JP2012517708A - 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

Abstract

結像光学系（７）は、結像光（３）のためのビーム経路を通じて物体平面（５）内の物体視野（４）を像平面（９）内の像視野（８）内に結像する複数のミラーを有する。結像光学系（７）は、射出瞳掩蔽を有する。ミラー（Ｍ１からＭ４）のうちの少なくとも１つは、結像光（３）の通過のための開口部を持たない。ビーム経路内で最後から４番目のミラー（Ｍ３）は凹である。その結果は、収量を損なうことなく結像特性が改善された結像光学系である。
【選択図】図２

Description

本発明は、結像光のためのビーム経路を通じて物体平面内の物体視野を像平面内の像視野内に結像する複数のミラーを含む結像光学系に関し、結像光学系は、瞳掩蔽を含む。更に、本発明は、この種の結像光学系を含むマイクロリソグラフィのための投影露光装置、この種の投影露光装置を含む微細構造化構成要素を生成する方法、及び本方法を用いて製造された微細構造化構成要素に関する。

冒頭に示した種類の結像光学系は、ＵＳ ２００８／０１７０３１０ Ａ１、ＵＳ ２００６／０２３２８６７ Ａ１、及びＵＳ ６，７５０，９４８ Ｂ２から公知である。別の結像光学系は、ＵＳ ６，９７５，３８５ Ｂ２から公知である。

特に、マイクロリソグラフィのための投影露光装置内での使用、特に、微細構造及びナノ構造の半導体構成要素の製造に対して、冒頭に示した結像光学系において、改善された結像特性、例えば、より高い解像度を得るためのより大きい開口数、又はより良好な結像誤差補正に対する必要性が存在する。結像特性の改善は、結像光学系の収量に関して妥協することなく達成しなければならない。これは、特に５ｎｍと３０ｎｍの間の範囲のＥＵＶ結像光で作動する結像光学系に関して厳しいものである。

ＵＳ ２００８／０１７０３１０ Ａ１ ＵＳ ２００６／０２３２８６７ Ａ１ ＵＳ ６，７５０，９４８ Ｂ２ ＵＳ ６，９７５，３８５ Ｂ２ ＵＳ ２００７−００５８２６９ Ａ１

従って、本発明の目的は、収量を損なうことなく結像特性に関して冒頭に示した結像光学系を改善することである。

本発明により、この目的は、請求項１に記載の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、ビーム経路内で最後から４番目の凹ミラーは、それぞれのミラー上に小さい最大入射角を有する結像光学系を設計する可能性をもたらすことが見出された。従って、許容可能入射角の帯域幅内で低い許容誤差しか持たない高反射コーティングが可能である。その結果は、低い損失しか持たず、従って、高い収量を有する結像光学系である。結像光学系の像平面は、例えば、２つの付加的なミラーを含む中継光学系を通じて別の像平面内に結像される中間像平面とすることができる。瞳掩蔽は、結像光学系の少なくとも１つの瞳平面が、広がったビーム経路に関して結像光による貫通を受けない区域を有することを意味する。瞳掩蔽は、中心瞳掩蔽又は偏心瞳掩蔽とすることができる。瞳掩蔽は、回転対称瞳掩蔽とすることができる。特に、瞳掩蔽は、環状瞳掩蔽とすることができる。結像光学系の通例では像側である高開口側の視野サイズは、小さい方が少なくとも１ｍｍである２つの寸法に張られた区域を有することができる。この小さい方の寸法は、少なくとも２ｍｍとすることができ、又は更に大きいとすることができる。一般的に、結像光学系の瞳は、結像光の光路を制限する開口の像として定められる。これらの開口像が位置する平面を瞳平面と呼ぶ。開口絞り像は、必ずしも平面像ではないので、より一般的には、これらの開口像とほぼ一致する全ての平面を瞳平面と呼ぶ。開口絞りの平面自体も瞳平面と呼ぶ。開口絞りが、定義により、開口絞りの像の場合に行われるように、平面を定めない場合には、開口絞りとほぼ一致する平面を瞳平面と呼ぶ。結像光学系のミラーは、回転対称関数によって説明することができない反射自由曲面を用いて設計することができる。結像光学系のミラーのうちの少なくとも１つは、この種の反射自由曲面を有することができる。

