JP2014059584A - 物体視野を像視野に結像するための結像光学系及び物体視野を照明するための照明光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】結像光学系によって結像される視野にわたる結像誤差補正に対する高い要求が考慮されるような結像光学系を提供する。
【解決手段】物体平面１１の物体視野９を像平面１４の像視野１３内に結像する複数のミラー（Ｍ１からＭ６；Ｍ１からＭ８）を備え、ミラー（Ｍ１からＭ６；Ｍ１からＭ８）のうちの少なくとも１つの反射面が、回転対称関数によって記述することができない自由曲面として構成され、物体視野９が、１よりも大きいアスペクト比ｘ／ｙを有し、長手寸法ｘが、長手辺に沿って延び、横手寸法ｙが、短幅辺に沿って延び、前記物体視野９の最小横手寸法ＹＳmimと最大横手寸法ＹＳmaxとの０．９よりも小さい比を有する。
【選択図】図８

Description

本出願は、「３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９」ｅ（１）の下で２００９年６月２４日出願の米国特許仮出願第６１／２１９，８２３号明細書の利益を主張する。この米国特許仮出願及びドイツ特許出願ＤＥ １０ ２００９ ０３０ ５０１．７の内容は、引用によって組み込まれている。

本発明は、物体視野を像視野に結像するための結像光学系、物体視野を照明するための照明光学系、この種の照明光学系を有する照明系、この種の照明系及びこの種の結像光学系を有する投影露光系、この種の投影露光系を用いた微細構造化構成要素又はナノ構造化構成要素の製造方法、並びに本方法によって製造される微細構造化構成要素又はナノ構造化構成要素に関する。

投影露光系に使用するための結像光学系は、ＵＳ ７，４１４，７８１ Ｂ２から公知である。この文献及び同じくＷＯ ２００７／１２８４０７Ａからマイクロリソグラフィのための投影露光系に使用するための照明光学系は公知である。

米国特許仮出願第６１／２１９，８２３号明細書 ＤＥ １０ ２００９ ０３０ ５０１．７ ＵＳ ７，４１４，７８１ Ｂ２ ＷＯ ２００７／１２８４０７Ａ ＥＰ １ ９５０ ５９４ Ａ１ ＵＳ ５，３１５，６２９

本発明の目的は、結像光学系によって結像される視野にわたる結像誤差の補正に対する高い要求が考慮されるような結像光学系を開発することである。

本発明による第１の態様により、この目的は、請求項１に開示する特徴を備えた結像光学系によって達成される。

本発明による結像光学系における物体視野は、特定の結像誤差に対してそれぞれの結像誤差に関連付けられた誤差仕様値よりも良好な値を有するそれぞれの結像光学系を用いて結像することができる２次元領域である。

結像誤差における誤差仕様値として、物体視野平面に光学的に計算された点パターンを有するビームの点パターンサイズを使用することができる。物体視野内では、これらの点パターンサイズ（スポットサイズ）は、誤差仕様値における例である１×１０^-4ｍｍのｒｍｓ（二乗平均平方根）値を超えてはならない。スポットサイズにおけるより小さい誤差仕様値、例えば、０．７×１０^-4ｍｍ、０．５×１０^-4ｍｍ、０．４×１０^-4ｍｍ、０．３×１０^-4ｍｍ、０．２×１０^-4ｍｍ、又は更に０．１５×１０^-4ｍｍさえも可能である。

小さい曲率半径を有する環状弧形視野は、第１の態様による自由曲面の同時使用により、物体視野にわたる特に精密な結像誤差補正の可能性をもたらす結像光学系をもたらす。本明細書では、「面(face)」という用語を「面(surface)」に対する同義語として使用する。弧形視野の境界を定める２つの部分円の半径は、２５０ｍｍとすることができ、又は更に小さいとすることができる。像視野の小さい部分円半径に起因して、近似的に回転対称の基準面からごく僅かしか逸脱せず、従って、比較的容易に製造することができ、特に精密に測定することができる自由曲面の使用による結像誤差補正が可能である。

本出願に使用する「長手寸法」及び「横手寸法」という寸法名称は、説明する物体視野が１．０とは異なるアスペクト比を有することに従って適応させたものであり、従って、物体視野の長い長さと、それに対して横手に延びる短い長さとを常に定めることができる。長手寸法は、長い長さ又は長手辺に沿って延びている。横手寸法は、長手寸法に対して横手に短幅辺に沿って延びている。

第１の態様に従って形成される視野は、横手寸法比に起因して視野にわたって変化する横手寸法を有し、従って、最小横手寸法と最大横手寸法とを有する。この態様は、結像光学系の設計及び同じく物体視野を照明する照明光学系の設計に適応された視野形態に対して使用することができ、これらの視野形態では特に良好な結像品質を得ることができる。特に、均一な照明が比較的少ない経費で可能な視野形態を選択することができる。最小横手寸法と最大横手寸法との比は、０．８５よりも小さく、０．８よりも小さく、０．７よりも小さく、０．６よりも小さく、０．５よりも小さく、０．４よりも小さく、０．３よりも小さいとすることができ、例えば、僅か０．２とすることができる。自由曲面は、回転対称基準面から結像光学系を使用する際の照明光の波長よりも大きく逸脱してもよい。この逸脱に関してＵＳ ７，４１４，７８１ Ｂ２に示されていることが、回転対称基準面に対して自由曲面を特徴付けるこの種の逸脱に適用される。

使用される自由曲面は、静的な自由曲面、言い換えれば、アクチュエータの動的効果によって与えられるものではない自由曲面とすることができる。

本発明による更に別の態様により、冒頭に示した目的は、請求項２に開示する特徴を備えた結像光学系によって達成される。この場合、物体視野及び／又は像視野が逸脱する元の基準視野形態の鏡面対称性は、それぞれの視野平面に対して垂直かつ物体視野及び／又は像視野の横手寸法と平行な対称平面に関するものである。結像光学系が、スキャナとして設計された投影露光系に使用される場合には、鏡面対称視野形態及び／又は像視野から逸脱する物体視野は、それぞれの視野平面に対して垂直かつ特に中心横手寸法と平行に延びる平面に関して鏡面対称ではない。意外なことに、物体視野の鏡面対称性に対する要求の廃棄、及びこのようにして結像光学系の反射面の設計において特定の限度まで得られる更に別の自由度は、結像光学系の柔軟な設計の可能性、及びその像誤差補正において自由曲面の使用を全く必要としない像誤差補正の可能性をもたらすことが見出されている。付加的に可能な自由曲面の使用は、結像光学系の結像特性の更に別の改善を可能にする。鏡面対称性に異論を唱えることにより、例えば、短幅縁部から始まって反対の縁部に向けて単調に拡幅する物体視野及び／又は像視野がもたらされるように、例えば、この長手寸法に沿って単調に変化する横手寸法を有し、例えば、増大する横手寸法を有する物体視野及び／又は像視野を実現することができる。

光学系の設計に関する自由度は、ここでもまた、請求項３に記載の少なくとも１つの自由曲面を使用する場合に増大する。

請求項４に記載の自由曲面の記述が使用される場合にも同じことが適用される。

本発明の更に別の目的は、上述の態様に従って形成された物体視野の照明を可能にする照明光学系を提供することである。

この目的は、請求項５に開示する特徴を有する照明光学系によって達成される。

本発明による照明光学系の照明視野は、それぞれ関連する照明仕様値よりも良好な特定の照明パラメータ値を用いて照明される２次元領域である。例えば、照明パラメータとして照明強度を使用することができる。照明仕様値は、例えば、照明視野内で最大時に達することができる照明強度の０．９倍とすることができる。照明視野は、結像光学系の物体視野と一致することができる。

本発明による照明光学系は、変化する横手寸法を有する照明視野又は物体視野を照明する状況にある。最小横手寸法と最大横手寸法の比は、０．８５よりも小さく、０．８よりも小さく、０．７よりも小さく、０．６よりも小さく、０．５よりも小さく、０．４よりも小さく、０．３よりも小さく、更に０．２とすることができる。本発明による照明光学系は、視野形成のための照明光を絞ることなく、横手寸法を変化させて、物体視野の照明が成功するように設計することができる。

