JP7208953B2 - Ｅｕｖマイクロリソグラフィのための投影レンズ、投影露光装置、及び投影露光方法 - Google Patents

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以下の開示は、これにより引用によって本出願に組み込まれる２０１４年９月１５日出願のドイツ特許出願第１０ ２０１４ ２１８ ４７４．６号明細書に基づくものである。

本発明は、投影レンズの物体平面に配置されたパターンをその像平面上に極紫外範囲（ＥＵＶ）からの動作波長λ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に関する。本発明は、更に、そのような投影レンズを含む投影露光装置、この投影レンズ及び投影露光装置を用いて実施することができる投影露光方法に関する。

近年、半導体構成要素及び他の微小構造化構成要素、例えば、マイクロリソグラフィのためのマスクを製造するためにマイクロリソグラフィ投影露光方法が使用されている。これらの方法は、結像される構造のパターン、例えば、半導体構成要素の層の線パターンを担持するマスク（レチクル）の使用を有する。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で照明される。パターンによって変更された放射線は、投影レンズを投影放射線として通過し、投影レンズは、感放射線層で被覆され、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位置する面を有する露光される基板上にこのパターンを結像する。

更に細かい構造を生成することを可能にするために、近年では極紫外範囲（ＥＵＶ）からの短い使用電磁放射線波長を用いて、特に、５ｎｍと３０ｎｍの間の範囲の動作波長を用いて中程度の開口数で作動し、高い分解能機能を実質的に取得する光学系が開発されている。１３．５ｎｍ前後の動作波長を使用するＥＵＶリソグラフィの場合に、例えば、ＮＡ＝０．３の像側開口数を前提とすると、理論的には、約０．１５μｍ程度の典型的な焦点深度によって０．０３μｍ程度の分解能を達成することができる。

極紫外範囲からの放射線は、その短い波長が、長い波長で透過性を有する公知の光学材料によって吸収されるので、屈折光学要素を用いては集束又は案内することができない。従って、ＥＵＶリソグラフィに対してはミラー系が使用される。

ＥＵＶマイクロリソグラフィの分野においても、更に細かい構造を生成することを可能にするために、更に高い像側開口数ＮＡを有する投影系を開発することによって使用される系の分解能機能を更に高める手法が行われている。それによって与えられた結像スケールβに対する物体側開口数ＮＡ_Oも高まる。

高開口ＥＵＶ系では、大きい放射線入射角で狭帯域マスクの反射率性能が有意に低下するので、この狭帯域マスクが問題になる。従って、リソグラフィ光学系に対して通例の１：４（│β│＝０．２５）の縮小結像スケールの代わりにそれよりも高い縮小率を使用することが既に提案されている。一例として、１：４（│β│＝０．２５）の代わりの１：８（│β│＝０．１２５）の結像スケールは、物体側開口数ＮＡ_Oを半減し、従って、マスクにおける照明放射線の入射角も半減する。しかし、この結像スケール（同じマスクサイズに対する）は、露光視野のサイズを縮小し、従って、スループットを低減する。

物体側開口数が高まると、物体側主光線角度を増大させなければならず、それによってマスクの吸収体構造による遮蔽効果がもたらされ、層伝達率の問題が引き起こされる可能性があることも既に認識されている。特に、レチクルコーティングに起因して重大なアポディゼーション効果が発生する可能性がある（例えば、ＷＯ ２０１１／１２０８２１ Ａ１を参照されたい）。

ＷＯ ２０１２／０３４９９５ Ａ２は、上述の理由から取りわけＥＵＶ投影レンズをアナモルフィック投影レンズとして設計することを提案している。アナモルフィック投影レンズは、第１の方向の第１の結像スケールが、第１の方向に対して垂直な第２の方向の第２の結像スケールから外れるという特徴を有する。この偏差は、製造公差によって引き起こされる可能性がある偏差から有意に逸脱する。

アナモルフィック投影レンズは、例えば、第１の方向の大きい物体側開口数による像平面の完全照明をこの第１の方向に結像されるレチクルの広がりを増幅する必要なく、かつ投影露光装置のスループットを低減することなく可能にする。更に、両方の方向に均一な結像スケールを有する系と比較して、照明光の斜方入射によって引き起こされる結像品質の損失の低減を達成することができる。

例えば、視野広がりが小さい走査方向に１：８結像スケール（│β│＝０．１２５）が設定され、それに対して走査方向に対して垂直（走査直交方向）に通例の１：４結像スケール（│β│＝０．２５）が作用する場合に、マスクでは特に大きい角度は導入されないが、視野サイズは、双方向に│β│＝０．２５を有する従来の非アナモルフィック投影レンズと比較して単に半減し、四分はされない。更に、再び大きいレチクルを用いて全視野を達成するオプションが生じる。

投影露光装置は、一般的に、系の結像特性を制御ユニットの制御信号に基づいて定められた方式で変更することを可能にする複数のマニピュレータを有する操作系を含む。この場合に、「マニピュレータ」という用語は、取りわけ、投影ビーム経路内の個々の光学要素又は光学要素群を変更するために、対応する制御信号に基づいてこれらの光学要素又は光学要素群に能動的に影響を及ぼすように設計された光学機械デバイスを表している。多くの場合に、例えば、マスク及び／又は基板を変位させる、傾斜させる、及び／又は変形するためのマニピュレータも設けられる。一般的に、マニピュレータは、計量的に検出された結像収差をターゲットを定めた方式で低減することができるように設定される。

一部のＥＵＶ系では、物体平面に対して垂直な成分を有するレチクルの変位及び／又は傾斜は、結像収差を補正するための有効な操作可能性を構成する。反射レチクル及び／又は非テレセントリック系における斜方放射線入射では、そのようなレチクル変位を用いて構造の横オフセットを補正することができる。この場合に、有効原理は、非テレセントリック照明の場合に、レチクルのｚデフォーカス、並びに対応する像のｚデフォーカスが像の横シフトを常に追加的にもたらすという事実に基づいている。物体視野内の照明のテレセントリック性が、例えば、２次関数的に変化する場合に、ｚ偏心の場合の横像シフトの２次変動も存在し、それは、例えば、レチクル又は基板上に存在する２次歪曲プロファイルを補正するために使用することができる。

ＤＥ１０ ２００４ ０１４ ７６６ Ａ１（ＵＳ ７，３７２，５３９ Ｂ２を参照）は、ＥＵＶ投影露光装置の投影レンズ内の歪像を補正する目的のために、投影レンズの軸に対して垂直であり、走査方向に対して垂直であり、かつ各場合にレチクル又はウェーハ上に生成される光視野の中心を通るように位置する軸の周りにレチクルを小さい角度だけ傾斜させることを提案している。

ＥＰ１ ０３９ ５１０ Ａ１は、結像スケールの収差及び発生された像の位置を補正するために光軸の方向にレチクルを調節し、かつ傾斜させることを提案している。

ドイツ特許出願第１０ ２０１４ ２１８ ４７４．６号明細書 ＷＯ ２０１１／１２０８２１ Ａ１ ＷＯ ２０１２／０３４９９５ Ａ２ ＤＥ１０ ２００４ ０１４ ７６６ Ａ１ ＵＳ ７，３７２，５３９ Ｂ２ ＥＰ１ ０３９ ５１０ Ａ１ ＵＳ ２００７－００５８２６９ Ａ１ ＷＯ ２０１２０４１４５９ Ａ１

本発明が対処する問題は、アナモルフィック投影レンズの使用の利点を特定の欠点を同等程度まで受け入れる必要なく取得することを可能にする手段を指定する問題である。

この問題を解決するために、本発明は、請求項１に記載の特徴を含む投影レンズ、請求項１４に記載の特徴を含む投影露光装置、及び請求項１７又は請求項１９に記載の投影露光方法を提供する。

有利な発展は、従属請求項に指定される。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る。

本発明者は、アナモルフィックレンズの場合に、走査方向とそれに対して垂直な方向とに同じ結像スケールを有する従来の系では発生しない少なくとも１つの特殊な特徴が発生することを認識している。アナモルフィックレンズに独特のタイプの波面収差が確認されている。主張する発明による系の場合に、このタイプの収差、すなわち、このタイプの系に独特のこの収差は、特定的に適応された手段によって対処され、少なくとも部分的に補正することができる。

本発明者は、取りわけ、一般的な結像系におけるいわゆる長手方向スケール（又は深度スケール）が、結像スケールの二乗によって与えられるという考察を端緒とした。長手方向スケールは、像領域内で物体平面に対して垂直な方向成分を有する物体シフトの場合に、集束結像を達成するために再集束を実施しなければならない程度を示している。定義により、アナモルフィックレンズでは、結像スケールは向きによって変化する（第１の方向の結像スケールと第２の方向の結像スケールの間の偏差）。同じことが長手方向スケールでも発生する。しかし、その結果、物体平面に対して垂直な物体シフトの場合に走査方向に向きを有する構造がそれに対して垂直な向きを有する構造とは別様にデフォーカスを受ける。これらの異なる焦点位置は、最も低い次数、例えば、フリンジゼルニケ数５（Ｚ５）によって表すことができる非点収差に過ぎない。非アナモフィックレンズでは、この非点収差寄与が正確にゼロであることを強調しておく必要がある。

