JP2011502275A - 結像光学系及び投影露光装置 - Google Patents

Abstract

結像光学系、結像光学系を含む投影露光装置、投影露光装置を用いた微細構造構成要素の生成の方法、及び本方法によって生成される微細構造構成要素を提供する。結像光学系（７）は、複数のミラー（Ｍ１からＭ６）を有する。これらのミラーは、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。結像光学系（７）では、ミラー（Ｍ１からＭ６）の反射面上の結像光（１５）の最大入射角と結像光学系（７）の像側開口数との比率は、３３．８°よりも小さい。これは、ミラーの反射コーティングに対して良好な条件を提供し、それによって特に１０ｎｍよりも短いＥＵＶ範囲の波長の結像光に対してさえも結像光学系を通過する際の低い反射損失を達成することができる結像光学系をもたらす。
【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１，請求項７，及び請求項８の前文に記載の結像光学系に関する。更に、本発明は、この種類の結像光学系を含む投影露光装置、この種の投影露光装置を用いた微細構造構成要素の生成の方法、及び本方法によって生成される微細構造構成要素に関する。

冒頭で示した種類の結像光学系は、ＵＳ６，７５０，９４８Ｂ２、ＵＳ２００６／０２３２８６７Ａ１、ＥＰ０，２６７，７６６Ａ２、ＵＳ７，２０９，２８６Ｂ２、及びＷＯ２００６／０６９，７２５Ａ１から公知である。

結像光学系を通過する際のミラー上での光の高い反射損失に起因して、これらの文献に説明されている結像光学系は、特に、１０ｎｍよりも短い波長を有するＥＵＶ放射線を用いる場合に許容することができない伝達特性を有する。

ＵＳ６，７５０，９４８Ｂ２ ＵＳ２００６／０２３２８６７Ａ１ ＥＰ０，２６７，７６６Ａ２ ＵＳ７，２０９，２８６Ｂ２ ＷＯ２００６／０６９，７２５Ａ１

Ｄ．Ａ．Ｔｉｃｈｅｎｏｒ他著「ＥＵＶ工学試験スタンド」、Ｌａｗｒｅｎｃｅ Ｌｉｖｅｒｍｏｒｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ、２０００年２月１４日、図６

従って、本発明の目的は、ミラーの反射コーティングに対する良好な条件を作り出し、それによって特に１０ｎｍよりも短いＥＵＶ範囲の波長にある結像光に対してさえも結像光学系を通過する際のコーティングの低反射損失を達成することができるように冒頭に示した種類の結像光学系を開発することである。

本発明により、この目的は、請求項１，請求項４，並びに請求項７及び請求項８に明示されている特徴を有する結像光学系によって達成される。

本発明により、最大入射角と開口数の非常に低い比率を有する結像光学系は、結像光学系のミラーの全ての反射面に、入射角に対する狭い許容帯域幅と引き替えに高い反射率を有する多層コーティングを設ける可能性をもたらすことが見出されている。本発明による結像光学系では、入射角が極めて僅かしか変化しないので、この種の多層コーティングを入射角に対する狭い許容帯域幅と共に用いることができる。最小入射角と開口数の比率は、３３．０°よりも小さく、３２．５°よりも小さく、３２．０°よりも小さく、３１．５°よりも小さく、更には３０．７°よりも小さいとすることができる。

請求項２に記載の少なくとも１つの掩蔽(obscured)ミラーは、所定の像側開口数に対して最大入射角を最小にすることに関して結像光学系の構成を容易にする。

請求項３に記載の構成は、最大入射角と像側開口数の比率を最小にするのに特に適することが見出されている。

請求項４から請求項６に記載のミラー上の反射コーティングは、１０ｎｍより細かい構造的解像度を可能にする。また、請求項４に記載の結像光学系は、少なくとも１つの掩蔽ミラーに関連して既に上述の利点も有する。この種の掩蔽ミラーを用いると、瞳掩蔽、すなわち、像視野上への結像光の特定の入射角の遮蔽を提供することができる。請求項５に記載の結像光学系を用いると、６ｎｍの構造的解像度又は更に細かい構造的解像度さえも達成することができる。反射コーティングとしてＢ₄Ｃ／ＣｓＩ多層を用いることができる。各多層反射コーティングは、３００個のＢ₄Ｃ／ＣｓＩ二重層から構成することができる。個々の二重層の層厚は、結像光学系の光軸からの層の距離の増加と共に放物状に増加させることができる。この手法により、ミラーの反射率は、ミラー縁部において垂直入射からより強く偏位する入射角に対して増大する。