請求項６に記載の照明光学構成要素の自由曲面設計の利点は、結像光学系を参照して上述したものに対応する。

物体視野又は照明視野の形態の以下の実施形態の変形は、結像光学系及び／又は照明光学系の対応する設計をもたらす。

請求項７に記載の物体視野は、曲線と、相対する長手線と、これらの２つの相対する線の端部を各場合に接続する２つの境界線とによって境界が定められる。長手線は、曲線、真っ直ぐに延びる線、又はそうでなければ少なくとも１つの変向点及び／又は少なくとも１つの不連続点又は非定常点を有する線とすることができる。結像光学系を使用する投影露光系がスキャナとして設計される場合には、曲線は、結像される物体点が物体視野内に入る際に通過する第１の物体視野境界線とすることができる。代替的に、曲線は、結像される物体点が物体視野を離れる際に通過する物体視野境界線とすることができる。曲線は、物体視野に対して凹又は凸に湾曲して延びることができる。物体視野は、物体視野と垂直に延びる基準軸から全体的に湾曲して離れる弧形視野として構成することができる。結像光学系が、回転対称反射面を有するミラーを用いて設計される場合には、基準軸は、結像光学系の光軸とすることができる。結像光学系が、反射面として少なくとも１つの自由曲面を有する場合には、基準軸は、少なくとも１つの自由曲面を近似する回転対称基準面の回転対称軸とすることができる。基準軸は、結像光学系の反射面の数学的に単純な形態記述（面関数）を可能にする起点になる軸とすることができる。物体視野は、変化する横手寸法を有することができる。この場合、結像光学系の設計において、光軸又は対応する基準軸の回りに湾曲する従来技術における従来の弧形視野と比較して新しい可能性を提供する。物体視野は、基準軸の回りに湾曲する弧形視野として設計することができ、この物体視野を変化する横手寸法を有するように形成することができる。曲線に相対する長手線は、凸又はそうでなければ凹に延びる線として物体視野の境界を定めることができる。この場合、曲線に相対する長手線は、基準軸から湾曲して離れることができ、又は基準軸の回りに湾曲することができる。

請求項８から請求項１７に記載の視野形態構成は、結像誤差補正に関して、更に視野形態構成の効率的な照明に関して、ある一定の仕様を満たすのに有利であることが証明されている。意外な結果として示したように、狭窄部を有し、言い換えれば、この狭窄領域内で縮小する横手寸法を有する物体視野形態を特に対応するいかなる狭窄部も持たない視野ファセットミラーを有する照明光学系によって照明することができる。この場合、照明光学系内での結像比に起因して発生する個々の視野ファセット像の互いに対する回転は、物体視野上でのこれらの像の重ね合わせ中に使用することができる。結像光学系が、スキャナとして設計された投影露光系内に使用される場合には、物体視野の横手寸法は、走査方向と平行又は実質的に平行に延びることができる。この場合、物体視野の最小横手寸法と最大横手寸法の間の変化は、照明される物体視野によって走査されるレチクル上の点が物体視野の大きい横手寸法のレベル又は小さい横手寸法のレベルのいずれを通じて走査されるかに基づいてレチクル点の異なる照明期間をもたらす。これを走査長の視野依存変化とも呼ぶ。０．９よりも小さい物体視野の最小横手寸法と最大横手寸法の比は、１０％を超える走査長の変化に対応する。物体視野の狭窄部、言い換えれば、最小横手寸法の領域は、走査方向と平行に延びる物体視野の対称軸の領域に存在することができる。

請求項１８及び請求項１９に記載のミラー数は、一方で結像誤差補正に関して、他方で結像光学系を通る照明光の全収量に関して特に有利な妥協点である。

請求項２０に記載の波面誤差は、特に良好に結像する光学系をもたらす。

請求項２１から請求項２６に記載の照明光学系の利点は、結像光学系及び変化する横手寸法を有する視野を照明するための照明光学系を参照して上述したものに対応する。請求項２２から請求項２６に記載の視野ファセットの反射面の特定の境界形態に関して、それぞれの特定の形態は、視野ファセットミラーの視野ファセット反射面のうちの１つ、いくつか、又は全てに適用することができる。視野ファセットのうちの少なくとも１つは、物体視野と幾何学的に類似して構成しなくてもよい。これは、例えば、弓形視野ファセットが同様に弓形の物体視野、言い換えれば、幾何学的に類似する物体視野を照明する従来の照明光学系の構成からの決別である。本発明により、物体視野と幾何学的に類似して構成されない視野ファセットを併用すると、物体視野内で視野ファセットを互いに重ねて結像する後続光学系によってもたらされ、視野ファセット形態を変化させる結像効果をこの併用によって完全又は部分的に補償することができることが認識されている。視野ファセットの外側輪郭（視野ファセット境界）が、その構成において物体視野の外側輪郭と異なる場合には、視野ファセット形態は、物体視野形態に幾何学的に類似しない。

請求項２７に記載の照明光学系では、視野ファセット縁部の投影が、一般的に存在する視野ファセットミラーの支持体板の法線方向に等しいという境界条件も放棄される。不均等に形成される投影面を可能にする新しい自由度に起因して、物体視野上での個々の視野ファセット像の重ね合わせ中にこれらの像の互いに対する結像比に起因して起こり得る回転の事前補償を提供することができる。

請求項２８に記載の照明系、請求項２９に記載の投影露光系、請求項３２に記載の製造方法、及び請求項３３に記載の微細構造化構成要素又はナノ構造化構成要素の利点は、一方で本発明による結像光学系を参照して既に上述したものに、他方で本発明による照明光学系を参照して既に上述したものに対応する。請求項３０に記載の投影露光系では、物体視野の完全な照明が保証される。請求項３１に記載の面積比は、照明光の効率的な利用をもたらす。照明視野は、サイズに関してより一層良好に適応させることができる。照明視野は、例えば、物体視野よりも僅か１％だけ大きいとすることができる。照明視野は、物体視野よりも５％を上回って大きいとすることができる。投影光学系とも呼ぶ投影露光系の結像光学系は、本発明による結像光学系とすることができる。

図面を用いて本発明の実施形態を以下により詳細に説明する。

照明光学系を断面に示し、投影光学系を非常に概略的に示すＥＵＶ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。 図１に記載の照明光学系の視野ファセットミラーの平面図である。 図１に記載の照明光学系の更に別の視野ファセットミラー構成の平面図である。 図１に記載の投影露光系の投影光学系の構成を通る互いから分離した視野点の結像ビーム経路を含む断面図である。 図１に記載の照明光学系によって照明することができ、図４に記載の投影光学系によって結像することができる物体視野の平面図である。 図５のものと類似の物体視野を結像するための更に別の投影光学系構成を図４と類似の図に示す図である。 照明光学系の更に別の視野ファセットミラー構成のファセットブロックの詳細を図２及び図３と比較して非常に拡大して同様に平面図に示す図である。 図７に記載の構成にある視野ファセットによって照明することができる物体視野を結像するための更に別の投影光学系構成を図４と類似の図に示す図である。 図８に記載の投影光学系によって結像することができる物体視野の視野形態を図５と類似の図に示す図である。 それが結像する図９に記載の物体視野を含む図８に記載の投影光学系の結像品質を像視野にわたるスポットサイズ（ｒｍｓ値）の形態で再現するグラフである。 図８に記載の投影光学系の変形によって結像することができる物体視野の更に別の視野形態を図９と類似の図に示す図である。 それが結像する図１１に記載の物体視野を含む図８に記載の投影光学系の結像品質を像視野にわたるスポットサイズ（ｒｍｓ値）の形態で再現する図１０と類似のグラフである。 更に別の投影光学系構成を図４と類似の図に示す図である。 図１３に記載の投影光学系によって結像することができる物体視野の視野形態を図５と類似の図に示す図である。 それが結像する図１４に記載の物体視野を含む図１３に記載の投影光学系の結像品質を像視野にわたるスポットサイズ（ｒｍｓ値）の形態で再現するグラフである。 図２及び図３に記載の視野ファセットミラーを使用する照明光学系によって照明することができる更に別の視野形態の概略図と共に図２及び図３の視野ファセットの方式にある視野ファセット上に配置された基準点の物体視野内での結像の重ね合わせをグラフに示す図である。 図１に記載の照明光学系の更に別の視野ファセットミラー構成の平面図である。 図１７に記載の視野ファセットミラーを使用する照明光学系によって照明することができる更に別の視野形態の概略図と共に図１７の視野ファセットの方式にある視野ファセット上に配置された基準点の物体視野内での結像の重ね合わせのグラフである。 図１３に記載の投影光学系の変形によって結像することができる図１８と類似の物体視野形態を図５と類似の図に示す図である。 それが結像する図１９に記載の物体視野を含む図１３に記載の投影レンズ系の変形において像視野にわたる図１３に記載の投影光学系の結像品質を再現するグラフである。 図１３に記載の投影光学系の更に別の変形によって結像することができる物体視野形態を照明するのに適する照明光学系の更に別の視野ファセットミラー構成のファセットブロックの詳細を図２及び図３と比較して非常に拡大して同様に平面図に示す図である。 図２１に記載の視野ファセットによって照明することができる物体視野形態を図９と類似の図に示す図である。 それが結像する図２２に記載の物体視野を含む図１３に記載の投影レンズ系の変形において像視野にわたる図１３に記載の投影光学系の結像品質を再現するグラフである。 図１７に記載の視野ファセットミラーを使用する照明光学系によって照明することができる更に別の視野形態の概略図と共に図１７の視野ファセットの方式にある視野ファセット上に配置された基準点の物体視野内での結像の重ね合わせのグラフである。 図２４に記載の物体視野形態を結像することができる更に別の投影光学系構成を図４と類似の図に示す図である。 図２５に記載の投影光学系によって結像することができる図２４と類似の物体視野形態を図９と類似の図に示す図である。 それが結像する図２６に記載の物体視野を含む図２５に記載の投影レンズ系の変形において像視野にわたる図２５に記載の投影光学系の結像品質を再現するグラフである。 更に別の物体視野形態を結像することができる更に別の投影光学系構成を図４と類似の図に示す図である。 図２８に記載の投影光学系構成によって結像することができる物体視野形態を図９と類似の図に示す図である。 図２９に記載の物体視野形態の半域のグラフであり、この物体視野の半域にわたってテレセントリック性値の分布を有するグラフである。 図２９に記載の物体視野形態の半域のグラフであり、この物体視野の半域にわたって歪曲値の分布を有するグラフである。 図２９に記載の物体視野形態の半域のグラフであり、この物体視野の半域にわたって波面値の分布を有するグラフである。