主張する発明は、取りわけ、この新たに発生する収差に対処するために、非アナモフィックレンズと比較して投影レンズの通常実施される補正シナリオを変更又は拡張することを可能にする。

投影レンズは、投影レンズ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含む。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、制御ユニットの制御信号に依存して可変的に設定することができ、それによって投影放射線の波面は、ターゲットを定めた方式で変更することができる。

一部の実施形態において、波面操作系の光学効果は、走査作動中に比較的短い時間スケールで、すなわち、高い動力学を用いてターゲットを定めた方式で有意に変更することができる。走査作動は、マスク及び基板のそれぞれの走査方向の同期移動によって特徴付けられ、この場合に、この走査作動の開始時点と終了時点の間にマスクのパターン全体が基板上に転写されるようにマスクが走査される。

例えば、走査作動の途中で、例えば、アナモフィック投影レンズの場合の特定の収差を補償するために、レチクル又はマスクが物体平面に対して垂直（ｚ方向）に向く移動成分を用いて変位した場合に、これまでに公知の補正可能性を用いては補償することができないか又は不十分にしか補償することができなかった非点波面収差部分が生成されることになる。それとは対照的に、動的波面操作系は、走査作動中にｚ方向のレチクル変位によって引き起こされる非点波面収差部分を完全又は少なくとも部分的に補償することができる。一部の実施形態において、この補正は、走査作動にわたって可変的に可能であり、すなわち、リソグラフィ条件に対して現在のシステムにおける走査作動では１秒弱程度の短い時間スケールで可能である。非常に動的な波面操作系を使用することで、１回の走査作動の開始時点と終了時点の間に望ましい非点波面収差補正を生成するために投影レンズの結像特性を走査作動中に事前定義可能な時間プロファイルに従って変更することができる。

一部の実施形態は、走査作動外の時間間隔内で、例えば、走査作動が始まる前に波面操作系の光学効果を変更する段階を含む。そのような変更は、例えば、投影系が、例えば、新しいマスクが設けられた後に初期調節される場合に有用である場合がある。これらの場合に、変更をゆっくりと、すなわち、より長い時間スケールでもたらすことができるので、波面操作系を非常に動的であるように構成する必要はない。しかし、この目的のために非常に動的な波面操作系を同じく使用することができる。

一実施形態により、波面操作系は、投影ビーム経路に配置された変位可能ミラーと、ミラーの位置を基準位置に対して可逆に変更するための第１の起動デバイスとを有する（少なくとも１つの）第１のマニピュレータを有することを提供する。それによって波面操作に向けて少なくとも１つのミラーの剛体自由度を使用するマニピュレータの第１のタイプが与えられる。ミラーは、全体的に（すなわち、その場所又は位置に関して）変位し、その結果、ミラー面の面形状が変更されることはない。変位は、軸変位（物体平面に対して直交方向に向く投影レンズの基準軸と平行な変位）、横変位（基準軸に対して垂直な横方向の変位）、又はミラーの傾斜を含むことができる。変位が回転軸の周りのミラーの回転を含む又は回転だけであることも可能である。

第１のタイプのマニピュレータの個々のマニピュレータは１つで十分とすることができるが、一部の実施形態では２又は３以上の第１のマニピュレータが設けられる。特に、第１のタイプのマニピュレータのうちのマニピュレータとしての投影レンズの全てのミラーは、その剛体自由度に関して制御される方式で移動可能とすることができる。２又は３以上の第１のマニピュレータが存在する場合に、ある第１のマニピュレータの剛体移動中にこのマニピュレータによって生成される望ましくない（寄生）収差を少なくとも１つの他の第１のマニピュレータの適切な剛体移動を用いて全体の効果として望ましい非点波面補正が十分に残り、一方、それと比較して寄生収差レベルが低いように部分的又は完全に補償することは、改善された方式で可能である。

少なくとも１つの第１のマニピュレータは、ミラーの変位が開始位置から少なくとも１つの中間位置を経て開始位置に戻る制御可能な移動プロファイルに従って１つの方向に進行する走査作動の開始時点と終了時点の間の時間間隔に実施されるように動的に設計することができる。これらの移動は、非常に短い時間スケールの範囲で、例えば、１０分の１秒又は１０分の数秒の範囲で実施することができる。

しかし、マニピュレータは、走査作動中に必ずしも再度開始位置に戻る必要はない。２回の連続走査作動にわたって反対方向に走査を行うことができる。この場合の状況は、２回目の走査作動において（復帰経路上で）初めてマニピュレータが再度開始位置に戻ることとすることができる。マニピュレータが開始位置に全く戻らない場合も可能である。

これらの場合にも、光学効果の変更に関する移動は、非常に短い時間スケールの範囲、例えば、１０分の１秒又は１０分の数秒の範囲で実施することができる。

ミラーのうちの１つ、複数、又は全てのものの高速剛体移動による波面操作は、投影レンズのタイプに依存するある一定の状況では比較的複雑な方式でしか実現可能とすることができない。従って、これに代えて又はこれに加えて、他のマニピュレータのタイプを設けることが有用である場合がある。

一部の実施形態において、波面操作系は、投影ビーム経路に配置され、かつミラー面を有する変形可能ミラーと、ミラー面の面形状を基準面形状に対して可逆に非点収差的に変更するための起動デバイスとを有する第２のマニピュレータを有する。この目的のために、起動デバイスは、例えば、ミラー面の４つの四分円内で作用し、面形状の非点変化をもたらすために対で別様に駆動することができる直径方向に対向して配置されたアクチュエータ対又はアクチュエータ群を有することができる。

リソグラフィに適する結像投影レンズは、物体平面と像平面の間にこれらの物体平面及び像平面に対するフーリエ変換面である少なくとも１つの瞳面を有する。現実的に取得可能な面変形の場合に十分に強い非点補正効果を顕在化させることができるためには、変形可能ミラーは、光学的に瞳面に近接して配置しなければならない。

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、例えば、部分口径比ＳＡＲを使用することができる。

明確な定義により、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ＤＳＡと光学的自由直径ＤＣＡの間の比率としてＳＡＲ：＝ＤＳＡ／ＤＣＡに従って定義される。部分開口直径ＤＳＡは、与えられた視野点から射出したビームの光線で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、物体視野から到着する全ての光線によって照明される光学要素の面の領域を取り囲む円である光学要素の基準軸の周りの最小円の直径である。

従って、視野平面（例えば、物体平面又は像平面）内ではＳＡＲ＝０が成り立つ。瞳面内では、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。

好ましくは、非点収差的に変形可能なミラー面を有するミラーは、このミラー面において部分口径比ＳＡＲが０．５と１の間、特に０．７と１の間の範囲にあるように配置される。

走査作動中に結像関連の変更をもたらすために、第１のマニピュレータ及び／又は第２のマニピュレータは、ミラーの光学効果の変更に関する起動移動を１秒よりも短い短時間スケール、特に１０分の１秒又は１０分の数秒（例えば、１０分の２、１０分の３、１０分の４、１０分の５、１０分の６、１０分の７、１０分の８、１０分の９秒）の範囲で発生可能であるように好ましくは動的に設計される。従って、必要に応じて走査作動中に高い動力学を用いて使用されることもある高速マニピュレータが含まれる。

第１のタイプのマニピュレータのうちのマニピュレータ（剛体自由度内の移動）及び第２のタイプのマニピュレータのうちのマニピュレータ（ミラー面変形）は、異なる実施形態において交替的に設けることができる。必要に応じて、同じ投影レンズ内の異なるマニピュレータのタイプの組合せも可能である。

本明細書において特別な強調を与え、投影レンズのアナモルフィック設計の結果として発生する非点波面収差部分は、互いに垂直な方向の結像スケールの二乗の間の差に依存することを踏まえて、（絶対値に関して大きい方の）結像スケールと（絶対値に関して小さい方の）結像スケールの間のスケール比が大き過ぎない場合が有利であると考えられる。このスケール比は、例えば、１．１から２．５の範囲、特に１．５から２の範囲にあるとすることができる。その結果、補正される非点波面部分の程度を比較的小さい値に制限することができ、それによって補正される収差が小さく保たれる。投影レンズが、例えば、ｘ方向に結像スケールβ_x＝０．２５を有し、ｙ方向に結像スケールβ_y＝０．１２５を有する場合に、２というスケール比がもたらされる。

