
発散率を高める光学素子７２１としては、例えば回折ま
たは屈折格子素子を使用することができる。各々の格子
素子は、角度分布が格子素子の膨脹率と焦点距離とによ
って規定される光束を生成する。格子板は後続の対物レ
ンズ７２３の物体平面、またはその近傍に位置する。対
物レンズ７２３の絞り面７２５内では格子素子から生成
される光束が重複される。対物レンズ７２３は、絞り面
７２５の照射の拡張率を変化させるためにズーム対物レ
ンズとして設計することができる。光軸に沿って移動可
能な２個のアキシコン・レンズを絞り面７２５の直前に
配置することにより、環状幅を可変である環状照射を達
成することもできる。このようなズーム・アキシコン対
物レンズはドイツ特許明細書第４４ ４１ ９４７ Ａ
１号から公知である。開口を形成する素子７２１を交換
することによっても照明を変化させることができる。特
殊な開口を形成する素子７２１は離れた４つの領域を有
するいわゆる４極照明をも可能にする。対物レンズ７２
３の絞り面７２５は櫛形コンデンサ７２７の入力面であ
る。櫛形コンデンサ７２７の出力面の近傍には照射系全
体の絞り面ＡＰＥが位置している。絞り面ＡＰＥ内で
は、これに加えてマスク７２９、または透過フィルタを
介して照射を制御することができる。櫛形コンデンサ７
２７の後には図１の分割形対物レンズ７０１が配列され
ている。図７の図１に対応する素子には、図１の参照番
号に７００を加えた参照番号を付してある。これらの素
子の説明については図１の説明を参照されたい。第１レ
ンズ群７０３と第２レンズ群との間には、光源７１７お
よび７１７’から発する光路と重なる立方体の偏光−分
光器７３１が位置している。したがって、立方体の分光
器７３１まで、照射装置の全ての部品は２個ずつ存在す
る。立方体の分光器７３１までの第２の光学系分岐７３
７の全ての部品には第１の光学系分岐７３５と比較して
ダッシュ付きの参照番号が付してある。できるだけ損失
なく重複がなされるように、分光器の平面７３３で透過
されるべき光線は、入射面内で偏光され、一方、分光器
の平面７３３で反射されるべき光線は入射面に対して垂
直に偏光されなければならない。このことは、絞り面Ａ
ＰＥに偏光フィルタ、またはλ／４板のような偏光を回
転させる手段、または偏光選択手段を配置することによ
って達成される。光源７１７が直線的な偏光光線を生成
すれば、光源７１７の向きを合わせることによって偏光
状態を適宜に調整できる。分割形対物レンズの像平面Ｉ
Ｍ内には、投影対物レンズ７４１によってウェハ７４３
に結像されるレチクル７３９が存在する。レチクル７３
９もウェハ７４３も保持装置（図示せず）上に配置され
ている。この保持装置によってレチクル７３９とウェハ
７４３とを交換できる。いわゆるスキャナ・システム内
で、レチクル７３９とウェハ７４３とは投影対物レンズ
７４１の結像縮尺に応じて走査方向に移動される。
【００７３】図７に概略的にのみ示した投影対物レンズ
用には、結像縮尺が−０．２５であるドイツ特許明細書
第１９９ ４２ ２８１．８号の、図２に示した投影対
物レンズを使用することができる。この投影対物レンズ
に関するシステムデータはドイツ特許明細書第１９９
４２ ２８１．８号の表１に記載されており、物体平面
とレンズＬ１０１の頂点との距離は４９．２８８５ｍｍ
である。システムデータが本件出願の表１に記載されて
いる、図１の分割形対物レンズ７１０のひとみ関数は、
投影対物レンズ７４１の物体−主ビームの角度分布に厳
密に適応されている。図８は物体−主ビーム角と分割形
対物レンズ７０１のひとみ関数との偏差を実線８４５と
して示している。最大偏差は±０．４ｍｒａｄである。
分割形対物レンズ７０１を投影対物レンズ７４１に適応
させることによって、投影対物レンズ７４１におけるひ
とみ収差の球面収差を著しく不足補正することが可能で
ある。
用には、結像縮尺が−０．２５であるドイツ特許明細書
第１９９ ４２ ２８１．８号の、図２に示した投影対
物レンズを使用することができる。この投影対物レンズ