図１は、ＥＵＶマイクロリソグラフィのための投影露光系１を略示している。光源２としてＥＵＶ放射線源が使用される。この場合、ＥＵＶ放射線源は、ＬＰＰ（レーザ生成プラズマ）放射線源又はＤＰＰ（放電生成プラズマ）放射線源とすることができる。シンクロトロン又は自由電子レーザ（ＦＥＬ）も可能な光源である。光源２は、５ｎｍと３０ｎｍの間の範囲の波長を有するＥＵＶ有効放射線３を放出する。下記では、有効放射線３を照明光又は結像光とも表す。

光源によって放出された照明光３は、最初にコレクター４によって集光される。光源２の種類に基づいて、コレクター４は、楕円体ミラー又は多段コレクターとすることができる。コレクター４の後に、照明光３は中間焦点面５を通過し、次に、視野ファセットミラー６上に入射する。視野ファセットミラー６の実施形態に対しては、以下に詳細に以下に説明する。視野ファセットミラー６から、照明光３は瞳ファセットミラー７に向けて反射される。照明光束は、一方で視野ファセットミラー６のファセットと、他方で瞳ファセットミラー７のファセットとを用いて複数の照明チャンネルに分割され、視野ファセット又は瞳ファセットを有する厳密に１つのファセット対が、各照明チャンネルに関連付けられる。

瞳ファセットミラー７の下流に配置された後続光学系８は、照明光３を言い換えれば全ての照明チャンネルの光を物体視野９に向けて誘導する。視野ファセットミラー６、瞳ファセットミラー７、及び後続光学系８は、照明視野を照明するための照明光学系１０の構成要素であり、照明視野は、物体視野９と一致し、従って、下記では物体視野とも呼ぶ。物体視野９は、照明光学系１０の下流に配置された、投影露光系１の投影光学系１２の物体平面１１内に位置する。物体視野９の形態は、一方で以下に説明する照明光学系１０の構成に、他方で投影光学系１２の構成に依存する。図１に記載の全体の投影露光系１に対してはグローバル直交ｘｙｚ座標系を用い、図２及びそれ以降では投影露光系１の個々の構成要素に対してローカル直交ｘｙｚ座標系を使用する。投影光学系１２により、図面には示していないレチクル上、言い換えれば、投影されるマスク上に配置された構造が縮小スケールで縮小されて像平面１４の像視野１３上に結像される。投影光学系１２における縮小スケールは４倍である。他の縮小スケール、例えば、５倍、６倍、８倍、又は１０倍が可能である。同様に図面内には示していないウェーハが像視野１３の位置に配置され、このウェーハ上にレチクルの構造が伝達されて、微細構造化構成要素又はナノ構造化構成要素、例えば、半導体チップが製造される。

瞳ファセットミラー７と物体視野９の間の後続光学系８は、３つの更に別のＥＵＶミラー１５、１６、１７を有する。物体視野９の前の最後のＥＵＶミラー１は、かすめ入射ミラーとして構成される。照明光学系１０の別の実施形態では、後続光学系８は、より多い又はより少ないミラーを有することができ、又は完全に省くことさえ可能である。完全に省く場合には、照明光３は、瞳ファセットミラー７から物体視野９に直接もたらされる。

位置関係の例示を容易にするために、下記ではｘｙｚ座標系を使用する。図１では、ｘ方向は、図面と垂直に、かつ図面に向かって延びている。図１のｙ方向は右に延び、ｚ方向は図１では下向きに延びている。図２及びそれ以降においてローカル直交座標系を使用する範囲に対しては、各場合にローカル直交座標系は、図示の構成要素の反射面を測る。この場合ｘ方向は、各場合に図１のｘ方向と平行である。図１のｙ方向に対する個々の反射面のｙ方向の角度関係は、それぞれの反射面の向きに依存する。

図２は、ファセットミラー６をより詳細に示している。図２に記載の視野ファセットミラー６は、湾曲視野ファセット１８を有する視野ファセット配列を有する。これらの視野ファセット１８は、図２の左から右に連続して番号が振られた合計で５つの列Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、及びＳ５で配置される。５つの列Ｓ１からＳ５の各々には複数の視野ファセット群１９が存在し、これらの視野ファセット群を視野ファセットブロックとも呼ぶ。視野ファセット１８の配列は、図２に円形形態に示している、視野ファセットミラー６の支持体板２０によって保持される。視野ファセット配列は、支持体板２０の円形の境界内に内接する。支持体板２０に対する法線は、ｘｙ平面に垂直に延びている。照明光３の遠視野の縁部は、この円形の境界と一致する。図２に記載の視野ファセットミラー６の弓形視野ファセット１８は、全て同じ面積及びｘ方向の幅とｙ方向の高さとの同じ比を有し、言い換えれば、これらの弓形視野ファセット１８は、全て同じｘ−ｙアスペクト比を有する。

図３は、投影露光系１において図２に記載の視野ファセットミラー６の代わりに使用される視野ファセットミラー６の更に別の構成を示している。図３に記載の視野ファセットミラー６は、図３の左から右に連続して番号が振られた列Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４で配置された合計で４つの個々の視野ファセット１８を有する。２つの中心列Ｓ２、Ｓ３は、ｙ方向に延びて一定のｘ長さを有する設置空間２１によって互いから分離される。設置空間２１も、光源２及びコレクター４の対応する構造によって構造的にもたらされる照明光束の遠視野遮光に対応する。４つのファセット列Ｓ１からＳ４は、各場合に全ての４つのファセット列Ｓ１からＳ４が、照明光３の円形に境界が定められた遠視野２２内に位置することを保証するｙ長さを有する。視野ファセット１８に対する支持体板２０の縁部は、遠視野２２の縁部と一致する。

視野ファセット１８は、ｘｙ平面上への投影、言い換えれば、図６に記載の視野ファセットミラーによって照明することができる物体視野９の形態と類似のものとすることができる視野ファセットミラー６の主反射平面上への投影に関連して互いに合同の弧形態又は部分リング形態を有する。

物体視野９（同じく図５を参照されたい）は、１３／１のｘ／ｙアスペクト比を有する。視野ファセット１８のｘ／ｙアスペクト比は、１３／１よりも大きいとすることができる。構成に基づいて、視野ファセット１８のｘ／ｙアスペクト比は、例えば、２６／１であり、一般的に２０／１よりも大きい。

図３に記載の視野ファセットミラーは、合計で４１６個の視野ファセット１８を有する。例えば、図２に記載の視野ファセットミラー６のようなこの種の視野ファセットミラー６の別の構成は、数十から例えば１０００の間の範囲の個数の視野ファセット１８を有することができる。

図３に記載の視野ファセットミラー６の視野ファセット１８は、ｙ方向に約３．４ｍｍの長さを有する。視野ファセット１８のｙ方向の長さは、特に２ｍｍよりも大きい。視野ファセット１８のｘ方向の長さは変化し、従って、この図に記載の視野ファセットミラー６の視野ファセット１８のうちの一部のものは大きいｘ長さを有し、視野ファセット１８のうちの一部のものは小さいｘ長さを有する。従って、図３に記載の視野ファセットミラー６の視野ファセット１８は、視野ファセットミラーのｘｙベース平面上への投影に関するそのサイズに関して異なり、更に個々の視野ファセット対をｚ軸と平行な軸の回りの回転によって互いにずらし込むことができる場合はその向きに関して異なる。

視野ファセット１８のうちの少なくとも２つの反射面の視野ファセットミラー６のベース平面、言い換えれば、ｘｙ平面でもある平面上への投影面は、これらの視野ファセット１８が移動する範囲である弧の中心角に対するこれらの視野ファセット１８のｘ方向に沿った異なる長さの理由からも異なる。別の表現をすると、図３に記載の視野ファセットミラー６の全ての視野ファセット１８が、その弧形湾曲の同じ方位角方向の大きさを有するわけではない。

