JP2019514058A - 投影レンズのための減衰フィルタ、投影露光装置のための減衰フィルタを有する投影レンズ、及び投影レンズを有する投影露光装置 - Google Patents

Abstract

減衰フィルタ（ＡＦ、ＡＦ’、ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３）は、マイクロリソグラフィ投影露光装置（ＷＳＣ）の投影レンズ（ＰＯ、ＰＯ’）内の指定可能な局所分布に従った１５０ｎｍから３７０ｎｍまでの波長範囲からの指定された作動波長を有する紫外放射線（ＬＲ１Ｉ、ＬＲ２Ｉ）の強度の定められた減衰に向けて構成される。減衰フィルタは、基板（ＳＵ、ＳＩＴ）と吸収層（ＡＬ）を有する。基板は、作動波長で十分に透過性である。吸収層は、基板上に配置され、かつ使用区域（ＵＡ）の異なる場所（Ｚ１、Ｚ２）での指定可能な局所分布に従って作動波長の入射紫外放射線を様々な程度まで吸収する。減衰フィルタは、基板にわたって局所的に変化する紫外放射線の吸収によって引き起こされる基板の局所変動加熱に起因する減衰フィルタを通過した紫外放射線（ＬＲ１０、ＬＲ２０）内の熱誘導波面変動誤差を低減又は回避するように設計される。基板（ＳＵ）の厚み（ＴＳ）は、１００μｍよりも小さい。【選択図】図３

Description

本発明は、投影レンズのための減衰フィルタ、投影露光装置のためのそのような減衰フィルタを有する投影レンズ、及びこのタイプのマイクロリソグラフィ投影レンズを有する投影露光装置に関する。

今日では、半導体構成要素及び例えばフォトリソグラフィマスクのような他の微細構造化構成要素を生成するのに使用されるのは、主としてマイクロリソグラフィ投影露光方法である。この場合に、結像される構造のパターン、例えば、半導体構成要素の層の線パターンを担持又は形成するマスク（レチクル）又は他のパターン化デバイスが使用される。パターンは、投影露光装置内の照明系と投影レンズとの間で投影レンズの物体平面の領域に配置され、照明系によって供給される照明放射線によって照明される。パターンによって修正された放射線は、投影放射線の形態で投影レンズを通って進行し、投影レンズは、このパターンを露光されるウェーハ上又は露光される基板上に縮小スケールで結像する。ウェーハの面は、物体平面に対して光学的に共役な投影光の像平面に配置される。ウェーハは、一般的に感放射線層（レジスト、フォトレジスト）で被覆される。

投影露光装置の開発での目的のうちの１つは、一層小さい寸法を有する構造をリソグラフィによってウェーハ上に製造することである。例えば、半導体構成要素の場合に、より小さい構造はより高い集積密度をもたらし、一般的にこの高い集積密度は、製造された微細構造化構成要素の性能に対して好ましい効果を有する。この目的のためには、良好な結像性能を有する投影レンズが必要である。

結像される構造の小さいサイズ、製造される構造の益々小さいサイズ、投影レンズの最終サイズ、及び他の制限ファクタが特定の問題をもたらす。一例として、投影レンズ内で光学近接効果として公知であるものが発生する可能性がある。この効果は、生成される構造において、この構造をマスク上に結像される構造の関連形態から典型的方式で偏位させる可能性がある。光学近接効果を補正するために、ＤＥ １０ ２００７ ０２１ ６４９ Ａ１は、投影レンズの瞳平面の領域内への設置に向けて透過フィルタの形態で設計され、瞳空間座標の関数として変化する透過率を示す光減衰フィルタを開示している。

ＤＥ １０ ２００７ ０２１ ６４９ Ａ１ ＷＯ ２０１４／１３９７１９ Ａ１

本発明の目的は、従来技術と比較して改善され、投影レンズの結像性能の改善に可能であれば望ましくない２次効果を引き起こすことなく寄与することができる序論に示したタイプの減衰フィルタを設計することである。更に、そのような減衰フィルタを有する投影レンズ及びそのような投影レンズを有する投影露光装置を提供することが目的である。

これらの目的は、請求項１に記載の特徴を含む減衰フィルタ、請求項１２に記載の特徴を含む投影レンズ、及び請求項１５に記載の特徴を含む投影露光装置によって達成される。

有利な展開は、従属請求項に指定されている。全ての請求項の文言は、引用によって本明細書の内容に組み込まれている。

本発明による減衰フィルタは、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影レンズ内の１５０ｎｍ（１５０ナノメートル）から３７０ｎｍまでの波長範囲から指定された作動波長を有する紫外線(ultraviolet radiation)の強度の指定可能な局所分布に従って定められた減衰に向けて構成される。

紫外線を使用するマイクロリソグラフィのための典型的な放射線源は、３６５ｎｍの作動波長(working wavelength)を有する水銀灯、２４８ｎｍの作動波長を有するＫｒＦエキシマレーザ、１９３ｎｍの作動波長を有するＡｒＦエキシマレーザ、及び１５７ｎｍの作動波長を有するＦ₂エキシマレーザである。３７０ｎｍから３１５ｎｍの範囲を多くの場合に近ＵＶ範囲と呼び、３１５ｎｍから２８０ｎｍの範囲を多くの場合に中間ＵＶ範囲と呼び、２８０ｎｍから２００ｎｍの範囲を多くの場合に深ＵＶ範囲（ＤＵＶ）と呼び、２００ｎｍから１５０ｎｍの範囲を多くの場合に真空ＵＶ範囲（ＶＵＶ）と呼ぶ。

特殊な変形では、減衰フィルタは、上述の波長範囲の一部だけの又はそのうちの１つの指定作動波長を有する紫外線の強度の定められた減衰に向けて設計される。

局所分布は、例えば、減衰フィルタを測定することなく投影レンズの特性により、かつ投影レンズの計測特性と望ましい特性との比較から局所分布を決定することによって指定することができる。

減衰フィルタは、基板と吸収層を有する。基板は、指定作動波長で十分な透過性を有する。基板が吸収層を担持するように、吸収層は基板上に配置される。吸収層は、指定作動波長の入射紫外線を使用区域の異なる場所で指定可能な局所分布に従って異なる程度で吸収する。その結果、透過特性に場所依存方式で影響を及ぼすことができる。

この場合に、十分な透過性は、基板が指定作動波長の入射紫外線の少なくとも９０％、特に少なくとも９５％、好ましくは少なくとも９９％を透過させることができることを意味することができる。理想的には、基板による紫外線の「不要な」吸収が発生することができないように吸収層は殆ど入射紫外線だけを吸収しなければならない。それによって高い照明強度を可能にし、従って、高ウェーハ収量及び費用効果的な半導体チップ製造を可能にすることができる。

吸収層の吸収強度は、例えば、０．１％から１％まで、例えば、０％から２０％まで、特に０％から１０％の範囲で連続的又は段階的に変化することが可能である。２０％の最大吸収率では、１つの場所で入射紫外線の最大でも２０％しか吸収されず、その結果、大きい分量の紫外線が減衰フィルタを通過することができる。

基板は、吸収層の担体として機能し、その結果、吸収層は非常に薄くすることができ、従って、脆弱で非自立型のものでよい。吸収層は、基板の入射側、すなわち、紫外線が基板に入射するか又は基板に進入する側に配置することができる。これに代えて、吸収層は、入射側と反対の基板の射出側、すなわち、紫外線が基板を射出する側に配置することができる。吸収層は、入射側と射出側の両方に存在させることも可能である。吸収層は、基板面上にそれとの直接接触状態で付加するか又は１又は２以上の層を間に挟んで基板から分離することができる。

使用区域(used area)は、減衰フィルタのうちで作動中に紫外線が通過する領域である。使用区域は、基板の面全体に対応するか又は基板の部分面だけに対応することが可能である。特に、減衰フィルタは、投影レンズ内への減衰フィルタの取り付けに向けて使用区域以外で基板に係合することができる取り付け構造を有することができる。基板の面区域又は使用区域の直径は、１０ｍｍ（１０ミリメートル）、特に２０ｍｍ、特に３０ｍｍ、特に８０ｍｍから４００ｍｍ、特に３００ｍｍまでとすることができる。使用区域は、例えば、丸いコーナを有する矩形、腎臓形、円形、又は楕円形の形状にあるとすることができる。