に関するシステムデータはドイツ特許明細書第１９９
４２ ２８１．８号の表１に記載されており、物体平面
とレンズＬ１０１の頂点との距離は４９．２８８５ｍｍ
である。システムデータが本件出願の表１に記載されて
いる、図１の分割形対物レンズ７１０のひとみ関数は、
投影対物レンズ７４１の物体−主ビームの角度分布に厳
密に適応されている。図８は物体−主ビーム角と分割形
対物レンズ７０１のひとみ関数との偏差を実線８４５と
して示している。最大偏差は±０．４ｍｒａｄである。
分割形対物レンズ７０１を投影対物レンズ７４１に適応
させることによって、投影対物レンズ７４１におけるひ
とみ収差の球面収差を著しく不足補正することが可能で
ある。
【００７４】図９はマイクロリソグラフィ投影露光装置
９１５の第２実施形態の概略図である。図７に対応する
素子は図９でも、図７の素子に２００を加えた同じ参照
番号を有している。これらの素子の説明については図７
の説明を参照されたい。しかし、第２実施形態では、光
分布を均質化するためのガラス棒９５１が使用されてい
る。櫛形コンデンサおよび分割形対物レンズの代わり
に、マイクロリソグラフィ投影露光装置９１５は発散率
を高める別の光学素子９４７と、カップリング対物レン
ズ９４９と、ガラス棒９５１と、マスキング装置９５３
と、該マスキング装置９５３をレチクル９３９に結像す
るＲＥＭＡ−対物レンズ９０９とを備えている。このよ
うな照射系はドイツ特許明細書第１９５ ２０ ５６３
Ａ１号（米国出願番号第０９／３１５２６７号）に記
載されている。この場合、ＲＥＭＡ−対物レンズ９０９
は図５のＲＥＭＡ−対物レンズ３０９と同一であり、そ
のシステムデータは表３に記載されている。
９１５の第２実施形態の概略図である。図７に対応する
素子は図９でも、図７の素子に２００を加えた同じ参照
番号を有している。これらの素子の説明については図７
の説明を参照されたい。しかし、第２実施形態では、光
分布を均質化するためのガラス棒９５１が使用されてい
る。櫛形コンデンサおよび分割形対物レンズの代わり
に、マイクロリソグラフィ投影露光装置９１５は発散率
を高める別の光学素子９４７と、カップリング対物レン
ズ９４９と、ガラス棒９５１と、マスキング装置９５３
と、該マスキング装置９５３をレチクル９３９に結像す
るＲＥＭＡ−対物レンズ９０９とを備えている。このよ
うな照射系はドイツ特許明細書第１９５ ２０ ５６３
Ａ１号（米国出願番号第０９／３１５２６７号）に記
載されている。この場合、ＲＥＭＡ−対物レンズ９０９
は図５のＲＥＭＡ−対物レンズ３０９と同一であり、そ
のシステムデータは表３に記載されている。
【００７５】ガラス棒９５１は、該ガラス棒９５１の入
射面９５５内にガラス棒９５１内の反射回数に応じて仮
想の二次光源を生成する。これがＲＥＭＡ−対物レンズ
９０９の第１分割形対物レンズ９１１によって結像され
る。この場合、仮想の二次光源の像は絞り面ＡＰＥ内に
はなく、像平面ＩＭの方向に脱焦される。第１分割形対
物レンズ９１１が無限距離内にある入射ひとみを絞り面
ＡＰＥへと結像する一方で、ガラス棒の長さ距離だけ離
間した仮想の二次光源はレンズＬ３５とＬ３６との間の
領域に結像される。ＲＥＭＡ−対物レンズ９０９は有利
には、材料の損傷を防止するために、仮想の二次光源の
像、およびこれと関連して強い輝度変動を伴う平面がレ
ンズ上に重なることがないように設計される。このこと
は、レンズＬ３５を絞り面ＡＰＥの近傍に配置し、一
方、レンズＬ３５とＬ３６との間に充分に大きい空隙を
とることによって達成される。その他の可能性として
は、仮想の二次光源の像の位置のレンズ材料としてフッ
化水晶のようなビームに対する耐性がある材料を使用す
ることが考えられよう。
射面９５５内にガラス棒９５１内の反射回数に応じて仮
想の二次光源を生成する。これがＲＥＭＡ−対物レンズ
９０９の第１分割形対物レンズ９１１によって結像され
る。この場合、仮想の二次光源の像は絞り面ＡＰＥ内に
