JP2012502490A

JP2012502490A - 結像光学系

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Abstract

ａ）物体平面（５）に対して垂直で空間的に物体視野（４）に最も近く隣接するミラー（Ｍ２）の幾何学的中心点を通じて延びる接続軸（３２）上で、物体視野（４）に最も近く隣接するミラー（Ｍ２）が、結像光（３）のビーム経路内で物体視野（４）の上流にある結像光学系（３１）の入射瞳平面（３０）の物体視野（４）からの間隔（Ｂ）よりも大きい物体視野（４）からの間隔（Ａ）の位置に配置され、ｂ）物体平面（５）上で反射された結像光（３）のビーム経路内で物体視野（４）の上流に位置する入射瞳平面（３０）と、物体平面（５）に対して垂直で入射瞳の幾何学的中心点を通じて延びる接続軸（３２）とを有し、接続軸（３２）と入射瞳平面（３０）との交点（Ｃ）が、結像光（３）のビーム経路内で物体視野（４）の下流にある中心物体視野点の主ビーム（３３）と接続軸（３２）との第１の交点（Ｄ）よりも物体平面（５）に近く、ミラー（Ｍ５，Ｍ６）の少なくとも一方が、結像光（３）が通過するための貫通開口部（１８，１９）を有し、ｃ）２つの視野（４，８）の一方に最も近く隣接し、隣接ミラーと呼ぶ第１のミラー（Ｍ５）から離間して、結像光学系（７；３１）内で隣接ミラー（Ｍ５）の配列平面と光学的に共役な平面に配置された変形可能な更に別のミラー（Ｍ３）を有し、ｄ）２つの視野（４，８）の一方に最も近く隣接する隣接ミラーであるミラー（Ｍ５）の支持体（２１）が、他のミラー（Ｍ１からＭ４，Ｍ６）のうちの少なくとも１つの支持体（２２）の材料の弾性率の少なくとも２倍大きい弾性率を有する材料で作られるという構成のうちのいずれか１つに従う物体平面（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（３１）。
【選択図】図３

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。

この種の結像光学系は、ＥＰ１０９３０２１Ａ２及びＷＯ２００６／０６９７２５Ａ１から公知である。更に別の結像光学系は、ＵＳ２００７／００３５８１４Ａ１、ＵＳ７，１８６，９８３Ｂ２、ＵＳ２００７／０２３３１１２Ａ１、及びＷＯ２００６／０３７６５１Ａ１から公知である。結像光学系は、ＵＳ６，１７２，８２５Ｂ１から公知であり、この文献に示されている結像光学系の入射瞳平面の位置は、開口絞り又は遮光器ＡＳにおける位置から生成される。

ＥＰ１０９３０２１Ａ２ＷＯ２００６／０６９７２５Ａ１ＵＳ２００７／００３５８１４Ａ１ＵＳ７，１８６，９８３Ｂ２ＵＳ２００７／０２３３１１２Ａ１ＷＯ２００６／０３７６５１Ａ１ＵＳ６，１７２，８２５Ｂ１ＵＳ７，４４３，６１９Ｂ２ＵＳ２００７／００５８２６９Ａ１ＵＳ２００８／０１７０３１０Ａ１ＵＳ７，４４３，６１９

本発明の目的は、結像光学系を構成要素として有する照明系の伝達損失が可能な限り低く保たれるような方式で、冒頭で示した種類の結像光学系を開発することである。

本発明によると、この目的は、物体平面に対して垂直であり、かつ物体視野に最も近く隣接するミラーの幾何学的中心点を通じて延びる接続軸上で、物体視野に最も近く隣接するミラーが、結像光のビーム経路内で物体視野の上流にある結像光学系の入射瞳平面の物体視野からの間隔よりも大きい物体視野からの間隔の位置に配置される冒頭で示した種類の結像光学系によって達成される。

本発明によると、更にこの目的は、物体平面上で反射された結像光のビーム経路内で物体視野の上流に位置する入射瞳平面と、物体平面に対して垂直であり、入射瞳の幾何学的中心点を通じて延びる接続軸とを有し、接続軸と入射瞳平面との交点が、結像光のビーム経路内で物体視野の下流にある中心物体視野点の主ビームと接続軸との第１の交点よりも物体平面に近く、ミラーのうちの少なくとも１つが、結像光が通過するための貫通開口部を有する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よって達成される。

この種の結像光学系では、結像される反射物体を用いる場合に、光学構成要素を物体視野の上流のビーム経路内で接続軸上に配置することができる。その結果、結像光学系の上流のビーム経路に配置された光学照明系の物体視野を照明するのに必要とされる構成要素の数を低減することができ、従って、照明光の合計損失が低減される。

本発明の更に別の目的は、視野に隣接するミラーの変形が、結像光学系の結像挙動に対して可能な限り小さい効果しか持たないような冒頭に示した種類の結像光学系を開発することである。

本発明によると、この目的は、２つの視野の一方に最も近く隣接し、隣接ミラーと呼ぶ第１のミラーから分離して結像光学系内で隣接ミラーの配列平面と光学的に共役な平面に配置された変形可能な更に別のミラーを有する冒頭に示した種類の結像光学系によって達成される。結像光学系の互いに対して光学的に共役な平面の例は、結像光学系の視野平面又は結像光学系の瞳平面である。結像ビームの光束形態及び角度分布に関して互いに対応する全ての平面は、互いに対して光学的に共役な平面である。