主張する発明により、減衰フィルタは、基板にわたって局所的に変化する紫外線の吸収率(absorption)によって引き起こされる基板の局所変動加熱に起因する減衰フィルタを通過した紫外線内の熱誘導波面変動誤差を低減又は回避するように設計される。言い換えれば、主張する発明による減衰フィルタでは、減衰フィルタを通過した紫外線内に熱誘導される波面変動誤差を少なくとも部分的に補償するか又は全面的に防止することができる特殊対策が講じられる。

紫外線の局所変化吸収率は、吸収層の局所変動加熱をもたらす場合があり、その結果、基板の局所変動加熱をもたらす可能性があることが見出されている。場所依存様式で変化する基板の加熱は、基板の熱膨張率及び／又は基板の屈折率の温度依存性に起因して、通過紫外線の位相又は波面に対して場所依存の影響を有する可能性がある。物体平面内の１つの点から像平面に進行する紫外線の投影ビーム光線は波面を形成する。場所依存様式で変化する基板の加熱に起因して、減衰フィルタを各々異なる場所で通過する光線は、その位相に対する異なる影響を受ける可能性がある。その結果、通過紫外線の波面は、入射紫外線の波面から偏位する可能性がある。本明細書では、仕様によって指定された波面からの通過紫外線の波面の偏位を波面変動誤差と呼び、この誤差は、許容することができない結像誤差をもたらす可能性がある。この仕様は、益々小さい寸法を有する構造の製造の一部として益々狭くなっており、その結果、これまでは問題ではなく、従って、考慮に入れられなかった偏位も今日ではもはや許容することができない。本発明による減衰フィルタは、その構造によって熱誘導波面変動誤差の低減又は完全な防止を可能にする。

減衰フィルタは、更に、投影レンズ内の他の要素によって引き起こされる波面変動誤差を補正するように設計することができる。

マイクロリソグラフィ投影レンズは、投影レンズの光学要素の非常に正確な製造を要求する。この場合の問題は、取りわけ、光学要素が組み立てられた状態になるまでこれらの光学要素を十分な精度によって作動波長で測定することができないことである。多くの場合に、この段階で事後補正に対して残っているのは、投影レンズの非常に複雑な部分分解及び光学要素の後処理しかない。しかし、そのような製造の不正確性又は製造誤差はまた、減衰フィルタを使用することによっても事後補正することができる。減衰フィルタを使用すると、投影レンズの最初の組み立て及び調節の後のドリフト効果又は寿命効果（例えば、汚濁又は劣化）を同じく補正することができる。

減衰フィルタでの反射による紫外線の強度の減衰率は、吸収率と比較して有利に低いか又は無視することができ、これは、特に迷光の回避及び／又は減衰フィルタの高積分透過率が望ましい用途に対して有利である可能性がある。特に、減衰フィルタは、反射を低減又は回避するために少なくとも１つの反射防止層を有することができる。

主張する発明の文言により、基板の厚みは１００μｍ（１００マイクロメートル）よりも小さい。厚みは、例えば、最大で９０μｍ又はそれよりも小さく、最大で８０μｍ又はそれよりも小さく、最大で７０μｍ又はそれよりも小さく、最大で６０μｍ又はそれよりも小さく、最大で５０μｍ又はそれよりも小さいとすることができる。厚みは、特に最大で２０μｍ、好ましくは最大で１０μｍとすることができる。従って、基板は、従来のフィルタの基板と比較して比較的薄くなければならない。

比較的小さい基板厚により、基板の熱膨張率は、いずれかが存在したとしても絶対値で比較的低い。その結果、基板の局所変動加熱に起因する基板の様々な場所でのいずれの熱膨張率も比較的僅かにすることができる。更に、基板を通過する紫外線に対する貫通経路長によって一般的に温度に依存する基板の屈折率の変化がもたらされる。貫通経路長は、一般的に基板厚程度のサイズのものになり、従って、比較的小さい基板厚では比較的小さい。その結果、基板の局所変動加熱に起因する基板の異なる場所での屈折率の差は低い効果のみを有する。更に、特に基板の熱膨張は、いずれかが存在する場合に、減衰フィルタの取り付けとそれに関連付けられた基板のクランプとの組合せで基板の入射側及び／又は射出側の面の湾曲をもたらす可能性がある。それによって各々互いに対して異なる場所で基板を通過する光線の横オフセットがもたらされる可能性がある。光線オフセットは、典型的には、基板厚に依存することになり、従って、比較的小さい基板厚では比較的小さくなる。従って、小さい基板厚は、減衰フィルタを通過した紫外線内のいずれの外乱的な熱誘導波面変動誤差も根本的に回避するか又は少なくとも小さく保つことを可能にする。

基板の厚みは、好ましくは少なくとも５μｍ、好ましくは少なくとも１０μｍである。従って、基板は、製造中、投影レンズ内への設置中、投影レンズでの使用中の外的影響に対して耐性を有するか又はロバストである。一例として、投影レンズのフラッシング又はポンピング中に減衰フィルタに対する作用を有する可能性があるガス流れ（空気又は窒素）が存在する可能性がある。外的影響に対する耐性は、基板の十分な厚みによって強化することができる。

基板は可撓性膜とすることができる。しかし、基板は、好ましくは、寸法的に安定したものである。言い換えれば、基板は、その形状に関して、例えば、重力のような外的影響に対する耐性を有するか又は外的影響の作用下で形状を維持する。寸法的に安定した基板は、取り扱うことが容易である。基板は、有利には板とすることができる。板は、例えば、平行平面板とすることができる。

基板の厚みは、取りわけ、投影レンズのビーム経路内で指定された設置位置に依存して選択するか又は設置位置の領域内の光学条件に適応するのを好適とすることができる。これは特に、後の結像性能補正の目的で指定設置位置に光学要素がない状態で最初に計算された投影レンズ内に減衰フィルタを換装構成要素の形態で挿入することが意図される用途では真である。この場合に、減衰フィルタは、投影レンズ内の光路長及び／又はビーム経路において可能な限り小さい変化しかもたらしてはならない。この変化は可能な限り小さくなければならず、その結果、投影レンズ内に既存の操作特徴を用いて（例えば、変位可能レンズなどを変位させることにより）補償することができる。この点に関して、平行な放射線の領域内、例えば、瞳平面又は光学的にそれに近い設置位置は、視野平面に近い（例えば、視野平面、像平面、又はいずれかの中間像に近い）設置位置よりも耐性が高いことが計算によって示されている。瞳平面の領域内の設置位置では、許容基板厚は、例えば、１０μｍから５０μｍまで、又は９０μｍ又は１００μｍの範囲にあるとすることができる。中間箇所（瞳平面と最も近い視野平面との間又は視野平面の近く）での設置位置では、かなり小さく、例えば、５μｍから最大で３０μｍ又はそれよりも小さい範囲の最大基板厚が好ましい。

本発明の展開では、基板の厚みは局所的に変化し、厚み変化は、基板にわたって局所的に変化する吸収率に適応される。その結果、序論部分に示した熱誘導波面変動誤差を根本的に解消することができる。露光作動中に、局所厚み変化は、一般的に吸収層及び基板の局所変動加熱を実質的に決定することになる入射紫外線の典型的な強度に適応させることができる。厚み変化は、例えば、イオンビームを用いて基板を処理することによって基板内に導入することができる。この工程は、基板のナノ非球面化と呼ぶことができる。基板の片側は平面とすることができ、他方の側は面変形を有することができ、又は両側が面変形を有することができる。局所厚み変化は、例えば、イオンビーム処理を用いた処理−技術的に達成可能な０．１ｎｍから１０ｎｍの範囲、特に１ｎｍから１０ｎｍの範囲にあるとすることができる。