請求項７又は請求項８に記載の解像力を有する結像光学系は、極めて微細な構造の解像を可能にする。この手法により、極めて高度に集積された微細構造構成要素又はナノ構造構成要素を生成することができる。請求項８に記載の開口数は、この解像力を得るにはまだ中程度のものであり、大きくても０．４の像側開口数を用いることが好ましい。それによって結像光学系の構成が容易になる。

また、本発明による結像光学系は、上述の特徴を特許請求したもの以外の組合せで含むことができる。

請求項９及び請求項１０に記載の投影露光装置の利点は、本発明による結像光学系を参照してこれまでに説明したものに対応するものである。投影露光装置の光源は、広帯域のものであるように構成することができ、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、異なる波長の光源で作動させることができるように構成することができる。他の波長、特に、マイクロリソグラフィに用いられる波長のための光源、例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、１２６ｎｍ、１０９ｎｍの波長、及び特に同じく１００ｎｍよりも短い波長を有する光源を本発明による結像光学系と組合せて用いることもできる。従って、用いられる波長に依存して、適切に適応された光学面のコーティングが必要である。

最小の反射率を達成するために、請求項１０に記載の光源は、ミラー上で入射角に対して狭い許容帯域幅しか持たない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を用いると、入射角に対する狭許容帯域幅というこの要件を満たすことができる。

請求項１１に記載の生成方法、及びそれによって生成された請求項１２に記載の微細構造構成要素又はナノ構造構成要素は、相応の利点を有する。

以下では、本発明の実施形態を図面を用いて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。 投影露光装置の結像光学系の実施形態の子午断面図である。 図２による結像光学系の物体視野の拡大図である。 図２による結像光学系のその物体平面の領域における選択された視野点の結像光線を通した及び結像光学系の光軸を通した断面図である。 図２の平面Ｖ−Ｖを通した図４による結像光線の断面図である。 図２の平面ＶＩ−ＶＩを通した図４による結像光線の断面図である。 図２による結像光学系を用いた構造像の部分的にコヒーレントな空間像の計算結果を結像光線の相対強度を結像光学系の像視野内の変位の関数として示すグラフの形態で示す図である。 図７と比較して狭い構造幅を有する構造像の部分的にコヒーレントな空間像の計算結果の図７と類似の図である。 図１による投影露光装置のための結像光学系の更に別の実施形態の図２と類似の図である。 図９による結像光学系の選択された視野点の結像光線の貫通点の図４と類似の図である。 図９の平面ＸＩ−ＸＩを通した、図１０による結像光線の断面図である。 図９の平面ＸＩＩ−ＸＩＩを通した、図１０による結像光線の断面図である。 結像光学系の実施形態におけるミラーのうちの１つの一部分のミラーの反射面の反射コーティングを通して垂直に取った断面図である。 異なる入射角に対して最適化された２つの反射コーティングに対して、図１３による種類の反射コーティングの反射率をミラーの反射面上の結像光の入射角の関数として示すグラフである。

マイクロリソグラフィのための投影露光装置１は、照明光又は照明放射線３のための光源２を有する。光源２は、例えば、５ｎｍと３０ｎｍとの間、特に、５ｎｍと１０ｎｍ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、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、あらゆる望ましい波長、例えば、可視波長、又は更にはマイクロリソグラフィにおいて用いることができ、適切なレーザ光源及び／又はＬＥＤ光源が利用可能な他の波長（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、１２９ｎｍ、１０９ｎｍ）が、投影露光装置１において誘導される照明光３において可能である。図１では、照明光３の光路を非常に概略的に示している。

照明光学系６は、照明光３を光源２から物体平面５内の物体視野４（図３を参照されたい）へと誘導する。物体視野４は、投影光学系又は結像光学系７により、像平面９内の像視野８（図２を参照されたい）へと所定の縮小スケールで結像される。図２及びそれ以降に示す実施形態のうちの１つを投影光学系７において用いることができる。図２による投影光学系７は、８という縮小係数を有する。他の縮小スケール、例えば、４×、５×、又は更には８×よりも大きい縮小スケールも可能である。ＥＵＶ波長を有する照明光３では、８×の結像スケールが特に適し、これは、それによって反射マスク１０上の物体側入射角を小さく留めることができるからである。また、８×の結像スケールは、不要に大きいマスクを用いることを必要としない。図２及びそれ以降による実施形態にある投影光学系７では、像平面９は、物体平面５に対して平行に配置される。このようにして、レチクルとも呼ぶ反射マスク１０の物体視野４と対応する部分が結像される。