これに代えて又はこれに加えて、補正に必要とされるレチクルのｚ方向の進行を低減することを目的として、レチクルの場所で、すなわち、物体平面内で第２の方向に像偏位の２次視野プロファイル（ｘ方向（Ｚ２収差））を生成するために第２の方向にテレセントリック性の比較的大きい変化（テレセントリック性変化）を与えることができる。この進行が短くなる場合に、それによって引き起こされる望ましくない非点波面収差部分も小さく保つことができ、相応により容易に補正することができる。

テレセントリック性変化は、前側焦点距離によって定義され、前側焦点距離が短いほど大きくなる。無限の前側焦点距離では、光学系は入力においてテレセントリックであり、従って、変化を持たない。一部の場合に、第２の方向の前側焦点距離が絶対値に関して３ｍよりも短く、好ましくは２ｍよりも短く、特に１ｍよりも短い場合であれば有利であると考えられる。第２の方向の前側焦点距離は、第１の方向の前側焦点距離に対応することができるが、そうである必要はない。従って、第２の方向の前側焦点距離は、第１の方向の前側焦点距離から外れることができる。

投影レンズは、矩形の有効物体視野（矩形視野）を矩形の有効像視野に結像するように設計することができる。これに代えて、投影レンズは、走査方向に湾曲したリング視野、すなわち、円弧有効物体視野を結像するように設計することができる。この場合に、リング視野の曲率が像平面内で走査方向に遅れて続く視野縁部にある中央視野点と視野縁部の周辺部にある周辺視野点との間で走査方向に測定した距離が走査方向と垂直に測定した視野幅の５％超、好ましくは、１５％超、特に２５％超に対応するように寸法決めされる場合であれば有利であると考えられる。そのような有意に湾曲したリング視野は、例えば、２次Ｚ３変化、すなわち、視野にわたる像偏位のｙ方向又は走査方向の２次変化を生成することが意図される補正シナリオが行われる場合に有用である場合がある。そのような補正は、例えば、レチクル加熱の場合の波面収差を補償するのに有用である場合がある。この関連において、より大きく湾曲したリング視野は、レチクルの小さい傾斜しか補正に必要とされないことに寄与する。その結果、選択される補正振幅に対する関連の非点収差も比較的小さく留まり、従って、波面操作系による必要な補正も中程度とすることができる。

説明したタイプの非点波面収差部分を補償することにもなる波面操作系は、レチクル変位によって引き起こされる非点波面収差部分の補正とは独立してｘｙ非点収差を補正するための高速補正可能性として使用することができる。そのような収差は、例えば、二重極照明と共に使用される系における加熱効果の結果として生じる可能性がある。

本発明は、更に、本明細書で考察中のタイプの投影レンズを含む、すなわち、レチクル変位によって引き起こされる非点波面収差部分を走査作動の前及び／又は最中に補正するための動的波面操作系を含む投影露光装置に関する。

一部の実施形態において、投影露光装置のマスク保持デバイスは、物体平面に対して直交方向に移動するｚ方向と平行なマスクの制御式変位のためのｚシフトデバイスを含む。このｚシフトデバイスは、様々な補正シナリオの状況で、ｚ方向と平行な移動成分を用いてマスクを変位させるために使用することができ、それによって互いに垂直な方向に異なる結像スケールに起因してアナモルフィック投影レンズ内に非点波面収差部分が生成される。この非点波面収差部分は、説明する方式で波面操作系を使用することで補償することができる。ｘ軸及び／又はｙ軸の周りのレチクルの傾斜も同じく可能で好適とすることができる。この目的のために、マスク保持デバイスは、傾斜デバイスを含むことができる。

本発明は、更に、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に関する。この場合に、アナモルフィック投影レンズを使用することができる。

一部の実施形態において、走査作動中のマスクの走査方向の移動時に、例えば、特定の収差を補償するために、物体平面に対して垂直な変位方向（ｚ方向）のマスクの制御式変位を少なくとも各相で発生させることができる。物体平面から像平面に通過する投影放射線の波面の投影ビーム経路に配置された操作可能ミラーとその光学効果を可逆に変更するための起動デバイスとを有する少なくとも１つのマニピュレータの駆動による非点収差影響を用いて、ｚ変位によって生成される非点収差は、部分的又は完全に補償することができる。

波面操作系のマニピュレータの起動デバイスの駆動は、走査作動中にほぼ瞬間的な補正効果を達成するためのマスクの動的な変位及び／又は傾斜に依存して実施することができる。この駆動は、例えば、以前に計算された感受性を使用するフィードフォワードモデルに基づいて実施することができる。例えば、マスクのあらゆる関連の変位移動に関して以前に計算されたミラーの起動デバイスの対応する起動進行が格納された少なくとも１つの以前に計算されたルックアップテーブルに基づいて駆動を実施することができる。その結果、レチクルの位置変化に対する波面操作系の疑似瞬間的応答は、制御の中程度の計算パワーを用いてさえも達成可能である。

本発明の更に別の利点及び態様は、特許請求の範囲及び図を参照して下記で説明する本発明の好ましい例示的実施形態の以下の説明から明らかである。

ＥＵＶマイクロリソグラフィのための投影露光装置を通る略断面図である。 第１の例示的実施形態による投影レンズ内のビーム経路を解説するための図１に記載の投影露光装置からの略抜粋図である。 図２に対応するそれに対して垂直な平面内の図である。 結像系の概略図である。 アナモルフィック結像系の場合に軸線方向物体変位によって誘起される像平面の変位の概略図である。

図１は、本発明の一実施形態によるＥＵＶマイクロリソグラフィ投影露光装置ＷＳＣの光学構成要素を示している。ＥＵＶマイクロリソグラフィ投影露光装置は、投影レンズＯの像平面ＩＳの領域に配置された感放射線基板Ｗを投影レンズの物体平面ＯＳの領域に配置された反射マスクＭのパターンの少なくとも１つの像で露光するように機能する。本明細書ではマスクＭをこれに代えてレチクルＭとも呼称する。この例の場合に、基板は半導体材料からなるウェーハである。

説明の理解を容易にするために、図に例示する構成要素のそれぞれの位置関係を表す直交ｘｙｚ座標系を示している。投影露光装置ＷＳＣは、スキャナタイプのものである。図１では、ｘ軸は作図面と垂直にその中に入り込むように延びる。ｙ軸は右に向いて延びる。ｚ軸は下方に延びる。物体平面ＯＳ及び像平面ＩＳは、両方共にｘｙ平面と平行に延びる。投影露光装置の作動中に、マスクＭと基板は、ｙ方向（走査方向）の走査作動中に同期して又は同時に移動され、それによって走査される。

装置は、１次放射線源ＲＳの放射線を用いて作動される。照明系ＩＬＬは、１次放射線源の放射線を受光し、パターン上に向けられる照明放射線を成形するように機能する。投影レンズＰＯは、パターンを感光基板上に結像するように機能する。

１次放射線源ＲＳは、取りわけ、レーザプラズマ放射線源、ガス放電放射線源、又はシンクロトロン利用放射線源とすることができる。そのような放射線源は、ＥＵＶ範囲にある特に５ｎｍと１５ｎｍの間の波長を有する放射線ＲＡＤを生成する。照明系及び投影レンズは、ＥＵＶ放射線の波長領域で作動させることができるようにＥＵＶ放射線に対して反射性を有する構成要素を用いて構成される。

放射線源ＲＳから射出した放射線ＲＡＤは、コレクターＣＯＬを用いて集光され、照明系ＩＬＬ内に案内される。照明系は、混合ユニットＭＩＸと、テレスコープ光学ユニットＴＯと、視野形成ミラーＦＦＭとを含む。照明系は放射線を成形し、それによって投影レンズＰＯの物体平面ＯＳ内又はその近くに置かれた照明視野を照明する。この場合に、照明視野の形態及びサイズは、物体平面ＯＳ内の有効使用物体視野ＯＦの形態及びサイズを決定する。

装置の作動中に、反射レチクルＭは、物体平面ＯＳの領域に配置される。

混合ユニットＭＩＸは、実質的に２つのファセットミラーＦＡＣ１、ＦＡＣ２から構成される。第１のファセットミラーＦＡＣ１は、物体平面ＯＳに対して光学的に共役な照明系の平面に配置される。従って、第１のファセットミラーＦＡＣ１を視野ファセットミラーとも呼称する。第２のファセットミラーＦＡＣ２は、投影レンズの瞳平面に対して光学的に共役な照明系の瞳平面に配置される。従って、第２のファセットミラーＦＡＣ２を瞳ファセットミラーとも呼称する。