はなく、像平面ＩＭの方向に脱焦される。第１分割形対
物レンズ９１１が無限距離内にある入射ひとみを絞り面
ＡＰＥへと結像する一方で、ガラス棒の長さ距離だけ離
間した仮想の二次光源はレンズＬ３５とＬ３６との間の
領域に結像される。ＲＥＭＡ−対物レンズ９０９は有利
には、材料の損傷を防止するために、仮想の二次光源の
像、およびこれと関連して強い輝度変動を伴う平面がレ
ンズ上に重なることがないように設計される。このこと
は、レンズＬ３５を絞り面ＡＰＥの近傍に配置し、一
方、レンズＬ３５とＬ３６との間に充分に大きい空隙を
とることによって達成される。その他の可能性として
は、仮想の二次光源の像の位置のレンズ材料としてフッ
化水晶のようなビームに対する耐性がある材料を使用す
ることが考えられよう。
【００７６】ガラス棒９５１によって、ＲＥＭＡ対物レ
ンズ９０９内に輝度変動が２％未満である方形の視野が
照射される。ＲＥＭＡ対物レンズ９０９はこの均質に照
射される視野をレチクル上に結像する。そのレチクル上
の照射分布は、以前には例えばズーム−アキシコン対物
レンズによって調整しなければならなかった絞り面ＡＰ
Ｅの照射にはほぼ影響されない。可変絞り照射によって
発生する輝度変動は有利には±１％未満である。ＲＥＭ
Ａ対物レンズ９０９の場合は、輝度変動は僅か±０．２
％である。これは開口によって左右される像の歪みの補
正によって達成される。
ンズ９０９内に輝度変動が２％未満である方形の視野が
照射される。ＲＥＭＡ対物レンズ９０９はこの均質に照
射される視野をレチクル上に結像する。そのレチクル上
の照射分布は、以前には例えばズーム−アキシコン対物
レンズによって調整しなければならなかった絞り面ＡＰ
Ｅの照射にはほぼ影響されない。可変絞り照射によって
発生する輝度変動は有利には±１％未満である。ＲＥＭ
Ａ対物レンズ９０９の場合は、輝度変動は僅か±０．２
％である。これは開口によって左右される像の歪みの補
正によって達成される。
【００７７】図９に概略的にのみ示した投影対物レンズ
として、結像縮尺が−０．２５であるドイツ特許明細書
第１９９ ４２ ２８１．８号の図８の投影対物レンズ
を使用することができる。システムデータは本特許明細
書の表４に示されており、物体平面とレンズＬ４０１と
の間の距離は３３．４５５７ｍｍである。ＲＥＭＡ対物
レンズ９０９のひとみ関数は投影対物レンズ９３４の対
物レンズ−主ビーム角の分布に厳密に適応されている。
図１０は対物レンズ−主ビーム角の分布と分割形対物レ
ンズのひとみ関数との偏差を実線１０４５で示してい
る。最大偏差は０．３４ｍｒａｄである。
として、結像縮尺が−０．２５であるドイツ特許明細書
第１９９ ４２ ２８１．８号の図８の投影対物レンズ
を使用することができる。システムデータは本特許明細
書の表４に示されており、物体平面とレンズＬ４０１と
の間の距離は３３．４５５７ｍｍである。ＲＥＭＡ対物
レンズ９０９のひとみ関数は投影対物レンズ９３４の対
物レンズ−主ビーム角の分布に厳密に適応されている。
図１０は対物レンズ−主ビーム角の分布と分割形対物レ
ンズのひとみ関数との偏差を実線１０４５で示してい
る。最大偏差は０．３４ｍｒａｄである。
【００７８】上記の実施形態によって、後続の投影対物
レンズ内でのひとみ結像の球面収差を不足補正すること
ができる照射系を準備する可能性が示された。それによ
って、投影対物レンズ内の補正手段を省くことが可能で
ある。
レンズ内でのひとみ結像の球面収差を不足補正すること
ができる照射系を準備する可能性が示された。それによ
って、投影対物レンズ内の補正手段を省くことが可能で
ある。
【表４】
【表５】
【表６】
【図１】本発明による分割形対物レンズのレンズ部片を
示す図面である。
示す図面である。
【図２】図１の分割形対物レンズのひとみ関数のグラフ
である。
である。
【図３】ＲＥＭＡ−対物レンズの第１実施形態のレンズ
部片を示す図面である。
部片を示す図面である。
【図４】視野高さにわたる重ビーム角の分布と、図３の
ＲＥＭＡ−対物レンズのひとみ関数との偏差を示すグラ