視野ファセット１８のうちの少なくとも２つの反射面のｘｙベース平面上への投影がその形態に関して異なる視野ファセットミラー６の構成も可能である。従って、例えば、異なるｙ長さを有する視野ファセット１８を使用することができる。

図３に記載の視野ファセットミラー６の４１６個全ての視野ファセット１８の全体は７３％の充填密度を有する。充填密度は、支持体板２１上で照明される全面積に対する全ての視野ファセット１８の面積の和として定められる。

図４は、物体視野９の中心と像視野１３の中心とを含み、対応する物体視野の短幅辺と平行に延びる断面内に第１の構成の投影光学系１２の光学設計を示している。図１を参照して上記に既に解説したものに対応する構成要素は同じ参照番号を有し、それらに対しては再度詳細には解説しない。

図４で互いに上下に位置し、ｙ方向に互いから分離する５つの物体視野点から発する３つのそれぞれの個々のビーム２３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つの個々のビーム２３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。９つの物体視野点のうちの１つに属するこれらの３つの個々のビーム２３は、各場合に上側コマビーム及び下側コマビーム、並びに図４に参照番号２４で同様に表す主ビームである。

個々のビーム２３は、物体平面１１から発して、最初に第１のミラーＭ１により、次に、更に別のミラーＭ２からＭ６によって反射される。すなわち、図４に記載の投影光学系１２は６つの反射ミラーを有する。この場合ミラーＭ１からＭ６は、物体視野９と像視野１３の間の結像ビーム経路におけるこれらのミラーの順序に従って順次番号が振られる。図４は、ミラーＭ１からＭ６の計算上の反射面のみを示している。ミラーＭ１からＭ６の基板及び支持体構成要素は示していない。これらのミラーは、照明光３の波長、例えば、ＥＵＶにおける波長に基づいて必要な場合に、その波長に対する高反射コーティングを担持する。照明光学系１０及び投影光学系１２内では、これらの光学系が実質的にアクロマティックな性質を有するので、互いに非常に異なる波長の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１０、１２内で、調節レーザを誘導すること又は自動焦点システムを作動させることが、同時に照明光に対して作動されるこれらの光学系の作動波長とは非常に異なる波長を用いて可能である。従って、調節レーザは、６３２．８ｎｍ、２４８ｎｍ、又は１９３ｎｍで作動させることができ、一方、同時に５ｎｍと３０ｎｍの間の範囲の照明光が作動される。

ミラーＭ２、Ｍ３、及びＭ５は、凸の基本形態を有し、言い換えれば、凸の最適適合面によって記述することができる。ミラーＭ２の曲率半径は非常に大きく、図４に記載の図では殆ど平面ミラーに見える。ミラーＭ１、Ｍ４、及びＭ６は、凹の基本形態を有し、言い換えれば、凹の最適適合面によって記述することができる。以下に続く説明では、この種のミラーを単に凸又は凹として略式に表す。凹ミラーＭ３は、投影光学系１２における像視野湾曲の良好な補正を保証する。

投影光学系１２の６つ全てのミラーＭ１からＭ６は、回転対称関数によって記述することができない自由曲面として構成される。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である投影光学系１２の他の構成も可能である。

この種の自由曲面の製造は、ＥＰ １ ９５０ ５９４ Ａ１に説明されている。

自由曲面は、数学的に次式によって記述することができる。

この場合、次式が成り立つ。

Ｚは、自由曲面の矢高である。ｒ²＝ｘ²＋ｙ²が適用される。

ｃは、対応する非球面の頂点曲率に対応する定数である。ｋは、対応する非球面の円錐定数に対応する。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１２内のミラーの望ましい光学特性に基づいて決定される。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、より良好な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超の間の値を使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記述することができる。代替的に、自由曲面は、２次元スプライン面を用いて記述することができる。この２次元スプライン面の例は、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(network of points)と、それに関連するｚ値とにより、又はこれらの点と、これらの点に関連する勾配とによって記述することができる。スプライン面のそれぞれの種類に基づいて、例えば、連続性及び微分可能性に関して特定の性質を有する多項式又は関数を用いた点網(network points)の間の内挿によって完全な面が得られる。この内挿の例は解析関数である。

投影光学系１２の結像ビーム経路内で、物体視野点から発し、これらの物体視野点から発する主ビーム２４に対して、各場合に同じ照明角度に関連付けられる個々のビームが交差する領域を瞳と呼ぶ。個々のビーム２３のこれらの交点が位置する平面、又はこの平面上に厳密に位置する必要が全くないこれらの交点の空間分布に最近い平面を瞳平面と呼ぶことができる。

分離した物体視野点から発し、同じ照明方向に関連付けられる個々のビーム２３は、物体平面１１と第１のミラーＭ１との間で投影光学系１２内に発散して進む。下記ではこれを投影光学系１２の入射瞳の負の後側焦点とも呼ぶ。図４に記載の投影光学系１２の入射瞳は、投影光学系１２内に位置せず、物体視野９の前のビーム経路に位置する。それによって例えば照明光学系１０の瞳構成要素、言い換えれば、例えば瞳ファセットミラー７をこの瞳構成要素と物体平面１１の間に更に別の結像光学構成要素を存在させることを必要とせずに投影光学系１２の前のビーム経路内の投影光学系１２の入射瞳に配置することが可能になる。この場合、照明光学系１０内で後続光学系８は不要である。

上記に対する代替として、入射瞳の正の後側焦点も可能であり、又は更に別の代替として、投影光学系１２の物体側テレセントリックビーム経路も可能である。

９つの物体視野点の特定の照明方向に属する個々のビーム２３は、ミラーＭ２とＭ３の間にある投影光学系１２の瞳平面２５内で交差する。瞳平面２５は機械的にアクセス可能であり、従って、瞳平面２５には、物体視野９と像視野１３の間の照明光３の他のビーム経路を遮光又は妨害することなく開口絞りを配置することができる。

ミラーＭ１からＭ４は、物体視野９をミラーＭ４とＭ５の間に配置された中間像平面２６に結像する。

ミラーＭ６と共に、中間像平面２６からの照明光又は結像光３を像視野１３に結像するミラーＭ５は、投影光学系１２の瞳平面２５と共役な更に別の瞳平面の近くに配置される。この更に別の瞳平面は、ミラーＭ５とミラーＭ６の間の結像光３のビーム経路に位置する。

図５は、図４に記載の投影光学系１２の物体視野９の平面図を拡大して示している。それに関連する像視野１３は、図４に記載の投影光学系１２の縮小スケールだけ縮小されることにも関わらず、厳密に同じ形態を有する。物体視野９は、ｙ方向に間隔ＹＳ（走査スロット長）だけ互いに平行に変位した２つの部分円２７、２８によって境界が定められた弧形視野の形態を有する。２つの部分円のうちの内側の部分円２７は半径Ｒを有する。図４に記載の投影光学系１２の第１の構成における物体視野９内の半径Ｒは４００ｍｍである。投影光学系１２における像視野１３の対応する半径Ｒは、縮小スケールに従って１００ｍｍである。

ｙ方向に沿った物体視野９又は像視野１３の長さは、物体視野９又は像視野１３の短手寸法とも呼ぶ。

物体視野９は、各場合に部分円２７、２８の２つの端部を連結し、ｘｙ平面に対して垂直な物体視野９の鏡面対称平面３１と平行に延びる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、互いに対して間隔ＸＳ、いわゆる走査スロット幅を有する。

図４に記載の投影光学系１２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、物体平面１１から始めて光学構成要素及び開口絞りに対して各場合に頂点曲率の逆数値（半径）と、ビーム経路内で隣接する要素のｚ間隔に対応する間隔値（厚み）とを提供している。第２の表は、ミラーＭ１からＭ６に対して上で与えられ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。

Ｎ−ｒａｄｉｕｓは、面の記述のために上で導入された以下の式に挿入された標準化値Ｒ^m+nを表す。

（表）

（表）

図６は、投影露光系１において投影光学系１２の代わりに使用することができる更に別の構成の投影光学系３２を示している。図１から図５を参照して上記に既に解説したものに対応する構成要素又は参照変数は同じ参照番号を有し、再度詳細には解説しない。

基本的に図６に記載の投影光学系３２の構造は、図４に記載の投影光学系１２のものに対応する。実質的な相違点は、投影光学系３２における物体視野の半径Ｒが２５０ｍｍであることである。それに対応して像視野１３の半径は６２．５ｍｍである。従って、物体視野９及び像視野１３は、投影光学系１２よりも投影光学系３２において実質的により大きく湾曲する。

投影光学系３２のミラーＭ１からＭ６の反射面の光学設計データは、図４に記載の投影光学系に関する表に対応する以下の表から推定することができる。

（表）

（表）

図７は、照明光学系１０の変形において図２又は図３に記載の視野ファセットミラー６の代わりに使用することができる更に別の視野ファセットミラーのファセットブロック１９の詳細を示している。物体視野のチャンネル別照明のための図２又は図３に記載の視野ファセットミラー６の構成の視野ファセット１８に従って使用される３つの視野ファセット３３が示されている。視野ファセットミラー２及び３に関連して上記に既に解説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。