本発明によると、結像光学系の特性に望ましくない変化をもたらす変形を有する隣接ミラーに対して光学的に共役な平面にある変形可能ミラーは、この変形に起因してもたらされる結像特性変化の良好な補償をもたらすことが認識された。この場合、様々な原因を有する可能性がある隣接ミラーの変形を補償することができる。固有の重量に起因する隣接ミラーの変形、言い換えれば重力変形を補償することができる。隣接ミラーの振動によって生成される隣接ミラーの変形を光学的に共役な平面に配置された更に別のミラーによって補償することができる。この場合、変形可能ミラーには、隣接ミラーの振動と同期化された変形を可能にする作動要素を装備することができる。変形可能ミラーは、例えば、隣接ミラーの振動の帯域幅に対応する帯域幅において作動可能にすることができる。変形可能ミラーにおいて上述の目的に用いることができる作動要素の例は、ＵＳ７，４４３，６１９Ｂ２に説明されている。ミラーの反射面の変形に対して用いられるこの文献に開示されている作動要素は、隣接ミラーにおける振動によって誘起される変形の補償が可能である程に高い帯域幅で作動させることができる。特に、ローレンツアクチュエータを用いることができる。光学的に共役な平面に配置された変形可能ミラーを用いて、隣接ミラーの熱変形を補償することができる。

本発明の更に別の目的は、隣接する視野からの視野隣接ミラーの反射面の可能な限り短い間隔が可能であるような冒頭に示した種類の結像光学系を開発することである。

本発明によると、この目的は、２つの視野の一方に最も近く隣接して隣接ミラーとも呼ぶミラーの支持体が、他のミラーのうちの少なくとも１つの支持体の材料の弾性率の少なくとも２倍大きい弾性率を有する材料で作られる冒頭で示した種類の結像光学系によって達成される。

本発明によると、隣接ミラーのための材料の選択において非常に高い弾性率を有する材料を用いることが確かに可能であることが認識された。それによって隣接ミラーに非常に薄い支持体を装備することが可能になり、相応に隣接ミラーを視野に近づけることができる。隣接ミラーの支持体の材料の高い弾性率に起因して、任意的に非常に薄い支持体にも関わらず、隣接ミラーは十分な安定性を有する。その一方、より肉厚とすることができ、言い換えれば、それ程肉薄ではない他のミラーの支持体は、より低い弾性率を有する材料で作ることができる。従って、これらの他のミラーのための材料の選択は、他の観点から行うことができる。これらの他のミラーは、全て同じ材料から製造することができるが、これは必須ではない。隣接ミラーの弾性率は、全ての他のミラーの支持体の材料の最大弾性率の少なくとも２倍とすることができる。この場合、隣接ミラーの材料が弾性率に関して比較される比較材料は、最大弾性率を有する他のミラーの材料である。結像光学系を物体視野に配置された構造を像視野内に伝達するための投影レンズ系として用いる場合には、隣接ミラーは、結像光学系の像視野に最も近く隣接する。結像光学系の別の用途は顕微鏡レンズ系である。この場合、隣接ミラーは、結像光学系の物体視野に最も近く隣接する。一般的に、隣接ミラーは、結像光学系の高開口率側で視野に最も近く隣接する。従って、結像光学系のいかなる他のミラーも、上述の視野からのより短い間隔を持たない。

以上の本発明による結像光学系の特徴は、組合せで実施することができる。

隣接ミラーは、少なくとも１５０ＧＰａの弾性率を有する材料から製造することができる。この種の弾性率は、隣接ミラーの支持体の非常に薄い設計を可能にする。隣接ミラーの支持体は、好ましくは、少なくとも２００ＧＰａ、より好ましくは、少なくとも２５０ＧＰａ、より好ましくは、３００ＧＰａ、より好ましくは、３５０ＧＰａ、及び更に好ましくは、４００ＧＰａの弾性率を有する材料で作られる。

隣接ミラーの支持体は、炭化珪素から製造することができる。この材料は、例えば、グラファイト形成体による形成法を用いた非常に薄い支持体の製造を可能にする。この場合、支持体は、光学結像品質を得る上で必要になる場合には、公知の面処理法を用いて更に処理することができる。隣接ミラーの支持体のための別の材料は、ＳｉＳｉＣ、ＣＳｉＣ、及びＳｉＮである。

結像光学系は、隣接ミラーから離間した変形可能ミラーを有することができる。この種の変形可能ミラーを用いると、例えば、結像光の残留吸収による隣接ミラーの熱負荷からもたらされる可能性がある隣接ミラーの熱変形の補償が可能である。

変形可能ミラーは、結像光学系内で隣接ミラーの配列平面に対して共役な光学平面に配置することができる。測定される隣接ミラーの変形は、変形可能ミラーの補償変形へと容易に変換することができるので、上述の配列により、変形可能ミラーの補償変形による隣接ミラーの熱変形の補償が簡易化される。この場合、結像光学系の単一のミラーを隣接ミラーの熱変形を補償するように変形可能にすることで十分である。代替的に、当然ながら結像光学系の複数のミラーをターゲット方式で変形可能にすることも可能である。

