JP6489374B2

JP6489374B2 - 結像光学系及び投影露光装置

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Publication number: JP6489374B2
Application number: JP2015513090A
Authority: JP
Inventors: アレクサンダーエップレ; ラルフミュラー; ハンス−ユルゲンロスタルスキー
Original assignee: カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2019-03-27
Anticipated expiration: 2033-05-15
Also published as: CN104380169A; JP2015518975A; US10139734B2; CN104380169B; DE102012208793A1; US20150293457A1; WO2013174686A1

Description

ドイツ特許出願ＤＥ１０２０１２２０８７９３．１の内容が、引用によって組み込まれている。

本発明は、物体平面の物体視野を像平面の像視野に結像する複数の光学構成要素、特にミラーを有する結像光学ユニットに関する。本発明は、更に、そのような結像光学ユニットを有する光学系、そのような光学系を有する投影露光装置、そのような投影露光装置を用いて微細構造化又はナノ構造化構成要素を生成する方法、及びこの方法を用いて生成された微細構造化又はナノ構造化構成要素に関する。

冒頭に示したタイプの結像光学ユニットは、ＤＥ１０２００９０４６６８５Ａ１、ＵＳ５，８１５，３１０、ＤＥ１０２００５００３５５７Ａ１、ＷＯ２０１０／０９１８００Ａ１、ＵＳ６，７５０，９４８Ｂ２、及びＷＯ２０１１／０９５２０９Ａ１から公知である。

ＤＥ１０２０１２２０８７９３．１ＤＥ１０２００９０４６６８５Ａ１ＵＳ５，８１５，３１０ＤＥ１０２００５００３５５７Ａ１ＷＯ２０１０／０９１８００Ａ１ＵＳ６，７５０，９４８Ｂ２ＷＯ２０１１／０９５２０９Ａ１ＵＳ２００７−００５８２６９Ａ１

本発明の目的は、十分に補正された結像可能視野が高い結像光スループットと同時にもたらされるような冒頭に示したタイプの結像光学ユニットを開発することである。

本発明により、上述の目的は、結像光学ユニットが、掩蔽瞳を有し、瞳が、中心視野点の主光線が通過する中心を有し、複数の結像光学構成要素を有する物体視野を像視野に結像するための結像光学ユニットによって達成され、結像光学ユニットの切れ目のない瞳掩蔽領域の重心又は質量中心は、結像光学ユニットの瞳内で偏心して位置する。

結像光学ユニットの瞳は、結像光学ユニットの結像ビーム経路内で物体視野点から発する個々の結像光線が交わり、これらの個々の結像光線がそれぞれこれらの物体視野点から発する主光線に対する同じ照明角度に関連付けられる領域である。瞳が配置される瞳平面内での結像光の強度分布は、像視野に達する照明角度の範囲を相応に予め決定する。開口数によって予め決定される結像光学ユニットの周囲瞳内に各視野点に対して不可能である又は禁制された照明角度又は結像角度を有する瞳掩蔽領域が存在する場合に、掩蔽瞳を有する結像光学ユニットが必ず存在する。従って、掩蔽瞳を有する結像光学ユニットの場合に、結像光学ユニットの構成要素の間の掩蔽の結果として、又は結像光学ユニットの光学構成要素のうちの少なくとも１つの上の結像ビーム経路に寄与しない領域の結果として、不可能な結像ビーム経路が存在する。本発明は、掩蔽系の場合に、必ず、瞳掩蔽領域の重心が結像光学ユニットの瞳内で中心に位置するように瞳掩蔽領域が配置されるという従来の要求から離反する。この要求から離反することにより、設計において、改善された収差補正をもたらすために使用することができる新しい自由度が導かれる。特に、実際に使用される照明角度での瞳掩蔽がスループットを低下させず、瞳掩蔽を有する結像光学ユニットを提供することができることが明らかになった。

瞳掩蔽領域が結像光学ユニットの対称平面に関して鏡面対称である瞳掩蔽領域の鏡面対称性は、対応する鏡面対称結像光学ユニット設計のオプションを与える。対称平面は、結像光学ユニットの子午平面とすることができる。

瞳の中心が瞳掩蔽領域の外側に位置する瞳掩蔽領域の実施形態は、主光線、すなわち、瞳の中心を通って延びる光線が結像に寄与することを可能にする。この実施形態は、特に、結像光の特定の回折次数が主光線に沿って延びる場合に使用することができる。

瞳が結像光学ユニットの瞳平面に瞳直径を有し、瞳の中心の周りの完全に使用可能な瞳領域が瞳直径の少なくとも１０％の直径を有する直径関係は、掩蔽のない相応に大きい中心瞳領域の使用を可能にする。瞳の中心の周りの完全に使用可能な瞳領域は、瞳直径の少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、又は更にそれよりも高い百分率とすることができる。瞳及び完全に使用可能な瞳領域が円形である場合に、それぞれの直径は、円の直径に対応する。他の形状の瞳及び／又は中心の周りの完全に使用可能な他の形状の瞳領域の場合に、典型的な直径は、例えば、様々な直径を平均した結果の直径として識別される。

瞳の中心及び瞳掩蔽領域の重心が載る重心軸に沿う半径方向における半径方向瞳掩蔽領域広がりを有し、重心軸に対して垂直なタンジェンシャル方向におけるタンジェンシャル瞳掩蔽領域広がりを有し、半径方向瞳掩蔽領域広がりが、タンジェンシャル瞳掩蔽領域広がりと１０％よりも大きく異なる瞳掩蔽領域は、結像光学ユニットを通して結像放射線を案内することに細かく適応させることができる。タンジェンシャル瞳掩蔽領域広がりは、半径方向瞳掩蔽領域広がりよりも大きいとすることができる。特に、半径方向瞳掩蔽領域広がりは、タンジェンシャル瞳掩蔽領域広がりに対して２０％よりも大きく、３０％よりも大きく、４０％よりも大きく、５０％よりも大きく、又は他に更に大きい百分率だけ異なる可能性がある。タンジェンシャル瞳掩蔽領域広がりは、半径方向瞳掩蔽領域広がりの倍数とすることができる。

反射レンズとしての結像光学ユニットの実施形態は、十分に透過性の高い光学材料が利用可能ではない使用波長の場合であっても、高いスループットを可能にする。

像視野の上流の結像ビーム経路に最後から２番目のミラー及び最後のミラーを有し、中心視野点の主光線が、結像光学ユニットの最後のミラー上にある入射角で入射し、最後から２番目のミラーの上流の結像ビーム経路内で、主光線が、最後のミラー内の通路開口部を通過し、かつ通路主光線区画に沿って延び、主光線が、最後のミラーと像視野の間で像視野主光線区画に沿って延び、２つの主光線区画が、共通平面内で延び、かつ互いの間に主光線角度を含む本発明による結像光学ユニットの実施形態において、入射角は、主光線角度よりも大きく、像視野の上流の最後のミラーの中心を使用することができ、それが収差の低減に寄与することができるミラー装置を可能にする。

２つの瞳掩蔽領域が、互いに相補し合って瞳の中心（Ｚ）に関して中心点対称方式で配置された全体瞳掩蔽領域を形成する追加の掩蔽構成要素を発生させる追加の掩蔽構成要素は、中心点対称な瞳掩蔽を必要とする結像関係が要求される場合に使用することができる。