視野ファセット３３は、ｙ方向と平行に延びる２つの真っ直ぐな短幅辺３４、３５によって境界が定められる。更に、視野ファセット３３の各々は、真っ直ぐに延びる長手辺３６と、凹に弓形に延びる長手辺３７とによって境界が定められる。全体的に図７に示している視野ファセット３３の図は、単一の架橋アーチを有する橋梁の側面図に似ている。

視野ファセット３３のｘ／ｙアスペクト比は、図２及び図３に記載の視野ファセットミラー６の視野ファセット１８に関連して上述したアスペクト比に対応する。

図８は、投影露光系１において投影光学系１２の代わりに使用することができる２つの更に別の構成の投影光学系３８に属する断面を示している。図８に記載の断面は、物体視野９の中心と像視野１３の中心とを含み、同じく対応する物体視野の短幅辺と平行に延びている。図１から図７を参照して上述したものに対応する構成要素又は参照変数は同じ参照番号を有し、再度詳細には説明しない。２つの構成の投影光学系３８は、ミラーの反射面の厳密な形態の説明の詳細に関してのみ異なり、これらの詳細な変更は、図８に記載の図では捉えることができない形態変化をもたらす。

投影光学系３８は、物体視野９から始めて照明光３のビーム経路の順番にミラーＭ１からＭ８で表す合計で８つの反射ミラーを有する。同様にミラーＭ１からＭ８は全て、回転対称関数によって記述することができない反射自由曲面を有する。ミラーＭ１は、図８の図では殆ど平面ミラーに見えるような非常に大きい曲率半径を有する。ミラーＭ２、Ｍ４、Ｍ５、及びＭ８は、凹の基本形態を有する。ミラーＭ３、Ｍ６、及びＭ７は、凸の基本形態を有する。

一方でミラーＭ１からＭ８、及び他方でミラーＭ３からＭ８は、背中合わせに配置される。一方でミラーＭ２とＭ４、及び他方でミラーＭ１からＭ３は、ｚ位置に関して隣接する高さの位置に配置される。

投影光学系３８は、入射瞳の正の後側焦点を有する。投影光学系３８の第１の瞳平面は、ミラーＭ２の領域に配置される。ミラーＭ２の反射面は、ミラーＭ２が投影光学系３８における開口絞りの機能を同時に取り入れるように設計することができる。ミラーＭ４とＭ５の間には、投影光学系３８の中間像領域３９が位置する。ミラーＭ７とＭ８の間には、投影光学系３８の更に別の瞳平面が位置する。

以下の表は、図９に示している自由形態の物体視野９を結像することができる上記に提供した自由曲面式に従う投影光学系３８のミラーＭ１からＭ８の反射面の光学設計データを提供している。これらの表は、構造に関して図４に記載の投影光学系１２に関する表に対応する。

（表）

（表）

図９に記載の物体視野９は、視野ファセット３３の形態に類似する視野形態を有する。図９に記載の物体視野９は、ｙ方向と平行に延びて長さＹＳを有する２つの境界線２９、３０によって境界が定められる。更に、図９に記載の物体視野９は、真っ直ぐにｘ方向と平行に延びて長さＸＳを有する更に別の境界線４０によって境界が定められる。ＸＳ／ＹＳアスペクト比には、他の形態の物体視野９に関して既に上述したものが適用される。

図９に記載の物体視野９は、−３００ｍｍの曲率半径を有する部分円４１の形態にある曲線によって第４の辺に対する境界が定められる。この曲率半径の負の符号をもたらす符号規則は、部分円４１が、物体視野９を備えた結像光学系を使用する時に、一方で物体視野９を凸に延びる曲線として境界を定め、他方で物体視野９によってｙ方向に走査される物体点が、物体視野９を離れる際に通過する物体視野境界線であることを意味する。半径の絶対値は、自由曲面を示す上で基準軸として同時に使用される基準軸から出発して計算される。

図１０は、Ｘ／Ｙグラフ内の結像品質の基準値として、図９に記載の物体視野９にわたって光学的に計算された点パターンを有するビームの点パターンサイズに関するｒｍｓ（二乗平均平方根）値を示している。これらの点パターンをスポットサイズとも呼ぶ。ｒｍｓスポットサイズの値は、図１０に示している円の直径によって与えられる。

図１０に記載の図は、Ｘ方向よりもＹ方向に実質的に長く引き伸ばしたものである。最小ｒｍｓスポットサイズは、０．４００１１×１０^-4ｍｍである。使用される物体視野の外側に位置する最大ｒｍｓスポットサイズは、４．５８５６×１０^-4ｍｍである。

図１０は、内側に図９に記載の物体視野９が内接する物体平面１１の矩形区域内にｒｍｓスポットサイズを示している。図１０に記載のグラフから、ｒｍｓスポットサイズのサイズは、厳密に図９に記載の物体視野９の視野形態の領域内で非常に小さいことを推定することができる。

図９に記載の物体視野９は、図７に記載の視野ファセット３３によって照明することができる。

図１１に記載の視野形態を結像することができる更に別の構成の投影光学系３８のミラーＭ１からＭ８の反射面の光学設計データに関する表を以下に再現する。これらの表も、図４に記載の投影光学系１２に関する表に対応する。

（表）

（表）

図１１に記載の物体視野９は、図９に記載の物体視野９と合同の形態を有する。ここでもまた、図１１に記載の物体視野９は、ｙ方向と平行に延びる境界線２９、３０、並びに同様に真っ直ぐにｘ方向と平行に延びる境界線４２によって境界が定められる。

図１１に記載の物体視野９は、第４の辺に対してＲ＝３００ｍｍの半径を有する部分円４３の形態にある曲線によって境界が定められる。この曲率半径の符号は正である。この正の符号は、部分円４３が、一方で凹に物体視野９の境界を定め、他方でスキャナとして設計された投影露光系内での使用中にｙ方向に走査される物体点が物体視野９内に入る際に通過する物体視野境界線を表すことを意味する。半径の絶対値は、自由曲面を示す上で基準軸として同時に使用される基準軸から出発して計算される。

図１１に記載の物体視野９の視野形態も、図７に記載の視野ファセット３３によって照明することができる。

図１２は、図１１に記載の視野形態を結像することができる投影光学系３８のそれぞれの変形におけるｒｍｓスポットサイズのＸ／Ｙ分布を図１０と類似の図に示している。

最小ｒｍｓスポットサイズは、０．３９６１８×１０^-4ｍｍである。使用される物体視野９の外側に位置する最大ｒｍｓスポットサイズは、３．９３２×１０^-4ｍｍである。

図１２は、図１１に記載の物体視野９が内接する物体平面１１の矩形領域内にｒｍｓスポットサイズを示している。図１２に記載のグラフから、ｒｍｓスポットサイズのサイズは、厳密に図１１に記載の物体視野９の視野形態の領域内で非常に小さいことを推定することができる。

図１３は、物体視野９の中心と像視野１３の中心とを含み、以下に説明する対応する物体視野の短幅辺に対して同じく平行に延びる断面を示している。図１から図１２を参照して上述したものに対応する構成要素及び参照番号は同じ参照番号を有し、それらに対しては再度詳細には説明しない。

図３に記載の投影光学系４４は、基本構造に関して、図４に記載の投影光学系１２又は図６に記載の投影光学系３２に対応し、同様に６つのミラーＭ１からＭ６を有する。

図１４に記載の物体視野９を照明することができる第１の構成の投影光学系４４のミラーＭ１からＭ６の反射面の光学設計データは、図４に記載の投影光学系１２に関する表に対応する以下の表から推定することができる。

（表）

（表）

図１４に記載の物体視野９は、２つの短幅辺境界線２９、３０と、曲線として構成された２つの長手辺の部分円４５、４６とによって境界が定められる。２つの部分円４５、４６は、互いからの間隔ＹＳを有する。２つの短幅辺境界線２９、３０は、互いからの間隔ＸＳを有する。

２つの部分円４５、４６は、各場合に１００ｍｍの曲率半径を有する。この曲率半径における符号は正であり、この正の符号は、部分円４５が凸に物体視野９の境界を定め、部分円４６が凹に物体視野９の境界を定め、同時にスキャナとして設計された投影露光系内での使用中に、ｙ方向に走査される物体点が、物体視野９内に入る際に部分円４５を通過し、物体視野９を離れる際に部分円４６を通過することを意味する。

図１５は、図１４に記載の物体視野９にわたる結像品質の基準値としてｒｍｓスポットサイズを図１０と類似の図に示している。この図においても同じくｒｍｓスポットサイズが、図１４に記載の物体視野９の視野形態の領域内で最小であることが分る。

最小ｒｍｓスポットサイズは、０．１３６２１×１０^-4ｍｍである。使用される物体視野９の外側に位置する最大ｒｍｓスポットサイズは８．００６３×１０^-4ｍｍである。

