JP6339117B2 - 波面マニピュレータを有する投影レンズ - Google Patents

Description

本発明は、動作波長λ＜２６０ｎｍを有する電磁放射線を用いて投影レンズの物体平面に配置されたパターンを投影レンズの像平面に結像するための投影レンズ、及びこの投影レンズを用いて実施することができる投影露光方法に関する。

今日、例えば、半導体構成要素及び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ために、主としてマイクロリソグラフィ投影露光方法が使用される。マイクロリソグラフィ投影露光方法は、結像される構造のパターン、例えば、半導体構成要素層の線パターンを担持するか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を使用する段階を有する。パターンは、投影露光装置内で照明系と投影レンズの間の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。パターンによって変更された放射線は、このパターンを露光される構造上に縮小スケールで結像する投影レンズを予想放射線として通過する。基板面は、物体平面に対して光学的に共役な投影レンズの像平面に配置される。基板は、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の目的の１つは、基板上に益々小さい寸法をリソグラフィによって生成することである。より小さい構造は、例えば、半導体構成要素内により高い集積密度をもたらし、一般的に、これは、生成される微小構造化構成要素の性能に対して有利な効果を有する。

生成することができる構造のサイズは、使用される投影レンズの分解能に極めて強く依存し、一方で投影に使用される投影放射線の波長を短くすることにより、かつ他方で工程に使用される投影レンズの像側開口数ＮＡを増大させることによって拡大することができる。

現在、高分解能投影レンズは、２６０ｎｍよりも短い深紫外範囲（ＤＵＶ）内又は極紫外範囲（ＥＵＶ）内の波長で作動する。

深紫外範囲（ＤＵＶ）からの波長で、収差（例えば、色収差、像視野湾曲）の十分な補正を確実にするために、通常は、屈折力を有する透過性の屈折光学要素（レンズ要素）と、屈折力を有する反射要素、すなわち、湾曲ミラーの両方を含む反射屈折投影レンズが使用される。一般的に、少なくとも１つの凹ミラーが含まれる。４０ｎｍのサイズを有する構造の投影を可能にする分解能は、現在、ＮＡ＝１．３５及びλ＝１９３ｎｍにおける液浸リソグラフィを用いて得られる。

集積回路は、一連のフォトリソグラフィパターン化段階（露光）と、基板上でのエッチング及びドーピングのようなその後の処理段階とによって生成される。個々の露光は、通常は異なるマスク又は異なるパターンを用いて実施される。仕上がった回路が望ましい機能を示すためには、個々のフォトリソグラフィ露光段階を互いに可能な限り整合させることが必要であり、その結果、製作された構造、例えば、ダイオード、トランジスタ、及び他の電気機能ユニットの接点、線、及び構成要素は、計画された理想的回路レイアウトに可能な限り近づく。

連続する露光段階において生成された構造が十分な精度で互いに重なって位置しない場合に、すなわち、重ね合わせ精度が十分ではない場合に、製作欠陥がもたらされる可能性がある。フォトリソグラフィ工程の異なる製作段階からの構造の重ね合わせ精度は、通常は「オーバーレイ」という用語で表記される。この用語は、例えば、２つの連続するリソグラフィ平面の重ね合わせ精度を表している。集積回路の製作においては、いかなるタイプのアラインメント誤差も、短絡又は接続欠損のような製作欠陥をもたらす場合があり、従って、回路の機能を制限する。

多重回露光方法でも、連続する露光の重ね合わせ精度の厳しい要件が課せられる。例えば、二重パターン化方法（又は二重露光方法）では、基板、例えば、半導体ウェーハが連続して２回露光され、次いで、フォトレジストが更に処理される。最初の露光工程では、例えば、適切な構造を有する通常構造が投影される。第２の露光工程では、第２のマスクが使用される。一例として、第２のマスクの周期的構造を第１のマスクの周期的構造に対して半分の周期だけ変位させることができる。一般的な場合に、特により複雑な構造では、２つのマスクのレイアウトの間が差は大きい場合がある。二重パターン化は、基板上の周期的構造の周期の短縮をもたらすことができる。この周期の短縮は、連続する露光の重ね合わせ精度が十分に良好である場合に、すなわち、オーバーレイ誤差が臨界値を超えない場合にしかもたらすことができない。

従って、不十分なオーバーレイは、製作中の優良部品の収率をかなり低減する可能性があり、その結果、優良部品毎の製作コストが増大する。

ＵＳ ２００７／０１６５２０２ Ａ１ ＷＯ ２００５／０２６８４３ Ａ２ ＷＯ ２００４／０１９１２８ Ａ２ ＵＳ ２００９／００４６２６８ Ａ１ ＵＳ ７，４４６，９５２ Ｂ２ ＷＯ ２００５／０６９０５５ Ａ２ ＥＰ ０ ８５１ ３０４ Ａ２ ＵＳ ７，８３０，６１１ Ｂ２

本発明は、異なるマイクロリソグラフィ処理を小さいオーバーレイ誤差しか伴わずに実施することを可能にするマイクロリソグラフィのための投影レンズ及び投影露光方法の問題に対処するものである。

この問題は、請求項１に記載の特徴を含む投影レンズ及び請求項１３に記載の特徴を含む投影露光方法を用いて解決される。

有利な発展形態を従属請求項に指定している。請求項の全ての文言は、本明細書の内容に引用によって組み込まれている。

投影レンズは、その物体平面から像平面に通過する投影放射線の波面に動的に影響を及ぼすための波面操作系を有する。投影ビーム経路に配置された波面操作系の構成要素の効果は、制御デバイスの制御信号に依存して変更可能な方式で設定することができ、その結果、投影放射線の波面は、目標を定めた方式で変更することができる。波面操作系の光学効果は、例えば、過去に定められた特定のファクタの場合に、又は露光前に、又は他に露光中に状況依存方式で変更することができる。

波面操作系は、投影ビーム経路に配置された第１のマニピュレータ面を有する第１のマニピュレータを有する。第１のマニピュレータは、第１のマニピュレータ面の面形状及び／又は屈折率分布を可逆に変更することを可能にする第１の作動デバイスを含む。その結果、第１のマニピュレータ面によって影響を受ける投影放射線の波面は、目標を定めた方式で動的に変更することができる。この光学効果の変更は、最初のマニピュレータを別のマニピュレータと交換することなく可能である。

この場合に、マニピュレータ面は、（ｉ）投影ビーム経路に配置され、かつ（ｉｉ）その場合にこの面の面形状の変化及び／又は投影放射線に対するこの面の向きの変化が投影放射線の波面の変化をもたらす平面又は曲面を意味すると理解される。一例として、投影レンズの他の光学構成要素に対して変位可能なレンズ要素のいずれの曲面もマニピュレータ面である。更に別の例は、レンズ要素又はミラーの機械的又は熱的に変形可能な面である。

レンズ要素の局所熱操作の際には、一般的にレンズの屈折率も局所空間的に変化することになる。例えば、レンズ要素の厚みに起因して、この変化が投影放射線の方向に成分を持たず、すなわち、屈折率が、投影放射線の方向に対して直交する方向にしか変化しないと仮定することができる場合に、レンズ要素の屈折率の局所変化をマニピュレータ面において発生する効果と見なすことにも意味がある。これは、例えば、薄肉平面板に適用される。

例えば、傾斜、偏心、及び／又は軸線方向平行変位のような光学効果の広域変位を使用することにより、又は広域変形を使用することにより波面に対して作用する上述の公知の変位マニピュレータ、変形マニピュレータ、又は熱的マニピュレータとは対照的に、本請求の発明による第１のマニピュレータは、第１のマニピュレータ面の有効直径Ｄ_FPの範囲のこの第１のマニピュレータ面の光学的使用領域にわたって投影放射線の光路長変化の複数の最大点と複数の最小点とを生成することができるように構成される。Ｎ_MAXが、考察中の方向の光路長変化の最大点の数値であり、Ｎ_MINが最小点の数値であるとすると、有効直径の方向の第１のマニピュレータの効果は、特性周期Ｐ_CHAR＝Ｄ_FP／［（Ｎ_MAX＋Ｎ_MIN）／２］を用いて表すことができる。この場合に、影響を受ける投影放射線断面にわたって第１のマニピュレータによって引き起こされる光路長変化の複数回交替は厳密に周期的である必要はなく、その結果、例えば、光路長変化の最大点及び／又は最小点の絶対値、及び／又は光路長変化の横距離は、影響を受ける投影放射線の断面にわたって変えることができる。例えば、正弦関数で表すことができる厳密に周期的な光路長変化も同じく可能である。

第１のマニピュレータ面は、投影レンズの最も近い視野平面の「光学近接」に配置される。この「近視野配置」は、取りわけ、第１のマニピュレータ面が、投影レンズの瞳平面に対してよりも、最も近い視野平面に対して有意に近い場所に配置されることを意味する。この場合に、視野平面の視野点から射出する各ビームは、第１のマニピュレータ面において、その光学的使用領域の最大直径Ｄ_FPよりも有意に小さい部分開口直径ＳＡＤを有する部分開口を照明し、その結果、条件ＳＡＤ／Ｄ_FP＜０．２が成り立つ。特に、条件ＳＡＤ／Ｄ_FP＜０．１が成り立つことさえも可能である。

この場合に、部分開口直径ＳＡＤは、個々の視野点から射出する投影光のビームの直径を意味すると理解すべきである。一般的に、比率ＳＡＤ／Ｄ_FPは、考察中の視野点の高さには依存しない。

最も近い視野平面の光学近接への第１のマニピュレータ面の配置と、ビーム断面にわたって光学効果を変更する可能性とに起因して、波面マニピュレータ系は、像視野内の投影レンズの歪曲を視野依存方式の目標を定めた方式で設定又は変更することができる。これは、取りわけ、異なる大きさを有する歪曲値を異なる視野点に対して目標を定めた方式で設定することができることを意味する。視野依存歪曲を制御信号に依存して目標を定めた方式で設定することができる波面操作系は、各露光工程中に特定の視野依存歪曲補正又は歪曲変更を導入することを可能にする。その結果、特に、連続露光段階において生成される構造が、高い重ね合わせ精度で互いに上下に位置するように、第２の露光中の視野依存歪曲を先行する第１の露光中に生成された構造に整合させることができる。重ね合わせ精度は、マニピュレータの起動の結果として、起動されたマニピュレータが不在の場合よりも良いとすることができる。その結果、オーバーレイ誤差は、許容性を与えることができる程度に制限することができる。

視野依存歪曲のこの影響は、同時に他の収差が、外乱を与える程度にまで生成されることなく得られるべきである。本明細書では、瞳内で半径方向に少なくとも２次関数的な依存性を有する波面寄与、すなわち、フォーカス項及び非点収差項を排除又は最小にすることに特別な重要度を与える。