本発明の更に別の態様によれば、冒頭で指定した目的は、結像光学ユニットが、掩蔽瞳を有し、瞳が、中心視野点の主光線が通過する中心を有し、結像光の通過のための通路開口部を有し、通路開口部を取り囲む最後のミラーの反射面の縁部領域が結像光を反射するために切れ目のなく使用される物体視野と像視野の間の結像ビーム経路内の最後のミラーを有し、全く切れ目がないか又は閉じた方式で、すなわち、開口部なして使用される反射面を有する結像ビーム経路内で最後から２番目のミラーを有し、通路開口部が、結像光学ユニットの瞳内で中心に位置しない瞳掩蔽領域を発生させるように配置される物体視野を像視野に結像するための反射光学ユニットによって達成される。

偏心して配置された瞳掩蔽領域の利点は、全く切れ目のない閉じた方式に使用される最後から２番目のミラーを有する反射光学ユニットの場合に特に有意である。この場合に、瞳掩蔽領域が、結像光学ユニットの瞳内で偏心して位置する重心を有することは必須ではない。

本発明の更に別の態様によれば、冒頭に示した目的は、結像光学ユニットが掩蔽瞳を有する物体視野を像視野に結像するための結像光学ユニットによって達成され、結像光学ユニットの全体瞳掩蔽領域又はその各部分は、瞳座標系の互いに垂直な座標に関して１からずれたアスペクト比を有する。

１からずれたアスペクト比を有する掩蔽は、照明瞳内で必要とされる照明角度、及び結像される物体の構造上で回折された照明光を通過させるための非掩蔽瞳領域の配置の必要性に細かく適応させることができる。小さい方の掩蔽寸法と大きい方の掩蔽寸法の間のアスペクト比は、０．９程度のもの、０．８程度のもの、０．７程度のもの、０．６程度のもの、０．５程度のもの、０．４程度のもの、０．３程度のもの、又は更にそれよりも小さいとすることができる。

この最後に示した態様の瞳掩蔽領域は、切れ目のない部分又は複数の部分で構成することができる。切れ目のない瞳掩蔽領域又はこれらの部分のうちの少なくとも１つは、楕円、矩形、又は台形状に成形することができる。角張った形状の瞳掩蔽領域又はその一部分の場合に、瞳掩蔽領域又はその各部分の少なくとも個々のコーナ又は全てのコーナは、丸まった方式に具現化することができる。

上述の態様の結像光学ユニットの特徴は、これらの態様のいずれの組合せでも一緒に使用することができる。

本発明による結像光学ユニットと照明光を結像光学ユニットに案内するための照明光学ユニットとを有する光学系の利点、本発明による光学系と照明光及び結像光のための光源とを有する投影リソグラフィのための投影露光装置の利点、レチクル及びウェーハを与える段階と、本発明による投影露光装置を用いてレチクル上の構造をウェーハの感光層上に投影する段階と、ウェーハ上に微細構造又はナノ構造を生成する段階とを含む構造化された構成要素を生成する方法の利点、及び本方法に従って生成される微細構造化又はナノ構造化構成要素の利点は、本発明による結像光学ユニットの関連で既に解説したものに対応する。

本発明の例示的実施形態を図面に基づいて下記でより詳細に説明する。

ＥＵＶマイクロリソグラフィのための投影露光装置の概略図である。２つの代表的な視野点の主光線、並びに上側及び下側のコマ光線に関する結像ビーム経路を示す図１に記載の投影露光装置内で投影レンズとして使用することができる結像光学ユニットの実施形態の子午断面図である。結像光学ユニットの完全な物体視野の８つの代表的な視野点に対して結像光学ユニットの物体側開口数の２５％、５０％、７５％、及び１００％に対する開口ゾーン、いわゆるフットプリントをそれぞれ例示する像視野の前の結像ビーム経路にある図２に記載の結像光学ユニットの最後のミラー及びこの最後のミラーの結像光通路開口部に配置された結像光学ユニットの最後から３番目のミラーの平面図である。図３に記載の開口ゾーンを示すように選択された代表的視野点の位置を明確にするための物体視野の平面図である。結像光学ユニットの更に別の実施形態を示す図２のものと類似の図である。第１に図４に記載の結像光学ユニットの最後のミラー上の反射の場合と第２に結像放射線が結像光学ユニットの最後から３番目のミラーと最後から２番目のミラーの間の結像ビーム経路内で最後のミラーの結像光通路開口部を通過する場合との開口ゾーンを示す図３と類似の図である。結像光学ユニットの更に別の実施形態を示す図４のものと類似の図である。結像光学ユニットの更に別の実施形態を示す図５のものと類似の図である。図２、図４、及び図６に記載の結像光学ユニットの物体視野を偏心瞳掩蔽領域を伴って照明するための照明光学ユニットのｘ二重極の形態にある照明が存在する瞳平面内のｙ線構造の照明の強度分布を示す図である。ｙ線構造が物体視野に配置された図８に従って照明されるｙ線構造を示す概略図である。図２、図４、又は図６に記載の結像光学ユニットのうちの１つの瞳平面内の図８に記載の二重極照明の極の一方の結像光の強度分布を示し、結像光学ユニットの結像ビーム経路内で最後のミラー内の結像光通路開口部に起因してもたらされる瞳掩蔽領域をこれに加えて示す図８に記載の二重極照明の極の強度の絶対値のみを考慮した類似の概略図である。図９と比較してそれ程密集してない線を有するｙ線構造を照明して結像する場合の関係を示す図８と類似の概略図である。図９と比較してそれ程密集してない線を有するｙ線構造を照明して結像する場合の関係を示す図９と類似の概略図である。図９と比較してそれ程密集してない線を有するｙ線構造を照明して結像する場合の関係を示す図１０と類似の概略図である。ｙ二重極照明に対する照明瞳平面内の照明光の強度分布を示す図８と類似の図である。図１４に記載の照明設定を用いて照明されるｘ線構造を示す図９と類似の図である。図２、図４、又は図６に記載の結像光学ユニットのうちの１つの瞳平面内の結像光の強度分布を示す図１４に記載の二重極照明の極の強度の絶対値のみを考慮した図１０と類似の図である。図１５と比較してそれ程密集していない線を有するｘ線構造を照明して結像する場合の関係を示す図１４と類似の概略図である。図１５と比較してそれ程密集していない線を有するｘ線構造を照明して結像する場合の関係を示す図１５と類似の概略図である。図１５と比較してそれ程密集していない線を有するｘ線構造を照明して結像する場合の関係を示す図１６と類似の概略図である。図２、図４、及び図６に記載の結像光学ユニットの最後のミラーの領域内の中心視野点の主光線の角度関係を示す非常に概略的な図である。図８から図１３に記載の実施形態と比較して異なる瞳掩蔽を伴ってｙ線構造を照明して結像する場合の関係を示す図８、図１４、又は図１７と類似の図である。図８から図１３に記載の実施形態と比較して異なる瞳掩蔽を伴ってｙ線構造を照明して結像する場合の関係を示す図９、図１５、又は図１８と類似の図である。図８から図１３に記載の実施形態と比較して異なる瞳掩蔽を伴ってｙ線構造を照明して結像する場合の関係を示す図１０、図１６、又は図１９と類似の図である。図８から図１３に記載の実施形態と比較して異なる瞳掩蔽を伴ってｙ線構造を照明して結像する場合の関係を示す図８、図１４、又は図１７と類似の図である。図８から図１３に記載の実施形態と比較して異なる瞳掩蔽を伴ってｙ線構造を照明して結像する場合の関係を示す図９、図１５、又は図１８と類似の図である。図８から図１３に記載の実施形態と比較して異なる瞳掩蔽を伴ってｙ線構造を照明して結像する場合の関係を示す図１０、図１６、又は図１９と類似の図である。