本発明の展開では、減衰フィルタは、吸収層とは別個のものであり、例えば、基板と吸収層の間、又は吸収層の基板から離れた側、又は基板の吸収層と反対側に配置することができる波面補正層を有する。波面補正層は、指定作動波長で１よりも大きい屈折率を有する補正層材料で部分的に又は完全に構成される。波面補正層の厚み、すなわち、補正層厚みは、基板にわたって局所的に変化する。厚み変化は、基板にわたって局所的に変化する吸収率に適応される。その結果、序論部分に示した熱誘導波面変動誤差を解消することができる。局所厚み変化は、露光作動中の入射紫外線の典型的な強度に適応させることができる。波面補正層は、指定作動波長で有利に十分な透過性を有する。波面補正層は、基板及び／又は吸収層の面の上にこれらと直接接触状態で付加することができ、又は基板及び／又は吸収層からこれらの間に１又は２以上の層を間に挟んで分離することができる。局所厚み変化は、例えば、イオンビーム処理を用いた処理−技術的に達成可能な０．１ｎｍから１０ｎｍの範囲、特に１ｎｍから１０ｎｍの範囲にあるとすることができる。基板は、波面補正層の担体として機能し、その結果、波面補正層を非常に薄くすることができ、従って、脆弱で非自立型のものでよい。

局所変化基板厚を有する基板の構成又は基板にわたって局所的に変化する補正層厚みを有する別個の波面補正層との組合せでの基板の構成は、基板厚が１００μｍよりも小さい場合に、吸収層とは無関係に、投影レンズ内の他の要素によって引き起こされる波面変動誤差を補正するのに有利とすることができ、特許可能な発明を表すことができる。言い換えれば、吸収層は省くことができる。そのような構成要素を波面補正フィルタと呼ぶことができる。

比較的小さい厚みは、投影レンズ内のあらゆる自由位置での波面補正フィルタの配置を可能にする。基板厚の局所変化及び／又は波面補正層が存在する場合の補正層厚みの局所変化は、例えば、波面補正フィルタを測定することなく投影光の特性により、更に投影レンズの計測特性と望ましい特性との比較から局所厚み変化を決定することによって指定することができる。減衰フィルタに関して、特に基板及び波面補正層に関して上記に示したこと及び下記で説明することは、波面補正フィルタにも適用される。

従って、本発明の開示は、取りわけ、例えば、マイクロリソグラフィ投影露光装置の投影レンズ内の１５０ｎｍから３７０ｎｍまでの波長範囲から指定された作動波長を有する紫外線の波面の波面変動の指定可能な局所分布に従って定められた補正のための波面補正フィルタであって、作動波長で十分な透過性を有し、更に使用区域内で局所変化基板厚を有する基板を含み、少なくとも使用区域内の基板厚が１００μｍよりも小さい（又は使用区域のあらゆる箇所において１００μｍ又はそれよりも大きくない）波面補正フィルタ表現することができる主題にも関する。波面補正フィルタを波面補正要素と呼ぶ場合もある。薄い基板は、例えば、一方の基板面又は両方の基板面上で非球面化することができる。従って、基板面のうちの少なくとも一方を回転対称又は回転非対称な非球面とすることができる。

吸収層は、少なくとも使用区域にわたって一定の層厚を有することができ、この場合に、吸収層の局所変化吸収強度は、異なる場所に入射する紫外線を異なる程度で吸収する吸収層の材料によって発現させることができる。言い換えれば、吸収中心の密度又は濃度を様々な場所で異なるサイズのものにすることができる。

しかし、好ましくは、吸収層は、指定波長の入射紫外線を吸収し、更に場所とは無関係にほぼ等しいか又は均一な吸収層材料有する。吸収層の吸収層厚みは、吸収層の対応する厚み変化によって吸収率の変化が得られるように指定可能な局所分布に従って基板にわたって変化する。この場合に、吸収層厚みは、領域的に値ゼロまで降下することができ、吸収層のない使用区域の領域の存在をもたらす。吸収層材料は、指定作動波長で吸収率の所要の変化を実質的に吸収層材料の層厚によって設定することができるような有効断面を有するように選択される。吸収層厚みは、好ましくは、連続的に変化する。

本発明の展開では、吸収層は、金属、炭化物、及び／又は金属酸化物で部分的に又は完全に構成される。これらの材料を使用すると、局所変化方式で小さい厚み変化によって吸収層の吸収強度を望み通りに設定することができる。例えば、１５０ｎｍから３７０ｎｍまでの波長範囲の紫外線を比較的強く吸収するチタン（Ｔｉ）のような金属では、処理−技術手段によって比較的良好に設定可能な０％から２０％の範囲の吸収厚は、それが局所的に閉塞状態にある必要がないことで達成することができる。局所的に閉塞状態にないということは、例えば、決定された場所での吸収率を望ましい値に設定するために、１０μｍから１００μｍの範囲の直径を有する島状金属を５０ｍｍから２００μｍの範囲の距離に設けることができることを意味する。一例として、１４ｎｍの層厚を有するチタン層の場合に、約１％から２％までの局所面カバレージによって１％の吸収率を局所的に達成することができる。そのような層は、ディザ構造と同じく機能することができ、例えば、スクリーン印刷を用いて製造することができる。特に、１５０ｎｍから３７０ｎｍまでの波長範囲からの紫外線に対して長期耐性を有する材料を選択しなければならない。

本発明の展開では、吸収層は、五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）、及び／又は酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）で部分的に又は完全に構成される。吸収層に対するこれらの強吸収性材料のうちの１又は２以上のものの使用は、入射紫外線のほぼゼロの吸収率（小さい層厚又は吸収層のない基板領域）から１又は２以上のパーセントの高い吸収率までの望ましい吸収率の全スペクトルを２０ｎｍ、１０ｎｍ、５ｎｍ、又はそれ未満の最大吸収層厚みによって網羅することを可能にする。この場合に、吸収層は、存在する場合は上述の吸収層のない使用区域という例外を用いて局所的に閉塞状態にあるか又は１００％の局所面を有することができる。特に、五酸化タンタル及び酸化ハフニウムは、１９３ｎｍの作動波長に特に適し、酸化アルミニウムは１５７ｎｍの作動波長に特に適している。

吸収層のこの小さい層厚は、更に別の利点として単純な構造の反射防止層を用いて吸収層を反射防止性のものにすることを可能にする。特に、吸収層の局所厚み勾配が一般的に非常に小さくなり、それによってコーティング面上の局所入射角に対して無視することができる影響のみを有するので、ほぼ均一な厚みを有する反射防止層によって均一な反射防止処理、すなわち、使用区域を通してほぼ均一な反射防止作用による反射防止処理が可能である。更に、これらの材料は、ＰＶＤ（物理蒸着）を用いて基板上に容易に付加することができる。更に、これらの材料は、真空ＵＶ範囲からの紫外線に対して優れた長期耐性を有する。五酸化タンタル及び酸化ハフニウムは、１９３ｎｍの作動波長に特に適し、酸化アルミニウムは１５７ｎｍの作動波長に特に適している。

本発明の展開では、基板は、合成石英ガラス（ＳｉＯ₂）（溶融シリカ）又は例えばＭｇＦ₂、ＣａＦ₂、又はＢａＦ₂のような結晶フッ化物で部分的に又は完全に構成される。これらの基板材料は、１５０ｎｍから３７０ｎｍまでの波長範囲からの作動波長を有する紫外線に対して高い透過性及び耐性を有する。特に、合成石英ガラス、ＭｇＦ₂、及びＣａＦ₂は、１９３ｎｍの作動波長に特に適しており、ＭｇＦ₂、ＣａＦ₂、又はＢａＦ₂は、１５７ｎｍの作動波長に特に適している。ＳｉＯ₂、ＭｇＦ₂、ＣａＦ₂、及びＢａＦ₂のような材料は、波面補正層に対する層材料としても使用される。更に、波面補正層では、１９３ｎｍ及び／又はそれよりも長い作動波長に対して酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）を使用することができる。

本発明の展開では、吸収層は、ドープされたガラスで部分的に又は完全に構成される。ガラスは、基板に関して上述した材料のうちの少なくとも１つ、特に石英ガラス及び／又はＣａＦ₂で部分的に又は完全に構成される。ガラスは、特に、例えば、セリウム（Ｃｅ）、イットリウム（Ｙ）、及び／又は鉛（Ｐｂ）のような希土類元素内の元素で、及び石英ガラスの場合は好ましくはセリウムでドープされたものとすることができる。