フである。
ＲＥＭＡ−対物レンズのひとみ関数との偏差を示すグラ
フである。
【図５】ＲＥＭＡ−対物レンズの第２実施形態のレンズ
部片を示す図面である。
部片を示す図面である。
【図６】視野高さにわたる重ビーム角の分布と、図６の
ＲＥＭＡ−対物レンズのひとみ関数との偏差を示すグラ
フである。
ＲＥＭＡ−対物レンズのひとみ関数との偏差を示すグラ
フである。
【図７】本発明の分割形対物レンズを有するマイクログ
ラフィ投影露光装置の概略図である。
ラフィ投影露光装置の概略図である。
【図８】ドイツ特許明細書第１９９４２２９１．８号に
よる、図２に記載の投影対物レンズの物体側の対物レン
ズ−ひとみ関数と、図３のＲＥＭＡ−対物レンズのひと
み関数との偏差を示すグラフである。
よる、図２に記載の投影対物レンズの物体側の対物レン
ズ−ひとみ関数と、図３のＲＥＭＡ−対物レンズのひと
み関数との偏差を示すグラフである。
【図９】本発明のＲＥＭＡ−対物レンズを有するマイク
ログラフィ投影露光装置の概略図である。
ログラフィ投影露光装置の概略図である。
【図１０】ドイツ特許明細書第１９９４２２９１．８号
による、図８に記載の投影対物レンズの物体側の対物レ
ンズ−ひとみ関数と、図６のＲＥＭＡ−対物レンズのひ
とみ関数との偏差を示すグラフである。
による、図８に記載の投影対物レンズの物体側の対物レ
ンズ−ひとみ関数と、図６のＲＥＭＡ−対物レンズのひ
とみ関数との偏差を示すグラフである。
１ 分割形対物レンズ ３ レンズ群 ５ レンズ群 Ｌ１１ レンズ Ｌ１２ レンズ Ｌ１３ 両凸レンズ Ｌ１４ メニスカス Ｌ１５ レンズ Ｓ１０２ 非球面のレンズ面 Ｓ１０４ 非球面のレンズ面 Ｓ１０７ レンズ面 Ｓ１０８ レンズ面 Ｓ１０９ レンズ面 Ｓ１１０ レンズ面 Ｓ１１１ レンズ面 Ｓ１１２ レンズ面 Ｓ１１１ 非球面のレンズ面 Ｓ１１２ 凹面のレンズ面 ＡＰＥ 絞り面 ＯＡ 光軸 ＩＭ 絞り面 ＨＳ 主ビーム ＲＳ 周辺ビーム ＩＭ ＭＡ平面 ＯＢＪ 物体平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アレクザンダー・エップル ドイツ連邦共和国・73431・アーレン・ボ ーメルヴァルトシュトラーセ・33 (72)発明者 アレクザンダー・ゾーマー ドイツ連邦共和国・73447・オーベルコヒ ェン・イェナー ストリート・12 (72)発明者 ヨハンネス・ヴァングラー ドイツ連邦共和国・89551・ケーニヒスブ ロン・アン デア ロイテ・15 (72)発明者 ユルゲン・グルンヴァルト ドイツ連邦共和国・73642・ヴェルツハイ ム・レーマーウェク・80・ヤノシュ ミュ ーラー方 Ｆターム(参考） 2H052 BA02 BA06 BA12 5F046 CB12 CB13 CB17 CB23 DA12
Claims (23)
- 【請求項１】 マイクロリソグラフィ投影露光装置の照
射装置において像視野を照射するための光軸（ＯＡ）を
有する分割形対物レンズ（１、３０１、５０１）であっ
て、 前記分割形対物レンズ（１、３０１、５０１）は絞り面
（ＡＰＥ）と像平面（ＩＭ）との間に配置され、 前記絞り面（ＡＰＥ）からそれぞれ１つの主ビームを有
する光束が放射され、前記主ビームと前記光軸（ＯＡ）
との交点は前記絞り面（ＡＰＥ）の直径の最大１０％の
距離だけ離間しており、かつ、 前記分割形対物レンズ（１、３０１、５０１）は第１レ
ンズ群（３、３０３、５０３）と第２レンズ群（５、３
０５、５０５）とを含んでおり、 前記第１レンズ群（３、３０３、５０３）内では、前記
光軸（０Ａ）に対する最大角度をもって前記絞り面（Ａ
ＰＥ）を透過する最外部の主ビーム（ＨＳ）のレンズ面
での放射高さは数値的に、主ビームが前記光軸（ＯＡ）
に沿って進む光束の境界をなす周辺光線（ＲＳ）よりも
低く、 一方、前記第２レンズ群（５、３０５、５０５）内で
は、最外部の主ビーム（ＨＳ）のレンズ面での放射高さ
は数値的には、前記周辺光線（ＲＳ）よりも高く、か