結像光学系の入射瞳は、結像光学系のうちで物体平面と開口絞りの間に位置した部分によって開口絞りを結像することによって形成される開口絞り像である。その結果、射出瞳は、結像光学系のうちで像平面と開口絞りの間に位置した部分によって開口絞りを結像することによって形成された開口絞り像として定められる。

入射瞳が開口絞りの虚像である場合、すなわち、入射瞳平面が物体視野の前の結像光のビーム経路に位置する場合には、これは、入射瞳の負の入射背面焦点距離又は負の背面焦点距離として公知である。この場合、全ての物体視野点の主光線は、物体視野よりも前に位置した点からの起点、すなわち、物体視野と像視野の間のビーム経路の外側に起点を有するかのように伝播する。各物体点の主光線は、所定の物体点と入射瞳の中心とを結ぶ光線として定められる。入射瞳の負の入射背面焦点距離が与えられたものとすると、全ての物体視野点の主光線は、物体視野において発散的に進む。

像点における遮蔽又は掩蔽された射出瞳は、それぞれの物体点から発する開口内の全ての光線がこの像点に到達することができるわけではないことを意味する。これは、射出瞳内で、この視野点から発する光線が到達することができない区域が存在することを意味する。この区域は、瞳掩蔽を形成する。

瞳の別の定義は、結像光学系の光路内で物体視野点から発する主光線に関してそれぞれ同じ照明角度を有するように選択されたこれらの物体視野点から発する個別光線が交差する区域である。この別の定義に関して、瞳平面は、この別の瞳定義による個別光線の交差点が必ずしもある一定の平面に正確に位置しなくてもよい交差点の空間分布を近似する平面として位置するか又は定められる平面である。

請求項２に記載のビーム経路は、最後から３番目のミラーと最後から２番目のミラーの間で結像光を結像光学系の中心光軸の近くに誘導する可能性をもたらし、それによって結像光学系の像側掩蔽ミラー内で可能な最も小さい貫通開口部がもたらされる。更に、これは、それぞれのミラー上で小さい最大入射角を得るのに役立つ。請求項２に記載の像視野に対する法線は、結像光学系のミラーの反射面の共通回転対称軸、又はこれらの反射面を近似する最良適合表面の共通回転対称軸とすることができる。像視野は、リングセグメント視野とすることができ、すなわち、環の一部の形態を有することができる。この場合、法線に対するモデル点であるそのような像視野の中心は、そのようなリングセグメント視野の鏡面対称軸に沿った視野範囲の中間点として定められる。

中間像平面の近くでは、ビーム経路は小さい断面を有するので、請求項３に記載の中間像平面は、ビーム経路のある一定の区画において遮蔽問題を回避するのに役立つ。更に、中間像は、開口絞り又は掩蔽形成要素のための位置として代替的に使用することができる結像光学系の付加的な瞳平面を発生させる。

請求項４に記載の中間像平面の位置は、通例では瞳平面掩蔽のための貫通開口部を有する最後のミラーを通じた通過の前のビーム経路内の遮蔽を回避するのに役立つ。このミラーを通じた通過の前の結像光のそのような遮蔽を回避するために、中間像平面は、最後のミラーの前の物体平面と像平面の間の距離の２０％よりも大きく、３０％よりも大きく、３３％よりも大きく、４０％よりも大きく、５０％よりも大きく、６０％よりも大きく、更には６５％よりも大きい空間距離に位置させることができる。請求項４に記載の空間距離は、ビーム経路に沿って測定されず、結像光学系内での中間像平面と最後のミラーの間の実距離である。

請求項８に記載の中間瞳平面は、このミラー上に瞳掩蔽絞りを配置する可能性をもたらす。

正確に６つのミラーを有する結像光学系は、一方で高い品質の結像特性と他方で高い収量の間の均衡のとれた妥協点をもたらす。結像光学系は、反射結像光学系とすることができる。

少なくとも０．４という像側開口数は、結像光学系の高い解像度をもたらす。像側開口数は、０．４５程度の高さのもの又は恐らくは更に高いものとすることができる。

請求項１１又は請求項１２に記載の大きい像視野は、結像光学系の高い収量を達成するように機能する。

請求項１３及び請求項１４に記載の最大入射角は、ミラー上での多層高反射コーティングの使用可能性を与える。最後から４番目のミラー上の中心物体点の結像光主光線に対する最大入射角は、最大で５度、最大で４度、最大で３．８度、最大で３度、又は更には最大で２．３度とすることができる。結像光学系の子午平面内での最後から４番目のミラー上の結像光主光線に対する最大入射角は、最大で５度、最大で４．６度、最大で４度、又は更には最大で３．５度とすることができる。