図１５は、図１４に記載の物体視野９が内接する物体平面１１の矩形領域内にｒｍｓスポットサイズを示している。図１５に記載のグラフから、ｒｍｓスポットサイズのサイズは、厳密に図１４に記載の物体視野９の視野形態の領域内で非常に小さいことを推定することができる。

図１６は、物体視野９の形態の更に別の変形を示している。図１６に記載の物体視野９は、図２及び図３に記載の視野ファセットミラー６によって照明することができ、ＵＳ ５，３１５，６２９の図４に記載の結像光学系によって結像することができる。

図１６に記載の物体視野９は、変化する短手寸法ＹＳを有する弓形である。図１６に記載の物体視野９は、短幅辺境界線２９、３０において最大短手寸法ＹＳ_maxを有し、物体視野９の鏡面対称平面３１の位置において最小短手寸法ＹＳ_mimを有する。比ＹＳ_mim／ＹＳ_maxは約０．６５である。

図１６に記載の図では、ｙ寸法をｘ寸法と比較して非常に伸ばして示している。実際には、図１６に記載の物体視野９のｘ／ｙアスペクト比は、図１６に記載の図に表したものよりも非常に大きい。

図１６に記載の物体視野９を照明する視野ファセット１８は、ｙ方向に一定の長さを有する。変化する短手寸法を有する図１６に記載の物体視野９は、これらの視野ファセット１８により、照明光学系１０内の個々の照明チャンネルが有する異なる結像効果に基づいて照明される。これらの個々の照明チャンネルは、個々の視野ファセット１８の瞳ファセットミラー７の瞳ファセットへの割り当てからもたらされる。

この異なる結像効果は、それぞれの視野ファセット１８上の基準点４８の系列４７によって明らかになり、これらの基準点４８の系列４７の像を図１６の物体平面１１内に描き入れている。基準点４８は、視野ファセット１８上にその長手辺縁部に沿って等距離で配置される。長手辺縁部の一方に沿って１１個のそのような基準点４８が配置される。照明チャンネルが有する異なる結像効果に起因して、基準点４８は、鏡面対称平面３１からのその間隔に依存してｙ方向に拡幅する長さを有する点系列４７で結像される。瞳ファセットミラー７の瞳ファセットは、鏡面対称平面３１の領域内での基準点４８の重ね合わせが可能な限り良好であるような向きに配置される。

鏡面対称平面３１からの拡幅する間隔と共に拡幅する点系列４７のこのｙ長さに起因して、図１６に記載の物体視野９の形態は、外向きに拡幅する横手長さＹＳを有する弧形視野としてもたらされる。

点系列４７のｙ方向の長さは、鏡面対称平面３１からのその間隔と共に線形に拡幅する。

図１６に記載の物体視野９内で重ね合わされる視野ファセット１８の個々の像は、それぞれの照明チャンネルを通じた結像に基づいて、経路ＹＳ_mimの中心に位置する軸Ｂの回りに回転される。

図１７は、照明光学系１０において視野ファセットミラー６の代わりに使用することができる更に別の構成の視野ファセットミラー４９を示している。図１７に記載の視野ファセットミラー４９は、図２及び図３に記載の視野ファセットミラー６とは視野ファセット５０の形態及び配列に関して異なる。視野ファセット５０は矩形であり、各場合に、図２及び図３に記載の視野ファセット１８のアスペクト比に対応する同じｘ／ｙアスペクト比を有する。視野ファセット５０は、視野ファセット１８と同様に視野ファセットミラー４９の反射面を予め決定し、４つの列Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３，及びＳ４にグループ分けされる。列Ｓ１からＳ４内では、視野ファセット５０も、図２に記載の視野ファセットミラー６の視野ファセット群１９の方式で視野ファセットの群又はブロック５１で配置される。視野ファセットミラー４９のファセット配列は、２つの中心ファセット列Ｓ２、Ｓ３の間、及び中心に配置されたファセット行の間にいかなるファセットも配置されない中間空間５２を有し、これは、光源２の遠視野のこれらの領域が、対応して形成されたコレクター４の保持スポークによって遮光されるからである。

図１８は、図１７に記載の視野ファセットミラー４９によって照明することができる物体視野９の更に別の視野形態を図１６と類似の図に示している。

図１８に記載の物体視野９は、近似的に蝶の形態を有する。図１８に記載の物体視野９も、短幅辺では境界線２９、３０によって境界が定められる。長手辺では、図１８に記載の物体視野９は、凹に延びる曲線５３、５４によって境界が定められる。図１９に記載の物体視野９も、ｙｚ平面と平行に延びる鏡面対称平面３１に対して対称である。

図１８に記載の物体視野９の短手寸法は、鏡面対称平面３１の高さにおける最小値ＹＳ_mimから２つの境界線２９、３０の高さにおける最大値ＹＳ_maxまでの間で変化する。比ＹＳ_mim／ＹＳ_maxは約０．６５である。

図１８も、物体視野９に結像され、視野ファセット５０上の基準点４８の系列４７を示している。長手辺縁部に沿って与えられた基準点とは別に、図１８に記載の物体視野９上の結像比を明確にするために、視野ファセット５０の長手辺の間で中心に配置された基準点４８ｍの像を同様に示している。物体視野９上での個々の視野ファセット５０の像の重ね合わせは、瞳ファセットミラー７の瞳ファセットの傾斜角度により、この場合にそれぞれの視野ファセットの像の中心点が図１８に記載の物体視野９の中心点Ｂに重ね合わされるように調節される。この点Ｂは、ｙｚ平面と平行に延びる鏡面対称平面３１上に位置し、更に、ｘｚ平面と平行に延びる図１８に記載の物体視野９の更に別の鏡面対称平面５５上に延びている。

次に、それぞれの瞳ファセットへの視野ファセット５０の割り当てに起因する個々の照明チャンネルにおける結像比により、全ての視野ファセット像の重ね合わせが図１８に記載の物体視野９の蝶形の構成をもたらすように、中心点Ｂの回りの個々の視野ファセットの傾斜が生成される。この場合、点系列４７のｙ方向の長さは、鏡面対称平面３１からの点系列４７の間隔と共に線形に拡幅する。視野ファセット５０の形態は、照明される物体視野９の形態と幾何学的に類似のものではない。

図１９は、図１８に記載の物体視野９と類似の視野を一定の縮尺で示している。図１９に記載の物体視野９の長手辺境界を定める２つの凹曲線５３、５４は、各場合に２００ｍｍの曲率半径を有する。この場合、上述した符号規則に従って曲線５３は、＋２００ｍｍの曲率半径を有し、曲線５４は−２００ｍｍの曲率半径を有する。これらの符号は、曲線５３が、物体視野９の境界を凹に定め、スキャナとして構成された投影露光系内での使用中にｙ方向に走査される物体点が物体視野９内に入る際に通過する物体視野境界線であり、曲線５４も同様に物体視野９の境界を凹に定めるが、同時に、走査される物体点が物体視野９を離れる際に通過する物体視野境界線であることによる。

図１９に記載の物体視野は、図１９に記載の物体視野９では０．２である最小短手寸法ＹＳ_mimと最大短手寸法ＹＳ_maxの間の比によって図１８に記載の物体視野とは異なる。

図１８及び図１９に記載の物体視野形態を結像することができる図１３に記載の投影光学系４４のミラーＭ１からＭ６の反射面の光学データは、図４に記載の投影光学系に関する表に構造に関して対応する以下の表から推定することができる。

（表）

（表）

図２０は、図１９に記載の物体視野９にわたるｒｍｓスポットサイズの推移を図１０と類似の図に示している。

最小ｒｍｓスポットサイズは、０．１２５６７×１０^-4ｍｍである。使用される物体視野９の外側に位置する最大ｒｍｓスポットサイズは、４．０３６９×１０^-4ｍｍである。

図２０は、図１９に記載の物体視野が内接する物体平面１１の矩形領域内にｒｍｓスポットサイズを示している。図２０に記載のグラフから、ｒｍｓスポットサイズの値は、厳密に図１９に記載の物体視野９の視野形態の領域内で非常に小さいことを推定することができる。

図２１は、照明光学系１０において視野ファセットミラー６、４９の代わりに使用することができる更に別の変形の視野ファセットミラーの視野ファセットブロックの詳細を図７と類似の図に示している。図２１に記載の視野ファセットブロック１９は、樽形の反射面を有する視野ファセット５６を有する。視野ファセット５６は、各場合に同じ形態を有し、真っ直ぐに延びて同じ長さを有する短幅辺５７、５８と、凸に弓形に延びる長手辺５９、６０とによって境界が定められる。視野ファセット５６の各々は、その反射面形態に関してｙｚ平面と平行に延びる第１の鏡面対称平面６１に対して鏡面対称であり、一方、ｘｚ平面と平行に延びる更に別の鏡面対称平面６２に対して鏡面対称である。２つの弓形長手辺５９、６０は同じ曲率半径を有する。