本発明の展開では、吸収層は、指定作動波長の入射紫外線を使用区域の周囲領域内又は周囲でのよりも使用区域の中央又は中心において強く吸収する。特に、吸収強度は、周囲領域内で値ゼロまで降下することが可能である。使用区域は、対称形態、特に回転対称形態を有することができる。従って、吸収強度は、対称形態を有することができる。

本発明による投影レンズは、１５０ｎｍから３７０ｎｍまでの波長範囲からの作動波長を有する紫外線を用いて投影レンズの物体平面に配置されたマスク又は別のパターン発生デバイスのパターンを投影レンズの像平面に結像するためのマイクロリソグラフィ投影露光装置での使用に向けて構成される。投影レンズは、レンズ要素又はミラーのような複数の光学要素を有する。光学要素は、物体平面と像平面の間に配置され、像平面は物体平面に対して光学的に共役である。更に、投影レンズは、本発明による減衰フィルタを少なくとも１つ有する。減衰フィルタは、作動中に、特に投影露光作動中に物体平面と像平面の間の投影ビーム経路に配置される。この場合に、投影像露光作動中に、パターンによって変化した紫外線は投影放射線の形態で投影レンズを通って進行し、本発明による減衰フィルタの使用区域上に入射してそれを通過する。紫外線は、投影レンズ内で光学要素による影響を受ける。減衰フィルタは、例えば、光学要素又はマスクの望ましくない２次効果を補正又は補償するために使用することができる。この目的に対して、減衰フィルタは、補正される構成要素と類似の位置又はそれに対して光学的に共役な投影ビーム経路内の位置に配置することができる。

減衰フィルタは、投影ビーム経路内で望ましい補正効果に関して異なる位置に配置することができる。本発明の展開では、投影レンズ内の物体平面と像平面の間に物体平面及び像平面に光学的にフーリエ変換された少なくとも１つの瞳平面が設けられる。減衰フィルタは、瞳平面内、その近く、又は瞳平面の領域に配置することができる。この場合に、瞳平面の近くに配置されるということは、減衰フィルタが投影ビーム経路に沿って物体平面、像平面、又は存在する場合は物体平面に対して光学的に共役な中間像平面よりも瞳平面に空間的に近いことを意味することができる。

投影レンズは、作動中に得られる像平面内の複素振幅が、仕様に則して望ましい像平面内の複素振幅に所与の許容範囲で一致する場合に良好な結像性能を与えることができる。像平面内の１つの点での複素振幅は、位相と絶対部分（又は絶対値）とを用いて表すことができる。複素振幅の位相は、多くの場合に波面としても表される。複素振幅の絶対部分のうちで、取りわけ、瞳平面にわたるそのプロファイルが重要である。瞳平面にわたるこのプロファイルは、投影レンズの射出瞳内の強度分布を表している。この強度分布は、全透過率を瞳の局所座標の関数として表す瞳透過率関数によって定量的に表すことができる。

瞳透過率関数又は投影レンズの射出瞳内の対応する強度分布は、瞳平面内又は投影ビーム経路内の瞳平面の近くに導入され、有効断面又は使用区域にわたって局所透過率プロファイル又は透過率変化を有する減衰フィルタによってターゲットを定めた様式で変更することができる。そのようなフィルタリングを時に瞳フィルタリング又はアポディゼーションと呼ぶ。このフィルタリングは、実質的に波面変動誤差又は位相に対する悪影響をもたらすことなく主張する発明による減衰フィルタを用いて可能である。

特に比較的高い開口を有する投影レンズでは、物体平面内の１つの点から発する様々な光線が異なる幾何学距離を進行し（実質的に等しい光路長で）、投影レンズのレンズ要素又は他の光学要素の光学面上に有意に異なる入射角で入射する。一般的に、光軸に沿って進行する光線又は全長にわたって光軸の比較的近くで進行する光線は、光凝集レンズ要素材料内で主としてレンズ要素の周囲において進行する光線よりも高い吸収を受ける。逆の場合に、特に周囲光線の場合に、光学面上で特に大きい入射角が発生する可能性があり、その結果、これらの光線に対しては、光学面を少なくとも近似的に直角に通過する光線に対してよりも一般的に高い反射損失がもたらされる。その結果、取りわけ、同じ物体点から発した異なる光線が、投影レンズを通るこれらの光線の経路上で異なる全透過率に「遭遇」することを見ることができる。この効果は、「瞳透過率」又は関連の瞳透過率関数によって表すことができる。

特に、１次の回折光が生成されない位相シフトマスク（「Ｌｅｖｉｎｓｏｎ」タイプ）を使用する場合に、結像ターゲット構造に対する瞳透過率関数の影響が際立つ可能性がある。そのようなマスクは、他の場合に常に発生するゼロ次の回折光が抑制されることで特に影響を受け易い。従って、異なる間隔を有する構造は、瞳強度分布内の変化が強い効果を示すことができるように、完全に分離した瞳領域を要求する可能性がある。透過マスクでは、構造間隔とは無関係に、ゼロ次の回折光のうちで同じ瞳透過率に遭遇する部分が常に寄与を行う。その結果、透過マスクは、瞳強度分布内の変化による影響をそれ程受けない傾向を有する。当然ながら、個々の事例では、特定の位相シフトマスクが、実際の透過マスクよりも重要ではない瞳領域を照明する場合も考えられる。

光学設計に起因する光学コーティングの層の製造の変化、レンズ要素材料内の変化、及び光学面上のいずれかの汚染である光学面での光線の面入射角（入射角）の変化は、瞳透過率関数の変化をもたらす可能性がある典型的な影響ファクタである。従って、そのような望ましくない効果を補償するための付加機能が必要である。特に、他の望ましくない２次効果を引き起こすことのないものが必要である。

一般的に、比較的小さい光線角度を有する光線は、投影レンズの光学要素を通る際に比較的大きい光線角度を有する光線よりも高い透過率に遭遇する。従って、吸収層が指定作動波長の入射紫外線を使用区域の周囲領域内よりも使用区域の中心において強く吸収する場合を有利とすることができる。この場合に、射出瞳内の透過率を均一にすることができる。

本発明の展開では、減衰フィルタは、構造的に交換可能な減衰フィルタの形態から構成される。従って、減衰フィルタを等しいか又は異なる吸収特性を有する別の減衰フィルタ、特に新しい減衰フィルタと交換することができる。この交換は、マスクの変化の場合及び／又はドリフト効果又は寿命効果が発生した場合に有利とすることができる。設置及び取り外しは再現可能に達成することができる。

上述のように、減衰フィルタは、投影レンズの新しい状態（製造業者による初期設置及び調節後の）において光学要素がまだ設けられていないか又は低い光学作用のみを有する代替要素（例えば、平行放射線の大きい領域内の薄い平面板）しか設けられていない設置位置でのその後の設置のための換装構成要素として提供することができる。減衰フィルタの設置による換装は、投影レンズの使用場所（すなわち、例えば、チップ製造業者の生産工場内）で実施することができる。

本発明による投影露光装置は、本発明による投影レンズの像平面の領域に配置された露光されるウェーハ又は基板を投影レンズの物体平面に配置されたマスク又は別のパターン発生デバイスのパターンの少なくとも１つの像に露光するように構成される。投影露光装置は、紫外線源の１５０ｎｍから３７０ｎｍまでの波長範囲から指定された作動波長を有する紫外線を受光し、パターンの上に向けられた照明放射線を成形するための照明系を有する。更に、投影露光装置は、パターンをウェーハ又は基板上に結像するための本発明による投影レンズを有する。この場合に、投影像露光作動中に、パターンによって変化した紫外線は、投影放射線の形態で投影レンズを通って進行し、本発明による減衰フィルタ上に入射してそれを通過する。

本発明の更に別の利点及び態様は、特許請求の範囲及び引き続き下記で図に基づいて説明する本発明の好ましい例示的実施形態の説明から明らかになる。

照明系と本発明の一実施形態による減衰フィルタを有する投影レンズとを含む投影露光装置の概略図である。 本発明によらない減衰フィルタの縦断面図である。 本発明による減衰フィルタの実施形態の縦断面図である。 図１の減衰フィルタに関連付けられてその吸収率及び透過率を場所の関数として示す図である。 図１からの減衰フィルタの平面図である。 本発明の更に別の実施形態による減衰フィルタの縦断面図である。 本発明の更に別の実施形態による投影レンズの概略図である。