好ましくは、投影レンズは、光軸から外れて位置して（軸外視野）、長辺と短辺の間に２：１よりも大きいアスペクト比を有する有効物体視野を有し、光学的使用領域は、２：１よりも大きいアスペクト比を有するほぼ矩形の形状を有し、第１のマニピュレータは、長辺と平行に作用する。第１のマニピュレータは、この方向に投影放射線の光路長変化の複数の最大点と複数の最小点とを生成することができるべきである。長辺は、経路長変化を変更するのに特に簡単に使用することができる。

原理的に、新しい波面操作系の利点を達成するための様々な可能性が存在する。一実施形態において、波面操作系は、視野平面に対して光学近接に第１のマニピュレータのみを有し、有限の第１の距離は、ＮＡ_Mが、第１のマニピュレータ面における投影放射線の開口数である時に、第１のマニピュレータ面において第１のマニピュレータの起動時に次式（１）の条件が満たされるように寸法決めされる。
０．２５^*ＮＡ_M ²＜ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＜０．４８ （１）

従って、この場合に、１つのマニピュレータだけしか設けられない。その結果、構造設計を比較的簡単にすることができ、構造的空間要件を小さくすることができる。

単一マニピュレータのみの使用により、同時に望ましくない残留収差を外乱を与える程度にまで生成することなく波面に対して十分な強度を有する望ましい効果を達成するためには、第１のマニピュレータ面を上述の最も近い視野平面に過度に近いか又はこの最も近い視野平面から過度に遠い場所に配置すべきではない。上述の条件（１）が満たされる場合に、有利な第１の距離が与えられる。パラメータＳＡＤは、第１のマニピュレータ面における投影放射線の部分開口直径を表している。このパラメータは、視野の視野点から射出する各ビームが、第１のマニピュレータ面において部分開口直径ＳＡＤを有する部分開口を照明することに対処したものである。部分開口直径は、視野点から射出する単一ビームの光学面におけるフットプリントの直径であると理解することができるであろう。発散ビームの場合に、部分開口直径は、視野からの距離の増大と共に増大する。

上述の条件（１）から、部分開口直径が、特性周期Ｐ_CHARに対して特定の関係にあるべきことが明らかになる。本出願では、関係ＳＡＤ／Ｐ_CHARを「正規化マニピュレータ距離」とも表記し、パラメータＤ_NORM：＝ＳＡＤ／Ｐ_CHARで表している。

部分開口直径ＳＡＤが、特性周期に対する関係において過度に高くなり、その結果、上限を超えた場合に、一般的に歪曲の視野依存性に対して十分に大きい影響を達成することはできるが、同時に、通常は望ましくない収差のレベル、特にデフォーカス及び／又は非点収差のレベルが、結像に対して有意に外乱を与える効果を有する可能性がある程度まで増大する。それとは対照的に、下限を下回った場合に、例えば、非点収差のような望ましくない収差のレベルを低く保つことはできるが、同時に、通常はもはや歪曲に視野依存方式で十分に大きい程度まで影響を及ぼすことができず、その結果、第１のマニピュレータの効果は、比較的低い歪曲値に制限されたままに留まる。更に、第１のマニピュレータ面が過度に視野平面の近くに位置する場合に、デフォーカス配分への好ましくない寄与がもたらされる可能性がある。

一部の実施形態において、最も近い視野平面は、投影レンズの物体平面である。物体平面と第１のマニピュレータ面の間に屈折力を有する光学面が配置されない場合は特に有利であり、その結果、第１のマニピュレータ面における投影放射線の開口数ＮＡ_Mは、物体側開口数ＮＡ_Oに等しい。結像されるマスクパターンの直接下流では、マニピュレータの効果が、介在光学要素の収差によって外乱される可能性がなく、その結果、第１のマニピュレータを特にターゲットを定めた方式に使用することができる。更に、アクセス可能な中間像平面が存在せず、又は中間像平面が存在しないことが起こる可能性がある。

例えば、単一マニピュレータによる歪曲の操作は、この場合に視野平面に対して必要とされる比較的小さい第１の距離を構造的前提条件に起因して困難を伴わずにはもたらすことができない時には困難である可能性がある。更に、無視することができる高次の寄与に対する要求が満たされる場合に、個々のマニピュレータの最大効果が限定される。取りわけこの理由から、一部の実施形態は、波面操作系が、第１のマニピュレータに加えて、投影ビーム経路に配置された第２のマニピュレータ面と、この第２のマニピュレータ面の面形状及び／又は屈折率分布を可逆に変更するための第２の作動デバイスとを有する第２のマニピュレータを有することを可能にする。

２つのマニピュレータは、好ましくは、互いに独立して設定することができる。

少なくとも２つのマニピュレータの使用により、隣接する視野平面に対する適切な距離のより大きい範囲がもたらされ、それによって投影レンズ内へのマニピュレータの挿入を容易にすることができる。更に、２つ又はそれよりも多くのマニピュレータを視野依存歪曲に関するこれらのマニピュレータの望ましい効果が互いに増幅し合い、その一方、例えば、デフォーカス及び／又は非点収差のような他の収差に対する望ましくない効果が互いに少なくとも部分的に補償し合うことができるように共同作動させることができる。

好ましくは、第１のマニピュレータ面及び第２のマニピュレータ面は、第１のマニピュレータ面における投影放射線の開口数が、第２のマニピュレータ面における投影放射線の開口数に等しいように配置される。この目的のために、これらのマニピュレータ面の間には、屈折力を有する光学要素を置くべきではない。それによって達成することができることは、取りわけ、マニピュレータの調節（例えば、特性周期に関する）を特に簡単に互いに協働させることができる。

波面操作系が、近視野配置で置かれて、互いに協働させることができる効果を有する２つよりも多い互いに独立して駆動可能なマニピュレータ、例えば、３つ又は４つのマニピュレータを有することも可能である。

投影レンズが、物体平面と像平面の間の中間像平面の領域内に少なくとも１つの実中間像が生成されるように構成される場合に、第１のマニピュレータ面に最も近い視野平面を中間像平面ということができる。

この場合に、第１のマニピュレータ面が、放射線方向に中間像平面の上流又は中間像平面の下流に位置することができる。

この場合に、第１のマニピュレータ面の場所における開口数は、物体が対応する中間像に結像される際の倍率スケールに依存する。物体と中間像の間の縮小結像の場合に、中間像の近くにおける開口数は、物体側開口数ＮＡ_Oよりも大きく、その結果、適切な第１の距離Ｄ１は、物体平面の近くにおける配置の場合のものよりも小さい。それとは対照的に、物体平面と中間像平面の間に拡大結像が存在する場合に、第１のマニピュレータ面を取り付けるのに適する中間像平面に対する距離値は増大する。従って、実中間像の近くにおける配置は、例えば、構造的空間の理由から有利である場合がある。

中間像の近くにおいて中間像の異なる側に２つのマニピュレータを配置することを特に有利である場合がある。一実施形態において、第１のマニピュレータ面は中間像平面の上流に配置され、第２のマニピュレータ面は中間像平面の下流に配置される。反対の配置も可能である。それによって達成することができることは、例えば、奇数収差に対する効果が互いに増幅し、一方、偶数収差、特にデフォーカス及び非点収差の場合に、２つのマニピュレータの寄与が互いに部分的又は完全に補償し合うことである。

中間像の異なる側での２つのマニピュレータの使用により、単一マニピュレータのみの使用と比較して距離要件を緩和することができる。この場合に、第１の距離及び第２の距離を第１のマニピュレータ面において（第１のマニピュレータの起動時）、更に第２のマニピュレータ面においても（第２のマニピュレータの起動時）、各々次式（２）の条件が満たされるように寸法決定しなければならないことが見出されている。
０．０１２＜ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＜０．８５ （２）
条件（１）と比較して、正規化マニピュレータ距離に対する許容範囲が増大する。更に、下限は、マニピュレータ面における投影放射線の開口数にもはや依存せず、その結果、この変形は、特に投影ビーム経路の高開口領域内で有利である場合がある。

２つのマニピュレータを視野平面の同じ側の視野平面に対して異なる距離の場所に直接連続するように配置することができる。一実施形態において、第２のマニピュレータ面は、第１のマニピュレータ面の直接下流に配置され、第１のマニピュレータ面における投影放射線の開口数は、第２のマニピュレータ面における投影放射線の開口数に等しく、第１の距離は第２の距離よりも小さく、その結果、部分開口直径は、これらのマニピュレータ面において異なり、第１のマニピュレータ面に対しては、次式（３Ａ）の条件が成り立ち、第２のマニピュレータ面に対しては、次式（３Ｂ）の条件が成り立つ。
０．２５^*ＮＡ_M ²＜ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＜０．８ （３Ａ）
ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＜１．５ （３Ｂ）
この場合に、第１のマニピュレータ面を単一マニピュレータのみが使用される場合（条件（１）を参照されたい）よりも視野平面の近くに移動すべきではないが、有利距離範囲は、依然として許容性を与えることができる大きい距離まで増大する。

本発明は、例えば、反射屈折投影レンズ又は屈折結像投影レンズの場合に、かつ適切な場合には他の結像系の場合にも使用することもできる。

本発明は、投影レンズの像面の領域に配置された感放射線基板を投影レンズの物体平面の領域に配置されたマスクパターンの少なくとも１つの像で露光するための本発明による投影レンズが使用される投影露光方法にも関する。

本発明は、更に、投影レンズの像平面の領域に配置された感放射線基板を投影レンズの物体平面の領域に配置されたマスクパターンの少なくとも１つの像で露光するための投影露光装置に関し、これは、１次放射線を放出するための１次放射線源と、１次放射線を受光して、マスク上に誘導される照明放射線を生成するための照明系と、投影レンズの像面の領域内にパターンの少なくとも１つの像を生成するための投影レンズとを含み、この投影レンズは、本発明により設計される。

投影露光装置は、好ましくは、その機能を制御するための中央コントローラを有し、制御デバイスには、波面操作系（ＷＦＭ）を駆動するための制御モジュールが割り当てられ、投影露光装置の作動中に制御モジュールを用いて、例えば、電気信号を他の制御信号に合わせて用いて、１つ又は複数のマニピュレータを駆動することができる。

上述の特徴及び更に別の特徴は、特許請求の範囲からだけではなく、本明細書及び図面からも明らかであり、個々の特徴は、本発明の実施形態及び他の分野において、各々これらの特徴自体で、又は部分結合の形態にある複数のものとして実現することができ、有利で本質的に保護可能な実施形態を構成する。本発明の例示的実施形態を図面に例示し、以下により詳細に説明する。