つ、 前記第２レンズ群（５、３０５、５０５）は、非球面の
第１レンズ面（Ｓ１１１、Ｓ３２０、Ｓ５２３）を有す
るレンズ（Ｌ１５、Ｌ３９、Ｌ５１０）を備えていて、 前記第２レンズ群（５、３０５、５０５）は、負の屈折
力を有する少なくとも１個の第１レンズ（Ｌ１５、Ｌ３
９、Ｌ５１１）と、正の屈折力を有する少なくとも１個
の第２レンズ（Ｌ１４、Ｌ３８、Ｌ５８）とを備え、 前記像視野内の最大視野高さＹim max は少なくとも４０
ｍｍであり、かつ像側の開口数は少なくとも０．１５で
あり、 前記像視野内の前記主ビームは視野高さＹimを有し、か
つ前記像平面（ＩＭ）の面法線とそれぞれの主ビームと
の間で主ビーム角ＰＦをなし、主ビーム角ＰＦの前記視
野高さＹimにわたる分布は、直線部分と非直線部分から
なるひとみ関数ＰＦ（Ｙim）によって下記のように示さ
れ、 ＰＦ（Ｙim）＝ｃ1・Ｙim＋ＰＦNL（Ｙim）、 但し、ｃ1は視野高さＹim＝０ｍｍである場合のひとみ
関数の勾配に相当し、正の最大視野高さＹim maxの場合
の非直線部分ＰＦNL（Ｙim）は少なくとも＋１５ｍｒｄ
であることを特徴とする分割形対物レンズ。 - 【請求項２】 前記第１レンズ（Ｌ１５、Ｌ３９、Ｌ５
１１）は前記像平面（ＩＭ）に対して凹面であるレンズ
面（Ｓ１１２、Ｓ３２１、Ｓ５２５）を備えることを特
徴とする請求項１に記載の分割形対物レンズ。 - 【請求項３】 前記凹面であるレンズ面（Ｓ１１２、Ｓ
３２１、Ｓ５２５）の曲率半径とレンズ直径とを有し、
そのレンズ直径に対する前記曲率半径の比率は１．０未
満、好適には０．８未満である請求項２に記載の分割形
対物レンズ。 - 【請求項４】 前記第１レンズ（Ｌ３９、Ｌ５１１）は
メニスカス・レンズであることを特徴とする請求項２な
いし３のいずれか一項に記載の分割形対物レンズ。 - 【請求項５】 前記第１レンズ（Ｌ１５、Ｌ３９、Ｌ５
１１）への照射方向には光学的な屈折力を有するその他
のレンズは配置されないことを特徴とする請求項２ない
し４のいずれか一項に記載の分割形対物レンズ。 - 【請求項６】 前記像平面（ＩＭ）から前記凹面のレン
ズ面（Ｓ１１２、Ｓ３２１、Ｓ５２５）の頂点までの距
離と、前記凹面のレンズ面（Ｓ１１２、Ｓ３２１、Ｓ５
２５）の曲率半径の数値とを有し、前記距離と前記数値
との比率は０．７から１．３の間の値であることを特徴
とする請求項５に記載の分割形対物レンズ。 - 【請求項７】 前記像平面（ＩＭ）から前記凹面のレン
ズ面（Ｓ１１２、Ｓ３２１、Ｓ５２５）の頂点までの第
１の距離と、その凹面のレンズ面（Ｓ１１２、Ｓ３２
１、Ｓ５２５）の曲率半径の半分で規定される第２の距
離と、前記第１の距離と前記第２の距離との差とを有
し、前記差と前記第２の距離との比率は０．３以上であ
ることを特徴とする請求項５および６のいずれか一項に
記載の分割形対物レンズ。 - 【請求項８】 前記像平面（ＩＭ）と、前記第２レンズ
群（５、３０５、５０５）のレンズ面とは入射ビームを
部分反射し、かつ前記最外部の主ビーム（ＨＳ）は前記
像平面（ＩＭ）での反射後、および前記第２レンズ群
（５、３０５、５０５）のレンズ面での反射後に、前記
像平面（ＩＭ）内に前記最大視野高さＹ im max の少なく
とも３０％である放射高さを有することを特徴とする請
求項１ないし７のいずれか一項に記載の分割形対物レン
ズ。 - 【請求項９】 前記非球面の第１レンズ面（Ｓ１１１、
Ｓ３２０、Ｓ５２３）が、前記非球面のレンズ面（Ｓ１
１１、Ｓ３２０、Ｓ５２３）の照射される領域の前記頂
点、および前記周辺で前記非球面のレンズ面（Ｓ１１
１、Ｓ３２０、Ｓ５２３）と交差するエンベロープ球面
に対して垂直高さ偏差を有し、その垂直高さの最大偏差
の数値は少なくとも０．２ｍｍ、好適には少なくとも
０．４ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし８の
いずれか一項に記載の分割形対物レンズ。 - 【請求項１０】 少なくとも３０ｍｍ、好適には少なく