図１からのマイクロリソグラフィ投影露光装置ＷＳＣは、照明系ＩＬＬと投影レンズＰＯとを有する。照明系ＩＬＬは、紫外線源ＬＳから紫外線を受光し、受光紫外線の少なくとも一部分からマスク又はパターン発生デバイスＭのパターンの上に向けられる照明放射線を成形するように構成される。投影レンズＰＯは、露光又はパターンをウェーハ又は基板Ｗ上に結像するように構成される。

図示の例示的実施形態では、紫外線源ＬＳは、ＡｒＦエキシマレーザを含み、１９３ｎｍの作動波長を有する紫外線を発生させるように構成される。照明系ＩＬＬ及び投影レンズＰＯは、１９３ｎｍの作動波長に向けて設計される。これに代えて、紫外線源は、３６５ｎｍの作動波長を有する水銀灯、２４８ｎｍの作動波長を有するＫｒＦエキシマレーザ、又は１５７ｎｍの作動波長を有するＦ₂エキシマレーザを含むことができる。従って、照明系及び投影レンズは、それぞれの作動波長に向けて設計することができる。

照明放射線は、露光作動中に照明系ＩＬＬの射出平面にある照明視野内に向けられ、照明系の射出平面と投影レンズＰＯの物体平面ＯＳとは一致する。照明放射線は、特定の照明パラメータによって特徴付けられ、光学的に照明系ＩＬＬと投影レンズＰＯとの間で射出平面又は物体平面ＯＳの領域に配置されたマスクＭ上に定められた形状及びサイズを有する照明視野内に入射する。マスクＭは、結像されるパターン又は構造を担持又は形成する。パターンによって変更された放射線は、投影放射線の形態で投影レンズＰＯを通って進行し、投影レンズは、このパターンを露光されるウェーハＷ上に縮小スケールで結像する。ウェーハＷの面は、投影レンズＰＯの物体平面に対して光学的に共役な投影レンズＰＯの像平面ＩＳに配置され、ウェーハＷのうちで少なくともこの面は、一般的に感放射線層ＲＥで被覆されることになる。

投影レンズＰＯは、多数の光学要素Ｌを有し、図１では、簡略化の目的で２つのレンズ要素しか示していない。代替実施形態では、多数の光学要素は、これに代えて又はこれに加えて、ミラー及び／又は少なくとも３つの光学要素を含むことができる。光学要素Ｌは、物体平面ＯＳと像平面ＩＳの間に配置される。投影放射線は、投影レンズＰＯ内で光学要素Ｌによる影響を受ける。

マスクＭと投影レンズの光学要素Ｌとの両方は、例えば、光学近接効果又は瞳透過率に悪影響を及ぼす効果のような望ましくない２次効果を引き起こす可能性がある。そのような２次効果を補償するために、投影レンズＰＯ内に少なくとも１つの減衰フィルタＡＦが設けられる。投影露光作動中に、投影放射線は投影レンズＰＯを通って進行し、減衰フィルタＡＦ上に入射してそれを通過する。原理的に、減衰フィルタは、物体平面ＯＳと像平面ＩＳの間の光軸ＯＡに沿う投影ビーム経路内で望ましい補正効果に関して異なる位置に配置することができ、特に補正される光学要素又はマスクと類似の位置、又はこれらに対して光学的に共役な位置に配置することができる。図１の例では、投影レンズＰＯ内で物体平面ＯＳと像平面ＩＳの間に少なくとも１つの瞳平面ＰＳが配置され、瞳平面ＰＳは、物体平面ＯＳ及び像平面ＩＳと光学的フーリエ変換状態にあり、減衰フィルタＡＦはこの平面に配置される。

図２に示す減衰フィルタＡＦ’’を参照して下記で説明するように、本発明によらない減衰フィルタは、補正中に、それ自体で望ましくない２次効果を引き起こす可能性がある。

減衰フィルタＡＦ’’は、基板ＳＵ’’と、その上に配置された吸収層ＡＬ’’とを有する。図２に破線に示すように、基板ＳＵ’’は原理的には平行平面であり、５ｍｍの厚みＴＳ’’を有する板である。吸収層ＡＬ’’の層厚ＴＡ’’は、基板にわたって局所的に変化し、その結果、投影露光作動中に入射する紫外線ＬＲ１Ｉ、ＬＲ２Ｉは、減衰フィルタＡＦ’’の様々な場所又は領域Ｚ１、Ｚ２において異なる程度で吸収される。本発明の場合には、吸収層ＡＬ’’は、場所Ｚ１よりも場所Ｚ２において比較的厚い。

投影露光作動中に、基板ＳＵ’’にわたって局所的に変化する紫外線ＬＲ１Ｉ、ＬＲ２Ｉの吸収率は、吸収層ＡＬ’’の局所変動加熱をもたらし、その結果、基板ＳＵ’’の局所変動加熱をもたらす。場所Ｚ１では、温度Ｔ１が確立されることになり、場所Ｚ２では、温度Ｔ１と比較して高い温度Ｔ２が確立されることになる。

比較的大きい基板厚ＴＳ’’に起因して、基板ＳＵ’’の熱膨張率ＥＸは絶対値において比較的大きい。その結果、基板ＳＵ’’の異なる場所Ｚ１、Ｚ２でのいずれかの熱膨張率ＥＸの差は、基板ＳＵ’’の局所変動加熱に起因して同じく比較的大きく、図２で見ることができるように、基板ＳＵ’’は、その形状に関して投影露光作動中に最初の平行平面形態から大きく偏位する。従って、指定作動波長で１よりも大きい屈折率を有する合成石英ガラス又は結晶フッ化物のような典型的な基板材料では、各々異なる場所Ｚ１、Ｚ２において減衰フィルタＡＦ’’を通過する光線ＬＲ１Ｉ、ＬＲ２Ｉは、減衰フィルタＡＦ’’を通した後にＥＸ程度の大きさの比較的大きい光路長差を有する。

これに加えて、基板ＳＵ’’を通過する紫外線の貫通経路長によって基板ＳＵ’’の一般的に温度に依存する屈折率の変化がもたらされる。貫通経路長は、一般的に基板厚ＴＳ’’程度のサイズのものであり、従って、比較的大きい基板厚ＴＳ’’では比較的大きい。その結果、基板ＳＵ’’の異なる場所Ｚ１、Ｚ２での屈折率の差もまた、基板ＳＵ’’の局所変動加熱に起因して、減衰フィルタＡＦ’’を各々異なる場所Ｚ１、Ｚ２において通した光線ＬＲ１０、ＬＲ２０間に比較的大きい光路長差をもたらす。この効果は、特に合成石英ガラスを基板材料とする場合に際立つ。

更に、基板ＳＵ’’の熱膨張率は、特に、基板ＳＵ’’で係合する取り付け構造ＭＯ’’による取り付けとそれに関連付けられた基板ＳＵ’’のクランプとの組合せで基板ＳＵ’’の入射側及び射出側の湾曲をもたらす。それによって各々互いに対して異なる場所Ｚ１、Ｚ２で基板ＳＵ’’を通過する光線ＬＲ１Ｉ、ＬＲ２Ｉの横オフセットＲＯＦがもたらされる。光線オフセットＲＯＦは、一般的に基板厚ＴＳ’’に依存し、従って、比較的大きい基板厚ＴＳ’’の場合は比較的大きい。この効果は、特にＣａＦ₂を基板材料とする場合に際立つ。

従って、場所に依存して変化する基板ＳＵ’’の加熱は、通過紫外線ＬＲ１０、ＬＲ２０の位相又は波面に対して比較的大きい影響を有し、それによって比較的大きい熱誘導波面変動誤差がもたらされ、その結果、許容することができない結像誤差がもたらされる。

波面変動誤差の原因に対するこれらの寄与の大きさの程度を推定するために、表１は、１９３ｎｍ波長での２つの可能な基板材料、特に合成石英ガラス（溶融シリカ）「石英」及びフッ化カルシウム（ＣａＦ₂）に関して、従来のアポディゼーションフィルタ（５ｍｍ厚という厚い平行平面基板（板）上で変化する厚みを有する吸収層）での経路長変化（［ｎｍ］を単位とする）への寄与と、同じアポディゼーション効果を有するが、本発明の例示的実施形態による構造（５０μｍ及び１０μｍの基板厚を有する）を有する減衰フィルタの場合の寄与との間の比較を示している。