結像光学系が隣接ミラーに加えて有するミラーは、最大で１×１０^-7ｍ／ｍ／Ｋの熱膨張係数を有する材料から構成することができる。この種の材料の例は、Ｚｅｒｏｄｕｒ（登録商標）及びＵＬＥ（登録商標）である。これらの材料で作られたミラー上の熱負荷は、特に、これらのミラーの反射面のいかなる変形も又は極めて僅かな変形しかもたらさない。

結像光学系が厳密に６つのミラーを有する場合には、それによって小型で、同時に結像誤差に関して良好に補正された結像光学系が可能になる。

結像光学系の少なくとも１つのミラーの反射面は、回転対称非球面によって説明することができる面として設計することができる。その結果、良好な結像誤差補正が可能になる。

結像光学系の少なくとも１つのミラーの反射面は、回転対称関数によって説明することができない自由曲面として設計することができる。回転対称軸を有する反射面の代わりの自由曲面の使用は、新しい設計自由度を与え、それによって回転対称反射面を用いては達成することができない特徴の組合せを有する結像光学系がもたらされる。本発明による結像光学系における使用に適する自由曲面は、ＵＳ２００７／００５８２６９Ａ１及びＵＳ２００８／０１７０３１０Ａ１から公知である。

結像光学系のミラーの少なくとも１つは、結像光が通過するための貫通開口部を有することができる。それによって非常に大きい開口数を有する結像光学系の設計が可能になる。それは、結像光学系を投影レンズ系として用いる場合に、結像光の所定の波長において非常に高い構造解像度を得ることを可能にする。

本発明による結像光学系、照明及び結像光のための光源、及び照明光を結像光学系の物体視野に誘導するための照明光学系を有する投影露光系の利点、並びに特に光学照明系の瞳ファセットミラーが結像光学系の入射瞳平面に配置された投影露光系の利点は、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。結像光学系の入射瞳平面内への瞳ファセットミラーの配列では、瞳ファセットミラーは、照明及び結像光を物体視野に直接に誘導することができる。この場合、瞳ファセットミラーと物体視野の間に位置する光学構成要素は必要ではなく、それによって投影露光系の伝達率が増大する。この伝達率の増大は、損失を伴わずには照明及び結像光を誘導することができない場合、例えば、５ｎｍと３０ｎｍの間の範囲のＥＵＶ波長における場合に特に有利である。結像される反射する物体を用いる場合に、本発明による結像光学系が、物体平面に対して垂直な接続軸であり、物体視野に最も近く隣接するミラーの幾何学的中心点を通じて延びる接続軸上で、物体視野に最も近く隣接するミラーが結像光のビーム経路内で物体視野の上流に位置した結像光学系の入射瞳平面の物体視野からの間隔よりも大きい間隔の位置に配置されるように設計される場合には、入射瞳平面に配置された瞳ファセットミラーを接続軸上に収めることができ、従って、結像光学系の他の構成要素の間にコンパクトに収めることができる。

本発明による結像光学系が、物体平面に対して垂直で入射平面の幾何学的中心点を通じて延びる接続軸と入射瞳平面との交点が、結像光のビーム経路内で物体視野の後部に位置する中心物体視野点の主ビームと接続軸との第１の交点よりも物体平面の近くに位置するように設計される場合は同じことが適用される。この場合、照明又は結像光のビーム経路が物体平面上で折り返されることにより、入射瞳平面は、ビーム経路内で物体平面の上流に位置しながらも、物体平面が像平面に向く側でほぼ物体平面と像平面の間に収まることに注意されたい。

投影露光系の光源は、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よりも大きい帯域幅を有することができる。更に、投影露光系は、異なる波長の光源によって作動させることができるように設計することができる。瞳ファセットミラーを有する光学照明系は、例えば、ＵＳ２００７／０２２３１１２Ａ１から公知である。

上述のように、対応する利点は、レチクル及びウェーハを準備する段階と、レチクル上の構造を本発明による投影露光系を用いてウェーハの感光層上に投影する段階と、ウェーハ上に微細構造を生成する段階とを有する微細構造構成要素を生成する方法、並びに本方法によって製造される微細構造構成要素及びナノ構造構成要素に適用される。下記では、図面を用いて実施形態をより詳細に説明する。

マイクロリソグラフィのための投影露光系の概略図である。互いに分離した視野点の結像ビーム経路を含む図１に説明の投影露光系の光学投影系の実施形態を通した子午断面図である。光学投影系の更に別の実施形態と共に投影露光系内の投影露光系の照明系によって補足されるビーム経路を略示する図である。

マイクロリソグラフィのための投影露光装置１は、照明光のための光源２を有する。光源２は、５ｎｍと３０ｎｍの間の波長範囲の光を生成するＥＵＶ光源である。他のＥＵＶ波長も可能である。一般的に、投影露光系１内で誘導される照明光では、いかなる波長であっても、例えば、可視波長でも可能である。図１には、照明光３のビーム経路を非常に概略的に示している。