とも４０ｍｍである像側の作動距離を有することを特徴
とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の分割形
対物レンズ。 - 【請求項１１】 正の最大視野高さＹim max の非直線部
分ＰＦNL（Ｙim）は少なくとも＋２５ｍｒａｄであるこ
とを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記
載の分割形対物レンズ。 - 【請求項１２】 前記第２レンズ群（５０５）の少なく
とも１個の別のレンズ（Ｌ５８）は非球面の第２レンズ
面（Ｓ５１８）を備えることを特徴とする請求項１ない
し１１のいずれか一項に記載の分割形対物レンズ。 - 【請求項１３】 前記非球面の第２レンズ面（Ｓ５１
８）が、該非球面の第２レンズ面（Ｓ５１８）の照射さ
れる領域の前記頂点、および前記周辺で前記非球面の第
２レンズ面（Ｓ５１８）と交差するエンベロープ球面に
対して垂直高さ偏差を有し、該垂直高さの最大偏差の数
値は少なくとも０．２ｍｍ、好適には少なくとも０．４
ｍｍであることを特徴とする請求項１２に記載の分割形
対物レンズ。 - 【請求項１４】 最大視野高さＹim maxに関して、前記
直線部分ｃ1・Ｙim ma xに対する前記非直線部分ＰＦ
NL（Ｙim max）の比率は−０．５から−２．０の範囲に
あることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一
項に記載の分割形対物レンズ。 - 【請求項１５】 前記像側の開口数を完全に満たす全て
の光束は、前記像視野内の前記像平面（ＩＭ）に直径を
有するそれぞれ１つのスポット画像を生成し、全てのス
ポット画像の最大直径は前記最大視野高さＹim max の２
％であることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれ
か一項に記載の分割形対物レンズ。 - 【請求項１６】 正の屈折力を有する前記第２レンズ
（Ｌ１４、Ｌ３８、Ｌ５８）はメニスカス・レンズであ
ることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか一項
に記載の分割形対物レンズ。 - 【請求項１７】 前記第２レンズ群（５、３０５、５０
５）は最終的な焦点距離を有する３個ないし５個のレン
ズを備えることを特徴とする請求項１ないし１６のいず
れか一項に記載の分割形対物レンズ。 - 【請求項１８】 前記第２レンズ群（５、５０５）は両
凸レンズ（Ｌ１３、Ｌ５１０）を備えることを特徴とす
る請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の分割形対
物レンズ。 - 【請求項１９】 像視野に物体視野を結像するためのＲ
ＥＭＡ−対物レンズ（３０９、５０９）であって、 物体平面（ＯＢＪ）と絞り面（ＡＰＥ）との間に配置さ
れた第１分割形対物レンズ（３１１、５１１）と、 前記絞り面（ＡＰＥ）と前記像平面（ＩＭ）との間に配
置された、前記請求項の少なくとも１項に記載の第２分
割形対物レンズ（３０１、５０１）とを含み、 前記第１分割形対物レンズ（３１１、５１１）と、前記
第２分割形対物レンズ（３０１、５０１）とは共通の光
軸（ＯＡ）を有し、 前記物体視野から発する主ビームが前記絞り面（ＡＰ
Ｅ）の領域で前記光軸（ＯＡ）と交差し、 かつ、前記ＲＥＭＡ−対物レンズ（３０９、５０９）は
前記物体視野を３倍ないし８倍に拡大して前記像平面
（ＩＭ）内の前記像視野に結像することを特徴とするＲ
ＥＭＡ−対物レンズ。 - 【請求項２０】 前記物体視野の内側の点から発し、前
記像平面（ＩＭ）内で像側の開口数を完全に満たす各々
の光束は前記照射面内にスポット画像を生成し、かつそ
のスポット画像の最大直径は前記最大視野高さＹim max
の２％であることを特徴とする請求項１９に記載のＲＥ
ＭＡ−対物レンズ。 - 【請求項２１】 前記主ビームは前記物体平面（ＯＢ