結晶ＣａＦ₂は、石英ガラスのものよりも本質的に高い熱伝導性及び熱膨張率を有し、それに対して石英ガラスの場合の屈折率の温度依存性は、ＣａＦ₂の場合のものよりも有意に高く、反対の符号を有する。

（表１）

図３は、例えば、図１の投影レンズＰＯに使用することができる減衰フィルタＡＦの例示的実施形態を示している。減衰フィルタＡＦは、１５０ｎｍから３７０ｎｍまでの波長範囲から指定された作動波長を有する紫外線の強度の指定可能な局所分布に従って定められた減衰に寄与する。特に、減衰フィルタＡＦは、１９３ｎｍの作動波長に向けて設計される。

減衰フィルタＡＦは、基板ＳＵと吸収層ＡＬを有する。本発明の場合には、基板は、寸法的に安定した板である。基板は、全体的に合成石英ガラス、又は例えばＭｇＦ₂及び／又はＣａＦ₂のような結晶フッ化物から構成される。従って、基板ＳＵは、１９３ｎｍで十分な透過性を有する。基板ＳＵが吸収層ＡＬを担持するように、吸収層ＡＬは、基板ＳＵの入射側の平面基板面の直上に配置される。吸収層ＡＬは、１９３ｎｍの入射紫外線を使用区域ＵＡの異なる場所Ｚ１、Ｚ２において指定可能な局所分布に従って異なる程度で吸収する。

使用区域ＵＡは、投影露光作動中に紫外線が通過する減衰フィルタＡＦの領域である。使用区域ＵＡは、図３及び図５で見ることができるように基板の部分面に対応する。減衰フィルタは、減衰フィルタＡＦを投影レンズＰＯ内に取り付けるための取り付け構造ＭＯを有し、取り付け構造ＭＯは、使用区域ＵＡの外及びこれに加えて吸収層ＡＬの外で基板ＳＵ上に係合する。使用区域の面の直径は、例えば、５０ｍｍと５００ｍｍの間にある。使用区域ＵＡは、円形状を有するか又は光軸ＯＡに関して回転対称である。基板ＳＵも円形状を有するか又は回転対称である。代替実施形態では、使用区域、並びに基板は、達成されるべき目的に適応された異なる形態を有することができる。吸収層ＡＬの形態も同じく達成されるべき目的に適応され、図５に点線に示すように、本発明の場合には円形形状を有し、回転対称である。

図示の例示的実施形態では、減衰フィルタＡＦは、投影レンズＰＯの瞳透過率のアポディゼーション又はフィルタリングに寄与することが意図される。減衰フィルタＡＦの減衰強度又は吸収強度は、５％から２０％の範囲で連続的に変化しなければならず、透過率は、９５％から８０％の範囲で連続的に変化しなければならず、減衰フィルタＡＦは、入射紫外線を使用区域ＵＡの周囲領域内又は周囲Ｚ１でのよりも使用区域ＵＡの中央又は中心Ｚ２において強く減衰又は吸収されなければならず、又は中心Ｔ２でよりも周囲Ｚ１において強く透過されなければならない。この局所分布は、例えば、減衰フィルタＡＦを測定することなく投影レンズＰＯの瞳透過率を用いて、更に投影レンズＰＯの測定瞳透過率と望ましい瞳透過率との比較から局所分布を決定することによって指定することができる。

ここでは、吸収層ＡＬは、１９３ｎｍの入射紫外線を吸収し、場所に依存して殆ど等しいか又は均一な吸収層材料、本発明の場合には五酸化タンタル（１９３ｎｍでｋ＝０．７４の減衰係数を有する）で全体が構成される。吸収層ＡＬの厚みＴＡは、基板ＳＵにわたって指定可能な局所分布に従って局所的に、本発明の場合には中心Ｚ２での最大で２ｎｍと周囲Ｚ１での０．５ｎｍの間で連続的に変化する。この場合に、吸収層ＡＬは、１００％の局所区域カバレージを有するか又は閉塞状態にある。吸収層ＡＬの厚み変化に起因して、図４に見ることができるように、減衰フィルタＡＦの相対吸収率ＡＢの約２．４％と９．２％の間の変化が場所の関数として得られる。相応に透過率ＴＲは反対向きに変化する。特定の領域内の吸収強度が値ゼロまで降下することが意図される他の実施形態では、これらの領域内の吸収層厚みは値ゼロまで降下することができ、その結果、吸収層を持たない使用区域の領域が存在する。局所的に変化する厚みＴＡを有する吸収層ＡＬは、例えば、最初に一定の層厚を有する吸収層材料を基板ＳＵ上にＰＶＤを用いて付加し、次いで、異なる場所Ｚ１、Ｚ２において様々な量の吸収層材料を除去又は切除することによって製造することができる。更に、被覆方法を制御することによって最初から局所変化層厚を有する吸収層を付加することができる。

図２からの減衰フィルタＡＦ’’とは反対に、図３からの減衰フィルタＡＦは、それを通過した紫外線内のあらゆる熱誘導波面変動誤差が回避されるか又は既知の手法と比較して有意に低減されるように構成される。原理的に、熱誘導波面変動誤差は、紫外線が基板にわたって局所的に変化する方式で吸収されることによって引き起こされる基板ＳＵの局所変動加熱に起因してもたらされる可能性がある。

本発明の場合には、基板ＳＵの厚みＴＳは約１０μｍである。従って、基板は、外的影響に対して依然として耐性を有するか又はロバストである。比較的小さい基板厚ＴＳに起因して、基板ＳＵの熱膨張率は比較的低い。その結果、基板ＳＵの局所変動加熱に起因する基板ＳＵの様々な場所Ｚ１、Ｚ２での熱膨張率の差も比較的僅かである。更に、基板ＳＵの温度依存屈折率の変化も、基板ＳＵを通過する紫外線に対する比較的短い貫通経路長による以外はもたらされない。その結果、基板ＳＵの局所変動加熱に起因する基板ＳＵの様々な場所Ｚ１、Ｚ２での屈折率の差は低い効果のみを有する。更に、基板ＳＵの熱膨張率は絶対値で比較的低く、その結果、基板ＳＵの取り付けとの組合せで引き起こされる基板ＳＵの入射側及び射出側の面の湾曲も比較的小さい。更に、湾曲による影響を受ける光線は、比較的小さい基板厚ＴＳによる以外は横方向にオフセットされない。その結果、光線オフセットは比較的小さい。従って、小さい基板厚ＴＳは、減衰フィルタＡＦを通過した紫外線内のあらゆる熱誘導波面変動誤差を根本的に小さく保つことを可能にする。

更に、基板ＳＵの厚みＴＳは局所的に変化し、この厚み変化は、基板ＳＵにわたって局所的に変化する吸収率に適応される。特に、この場合の厚み変化は、露光作動中の入射紫外線の典型的な強度に適応され、更に予想されることになる基板ＳＵの１Ｋ（１ケルビン）程度の大きさの局所変動加熱に適応される。本発明の場合には、基板ＳＵの厚みＴＳは、周囲Ｚ１で１０μｍ、中心Ｚ２で０．２ｎｍ未満である。その結果、熱誘導波面変動誤差を根本的に解消することができる。局所的に変化する厚みＴＳを有する基板ＳＵは、例えば、平行平面板から始めて、イオンビームを用いた基板ＳＵの入射側面のナノ非球面化によって厚み変化を導入することによって製造することができる。これに代えて、基板の射出側面が面変形を有することができ、又は両方の側が面変形を有することができる。

従って、減衰フィルタＡＦは、その構造に起因して、熱誘導波面変動誤差の実質的な回避を根本的に可能にする。更に、減衰フィルタＡＦは、投影レンズＰＯ内の光学要素Ｌによって引き起こされる波面変動誤差を補正するようにも構成される。その結果、図１からの投影レンズＰＯの結像性能は比較的良好である。