瞳ファセットミラーＦＡＣ２と、ビーム経路内で下流に配置され、かつテレスコープ光学ユニットＴＯ及びかすめ入射で作動される視野形成ミラーＦＦＭを備えた結像光学アセンブリとを用いて、第１のファセットミラーＦＡＣ１の個々の鏡面反射ファセット（個々のミラー）が物体視野に結像される。

視野ファセットミラーＦＡＣ１における空間（局所）照明強度分布は、物体視野内の局所照明強度分布を決定する。瞳ファセットミラーＦＡＣ２における空間（局所）照明強度分布は、物体視野ＯＦ内の照明角度強度分布を決定する。

有効物体視野ＯＦは、図２及び図３の例示的実施形態では矩形視野であるが、他の変形では湾曲視野（リング視野ＲＦ、図２の詳細を参照されたい）とすることができる。

マスク上に配置されたパターンが本明細書ではレチクル平面とも呼称する投影レンズＰＯの物体平面ＯＳに位置するようにマスクＭ（レチクル）を保持して操作するためのマスク保持デバイスＲＳＴが配置される。マスクは、この平面内で投影レンズの基準軸ＡＸ（ｚ方向）に対して垂直な走査方向（ｙ方向）のスキャナ作動に向けて走査ドライブＳＣＭを用いて移動可能である。

マスク保持デバイスＲＳＴは、ｚ方向と平行な（走査方向及びｘ方向に対して垂直な）レチクルの制御式変位のためのｚ変位デバイスを含む。更に、マスク保持デバイスＲＳＴは、物体平面と平行な位置からｘ方向と平行に延びる傾斜軸及び／又はｙ方向と平行に延びる傾斜角の周りにマスクを必要に応じて傾斜させるための傾斜デバイスを更に含むことができる。これらのデバイスは、走査中に特に事前定義可能な移動プロファイルに従って１つの方向に進行する走査作動の開始時点と終了時点の間の時間間隔内にマスクの変位を実施することができるように動的に使用可能である。

露光される基板Ｗは、基準軸ＡＸに対して垂直な走査方向（ｙ方向）にマスクＭと同期して基板を移動するためのスキャナドライブＳＣＷを含む基板保持デバイスＷＳＴによって保持される。投影レンズＰＯの設計に基づいて、マスク及び基板のこれらの移動は、互いに平行又は逆平行に実施することができる。

基板保持デバイスＷＳＴは、ｚ方向と平行な（走査方向に対して垂直な）基板の制御式変位のためのｚ変位デバイスを含む。基板保持デバイスＷＳＴは、像平面と平行な位置からｘ方向と平行に延びる傾斜軸及び／又はｙ方向と平行に延びる傾斜角の周りにウェーハ又は基板を必要に応じて傾斜させるための傾斜デバイスを更に含むことができる。これらのデバイスは、走査中に特に事前定義可能な移動プロファイルに従って１つの方向に進行する走査作動の開始時点と終了時点の間の時間間隔内に基板の変位を実施することができるように動的に使用可能である。

「ウェーハ台」とも呼称する基板保持デバイスＷＳＴ及び「レチクル台」とも呼称するマスク保持デバイスＲＳＴは、この実施形態の場合は投影露光装置の中央制御ユニットＣＵ内に組み込まれる走査制御ユニット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は、投影レンズＰＯの入射瞳の形状に適合され、特にこの入射瞳に厳密に対応する形状を有する射出瞳を有する。照明系ＩＬＬの射出瞳は、楕円方式で実施される。この楕円方式の実施は、特に楕円形に実施された瞳ファセットミラーＦＡＣ２を用いてもたらすことができる。それに対する代替として、瞳ファセットが楕円形に実施された包絡線を有するようにこれらのファセットを瞳ファセットミラーＦＡＣ２上に配置することができる。

楕円瞳ファセットミラーＦＡＣ２の半軸は、２つの異なる半軸長を有することができ、この場合に、大きい方の半軸長は、第１の半軸長の例えば少なくとも１と２分の１倍、時には更に少なくとも２倍である。照明系ＩＬＬの射出瞳の半軸も、相応に、同じく好ましくは照明系の射出瞳と同じ半軸長比を有する異なる半軸長を有することができる。

非アナモルフィック結像スケールを有する従来の回転対称系では、視野一定の最適照明を確実にするために、照明ビームの主光線が投影レンズの入射瞳内で交わらなければならない。ＶＵＶ系（真空紫外範囲からの動作波長で作動する系）では、この入射瞳は、一般的に無限遠にあり、従って、これらの系はテレセントリックであり、すなわち、主光線はレチクル上に垂直に入射する。ＥＵＶ系の場合に、照明ビーム経路と投影ビーム経路とを分離するために、反射レチクルは、斜方から照明しなければならない。従って、入射瞳をレチクルから有限距離に置かなければならない。この場合に、１ｍから３ｍの範囲の距離が有利であると考えられる。それによって第１近似では、ｘ方向の線形テレセントリック性プロファイルに対応し、従って、レチクルのｚシフト時に線形Ｚ２を生成する線形プロファイルである主光線角の変化がレチクルにおいてもたらされる。

投影レンズＰＯは、その物体平面ＯＳに配置されたパターンのこの物体平面に対して光学的に共役であって平行に位置する像平面ＩＳ内への縮小結像に寄与する。この結像は、この例の場合は１３．５ｎｍである動作波長λ付近の極紫外範囲（ＥＵＶ）からの電磁放射線を用いて実施される。この場合に、物体視野ＯＦが像視野ＩＦに結像される。

アナモルフィック投影レンズが関わっている。アナモルフィック投影レンズはもはや回転対称ではなく、その代わりに自由曲面設計として設計される。従って、もはや単一入射瞳位置が存在する必要は全くなく、その代わりにｘ方向とｙ方向を互いから切り離すことができ、これらの方向は異なる平面に位置することができる。この場合に、この入射瞳を非点入射瞳と呼ぶ。従って、同じく照明系には、投影レンズの非点入射瞳に適合された非点結像、すなわち、非共心結像を含むことができる。

図２と図３は、アナモルフィック投影レンズＰＯの第１の実施形態の光学設計を異なる見方に示している。これらの図は、中心物体視野点及び物体視野ＯＦの２つの反対周辺部をそれぞれ定める２つの物体視野点から進行する放射線の個々の光線のビーム経路を示している。

図２及び図３に記載の投影レンズＰＯは、物体視野ＯＦから進行するビーム経路の方向にＭ１（最初のミラー）からＭ６（第６のミラー）によって順次番号を振った合計で６つのミラーを有する。図２及び図３は、投影レンズＰＯの設計中に計算されるミラーＭ１からＭ６の反射面を示している。これらの図から明らかなように、放射線を反射するために、図示の面の一セグメントのみが部分的に使用される。従って、ミラーＭ１からＭ６の実際の実施形態は、図に示すものよりも小さいとすることができ、特に図に示す計算上の反射面の一部分のみを備えることができる。

第２のミラーＭ２と第３のミラーＭ３の間には、平面又は曲面とすることができる第１の瞳面ＰＦ１が置かれる。更に、第４のミラーＭ４と第５のミラーＭ５の間には中間像面ＩＭＦが置かれる。中間像面ＩＭＦは、平面又は曲面とすることができる。こうしてミラーＭ１からＭ４は、第１の（結像）部分レンズＯＢＪ１を形成する。ミラーＭ５及びＭ６は、第２の結像部分レンズＯＢＪ２を形成する。

この投影レンズは、全てのミラーに共通の「従来の」光軸を持たない。物体平面及びそれと平行な像平面と垂直に基準軸ＡＸ（図１を参照されたい）が延びる。この光学系は、図３に示すｙｚ平面に関して鏡面対称性を有する（図３を参照されたい）。

第１の部分レンズＯＢＪ１はアナモルフィックレンズであり、すなわち、アナモルフィック結像を行う。第２の部分レンズＯＢＪ２も同じくアナモルフィックレンズであり、すなわち、アナモルフィック結像を行う。しかし、第２の部分レンズＯＢＪ２を非アナモルフィックなものとして具現化することができる。

自由曲面を有するアナモルフィック系が関わっている。自由曲面を有するミラーの場合に、ミラー面はｘ方向とｙ方向で異なる曲率半径を有し、すなわち、非点収差的である。この場合に、全体的な効果は、系又は部分系がアナモルフィック結像を行うようなものである。投影レンズＰＯは、複数、例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、又は６つの非点結像ミラーを含むことができる。

この場合に、投影レンズＰＯは、第１の方向に第１の結像スケールβ₁を有し、第２の方向にそれとは異なる第２の結像スケールβ₂を有する。第２の結像スケールは、例えば、第１の結像スケールの大きさの少なくとも１．５倍、特に第１の結像スケールの大きさの少なくとも２倍とすることができる。