請求項１５及び特許請求１６に記載の光学特性は、高品質の結像特性を与える。最大波面誤差（ｒｍｓ）は、２５ｍλ程度の低さのものとすることができる。最大歪曲は、１０ｎｍ程度の低さ、５ｎｍ程度の低さ、２ｎｍ程度の低さ、又は更には１．２ｎｍ程度の低さのものとすることができる。

請求項１７及び請求項１８に記載の光学系、並びに請求項１９及び請求項２０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に関してこれまでに解説したものに対応する。投影露光装置の光源は、広帯域光源の形態にあるとすることができ、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使用される波長のための光源、例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、１２６ｎｍ、及び１０９ｎｍの波長、更に、特に１００ｎｍよりも短い波長を有する光源は、本発明による結像光学系と共に使用することができる。

対応する利点は、請求項２１に記載の製造方法、及びこの製造方法によって製造される請求項２２に記載の微細構造又はナノ構造の構成要素にも適用される。

図面を参照して本発明の実施形態を以下により詳細に説明する。

物体平面内の物体視野を像平面内の像視野内に結像する結像光学系を有する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。 結像光学系の実施形態の子午断面図である。 結像光学系の実施形態の子午断面図である。 結像光学系の実施形態の子午断面図である。

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、特に５ｎｍと３０ｎｍの間の波長範囲の照明及び結像光３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、投影露光装置１内で誘導される照明光に対しては、例えば、マイクロリソグラフィに使用され、かつ適切なレーザ光源及び／又はＬＥＤ光源に対して利用可能な例えば可視波長又はあらゆる他の波長（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、１２９ｎｍ、又は１０９ｎｍ）が可能である。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。

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に誘導する（図２を参照されたい）。物体視野４は、投影光学系又は結像光学系７を用いて、像平面９内の像視野８に予め指定された縮小スケールで結像される（図２を参照されたい）。図２から図７に示す実施形態のうちの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の投影光学系７は、４という縮小係数を有する。他の縮小スケール、例えば、５×、８×、又は更に８×よりも大きい縮小スケールも可能である。図２から図７の実施形態における投影光学系７では、像平面９は、物体平面５と平行に配置される。それによって物体視野４と一致するレチクルとしても公知の反射マスク１０の一部分が結像される。

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、図面内にｘｙｚ直交座標系を設けており、この座標系は、図に表す構成要素のそれぞれの位置を示している。図１では、ｘ方向は、作図面と垂直にそれに対して延びている。ｙ方向は右に延び、ｚ方向は下方に延びている。

像視野８は弧形に湾曲しており、像視野８の境界を形成する２つの弧の間のｙ距離は２ｍｍである。２つの弧の間で像視野８の境界を形成し、ｙ方向に互いと平行に延びる直線の側縁の辺長も２ｍｍである。像視野８のこれらの２つの直線側縁は、互いから２６ｍｍの距離の位置にある。この湾曲像視野の面は、２ｍｍ×２６ｍｍの辺長を有する矩形の像視野に対応する。特に、結像光学系７のミラーのうちの少なくとも１つで非回転対称光学面、いわゆる自由曲面が使用される場合には、例えば、これらの寸法を有する矩形像視野８又はあらゆる他の形状も可能である。

結像は、基板ホルダ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には、投影光学系７に入射する照明光３の光ビーム１３をレチクル１０とこの投影光学系の間に略示しており、投影光学系７から射出する照明光３の光ビーム１４を投影光学系７と基板１１の間に略示している。

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の作動中には、レチクル１０と基板１１の両方がｙ方向に走査される。

図２は、投影光学系７の第１の実施形態の光学構成を示している。各場合に図２の５つの物体視野点から進めてｙ方向に互いから分離する結像光３の３つの個別光線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つの個別光線１５は、各々５つの像視野点に関する３つの異なる照明方向に関連付けられる。同じ照明方向に関連付けられた異なる視野点の個別光線１５は、物体平面５から進めて発散的に延びている。以下ではこれを入射瞳の負の入射背面焦点距離又は負の背面焦点距離とも呼ぶ。従って、図２の投影光学系７の入射瞳は、投影光学系７の内側には位置せず、結像光３のビーム経路内で物体平面５の前に位置する。それによって例えば更に別の結像光学構成要素を瞳構成要素と物体平面５の間に存在させる必要なく、投影光学系７の入射瞳内に照明光学系６の瞳構成要素を配置することができる。入射瞳の負の背面焦点距離の代替物として、入射瞳の正の背面焦点距離を有するか又は入射瞳と物体平面の間に無限距離、すなわち、テレセントリック物体側設計を有する結像光学系７の変形が可能である。