反射を低減又は回避するために、減衰フィルタＡＦは、入射側に反射防止層システムＡＲ１を射出側に反射防止層システムＡＲ２を有する。この場合に、例えば、真空蒸着を用いて、反射防止層システムＡＲ１は吸収層ＡＬの入射側面上に付加され、反射防止層システムＡＲ２は基板ＳＵの射出側面上に付加される。両方の反射防止層システムＡＲ１、ＡＲ２の各々が、高屈折率誘電材料の層と、その上に付加され、それに対して低い屈折率を有する誘電材料の層とを有する。この例では、低い屈折率を有する材料としてフッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）が使用され、高い屈折率を有する材料として酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）が使用される。反射防止層システムＡＲ１、ＡＲ２の層は、使用区域ＵＡを通して約３２ｎｍ（ＭｇＦ₂）又は約６０ｎｍ（Ａｌ₂Ｏ₃）の実質的に均一な層厚を有する。両方の層が閉塞状態にある。

基板ＳＵの非常に小さい厚み変化は、反射防止層システムＡＲ２が大きい局所入射角を持たず、従って、均一な厚みによって減衰フィルタＡＦの射出側に反射防止性を均一に与えるという利点、すなわち、使用区域ＵＡを通して均一な効果を有するという利点を提供する。吸収層ＡＬの非常に小さい層厚ＴＡ又は非常に小さい厚み変化は、反射防止層システムＡＲ１が、大きい局所入射角を持たず、従って、均一な厚みによって減衰フィルタＡＦの射出側に反射防止性を均一に与えるという利点を提供する。光反射防止効果に加えて、反射防止層システムＡＲ１は、下にある非常に薄い吸収層ＡＬを有害な環境の影響から保護し、反射防止層システムＡＲ２は基板ＳＵを保護する。

減衰フィルタＡＦに反射防止性を与えることにより、減衰フィルタＡＦでの反射による紫外線の強度の減衰率は、吸収率と比較して無視することができる。その結果、図４に見ることができるように、減衰フィルタＡＦの相対透過率の０．９５と０．８の間の変化は、場所ｘの関数として得られる。

図６は、主張する発明による減衰フィルタの更に別の例示的実施形態ＡＦ’を示しており、以下では、より明快な理解の目的で等しい要素に対してだけではなく均等な機能の要素に対しても、参照することができる限り、これらの要素の説明は等しい参照記号を使用する。図１及び図３から図５の減衰フィルタＡＦとは対照的に、図６の減衰フィルタＡＦ’は、吸収層ＡＬとは別個の波面補正層ＣＬを有する。この層は、吸収層ＡＬと反対に位置する面である基板ＳＵ’の射出側面上にそれと直接接触状態で配置され、その結果、基板ＳＵ’は波面補正層ＣＬを担持する。図１及び図３から図５の例示的実施形態と比較した場合に、基板ＳＵ’は平行平面板であり、それによって製造が容易になる。更にかつそれとは対照的に、図６の減衰フィルタＡＦ’では簡略化の理由から反射防止層システムが省略されている。代替実施形態では、少なくとも１つの反射防止層システムを特に波面補正層の上に設けることができる。

波面補正層ＣＬは、１９３ｎｍの指定作動波長で１よりも大きい屈折率を有する例えばＳｉＯ₂、ＭｇＦ₂、ＣａＦ₂、ＢａＦ₂、及び／又はＡｌ₂Ｏ₃のような補正層材料で全体が構成され、１９３ｎｍで十分な透過性を有する。波面補正層ＣＬの厚みＴＣは、基板ＳＵにわたって連続的に変化し、局所厚み変化は、基板ＳＵにわたって局所的に変化する吸収率に適応される。特に、この場合の厚み変化は、露光作動中の入射紫外線の典型的な強度に適応され、更に予想されることになる基板ＳＵの１Ｋ（１ケルビン）程度の大きさの局所差を有する局所変動加熱に適応される。本発明の場合には、波面補正層ＣＬの厚みＴＣは、周囲Ｚ１で１０ｎｍ、中心Ｚ２で約０．２ｎｍ未満である。波面補正層ＣＬは閉塞状態にある。局所的に変化する厚みＴＣを有する波面補正層ＣＬは、例えば、最初に一定の層厚を有する補正層材料を基板ＳＵ’上に付加し、次いで、異なる場所Ｚ１、Ｚ２において様々な量の補正層材料を除去又は切除することによって製造することができる。これに代えて、波面補正層の厚み変化は、例えば、基板ＳＵ’にわたって異なる場所Ｚ１、Ｚ２に異なる量の補正層材料を付加することによって生成することができる。この場合に、補正層厚みがある一定の区域内で値ゼロまで降下することができることを適切とすることができ、その結果、使用区域のうちで波面補正層のない区域又は領域が存在することが可能である。

波面補正層ＣＬを使用すると、熱誘導波面変動誤差を根本的に解消することができる。この場合に、基板ＳＵ’の厚みＴＳ’は局所的に変化する必要がない。

図７は、主張する発明による投影レンズの更に別の例示的実施形態ＰＯ’を示しており、ここでもまた、以下では、より明快な理解の目的で等しい要素に対してだけではなく均等な機能の要素に対しても、参照することができる限り、これらの要素の説明は等しい参照記号を使用する。投影レンズＰＯ’は、６つのレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６の形態にある複数の光学要素を有する。これらの光学要素は、投影レンズＰＯ’のハウジングＰＯＨ内で物体平面ＯＳと像平面ＩＳの間に配置される。更に、この投影レンズは、物体平面ＯＳと像平面ＩＳの間で光軸ＯＡに沿う投影ビーム経路に配置され、図１及び図３から図６の例示的実施形態の減衰フィルタと同様に構成することができる３つの減衰フィルタＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３を有する。投影露光作動中に、投影放射線は投影レンズを通って進行し、この過程において各々対応する減衰フィルタの使用区域上に入射し、当該フィルタを通過する。

図７の例では、投影レンズＰＯ’内で物体平面ＯＳと像平面ＩＳの間にこれらの平面ＯＳ及びＩＳに光学的にフーリエ変換された２つの瞳平面ＰＳ１、ＰＳ２と、物体平面ＯＳに対して光学的に共役な中間像平面ＩＩＳとが配置される。減衰フィルタＡＦ１は瞳平面ＰＳ１に配置され、減衰フィルタＡＦ２は中間像平面ＩＩＳに配置され、減衰フィルタＡＦ３は瞳平面ＰＳ２に配置される。減衰フィルタの各々は、主として、それぞれの減衰フィルタに対して類似の位置又は投影ビーム経路内で当該位置に対して光学的に共役な位置に配置された光学要素内の外乱を補正するように機能する。詳述すると、減衰フィルタＡＦ１、ＡＦ３は、レンズ要素Ｌ２の射出側、レンズ要素Ｌ５の射出側、及び／又はレンズ要素Ｌ６の入射側でもたらされる望ましくない２次効果を補正又は補償するように機能する。減衰フィルタＡＦ２は、取りわけ、レンズ要素Ｌ１の入射側、レンズ要素Ｌ４の射出側、及び／又はレンズ要素Ｌ５の入射側でもたらされる望ましくない２次効果を補正するように機能する。

減衰フィルタは、正確にそれぞれの平面（瞳平面、視野平面）に配置する必要はなく、それぞれの平面の近く又はその領域に配置することができる。平面の近くに配置されるということは、取りわけ、それぞれの減衰フィルタが、投影ビーム経路に沿って対応する平面に別の平面よりも空間的に近いことを意味する。投影ビーム経路内で減衰フィルタのうちの１つの位置をより正確に定量化するためには、ＷＯ ２０１４／１３９７１９ Ａ１に記載されているように、例えば、部分口径比を使用することができる。視野平面とも呼ぶことができる物体平面ＯＳ、像平面ＩＳ、及び中間像平面ＩＩＳ内では、｜ＳＡＲ｜＝０が成り立つ。瞳平面ＰＳ１、ＰＳ１内では、｜ＳＡＲ｜＝１が成り立つ。近瞳減衰フィルタでの部分口径比の絶対値は０．５よりも大きく、最大で１であり、好ましくは０．７５と１の間にある。近視野減衰フィルタでの部分口径比の絶対値は０．５よりも小さく、最小で０であり、好ましくは０と０．２５の間にある。減衰フィルタを中間位置、すなわち、視野平面にも瞳平面にもそれ程の近くなく、例えば、｜ＳＡＲ｜＝０．２５から０．７５の範囲にあることを適切とすることができる。