光学照明系６は、照明光３を物体平面５内の物体視野４へと誘導するために用いられる。物体視野４は、像平面９内の像視野８内に光学投影系７によって所定の縮小スケールで結像される。光学投影系７は、８倍の縮小を行う。

他の結像スケール、例えば、４×、５×、６×、又はそうでなければ８×よりも大きい結像スケールも可能である。ＥＵＶ波長を有する照明光では、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上での物体側の入射角を小さく保つことができるからである。ＮＡ＝０．５の光学投影系７の像側開口では、８×の結像スケールによって６°よりも小さい物体側の照明角度を得ることができる。像平面９は、光学投影系７内で物体平面５に対して平行に配置される。レチクルとも呼ぶ反射マスク１０のうちで物体視野４と一致する区画が、像平面９内に結像される。レチクル１０の反射効果に起因して、照明光３は、物体平面５上で反射される。結像は、基板ホルダ１２によって保持された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と光学投影系７の間で光学投影系７に入射する照明光３のビーム束１３を略示し、光学投影系７と基板１１の間で光学投影系７から射出する照明光３のビーム束１４を略示している。図２に記載の光学投影系７の像視野側開口数ＮＡは、０．５０である。

投影露光系１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、この座標系から図に示す構成要素のそれぞれの位置関係が明らかになる。図１では、ｘ方向は作図面に対して垂直にそれに対して延び、ｙ方向は右に、ｚ方向は下方に延びている。

投影露光系１は、スキャナ型のものである。レチクル１０と基板１１の両方が、投影露光系１の作動中にｙ方向に走査される。

図２は、光学投影系７の光学設計を示している。図２で上下に重なって位置し、ｙ方向に互いに分離する５つの物体視野点から発する各場合に３つの個別ビーム１５のビーム経路を示しており、これらの５つの物体視野点のうちの１つに属する３つの個別ビーム１５は、各場合に５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。これらの３つの照明方向を５つの物体視野点の各の上側コマビーム、下側コマビーム、及び主ビームによって示している。

物体平面５から発し、個別ビーム１５は、最初に第１のミラーＭ１によって反射され、次に、以下にビーム経路の順序でミラーＭ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、及びＭ６で表す更に別のミラーによって反射される。各場合に、ミラーＭ１からＭ６の反射面の形状を計算するのに必要な数学的母面を示している。実際の光学投影系７では、ミラーＭ１からＭ６の反射面は、個別ビーム１５が入射する位置にしか存在しない。

上述のように、図２に説明の光学投影系７は、６つの反射ミラーを有する。これらのミラーは、例えば、ＥＵＶにおける波長に起因して必要に応じて照明光３の波長に対して高い反射性を有するコーティングを担持する。特に、ミラーＭ１からＭ６は、入射する照明光３に対する反射を最適化するために多反射コーティングを有する。反射は、特に、ＥＵＶ照明光３が用いられる場合には、反射角が狭い程、言い換えれば、ミラーＭ１からＭ６の面上の個別ビーム１５の入射角が垂直入射に近づく程良好になってゆく。光学投影系７は、全体として全ての個別ビーム１５において小さい反射角を有する。

光学照明系６及び光学投影系７は、実質的に色消し特性を有するので、これらの光学系では、互いに大幅に異なる波長を有する放射線を誘導することができる。従って、例えば、これらの光学系内では、調節レーザを誘導すること又は自動焦点系が可能であり、これらの光学系の作動波長とは大幅に異なる波長が照明光に対して同時に作動される。この場合、調節レーザは、６３２．８ｎｍ、２４８ｎｍ、又は１９３ｎｍで作動させることができ、それに対して５ｎｍと３０ｎｍの間の範囲にある照明光が同時に作動される。

ミラーＭ３は、凸の基本形状を有し、言い換えれば、凸の最適面によって説明することができる。以下の説明では、この種のミラーを略式に凸で表し、凹の最適面によって説明することができるミラーを略式に凹で表している。凸ミラーＭ３は、光学投影系７において良好なペッツヴァル補正を保証する。

光学投影系７の全長、言い換えれば物体平面５と像平面９の間の間隔は、光学投影系７では１５２１ｍｍである。

５つの物体視野点の特定の照明方向に属する個別ビーム１５は、光学投影系７の瞳平面１６内で組み合わされる。瞳平面１６は、ミラーＭ３の後ろのビーム経路内でミラーＭ３に隣接して配置される。

ミラーＭ１からＭ４は、物体平面５を中間像平面１７内に結像する。光学投影系７の中間像側の開口数は、約０．２である。ミラーＭ１からＭ４は、約３．２×の縮小結像スケールを有する光学投影系７の第１の部分結像光学系を形成する。その後のミラーＭ５及びＭ６は、約２．５×の縮小結像スケールを有する光学投影系７の更に別の部分結像光学系を形成する。ミラーＭ４とＭ５の間の照明光３のビーム経路内で、中間像平面７の上流に隣接してミラーＭ６内に貫通開口部１８が形成され、そこを通じて照明又は結像光３が、第４のミラーＭ４からの反射後に第５のミラーＭ５へと進む。更に、第５のミラーＭ５は、中心貫通開口部１９を有し、そこを通じてビーム束１４が、第６のミラーＭ６と像平面９との間を進む。