Ｊ）からテレセントリックに放射することを特徴とする
請求項１９および２０のいずれか一項に記載のＲＥＭＡ
−対物レンズ。 - 【請求項２２】 前記像平面（ＩＭ）内のそれぞれの視
野高さＹimごとに、主ビームと高エネルギの重ビームと
が、高エネルギの重ビームと前記主ビームとの間に角偏
差を有して与えられ、かつ全ての視野高さの最大角偏差
は２ｍｒａｄ未満、好適には１ｍｒａｄ未満であること
を特徴とする請求項１９ないし２１のいずれか一項に記
載のＲＥＭＡ−対物レンズ。 - 【請求項２３】 マイクロリソグラフィ投影露光装置
（７１５、９１５）であって、 前記請求項の少なくとも一項に記載の分割形対物レンズ
（７０１、９０１）を有する照射装置と、 像平面内の像視野に物体平面内の物体視野を結像する投
影対物レンズ（７４１、９４１）とを備え、該投影対物
レンズ（７４１、９４１）はその物体視野内部の物体高
さにわたる対物レンズ主ビーム角の分布として生ずる物
体側の対物レンズひとみ関数を有しており、 前記分割形対物レンズ（７０１、９０１）と前記投影対
物レンズ（７４１、９４１）とは共通の光軸（ＯＡ）を
有し、 前記分割形対物レンズ（７０１、９０１）の前記像平面
（ＩＭ）と前記投影対物レンズ（７４１、９４１）の前
記物体視野とは共通の平面にあると共に、前記分割形対
物レンズのひとみ関数と前記対物レンズ（７０１、９０
１）の前記像視野内部の全ての視野高さの物体側対物レ
ンズ−ひとみ関数の偏差は２ｍｒａｄ未満、好適には１
ｍｒａｄ未満であることを特徴とするマイクロリソグラ
フィ投影露光装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10108677 | 2001-02-23 | ||
| DE10108677.6 | 2001-02-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002323658A true JP2002323658A (ja) | 2002-11-08 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002039626A Pending JP2002323658A (ja) | 2001-02-23 | 2002-02-18 | 照明システムの分割形対物レンズ |
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| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1235112B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002323658A (ja) |
| DE (2) | DE10113612A1 (ja) |
Cited By (12)
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| WO2004010483A1 (ja) * | 2002-07-18 | 2004-01-29 | Nikon Corporation | 照明光学装置、露光装置および露光方法 |
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| JP2021039366A (ja) * | 2015-09-24 | 2021-03-11 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | 物体マッピング及び／又は瞳マッピングのための光学系 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7307693B2 (en) | 2002-07-18 | 2007-12-11 | Nikon Corporation | Illumination optical device, photolithography machine, and exposure method |