減衰フィルタＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３は、構造的に交換可能な減衰フィルタとして構成される。その結果、図７に矢印Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に示すように、各減衰フィルタをハウジングＰＯＨから取り外し、特に等しいか又は異なる吸収特性を有する異なる減衰フィルタ、特に新しい減衰フィルタと交換することができる。この交換は、マスクＭの変化の場合に、及び／又は投影レンズＰＯ’の最初の設置及び調節の後にドリフト効果又は寿命効果が発生した場合に有利である可能性がある。設置及び取り外しは再現可能に達成される。

更に、これらの減衰フィルタは比較的薄く、従って、投影レンズＰＯ’内で互いに比較的近くに配置された光学要素間に配置することができるという利点を提供する。図示の例示的実施形態では、レンズ要素Ｌ５とレンズ要素Ｌ６の間の光軸上の距離Ｄは１ｍｍしかない。

図示の例示的実施形態では、それぞれの減衰フィルタは、少なくとも１つの吸収層を有する。局所変化基板厚を有する基板の構成、又は基板にわたって局所的に変化する補正層厚みを有する別個の波面補正層との組合せでの基板の構成は、基板厚が１００μｍよりも小さい場合に、吸収層とは無関係に、投影レンズ内の他の要素によって引き起こされる波面変動誤差を補正するのに有利とすることができ、特許可能な発明を表すことができる。言い換えれば、吸収層は省くことができる。そのような構成要素は、波面補正フィルタと呼ぶことができる。比較的小さい厚みは、投影レンズ内のあらゆる位置での波面補正フィルタの配置を可能にする。一例として、波面補正フィルタは、図７からの投影レンズＰＯ’内でレンズ要素Ｌ５とレンズ要素Ｌ６の間に適合すると考えられる。

Claims (15)

1. マイクロリソグラフィ投影露光装置（ＷＳＣ）の投影レンズ（ＰＯ、ＰＯ’）内の指定可能な局所分布に従った１５０ｎｍから３７０ｎｍまでの波長範囲から指定された作動波長を有する紫外線（ＬＲ１Ｉ、ＬＲ２Ｉ）の強度の定められた減衰のための減衰フィルタ（ＡＦ、ＡＦ’、ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３）であって、
   前記作動波長で十分に透過性のある基板（ＳＵ、ＳＵ’）と、
   前記基板上に配置され、かつ使用区域（ＵＡ）の異なる場所（Ｚ１、Ｚ２）での前記指定可能な局所分布に従って前記作動波長の入射紫外線を様々な程度まで吸収する吸収層（ＡＬ）とを含み、
   前記減衰フィルタ（ＡＦ、ＡＦ’、ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３）は、前記基板にわたって局所的に変化する前記紫外線（ＬＲ１Ｉ、ＬＲ２Ｉ）の前記吸収によって引き起こされる該基板（ＳＵ、ＳＵ’）の局所変動加熱に起因する該減衰フィルタを通過した前記紫外線（ＬＲ１０、ＬＲ２０）内の熱誘導波面変動誤差を低減又は回避するように構成され、該基板の厚み（ＴＳ、ＴＳ’）は１００μｍよりも小さい、
   ことを特徴とする減衰フィルタ（ＡＦ、ＡＦ’、ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３）。
2. 前記基板（ＳＵ、ＳＵ’）の前記厚み（ＴＳ、ＴＳ’）は、最大で２０μｍ、好ましくは最大で１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の減衰フィルタ（ＡＦ、ＡＦ’、ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３）。
3. 前記基板（ＳＵ、ＳＵ’）の厚み（ＴＳ、ＴＳ’）は、少なくとも５μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の減衰フィルタ（ＡＦ、ＡＦ’、ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３）。
4. 前記基板（ＳＵ、ＳＵ’）は、寸法的に安定であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の減衰フィルタ（ＡＦ、ＡＦ’、ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３）。
5. 前記基板（ＳＵ）は、該基板にわたって局所的に変化する吸収率に適応された局所的に変化する厚み（ＴＳ）を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の減衰フィルタ（ＡＦ、ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３）。
6. 前記基板（ＳＵ’）上に配置された波面補正層（ＣＬ）と、前記指定された作動波長で１よりも大きい屈折率を有する補正層材料と、該基板にわたって局所的に変化する吸収率に適応された局所的に変化する補正層厚み（ＴＣ）とによって特徴付けられる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の減衰フィルタ（ＡＦ’、ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３）。
7. 前記吸収層（ＡＬ）は、前記指定された作動波長の前記入射紫外線（ＬＲ１Ｉ、ＬＲ２Ｉ）を吸収する吸収層材料と、前記指定可能な局所分布に従って前記基板（ＳＵ、ＳＵ’）にわたって局所的に変化する吸収層厚み（ＴＡ）と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項に記載の減衰フィルタ（ＡＦ、ＡＦ’、ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３）。
8. 前記吸収層（ＡＬ）は、金属、炭化物、及び／又は金属酸化物で部分的に又は完全に構成され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項に記載の減衰フィルタ（ＡＦ、ＡＦ’、ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３）。
9. 前記吸収層（ＡＬ）は、五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）、及び／又は酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）で部分的に又は完全に構成されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の減衰フィルタ（ＡＦ、ＡＦ’、ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３）。
10. 前記基板（ＳＵ、ＳＵ’）は、合成石英ガラス（ＳｉＯ₂）又は結晶フッ化物で部分的に又は完全に構成され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項に記載の減衰フィルタ（ＡＦ、ＡＦ’、ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３）。
11. 前記吸収層（ＡＬ）は、前記指定された作動波長の入射紫外線（ＬＲ１Ｉ、ＬＲ２Ｉ）を前記使用区域（ＵＡ）の中心（Ｚ２）で該使用区域の周囲領域（Ｚ１）よりも強く吸収す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項に記載の減衰フィルタ（ＡＦ、ＡＦ’、ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３）。
12. １５０ｎｍから３７０ｎｍまでの波長範囲からの作動波長を有する紫外線を用いて投影レンズの物体平面（ＯＳ）に配置されたパターンを該投影レンズの像平面（ＩＳ）の中に結像するためのマイクロリソグラフィ投影露光装置（ＷＳＣ）に使用するための投影レンズ（ＰＯ、ＰＯ’）であって、
    前記物体平面と前記像平面の間に配置された多数の光学要素（Ｌ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６）と、
    前記物体平面と前記像平面の間の投影ビーム経路に作動中に配置される請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の少なくとも１つの減衰フィルタ（ＡＦ、ＡＦ’、ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３）と、
    を含む投影レンズ（ＰＯ、ＰＯ’）。
13. 前記物体平面（ＯＳ）及び前記像平面（ＩＳ）に光学的にフーリエ変換された少なくとも１つの瞳平面（ＰＳ、ＰＳ１、ＰＳ２）が、該物体平面と該像平面の間で前記投影レンズ内に位置付けられ、
    前記減衰フィルタ（ＡＦ、ＡＦ１、ＡＦ３）は、前記瞳平面に又は該瞳平面の近くに配置される、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の投影レンズ（ＰＯ、ＰＯ’）。
14. 前記減衰フィルタ（ＡＦ、ＡＦ’、ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦ３）は、構造的に交換可能な減衰フィルタとして構成されることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の投影レンズ（ＰＯ、ＰＯ’）。
15. 投影レンズの物体平面（ＯＳ）に配置されたマスク（Ｍ）のパターンの少なくとも１つの像により、露光すべきかつ該投影レンズ（ＰＯ、ＰＯ’）の像平面（ＩＳ）の領域に配置された基板（Ｗ）を露光するための投影露光装置（ＷＳＣ）であって、
    紫外線源（ＬＳ）の１５０ｎｍから３７０ｎｍまでの波長範囲から指定された作動波長を有する紫外線を受け取り、かつ前記パターンの上に向けられる照明放射線を成形するための照明系（ＩＬＬ）と、
    前記パターンをウェーハの上に結像するための投影レンズと、
    を含み、
    前記投影レンズ（ＰＯ、ＰＯ’）は、請求項１２から請求項１４のいずれか１項に従って構成される、ことを特徴とする投影露光装置（ＷＳＣ）。

Images