本発明の一実施形態によるマイクロリソグラフィ投影露光装置の概略図である。 マスク及びその後に直接続く第１のマニピュレータ要素の領域内のｘｚ平面内の略縦断面図である。 第１のマニピュレータ要素の光軸ＯＡと同方向に対する平面図である。 近視野配置で配置された第１のマニピュレータ要素の投影レンズの像視野内の波面の補正状態に対する様々な影響パラメータの関数としての効果を示す図である。 近視野配置で配置された第１のマニピュレータ要素の投影レンズの像視野内の波面の補正状態に対する様々な影響パラメータの関数としての効果を示す図である。 近視野配置で配置された第１のマニピュレータ要素の投影レンズの像視野内の波面の補正状態に対する様々な影響パラメータの関数としての効果を示す図である。 近視野配置で配置された第１のマニピュレータ要素の投影レンズの像視野内の波面の補正状態に対する様々な影響パラメータの関数としての効果を示す図である。 近視野配置で配置された第１のマニピュレータ要素の投影レンズの像視野内の波面の補正状態に対する様々な影響パラメータの関数としての効果を示す図である。 中間像平面の上流と下流とにマニピュレータ要素を有する波面操作系の要素を示す概略図である。 中間像平面の両側の正規化マニピュレータ距離への異なるゼルニケ係数の依存性を示す、図４及び図５の図と類似の図である。 視野平面の下流に２つの密接するマニピュレータ要素を有する波面操作系の要素を示す概略図である。 棒の高さがｘ軸上に示す個々の収差（ゼルニケ係数で表す）に対する寄与を示す代表的な収差に対する操作の効果を解説するための棒グラフである。 棒の高さがｘ軸上に示す個々の収差（ゼルニケ係数で表す）に対する寄与を示す代表的な収差に対する操作の効果を解説するための棒グラフである。 棒の高さがｘ軸上に示す個々の収差（ゼルニケ係数で表す）に対する寄与を示す代表的な収差に対する操作の効果を解説するための棒グラフである。 棒の高さがｘ軸上に示す個々の収差（ゼルニケ係数で表す）に対する寄与を示す代表的な収差に対する操作の効果を解説するための棒グラフである。 近視野マニピュレータ要素が装備された反射屈折投影レンズの実施形態の概略的なレンズ要素子午断面図である。 近視野マニピュレータ要素が装備された反射屈折投影レンズの実施形態の概略的なレンズ要素子午断面図である。 波面操作系の状況で投影レンズ内の近視野位置に対して使用することができる動的調節可能マニピュレータの例示的実施形態を示す概略図である。 波面操作系の状況で投影レンズ内の近視野位置に対して使用することができる動的調節可能マニピュレータの例示的実施形態を示す概略図である。 波面操作系の状況で投影レンズ内の近視野位置に対して使用することができる動的調節可能マニピュレータの例示的実施形態を示す概略図である。 波面操作系の状況で投影レンズ内の近視野位置に対して使用することができる動的調節可能マニピュレータの例示的実施形態を示す概略図である。

図１は、半導体構成要素及び他の微小構造化構成要素の製造に対して使用することができ、マイクロメートルの数分の一まで細かい分解能を達成するために、深紫外範囲（ＤＵＶ）からの光又は電磁放射線で作動するマイクロリソグラフィ投影露光装置の例ＷＳＣを示している。約１９３ｎｍの動作波長λを有するＡｒＦエキシマレーザが、１次放射線源又は１次光源ＬＳとして機能する。他のＵＶレーザ光源、例えば、１５７ｎｍの動作波長を有するＦ₂レーザ又は２４８ｎｍの動作波長を有するＡｒＦエキシマレーザも同じく可能である。

光源ＬＳの下流に配置された照明系ＩＬＬが、その射出面ＥＳ内に、鮮明に境界が定められ、実質的に均一に照明される大きい照明視野を生成し、この照明視野は、光路内で照明系ＩＬＬの下流に配置された投影レンズＰＯのテレセントリック性要件に適合される。照明系ＩＬＬは、異なる照明モード（照明設定）を設定するためのデバイスを有し、例えば、様々なコヒーレンス度σを有する従来の軸上照明と軸外照明との間で切り換えることができる。軸外照明モードは、例えば、環状照明、二重極照明、四重極照明、又はあらゆる他の多重極照明を含む。適切な照明系の構造は、それ自体公知であり、従って、本明細書では詳細に記載しない。特許出願ＵＳ ２００７／０１６５２０２ Ａ１（ＷＯ ２００５／０２６８４３ Ａ２に対応する）は、様々な実施形態の状況に使用することができる照明系の例を開示している。

レーザＬＳからの光を受光し、この光から、レチクルＭ上に誘導される照明放射線を形成する光学構成要素は、投影露光装置の照明系ＩＬＬに属する。

レチクル上に配置されたパターンが、照明系の射出平面ＥＳと一致して、本明細書ではレチクル平面ＯＳとも表記する投影レンズＰＯの物体平面ＯＳに位置するように、照明系の下流にはマスクＭ（レチクル）を保持し、操作するためのデバイスＲＳが配置される。マスクは、スキャナ作動に向けて、このレチクル平面内で光軸ＯＡ（ｚ方向）に対して垂直な走査方向（ｙ方向）に走査ドライブを用いて移動可能である。

レチクル平面ＯＳの下流には、縮小レンズとして機能し、マスクＭ上に配置されたパターンの像を投影レンズＰＯの像平面ＩＳの領域に位置する感光基板面ＳＳを有するフォトレジスト層で被覆された基板Ｗ上に、縮小スケール、例えば、１：４（│β│＝０．２５）又は１：５（│β│＝０．２０）で結像する投影レンズＰＯが続く。

この例の場合は半導体ウェーハＷである露光される基板は、ウェーハをレチクルＭと同期して光軸ＯＡに対して垂直な走査方向（ｙ方向）に移動するためのスキャナドライブを含むデバイスＷＳによって保持される。「ウェーハ台」とも表記するデバイスＷＳ、及び「レチクル台」とも表記するデバイスＲＳは、この実施形態では投影露光装置の中央制御デバイスＣＵ内に統合された走査制御デバイスを用いて制御されるスキャナデバイスの一部である。

照明系ＩＬＬによって生成される照明視野は、投影露光中に使用される有効物体視野ＯＦを定める。この物体視野は、この例の場合は矩形であり、走査方向（ｙ方向）と平行に測定される高さＡ^*と、走査方向と垂直に（ｘ方向に）測定される幅Ｂ^*＞Ａ^*とを有する。アスペクト比ＡＲ＝Ｂ^*／Ａ^*は、一般的に２と１０との間、特に３と６の間にある。有効物体視野は、ｙ方向にある距離の場所で光軸と並んで位置する（軸外視野）。有効物体視野に対して光学的に共役である像平面ＩＳ内の有効像視野は、有効物体視野と同じ形状、及び同じ高さＢと幅Ａの間のアスペクト比を有するが、絶対視野サイズは、投影レンズの結像スケールβだけ縮小される、すなわち、Ａ＝｜β｜Ａ^*及びＢ＝｜β｜Ｂ^*である。

投影レンズが液浸レンズとして設計及び作動される場合に、投影レンズの作動中に、放射線は、投影レンズの射出面と像平面ＩＳの間に置かれた液浸液の薄層を通過する。液浸動作中に、像側開口数ＮＡ＞１が可能である。乾式レンズとしての構成も可能であり、この場合に、像側開口数は、ＮＡ＜１の値に制限される。高分解能投影レンズに一般的な条件の下では、投影レンズの一部又は全ての視野平面（物体平面、像平面、時に１つ又はそれよりも多くの中間像平面）の領域内に、例えば、０．１５よりも大きく、０．２よりも大きく、又は０．３よりも大きい値を有する比較的大きい開口数を有する投影放射線が存在する。

投影レンズ又は投影露光装置には、波面操作系ＷＦＭの光学効果を制御信号を用いて可変方式で設定することができるように、物体平面ＯＳから像平面ＩＳに通過する投影放射線の波面を動的に変更するように構成された波面操作系ＷＦＭが装備される。例示的実施形態における波面操作系は、投影ビーム経路に配置され、第１の作動デバイスＤＲ１を用いて可逆に変更することができる面形状及び／又は屈折率分布を有する第１のマニピュレータ面ＭＳ１を有する投影ビーム経路内で投影レンズの物体平面の直近に配置された第１のマニピュレータ要素ＭＥ１を有する第１のマニピュレータＭＡＮ１を含む。

更に別の解説に向けて、図２は、ｘｚ平面内でマスクＭ及びその後に直接続く第１のマニピュレータ要素ＭＥ１の領域内の略縦断面を示している。第１のマニピュレータ要素ＭＥ１は、投影放射線に対して透過性を有する材料、例えば、合成溶融シリカからなる板形の光学要素である。物体平面ＯＳに面する光入射側は、第１のマニピュレータ面ＭＳ１として機能し、反対の光射出面は平面である。

第１の作動デバイスは、第１のマニピュレータ面ＭＳ１の面形状を定められた方式で波形状にすることができるように板形のマニピュレータ要素ＭＥ１に対して作用する複数の互いに独立して駆動可能なアクチュエータ（例示していない）を含む。この場合に、ｚ方向と平行に測定された波の「振幅」、すなわち、マニピュレータ面のｚ方向の偏向と、ｘ方向に測定された隣接する波頭部の間の距離、すなわち、波パターンの波長又は周期とを異なる値に設定することができる。この例の場合に、ｘ方向に正弦波形のプロファイルが設定され、そのｘ方向の（平均）波長を特性周期Ｐ_CHARによって特徴付けることができる。

第１のマニピュレータ面は、投影レンズの物体平面ＯＳから有限の第１の距離Ｄ１の場所に配置され、この物体平面は、第１のマニピュレータ面に最も近い視野平面である。光学的見地からは、第１のマニピュレータ面ＭＳ１は、物体平面ＯＳの直近、すなわち、「近視野位置」に配置される。これは、取りわけ図３から判別することができる。図３は、第１のマニピュレータ面ＭＳ１又は第１のマニピュレータ要素ＭＥ１の光軸ＯＡと同方向（ｚ方向）に対する平面図を示している。この場合に、丸いコーナを有する矩形領域ＦＰは、第１のマニピュレータ面のうちで有効物体視野ＯＦから到着する光線によって照明される領域を表している。この領域を「フットプリント」とも表記する。

この場合に、投影放射線のフットプリントは、サイズ及び形状において、投影ビームと、投影ビームが通過する区域（この場合に、第１のマニピュレータ面ＭＳ１）との交差区域を表している。物体平面ＯＳまでの光学近接性をフットプリントが実質的に物体視野ＯＦの矩形形状を有し、コーナ領域が幾分丸くなっていることで判別することができる。更に、フットプリントは、物体視野と全く同じく光軸ＯＡから外れて位置する。投影放射線によって使用される、視野に対して光学近接にある領域は、実質的に照明視野領域の形状を有するが、視野平面に対してフーリエ変換される瞳平面の領域内では、実質的に円形の領域が照明され、その結果、フットプリントは、瞳の領域内で少なくとも近似的に円形の形状を有する。