第５のミラーＭ５と第６のミラーＭ６の間のビーム経路内には、第１の瞳平面１６と光学的に共役な光学投影系７の更に別の瞳平面２０が存在する。更に別の瞳平面２０の位置には、外側から物理的に接近可能な絞り平面が存在する。この絞り平面には、開口絞りを配置することができる。

光学投影系７は、瞳平面１６、２０の一方に中心位置方式で配置された掩蔽絞り又は遮光器を有する。その結果、ミラーＭ６、Ｍ５内の中心貫通開口部１８、１９に関連する投影ビーム経路の部分ビームが掩蔽される。従って、光学投影系７の設計は、中心瞳掩蔽を有する設計とも呼ばれる。

中心物体視野点を光学投影系７の入射瞳内の中心照明点と接続する特定の個別ビーム１５は、中心視野点の主ビームとも呼ばれる。中心視野点の主ビームは、第６のミラーＭ６における反射から像平面９とほぼ直角を構成し、言い換えれば、投影露光系１のｚ軸に対してほぼ平行に進む。この角度は、８５°よりも大きい。

像視野８は、リング視野セグメントの形状を有し、言い換えれば、互いに対して平行に延びる２つの部分円、及び軸外に対して同じく平行に延びる２つの側縁部によって境界が定められる。これらの側縁部は、ｙ方向に延びている。ｘ方向に対して平行に、像視野８は、１３ｍｍの広がりを有する。ｙ方向に対して平行に、像視野８は、１ｍｍの広がりを有する。貫通開口部１９の半径Ｒは、口径食のない誘導に必要な以下の関係を満たす。

ここで、Ｄは、像視野８の対角距離である。ｄ_wは、像平面９からのミラーＭ５の自由作動間隔である。この自由作動間隔は、像平面９と、光学投影系７の最近接ミラー、言い換えれば図２に記載の実施形態ではミラーＭ５の使用反射面のうちの像平面９に最も近く位置する区画との間の間隔であり、ＮＡは、像側開口数である。光学投影系７における自由作動間隔ｄ_wは、３９ｍｍである。

第５のミラーＭ５は、像平面９内の物体視野５に最も近く隣接するミラーである。従って、第５のミラーＭ５を下記では隣接ミラーとも呼ぶ。隣接ミラーＭ５は、図２に破線で示している支持体２１を有し、その上に隣接ミラーＭ５の反射面が形成される。支持体２１は炭化珪素で作られる。この材料は、４００ＧＰａの弾性率（ヤング率）を有する。光学投影系７の他のミラーＭ１からＭ４及びＭ６は、Ｚｅｒｏｄｕｒ（登録商標）で作られる。この材料は、９０ＧＰａの弾性率を有する。

従って、隣接ミラーＭ５の支持体２１の弾性率は、他のミラーＭ１からＭ４及びＭ６の支持体２２における材料の弾性率の２倍よりも大きい。

支持体２１は、３５ｍｍの最大厚を有し、従って、４ｍｍの自由作動間隔が、ミラーＭ５の反射面から離れたミラーＭ５の後面と像平面の間に残る。光学投影系７内のミラーＭ５の使用反射面の最大直径は２８５ｍｍである。従って、ミラーＭ５の支持体２１のこの最大直径と厚みの間の比は、２８５／３５＝８．１４である。下記でアスペクト比とも呼ぶこの種の他の比は、６と２０の間で可能である。

隣接ミラーＭ５の支持体２１は、少なくとも１５０ＧＰａの弾性率有する異なる材料から作ることができる。この種の材料の例は、３９５ＧＰａの弾性率を有する反応結合性シリコン浸透炭化珪素（ＳｉＳｉＣ）、２３５ＧＰａの弾性率を有する炭素繊維強化炭化珪素（ＣＳｉＣ）、及び２９４ＧＰａの弾性率を有する窒化珪素（ＳｉＮ）である。Ｚｅｒｏｄｕｒ（登録商標）は、対象とする室温範囲で５０×１０^-9ｍ／ｍ／Ｋよりも小さい熱膨張係数を有する。ミラーＭ１からＭ４及びＭ６の支持体２２は、最大で１×１０^-7ｍ／ｍ／Ｋの熱膨張係数を有する異なる材料から構成することができる。この種の材料の更に別の例は、対象とする室温範囲で同じく５０×１０^-9ｍ／ｍ／Ｋよりも小さい熱膨張係数、及び６９ＧＰａの弾性率を有するＵＬＥ（登録商標）である。

隣接ミラーＭ５の支持体２１の材料の熱膨張係数は、光学投影系７の他のミラーの支持体２２の熱膨張係数よりも有意に大きい。ＳｉＣは、例えば、対象とする室温範囲で２．６×１０^-6ｍ／ｍ／Ｋの熱膨張係数を有する。隣接ミラーＭ５の支持体２１のための他の材料変形の熱膨張係数は、１×１０^-6ｍ／ｍ／Ｋと２．６×１０^-6ｍ／ｍ／Ｋの間の範囲で変化する。