図２の投影光学系７は、物体視野４から進めてビーム経路の順番に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の計算された反射面のみを示している。

図２の投影光学系７に関する光学データを２つの表を用いて以下に示している。第１の表は、「半径」という列に、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、各場合にその後の面までの距離を表す。

第２の表は、ミラーＭ１からＭ８の反射面の精密な面形状を表し、定数Ｋ及びＡからＧは、サジタル高さｚ（ｈ）に関する次式に代入されるものである。

この場合、ｈは、光軸１６からの距離を表す。従って、ｈ²＝ｘ²＋ｙ²である。ｃに対しては「半径」の逆数が使用される。

投影光学系７は、正確に６つのミラーＭ１からＭ６を有する。投影光学系７は、反射光学系である。

ミラーＭ５及びＭ６は掩蔽され、すなわち、これらのミラーＭ５、Ｍ６は、それぞれ貫通開口部１７、１８を有する。この掩蔽に起因して、射出瞳平面１９内の投影光学系７の射出瞳は掩蔽され、すなわち、この射出瞳は、一部分において、この場合中心区域内で、広がったビーム経路に関して結像光８によって貫通されない。

ミラーＭ１、Ｍ３、及びＭ６は凹である。特に、投影光学系７のビーム経路内で最後から４番目のミラーであるミラーＭ３は凹である。

ミラーＭ４及びＭ５は凸である。ミラーＭ２は、上述と同様に凹であるが、その使用反射面と比較して非常に大きい曲率半径を有し、従って、図２ではほぼ平面のミラーに見える。

図２に記載の投影光学系７の像視野側開口数は、０．４５である。図１では、この開口数を正確な縮尺で再現していない。

最後から３番目のミラーＭ４と最後から２番目のミラーＭ５の間のビーム経路は、像平面９に対する法線、すなわち、光軸１６までの最後から４番目のミラーＭ３の距離ｙ_M3よりも小さく、光軸１６、すなわち、像平面９に対する法線までの距離ｙ_Bの位置で最後から４番目のミラーＭ３を通過する。すなわち、ビーム経路は、光軸１６に対してほぼ対称に最後のミラーＭ６を通過し、貫通開口部１８の幅を最小にし、従って、投影光学系７の瞳掩蔽を最小にする。上述の距離ｙ_B、ｙ_M3と比較して、図２からは、最後から３番目のミラーＭ４と最後から２番目のミラーＭ５の間のビーム経路の最後から４番目のミラーＭ３を通過する際の像視野８の中心に対する法線までの距離は、像視野８に対するこの法線までの最後から４番目のミラーＭ３の距離よりも小さいことを明確に見ることができる。

投影光学系７のビーム経路内の第１の中間瞳平面は、ミラーＭ２の近くに位置する。物体平面と像平面９の間のビーム経路内の中間像２０は、最後から５番目のミラーＭ２と最後から４番目ミラーＭ３の間の中間像平面２１内に位置する。従って、中間像２０は、最後から３番目のミラーＭ４の前、同様に最後から４番目のミラーＭ３の前のビーム経路に位置する。中間像２０は、トラック長としても公知の物体平面５と像平面９の間の距離ｚ_oiの１０％よりも大きく、最後のミラーＭ６の前の空間距離ｚ_iiの位置に配置される。図２の実施形態では、比ｚ_ii／ｚ_oiは、約０．３３である。

最後から４番目のミラーＭ３上での中心物体点の結像光主光線に対する最大入射角は、２．３度である。主光線は、投影光学系７の瞳平面を中心で通過する投影光学系７のビーム経路内の光線として定められる。当然ながら、これらの主光線のビーム経路は掩蔽されることから使用されない。

投影光学系７の子午平面内での最後から４番目のミラーＭ３上の結像光３に対する最大入射角は、３．５度である。

投影光学系７は、１３．５ｎｍの波長に関して２５ｍλの最大波面誤差を有する。

投影光学系７は、１．２ｎｍの最大歪曲を有する。

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及び特徴は、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。