第１のマニピュレータ面ＭＳ１において照明される領域は、ｘ方向に有効直径Ｄ_FPを有する。図２及び図３は、第１のマニピュレータ面のこの方向の面形状が、複数の極大点（図２の波頭部、及び図３の「＋」記号によって表す）を有し、介在する複数の極小点（波谷部及び図３の「−」記号によって表す）を有することを略示している。その結果、ｘ方向又は有効直径の方向に「波形」がもたらされる。

投影レンズの場合に、物体平面の各視野点からビームが射出し、このビームの直径は、物体平面からの距離の増大と共に増大する。この場合に、物体側開口数ＮＡ_Oは、ビームの各々の開口角αの正弦に対応する。視野点から射出する各ビームは、第１のマニピュレータ面ＭＳ１において円形の部分開口を照明し、この部分開口の直径を部分開口直径ＳＡＤと表記する。図２からは、部分開口直径ＳＡＤが、第１の距離Ｄ１が増大すると共に、更に像側開口数が増大すると共に増大することが直ちに明らかである。第１のマニピュレータは物体平面に非常に近いので、複数の部分開口が、ｘ方向の相互重ね合わせなく互いに並んで照明領域ＦＰ内に収まる。好ましくは、条件ＳＡＤ／Ｄ_FP＜０．２、更に、条件ＳＡＤ／Ｄ_FP＜０．１さえもが満たさなければならない。

これらの条件が満たされる場合に、動的な第１のマニピュレータを用いて、視野依存歪曲の補正が可能になるような場所依存方式で投影レンズの像視野内の歪曲に影響を及ぼすことができる。この影響は、第１のマニピュレータが、異なる視野点から射出するビームに対する光路長において異なる変化を導入することができることによって達成される。短く光路長変化とも表記する光路長の変化を本明細書ではパラメータΔＯＰＬと表記する。

屈折率ｎと放射線が透過する厚みｄとを有する材料からなる透過性光学要素を通過するときに、光線の光路長の変化の様々な原因が存在する。Δｄを放射線がｚ方向に透過する光学要素の厚みｄの変化とすると、放射線の垂直透過の場合に、ΔＯＰＬ＝Δｄ・ｎ−１が成り立つ。放射線が透過する光学要素において、例えば、加熱又は冷却に起因して屈折率変化Δｎがもたらされる場合に、ΔＯＰＬ＝Δｎ^*ｄが成り立つ。これらの原因は、これに代えて又は累積的に効果を作用する可能性がある。多くの場合に、１つの原因が優勢である。本発明の関連では、両方の効果を使用することができる。

図２の例では、第１のビームが第１の視野点ＦＰ１から射出し、光軸と平行に進むこのビームの主光線（破線）は、「波谷部」の領域内、すなわち、板厚の極小点の領域内に入射する。例示的に示す第１の視野点に対して横方向に偏向した第２の視野点ＦＰ２から射出する第２のビームの場合に、主光線（破線で示す）は、波頭部の領域、すなわち、板厚の極大点の領域内に入射する。従って、これら２つの視野点から射出するビームは、光路長において異なる変化を受ける。

ｘ方向の光路長変化の局所分布は、異なって変形した異なる波形を有する面形状を設定することができるように第１のマニピュレータの作動デバイスの駆動によって変更することができ、その結果、波面補正の視野依存性を設定することができる。この場合に、波面変化の形態及び強度は、ビームに関する部分開口の範囲の第１のマニピュレータ面ＭＳ１による光路長変化のプロファイルに依存する。部分開口直径にわたる光路長変化の線形の立ち上がり又は立ち下がりは、例えば、波面の傾斜をもたらし、２次関数的プロファイルは、フォーカス及び非点収差の影響をもたらす。

次いで、図４から図８を参照して、投影レンズの像視野ＩＦ内の波面の補正状態に対する、近視野配置で配置された第１のマニピュレータ要素の様々な影響パラメータの関数としての効果の説明を提供する。幾何光学の分野では、光学系の結像収差を表す波面を表す上で、通常はゼルニケ多項式が使用される。この場合に、個々の結像収差をゼルニケ多項式の係数、すなわち、ゼルニケ係数又はその値（「ｎｍ」を単位とする）によって表すことができる。本明細書で選択した表現形式では、ゼルニケ係数Ｚ２及びＺ３が、結果として歪曲状の収差をもたらすｘ方向及びｙ方向それぞれの波面の傾斜を表している。ゼルニケ係数Ｚ４は、デフォーカス誤差を表すことができる波面の曲率を表している。ゼルニケ係数Ｚ５は、波面の鞍形変形、従って、波面変形の非点収差成分を表している。ゼルニケ係数Ｚ７及びＺ８はコマ収差を表し、ゼルニケ係数Ｚ９は球面収差を表し、ゼルニケ係数Ｚ１０及びＺ１１は３つ葉のクローバー状収差を表している。

最初に、図４から図８を参照して、物体平面に対して光学近接に配置された第１のマニピュレータ面を有する１つの第１のマニピュレータのみを有する波面操作系の例の説明を提供する。この場合に、図４から図７は、そのようなマニピュレータの感受性を軸上位置の関数、すなわち、最も近い視野平面からの距離の関数として例示している。この場合に、「感受性」という用語は、例えば、最大光路長変化ΔＯＰＬ＝１ｎｍによって与えることができるマニピュレータの定められた「偏向」の場合の波面に対するマニピュレータの効果を表している。

この場合に、図４から図７には、最も近い視野平面からの「正規化マニピュレータ距離」Ｄ_NORM、すなわち、関係ＳＡＤ／Ｐ_CHARを各々ｘ軸上に示している。値ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＝０．０は、直接に視野平面にある位置を表している。正の値は、放射線の透過方向に当該視野平面の下流の位置を表し、負の値は、当該視野平面の上流の位置を表している。考察中の視野にわたる最大値（「ｎｍ」を単位とする）の形態にあるそれぞれのゼルニケ係数の値Ｚ_MAXを各々ｙ軸上にプロットしている。図４は、ＮＡ_M＝０．３３７５に関する値を示しており、それに対して図５は、ＮＡ_M＝０．６７５に関する対応する値を示している。従って、図５の場合の第１のマニピュレータ面における投影放射線の開口数は、図４の場合のもの大きさの２倍である。

歪曲収差（Ｚ２／３）に対する効果が、視野平面の上流の位置の場合の効果と視野平面の下流の位置の場合の効果とが反対の符号を有する点で奇数関数であることは明らかである。Ｚ２／３の感受性曲線は、視野平面において変曲点を有する。それとは対照的に、デフォーカス（Ｚ４）及び非点収差（Ｚ５）の感受性は、その推移が視野平面に対して鏡面対称であり、１つの極点（デフォーカスの場合の最大点、非点収差の場合の最小点）を有するという点で偶数関数である。更に、非点収差項及び歪曲項は視野平面内で消失し、それに対してデフォーカス項Ｚ４は、直接に視野平面内で極大点を有し、視野平面を外れたある距離の場所で初めて消失する。（実線は、高次の収差、すなわち、コマ収差（Ｚ７／８）、球面収差（Ｚ９）、及び３つ葉のクローバー状収差（Ｚ１０／１１）を表している。本明細書では、最初にこれらの収差に対処することはしない）高開口数の場合（図５）の関係も同様であり、デフォーカス項の程度が、マニピュレータ面における開口数の増大と共に増大することは明らかである。

この例の場合に、第１のマニピュレータは、視野依存方式で歪曲収差に影響を及ぼすために使用することが意図される。この歪曲収差は、この場合に、影響を及ぼすことが意図される収差、すなわち、「望ましい収差」を表す値Ｚ３によっても表される。他の収差、特にＺ４（デフォーカス）及びＺ５（非点収差）には、可能な限り影響を及ぼさないか、又は得られる収差が通常無視することができる程度の大きさのものであるように僅かしか影響を及ぼさないことが意図される。

マニピュレータ面の位置が、一方で望ましい収差（Ｚ２、Ｚ３）に対して、他方で望ましくない残留収差（Ｚ４、Ｚ５等）に対してどのように影響を及ぼすのかを明らかにするために、図６及び図７に、感受性を１ｎｍのＺ３感受性に対して正規化された値としてｙ軸上にプロットするように、図４及び図５に対応する値を前と同じくプロットしている。このプロット図は、最大で１ｎｍのＺ３程度の大きさの（望ましい）歪曲補正を生成するために、どれ程の「代償」（この場合に、望ましくない残留収差に関する）を支払わなければならないかを明らかにしている。

この正規化プロット図では、視野平面からの有限距離において、デフォーカス項と非点収差項の両方が、これらの収差寄与に関して臨界点として見なされる限界よりも小さい状態に留まる有限幅の距離範囲ＵＲ（有利範囲）が存在することが明らかである。例えば、最大に設定されるＺ２＝１ｎｍの歪曲寄与の場合に、デフォーカス項Ｚ４の絶対値が０．２ｎｍよりも大きくならないようにすることが意図されると仮定すると、この場合の第１のマニピュレータ面を視野平面に対して正規化マニピュレータ距離値Ｄ_NORM＝０．０３よりも近づけるべきではないことは明らかである。第１のマニピュレータ面を視野平面に対してこの限界値よりも近づけた場合に、この場所におけるデフォーカス項の特異点に起因して、デフォーカス寄与の非常に大きい立ち上がりがもたらされる。大きい方の距離に向けては、直ちに役立つ距離の範囲ＵＲは非点収差に対する寄与によって制限を受ける。一般的に本出願では、殆どの場合に０．４ｎｍよりも小さい非点収差項に許容性を与えることができるが、非点収差寄与（Ｚ５）はこの限界値よりも高くすべきではないと仮定する。限界値Ｚ５＝０．４ｎｍは、正規化マニピュレータ距離Ｄ_NORM＝約０．４８に関連付けられる。

これらの限界は、値ＮＡ_M＝０．３３７５に関する図６からの結果である。図７には、第１のマニピュレータ面における大きさの２倍の開口数に関する対応するプロット図を示している。有利距離範囲ＵＲの対応する評価は、視野平面の近くにおけるデフォーカス項のより大きい立ち上がりに起因して、今度は視野平面に対するより大きい正規化マニピュレータ距離を遵守しなければならないことを示し、正規化マニピュレータ距離の下限は、この場合に、近似的にＤ_NORM＝０．１２である。非点収差項に依存する上限は、マニピュレータ面における開口数には依存しない。

より詳細な分析は、デフォーカス寄与に関する定められた上限の場合の有利距離範囲の下限が、良い近似でマニピュレータ面における開口数の二乗と共に増減することを示している。この点に関して、図８は、ｘ軸上にマニピュレータ面の開口数ＮＡ_Mをｙ軸上にデフォーカス項の定められた限界値に関する正規化マニピュレータ距離Ｄ_NORMを示しており、この場合に、Ｚ４／Ｚ３＝０．２である。この図の破線は、各々従来の図で記述したシミュレーションの結果を示しており、実線は、０．２５^*ＮＡ_M ²によって与えられる。