投影光学系７によって実施される結像は、基板支持体１２によって支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、この投影光学系に入射する照明光３の光ビーム１３を略示しており、投影光学系と基板１１の間に投影光学系７を出射する照明光又は結像光３の光ビーム１４を略示している。図２によると、投影光学系７の像視野側の開口数は０．４０である。図１では、これを正確な縮尺で示していない。

投影露光装置１及び投影光学系７の様々な実施形態の説明を助けるために、図内に表された構成要素が占めることができるそれぞれの位置を示すｘｙｚ系を図面内に明示している。図１では、ｘ方向は、作図面に対して垂直に、それに向けて延びている。ｙ方向は右に延び、ｚ方向は下に向けて延びている。

投影露光装置１は、スキャナ型のデバイスである。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。投影露光装置１では、基板１１の個々の露光の間にレチクル１０及び基板１１のｙ方向の段階的変位が発生するステッパ型デバイスも可能である。

図２は、投影光学系７の第１の実施形態の光学構造を示している。この図は、各場合に、互いから図２のｙ方向に分離した２つの物体視野点から発する３つの個々の光線１５の各々の光路を示している。これらの２つの物体視野点の一方に属する３つの個々の光線１５の各々は、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の瞳平面１７内の瞳中心を通じて延びる主光線１６は、中心瞳掩蔽に起因して投影光学系７の実結像光路ではないので、図２ではこれらの主光線を明瞭化目的のみで示している。これらの主光線１６は、物体平面５から発し、最初に発散して延びている。以下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呼ぶ。図２による投影光学系７の入射瞳は、投影光学系７の内側ではなく、光路内で物体平面５の前に位置する。それによって例えば、照明光学系６の瞳構成要素をこの瞳構成要素と物体平面５の間に付加的な結像光学構成要素を存在させる必要はなく、光路内で投影光学系７の前にある投影光学系７の入射瞳に配置することが可能になる。代替として、入射瞳の正の後側焦点距離、又は更に別の代替として物体側でのテレセントリックな光路も可能である。この第２の代替形態は、例えば、光線分割器要素の使用を有する物体平面５内のレチクル１０としての反射マスクに関連して、又は物体平面５内のレチクルとしての透過マスクと併せて用いられる。

図２による投影光学系７は、物体視野４から始まる個々の光線１５の光路の順序でＭ１からＭ６と番号を振った合計で６つのミラーを有する。図２は、ミラーＭ１からＭ６の計算による反射面のみを示している。一般的に、ミラーＭ１からＭ６は、実際に用いられる反射面よりも大きい。

図２による投影光学系７の光学データを２つの表を用いて以下に示す。最初の表は、「半径」列にミラーＭ１からＭ６のそれぞれの曲率半径を示している。第３の列（厚み）は、物体平面５から始まって、各場合にｚ方向に次の面までの距離を記載している。

第２の表は、ミラーＭ１からＭ６の反射面の厳密な面形状を記載しており、定数Ｋ及びＡからＥは、サジタル高さｚに関する次式において用いるべきものである。

ここで、ｈは、光軸１８からの投影光学系７の距離を表している。従って、ｈ²＝ｘ²＋ｙ²である。ｃに対しては半径の逆数が用いられる。

（表）

（表）

第１のミラー群１９のミラーＭ１及びＭ２は、リングセグメント形状で、光軸１８に対して軸外に用いられる。従って、ミラーＭ１及びＭ２の使用光学反射面は、光軸１８からある一定の距離に位置する。物体視野４及び像視野８は、光軸１８からある一定の距離に配置される。全てのミラーＭ１からＭ６の反射面は、サジタル高さｚに関する上式に従って光軸１８に対して回転対称である。

ミラーＭ１及びＭ２の光学的使用領域は、結像光の貫通のための貫通開口部を有さず、すなわち、掩蔽されない。従って、第１のミラー群１９は、非掩蔽ミラー群である。ミラーＭ１の反射面とミラーＭ２の反射面とは、互いに対面する。

ミラーＭ１、Ｍ４、Ｍ５、及びＭ６は凹ミラーである。ミラーＭ２及びＭ３は凸ミラーである。

個々の光線１５は、結像光路内のミラーＭ２とＭ３の間にあるミラーＭ４内の貫通開口部２０を通過する。ミラーＭ４は、貫通開口部２０の周囲に用いられる。従って、ミラーＭ４は掩蔽ミラーである。ミラーＭ４と同様に、ミラーＭ３、Ｍ５、及びＭ６も掩蔽され、各々が同様にほぼ中心の貫通開口部２０を含む。従って、投影光学系７には、合計で、２つの非掩蔽ミラー、すなわち、ミラーＭ１及びＭ２，更に４つの掩蔽ミラー、すなわち、ミラーＭ３からＭ６が最初に存在する。