投影レンズＰＯは、走査方向（ｙ方向）の結像スケールの絶対値がそれに対して垂直な結像スケールの絶対値よりも小さいように具現化される。従って、この系は、走査直交方向よりも走査方向に大きい縮小効果を有する。走査方向の結像スケールの絶対値は、それに対して垂直な結像スケールの大きさの例えば最大で４分の３、特に最大で３分の２、特に最大で２分の１とすることができる。

投影レンズＰＯは、方向依存の物体側開口数（ＮＡ_O）を有し、すなわち、入射瞳が円形形状から偏位する。この場合に、特定の方向、すなわち、大きい結像スケールの方向の物体側開口数（ＮＡ_O）は、それに対して垂直な方向の結像スケールの大きさの例えば少なくとも１と２分の１倍である。

第６のミラーＭ６は、放射線の通路のための貫通開口部ＯＰを有する。ミラーＭ５とミラーＭ６の間には、更に別の瞳面ＰＦ２が置かれる。瞳面ＰＦ２は平面又は曲面とすることができる。

ミラーＭ１からＭ６は、ＥＵＶ放射線に対して反射性を有するものとして具現化される。これらのミラーは、特に入射ＥＵＶ照明光に対する反射を最適化するために複数の反射層を担持する（多層ミラー）。反射は、ミラー面上への個々の光線の入射角が法線入射に近い程良好に最適化することができる。

ミラーＭ１からＭ５は、閉塞方式で、すなわち、貫通開口部なく具現化される。ミラーＭ１、Ｍ４、及びＭ６は、凹反射面を有する。ミラーＭ２、Ｍ３、及びＭ５は、凸反射面を有する。

投影レンズＰＯのミラーＭ１からＭ６又はその反射面は、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。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レンズのミラーの反射面のための自由曲面は、例えば、ＵＳ ２００７－００５８２６９ Ａ１から公知である。自由曲面は、数学的に次式によって表すことができる。

この場合に、次式が成り立つ。

Ｚは、ｘ²＋ｙ²＝ｒ²である時の点ｘ，ｙにおける自由曲面のサジタル高さである。パラメータ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^m、ｙⁿの係数である。ｃ、ｋ、及びＣ_jの値は、一般的に投影レンズＰＯ内のミラーの望ましい光学特性に基づいて決定される。Ｎ^m+n _radiusは、係数Ｃ_jに対する正規化係数である。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、より良好な像収差補正が行われる投影レンズの設計をもたらすが、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。

この説明の最後に示す表は、投影レンズＰＯの光学設計データを表形式で要約しており、これらのデータは、光学設計プログラムＣｏｄｅ Ｖ（登録商標）を用いて得られたものである。表１は、光学構成要素の光学面及び開口絞りに関するものであり、各場合に頂点曲率の逆数（半径）と、像平面ＩＳから進行し、すなわち、光方向と逆方向のビーム経路内で隣接する要素のｚ距離に対応する距離値（厚み）とを指定している。

表２は、ミラーＭ１からＭ６に関して上記に指定した自由曲面式の単項式ｘ^mnの係数Ｃ_jを指定している。表３は、ミラー基準設計から始めてそれぞれのミラーを偏心（Ｙ偏心）及び回転（Ｘ回転）させた絶対値をｎｍを単位として指定している。これらの偏心及び回転は、自由曲面設計法の場合の平行シフト及び傾斜に対応する。この場合に、シフトはｙ方向に行われ、傾斜はｘ軸の周りに行われる。この場合の回転角は、度を単位として指定したものである。

第２のミラーＭ２は、Ｘ方向とＹ方向で異なる程度で湾曲される。この湾曲は、表１の２次係数Ｘ２及びＹ２が、明確に異なる桁数（約２０倍の差）を有することで明らかである。この湾曲は、第１の部分レンズＯＢＪ１が（及び同じく投影レンズ全体も）アナモルフィック結像を行うことに寄与する。

投影レンズの上述の基本設計は、ＷＯ ２０１２／０３４９９５ Ａ２における図２及び図３の投影レンズに対応する。この出願に記載されている他の投影レンズも同じく本発明の関連に使用することができる。この文献ＷＯ ２０１２／０３４９９５ Ａ２の開示内容は、その全体が本明細書の内容に組み込まれている。

この例示的実施形態における投影露光装置は、投影レンズの結像特性、適切な場合は他の構成要素の結像影響特性を制御ユニットＣＵの制御信号に基づいて定められた方式で変更することを可能にする多数のマニピュレータを有する操作系を含む。この場合に、「マニピュレータ」という用語は、制御器の対応する制御信号に基づいて自体の光学効果を変更するように設計されたデバイスを表している。一般的に、マニピュレータは、計量的に検出された結像収差をターゲットを定めた方式で低減することができるように設定される。

投影露光装置の作動中に、例えば、レチクル台と基板台は、互いに正確と同期させる方式で移動しなければならない。この目的で、レチクル台及び基板台を優れたマニピュレータにする正確な移動性能及び動的制御性能が存在する。正確に同期させたプロファイルからのターゲットを定めた偏位によって収差を補正することができる。一例として、レチクルの移動速度と基板の移動速度との比が設計スケールから外れる場合に、例えば、マスク製造中に発生した場合があるか又は要素加熱の結果として生じる可能性があるスケール誤差を補償することができる。この補正は、走査処理にわたって可変的に可能であり、すなわち、数分の１秒というリソグラフィ条件に対して非常に短い時間スケールで可能である。

特に、照明と投影レンズとの解きほぐしを目的としたリング視野及びＥＵＶレチクル上への光の斜方入射の組合せで、レチクル台及び／又は基板台の傾斜は、Ｚ２、Ｚ３、及びＺ４の２次視野プロファイルを設定することができる。この場合の略記号Ｚ２、Ｚ３等は、一般的に、結像に関する特定の収差を表すゼルニケ係数を表している。この場合に、Ｚ２は、ｘ方向の（走査方向に対して垂直な）像偏位を表し、Ｚ３は、ｙ方向（走査方向）の像偏位を表し、Ｚ４は、デフォーカスを表している。

上述のように、マスク保持デバイスＲＳＴは、ｚ方向と平行な（走査方向及びｘ方向に対して垂直な）レチクル又はマスクの制御式変位のためのｚ変位デバイスを更に含む。この変位は、例えば、ある一定の収差に対する視野プロファイルを設定するために、走査作動中に非常に動的に（例えば、数分の１秒から数秒までの時間スケールで）可能である。多くの場合に、そのような視野プロファイルは、例えば、視野内に直接引き起こされるレチクル加熱効果又は基板凹凸を許容可能な副次的効果しか伴わずに補正することが単独で可能になる近視野要素が欠如している場合に系内で対処することが困難であるそのような像収差を補正する。レチクル加熱効果又はウェーハ凹凸は走査中に変化する場合があり、従って、再調節を動的に実施しなければならない。

対応するｚ変位デバイスが像側の基板保持デバイスＷＳＴの場所に設けられる。

アナモルフィック結像系に特定の問題を図４及び図５を参照して下記で説明する。この点に関して、図４は、主平面Ｈ－Ｈ’によって特徴付けられ、物体側焦点距離Ｆと像側焦点距離Ｆ’とを有し、物体高さｙを有する物体を像高さ－ｙ’を有する像に結像する結像系の概略図を示している。この場合に、物体は、物体平面ＯＳに置かれ、それに対して像は、物体平面に対して光学的に共役な像平面ＩＳ内にもたらされる。物体側距離及び像側距離は、略示する系の光軸と平行に延びるｚ方向に沿って測定される。結像系の結像スケールβは、物体高さｙの絶対値に対する像高さｙ’の絶対値の比に対応し、β＝ｙ’／ｙに従う。縮小結像を有するので、│β│＜０が成り立つ。この結像スケールは、作図面と一致する略示する系のｙｚ平面に存在する。次いで、物体がｚ方向と平行にシフトされた場合に、像平面がｚ方向にどの程度シフトするか、又はｚ方向の物体シフトの場合に集束結像を再度取得するために像領域内で再集束を行うことがどの程度必要であるかに関して疑問がもたらされる。Δｚが、ｚ方向と平行な物体シフトの程度を示す場合に、必要とされる像平面変位Δｚ’が次式の条件に従って像領域内でもたらされる。
Δｚ’＝β²Δｚ

本明細書では比率Δｚ’／Δｚを長さスケール（又は深度スケール）と呼称する。この場合に、従来の光学系における長手方向スケールがβ²、すなわち、結像スケールの二乗によって与えられる。

投影レンズの像平面内への投影レンズの物体平面に配置されたパターンの結像に当て嵌めると、上述のことは、パターンを担持するレチクルのｚ方向の変位（位置変化）が、ｚ方向と平行な像平面の変位をもたらし、この変位の程度が結像スケールに依存することを意味する。