従って、近視野配置で置かれた単一動的作動可能マニピュレータ面が使用される場合に、良好に機能するマニピュレータに対する正規化マニピュレータ距離の有利距離範囲が、以下の不等式からもたらされる。
０．２５^*ＮＡ_M ²＜ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＜０．４８ （１）

この場合に、上限は、比Ｚ５／Ｚ３＝０．４によって決定される。対応する値ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＞０．４８は、ＮＡ_Mに依存しない。ＮＡ依存の下限は、０．２５ＮＡ_M ²によって与えられる。

下記では、互いに独立して作動させることができる複数のマニピュレータを有する波面操作系の説明を例示的に提供する。例示の明瞭化のために、第１のマニピュレータに加えて、投影ビーム経路に配置された第２のマニピュレータ面と、この第２のマニピュレータ面の面形状及び／又は屈折率分布を可逆に変更するための第２の作動デバイスとを有する第２のマニピュレータ要素を有する正確に１つの第２のマニピュレータが設けられる例を以下に説明する。波面操作系は、互いに独立して設定することができる２つよりも多いマニピュレータ、例えば、３つ又は４つのマニピュレータを含むことができる。

図９の例示的実施形態の場合に、投影レンズは、中間像平面ＩＭＩＳが物体平面ＯＳと像平面ＩＳの間に位置し、この中間像平面に実中間像ＩＭＩが生成されるように構成される。この目的のために、投影レンズは、物体平面ＯＳと中間像平面ＩＭＩＳの間に、投影レンズの第１の部分レンズを形成する光学結像系を共同で形成する複数の光学要素を有する。第１の部分レンズの設計に基づいて、中間像は、物体平面ＯＳに位置する有効物体視野に対して拡大又は縮小することができ、又はこの物体視野と同じサイズを有することができる。中間像は、典型的には著しく縮小された結像スケールで、直接的に、又は少なくとも１つの更に別の中間像を経て像平面ＩＳに結像される。

波面操作系は、中間像平面の下流の第１の距離Ｄ１の場所、すなわち、中間像平面と像平面の間に配置された第１のマニピュレータ面ＭＳ１を有する第１のマニピュレータ要素ＭＥ１を有する第１のマニピュレータＭＡＮ１を有する。第２のマニピュレータＭＡＮ２は、中間像平面の上流の有限の第２の距離Ｄ２の場所、すなわち、中間像平面と物体平面の間に配置された第２のマニピュレータ面ＭＳ１を有する第２のマニピュレータ要素ＭＥ２を有する。中間像平面に関して対称な等しい距離Ｄ１＝Ｄ２を有する配置は、この場合に、望ましくない偶数収差を完全に補償することができることで有利である。板形マニピュレータ要素は、各々中間像平面に対する近視野配置で置かれ、その結果、それぞれのマニピュレータ面に関して条件ＳＡＤ／Ｄ_FP＜０．２が成り立つ。

マニピュレータ要素の各々は、光路長の変化に対する効果の複数回交替をｘ方向に生成することができるように駆動することができる。光路長変化ΔＯＰＬを設定するためのパターンは、互いに反転したものである。すなわち、記号「＋」と「−」とで象徴しており、ここで「＋」は、光路長変化ΔＯＰＬの極大点を表し、「−」は極小点を表している。この場合に、もたらすことができるものは、例えば、デフォーカス及び非点収差のような偶数収差に対して２つのマニピュレータによって生成される寄与が互いに補償し合い、その結果、２つのマニピュレータが、デフォーカス及び非点収差に対する寄与を事実上生成しないことである。

この点に関して、図１０は、ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＝０の場合の中間像平面の両方の側の正規化マニピュレータ距離Ｄ_NORMへの様々なゼルニケ係数の依存性を図４及び図５の図と同じく示している。これらの値は、ＮＡ_M＝０．３３７５に対して計算したものである。

中間像平面に対する対向する駆動及び等しい距離の場合のデフォーカス及び非点収差に対する寄与は、互いに打ち消し合うことができるので、中間像平面の上流と下流とに単一マニピュレータだめの場合よりも大きい有利距離範囲がもたらされる。過度に大きい程度までマニピュレータを変形又は荷重することなく、操作される収差（Ｚ２／３）に対して十分に高いマニピュレータ感受性を達成するためには、それぞれのマニピュレータ面と中間像平面の間に、ある最小距離が必要である。これらの収差に対して２ｎｍ程度の大きさの望ましい補正範囲を仮定し、マニピュレータ面毎に最大で５０ｎｍの補正範囲が最大許容変形として見出される場合に、正規化マニピュレータ距離の下限に対する条件として条件ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＞０．０１２がもたらされる。コマ収差及び３つ葉のクローバー状収差に関する過度に大きい寄与を回避することが意図される場合に、有利距離範囲の上限は、便法上ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＜０．８５によって表される。従って、好ましくは、次式が成り立つ。
０．０１２＜ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＜０．８５ （２）

互いに独立して作動させることができる２つのマニピュレータを投影ビーム経路に有する波面操作系を構成することに関して更に別の可能性が存在する。この点に関して、図１１は、波面操作系が、放射線の透過方向に投影レンズの上流に配置された投影レンズの視野平面（この場合に、物体平面ＯＳ）から異なる距離の場所に互いに直接前後するように配置された２つのマニピュレータＭＡＮ１、ＭＡＮ２を有する例示的実施形態の概略図を示している。実質的に板形設計のものである第１及び第２のマニピュレータ要素ＭＥ１、ＭＥ２は、両方のマニピュレータ面（第１のマニピュレータ面ＭＳ１、第２のマニピュレータ面ＭＳ２）における投影放射線の開口数が同じであるように、発散ビーム経路内への屈折力を有する光学要素の挿入なく互いに直接前後するように配置される。第１のマニピュレータ要素の方が、最も近い視野平面ＯＳの近く、その結果、第１の距離Ｄ１は第２の距離Ｄ２よりも小さい。

ビームがそれぞれ射出する視野点に対する異なる距離に起因して、部分開口は、各々第２のマニピュレータ面よりも第１のマニピュレータ面において小さい。それによって変更されるターゲット変数（この場合に、歪曲Ｚ２／３）に対してと、残りの望ましくない収差に対して異なる感受性がもたらされる。２つのマニピュレータの適切な駆動によって達成することができることは、ターゲット変数に対して同じ効果を有しながら、望ましくない収差が、１つのマニピュレータだけの場合（図２を参照されたい）と比較して低いことである。

それによってマニピュレータ要素の配置されに対してより緩い距離要件がもたらされ、この場合に、特に、視野平面から単一マニピュレータ要素だけの場合よりも遠くにマニピュレータ要素を配置することができる。

以下により詳細に説明する分析により、第１のマニピュレータに関して十分に高い感受性と望ましくない収差に対する十分に小さい寄与との間で適切な妥協点を達成するためには、視野平面に近い方に位置する第１のマニピュレータが、単一マニピュレータだけの場合よりも視野平面の近くに位置すべきではないことが示されている。この場合に、正規化マニピュレータ距離は、可能であれば０．２５^*ＮＡ_M ²よりも小さくすべきではない。しかし、第１のマニピュレータ面を視野平面から単一マニピュレータの場合よりも遠くに配置することができる。対応する境界条件の下では、正規化マニピュレータ距離に対する０．８という上限が実用的であると思われる。第２のマニピュレータ面は、最も近い視野平面から有意に遠くに位置することができ、この場合に、正規化マニピュレータ距離は、好ましくは、１．５よりも小さくしなければならない。

収差に対する効果を解説するために、図１２から図１５は、各々、棒グラフの棒の高さが、各々ｘ軸上に示す個々の収差Ｚ_i［ｎｍ］に対する寄与を表す棒グラフを示している。第１の例を図１２及び図１３に示している。それぞれ左にあり、濃灰色の網掛けを有する棒は、単一マニピュレータが、最も近い視野平面から正規化マニピュレータ距離ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＝０．５の場所に配置された参照事例を表している。それぞれ右にあり、明灰色の網掛けを有する棒は、視野平面に近い方の第１のマニピュレータ要素が、最も近い視野平面から同じ正規化マニピュレータ距離（０．５）を有し、それに対して遠い方のマニピュレータ要素が、ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＝０．７の場所に配置される２つの直接連続するマニピュレータ要素を有する例示的な状況を表している。全ての図の棒の高さは、１ｎｍという望ましい収差Ｚ３の値に正規化される。これは、マニピュレータが、波面の傾斜に対して１ｎｍの寄与をもたらすように駆動されることを意味する。

最初に、単一マニピュレータに関する状況を示す図１２及び図１３の濃い棒に対する考察を提供する。１ｎｍ程度の大きさの歪曲Ｚ３の補正に対する望ましい寄与が、様々な望ましくない収差を生成し、デフォーカス（Ｚ４）及び非点収差（Ｚ５）が優勢な残留収差であることは明らかである。これは、図６に関して上述した状況に対応する。

それとは対照的に、ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＝０．５の場所の第１のマニピュレータに加えて、その直接下流のＳＡＤ／Ｐ_CHAR＝０．７の場所にも第２のマニピュレータが配置された場合に、特にデフォーカス（Ｚ４）及び非点収差（Ｚ５）の場合の残留収差を有意に低減することができる。求める収差（Ｚ３）に関して同じ感受性を有しながら、デフォーカスに対する寄与は、約−０．１８から約−０．０３まで低減される。非点収差（Ｚ５）に関しては、比較値の約１／４への低減、すなわち、０．４から約０．０９への低減がもたらされる。従って、互いに直接前後するように配置された２つのマニピュレータの組合せは、デフォーカス及び非点収差に対して、最も近い視野平面から同等の距離の場所に配置された個々のマニピュレータの場合のものよりも有意に小さい寄与しかもたらされない。

最も近い視野平面に対する距離に対する実用的な上限を見極めるために、図１４及び図１５は、視野平面に近い方に位置する第１のマニピュレータ要素が正規化マニピュレータ距離ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＝０．８の場所に配置され、それよりも遠くに置かれた第２のマニピュレータ要素がＳＡＤ／Ｐ_CHAR＝１．０の場所に配置される場合に関する収差寄与を対応するプロット図に示している。濃い左の棒は、各々最も近く置かれた第１のマニピュレータ要素だけが使用される場合に関する収差寄与を示している。明るい棒は、互いに直接前後するように配置された２つのマニピュレータ要素の反転駆動の場合の対応する結果を示している。望ましい感受性Ｚ３＝１ｎｍの場合の望ましい個々のマニピュレータ要素が、デフォーカス（Ｚ４）の場合と非点収差（Ｚ５）の場合の両方において、この場合に許容性を与えることができると仮定される上限値よりも大きい寄与をもたらすことは明らかである（Ｚ４＝０．２ｎｍ及びＺ５＝０．４ｎｍ）。２つのマニピュレータの組合せは、デフォーカスに対する寄与（この場合約−０．０８）及び非点収差に対する寄与（この場合約０．２）が、この場合に仮定される上限値を下周り、その結果、この種の外乱収差がもはや生成されない程度までこれらの寄与を低減することができる。コマ収差（Ｚ８）及び３つ葉のクローバー状収差（Ｚ１１）のような奇数収差は、各々約０．３ｎｍ程度の大きさの許容性を与えることができる範囲に依然として収まる。この例は、奇数収差に対する寄与が過度に大きくなってはならない場合に、この場合に示されている距離上限よりも大きくてはならない。全体的に、第１のマニピュレータ面に対して条件０．２５^*ＮＡ_M ²＜ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＜０．８が成り立ち、第２のマニピュレータ面に対して条件ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＜１．５が成り立つ場合であれば有利であると見なされる。