マイクロリソグラフィのための投影露光装置１は、照明光又は結像光３のための光源２を有する。光源２は、例えば、５ｎｍと３０ｎｍの間、特に５ｎｍと１５ｎｍの間の波長領域内の光を生成するＥＵＶ光源である。光源２は、特に、１３．５ｎｍの波長を有する光源又は６．９ｎｍの波長を有する光源とすることができる。他のＥＵＶ波長も可能である。一般的に、投影露光装置１内で案内される照明光３には、いかなる波長であっても使用することができ、例えば、可視波長、又は他にマイクロリソグラフィにおいて用途を見出すことができる適切なレーザ光源及び／又はＬＥＤ光源が利用可能な他の波長（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、１２９ｎｍ、１０９ｎｍ）を使用することができる。図１に、照明光３のビーム経路を非常に概略的に示している。

照明光学ユニット６は、照明光３を光源２から物体平面５の物体視野４に案内するように機能する。物体視野４は、投影光学ユニット又は結像光学ユニット７を用いて、像平面９の像視野８内に予め決められた縮小スケールで結像される。像視野８は、ｘ方向に２６ｍｍの広がりを有し、ｙ方向には２ｍｍ延びている。物体視野４及び像視野８は矩形である。図２及び図５、並びにそれ以降に示す例示的実施形態のうちの１つを投影光学ユニット７として使用することができる。図２に記載の投影光学ユニット７は、４倍だけ縮小する。他の縮小スケール、例えば、５×、８×、又は８×よりも大きい縮小スケールさえも可能である。図２及び図５、並びにそれ以降に記載の投影光学ユニット７の実施形態において、像平面９は、物体平面５と平行に配置される。この場合に、レチクルとも呼ぶ反射マスク１０のうちで、物体視野４と一致する区画が結像される。レチクル１０は、レチクルホルダ１０ａによって保持される。レチクルホルダ１０ａは、レチクル変位ドライブ１０ｂによって変位される。

投影光学ユニット７による結像は、基板ホルダ１２によって保持されたウェーハの形態にある基板１１の面上に行われる。基板ホルダ１２は、ウェーハ変位ドライブ又は基板変位ドライブ１２ａによって変位される。

図１では、投影光学ユニット７に入射する照明光３のビーム１３をレチクル１０とこの投影光学ユニットの間に略示しており、投影光学ユニット７を射出する照明光３のビーム１４を投影光学ユニット７と基板１１の間に略示している。図１では、投影光学ユニット７の像視野側開口数（ＮＡ）を正確な縮尺で再現していない。

投影露光装置１及び投影光学ユニット７の様々な実施形態の説明を簡易化するために、図に例示する構成要素のそれぞれの位置関係を明らかにする直交ｘｙｚ座標系を図面内に指定している。図１では、ｘ方向は、作図面と垂直に作図面に入り込むように延びている。ｙ方向は右に延び、ｚ方向は下向きに延びている。

投影露光装置１はスキャナ型のものである。投影露光装置１の作動中に、レチクル１０と基板１１の両方がｙ方向に走査される。基板１１の個々の露光の合間にレチクル１０及び基板１１のｙ方向の段階的変位が存在するステッパ型投影露光装置１も可能である。これらの変位は、変位ドライブ１０ｂ及び１２ａの適切な作動の結果として、互いに対して同期化された方式で行われる。

図２は、投影光学ユニット７の第１の実施形態の光学設計を示している。図２に示すのは、図２ではｙ方向に互いから分離した２つの物体視野点から発する各々３つの個々の光線１５のビーム経路である。主光線１６、すなわち、投影光学ユニット７の瞳平面内で瞳の中心を通過する個々の光線１５、及び各々これらの２つの物体視野点の上側コマ光線と下側コマ光線を示している。

物体平面５は、像平面９と平行に位置する。

図２に記載の投影光学ユニット７は、物体視野４から始まる個々の光線１５のビーム経路の順序でＭ１からＭ６まで順番に番号を振った合計で６つのミラーを有する。結像光学ユニット７は、異なる個数のミラー、例えば、４つのミラー又は８つのミラーを有することができる。図２には、ミラーＭ１からＭ６の計算上の反射面を示している。図２に記載の図から分るように、これらの計算上の反射面の一部分だけしか使用されない。現実のミラーＭ１からＭ６には、反射面のこの実使用領域しか実際には存在しない。これらの使用反射面は、ミラー本体によって公知の方式で保持される。

ミラーＭ６を除く投影光学ユニット７の全てのミラーＭ１からＭ５は、結像光３に対する通路開口部なしに切れ目のなく使用される反射面を有する。特に、物体視野４と像視野８の間の結像ビーム経路内の最後から２番目のミラーＭ５は、全く切れ目のないか、又は閉じた使用反射面、すなわち、開口部のない使用反射面を有する。

ミラーＭ１からＭ６は、入射ＥＵＶ照明光３に対して反射を最適化するために複数の反射層を有する。複数反射層は、１３．５ｎｍの動作波長に向けて設計される。反射の最適化は、ミラー面上での個々の光線１５の入射角が垂直入射に近い程改善することができる。全体的に、投影光学ユニット７は、全ての個々の光線１５に対して小さい反射角を有する。

投影光学ユニット７の６つ全てのミラーＭ１からＭ６が、回転対称関数によって表すことができない自由曲面として具現化される。ミラーＭ１からＭ６のうちの少なくとも１つがそのような反射自由曲面を有するか又は更にいずれも反射自由曲面を持たない投影光学ユニット７の他の実施形態も可能である。

そのような自由曲面は、回転対称基準面から生成することができる。マイクロリソグラフィのための投影露光装置の投影光学ユニットのミラーの反射面のためのそのような自由曲面は、ＵＳ２００７−００５８２６９Ａ１から公知である。

数学的には、自由曲面は、次式によって円錐形底面積と自由曲面多項式との和（式１）として、又は二重円錐形底面積と自由曲面多項式との和（式２）として表すことができる。

又は

ここで各々次式が成り立つ。

Ｚは、点ｘ，ｙにおける自由曲面の矢高であり、ｘ^２＋ｙ^２＝ｒ^２である。

円錐形底面積の場合に、ｃは、対応する非球面レンズ要素の頂点曲率に対応する。ｋは、対応する非球面レンズ要素の円錐定数に対応する。二重円錐形底面積の場合に、ｃ_ｘ，ｃ_ｙは、子午線方向及び矢状方向の頂点曲率であり、ｋ_ｘ，ｋ_ｙは、関係する円錐定数である。Ｃ_ｊは、単項式Ｘ^ｍＹ^ｎの係数である。ｃ、ｋ、及びＣ_ｊの値は、一般的に投影光学ユニット７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は任意に変更することができる。高次の単項式は、改善された収差補正を有する投影光学ユニットの設計を導くことができるが、計算することがより複雑である。ｍ＋ｎは、３と２０超の間の値を取ることができる。

自由曲面は、ゼルニケ多項式によって数学的に表すことができる。この場合に、円錐形（式３）又は二重円錐形（式４）の底面積にゼルニケ多項式の形態にある多項式が加算される。