従って、アナモルフィック結像系は、方位依存の結像スケールを有することにおいて特徴付けられる。この場合に、ｘ方向の結像スケールはβ_xによって与えられることになり、それに対して垂直なｙ方向の結像スケールはβ_yによって与えられることになる。

この点に関して、図５は、左手の部分に物体平面ＯＳ内のパターン又はレチクルの元の位置を実線で、レチクルの絶対値Δｚのｚ方向変位の後にもたらされる新しい位置を破線で略示している。右手の部分図には、変位の前の像平面ＩＳの元の位置を実線で示している。破線ＩＳ_yは、ｙ方向に関する像平面の新しい位置を示している。この新しい位置は、元の位置に対して絶対値Δｚ₁だけシフトされたものである。別の破線ＩＳ_xは、像平面の元の位置から距離Δｚ₂の場所にある新しい像平面のｘ方向の位置を示している。レチクルがシフトされた時に、ｘ方向の新しい像平面とｙ方向の新しい像平面とがもはや一致せず、その代わりにｚ方向に互いから離れた場所にあることが明らかである。更に、ｘ方向の長手方向スケールがｙ方向の長手方向スケールと異なることが明らかであり、この場合に、次式が成り立つ。
Δｚ₁＝β_y ²＊Δｚ
Δｚ₂＝β_x ²＊Δｚ

上述のことは、次式に従う非点結像収差ＡＳＴの特徴である。

上式から、結像系の与えられた像側開口数ＮＡに対して、非点収差を表すゼルニケ係数Ｚ５は、次式に従って導出することができる。

ｘ方向とｙ方向に同じ結像スケールを有する従来の結像系では、レチクルのｚ方向のシフトの結果として生じる結像収差は、ｚ方向と平行な露光される基板の長手方向スケールに則した対応する変位によって完全に補正することができる。しかし、アナモルフィック結像系の場合は互いに垂直な平面内又は方向の結像スケールが異なるので、そのような補正は可能ではない。本発明による投影レンズの例示的実施形態において、アナモルフィック結像にも関わらず、レチクルのｚ変位によって生成される非点収差部分を補正することを少なくとも部分的に可能にするための特定の手段が存在する。この目的のために、投影レンズＰＯには、走査作動中にレチクル変位によって引き起こされる非点波面収差部分を補正するための動的波面操作系が装備される。

本発明による研究は、記述した併発する非点収差の一般的に望ましくない、従って、悪影響を投影レンズのミラーをその剛体自由度内で高速に（例えば、数分の１秒の時間スケールで）制御される方式で移動することによって補償することができることを示している。この目的のために、ミラーＭ１からＭ６の各々に割り当てられた起動デバイスＤＲ１からＤＲ６（双方向矢印で表示している）が設けられる。起動デバイスの各々は、駆動目的で投影露光装置の中央制御ユニットＣＵに接続される。起動デバイスの各々は、割り当てられたミラーを基本設計（例えば、表１及び表２）によって事前定義された当該ミラーの基準位置に対してそれぞれのミラー面をこの工程において変形させることなく移動することができる。変位は、例えば、基準軸（物体平面及び像平面に対して垂直な軸）と平行なシフト、基準軸に対して垂直なシフト、及び／又は傾斜（傾斜移動）を含むことができる。

全てのミラーは、非回転対称反射自由曲面を有する。そのような形態において適切な場合に、回転軸の周りの制御式回転を波面の非点変化を生成するために使用することができる（ＷＯ ２０１２０４１４５９ Ａ１を参照されたい）。従って、変位は、走査中に回転軸の周りのミラーのうちの少なくとも１つの回転を含むことができ、又は専らそのような回転によって生成することができる。

剛体自由度内で起動－移動可能であるミラーは、それによって第１のタイプのマニピュレータのうちのマニピュレータの構成要素になり、これは、物体平面に対して垂直なレチクルの変位の結果として生じる可能性がある非点波面収差部分の部分的又は完全な補償を可能にする。

更に、この第１のタイプのマニピュレータは、投影レンズのｘｙ非点収差に対する高速補正可能性を与える。例えば、そのような非点収差は、例えば、密集した線を結像するために二重極照明が使用される場合の投影レンズ内の加熱効果の結果として生じる可能性がある。ミラーのうちの一部（１又は複数）は、瞳面の近くに置かれる場合があり、それによってこれらのミラーは、この非回転対称光分布を入射放射線エネルギの空間分布として感受し、非照明領域内よりも照明領域内で高い程度まで局所加熱され、相応に変形する。この変形は、光路長を精密に変化させる場合があり、それによってｘｙの向きに非点収差がもたらされる。この効果は、第１のタイプのマニピュレータのうちのマニピュレータによって部分的又は完全に補償することができる。

高速剛体マニピュレータの効果は、定量的な例に基づいて説明することができる。一例では、ＥＵＶ投影レンズ（この場合はそれ程詳細には例示していない）は、例えば、像平面内でｘ方向と平行に２６ｍｍの幅を有し、ｘ方向と垂直に、すなわち、走査方向に１．２ｍｍの高さを有することができる比較的有意に湾曲したリング視野ＲＦを用いて作動される。リング視野は、像平面内で走査方向に遅れて続く（凹湾曲）視野縁部にある中央視野点ＦＰ１とこの視野縁部の周辺部にある周辺視野点との間で走査方向（ｙ方向）に測定した距離が走査方向と垂直に測定した視野幅の２５％超に対応するほど有意に湾曲したものとすることができる。

この投影レンズは、ｘ方向に結像スケールβ_x＝０．２５（第２の結像スケール）を有し、ｙ方向に結像スケールβ_y＝０．１２５（第１の結像スケール）を有することになる。３つの収差Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４に関して、各場合にｘ方向に異なる視野プロファイルに対する補正の可能性は、様々な補正シナリオに対してシミュレーションを用いて決定された。この場合に、略記号「Ｚ２_０」は一定部分を表し、Ｚ２_１は線形部分を表し、Ｚ２_２は、走査方向に平均されたＺ２収差のプロファイルの２次部分（ｘ方向の歪曲）を表している。

第１の補正シナリオでは、レチクルのｚシフトは、ウェーハの最適化されたｚシフトとｘ軸及びｙ軸の周りの傾斜だけによって補償される。表４は、対応する残存収差レベルを示している。レチクル及びウェーハの移動だけではＺ２_１及びＺ２_２を十分に補正することができないことが明らかである。これは、シミュレーションが基礎を置く投影レンズのアナモルフィック設計から実質的に起因する。

他の点では等しい境界条件を用いて、第２の補正シナリオにおいて、レチクル及びウェーハのｚ変位に加えて全てのミラーの高速共同剛体移動も許した。表５は、対応する残存収差レベルを示している。重要なプロファイルＺ２_１、Ｚ２_２、及びＺ３_２を十分に補正することができることが明らかである。

（表４）

（表５）

物体平面に対して垂直なレチクル変位の結果として生じる非点波面収差部分を低減又は補償するための更に別の補正可能性は、瞳面に光学的に十分に近い場所に配置された１又は複数のミラーをマニピュレータとして用いてこれらのミラー面を非点収差的に変形することにある。それによって第２のタイプのマニピュレータを与えることができる。

図３を参照して示した波面操作系の変形は、瞳面（第２の瞳面ＰＦ２）の比較的近くに配置された第６のミラーＭ６を対応する第２のタイプのマニピュレータのうちのマニピュレータとして使用する。このミラーは、投影ビーム経路に配置された可逆変形可能なミラー面ＭＳ６を有する。ミラー面ＭＳ６における部分口径比ＳＡＲは、条件ＳＡＲ＞０．９を満たし、その結果、ミラー面は、最も近い瞳面に光学的に近い場所に位置することが明らかである。このミラーに割り当てられた起動デバイスＤＲ６’は、基準面形状に対するミラー面の面形状の可逆非点変化を生成するように設計される。基準面形状は、投影レンズの光学基本設計（例えば、表１及び表２を参照されたい）からもたらされる面形状である。図３の詳細図は、４つの四分円内に分配されたミラー面を非点収差的に変形するためのアクチュエータ（例えば、圧電アクチュエータ）ＡＣＴを有する第６のミラーＭ６の後面を示している。

第１のタイプのマニピュレータのうちのマニピュレータ（剛体自由度における移動）と第２のタイプのマニピュレータのうちのマニピュレータ（ミラー面変形）とは、異なる実施形態において交替的に設けることができる。必要に応じて同じ投影レンズ内の異なるマニピュレータのタイプの組合せも可能である。