この例に使用することができる投影レンズとマニピュレータデバイスとの異なる組合せを特定の例示的実施形態に基づいて以下に例示する。

図１６は、反射屈折投影レンズの実施形態１６００の概略的なレンズ要素子午断面図を作動中に投影レンズを通過する投影放射線の結像ビーム経路を明らかにするための代表的なビームと共に示している。投影レンズは、縮小効果を有する結像系として、その物体平面ＯＳに配置されたマスクパターンを物体平面と平行に向けられたこの投影レンズの像平面ＩＳ上に縮小スケール、例えば、４：１のスケールで結像するために設けられる。この場合に、物体平面と像平面の間に、正確に２つの実中間像ＩＭＩ１、ＩＭＩ２が生成される。明確に透過光学要素を用いて構成され、従って、完全に屈折性（屈折結像性）のものである第１の部分レンズＯＰ１は、物体平面のパターンが、第１の中間像ＩＭＩ１内に実質的にいかなるサイズ変化も伴わずに結像されるように設計される。第２の反射屈折部分レンズＯＰ２は、第１の中間像ＩＭＩ１を第２の中間像ＩＭＩ２に実質的にいかなるサイズ変化も伴わずに結像する。第３の完全に屈折性の部分レンズＯＰ３は、第２の中間像ＩＭＩ２を像平面ＩＳ内に高い縮小倍率で結像するように設計される。

物体平面と第１の中間像との間、第１の中間像と第２の中間像との間、更に第２の中間像と像平面の間には、各々光学結像の主光線ＣＲが光軸ＯＡと交わる結像系の瞳面Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が位置する。第３の部分レンズＯＰ３の瞳面Ｐ３の領域内には、系の開口絞りＡＳが取り付けられる。反射屈折性の第２の部分レンズＯＰ２内にある瞳面Ｐ２は、凹ミラーＣＭの直近に位置する。

投影レンズが液浸レンズとして設計及び作動される場合に、投影レンズの作動中に放射線は、投影レンズの射出面と像平面ＩＳの間に置かれた液浸液の薄層を通過する。同等の基本構造を有する液浸レンズは、例えば、国際特許出願ＷＯ ２００４／０１９１２８ Ａ２に開示されている。液浸動作中に、像側開口数ＮＡ＞１が可能である。乾式レンズとしての構成も可能であり、この場合に、像側開口数は値ＮＡ＜１に制限される。

図１６に示す例示的実施形態は、光学的構造（マニピュレータ要素のない）に関し、ＵＳ ２００９／００４６２６８ Ａ１の図６に記載の例示的実施形態に対応する。投影レンズの基本構造（光学的仕様）に関するこの文献の開示内容は、引用によって本明細書の内容に組み込まれている。

反射屈折性の第２の部分レンズＯＰ２は、投影レンズの唯一の凹ミラーＣＭを含む。凹ミラーのすぐ上流には、２つの負のレンズ要素を含む負の群ＮＧが置かれる。時にシュプマン色消しレンズとして表記されるこの配置では、凹ミラー及びその近くにある負のレンズ要素の曲率によってペッツヴァル補正、すなわち、像面湾曲の補正を提供し、凹ミラーの上流の負のレンズ要素の屈折力と、凹ミラーに対する絞り位置とによって色補正を提供する。

反射性の偏向デバイスは、物体平面ＯＳから凹ミラーＣＭに通過するビーム又は対応する部分ビーム経路を凹ミラーでの反射の後に凹ミラーと像平面ＩＳとの間を通過するビーム又は部分ビーム経路から分離するように機能する。この目的のために、偏向デバイスは、物体平面から到着する放射線を凹ミラーＣＭに反射するための平面の第１の偏向ミラーＦＭ１と、第１の偏向ミラーＦＭ１に対して直角に向けられ、凹ミラーによって反射された放射線を像平面ＩＳの方向に偏向する第２の偏向ミラーＦＭ２とを有する。光軸は偏向ミラーにおいて折り返されるので、本出願では、偏向ミラーを折り返しミラーとも表記する。偏向ミラーは、投影レンズの光軸ＯＡに対して、光軸に対して垂直かつ第１の方向（ｘ方向）と平行に延びる傾斜軸の周りに、例えば、４５°だけ傾斜される。投影レンズが走査作動に向けて設計される場合に、第１の方向（ｘ方向）は、走査方向（ｙ方向）に対して垂直であり、従って、マスク（レチクル）及び基板（ウェーハ）の移動方向に対して垂直である。この目的のために、偏向デバイスは、互いに垂直に向けられた外部反射被覆隣接面が偏向ミラーとして機能するプリズムによって達成される。

中間像ＩＭＩ１、ＩＭＩ２は、各々、折り返しミラーＦＭ１及びＦＭ２に対して光学近接してそれぞれこれらの折り返しミラーの最も近くに位置するが、これらの折り返しミラーから最小光学的距離の場所にあり、その結果、ミラー面上で起こり達成する欠陥が、像平面に鮮明に結像されることはなく、平面偏向ミラー（平面ミラー）ＦＭ１、ＦＭ２は、中程度の放射線エネルギ密度の領域に位置する。

（近軸）中間像の位置は、物体平面及び像平面に対して光学的に共役な系の視野平面を定める。従って、偏向ミラーは、本出願の状況では「近視野」とも表記する系の視野平面に対して光学近接に位置する。この場合に、第１の偏向ミラーは、第１の中間像ＩＭＩ１に関連付けられる第１の視野平面に対して光学近接に配置され、第２の偏向ミラーは、第１の視野平面に対して光学的に共役であり、第２の中間像ＩＭＩ２に関連付けられる第２の視野平面に対して光学近接に配置される。

例として、ビーム経路内の光学要素又は光学面の位置を定量化するために部分口径比ＳＡＲを使用することができる。

例示的な定義により、投影ビーム経路内の光学要素の光学面の部分口径比ＳＡＲは、部分開口直径ＳＡＤと光学的自由直径ＤＣＡとの間でＳＡＲ：＝ＳＡＤ／ＤＣＡに従う比率として定められる。部分開口直径ＳＡＤは、与えられた視野点から射出するビームの光線によって照明される光学要素の部分面の最大直径によって与えられる。光学的自由直径ＤＣＡは、光学要素の基準軸の周りで、光学要素の面のうちで物体視野から到着する全ての光線によって照明される領域を含む最小円の直径である。

上記に即して、視野平面（物体平面、像平面、又は中間像平面）内では、ＳＡＲ＝０が成り立つ。瞳平面内では、ＳＡＲ＝１が成り立つ。従って、「近視野」面は、０に近い部分口径比を有し、それに対して「近瞳」面は、１に近い部分口径比を有する。

本出願では、基準平面、例えば、視野平面又は瞳平面に対する光学面の光学近接性又は光学的距離をいわゆる部分口径比ＳＡＲによって表している。光学面の部分口径比ＳＡＲは、本出願の目的では次式のように定められる。
ＳＡＲ＝ｓｉｇｎ ＣＲＨ（ＭＲＨ／（｜ＣＲＨ｜＋｜ＭＲＨ｜））
ここでＭＲＨは周辺光線高さを表し、ＣＲＨは主光線高さを表し、符号関数ｓｉｇｎ ｘはｘの符号を表し、慣例に従ってｓｉｇｎ ０＝１が成り立つ。主光線高さは、物体視野の絶対値で最大の視野高さを有する視野点の主光線の光線高さを意味すると理解すべきである。本明細書では、光線高さは、符号付きであると理解すべきである。周辺光線高さは、光軸と物体平面との交点から進む、最大開口を有する光線の光線高さを意味すると理解すべきである。この視野点は、特に軸外像視野の場合に、物体平面に配置されたパターンの転写に対して寄与しなくてもよい。

部分口径比は、ビーム経路内の平面の視野近接度又は瞳近接度の尺度である符号付き変数である。定義により、部分口径比は、−１と＋１の間の値に正規化され、各視野平面内では部分口径比はゼロであり、瞳平面内では部分口径比は、−１から＋１へ、又はその逆に急変する。従って、絶対値で１という部分口径比は、瞳平面を決定する。

従って、近視野平面は、０に近い部分口径比を有し、それに対して近瞳平面は、絶対値で１に近い部分口径比を有する。部分口径比の符号は、平面の位置が基準平面の上流であり、又は下流であるかを示している。

投影放射線に対して透過性を有する波面操作系の第１のマニピュレータ要素ＭＥ１は、投影ビーム経路内で物体平面ＯＳの直接下流の小さい有限距離の場所に配置される。マニピュレータ要素は、実質的に矩形板の形態を有し、その長辺はｘ方向に延び、短辺はｙ方向（走査方向）に延びている。この板は、光軸を完全に外してある距離の場所で光軸と並置される（軸外配置）。左に示す軸線方向平面図で分るように、マニピュレータ要素は、この領域では殆ど矩形である投影放射線のフットプリント（破線形式で示すＦＰ）が、マニピュレータ要素のうちで放射線を透過させることができる領域上に位置する（図３も参照されたい）ように寸法決定及び配置される。光学的使用領域にわたってｘ方向に投影放射線の光路長変化の複数の最大点及びそれに隣接する最小点を生成することができるように、作動デバイス（図示せず）を用いて、第１のマニピュレータ要素によって形成される第１のマニピュレータ面の面形状及び／又は屈折率分布を可逆に変更することができる。最大点及び最小点のプロファイルをｙ方向に延びる実線によって略示している。

有効マニピュレータ面と物体平面との間で光軸と平行に測定された距離は非常に小さく、従って、マニピュレータ面の場所では、０．１よりも小さい部分口径比ＳＡＲが存在し、条件ＳＡＤ／ＤＦＰ＜０．１が成り立つ。

第１のマニピュレータ要素ＭＥ１は、物体平面ＯＳと、屈折力を示す投影レンズの第１のレンズ要素Ｌ１との間に配置される、正確には、この第１のマニピュレータ要素は、このレンズ要素に対してよりも物体平面に対して近い場所に配置される。