又は

この場合に、例示的実施形態に使用されるゼルニケ多項式ＺＦＲ_ｉは、以下に例示するフリンジインデックスを用いて極座標で明記される（この場合に、符号＊は乗算を意味し、この場合に、符号＾は指数を意味し、すなわち、ｒ＾ｎ＝ｒ^ｎである）
ZFR1(r,phi) = 1
ZFR3(r,phi) = r sin(phi)
ZFR4(r,phi) = 2*r^2-1
ZFR5(r,phi) = r^2 cos(2phi)
ZFR8(r,phi) = (3*r^3-2*r) sin(phi)
ZFR9(r,phi) = 6*r^4-6*r^2+1
ZFR11(r,phi) = r^3 sin(3phi)
ZFR12(r,phi) = (4*r^4-3*r^2) cos(2phi)
ZFR15(r,phi) = (10*r^5-12*r^3+3*r) sin(phi)
ZFR16(r,phi) = 20*r^6-30*r^4+12*r^2-1
ZFR17(r,phi) = r^4 cos(4phi)
ZFR20(r,phi) = (5*r^5-4*r^3) sin(3phi)
ZFR21(r,phi) = (15*r^6-20*r^4+6*r^2) cos(2phi)
ZFR24(r,phi) = (35*r^7-60*r^5+30*r^3-4*r) sin(phi)
ZFR25(r,phi) = 70*r^8-140*r^6+90*r^4-20*r^2+1
ZFR27(r,phi) = r^5 sin(5phi)
ZFR28(r,phi) = (6*r^6-5*r^4) cos(4phi)
ZFR31(r,phi) = (21*r^7-30*r^5+10*r^3) sin(3phi)
ZFR32(r,phi) = (56*r^8-105*r^6+60*r^4-10*r^2) cos(2phi)
ZFR35(r,phi) = (126*r^9-280*r^7+210*r^5-60*r^3+5*r) sin(phi)
ZFR36(r,phi) = 252*r^10-630*r^8+560*r^6-210*r^4+30*r^2-1
ZFR37(r,phi) = r^6 cos(6phi)
ZFR40(r,phi) = (7*r^7-6*r^5) sin(5phi)
ZFR41(r,phi) = (28*r^8-42*r^6+15*r^4) cos(4phi)
ZFR44(r,phi) = (84*r^9-168*r^7+105*r^5-20*r^3) sin(3phi)
ZFR45(r,phi) = (210*r^10-504*r^8+420*r^6-140*r^4+15*r^2) cos(2phi)
ZFR48(r,phi) = (462*r^11-1260*r^9+1260*r^7-560*r^5+105*r^3-6*r) sin(phi)
ZFR49(r,phi) = 924*r^12-2772*r^10+3150*r^8-1680*r^6+420*r^4-42*r^2+1
ZFR51(r,phi) = r^7 sin(7phi)
ZFR52(r,phi) = (8*r^8-7*r^6) cos(6phi)
ZFR55(r,phi) = (36*r^9-56*r^7+21*r^5) sin(5phi)
ZFR56(r,phi) = (120*r^10-252*r^8+168*r^6-35*r^4) cos(4phi)
ZFR59(r,phi) = (330*r^11-840*r^9+756*r^7-280*r^5+35*r^3) sin(3phi)
ZFR60(r,phi) = (792*r^12-2310*r^10+2520*r^8-1260*r^6+280*r^4-21*r^2) cos(2phi)
ZFR63(r,phi) = (1716*r^13-5544*r^11+6930*r^9-4200*r^7+1260*r^5-168*r^3+7*r) sin(phi)
ZFR64(r,phi) = 3432*r^14-12012*r^12+16632*r^10-11550*r^8+4200*r^6-756*r^4+56*r^2-1
ZFR65(r,phi) = r^8 cos(8phi)
ZFR68(r,phi) = (9*r^9-8*r^7)sin(7phi)
ZFR69(r,phi) = (45*r^10-72*r^8+28*r^6) cos(6phi)
ZFR72(r,phi) = (165*r^11-360*r^9+252*r^7-56*r^5) sin(5phi)
ZFR73(r,phi) = (495*r^12-1320*r^10+1260*r^8-504*r^6+70*r^4) cos(4phi)
ZFR76(r,phi) = (1287*r^13-3960*r^11+4620*r^9-2520*r^7+630*r^5-56*r^3) sin(3phi)
ZFR77(r,phi) = (3003*r^14-10296*r^12+13860*r^10-9240*r^8+3150*r^6-504*r^4+28*r^2) cos(2phi)
ZFR80(r,phi) = (6435*r^15-24024*r^13+36036*r^11-27720*r^9+11550*r^7-2520*r^5+252*r^3-8*r) sin(phi)
ZFR81(r,phi) = 12870*r^16-51480*r^14+84084*r^12-72072*r^10+34650*r^8-9240*r^6+1260*r^4-72*r^2+1
ZFR83(r,phi) = r^9 sin(9phi)

ここで、面上の光線侵入点が、座標ｘ及びｙによって与えられ、ＨＮｏｒｍが、データ内で指定されるゼルニケ多項式の正規化高さである場合に、

は、半径方向座標を指定し、φ＝ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｘ）は、方位角座標を指定する。

これに代えて、自由曲面は、２次元スプライン面を用いて表すことができる。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。一例として、２次元スプライン面は、ｘｙ平面内の点網とそれに関するｚ値とにより、又はこれらの点とそれに関する勾配とによって表すことができる。スプライン面のそれぞれのタイプに基づいて、例えば、連続性及び微分可能性に関して特定の特性を有する多項式又は関数を用いてノード点の間を内挿することによって完全な面が得られる。この例は、解析関数である。

投影光学ユニット７のミラーＭ１からＭ６の反射面の光学設計データを以下に続く表から収集することができる。各々、これらの光学設計データは、像平面９から始まり、すなわち、像平面９と物体平面５の間で結像光３に対して逆の進行方向にそれぞれの投影光学ユニットを表している。これらの表の最初のものは、それぞれ、光学構成要素の光学面に対して、像平面６から始まるビーム経路内で隣接する要素のｚ間隔に対応する厚みをｍｍを単位として明記している。第２の表は、ミラーＭ１からＭ６に対して、頂点半径ＲＤ＝１／ｃ又はＲＤＹ＝１／ｃ_ｙ及びＲＤＸ＝１／ｃ_ｘ、円錐定数ｋ又はｋ_ｘ及びｋ_ｙ、並びに上述の式（４）でそれぞれ使用されるゼルニケ多項式における係数ＺＦＲ_ｉを明記している。

第２の表の後に、第３の表は、ミラー基準設計から始めてそれぞれのミラーをｙ方向に偏心させ（ＤＣＹ）、傾斜させた（ＴＬＡ）絶対値を更に明記している。この値は、自由曲面設計法の場合の平行変位及び傾斜に対応する。この場合の変位はｙ方向にｍｍ単位のものであり、傾斜はｘ軸の周りのものである。この場合に、傾斜角は度を単位として明記したものである。最初に偏心が実施され、それに傾斜が続く。

第１の表では、「半直径」列は、ミラーのそれぞれの裏面の半直径を明記している。

（表１）
図２に対する表１

（表２）
図２に対する表２

（表３）
図２に対する表３

投影光学ユニット７は、０．４５という像側開口数を有する。物体視野４は、２×１３ｍｍのｘ広がりと２ｍｍのｙ広がりとを有する。投影光学ユニット７は、１３．５ｎｍの照明光３の動作波長に対して最適化される。

図２に記載の投影光学ユニット７の瞳平面のうちの１つは、ミラーＭ２上の反射領域内の結像ビーム経路に位置する。図２に記載の投影光学ユニット７の更に別の瞳平面は、ミラーＭ５とＭ６の間の結像ビーム経路に位置する。