隣接ミラーＭ５は、結像ビーム経路内で、光学投影系７の第３のミラーＭ３が位置する配列平面に光学的に共役な配列平面にある。この場合、結像ビーム経路内でその中途に位置するミラーＭ４は、ミラーＭ３及びＭ５の２つの配列平面を互いに近似的に結像させるように作用する。

第３のミラーＭ３は、変形可能ミラーとして設計される。変形可能ミラーの一実施形態では、第３のミラーＭ３の反射面はその後面で、反射面に対して垂直に作用し、信号線又は信号バス２４によって制御デバイス２５に接続した複数のアクチュエータ２３に接続される。制御デバイス２５によるアクチュエータ２３の個別の作動によってミラーＭ３の反射面の形状を入力することができる。

ミラーＭ３は、隣接ミラーＭ５の位置に光学的に共役な位置に配置されるので、例えば、隣接ミラーＭ５の支持体２１の熱膨張に起因してもたらされる隣接ミラーＭ５の反射面の変形を制御機構２５によって入力される第３のミラーＭ３の反射面の反対方向の変形によって補償することができる。隣接ミラーＭ５の反射面の変形は、例えば、光学的に検出することができる。対応する検出法は公知である。次に、この変形検出の結果を個別アクチュエータ２３に対する制御値を判断するために、制御デバイス２５に対する入力信号として用いることができる。

このようにして、特に、一方で支持体２１、他方で支持体２２の材料の異なる熱膨張係数によってもたらされる熱ドリフトを第３のミラーＭ３の反射面の変形によって補償することができる。当然ながら第３のミラーＭ３の反射面のターゲットを定めた変形は、更に別の結像誤差を補正又は補償するのに、例えば、ペッツヴァル補正に対して用いることができる。

第３のミラーＭ３の反射面は、閉じた反射面として設計することができ、各場合にこの閉じた反射面の区画は、個別アクチュエータ２３に機械的に接続される。代替的に、例えば、多ミラーアレイ又はファセットミラーとして、第３のミラーＭ３に、互いに別々に移動させることができる複数のミラー区画から構成される反射面を装備することも可能である。この場合、これらのミラー区画の各々は、これらのミラー区画独自のアクチュエータ２３を用いて個別に傾斜又は変位させることができ、従って、ミラー区画の全体体によって形成される第３のミラーＭ３の反射面の変形が、それに伴ってもたらされる。高反射コーティングを有するミラーのミラー面の変形は、例えば、ミラー基板と高反射コーティングの間に配置することができる電子的に作動可能な圧電層の使用によっても可能である。

例えば、ＵＳ７，４４３，６１９に説明されているアクチュエータを第３のミラーＭ３を変形するか又は第３のミラーＭ３のミラー区画のうちの１つを変形するためのアクチュエータとして用いることができる。特に、ローレンツアクチュエータを用いることができる。第３のミラーＭ３の作動要素は、高帯域幅で作動させることができる。それによって隣接ミラーＭ５の振動又は揺動によってもたらされる変形結像作用は、変形可能ミラーＭ３を用いて補償することができる。この場合、変形可能ミラーＭ３の変形は、隣接ミラーＭ５の振動変形と同期化される。この同期は、ミラーＭ５の振動の対応するセンサ走査又はサンプリング、及びこれらのことから導出される変形可能ミラーＭ３に対する作動要素の作動によって達成することができる。

ミラーＭ１からＭ６の反射面は、公知の非球面式を用いて説明することができる回転対称非球面基本形状を有する。代替的に、ミラーＭ１からＭ６のうちの少なくとも個別の１つは、回転対称関数によって説明することができない自由曲面として設計することができる。マイクロリソグラフィのための投影露光系の光学投影系のミラーの反射面のためのこの種の自由曲面は、ＵＳ２００７／００５８２６９Ａ１及びＵＳ２００８／０１７０３１０Ａ１から公知である。

隣接ミラーＭ５の支持体２１は、ＣＶＤ（化学気相蒸着）法を用いて生成することができる。この場合、グラファイトで作られる形成体上に炭化珪素が気相から堆積される。この場合の形成体は、望ましい反射面に対応する形状を有する。形成体からの支持体２１の分離の後に、支持体２１の反射面の製作性及び反射率を改善するために、支持体２１の別のコーティングを実施することができる。

他のミラーのうちの１つのものよりも少なくとも２倍大きい弾性率を有する材料で作られる構成の変形として、隣接ミラーＭ５は、Ｚｅｒｏｄｕｒ（登録商標）又はＵＬＥ（超低膨張）ガラスで構成することができる。この場合、例えば、ケイ酸チタンガラスを用いることができる。隣接ミラーＭ５の変形及び結像光学系７の結像特性に対するその効果は、変形可能な第３のミラーＭ３を用いて補償することができる。

図３は、投影露光系１の更に別の実施形態を略示している。図１及び図２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、再度詳細には解説しない。

光源２の下流には、光源２の有利な発光を集光するためのコレクタ２６が配置される。更に、コレクタ２６の下流には、かすめ入射で作動されるスペクトルフィルタ２７が配置される。スペクトルフィルタ２７の下流には視野ファセットミラー２８が配置される。視野ファセットミラー２８の下流には瞳ファセットミラー２９が配置される。光学照明系６の構成要素としてのこの種のファセットミラー２８、２９の概念は、基本的に例えばＵＳ７，１８６，９８３Ｂ２から公知である。