この種の投影レンズでは、近物体マニピュレータ要素の代わりに又はそれに加えて、投影ビーム経路内でマニピュレータ要素を配置することができる更に別の位置が存在する。１つの位置は、幾何学的に折り返しミラーＦＭ１、ＦＭ２を担持するプリズムと凹ミラーＣＭとの間、正確に言えば折り返しミラーＦＭ１、ＦＭ２の近くにある。図示の第１のマニピュレータ要素ＭＥ１’の位置は、その直接下流にある第１の中間像ＩＭＩ１の直接光学近接にあり、更に、この中間像の直接上流にある第２の中間像ＩＭＩ２の直接光学近接にある。部分口径比ＳＡＲは、両方の場合に０．２よりも小さく、各々条件ＳＡＤ／ＤＦＰ＜０．２が成り立つ。物体平面から凹ミラーに至る部分ビーム経路が、第１の偏向ミラーＦＭ１での反射の後に、凹ミラーから第２の折り返しミラーＦＭ２を経て像平面に至る第２の部分ビーム経路から空間的に分離される位置に優先度が与えられる。マニピュレータの場所では第１の部分ビーム経路に第１のフットプリントＦＰ１がもたらされ、それに対して第２の部分ビーム経路には第２のフットプリントＦＰ２が存在する。左下にある詳細図によって示すように、これらのフットプリントは、光軸ＯＨに関して互いに正反対であるように置かれる。

図示の位置では、今度はマニピュレータ要素が、これらの部分ビーム経路の一方においてのみ、すなわち、第１の部分ビーム経路（物体平面と凹ミラーの間）内又は第２の部分ビーム経路（凹ミラーと像平面の間）内のいずれかにおいてのみ作用するようにマニピュレータ要素を配置することができる。放射線が異なる方向に通し、両方の部分ビーム経路内で作用するマニピュレータ要素をこの位置に取り付けることができる。

物体平面の直接下流の位置の場合と類似の方式で、ｘ方向に最大値と最小値との間で複数回交替する望ましい波面変化を設定することができ、その結果、ｘ方向の特性周期を光路長変化に割り当てることができる。

図１７は、部分ビーム経路に近視野配置で置かれた第１のマニピュレータ要素ＭＥ１が装備された投影レンズの例示的実施形態１７００を示している。投影レンズの光学的構造（マニピュレータ要素のない）は、特許ＵＳ ７，４４６，９５２ Ｂ２の図１３に記載のものに対応し、この文献は、引用によって本明細書の内容に組み込まれている。この投影レンズは、物体平面ＯＳ内の物体から発する第１の中間像ＩＭＩ１を生成する第１の屈折部分レンズＯＰ１を有する。この第１の中間像は、反射性の第２の部分レンズＯＰ２を用いて第２の中間像ＩＭＩ２に結像される。第２の部分レンズは、互いに対面して、各々近視野配置で（介在する瞳平面から離れた中間像の近くに）置かれたミラー面を有する２つの凹ミラーＣＭ１、ＣＭ２から構成される。屈折性の第３の部分レンズＯＰ３は、第２の中間像を第３の中間像ＩＭＩ３に結像し、更に第３の中間像ＩＭＩ３は、高い縮小倍率を有する屈折性の第４の部分レンズＯＰ４により、像平面ＩＳ内に最終像が形成されるように結像される。全ての部分レンズは、共通の直線（非折り返し）光軸ＯＡを有する（インライン系）。更なる詳細は、ＵＳ ７，４４６，９５２ Ｂ２から達成することができ、従って、本明細書において具体的に示すことはしない。

物体に対して縮小される第３の中間像ＩＭＩ３が置かれる中間視野平面は、第３の部分レンズＯＰ３の最後の凹レンズ要素の物体側と第４の部分レンズの最初の凸レンズ要素の物体側との間に比較的容易にアクセス可能な方式で位置する。この場合に、第１のマニピュレータ要素ＭＥ１は、基本構造のレンズ要素との衝突の危険性を伴わずに投影ビーム経路に挿入することができる。適切な場合に、投影ビーム経路内でマニピュレータ要素を交換し、置換するための入れ替えデバイスを設けることができる。第１のマニピュレータ要素ＭＥ１は、ｘ方向に長辺を有し、ｙ方向に短辺を有し、光軸ＯＡを外して配置することができる、簡単な軸線方向詳細図に示す矩形形状を有することができる。破線形式で描示す投影放射線のフットプリントＦＰは、この場合に、第１のマニピュレータ要素の有利区域内に完全に収まる。適切な作動デバイスは、ｘ方向に最大値と最小値の間で複数回変化し、投影放射線の変化する光路長変化に対応する光学効果を設定することを可能にする。これに代えて又はこれに加えて、この投影レンズは、他の場所、例えば、物体平面ＯＳの直接下流の近視野位置に対応するマニピュレータ要素を有することができる。放射線の透過方向に第３の中間像の下流に置かれる、図示の第１のマニピュレータ要素ＭＥ１に加えて、第３の中間像の上流に、同じくその直接光学近接に置かれる更に別のマニピュレータ要素を取り付けることも可能になる（図９を参照されたい）。

直線光軸を有し（インライン系）、更に複数（正確に２つ）の中間像を有する更に別の投影レンズの例示的実施形態が、ＷＯ ２００５／０６９０５５ Ａ２に開示されており、この文献の開示内容は、引用によって本明細書の内容に組み込まれている。これらの投影レンズには、本明細書に説明するタイプの波面操作系の１つ又はそれよりも多くの近視野マニピュレータ要素を装備することができる。一例として、上述の文献の図３０から図３２又は図３６から図３８に記載の投影レンズのうちの１つにおいて、物体平面と第１のレンズ要素との間で物体平面の直接下流の部分口径比ＳＡＲが０．２よりも小さく、及び／又は条件ＳＡＤ／ＤＦＰ＜０．２が成り立つ位置に、近視野動的変更可能マニピュレータ要素を配置することができる。

本明細書に説明するタイプの波面操作系のマニピュレータ要素は、異なる原理に従って作動させることができる。図１８から図２１は、本明細書に例示するタイプの投影レンズ（例えば、図１６及び図１７）内で、又は波面操作系の状況で適切な他の投影レンズ内で択一的に又は組合せに使用することができる例示的マニピュレータを示している。

図１８のマニピュレータ１８５０は、各々が投影レンズの光軸ＯＡに対して垂直な板面を有し、ＳＡＲ＜０．２である近視野位置、例えば、物体平面ＯＳの直接下流に組み込むことができる２つの透過板Ｐ１、Ｐ２を有する。これらの板は、投影レンズのｘ方向に、それと垂直に延びるｙ方向よりも何倍か大きくすることができる広がりを有する矩形形状を有することができる。物体平面ＯＳに対面する第１の板Ｐ１の入射側は平面である。同様に、像平面に対面する第２の板Ｐ２の射出側も平面である。互いに対面する板面の各々は、波状面形状を有し、波谷部及び波頭部はｙ方向と平行に延び、板厚ｄは、ｘ方向に周期的に変化する。第１の板Ｐ１の射出側の波パターンと、第２の板Ｐ２の入射側の波パターンとは、ｘ方向に測定される特性周期に関し、更に厚み変化の振幅に関して互いに相補的である。これらの板は、ｘ方向に互いに対して変位させることができ、この変位は、例示的実施形態において、第１の板Ｐ１が固定方式で設けられ、第２の板Ｐ２が、作動デバイスＤＲ１を用いてｘ方向と平行に移動可能であることによって達成される。しかし、両方の板を移動可能方式で具現化することができる。

板Ｐ１、Ｐ２の各々は、屈折率ｎを有する材料（例えば、溶融シリカ又はカルシウムフッ化物）からなり、放射線の垂直透過の場合に、光路長差ΔＯＰＬ＝Δｄ^*ｎ−１をもたらし、ここでΔｄは、放射線がｚ方向に透過する光学要素の厚みｄの変化である。

波面変化を生成するのに有効であるこのマニピュレータの面区域は、２つの板の効果の間の差からもたらされる。２つの板が、第１の板の「波頭部」が第２の板の「波谷部」と正確に位置合わせする（すなわち、ｚ方向に互いに前後に位置する）無効位置に変位した場合に、２つの板の効果は互いに補償し合い、それによって全体的な平面板効果がもたらされる。第１の板に対して、放射線透過方向と垂直にゼロ位置から外れる第２の板の相対変位は、最大値と最小値の間の複数回交替によってｘ方向に周期的に変化する波面変化を設定し、得られる波面変化の強度を変位距離によって連続的に設定することができる（更にＥＰ ０ ８５１ ３０４ Ａ２を参照されたい）。この場合に、有効マニピュレータ面区域は、これらの板の間に形成される間隙空間領域に位置する。この場合に、放射線透過方向に対して直角に複数回変化する望ましい波面効果がもたらされる。

２つの板を有するこの種の単一マニピュレータの使用は、一部の場合に、特に基本的な変形しか設定しなくてもよい場合に十分とすることができる。設定することができる波面変化の柔軟性及び多様性を高めるために、破線に示す第２のマニピュレータに示すように、互いに前後に配置される２つ又はそれよりも多くの板対を設けることができる。光軸に対して垂直な異なる変位方向、例えば、互いに垂直な変位方向が可能であるように、互いに前後に配置される複数のマニピュレータを設計することができる。それによってより柔軟なマニピュレータ機能をもたらすことができる。

図１９及び図２０は、マニピュレータ要素１９５０の異なる実施形態を通る断面を略示しており、図１９にはこのマニピュレータ要素１９５０を無効位置（ゼロ位置）に示し、図２０には、光学的有効厚又は光路長変化の最小値と最大値の間の複数回交替がｘ方向に設定される機能位置に抜粋図として示している。このマニピュレータ要素は、本出願人の名義の特許ＵＳ ７，８３０，６１１ Ｂ２に異なる目的に対して異なる設計で記載されている原理を使用する。この文献の開示内容は、引用によって本明細書の内容に組み込まれている。

マニピュレータ要素１９５０は多層構造を有する。比較的厚肉の屈曲剛性透過平面板１９５５が枠型マウント１９５２に含まれ、この平面板の厚みは、例えば、ｃｍ範囲にあるとすることができる。更に別の平面板１９６０が上述の板から離れた場所に含まれ、平面板１９６０は、比較的高い捩れ剛性を有する板１９５５よりも有意に薄肉である。厚みは、例えば、１ｍｍから２ｍｍの範囲にあるとすることができる。板１９５５、１９６０の間には平面板間隙空間が残り、作動に向けてマニピュレータの準備が整うと、この間隙空間内に、投影放射線に対して透過性を有する液体１９７０が満たされる。間隙空間の厚みは一般的に小さく、例えば、１ｍｍよりも小さく、特に１０μｍよりも小さい。これらの板の間の液体貯留部は圧力デバイス１９８０に接続され、圧力デバイス１９８０を用いて、間隙空間内の液体の液圧を例えば一定値に設定することができる。液体と板の透過材料とは、非常に似通った屈折率を有し、板の屈折率と液体の屈折率の間の比は、好ましくは、０．９９と１．０１の間にある。