図３の投影光学系７に関する光学データをレイアウトが図２に関する表に対応する２つの表を用いて以下に示している。

図３の投影光学系では、ミラーＭ１、Ｍ３、及びＭ６が凹である。ミラーＭ２及びＭ５は凸である。ミラーＭ４は、非常に大きい半径を有し、従って、図３ではほぼ平面であるように見える。

ミラーＭ２及びＭ４は、図３の投影光学系７のほぼ同じｚ位置に配置される。

図３の投影光学系７は、０．４５という像側開口数を有する。

ミラーＭ４とＭ５の間のビーム経路は、ミラーＭ３をミラーＭ３と光軸１６との間で通過する。その結果、図３の投影光学系７においても、最後から３番目のミラーＭ４と最後から２番目のミラーＭ５の間のビーム経路は、光軸１６までの最後から４番目のミラーＭ３の距離ｙ_M3よりも小さく、光軸１６までの距離ｙ_Bの位置で最後から４番目のミラーＭ３を通過する。同様に、最後から３番目のミラーＭ４と最後から２番目のミラーＭ５の間のビーム経路は、図３の投影光学系７の像視野８の中心に対する法線までの最後から４番目のミラーＭ３の距離よりも小さく、像視野８に対するこの法線までの距離の位置で最後から４番目のミラーＭ３を通過する。

図３の投影光学系７の中間像２０は、ミラーＭ４とＭ５の間のビーム経路に位置する。この中間像２０は、物体平面５と像平面９の間の距離ｚ_oiの１０％よりも大きく、最後のミラーＭ６の前の空間距離ｚ_iiの位置に配置される。図３の実施形態では、比ｚ_ii／ｚ_oiは、約０．６５である。

物体平面５と像平面９の間のビーム経路内の第１の中間瞳平面は、ミラーＭ２の近くに位置する。このミラーＭ２上には、図３の投影光学系７の瞳掩蔽を形成するために瞳掩蔽絞りを配置することができる。

最後から４番目のミラーＭ３上での中心物体点の結像光主光線に対する最大入射角は、３．８度である。

図３の投影光学系７の子午平面内での最後から４番目のミラーＭ３上の結像光３に対する最大入射角は、４．６度である。

図３の投影光学系７は、４７ｍλの最大波面誤差を有する。図３の投影光学系７は、５ｎｍの最大歪曲を有する。

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１から図３を参照して上述したものに対応する構成要素及び特徴は、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。

図４の投影光学系７に関する光学データをレイアウトが図２に関する表に対応する２つの表を用いて以下に示している。

図４の投影光学系では、ミラーＭ２、Ｍ３、及びＭ６が凹である。ミラーＭ４及びＭ５は凸である。ミラーＭ１は非常に大きい半径を有し、従って、図４ではほぼ平面であるように見える。

図４の投影光学系７の像視野側開口数は、０．４５である。

ミラーＭ４とＭ５の間のビーム経路は、ミラーＭ３をミラーＭ３と光軸１６との間で通過する。その結果、図４の投影光学系７においても、最後から３番目のミラーＭ４と最後から２番目のミラーＭ５の間のビーム経路は、光軸１６までの最後から４番目のミラーＭ３の距離ｙ_M3よりも小さく、光軸１６までの距離ｙ_Bの位置で最後から４番目のミラーＭ３を通過する。同様に、最後から３番目のミラーＭ４と最後から２番目のミラーＭ５の間のビーム経路は、図４の投影光学系７の像視野８に対する法線までの最後から４番目のミラーＭ３の距離よりも小さく、像視野８の中心に対するこの法線までの距離の位置で最後から４番目のミラーＭ３を通過する。

図４の投影光学系７の中間像２０は、ミラーＭ４の近くに位置する。この中間像２０は、物体平面５と像平面９の間の距離ｚ_oiの１０％よりも大きく、最後のミラーＭ６の前の空間距離ｚ_iiの位置に配置される。図４の実施形態では、比ｚ_ii／ｚ_oiは、約０．２４である。

同じ照明方向に関連付けられた異なる視野点の個別光線１５は、図４の結像又は投影光学系７の物体平面５から進めて収束的に延びている。これを入射瞳の正の背面焦点距離とも呼ぶ。

物体平面５と像平面９の間のビーム経路内の第１の中間瞳平面は、ミラーＭ１の近くに位置する。このミラーＭ１上には、図４の投影光学系７の瞳掩蔽を形成するために瞳掩蔽絞りを配置することができる。