投影露光系１における光学投影系７に対する変形として用いることができる光学投影系３１の入射瞳平面３０の領域内には、瞳ファセットミラー２９が配置される。照明光３は、瞳ファセットミラー２９によって反射レチクル１０へと直接に誘導される。瞳ファセットミラー２９とレチクル１０の間には、照明光３に影響を与えるか、又は偏向するいかなる更に別の構成要素も、例えば、かすめ入射を有するミラーも存在しない。

下記では、光学投影系３１に対して、図１及び図２に記載の光学投影系７とは定性的に異なる箇所のみ説明する。

光学投影系３１では、物体平面５の後の第１の瞳平面１６は、第２のミラーＭ２と第３のミラーＭ３の間に位置する。この点には、照明光ビーム束を制限するために、例えば、開口絞りを配置することができる。

瞳ファセットミラー２９及び光学投影系３１の第２のミラーＭ２は、接続軸３２上に配置される。この接続軸は、物体平面５に最も近く隣接するミラーの幾何学的中心点を通過し、物体平面５に対して垂直な軸として定められる。図３に記載の実施形態では、ミラーＭ２が、物体平面５に最も近く隣接するミラーである。従って、第２のミラーＭ２は、光学投影系３１の接続軸３２に沿って物体視野４に最も近く隣接するミラーである。第２のミラーＭ２は、接続軸３２に沿って、物体平面５からの入射瞳平面３０の間隔Ｂよりも大きい物体平面５からの間隔Ａの位置に配置される。間隔Ａは７０４ｍｍである。間隔Ｂは４７２ｍｍである。瞳ファセットミラー２９と光学投影系３１の第２のミラーＭ２とは背中合わせに配置される。従って、光学投影系３１は、瞳ファセットミラー２９を接続ミラー３２上に収めるための構成空間を与える。この場合、瞳ファセットミラー２９は、瞳ファセットミラー２９からの照明光３が、反射レチクル１０へと直接反射されるように配置することができる。

接続軸３２は、像平面９に対しても垂直である。また、接続軸３２は、像平面８に最も近く隣接するミラーＭ５の幾何学的中心点も通過する。接続軸３２と入射瞳平面３０との交点Ｃは、照明及び結像光３のビーム経路内で、中心物体視野点の主ビーム３３と接続軸３２との第１の交点Ｄよりも物体平面５の近くに位置する。レチクル１０の反射作用に起因して、入射瞳平面は、物体平面５の上流のビーム経路に配置されることにも関わらず、物体平面５と像平面９の間に位置する。物体平面５からの交点Ｃの間隔が、物体平面５からの交点Ｄの間隔よりも短いことに起因して、照明光３の照明ビーム経路が光学投影系３１の構成要素によって遮蔽されることなく、かつ照明光３の結像ビーム経路が瞳ファセットミラー２９によって遮蔽されることなく、瞳ファセットミラー２９を光学投影系３１の構成空間内に移動する可能性がもたらされる。

光学投影系７とは対照的に、光学投影系３１では、物体平面５からのミラーＭ３の間隔は、物体平面５からのミラーＭ１の間隔よりも短い。

光学投影系３１は、０．４という像側開口数ＮＡを有する。物体視野４は、光学投影系３１において、ｙ方向に２ｍｍの広がりを有し、ｘ方向に２６ｍｍの広がりを有する。光学投影系３１の縮小結像スケールは４×である。

光学投影系３１の光学データを２つの表を用いて「ＣｏｄｅＶ（登録商標）」フォーマットで以下に再現する。

最初の表は、「半径」列内に、各場合にミラーＭ１からＭ６の曲率半径を示している。第３の列（厚み）は、物体平面５から進めて、各場合にｚ方向に次の面からの間隔を説明している。

第２の表は、ミラーＭ１からＭ６の反射面の正確な面形状を説明しており、定数Ｋ及びＡからＧは、矢状高さｚに関する下式の中に挿入される。

ここで、ｈは、光学投影系３１の光軸からの間隔である。従って、ｈ²＝ｘ²＝ｙ²が適用される。ｃに対しては、「半径」の逆数値が用いられる。

（表）

光学投影系３１の全長、言い換えれば、物体平面５と像平面９の間の間隔は、光学投影系３１では２４２３ｍｍである。光学投影系３１では、像平面９からのミラーＭ５の自由作動間隔ｄ_wは３０ｍｍである。支持体２１は、ミラーＭ５の反射面から離れたミラー５の後面と像平面９の間に４ｍｍの自由作動間隔が残るように２６ｍｍの最大厚を有する。光学投影系３１では、ミラーＭ５の使用反射面の最大直径は３００ｍｍである。従って、この最大直径とミラーＭ５の支持体２１の厚みの間の比は、３００／２６＝１１．５である。

微細構造構成要素又はナノ構造構成要素、特に、マイクロ電子回路のための半導体構成要素、例えば、マイクロチップを製造する手順は以下の通りである。最初にレチクル１０及びウェーハ１１が準備される。次に、レチクル１０上に存在する構造が、投影露光系１を用いてウェーハ１１の感光層上に投影される。その後、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上に製造される。