瞳平面１７は、投影光学系７における光路内で、ミラーＭ３上の個々の光線１５の反射領域内に位置する。

ミラーＭ１とＭ４とは、その反射面の向きに関して背中合わせに配置される。

結像光路内のミラーＭ４とＭ５の間には、投影光学系７の中間像平面２１が存在する。個々の光線１５は、ミラーＭ３の貫通開口部２０を通過した直後に中間像平面２１を貫通する。

ミラーＭ３及びＭ４は、結像光路内で非掩蔽ミラー群１９の後に配置された瞳平面１７と中間像平面２１の間にある投影光学系７の第１の掩蔽ミラー群２２を表している。ミラーＭ３の反射面とミラーＭ４の反射面とは互いに対面する。

個々の光線１５は、光路内で中間像平面２１とミラーＭ５の間にあるミラーＭ６内の貫通開口部２０を貫通する。ミラーＭ５上の個々の光線１５の反射領域内には、投影光学系７の更に別の瞳平面２３が存在する。

ミラーＭ５及びＭ６は、掩蔽ミラー群２２の後に配置された中間像平面２０と像平面９の間にある投影光学系７の更に別の掩蔽ミラー群２４を表している。ミラーＭ５の反射面とミラーＭ６の反射面とは互いに対面する。

ミラーＭ６上での個々の光線１５の反射の後に、個々の光線１５は、ミラーＭ５内の貫通開口部２０を通過して像視野８に到達する。以下の表は、図２による子午断面内の個々の光線１５に関する最大及び最小の入射角を示している。これらの入射角は、ミラーＭ１からＭ６上のそれぞれの最大及び最小の入射角である。

（表）

以上により、ミラーＭ１からＭ６の反射面上への結像光の最大入射角と投影光学系７の開口数との比率は、ミラーＭ２上への１２．３５°の最大入射角によって決められる。従って、図２による投影光学系７におけるこの最大入射角と開口数の比率は３０．９°である。

小さい最大入射角は、この小さい最大入射角によって比較的広い入射角に対する許容帯域幅を有する、例えば６．９ｎｍ程度の短いＥＵＶ波長に対してさえも反射面を用いる可能性をもたらす。これについて図１４を用いて以下により詳しく説明する。入射角に対する反射層のこの許容帯域幅は、最大入射角に対して反射コーティングが構成されるその最大入射角が低減する程増加する。多数の特に異なる屈折率を有する連続交互層材料を有する積層体として形成された反射コーティングも可能である。１０ｎｍよりも短い波長を有する照明光３が用いられる場合には、この種のコーティングは、それに対応して入射角に対する狭い許容帯域幅しか持たない。従って、レンズ系７は、この種の短い波長においてさえも、既存技術と比較して相対的に低い反射損失、及び個々のミラーの反射率のこれらのミラーの反射面にわたる小さい差しか伴わずに用いることができる。

図２には、光軸１８を破線で示している。同時にこの破線は、主分割平面２５（図２のｘｚ平面）と図２による子午平面（図２のｙｚ平面）との交線を表している。この主分割平面２５は、図２の作図面に対して垂直である。光軸１８は、主分割平面２５に存在する。更に、図２の子午平面に位置する、中心物体視野点の光軸１８に対する垂線２６は主分割平面２５に対して垂直である。この垂線２６は図２の作図面内にも存在し、物体平面５（図２のｘｙ平面）と子午平面、すなわち、図２の作図面との交線と対応する。

光学系の子午断面内で延びる結像光線は、投影光学系７の第１の非掩蔽ミラー群１９内で主分割平面２５を通過しない。主分割平面２５は、結像光路内でミラーＭ２上での反射の後にミラーＭ２とＭ３との間で、すなわち、ミラー群１９と２２の間の移行部において個々の光線１５による最初の通過を受ける。主分割平面２５は、瞳平面１７内で主光線１６による最初の通過を受ける。

図３は、投影光学系７の物体視野４の拡大図である。像視野８は、８という係数で縮小されることを除き、正確にそれと同じ形状を有する。視野４は、距離ＹＳだけｙ方向に互いに対して平行に変位した同じ半径Ｒの２つの円弧２７，２８によって境界が定められた円弧形視野である。視野４は、それぞれ円弧２７，２８の２つの端部を接続し、垂線２６に対して平行に延びる２つの境界線２９，３０によっても境界が定められる。２つの境界線２９，３０は、互いから走査スロット幅である距離ＸＳの位置にある。主分割平面２５は、２つの境界線２９，３０の中心を通過する。従って、光軸１８は、厳密に２つの境界線２９，３０の中心の間に位置する。従って、境界線２９と３０の間の光軸１８の配列に起因して、視野４は、最小リング視野半径Ｒを有する視野である。この最小リング視野半径Ｒは次の表現式によって与えられる。