投影光学ユニット７では、ミラーＭ１、Ｍ３、及びＭ５は、像平面９からの僅かに異なる幾何学間隔のみを有する。この間隔差は、投影光学ユニット７の設計長、すなわち、物体平面５と像平面９の間の間隔の５％未満である。

物体視野点のコマ光線１６は、物体視野４とミラーＭ１との間で実質的に平行に伝播する。従って、図２に記載の投影光学ユニット７は、物体側で実質的にテレセントリックである。

投影光学ユニット７は、純粋なミラー光学ユニット、すなわち、反射光学ユニットである。

ミラーＭ４における反射領域内の結像ビーム経路には、投影光学ユニット７の中間像ＺＢが配置される。ミラーＭ４は、中間像ＺＢに近い視野ミラーとして構成される。

ミラーＭ４は、ミラーＭ６内の結像光通路開口部１７の下流に配置される。従って、結像光３は、ミラーＭ４における反射の直前と直後にミラーＭ６内の通路開口部１７を通過する。ミラーＭ６内の通路開口部１７は、図２に記載の結像光学ユニット７の瞳掩蔽領域１８を与える。従って、結像光学ユニット７の瞳平面内で禁制照明角度領域、すなわち、通路開口部１７に起因して結像に寄与しない結像ビーム経路に属する照明角度領域を指定することができる。この禁制照明角度領域は、瞳掩蔽領域１８である。禁制照明角度を予め決定する瞳掩蔽領域１８の結果として、投影光学ユニット７は掩蔽瞳を有する。瞳掩蔽領域１８に関する更なる詳細に関しては、図８及びそれ以降の関連で以下に更に説明する。

ミラーＭ４は、次式の視野ミラーパラメータ関係を満たす。
Ｐ（Ｍ４）＜０．５

次式が成り立つ。
Ｐ（Ｍ）＝Ｄ（ＳＡ）／（Ｄ（ＳＡ）＋Ｄ（ＣＲ））

ここで、Ｄ（ＳＡ）は、物体視野点から発する結像ビームのそれぞれのミラーＭの反射面上での部分開口の最大直径である。Ｄ（ＣＲ）は、物体視野４から発する主光線の最大間隔であり、間隔Ｄ（ＣＲ）は、ミラーＭの反射面上の投影光学ユニット７の基準平面内で測定される。この最大間隔は、図２の作図面内に位置する必要はなく、特に、物体視野４内で作図面に対して垂直なｘ方向に存在することができる。投影光学ユニット７の視野平面内ではＤ（ＳＡ）＝０が成り立ち、従って、Ｐ＝０である。投影光学ユニット７の瞳平面内では、Ｄ（ＣＲ）＝０が成り立ち、従って、Ｐ＝１である。

代表的な物体視野点に対して、図２に記載の投影光学ユニット７のミラーＭ４上及びＭ６上における反射の関係を図３及び図３ａに基づいて以下により詳細に説明する。

図３ａは、矩形物体視野４を有する物体平面５の区画（正確な縮尺のものではない）を示している。物体視野４は、ｘ方向に１０４ｍｍの広がりを有し、ｙ方向に８ｍｍの広がりを有する。合計で８つの代表的な基準物体視野点１９を強調表示している。

図３は、ミラーＭ６、及び矩形の通路開口部１７の内部又は背後に置かれたミラーＭ４の平面図を示している。図３は、部分開口２０、すなわち、基準物体視野点１９から発する結像ビームの外縁部を示している。この図には、図２に記載の投影光学ユニット７の開口数の２５％、５０％、７５％、及び１００％にそれぞれ属する部分開口２０_２５、２０_５０、２０_７５、及び２０_１００が示されている。

ミラーＭ４は近視野ミラーであるので、基準物体視野点１９のうちの１つがそれぞれ有する部分開口２０_ｘは、それぞれの基準物体視野点１９の像にほぼ対応する厳密に境界が定められた領域内で重なる。異なる基準物体視野点１９の部分開口２０_ｘは、ミラーＭ４上では重ね合わない。

部分開口２０_ｘの外縁部は、比較的瞳に近い最後のミラーＭ６上では分離される。投影光学ユニット７の開口数の特定の百分率に属する部分開口、すなわち、例えば、異なる基準物体視野点１９の部分開口２０_２５は、ミラーＭ６上では強く重なる。

通路開口部１７は、使用物体視野４の全ての物体視野点、特に基準物体視野点の全部分開口２０_１００が、ミラーＭ４において結像光３を反射するために、損失を伴わずにミラーＭ６を通過することができるようなｘ方向及びｘ方向の広がりを有する。図３では、通路開口部１７のｘ広がりを２Ｄで表記し、通路開口部１７のｙ広がりを２Ｃで表記している。ミラーＭ６の半径をＡで表記し、通路開口部１７の中心とミラーＭ６の中心の間のｙ間隔をＢで表記している。

図２に記載の投影光学ユニット７では、Ｂ／Ａは０．６５である。Ｃ／Ａは０．０３である。Ｄ／Ａは０．１５である。更に、Ｃ＜０．９Ｄ、特に、Ｃ＜０．８Ｄ、Ｃ＜０．７Ｄ、Ｃ＜０．６Ｄ、Ｃ＜０．５Ｄ、Ｃ＜０．４Ｄ、Ｃ＜０．３Ｄが成り立つ。

ミラーＭ６は瞳の近くにあるので、通路開口部１７による掩蔽の結果として生じる瞳掩蔽領域１８は、投影光学ユニット７の瞳平面内でほぼ通路開口部１７の形状を有する。これを再度図１０にも非常に概略的に示しており、この図では、瞳掩蔽領域１８を図２に記載の投影光学ユニット７の使用瞳２１（図１０を参照されたい）内の円形領域として示している。瞳掩蔽領域１８は、実際には円形形状とは異なる形状を有することができる。瞳掩蔽領域１８の実際の形状は、通路開口部１７により、又は例えば絞りのような別の掩蔽構成要素によって生じる掩蔽の結果として、個々の光線１５のうちのどれが瞳２１を通過することができないかに依存する。ｘ座標及びｙ座標に関してミラーＭ６上の通路開口部１７の中心位置とほぼ一致する瞳掩蔽領域１８の重心ＳＰは、図２に記載の投影光学ユニット７の使用瞳２１内で中心に位置しない。

瞳掩蔽領域１８は、瞳２１のｙｚ平面に関して鏡面対称であり、すなわち、この実施形態では図２に記載の結像光学ユニット７の子午平面と一致する結像光学ユニット７の対称平面に対して鏡面対称である。

瞳２１の中心Ｚは、瞳掩蔽領域１８の外側に位置する。瞳掩蔽領域１８は、瞳２１内で偏心して位置する。特に、中心視野点の主光線１６が、瞳２１の中心Ｚを通過する。

ミラーＭ６及び通路開口部１７の寸法ＡからＤは、瞳２１及び瞳掩蔽領域１８の寸法Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、及びＤ’に対応する。この場合に、Ａ’は、瞳２１の半径である。Ｂ’は、瞳２１の中心Ｚに対する瞳掩蔽領域１８のｙオフセットである。瞳掩蔽領域１８の広がりは、ｙ方向に２Ｃ’、ｘ方向に２Ｄ’である。広がり２Ｃ’は、瞳２１の中心Ｚ及び瞳掩蔽領域１８の重心ＳＰが載る重心軸ｙに沿った瞳掩蔽領域１８の半径方向広がりと理解することができる。寸法２Ｄ’は、重心軸ｙに対して垂直なタンジェンシャル方向ｘにおけるタンジェンシャル瞳掩蔽領域広がりと理解することができる。