図２１に記載の視野ファセット５６を有する視野ファセットミラーによって照明することができる図２２に示している物体視野９を結像することができる投影光学系４４のミラーＭ１からＭ６の反射面の光学設計データは、図４に記載の投影光学系１２に関する表に構造に関して対応する以下の表から推定することができる。

（表）

（表）

図２２に記載の物体視野は、その形態に関して視野ファセット５６の形態に対応し、短幅辺境界２９、３０の線と、各場合に５００ｍｍの曲率半径を有する凸の部分円の形態にある曲線６３、６４とによって境界が定められる。図２２に記載の物体視野９も変化する短手寸法を有し、最小値ＹＳ_mimは、縁部、言い換えれば、境界線２９、３０の高さに存在し、最大値ＹＳ_maxは、中心、言い換えれば、鏡面対称平面３１のレベルに存在する。図２２に記載の物体視野９の場合の比ＹＳ_mim対ＹＳ_maxは、０．５７である。

図２３は、図２２に記載の物体視野９にわたるｒｍｓスポットサイズを図１０と類似のグラフに示している。

最小ｒｍｓスポットサイズは０．８２３０７×１０^-5ｍｍである。使用される物体視野９の外側に位置する最大ｒｍｓスポットサイズは、１．８５５３×１０^-4ｍｍである。

図２３は、図２２に記載の物体視野９が内接する物体視野１１の矩形領域内にｒｍｓスポットサイズを示している。図２３に記載のグラフから、ｒｍｓスポットサイズの値は、厳密に図２２に記載の物体視野９の視野形態の領域内で非常に小さいことを推定することができる。

図２４は、図１７に記載の視野ファセットミラー４９による矩形視野ファセット５０によって照明することができる物体視野９の更に別の形態を図１６と類似の図に示している。

図２４に記載の物体視野９は楔形である。図に関連してこれまでに説明した全ての他の物体視野形態とは対照的に、図２４に記載の物体視野９は、ｙｚ平面と平行に延びる中心平面３１に関して鏡面対称ではない。図２４に記載の物体視野９は、長さＹＳ_mimを有する短い短幅辺境界線６５と、長さＹＳ_maxを有する長い短幅辺境界線６６とによって境界が定められる。２つの境界線６５、６６は、ｙ方向と平行に延びている。更に、図２４に記載の物体視野９はまた、ほぼ真っ直ぐに延びるが、ｘ軸に対してある角度で延びる２つの境界線６７、６８によって境界が定められる。図２４に記載の物体視野９における比ＹＳ_mim対ＹＳ_maxは、０．４９である。

図２４に記載の物体視野９の照明も、視野ファセット５０の像の重ね合わせによって発生する。関連付けられた瞳ファセットの対応する傾斜調節により、視野ファセット像は、図２４の左の境界線６５の領域内に重ね合わされる。物体平面内で個々の視野ファセット５０を重ねるのに使用する様々な照明チャンネルが有する異なる結像効果（点Ｂの回りの傾斜）に起因して、線形に増大する重ね合わせのｙ逸脱が右縁部に向けて、言い換えれば、図２４に記載の物体視野９の境界線６６に向けて達成され、これをここでも視野ファセット５０の長手辺に沿って配置された基準点４８の系列４７によって示し、そのパターンを図２４に同様に描き入れている。これらの系列４７のｙ長さは、右に向けて線形に拡幅する。図２４に記載の楔形態の物体視野９がその結果である。

図２５は、図２４に記載の楔形の物体視野形態を結像することができる投影光学系６９を示している。図２５に記載の投影光学系６９は、基本構造に関して図４に記載のものに対応する。

下記の表には、楔形物体視野形態を結像することができる投影光学系６９のミラーＭ１からＭ６の反射面の光学設計データを同じく示しており、像平面１４内の楔形物体視野形態の像長さは、図２６に示している。投影光学系４９に関するこれらの以下の表も、構造に関して図４に記載の投影光学系１２に関する表に対応する。

（表）

（表）

これまでに説明した投影レンズ系に関する光学設計データとは対照的に、投影光学系６９に関する設計データでは、ｘ寸法に奇数のべき数を有し、言い換えれば、物体視野９の長手寸法に又は図２５による図平面に対して垂直な寸法に奇数のべき数を有する単項式ＸⁿＹ^mの係数も存在する。

図２６に記載の物体視野９は、楔形態に関して図２４に記載の物体視野９に対応する。像平面１４内での境界線６５の像は、１ｍｍの長さＹＳ_mimを有する。像平面１４内での境界線６６の像は、３ｍｍの長さＹＳ_maxを有する。従って、図２６に記載の物体視野９及びそれに関連付けられた像視野１３におけるＹＳ_maxに対するＹＳ_mimの比は、０．３３である。像平面１４における２つの境界線６５、６６の像は、互いに対して２６ｍｍの間隔ＸＳを有する。

次に、図２７は、図２６に記載の物体視野９にわたるｒｍｓスポットサイズの推移を図１０と類似のグラフに示している。

最小ｒｍｓスポットサイズは、０．１１３１８×１０^-4ｍｍである。使用される物体視野９の外側に位置する最大ｒｍｓスポットサイズは、０．６５７８８×１０^-4ｍｍである。

図２７は、図２６に記載の物体視野９が内接する物体平面１１の矩形領域内にｒｍｓスポットサイズを示している。図２７に記載のグラフから、ｒｍｓスポットサイズに対する値は、厳密に図２６に記載の物体視野９の視野形態の領域内で非常に小さいことを推定することができる。

図２８は、図２９の平面図に示している物体視野９を結像することができる更に別の構成の投影光学系７０を示している。図２９に記載の物体視野９は、図示の平面図では男性のための首元の装飾品として着用されるボウタイに類似し、図１８に示している矩形の視野ファセットの傾斜像の重ね合わせに適応される。

基本構造に関して、投影光学系７０も図４に記載の投影光学系１２に類似するが、６つのミラーＭ１からＭ６の厳密な配列に関して投影光学系１２との一部の相違点を有する。

すなわち、投影光学系７０における物体視野９とミラーＭ１の間のビーム経路は、物体平面１１と像平面１４の間の間隔との比較において、投影光学系１２におけるものよりも著しく短い。更に、投影光学系７０では、図２８に記載の図におけるミラーＭ２は十分に明瞭に目視可能に凹である。投影光学系７０は、入射瞳の正の後側焦点を有する。投影光学系７０内の第１の瞳平面は、ミラーＭ２の領域に配置され、従って、ミラーＭ２の反射面は、開口絞りの形態を取り入ることができる。

投影光学系７０における中間像平面７１は、ミラーＭ６に隣接して配置される。

一方でミラーＭ１とＭ６、他方でＭ３とＭ６は、背中合わせに配置される。

投影光学系７０のミラーＭ１からＭ６の反射面の光学データは、図４に記載の投影光学系に関する表に対応する以下の表から推定することができる。

（表）

（表）

（表）

投影光学系７０によって結像される図２９に記載の物体視野９は、ここでもまた、ｙｚ平面と平行に延びる鏡面対称平面３１に関して鏡面対称であり、ｘにおいて偶数のべき数を有する項は、同様に専ら投影光学系７０のミラーＭ１からＭ６の反射面の自由曲面記述に寄与する。

図２９に記載の物体視野９は、図１８に記載の物体視野９に類似する。図１８に記載の物体視野９おいて弓形に延びる長手辺境界とは対照的に、図２９に記載の物体視野９には、曲折して延びる長手辺境界線７２、７３が存在する。従って、図２９に記載の物体視野９は、２つの台形の半視野７４、７５の合成体と理解することができ、図２９の半視野７４は、鏡面対称平面３１の左に示し、半視野７５は、鏡面対称平面３１の右に示している。図２９に記載の物体視野９は、図１８に記載の物体視野９と同様に、ｘｚ平面と平行に延びる鏡面対称平面５５に対しても鏡面対称である。

図２９に記載の物体視野９の最小横手長さＹＳ_mimは、鏡面対称平面３１の高さの位置に存在する。図２９に記載の物体視野９は、２つの境界線２９、３０の高さの位置に最大横手長さＹＳ_maxを有する。図２９に記載の物体視野９における比ＹＳ_mim対ＹＳ_maxは、０．５である。

図２９に記載の物体視野９は、視野ファセットミラー４９の矩形の視野ファセット５０によってほぼ照明することができる。

図３０は、各場合に相対値が個々の等高線に関連付けられたある一定の等高線推移にある半視野７５にわたるテレセントリック性値の推移を示している。最大テレセントリック性値は約３である。テレセントリック性値は、ｍｒａｄで測定された照明光３の光束焦点の像平面１４上への垂直入射からの逸脱として定められる。