図２の投影光学系７では、物体視野４は、ＸＳ＝１０４ｎｍ（走査スロット幅）及びＹＳ＝８ｍｍ（走査スロット長）の寸法を有する。それによって物体視野４において５２．１５４ｍｍのリング視野半径Ｒが得られる。

境界線２９，３０と図３の上部に示している円弧２８の間に、視野４は、円弧２８が直線で延びる境界線２９，３０へと移行する境界移行部３１，３２を有する。境界移行部３１，３２の間では、視野半径ベクトル３３は、次式を用いて計算される方位角αを網羅する。
α＝２ａｒｃｓｉｎ（1/2ＸＳ／Ｒ）

以上により、物体視野４において１７１．２°の方位角αが得られる。像視野８は、同じ方位角を有する。この大きい方位角は、視野４が所定のＸＳ延長幅において光軸１８に可能な限り近くに配置されることを意味する。それによって物体視野４と像視野８の間で投影対物系７を通じて結像を行う際の結像誤差補正が容易になる。更に、大きい方位角は、小さい親直径、及びミラーＭ１からＭ６の低い非球面性をもたらす。ミラーの親直径は、Ｄ．Ａ．Ｔｉｃｈｅｎｏｒ他著の専門論文「ＥＵＶ工学試験スタンド」、Ｌａｗｒｅｎｃｅ Ｌｉｖｅｒｍｏｒｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ、２０００年２月１４日、図６（前刷りＵＣＲＬ−ＪＣ−１３７６６８）に定められている。大きい方位角を用いると、ミラーＭ１からＭ６上の入射角も又小さく保つことができる。

図４から図６は、非掩蔽ミラー群１９内での選択された物体視野点に対する光ビーム３４の通路を示している。図４から図６に関連して以下に解説する全ての光ビーム群の光ビーム３４の各々は、同じ２５個の物体視野点に関連付けられたものである。合計で５つの光ビーム群３５，３６，３７，３８，３９の光ビーム３４を示している。図４では、光ビーム群３５から３９に、左から右に番号を振っている。各光ビーム群３５から３９は、同じｘ値を有し、ｙ方向に互いから等距離で分離した物体視野点に属する５つの光ビーム３４を有する。図４の中心光ビーム群３７は、子午平面に位置する物体視野点に属する。

図４は、アーチ形の物体視野４の形状を見ることができるように、物体平面５の近くの光ビーム３４を示している。縁部にある２つの光ビーム群３５及び３９は、境界線２９，３０上に位置する物体視野点から発する。図４の図は、アーチ視野半径Ｒが、ｘ方向よりもｙ方向に小さく見えるようにｙ方向に圧縮している。

中心光ビーム群３７に属する視野半径区分Ｒは、図４の上部に現れる。図４では、光ビーム群３５から３９は、光軸１８の回りに下向きに開いた半円を形成する。

図５は、図２の断面平面Ｖ、すなわち、ミラーＭ１の領域内の光ビーム３４を示している。ミラーＭ１上で反射される光ビーム群４０から４４は、リングセグメント上に位置し、図５では、光軸１８の回りに下向きに開いた半円を形成する。

更に平面Ｖは、光路内でミラーＭ２とＭ３の間に延びる光ビーム群４５から４９による通過を受ける。

光ビーム群４５から４９もまた、図５で光軸１８の回りに下向きに開いた半円を形成する。従って、光ビーム群４５から４９から成る半円は、光軸１８と、光ビーム群４０から４４によって形成された半円の間に位置する。

一方で光ビーム群４０から４４、及び他方で光ビーム群４５から４９から成る２つの半円が各々下向きに開いているということに起因して、一方の光ビーム群４０から４４の個々の光ビーム３４と、他方の光ビーム群４５から４９の個々の光ビーム３４との間で光ビーム群４０から４９の小型配列を有しながらも十分に大きい最小距離を得ることができる。図５ではこの距離をＡで表している。従って、更に別の処置を要さずに、図５に点線及び破線で示しているように、一方の光ビーム群４０から４４と、他方の光ビーム群４５から４９との間でミラーＭ４内の貫通開口部２０の境界を定めることができる。