瞳２１の中心Ｚの周りの完全であり、すなわち、掩蔽されない方式で使用可能な円形瞳領域は、半径Ｂ’−Ｃ’を有し、この半径は、瞳半径Ａ’の少なくとも１０％である。

図２に記載の投影光学ユニット７は、全体として瞳２１の中心Ｚに関して中心点対称方式で配置された全体瞳掩蔽を発生させる追加の瞳掩蔽をもたらす更に別の掩蔽絞り又はあらゆる他の構成要素を有することができる。追加の瞳掩蔽に関する例を下記で更に以下に説明する図２３及び図２６において相補する。

以下に続く本文では、図１に記載の投影露光装置１において投影光学ユニット７の代わりに使用することができる投影光学ユニットの更に別の実施形態２２を図４及び図５に基づいて説明する。図１から図３、図３ａ及び図１０に関して上述した構成要素及び機能を必要に応じて同じ参照記号で表記し、これらに対して再度詳細に解説することはしない。

投影光学ユニット２２の光学設計データは、仕様に関して図２に記載の投影光学ユニット７に対する表に対応する以下に続く表から収集することができる。自由曲面を指定するのに上述の式（２）を用いた（ＲＤＹ＝１／ｃ_ｙ；ＲＤＸ＝１／ｃ_ｘ）。

（表１）
図４に対する表１

（表２）
図４に対する表２

（表３）
図４に対する表３

投影光学ユニット２２は、０．４５という像側開口数を有する。物体視野４は、２×１３ｍｍのｘ広がりと２ｍｍのｙ広がりとを有する。投影光学ユニット２２は、１３．５ｎｍの照明光３の動作波長に対して最適化される。

投影光学ユニット２２では、ミラーＭ４は、ミラーＭ６から遠くに離される。これらの２つのミラーの間の間隔は、投影光学ユニット２２の設計長のほぼ半分であり、すなわち、物体平面５と像平面９の間の間隔の半分である。投影光学ユニット２２では、一方でミラーＭ３とＭ６とが、他方でミラーＭ１とＭ６とが対向して配置される。

ミラーＭ４とＭ５の間の結像ビーム経路内で、ミラーＭ６内の通路開口部１７を通った直後に中間像ＺＢが位置する。中間像ＺＢと通路開口部１７の間の間隔は、ミラーＭ４とＭ５の間の間隔の約１０％である。

図５は、ミラーＭ６における結像光３の反射中、及び結像光３がミラーＭ６内の通路開口部１７を通過するときの関係を明らかにしている。投影光学ユニット２２では、中間像ＺＢが、通路開口部１７から離れているので、照明光通路開口部１７を通過するときの部分開口２０は、図２及び図３に記載の投影光学ユニット７に対するものよりも有意に大きい。通路開口部１７を通過するときの部分開口２０の形状に起因して、ミラーＭ６内の通路開口部１７は、台形の設計を有することができ、ミラーＭ６の中心に近い通路開口部１７のｘ広がりは、この中心から離れた場所におけるｘ広がりよりも小さい。

投影光学ユニット２２では、寸法ＡからＤのサイズ比にＢ／Ａ＝０．２８が適用される。Ｃ／Ａは０．０９である。Ｄ／Ａは０．２０である。

以下に続く本文では、図１に記載の投影露光装置１において投影光学ユニット７の代わりに使用することができる投影光学ユニットの更に別の実施形態２３を図６及び図７に基づいて説明する。図１から図３、図３ａ、図４、及び図５、並びに図１０に関して上述した構成要素及び機能を必要に応じて同じ参照記号で表記し、これらに対して再度詳細に解説することはしない。

投影光学ユニット２３の光学設計データは、仕様に関して図４に記載の投影光学ユニット２２に対する表に対応する以下に続く表から収集することができる。自由曲面を指定するのに上述の式（２）を用いた（ＲＤＹ＝１／ｃ_ｙ；ＲＤＸ＝１／ｃ_ｘ）。

（表１）
図６に対する表１

（表２）
図６に対する表２

（表３）
図６に対する表３

投影光学ユニット２３は、０．４５という像側開口数を有する。物体視野４は、２×１３ｍｍのｘ広がりと２ｍｍのｙ広がりとを有する。投影光学ユニット２３は、１３．５ｎｍの照明光３の動作波長に対して最適化される。

投影光学ユニット２３は、その設計に関して図４及び図５に記載の投影光学ユニット２２と同様である。投影光学ユニット２２とは対照的に、中間像ＺＢは、ミラーＭ４とＭ５の間の結像ビーム経路内でミラーＭ６内の通路開口部１７と同じレベルの場所に配置される。投影光学ユニット２２と対比して、投影光学ユニット２３では、ミラーＭ６よりもミラーＭ１の方が像平面９に近い。ミラーＭ３とＭ６とは、この場合にも対向して配置される。更に、投影光学ユニット２２と対比して、投影光学ユニット２３では、ミラーＭ４よりもミラーＭ２の方が物体平面５に近い。更に、投影光学ユニット２３では、中間像ＺＢは、幾何学的にミラーＭ６の近くに位置し、従って、ミラーＭ６内の通路開口部１７は、相応に小さい設計を有することができる。

図７は、ここでも同じくミラーＭ６における反射中又はこのミラーＭ６を通過するときの関係を明らかにしている。

投影光学ユニット２３では、寸法ＡからＤの寸法比に関して、Ｂ／Ａ＝０．３４が適用される。Ｃ／Ｄは０．０４５である。Ｄ／Ａは０．１５である。

投影光学ユニット７、２２、及び２３に対して上記に指定した寸法ＡからＤの寸法比は、瞳掩蔽領域１８の寸法Ａ’からＤ’の比にも相応に適用される。

下記では、投影露光装置１における照明と結像の関係を説明するために、図８から図１９及び図２３から図２６を使用する。この場合に、投影光学ユニット７、２２、又は２３のうちのどれを使用するかは重要ではない。以下に続く本文では、照明と結像の関係を投影光学ユニット７に基づいて例示的に説明する。

図８は、投影露光装置１の照明光学ユニット６の照明瞳２４内の照明設定、すなわち、照明強度分布を示している。照明設定は、２つの２次照明光源２５、２６を有するｘ二重極である。ｙ方向と平行に延び、互いからの間隔δ１を有する線２７（図９を参照されたい）を有する線構造がレチクル１０として照明される場合を考える。図９に記載のｙ線構造は、図８に記載のｘ二重極照明設定の結果として、２次照明光源２５、２６に従う２つの照明方向から照明される。

図１０は、純粋に照明光源２５だけによる照明の結果としての投影光学ユニット７の使用瞳２１内の結像光の強度分布を明らかにしている。図示の瞳掩蔽領域１８は、例えば、瞳掩蔽領域１８を定めるために３つのミラーＭ１、Ｍ２、又はＭ３のうちの１つの上に位置付けることができる物理的な掩蔽絞りではない。図１０及びその後の図に指定している瞳掩蔽領域１８は、それぞれの投影光学ユニット７、２２、及び２３の入射瞳２１内の実際の掩蔽の投影である。

実際の物理的掩蔽絞りは、入射瞳２１に対して変形することができる。そのような物理的掩蔽絞りは、図２に記載の投影光学ユニット７では、例えば、ミラーＭ２に適用することができ、これはこのミラーが、投影光学ユニット７の瞳平面の領域内に位置するからである。対応する陳述が、投影光学ユニット２２及び２３に適用される。