ミラーＭ１からＭ６の各々の上での中心視野点に対する主光線の角度は、それぞれ９．７度、６．９度、６．６度、９．６度、１．８度、及び０．９度である。中心視野点に関しては、ミラーＭ１からＭ６上の全ての主光線入射角は、１０度よりも小さい。系の波面誤差は、１６ｍλの合成ｒｍｓ値を有する。歪曲は、１ｎｍよりも小さい値に補正される。

図４の投影光学系は、８×の縮小率を有するが、ウェーハレベルでの視野サイズ、すなわち、像視野サイズは、依然として２ｍｍ×２６ｍｍである。

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解説しない。

投影光学系７の全ての６つのミラーＭ１からＭ６は、回転対称関数に基づいて説明する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、回転対称基準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、次式によって数学的に説明することができる。

ここで次式が適用される。

Ｚは、点ｘ，ｙにおける自由曲面の立ち上がり高さ（サジッタ）である（ｘ²＋ｙ²＝ｒ²）。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。Ｃ_jは、単項式Ｘ^mＹⁿの係数である。一般的に、ｃ、ｋ、及びＣ_j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。より高次の単項式は、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）のマニュアルに説明されているゼルニケ多項式によって数学的に説明することができる。代替的に、自由曲面は、２次元スプライン面を用いて説明することができる。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平面内の点網とこれらの点に関連付けられたｚ値とにより、又はこれらの点とこれらの点に関連付けられた勾配とによって説明することができる。スプライン面のそれぞれの種類に依存して、例えば、連続性及び微分可能性に関して固有の性質を有する多項式又は関数を用いた網点間の内挿によって完全な面が得られる。この例は、解析関数である。

ミラーＭ１からＭ６は、入射ＥＵＶ照明光３に対するこれらの反射を最適化するための複数の反射層を有する。ミラー面上での個別ビーム１５の入射角が垂直入射に近い程、一層良好に反射を最適化することができる。投影光学系７は、全ての個別ビーム１５に対し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に対してかつ開口ダイヤフラムに対して、頂点曲率のそれぞれの逆数値（半径）、及び物体平面から進めてビーム経路内の隣接要素の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Ｘ^mＹⁿの係数Ｃ_jを提供している。この場合のＮｒａｄｉｕｓは、標準化係数である。第２の表により、ミラー基準設計から進めてそれぞれのミラーが偏心され（Ｙ偏心）、かつ回転された（Ｘ回転）量を依然として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方向に起こり、傾斜は、ｘ軸に関するものである。回転角は、ここでは度で与えられる。

図５の投影光学系７の実施形態のミラーＭ５は、結像光３の通過のための開口部を持たない。

物体視野４とミラーＭ５は、主平面２２の異なる側に配置される。主平面２２は、図５の投影平面に対して垂直であり、この投影平面と光軸１６において交差する平面として定められる。

図５に記載の投影光学系７では、一方でミラーＭ１とＭ４、他方でＭ３とＭ６とが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。ミラーＭ２及びＭ４は、非常に大きい曲率半径を有し、従って、これらのミラーは、図５では事実上平面ミラーであるように見える。

図５に記載の投影光学系７では、ミラーＭ２とＭ３の間の瞳平面２３の領域内に開口ダイヤフラム又は絞りを配置することができる。

図５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。

瞳掩蔽に対する数値は、結像光学系の射出瞳の合計面積に対する射出瞳内で瞳掩蔽に起因して隠される面積の比によってもたらされる。５％よりも低い瞳掩蔽は、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する影響を小さいか又は無視できるものにすることができる。瞳掩蔽は、１０％よりも低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％よりも低く、３％よりも低く、２％よりも低く、更には１％よりも低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、そのミラーの貫通開口部により、又はそのミラーの外縁により、又は物体視野と像視野の間の結像光のビーム経路に配置された掩蔽絞り又はダイヤフラムによって予め判断することができる。

図５に記載の投影光学系では、像平面９と像平面に最近接のミラーＭ５の使用反射面の部分との間の作動間隔ｄ_wは、８５ｍｍである。図５に記載の投影光学系７の全長に対するこの作動間隔ｄ_wの比は、４．２５％である。図５に示している子午平面内でのミラーＭ５上の個別ビーム１５の入射角は、最大で１５．９度である。