一般的に、ミラーＭ１からＭ６は、完全に鋭い縁部(sharp-edged)を有するように制作することができないので、距離Ａが実際には必要である。距離Ａは、系を組み立てて調節するのに公差としての役割も達成する。従来、距離Ａは数ミリメートルである。

図６は、平面ＶＩ内でミラーＭ２が配置された領域内の２５個の物体視野点に対する光ビーム３４の図５と類似の図である。光ビーム群５０，５１，５２，５３，５４は、光軸１８に隣接して光ビーム３４がミラーＭ２上で反射される位置に配置される。図６では、光ビーム群５０から５４は、下向きに開いた半円で配置される。この半円は、結像光路内で物体平面５とミラーＭ１の間にある平面ＶＩを通過する光ビーム群５５から５９から成る同様に下向きに開いた半円によって囲まれる。従って、一方で光ビーム群５０から５４に関連付けられ、他方で光ビーム群５５から５９に関連付けられた半円から成る半円開口部は、平面ＶＩ内でも同様に同じ方向に開き、それによって小型配列を有しながら、同時に一方の光ビーム群５０から５４と、他方の光ビーム群５５から５９との間に距離Ａが生じる。この場合にも、図６に点線及び破線で示しているように、ミラーＭ２の縁部において、一方の光ビーム群５０から５４にも、他方の光ビーム群５５から５９にも口径食を及ぼさない境界形成６０が可能である。

従って、平面ＶとＶＩの間では、個々の光線１５は、多重通過領域６１を通過する（図２を参照されたい）。この多重通過領域６１は、特に、一方で物体平面５とミラーＭ１の間の個々の光線１５により、他方でミラーＭ１とＭ２の間の個々の光線１５により、更にまた、ミラーＭ２とＭ３の間の個々の光線１５により、合計で３回の通過を受ける。多重通過領域６１内には、投影光学系７のいかなる瞳平面も存在しない。瞳平面１７及び２３は、多重通過領域６１を外して配置される。

図７は、投影対物系７の部分的にコヒーレントな空間像(aerial image)の計算結果を示している。像視野８内の右側にプロットした位置Ｖの関数として相対強度Ｉを上向きにプロットしたグラフを示している。図７によるグラフは、１０ｎｍの像側構造幅を有する合計で７つの個々の構造Ｂ、及び同じく１０ｎｍの像側構造距離を有する中間空き領域Ｃを有する矩形構造の結像結果を示している。物体側構造幅は、像側構造幅から結像スケールを通じて得られ、この場合は８×１０ｎｍ＝８０ｎｍである。この構造は、物体視野４内、すなわち、レチクル１０上に配置される。図７のグラフでは、像視野８を通しての走査中の異なるｙ値における相対強度を近似正弦曲線としてプロットしている。結像光の波長は６．９ｎｍである。

相対強度は、１０ｎｍの構造Ｂの位置における約０．０６と、１０ｎｍの中間空き領域Ｃの中心における０．６２との間で変動している。

構造領域Ｂと構造の中間空き領域Ｃとの間の相当量の相対強度変化に起因して、この１０ｎｍ構造は、更に別の処置を要さずに像平面９内で解像することができ、基板１１上の対応するフォトレジストの露光による像視野８内での対応する構造の生成において用いることができる。

図８は、構造の中間空き領域Ｃを有する構造Ｂの各場合に像側で６ｎｍの延長幅を有する構造的解像度にある図２による投影対物系７の部分的にコヒーレントな空間像の計算結果の図７と類似の図である。この場合にも６．９ｎｍの波長を用いている。この場合、相対強度は、構造Ｂの中央における約０．２という値から構造Ｂの間にある中間空き領域Ｃの中心における約０．３７まで同様に近似正弦曲線で変化する。従って、６ｎｍ構造も、フォトレジストの現像に向けて十分な強度変化を有して結像することができる。

この場合にも６．９ｎｍの波長を用いている。

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１から図８を参照して既に説明したものに対応する構成要素及び詳細項目は、同じ参照番号を有し、これらに対しては再度詳細に解説しないことにする。

以下に図９による投影光学系７の光学データをレイアウトが図２による投影光学系７に関する表に対応する２つの表を用いて再現する。

（表）

（表）

図９による実施形態は、０．５０という開口数を有する。中間像平面２１は、光路内のミラーＭ４とＭ５の間で空間的にミラーＭ３の前にそれに隣接して位置する。ミラーＭ２は球面のものである。他の点に関しては、図９による投影光学系７の構造は、図２による投影光学系７のものに対応する。