図８から図１９及び図２３から図２６では、円形掩蔽の形態にある瞳掩蔽領域１８を網掛け形式で例示している。入射瞳２１内に投影される掩蔽の実際の形状は、円形の掩蔽からずれることができ、楕円形、矩形、角丸矩形、台形、又は角丸台形とすることができる。

照明光３のゼロ次の回折２８は、照明光源２５に対応する位置において瞳２１を結像光として通過する。線２７上での回折の結果として、１次の回折２９は、第２の照明光源２６の点に同時発生的に対応する点で瞳２１を通過する。これら２つの回折次数２８、２９は、瞳掩蔽領域１８と重ね合わないので、ミラーＭ６内の通路開口部１７の結果としての瞳掩蔽は、図８に記載の照明の場合に投影光学ユニット７を通過する照明光３に対していかなる役割ももたらさない。従って、図８に記載の照明設定では、結像光は、瞳掩蔽１７の結果としてミラーＭ６での反射損失を伴わずに投影光学ユニット７を通過する。

以下に続く本文では、それ程密集していないｙ線構造を有する更に別のレチクル１０を照明する場合の投影露光装置１における照明と結像の関係を図８から図１０に対応する図１１から図１３に基づいて説明する。図１２に記載のレチクル１０の隣接する線３０は、図９に記載のレチクル１０の線間隔δ１のサイズの約２倍の互いからの間隔δ２を有する。より大きい線間隔の結果として、投影光学ユニット７を通しての広がりを図１３に略示す照明光源２５の方向からの照明光３の回折中により小さい回折角が存在する。より小さい回折角の結果として、１次の回折２１は、今度は瞳２１のほぼ中心に位置する。図１２に記載の線３０を有するｙ線構造の照明中には、２次の回折３１も同じく使用瞳２１内に位置し、照明瞳２４内の照明光源２６の点に同時発生的に対応する点に位置する。

図１３に記載の結像ビーム光路内の１次の回折２９の直径は、瞳２１の中心Ｚからの瞳掩蔽領域１８のｙ間隔よりも大きいので、１次の回折２９と瞳掩蔽領域１８とは重なる。しかし、重ね合わせ領域は、１次の回折２９の全体の広がりと比較して小さいので、それにも関わらず良好な線３０の結像がもたらされる。入射瞳２１内の瞳掩蔽領域１８の偏心位置は、この１次の回折２９が線３０を有する物体を結像することに寄与せず、それによって次にそのような物体構造の結像が悪影響を被ることになるという結果を不適切にもたらすと考えられる瞳掩蔽領域１８が１次の回折２９と重なることを阻止する。

図１４から図１９は、図８から図１３に対応する図を用いて結像関係を示している。

図１４は、線３４を有するｘ線構造（図１５を参照されたい）を有するレチクル１０を照明するために使用される２次照明光源３２、３３を有するｙ二重極の形態にある照明設定を示している。

図１６は、次に、純粋に照明光源３３だけによる照明の結果としての投影光学ユニット７の瞳２１内の結像光の強度を示している。それによってこの場合にも瞳２１内にゼロ次の回折３５と１次の回折３６とがもたらされる。ゼロ次の回折３５は、照明光源３３に対応する点に位置し、１次の回折３６は、瞳２１内で他方の照明光源３２の点に対応する点に同時発生的に位置する。１次の回折３６と瞳掩蔽領域１８とは互いに重なる。この場合にもこの重ね合わせは小さく、従って、実際には線３４を結像することに悪影響を及ぼさない。

図１７から図１９は、今度はより大きい間隔で分離し、ｘ方向に延びる線３７を有するレチクル１０の図１４に記載のｙ二重極照明設定を用いた照明に対する関係を示している。この場合に、投影光学ユニット７の瞳２１内にゼロ次の回折３５、瞳２１内でほぼ中心に位置する１次の回折３６、及び２次の回折３８がもたらされる。１次の回折３６と２次の回折３８の両方は、瞳掩蔽領域１８と重なる。この場合にもこの重ね合わせは各々小さく、従って、実際には線３７の結像に悪影響を及ぼさない。

ｘ線構造をｙ二重極で結像する場合の瞳掩蔽領域１８と回折次数３６又は３８との重ね合わせ幾何学形状は、図１５及び図１８に記載の線３４及び３７を有するレチクル１０を照明の前に図９及び図１２に記載のｙ線構造をもたらすように局所ｚ軸の周りに９０°だけ回転させることによって回避することができる。この場合に、図１４に記載のｙ二重極照明設定の代わりに図８に記載のｘ二重極照明設定が選択される。特に、図８から図１３に記載の照明の幾何学形状及び線の向きの幾何学形状では、回折次数のうちの１つが、瞳掩蔽領域１８の点に多少なりとも正確に同時発生的に位置する場合を回避することができる。

図２０は、ミラーＭ４における反射の後の投影光学ユニット７、２２、及び２３の照明ビーム経路の一部を略示している。通路開口部１７の通過から基板１２上への入射に至るまでの中心物体視野点の主光線１６が示されている。

図２０では、ミラーＭ６上への主光線１６の入射角をα’で表記している。

通路開口部１７を通過するときに、主光線１６は、通路主光線区画１６_Ｄに沿ってミラーＭ５まで延びる。主光線１６は、最後のミラーＭ６と像視野８、すなわち、基板１２との間で像視野主光線区画１６_Ｂに沿って延びる。２つの主光線区画１６_Ｄと１６_Ｂは、共通平面内で、すなわち、投影光学ユニット７、２２、２３のｙｚ子午平面内で延び、互いの間に図２０にαで表記している主光線角度を含む。

α’＞αが適用される。

図２１から図２６は、更に、かなり密に延びるｙ線構造（図２２）とそれ程密には延びないｙ線構造（図２５）とを有するレチクル１０が図８から図１３の場合と同じく使用される場合の結像関係を図８から図１３に対応する図を用いて示している。

２次照明光源２５、２６を有するｘ二重極設定、及び回折次数２８、２９、及び３１は、図８から図１３を参照して上述したものに対応する。

図２１及び図２４に記載の照明瞳２４を使用する結像中には、部分３９ａと３９ｂを有する全体瞳掩蔽領域３９が生成されるように追加の掩蔽要素が使用され、これらの部分は、互いに相補し合って瞳２１の中心Ｚに関して中心点対称方式で配置された全体瞳掩蔽領域３９を形成する。部分掩蔽３９ｂを発生させる追加の掩蔽構成要素は、結像光学ユニット７、２２、又は２３の瞳内の適切な絞りによって開発することができる。

図２３及び図２６に記載の全体瞳掩蔽領域３９は、ｘ方向にＥという広がりを有し、ｙ方向にＦという広がりを有する。それによって１よりも小さいアスペクト比Ｅ／Ｆがもたらされ、図示の実施形態では約０．３３である。

上述の部分瞳掩蔽３９ａ、３９ｂの代わりに、瞳２１の中心Ｚに中心を合わせて配置するか、又は他にそこに対して偏心して配置することができる楕円形、矩形、又は台形の瞳掩蔽領域を使用することができる。そのような瞳掩蔽領域がいくつかのコーナを有する縁部を有する場合に、この瞳掩蔽領域は、丸まったコーナを有することができる。

微細構造化又はナノ構造化構成要素を生成するのに、投影露光装置１は以下の通りに使用される。最初に、反射マスク１０又はレチクルと基板又はウェーハ１１とが与えられる。次いで、レチクル１０上の構造が、投影露光装置１を用いてウェーハ１１の感光層上に投影される。その後に、感光層を現像することにより、ウェーハ１１上に微細構造又はナノ構造が生成され、従って、微細構造化構成要素が生成される。