第１及び／又は第２のタイプのマニピュレータを駆動するための様々な可能性が存在する。

起動デバイスの駆動は、フィードフォワードモデルに基づいて実施することができる。この駆動変形では、走査作動中のレチクルの動的変位／傾斜は、この走査作動の前に事前に既知である。以前に計算され、テーブル化された感受性を用いて、レチクル移動によって引き起こされ、走査作動中に発生することになる望ましくない非点収差も同じく既知である。この場合に、「感受性」という用語は、マニピュレータにおいて定義された急勾配値変化と結像品質又はリソグラフィ収差に対して得られる効果との間の関係を表している。

次いで、非点収差を動的に補正するために、制御ユニットＣＵ内に組み込まれた最適化アルゴリズムは、予想非点収差に基づいて、対応する「動的補正レシピ」（すなわち、各マニピュレータに対する最適な進行又は起動距離、又は最適な軌道）を計算することができる。この補正レシピに基づいて、非点収差が結果として補正されるように走査作動中にミラーの起動デバイスが動的に駆動される。

組み込み最適化アルゴリズムを用いたマニピュレータの最適軌道の計算に対する代替として、レチクルのあらゆる可能な移動に関して関連の最適なマニピュレータ進行を予め計算し、テーブル化された形態（ルックアップテーブル）で制御ユニットのメモリに存在させることができる。この場合に、マニピュレータ進行を各走査作動の前に定めるのではなく、その代わりに制御ユニットが、レチクルの瞬間位置に基づいて既存のテーブルを用いて走査作動中にマニピュレータの起動デバイスを駆動する。従って、この場合に、レチクルの移動は、それに結合されたマニピュレータの疑似瞬間移動をもたらす。

上述の実施形態において、波面操作系の光学効果は、走査作動中に比較的短い時間スケールの動力学を用いて変更される。しかし、これは、波面の操作が有用であると考えられる唯一の状況ではない。例えば、一部の実施形態において、波面操作系の光学効果は、走査作動外の時間間隔中に変更される。具体的には、マスクを変位させる段階及び非点波面収差部分を補正する段階は、新しい走査作動セットが実施される前に設定相において実施することができる。例示的なシナリオを下記で説明する。

第１のシナリオでは、投影対物系の初期調節が考慮される。初期調節中に、投影対物系は、物体平面と垂直に、すなわち、ｚ方向にマスクを変位させることによって少なくとも部分的に補正することができる拡大率誤差を示す可能性がある。上述のように、アナモルフィック投影対物系が使用される場合は残存非点収差が生成される可能性がある。第１のシナリオでは、マスク変位によって生成される非点収差を少なくとも部分的に補償する対応する非点収差を生成するために、波面操作系の変形可能ミラーが使用されることになる。補正効果を達成するために、本質的に非点収差が不在の仮想マニピュレータと考えることができ、変形可能ミラーと変位可能マスクとを含む仮想マニピュレータを生成することができる。

１つの段階は、マスク及び変形可能ミラーの感受性を評価ユニット内に読み取る段階を含む。本出願では、「感受性」という用語は、マニピュレータの設定値の定義された変化とこの設定値変化に関して得られる結像品質に対する効果との間の関係を表している。設定値変化は、例えば、アクチュエータの位置変化、すなわち、進行を含むことができる。次の段階において、マスク変位によいって生成される非点収差を補償するのに有効であることになる起動移動に関するプロファイルが計算される。これらの予備計算は、変形可能ミラーと変位可能マスクとを含む仮想マニピュレータを与えるのに利用される。

新しい露光セットの準備において、新しいマスクを投影露光装置のマスク保持デバイス内に装着することができる。次いで、波面測定システムのような適切な手段によって収差測定が実施されることになる。更に、変位可能マスクと変形可能ミラーとを含む仮想マニピュレータに対するアクチュエータ移動（又は進行）の対応する感受性及び組合せを含む１又は２以上のマニピュレータが読み込まれることになる。その後に、マニピュレータを含む投影対物系の全体挙動を表すモデルがその後のルーチンで起動される。このモデルは、アクチュエータの進行を修正すること、及び対応する残存収差に対処することによって最適化することができる。その後の収差測定がある閾値よりも大きい収差を示す場合に、変更されたパラメータを有する新しい最適化ルーチンが開始されることになる。収差測定が、マニピュレータを修正することによって有意な改善を達成することができない時、及び／又は収差レベルが仕様範囲にあることを示す時のいずれかにおいて初期調節の終了時点に達する。別のシナリオでは、様々なパターン層が複数回の露光過程において互いに上下に重なってプリント（露光）されることになる。この目的のために、各々が異なる拡大率誤差を有することができる２つの異なるマスクタイプＡ及びＢが使用される。拡大率誤差は、例えば、外部測定によって予め決定することができる。投影対物系が物体側で非テレセントリックである場合に、マスクのｚ方向変位は、拡大率マニピュレータ（拡大率誤差を補償するための）として使用することができる。アナモルフィック投影レンズ内で寄生非点収差を回避するために、変形可能ミラーのようなマニピュレータの対応する起動が実施されるべきである。

上述の工程において、最初にマスクＡを使用することができ、次いでマスク保持デバイスから装脱することができる。次の段階において、マスクＢをマスク保持デバイス内に装着することができ、対応するマスクデータが制御ユニット内に読み込まれる。適切な時点で、変位可能マスクと変形可能ミラーとを含む仮想マニピュレータに対する設定値変化のそれぞれの感受性及び組合せを含むマニピュレータが評価ユニット内に読み込まれる。次いで、マニピュレータを含む投影対物系の全体挙動を表すモデルがその後のルーチンにおいて起動される。このモデルは、アクチュエータの進行を修正すること、及び対応する残存収差に対処することによって最適化することができる。

マスクＢが望ましい場所に位置決めされ、かつ変形可能ミラーが望ましい変形状態を有する状態で、新しい露光を開始することができる。

マスクの場所及び変形可能ミラー（及び可能な他のマニピュレータ）の変形状態に加えられる調節は、走査作動中の操作の場合ほど高速である必要はない。しかし、走査作動が実施される時間間隔外に実施される操作に対して、非常に動的な波面操作系を使用することができる。

（表１）

（表２）

（表３）

ＩＳ 像平面
Ｍ マスク
Ｍ１ ミラー
ＯＳ 物体平面
ＰＯ 投影レンズ

Claims (35)