以下の表は、ミラーＭ１からＭ６上の個々の光線１５における最大入射角を要約している。第３の列は、反射面に適合する最小誤差を有する球面表面（最良適合球面）からのミラーＭ１からＭ６の反射面の最大偏位を付加的に示す。最大偏位は１８０μｍである。従って、図９による投影光学系７のミラーＭ１からＭ６の全ての非球面性は小さく、ミラーＭ２は実際に球面のものであり、それによってこれらのミラーの反射面の構成が簡素化される。

（表）

図９による投影光学系７のミラーＭ１からＭ６の反射面上の結像光の最大入射角、特に、ミラーＭ５上の入射角１５．３４°と０．５という開口数との比率は、図９の投影光学系７では３０．６８°である。

図９の投影対物系７の合計構造長は、２，０００ｍｍである。面内の最大中心瞳掩蔽率は、７パーセントよりも低い。

図１０から図１２は、図４から図６のものに対応する物体平面５の領域内の光ビーム群３５から３９の配列の図（図１０）、ミラーＭ１の領域内にある平面ＸＩ内の光ビーム群４０から４４及び４５から４９の図（図１１）、並びにミラーＭ２の領域内にある平面ＸＩＩ内の光ビーム群５０から５４及び５５から５９の図（図１２）である。光ビーム群の配列は、図２の投影対物系７内と図９の投影対物系７内とでは、光ビームの直径、及び光ビームの互いからの距離に関しては異なるが、光ビーム群の半円形配列、及び互いからある距離の位置にあるこれらの半円のそれぞれ同一に配向された下方開口部に関しては異ならない。

図２の投影対物系７の場合も同様であるが、図９による投影対物系７の平面ＸＩとＸＩＩの間にある多重通過領域６１内には、投影光学系７のいかなる瞳平面も存在しない。

非掩蔽ミラー群では、開口数は、各場合に掩蔽ミラー群におけるものよりも若干低い。

図１３は、本発明による投影光学系７のこれまでに開示した実施形態のミラーＭ１からＭ６のうちの１つの一部分を通した略断面図である。これまでに開示した実施形態のミラーＭ１からＭ６の全ては、原理的に、層の順序に関して同様に構成された反射面を有するので、以下にミラーＭと呼ぶこれらのミラーのうちの１つに関する図１３を用いてこの層構造を示すだけで十分である。図１３による断面図は、ミラーＭの反射面に対して垂直に取ったものである。

図２による投影光学系７の実施形態では、ミラーＭの基板面８１上に合計で３００個の二重層８２から反射コーティング８０が構成され、図１３にはこれらの二重層のうちの２つの上部二重層、及び基板面に対して直接に付加された二重層を示している。図１３では省略している表示した二重層８２の間の中間領域には、示していない残りの二重層が配置される。

各二重層８２は、３．５ｎｍの層厚ｄ₀を有する。各二重層８２は、スペーサ８３として機能する２．１ｎｍの層厚を有する炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）から成る層を有する。更に、各二重層８２は、１．４ｎｍの層厚を有するヨウ化セシウム（ＣｓＩ）から成る吸収体層８４を有する。反射コーティング８０は、光軸１８に沿ったこれらの層厚を有する。反射コーティング８０の層厚は、以下に説明するようにミラーＭの反射面にわたって変化する。

層８３，８４の層データ、特に、波長依存の屈折率ｎ、及び減衰係数ｋ、並びに反射コーティング８０の層厚分布ｄ（ｒ）を特徴付ける係数を以下の２つの表に要約する。

（表）

（表）

これに関して、反射コーティング８０の層厚分布は、次式によって説明される。

ｄ（ｒ）は、反射コーティング８０、すなわち、積層体の二重層８２の局所層厚をミラーＭの反射面上でそれぞれ考慮する局所点の光軸１８からの半径方向距離の関数として与える。従って、反射コーティング８０の層厚は、Ｃ２≠０において放物分布を有し、層厚は、Ｃ２＞０において光軸からの距離の増加と共に増加する。

二重層８２の各々内での吸収体層８４に対するスペーサ層８３の比率は、光軸１８からの距離ｒに関係なく一定に留まる。この比率は、次式によって得られる。
γ＝ｄ（吸収体層）／ｄ（二重層）＝０．４
この場合、ｄは、それぞれの層の層厚を表している。

上述の表による反射コーティング８０を用いると、ミラーＭ１からＭ６は、波長６．９ｎｍの照明光３に対して５８％の平均ミラー反射率を有する。従って、得られる投影光学系７の全体反射率は３．９２％である。従って、図２による投影光学系７のミラーＭ１からＭ６の全ての上での反射の後には、物体視野４から発する照明光３の強度の３．９２％が像視野８に到達する。