図３１は、同様に半視野７５にわたる歪曲値を同じく等高線図に示している。歪曲は、約０ｍｍの最小値と約２．２ｍｍの最大値の間で変化する。

図３２は、半視野７５にわたる波面値を同じく等高線図に示している。この波面値は、約１２ｍλの最小値と約２８ｍλの最大値の間で変化し、λは、１３．５ｎｍの照明光３の波長を表す。

鏡面対称平面３１に関する半視野７４内のテレセントリック性、歪曲、及び波面の推移は、図３０から図３２に示しているものに対して鏡面対称に示されている。

微細構造化構成要素又はナノ構造化構成要素を生成するために、投影露光系１は以下の通りに使用される。最初に、レチクルとウェーハが準備される。次に、レチクル上の構造が投影露光系１を用いてウェーハの感光層上に投影される。更に、感光層を現像することによってウェーハ上に微細構造がもたらされ、すなわち、微細構造化構成要素が生成される。

投影露光系１は、スキャナとして実施される。この場合に、レチクルは、投影露光中にｙ方向に連続して変位する。代替的に、レチクルがｙ方向に段階的に変位するステッパとしての構成も可能である。

投影露光系１がスキャナとして構成される場合には、走査方向は、物体視野９の横手寸法と平行に延びる。

３ 照明光
９ 物体視野
１０ 照明光学系
１１ 物体平面
１３ 像視野
１４ 像平面

Claims (33)

1. 物体平面（１１）の物体視野（９）を像平面（１４）の像視野（１３）内に結像する複数のミラー（Ｍ１からＭ６；Ｍ１からＭ８）を備えた結像光学系（１２；３２；３８；４４；６９；７０）であって、
   ミラー（Ｍ１からＭ６；Ｍ１からＭ８）のうちの少なくとも１つの反射面が、回転対称関数によって記述することができない自由曲面として構成され、
   物体視野（９）が、１よりも大きいアスペクト比（ｘ／ｙ）を有し、長手寸法（ｘ）が、長手辺に沿って延び、横手寸法（ｙ）が、短幅辺に沿って延び、
   前記物体視野（９）の最小横手寸法ＹＳ_mimと最大横手寸法ＹＳ_maxとの０．９よりも小さい比、
   を特徴とする結像光学系。
2. 物体平面（１１）の物体視野（９）を像平面（１４）の像視野（１３）に結像する複数のミラー（Ｍ１からＭ６）を備えた結像光学系（６９）であって、
   物体視野（９）及び／又は像視野（１３）が、鏡面対称視野形態から逸脱する、
   ことを特徴とする結像光学系。
3. 前記ミラー（Ｍ１からＭ６）のうちの少なくとも１つに関する反射面が、回転対称関数によって記述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２に記載の結像光学系。
4. 前記物体視野（９）は、アスペクト比を有し、
   前記物体視野（９）は、１よりも大きいアスペクト比（ｘ／ｙ）を有し、長手寸法（ｘ）が、長手辺に沿って延び、横手寸法（ｙ）が、短幅辺に沿って延び、
   前記ミラー（Ｍ１からＭ６）の前記反射面は、前記物体視野（９）の前記長手寸法（ｘ）において奇数のべき数を有する項を有する面関数によって記述することができる、
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の結像光学系。
5. 物体平面（１１）の照明視野（９）を照明するための照明光学系（１０）であって、
   照明視野（９）が１よりも大きいアスペクト比を有し、かつ長手寸法（ｘ）が長手辺に沿って延び、かつ横手寸法（ｙ）が短幅辺に沿って延びるようなに照明光（３）を誘導する照明光学系（１０）の構成要素の構成を備え、
   物体視野（９）の最小横手寸法ＹＳ_mimと最大横手寸法ＹＳ_maxとの０．９よりも小さい比、
   を特徴とする照明光学系。
6. 前記照明光（３）を誘導する照明光学系（１０）の前記構成要素のうちの少なくとも１つの反射面が、回転対称関数によって記述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５に記載の照明光学系。
7. 前記物体又は照明視野（９）は、
   曲線（４１；４６；６３）と、
   前記曲線（４１；４６；６３）に相対する長手線（４０；４５；６４）と、
   前記曲線（４１；４６；６３）と前記長手線（４０；４５；６４）の２つの端部を各場合に接続する２つの境界線（２９，３０）と、
   によって境界が定められる、
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光学系。
8. 前記曲線（４１；４６；６３；２７；４３；４５）は、部分円の形態を有することを特徴とする請求項７に記載の光学系。
9. 前記曲線（２７，２８；４５，４６，５３，５４）は、最大で３００ｍｍである半径を有することを特徴とする請求項８に記載の光学系。
10. 前記曲線（４１；４３）に相対する前記長手線（４０；４２）は、真っ直ぐに延びることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の光学系。
11. 前記曲線（２７；４５；５３；６３）に相対する前記長手線（２８；４６；５４，６４）は、湾曲に延びることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の光学系。
12. 湾曲に延びる前記長手線（２８；４５；５３；６３）は、弓形に延びることを特徴とする請求項１１に記載の光学系。
13. 前記曲線（４６；２７）に相対する前記長手線（４５；２８）は、部分円の形態で延びることを特徴とする請求項１２に記載の光学系。
14. 前記曲線（４６；２７）に相対する前記長手線（４５；２８）は、最大で３００ｍｍである半径を有することを特徴とする請求項１３に記載の光学系。
15. 前記物体又は照明視野（９）は、楔形態を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光学系。
16. 前記物体又は照明視野（９）は、２つの台形の半視野（７４，７５）から構成されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光学系。
17. 前記物体又は照明視野（９）は、狭窄部を有することを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の光学系。
18. 前記結像光学系（１２；３２；３８；４４；６９；７０）は、少なくとも６つのミラー（Ｍ１からＭ６；Ｍ１からＭ８）を有することを特徴とする請求項１から請求項４又は請求項７から請求項１７のいずれか１項に記載の光学系。
19. 前記結像光学系（３８）は、厳密に８つのミラー（Ｍ１からＭ６；Ｍ１からＭ８）を有することを特徴とする請求項１８に記載の光学系。
20. 最大で１ｎｍ（ｒｍｓ値）である前記物体視野（９）内の波面誤差を特徴とする請求項１から請求項４又は請求項６から請求項１９のいずれか１項に記載の結像光学系。
21. 反射面を備えた複数の視野ファセット（１８；５０）を有する視野ファセットミラー（６；４９）と、
    前記視野ファセットミラー（６；４９）の前記視野ファセット（１８；５０）の結像を前記照明視野（９）において重ねるための後続光学系（７，８）と、
    を特徴とする請求項５から請求項１７のいずれか１項に記載の照明光学系。
22. 前記視野ファセット（１８；３３；５０；５６）のうちの少なくとも１つの前記反射面は、前記照明視野（９）と幾何学的に類似した方式で構成されないことを特徴とする請求項２１に記載の照明光学系。
23. 前記視野ファセット（５０）のうちの少なくとも１つの前記反射面の境界が、矩形であることを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の照明光学系。
24. 前記視野ファセット（１８）のうちの少なくとも１つの前記反射面の境界が、弓形であることを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の照明光学系。
25. 前記視野ファセット（５６）のうちの少なくとも１つの前記反射面の境界が、樽形であることを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の照明光学系。
26. 前記視野ファセット（３３）のうちの少なくとも１つの前記反射面の境界が、真っ直ぐに延びる長手辺（３６）と弓形に延びる長手辺（３７）とで構成されることを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の照明光学系。
27. 前記視野ファセットミラー（６）のベース平面（ｘｙ）上への前記視野ファセット（１８）のうちの少なくとも２つの前記反射面の投影面が、以下のパラメータ：
    サイズ、
    形態、
    向き、
    のうちの少なくとも１つに関して異なることを特徴とする請求項２１から請求項２６のいずれか１項に記載の照明光学系。
28. 請求項５から請求項２７のいずれか１項に記載の照明光学系（１０）と、
    ＥＵＶ光源（２）と、
    を有することを特徴とする照明系。
29. 請求項２８に記載の照明系と、
    物体視野（９）を像視野（１３）に結像するための請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の結像光学系（１２；３２；３８；４４；６９；７０）と、
    を有することを特徴とする投影露光系。
30. 前記照明光学系（１０）は、該照明光学系（１０）によって照明される照明視野（９）が、前記結像光学系（１２；３２；３８；４４；６９；７０）の物体視野（９）を完全に包含するように構成されることを特徴とする請求項２９に記載の投影露光系。
31. 前記照明視野（９）は、前記物体視野（９）の面積よりも最大で５％大きい面積を有することを特徴とする請求項３０に記載の投影露光系。
32. 微細構造化構成要素を製造する方法であって、
    レチクルとウェーハを準備する段階と、
    請求項２９から請求項３１のいずれか１項に記載の投影露光系（１）を用いて前記レチクル上の構造を前記ウェーハの感光層上に投影する段階と、
    前記ウェーハ上に微細構造を製造する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
33. 請求項３２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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