投影露光の前に、レチクル１０上の構造は、任意的に、照明光の回折次数が瞳掩蔽領域１８と重ね合わないか又は過度に強く重ね合わない照明及び結像の幾何学形状をもたらし、投影露光装置１の結像パワーに対する悪影響を回避するために、その構造に関して検査することができる。

１８瞳掩蔽領域
２１使用瞳
２８照明光３のゼロ次の回折
Ｂ’ 瞳掩蔽領域のｙオフセット
Ｚ中心視野点の主光線が通過する中心

Claims

瞳（２１）を有し、
中心視野点の主光線（１６）が通過する中心（Ｚ）を有し、
複数の結像光学構成要素（Ｍ１からＭ６）を有する、
物体視野（７）を像視野（８）に結像するための結像光学ユニット（７；２２；２３）であって、
掩蔽絞りは、結像光学ユニット（７；２２；２３）の前記瞳（２１）内に照明角度領域である瞳掩蔽領域（１８）の形状を与え、該照明角度は該掩蔽絞りに起因して結像に寄与しない結像ビーム経路に属するものであり、
前記掩蔽絞りは、結像光学ユニット（７；２２；２３）の切れ目のない前記瞳掩蔽領域（１８）の重心（ＳＰ）が結像光学ユニット（７；２２；２３）の前記瞳（２１）内で偏心して位置するように配置される、
結像光学ユニット（７；２２；２３）。
前記瞳掩蔽領域（１８）は、結像光学ユニット（７；２２；２３）の対称平面（ｙｚ）に関して鏡面対称であることを特徴とする請求項１に記載の結像光学ユニット。
前記瞳（２１）の前記中心（Ｚ）は、前記瞳掩蔽領域（１８）の外側に位置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の結像光学ユニット。
前記瞳（２１）は、結像光学ユニット（７；２２；２３）の瞳平面内で瞳直径（２Ａ’）を有し、該瞳（２１）の前記中心（Ｚ）の周りの完全な使用可能瞳領域は、該瞳直径（２Ａ’）の少なくとも１０％である直径（Ｂ’−Ｃ’）を有することを特徴とする請求項３に記載の結像光学ユニット。
前記瞳掩蔽領域（１８）は、
重心軸に沿って半径方向（ｙ）に前記瞳（２１）の前記中心（Ｚ）と前記瞳掩蔽領域（１８）の前記重心（ＳＰ）とが載る半径方向瞳掩蔽領域広がり（２Ｃ’）を有し、
前記重心軸（ｙ）に対して垂直なタンジェンシャル方向（ｘ）にタンジェンシャル瞳掩蔽領域広がり（２Ｄ’）を有し、
前記半径方向瞳掩蔽領域広がり（２Ｃ’）は、前記タンジェンシャル瞳掩蔽領域広がり（２Ｄ’）から１０％よりも大きく異なる、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の結像光学ユニット。
前記結像光学ユニットは、反射レンズとして具現化されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の結像光学ユニット。
前記像視野（８）の上流の結像ビーム経路に最後から２番目のミラー（Ｍ５）及び最後のミラー（Ｍ６）を有し、
中心視野点の主光線（１６）が、結像光学ユニット（７；２２；２３）の前記最後のミラー（Ｍ６）上に入射角（α’）で入射し、
前記最後から２番目のミラー（Ｍ５）の上流の結像ビーム経路において、前記主光線（１６）が、前記最後のミラー（Ｍ６）内の通路開口部（１７）を通過し、かつ通路主光線区画（１６_D）に沿って延び、
前記主光線（１６）が、前記最後のミラー（Ｍ６）と前記像視野（８）の間で像視野主光線区画（１６_B）に沿って延び、
前記２つの主光線区画（１６_D，１６_B）が、共通平面（ｙｚ）内で延び、かつ互いの間に主光線角度（α）を含む、
請求項６に記載の結像光学ユニットであって、
前記入射角（α’）は、前記主光線角度（α）よりも大きい、
ことを特徴とする請求項６に記載の結像光学ユニット。
前記結像光学ユニットは、追加の瞳掩蔽領域（３９ｂ）を発生させる追加の掩蔽構成要素（３９）を備え、
前記追加の掩蔽構成要素は前記掩蔽絞りと異なるものであり、
前記瞳掩蔽領域と前記追加の瞳掩蔽領域が、前記瞳の前記中心（Ｚ）に関して中心点対称方式で配置されて、全体瞳掩蔽領域（３９）を形成することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の結像光学ユニット。
物体視野（７）を像視野（８）に結像するための反射結像光学ユニット（７；２２；２３）であって、
瞳（２１）を有し、
中心視野点の主光線（１６）が通過する中心（Ｚ）を有し、
前記物体視野（７）と前記像視野（８）の間の結像ビーム経路内の最後のミラー（Ｍ６）であって、該最後のミラー（Ｍ６）が、結像光（３）の通過のための通路開口部（１７）を有し、該通路開口部（１７）を取り囲む該最後のミラー（Ｍ６）の反射面の縁部領域が、該結像光（３）を反射するために切れ目のなく使用される前記最後のミラー（Ｍ６）を有し、
閉じた方式で、すなわち、開口部なして使用される反射面を有する前記結像ビーム経路内で最後から２番目のミラー（Ｍ５）を有し、
掩蔽絞りは、結像光学ユニット（７；２２；２３）の前記瞳（２１）内に照明角度領域である瞳掩蔽領域（１８）の形状を与え、該照明角度は該掩蔽絞りに起因して結像に寄与しない結像ビーム経路に属するものであり、
前記掩蔽絞りが、これが結像光学ユニット（７；２２；２３）の前記瞳（２１）内で中心に位置しない前記瞳掩蔽領域（１８）を発生させるように配置される、
反射結像光学ユニット（７；２２；２３）。
瞳（２１）を有する、物体視野（７）を像視野（８）に結像するための結像光学ユニット（７；２２；２３）であって、
掩蔽絞りは、結像光学ユニット（７；２２；２３）の前記瞳（２１）内に照明角度領域である瞳掩蔽領域（１８）の形状を与え、該照明角度は該掩蔽絞りに起因して結像に寄与しない結像ビーム経路に属するものであり、
ｘ方向にＥという広がりを有しｙ方向にＦという広がりを有する結像光学ユニット（７；２２；２３）の全体瞳掩蔽領域（３９ａ，３９ｂ）が、瞳座標系（ｘ，ｙ）の互いに垂直な座標に関して１からずれたアスペクト比（Ｅ／Ｆ）を有する、
結像光学ユニット（７；２２；２３）。
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の結像光学ユニット（７）を有し、
前記結像光学ユニット（７）の物体視野（４）に照明光（３）を案内するための照明光学ユニット（６）を有する、
ことを特徴とする光学系。
投影リソグラフィのための投影露光装置であって、
請求項１１に記載の光学系を有し、
照明及び結像光（３）のための光源（２）を有する、
ことを特徴とする投影露光装置。
構造化された構成要素を生成する方法であって、
レチクル（１０）及びウェーハ（１１）を与える段階と、
請求項１２に記載の投影露光装置を用いて前記レチクル（１０）上の構造を前記ウェーハ（１１）の感光層上に投影する段階と、
前記ウェーハ（１１）上に微細構造又はナノ構造を発生させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
請求項１３に記載の方法に従って生成された構造化された構成要素。