図９による投影光学系７のミラーＭ１からＭ６は、図２による実施形態においてこれまでに説明したもののような対応する多層反射コーティングを担持することができる。この場合、放物層厚分布を説明する係数Ｃ０及びＣ２は、Ｍ１からＭ６にわたる入射角の分布に対して調節される。

図１４は、異なる入射角、特に、０°（実線）及び１０°（破線）に対して最適化された２つの反射コーティング８０における入射角に依存する反射コーティング８０の反射率を示している。入射角に対する許容帯域幅は、１０°の入射角に対して最適化された反射コーティングよりも０°の入射角に対して最適化された反射面８０においてかなり広いことを明らかに見ることができる。入射角に対するこの許容帯域幅は、反射面８０が入射角に対して最適化されるその入射角と共に単調に減少する。ミラーＭ１からＭ６のうちの１つの上での最大入射角が小さくなる程、反射コーティング８０を最適化することができる入射角は小さくなり、従って、ミラーＭ１からＭ６において用いることができる反射コーティング８０の入射角に対する許容帯域幅は大きくなる。

４ 物体視野
５ 物体平面
７ 結像光学系
８ 像視野
９ 像平面
１５ 結像光
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６ ミラー

Claims (12)

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）を有する結像光学系（７）であって、
   ミラー（Ｍ１からＭ６）の全ての反射面上への結像光（３）の最大入射角と、
   結像光学系（７）の像側開口数と、
   の比率が３３．８°よりも小さいこと、
   を特徴とする結像光学系（７）。
2. 結像光（１５）が通過するための貫通開口部（２０）を有する少なくとも１つの掩蔽ミラー（Ｍ３からＭ６）を含むことを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
3. 少なくとも３つのミラー、好ましくはちょうど４つのミラー（Ｍ３からＭ６）が掩蔽された６つのミラー（Ｍ１からＭ６）を含むことを特徴とする請求項２に記載の結像光学系。
4. 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）を有する結像光学系（７）であって、
   ミラー（Ｍ１からＭ６）の各々が、１０ｎｍよりも短い波長を有する結像光（３）に対する反射コーティング（８０）を担持し、
   結像光（１５）が通過するための貫通開口部（２０）を有する少なくとも１つの掩蔽ミラー（Ｍ３からＭ６）、
   を含むことを特徴とする結像光学系（７）。
5. 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）を有する結像光学系（７）であって、
   ミラー（Ｍ１からＭ６）の各々が、１０ｎｍよりも短い波長を有する結像光（３）に対する反射コーティング（８０）を担持し、該ミラー（Ｍ１からＭ６）は、５０％よりも大きい平均反射率を有する、
   ことを特徴とする結像光学系（７）。
6. 前記ミラー（Ｍ１からＭ６）の各々は、該ミラー（Ｍ１からＭ６）が６．９ｎｍの波長を有する結像光（３）に対して５８％よりも大きい平均反射率を有するように反射コーティング（８０）を担持することを特徴とする請求項５に記載の結像光学系。
7. １０ｎｍよりも短い波長を有する結像光（３）と共に使用するための結像光学系であって、
   ２０ｎｍよりも良好な、好ましくは１６ｎｍよりも良好な、より好ましくは１１ｎｍよりも良好な、更に好ましくは８ｎｍよりも良好な、更に好ましくは６ｎｍよりも良好な解像力、
   を特徴とする結像光学系。
8. 高々０．５である像側開口数を有する結像光学系であって、
   ２０ｎｍよりも良好な、好ましくは１６ｎｍよりも良好な、更に好ましくは１１ｎｍよりも良好な、更に好ましくは８ｎｍよりも良好な、更に好ましくは６ｎｍよりも良好な解像力、
   を特徴とする結像光学系。
9. 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１から請求項８のいずれか１項に記載の結像光学系（７）を含み、
   光源（２）を含み、かつ
   照明光（３）を前記結像光学系（７）の物体視野（４）へ誘導するための照明光学系（６）を含む、
   ことを特徴とする装置。
10. 照明光（３）を生成するための前記光源（２）は、１０ｎｍよりも短い波長を用いて構成されることを特徴とする請求項９に記載の投影露光装置。
11. 微細構造構成要素を生成する方法であって、
    レチクル（１０）及びウェーハ（１１）を準備する段階と、
    請求項９又は請求項１０のいずれか１項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段階と、
    前記ウェーハ（１１）上に微細構造（Ｂ、Ｃ）を生成する段階と、
    を有することを特徴とする方法。
12. 請求項１１に記載の方法によって生成された微細構造構成要素。

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