図５の投影光学系７の中間像平面２０は、ミラーＭ６を通じた結像光３の通過のためのミラーＭ６内の貫通開口部１８の近くに配置される。中間像２１と像視野８の間の光路内の射出瞳平面１９は、ミラーＭ５における照明光３の反射の近くに位置する。

微細構造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、レチクル１０上の構造が、投影露光装置１を用いてウェーハ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、ウェーハ１１上の微細構造及び従って微細構造化構成要素が生成される。

３ 結像光
４ 物体視野
５ 物体平面
７ 結像光学系
８ 像視野
９ 像平面
Ｍ３ ビーム経路の最後から４番目のミラー

Claims (22)

1. 結像光（３）に対するビーム経路を通じて物体平面（５）内の物体視野（４）を像平面（９）内の像視野（８）内に結像する複数のミラー（Ｍ１からＭ６）を含み、
   射出瞳掩蔽を含み、
   前記複数のミラーのうち、前記ビーム経路の凹である少なくとも最後から４番目のミラー（Ｍ３）は、前記結像光（３）の通過のための開口部を持たない、
   ことを特徴とする結像光学系（７）。
2. 最後から３番目のミラー（Ｍ４）と最後から２番目のミラー（Ｍ５）の間の前記ビーム経路は、前記像視野（８）に対する法線（１６）までの前記最後から４番目のミラー（Ｍ３）の距離よりも小さい該像視野（８）の中心に対する該法線（１６）までの距離で該最後から４番目のミラー（Ｍ３）を通過することを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
3. 前記物体平面（５）と前記像平面（９）の間の前記ビーム経路に中間像平面（２０）を有す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. 前記中間像（２０）は、前記物体平面（５）と前記像平面（９）の間の距離（ｚ_oi）の１０％よりも大きい最後のミラー（Ｍ６）までの空間距離（ｚ_ii）に位置することを特徴とする請求項３に記載の結像光学系。
5. 前記中間像（２０）は、前記ビーム経路において前記最後から３番目のミラー（Ｍ４）の前に位置することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の結像光学系。
6. 中間像平面（２０）が、前記ビーム経路において前記最後から４番目のミラー（Ｍ３）の前に位置することを特徴とする請求項５に記載の結像光学系。
7. 前記中間像平面（２０）は、前記ビーム経路において最後から５番目のミラー（Ｍ２）と前記最後から４番目のミラー（Ｍ３）の間に位置することを特徴とする請求項６に記載の結像光学系。
8. 前記物体平面（５）と前記像平面（９）の間の前記ビーム経路の中間瞳平面が、前記ミラー（Ｍ１からＭ６）のうちの１つ（Ｍ２）の近くに位置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. 正確に６つのミラー（Ｍ１からＭ６）を含むこと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. ０．４以上の像側開口数を有することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の結像反射光学系。
11. 前記像視野（８）は、１ｍｍ²よりも大きい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. 前記像視野（８）は、２ｍｍ以上及び２６ｍｍ以上の辺長を有する矩形又は弧形であることを特徴とする請求項１１に記載の結像光学系。
13. 前記最後から４番目のミラー（Ｍ３）上の中心物体点の結像光主光線に対する最大入射角が、最大で１０度であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の結像光学系。
14. 結像光学系の子午平面における前記最後から４番目のミラー（Ｍ３）上の前記結像光（３）に対する最大入射角が、最大で１０度であることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の結像光学系。
15. ４７ｍλの最大波面誤差（ｒｍｓ）を有することを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の結像光学系。
16. ３５ｎｍの最大歪曲を有することを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の結像光学系。
17. 請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の結像光学系と、
    前記結像光学系（７）の物体視野（４）に照明光（３）を誘導するための照明光学系（６）と、
    を含むことを特徴とする光学系。
18. ５ｎｍと３０ｎｍの間の波長を有する放射線を伝達するように構成されることを特徴とする請求項１７に記載の光学系。
19. 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１７又は請求項１８に記載の光学系（６、７）を含み、
    照明及び結像光（３）のための光源（２）を含む、
    ことを特徴とする投影露光装置。
20. 前記照明光（３）を発生させるための前記光源（２）は、５ｎｍと３０ｎｍの間の波長で形成されることを特徴とする請求項１９に記載の投影露光装置。
21. 微細構造化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１９又は請求項２０に記載の投影露光装置を使用することにより、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、
    を含むことを特徴とする方法。
22. 請求項２１に記載の方法に従って生成された微細構造化構成要素。

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