図２に記載のもののような光学投影系７の対応する設計は、投影露光以外の用途において、例えば、顕微鏡レンズ系として用いることができる。この場合、物体視野４と像視野８は、その役割を入れ替える。ミラーＭ５、言い換えれば、隣接ミラーは、顕微鏡レンズ系としての光学投影系７の応用の場合には物体視野８に最も近く隣接する。

４物体視野
５物体平面
２１支持体
３０入射瞳平面
３１結像光学系
３２接続軸

Claims

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（３１）であって、
物体平面（５）に対して垂直であり、かつ空間的に物体視野（４）に最も近く隣接するミラー（Ｍ２）の幾何学的中心点を通じて延びる接続軸（３２）上で、該物体視野（４）に最も近く隣接する該ミラー（Ｍ２）が、結像光学系（３１）の入射瞳平面（３０）の間隔（Ｂ）よりも大きい該物体視野（４）からの間隔（Ａ）で配置され、該瞳平面（３０）は、該物体視野（４）から該物体視野（４）の上流の結像光（３）のビーム経路に位置する、
ことを特徴とする結像光学系（３１）。
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（３１）であって、
物体平面（５）上で反射された結像光（３）のビーム経路内で物体視野（４）の上流に位置する入射瞳平面（３０）を有し、
前記物体平面（５）に対して垂直であり、かつ入射瞳の幾何学的中心点を通じて延びる接続軸（３２）を有し、
前記接続軸（３２）と前記入射瞳平面（３０）の交点（Ｃ）が、前記物体視野（４）の下流の前記結像光（３）の前記ビーム経路における中心物体視野点の主ビーム（３３）と該接続軸（３２）との第１の交点（Ｄ）よりも前記物体平面（５）に近く、
ミラー（Ｍ５，Ｍ６）の少なくとも一方が、結像光（３）が通過するための貫通開口部（１８，１９）を有する、
ことを特徴とする結像光学系（３１）。
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；３１）であって、
２つの視野（４，８）の一方に最も近く隣接して隣接ミラーと呼ばれる第１のミラー（Ｍ５）から離間し、結像光学系（７；３１）内で該隣接ミラー（Ｍ５）の配列平面と光学的に共役な平面に配置された変形可能な更に別のミラー（Ｍ３）を有する、
ことを特徴とする結像光学系（７；３１）。
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；３１）であって、
２つの視野（４，８）の一方に最も近く隣接する隣接ミラーのミラー（Ｍ５）の支持体（２１）が、他のミラー（Ｍ１からＭ４，Ｍ６）のうちの少なくとも１つの支持体（２２）の材料の弾性率の少なくとも２倍大きい弾性率を有する材料で作られる、
ことを特徴とする結像光学系（７；３１）。
前記隣接ミラー（Ｍ５）は、少なくとも１５０ＧＰａの弾性率を有する材料から作られることを特徴とする請求項４に記載の結像光学系。
前記隣接ミラー（Ｍ５）は、炭化珪素で作られることを特徴とする請求項５に記載の結像光学系。
前記隣接ミラー（Ｍ５）から離間し、かつ変形可能ミラー（Ｍ３）を有することを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の結像光学系。
前記変形可能ミラー（Ｍ３）は、結像光学系（７）内で前記隣接ミラー（Ｍ５）の前記配列平面に光学的に共役な平面に配置されることを特徴とする請求項７に記載の結像光学系。
結像光学系（７；３１）が前記隣接ミラー（Ｍ５）に加えて有する前記ミラー（Ｍ１からＭ４，Ｍ６）は、最大で１×１０^-7ｍ／ｍ／Ｋである熱膨張係数を有する材料から構成されることを特徴とする請求項４から請求項８のいずれか１項に記載の結像光学系。
厳密に６つのミラー（Ｍ１からＭ６）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。
前記ミラー（Ｍ１からＭ６）の反射面の少なくとも１つが、回転対称非球面によって説明することができる面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。
前記ミラー（Ｍ１からＭ６）の反射面の少なくとも１つが、回転対称関数によって説明することができない自由曲面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。
前記ミラー（Ｍ５，Ｍ６）の少なくとも１つが、結像光（３）が通過するための貫通開口部（１８，１９）を有することを特徴とする請求項１又は請求項３から請求項１２のいずれか１項に記載の結像光学系。
マイクロリソグラフィのための投影露光系であって、
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の結像光学系（７；３１）を有し、
照明及び結像光（３）のための光源（２）を有し、
前記照明光（２）を前記結像光学系（７；３１）の物体視野（４）へ誘導するための光学照明系（６）を有する、
ことを特徴とする投影露光系。
前記光学照明系（６）の瞳ファセットミラー（２９）が、前記結像光学系（３１）の入射瞳平面（３０）に配置されることを特徴とする請求項１４に記載の投影露光系。
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１４又は請求項１５に記載の投影露光系を用いて、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）上に微細構造を生成する段階と、
を有することを特徴とする方法。
請求項１６に記載の方法に従って生成された微細構造構成要素。