| WO2004010483A1 (ja) * | 2002-07-18 | 2004-01-29 | Nikon Corporation | 照明光学装置、露光装置および露光方法 |
| US9885959B2 (en) | 2003-04-09 | 2018-02-06 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus having deflecting member, lens, polarization member to set polarization in circumference direction, and optical integrator |
| US9678437B2 (en) | 2003-04-09 | 2017-06-13 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus having distribution changing member to change light amount and polarization member to set polarization in circumference direction |
| US9423698B2 (en) | 2003-10-28 | 2016-08-23 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus |
| US9760014B2 (en) | 2003-10-28 | 2017-09-12 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus |
| US10281632B2 (en) | 2003-11-20 | 2019-05-07 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical member with optical rotatory power to rotate linear polarization direction |
| US9885872B2 (en) | 2003-11-20 | 2018-02-06 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical integrator and polarization member that changes polarization state of light |
| US10241417B2 (en) | 2004-02-06 | 2019-03-26 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
| US10234770B2 (en) | 2004-02-06 | 2019-03-19 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
| US10007194B2 (en) | 2004-02-06 | 2018-06-26 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
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| US10101666B2 (en) | 2007-10-12 | 2018-10-16 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| US9341954B2 (en) | 2007-10-24 | 2016-05-17 | Nikon Corporation | Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
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