全体の配置は、軸線方向（ｚ方向と平行）平面図で矩形であり、「フットプリント」領域内のマニピュレータの近視野配置の場合に放射線が透過する領域よりも幾分大きい。薄肉板１９６０の側には、放射線を透過させることができる領域の外側のマニピュレータの長辺に互いから規則的な距離の場所に対で対置された取り付けアクチュエータ１９９０が存在する。一例として、圧電作動アクチュエータを含めることができる。これらのアクチュエータは、薄肉板の板面に対して実質的に垂直に作用する押圧力によって薄肉板の外側に対して作用することができるように設計される（図２０を参照されたい）。アクチュエータの適切な駆動により、所定可能な振幅を有する薄肉板１９６０の波状変形を設定することが可能になり、この場合に、「波谷部」はｙ方向と平行に延び、ｘ方向に測定される波状変形の特性周期長Ｐ_CHARをそれぞれ駆動されるアクチュエータの選択によって異なる値に設定することができる。

放射線がこの配置にｚ方向と平行に、すなわち、捩れ剛性を有するより厚肉の板１９５５と垂直に透過する場合に、図１９に示す無効位置における全体的にの配置は平行平面板のように作用し、その結果、照明される断面を通して同じ光路長変化ΔＯＰＬが導入される。ｘ方向に周期的に変化する光路長変化を導入することが意図される場合に、対応するアクチュエータが起動され、その結果、薄肉平面板１９６０は、対応する場所において液体の方向に押圧される。これらの領域内には、放射線が透過する全厚ｄの極小点がもたらされ、それに対して起動されたアクチュエータの間に極大点がそれぞれもたらされる。従って、第一近似として、ｘ方向に周期的に変化する波長変化は、図２及び図３に関して記述したものと類似の方式で設定することができる。異なるアクチュエータ群を駆動することにより、ｘ方向に異なる「波長」又は異なる特性周期Ｐ_CHARを設定することができる。

必要に応じて、アクチュエータが、放射線を透過させることができる領域の外側の縁部だけではなく、放射線を透過させることができる領域内にも配置される上述の配置の変更形態を使用することができる（ＵＳ ７，８３０，６１１ Ｂ２の図１０，図１１を参照されたい。）。

図２１の略斜視図は、本明細書に説明するタイプの波長マニピュレータ系の状況に使用することができるマニピュレータの更に別の例示的実施形態２１００を示している。変形可能薄肉矩形平面板２１５５の縁部には、アクチュエータ２１９０の群が、平面板の反対辺上に交替して取り付けられる。適切に群で駆動されるアクチュエータを用いて、平面板を波状方式で変形することができ、この場合に、波谷部及び波頭部は、ｙ方向と平行に延び、波の頭部及びそれぞれの谷部は、ｘ方向の対応する用途事例の特性周期Ｐ_CHARに対応する互いからの距離の場所に存在する。

ＤＲ１ 第１の作動デバイス
Ｍ マスク
ＭＥ１ 第１のマニピュレータ要素
Ｐ_CHAR 特性周期
ＳＡＤ 部分開口直径

Claims (11)

1. 投影レンズの物体平面（ＯＳ）に配置されたパターンを投影レンズの像平面（ＩＳ）内に動作波長λ＜２６０ｎｍを有する電磁放射線を用いて結像するための投影レンズ（ＰＯ）であって、
   前記物体平面（ＯＳ）に配置されたパターンを前記像平面（ＩＳ）内に光学要素を用いて結像することができるように、該物体平面と該像平面の間の投影ビーム経路に配置された光学面を有する複数の光学要素と、
   前記物体平面から前記像平面に通過する前記電磁放射線の波面に動的に影響を及ぼすための波面操作系（ＷＦＭ）と、
   を含み、
   前記波面操作系は、前記投影ビーム経路に配置された第１のマニピュレータ面（ＭＳ１）と、該第１のマニピュレータ面の面形状及び／又は屈折率分布を可逆に変更するための第１の作動デバイス（ＤＲ１）とを有する第１のマニピュレータ（ＭＡＮ１）を有し、
   前記第１のマニピュレータは、有効直径Ｄ_FPを有する前記第１のマニピュレータ面の光学的使用領域にわたって特性周期Ｐ_CHAR＝Ｄ_FP／［（Ｎ_MAX＋Ｎ_MIN）／２］に従って前記電磁放射線の光路長変化の数値Ｎ_MAX＞１の最大点と数値Ｎ_MIN＞１の最小点とを生成することが可能であるように構成され、
   前記第１のマニピュレータ面は、該第１のマニピュレータ面での視野平面の視野点から射出する各ビームが、部分開口直径ＳＡＤを有する部分開口を照明し、かつ該第１のマニピュレータ面において条件ＳＡＤ／Ｄ_FP＜０．２が成り立つように、該視野平面に対して光学近接にある投影レンズの最も近い視野平面から有限の第１の距離（Ｄ１）に配置され、前記部分開口直径ＳＡＤは、個々の視野点から射出する投影光のビームの直径であり、
   前記波面操作系は、前記視野平面に対して光学近接に前記第１のマニピュレータ（ＭＡＮ１）のみを有し、前記有限の第１の距離（Ｄ１）は、前記第１のマニピュレータ面において該第１のマニピュレータの動作時に以下の条件：
   ０．２５^*ＮＡ_M ²＜ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＜０．４８
   が満たされるように寸法決定され、
   ＮＡ_Mは、前記第１のマニピュレータ面での前記電磁放射線の開口数である、
   ことを特徴とする投影レンズ。
2. 前記最も近い視野平面は、投影レンズ（ＰＯ）の前記物体平面（ＯＳ）であることを特徴とする請求項１に記載の投影レンズ。
3. 前記物体平面（ＯＳ）と前記第１のマニピュレータ面（ＭＳ１）の間には、屈折力を有する光学面が配置されず、その結果、該第１のマニピュレータ面での前記電磁放射線の前記開口数ＮＡ_Mは、物体側開口数ＮＡ_Oに等しいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投影レンズ。
4. 投影レンズは、前記物体平面（ＯＳ）と前記像平面（ＩＳ）の間に、少なくとも１つの実中間像（ＩＭＩ）が、中間像平面（ＩＭＩＳ）の領域に生成されるように構成され、
   前記最も近い視野平面は、前記中間像平面である、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の投影レンズ。
5. 投影レンズは、光軸（ＯＡ）から外れて位置して長辺と短辺の間に２：１よりも大きいアスペクト比を有する有効物体視野を有し、
   前記光学的使用領域は、２：１よりも大きいアスペクト比を有するほぼ矩形の形状を有し、前記第１のマニピュレータは、前記長辺と平行に該第１のマニピュレータがこの方向に前記電磁放射線の前記光路長変化の複数の最大点と複数の最小点を生成することができるように作用する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の投影レンズ。
6. 感放射線基板をマスクのパターンの少なくとも１つの像で露光するための投影露光方法であって、
   投影露光装置の照明系と投影レンズの間にパターンを該パターンが該投影レンズの物体平面の領域に配置されるように与える段階と、
   前記基板の感放射線面が前記物体平面に対して光学的に共役である前記投影レンズの像平面の領域に配置されるように該基板を保持する段階と、
   前記照明系によって供給される動作波長λ＜２６０ｎｍを有する照明放射線で前記マスクの照明領域を照明する段階と、
   前記照明領域に位置する前記パターンの一部を前記基板での像視野上に前記投影レンズを用いて投影する段階であって、該像視野内の像生成に寄与する電磁放射線の全ての光線が投影ビーム経路を形成する前記投影する段階と、
   前記投影ビーム経路に配置された第１のマニピュレータ面と該第１のマニピュレータ面の面形状及び／又は屈折率分布を可逆に変更するための第１の作動デバイスとを有する第１のマニピュレータを駆動することにより、前記物体平面から前記像平面まで通過する前記電磁放射線の波面に影響を及ぼす段階と、
   を含み、
   前記第１のマニピュレータ面は、該第１のマニピュレータ面での物体視野の物体点から射出する各ビームが、部分開口直径ＳＡＤを有する部分開口ＳＡを照明し、かつ該第１のマニピュレータ面において条件ＳＡＤ／Ｄ_FP＜０．２が成り立つように、前記投影レンズの最も近い視野平面から有限の第１の距離Ｄ１に配置され、
   前記第１のマニピュレータは、有効直径Ｄ_FPを有する前記第１のマニピュレータ面の光学的使用領域にわたって、特性周期Ｐ_CHAR＝Ｄ_FP／［（Ｎ_MAX＋Ｎ_MIN）／２］に従って前記電磁放射線の光路長変化の数値Ｎ_MAX＞１の最大点と数値Ｎ_MIN＞１の最小点とが生成されるように駆動され、前記部分開口直径ＳＡＤは、個々の視野点から射出する投影光のビームの直径であり、
   波面操作は、前記視野平面に対して光学近接にある前記第１のマニピュレータを用いるもののみであり、前記有限の第１の距離（Ｄ１）は、前記第１のマニピュレータ面において該第１のマニピュレータの動作時に以下の条件：
   ０．２５^*ＮＡ_M ²＜ＳＡＤ／Ｐ_CHAR＜０．４８
   が満たされるように寸法決定され、
   ＮＡ_Mは、前記第１のマニピュレータ面での前記電磁放射線の開口数である、
   ことを特徴とする投影露光方法。
7. 第１の露光と第２の露光が、連続して実施され、
   前記第２の露光中の視野依存歪曲が、連続露光において生成される構造が前記第１のマニピュレータの起動を伴わない場合よりも高い重ね合わせ精度で互いの上に位置するように、先行する該第１の露光中に生成される構造に該第１のマニピュレータの起動によって整合される、
   ことを特徴とする請求項６に記載の投影露光方法。
8. 前記波面は、異なる大きさを有する歪曲値が異なる視野点に対して設定されるような影響を受けることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の投影露光方法。
9. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の投影レンズが使用されることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の投影露光方法。
10. 投影レンズの像面の領域に配置された感放射線基板を該投影レンズの物体平面の領域に配置されたマスクのパターンの少なくとも１つの像を用いて露光するための投影露光装置であって、
    紫外線光を放出するための光源（ＬＳ）と、
    前記光源から前記光を受光し、かつ前記マスクの前記パターン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、
    前記マスクの前記構造を感光基板上に結像するための投影レンズ（ＰＯ）と、
    を含み、
    前記投影レンズは、請求項１から請求項５のいずれか１項に従って設計される、
    ことを特徴とする投影露光装置。
11. 投影露光装置は、投影露光装置の機能を制御するための中央コントローラを有し、
    前記中央コントローラには、波面操作系（ＷＦＭ）を駆動するための制御モジュールが割り当てられ、投影露光装置の作動中に他の制御信号と協働して該制御モジュールを用いて、１つのマニピュレータ又は複数のマニピュレータを駆動することができる、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の投影露光装置。

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