1. ミラー面を有する多数のミラー（Ｍ１－Ｍ６）であって、該ミラーが、物体平面に配置されたマスク（Ｍ）のパターンが該ミラーを用いて像平面内に結像可能であ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る前記多数のミラー（Ｍ１－Ｍ６）を含む、
   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）内に極紫外範囲（ＥＵＶ）からの動作波長λ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、
   前記投影レンズはアナモルフィック投影レンズであり、
   前記アナモルフィック投影レンズは、前記物体平面から前記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動的波面操作系を含み、
   前記動的波面操作系は、前記投影ビーム経路に配置されて前記アナモルフィック投影レンズの非点収差を補正するために前記投影放射線の波面を変更するよう構成された構成要素を含み、
   前記非点収差は、前記物体平面に垂直な方向におけるレチクル変位成分によって引き起こされる第１の非点収差部分を含む、
   ことを特徴とする投影レンズ（ＰＯ）。
2. 走査方向と平行に延びる第１の方向の第１の結像スケールが、該第１の方向に対して垂直な第２の方向の第２の結像スケールよりも絶対値に関して小さいことを特徴とする請求項１に記載の投影レンズ。
3. ミラー面を有する多数のミラー（Ｍ１－Ｍ６）であって、該ミラーが、物体平面に配置されたマスク（Ｍ）のパターンが該ミラーを用いて像平面内に結像可能であ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る前記多数のミラー（Ｍ１－Ｍ６）を含む、
   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）内に極紫外範囲（ＥＵＶ）からの動作波長λ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、
   走査方向と平行に延びる第１の方向の第１の結像スケールが、該第１の方向に対して垂直な第２の方向の第２の結像スケールよりも絶対値に関して小さく、
   前記投影レンズは物体側で非テレセントリックであり、
   前記投影レンズは、該投影レンズの非点収差を補正するためのマニピュレータを含む動的波面操作系を含み、
   前記非点収差は、前記物体平面に垂直な方向におけるレチクル変位成分によって引き起こされる第１の非点収差部分を含む、
   ことを特徴とする投影レンズ（ＰＯ）。
4. ミラー面を有する多数のミラー（Ｍ１－Ｍ６）であって、該ミラーが、物体平面に配置されたマスク（Ｍ）のパターンが該ミラーを用いて像平面内に結像可能であ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る前記多数のミラー（Ｍ１－Ｍ６）を含む、
   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）内に極紫外範囲（ＥＵＶ）からの動作波長λ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、
   前記投影レンズは、前記物体平面から前記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動的波面操作系を含み、
   前記動的波面操作系は、前記投影ビーム経路に配置されて前記投影レンズの非点収差を補正するために前記投影放射線の波面を変更するよう構成された構成要素を含み、
   前記投影レンズにおいて、第１の方向の第１の結像スケールが、該第１の方向に対して垂直な第２の方向の第２の結像スケールとは絶対値に関して異なり、
   前記非点収差は、前記物体平面に垂直な方向におけるレチクル変位成分によって引き起こされる第１の非点収差部分を含む、
   ことを特徴とする投影レンズ（ＰＯ）。
5. 前記非点収差は、前記第１の非点収差部分とは異なる第２の非点収差部分をさらに含む、請求項１、請求項３又は請求項４に記載の投影レンズ。
6. 前記第２の非点収差部分は、二重極照明とともに使用される前記投影レンズ内の加熱効果によって引き起こされる、請求項５に記載の投影レンズ。
7. 前記多数のミラーは、自由曲面として具現化される反射面を有することを特徴とする、請求項１、請求項３又は請求項４に記載の投影レンズ。
8. 前記多数のミラーのうち少なくとも２つは、異なる方向において異なる曲率半径を各々が有する非点結像ミラーである、請求項１、請求項３又は請求項４に記載の投影レンズ。
9. 前記投影レンズは、中間像面を含み、該投影レンズは、該中間像面の上流に配置された第１の部分レンズ（ＯＢＪ１）と、該中間像面の下流に配置された第２の部分レンズ（ＯＢＪ２）とを含み、該第１の部分レンズ及び／又は該第２の部分レンズはアナモルフィックレンズである、請求項１、請求項３又は請求項４に記載の投影レンズ。
10. 前記多数のミラーは、３つの凹ミラーと３つの凸ミラーとを含む、請求項１、請求項３又は請求項４に記載の投影レンズ。
11. 物体視野から続くビーム経路の方向において、前記多数のミラーにおける第１のミラー、第４のミラー及び第６のミラーは凹ミラーであり、前記多数のミラーにおける第２のミラー、第３のミラー及び第５のミラーは凸ミラーである、請求項１０に記載の投影レンズ。
12. 前記動的波面操作系は、前記投影ビーム経路に配置された変位可能ミラー（Ｍ１からＭ６）と該変位可能ミラーの位置を基準位置に対して可逆に変更するための第１の起動デバイス（ＤＲ１からＤＲ６）とを有する第１のマニピュレータを有することを特徴とする請求項１、請求項３又は請求項４に記載の投影レンズ。
13. 前記動的波面操作系は、前記投影ビーム経路に配置されてミラー面（ＭＳ６）を有する変形可能ミラー（Ｍ６）と該ミラー面の面形状を基準面形状に対して可逆に非点収差的に変更するための起動デバイス（ＤＲ６’）とを有する第２のマニピュレータを有することを特徴とする請求項１、請求項３又は請求項４に記載の投影レンズ。
14. 前記動的波面操作系は、前記投影ビーム経路に配置されてミラー面（ＭＳ６）を有する変形可能ミラー（Ｍ６）と該ミラー面の面形状を基準面形状に対して可逆に非点収差的に変更するための起動デバイス（ＤＲ６’）とを有する第２のマニピュレータを有することを特徴とする請求項１２に記載の投影レンズ。
15. 前記動的波面操作系は、前記第１の非点収差部分が走査作動中に補正可能であるように動的に構成される、請求項１、請求項３又は請求項４に記載の投影レンズ。
16. 前記変位可能ミラーの変位は、以下の群：
    前記物体平面に対して直交方向に向く基準軸（ＡＸ）と平行な前記変位可能ミラーの軸線変位、
    前記物体平面に対して直交方向に向く基準軸（ＡＸ）に対して垂直な横方向の前記変位可能ミラーの横変位、
    前記変位可能ミラーの傾斜、
    回転軸の周りの反射自由曲面を有するミラーの回転、
    から選択された少なくとも１つの変位を含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の投影レンズ。
17. 前記第１のマニピュレータは、前記変位可能ミラーの変位が、開始位置から少なくとも１つの中間位置を経て該開始位置に戻る事前定義可能な移動プロファイルに従って１つの方向に実行される走査作動の開始と終了の間の時間間隔に実施されるように動的に設計されることを特徴とする請求項１２に記載の投影レンズ。
18. 前記ミラーの複数のもの又は全ての該ミラー（Ｍ１からＭ６）は、該ミラーの前記位置を基準位置に対して可逆に変更するための起動デバイス（ＤＲ１からＤＲ６）を各場合に有することを特徴とする請求項１２に記載の投影レンズ。
19. 前記物体平面と前記像平面の間に少なくとも１つの瞳面（ＰＦ２）を有し、
    前記瞳面に光学的に近接して変形可能ミラー（Ｍ６）が配置され、非点収差的に変形可能なミラー面を有する該変形可能ミラーは、該非点収差的に変形可能なミラー面で部分口径比ＳＡＲが０．５と１の間にあるように配置される、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の投影レンズ。
20. 前記非点収差的に変形可能なミラー面で前記部分口径比ＳＡＲが０．７と１の間の範囲にある、
    ことを特徴とする請求項１９に記載の投影レンズ。
21. 第１のマニピュレータ及び／又は第２のマニピュレータは、前記ミラーの光学効果の前記変更に関連する起動移動が１秒よりも短い短時間スケール内で発生可能であるように動的に設計されることを特徴とする請求項１４に記載の投影レンズ。
22. 大きい方の絶対値を有する前記結像スケールと小さい方の絶対値を有する該結像スケールとの間のスケール比が、１．１から２．５の範囲にあることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の投影レンズ。
23. 前記スケール比が、１．５から２の範囲にあることを特徴とする請求項２２に記載の投影レンズ。
24. 前記第２の方向の投影レンズの前側焦点距離が、絶対値に関して３ｍよりも短く、又は２ｍよりも短く、又は１ｍよりも短いことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の投影レンズ。
25. 前記走査方向に湾曲したリング視野（ＲＦ）を結像するように設計されることを特徴とする請求項３に記載の投影レンズ。
26. 前記リング視野の曲率が、前記像平面内で前記走査方向に遅れる視野縁部での中央視野点と該視野縁部の周辺部での周辺視野点との間で該走査方向に測定した距離が該走査方向に対して垂直に測定した視野幅の５％超に対応するように寸法決めされることを特徴とする請求項２５に記載の投影レンズ。
27. 前記距離が前記走査方向に対して垂直に測定した視野幅の１５％超に対応することを特徴とする請求項２６に記載の投影レンズ。
28. 前記距離が前記走査方向に対して垂直に測定した視野幅の２５％超に対応することを特徴とする請求項２６に記載の投影レンズ。
29. １次放射線源（ＲＳ）から１次放射線を受光し、かつマスク（Ｍ）の上に向けられる照明放射線を発生させるための照明系（ＩＬＬ）と、
    投影レンズの像平面（ＩＳ）の領域にパターンの像を発生させるための投影レンズ（ＰＯ）と、
    前記パターンが、前記投影レンズの物体平面（ＯＳ）の領域に配置され、かつ該投影レンズの基準軸（ＡＸ）に対して垂直な走査方向に移動可能であるように、前記照明系と該投影レンズの間に前記マスクを保持するためのマスク保持デバイス（ＲＳＴ）と、
    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って前記投影レンズの前記基準軸と垂直に前記マスクと同期して移動可能である該投影レンズの前記像平面（ＩＳ）の前記領域に配置されるように該基板を保持するための基板保持デバイス（ＷＳＴ）と、
    を含む、感放射線基板（Ｗ）をマスク（Ｍ）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（ＷＳＣ）であって、
    前記投影レンズは、請求項１から請求項２８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（ＷＳＣ）。
30. 前記マスク保持デバイス（ＲＳＴ）は、前記物体平面（ＯＳ）に対して直交方向に延びるｚ方向に平行な前記マスクの制御式変位のためのｚ変位デバイスを有することを特徴とする請求項２９に記載の投影露光装置。
31. 前記ｚ変位デバイスは、前記マスクの変位が事前定義可能な移動プロファイルに従って１つの方向に実行される走査作動の開始と終了の間の時間間隔内に実施されるように動的に設計されることを特徴とする請求項３０に記載の投影露光装置。
32. 前記投影露光装置は制御ユニットを含み、前記動的波面操作系は、該制御ユニットの制御信号に依存して投影放射線の波面を変更することを特徴とする請求項２９に記載の投影露光装置。
33. 前記動的波面操作系の構成要素の効果は、前記制御ユニットの制御信号に依存して可変的に設定されることを特徴とする請求項３２に記載の投影露光装置。
34. 投影露光装置の作動方法であって、該投影露光装置が請求項２９から請求項３３のいずれか一項に従って設計されていることを特徴とし、
    前記動的波面操作系は、前記投影ビーム経路に配置された変位可能ミラー（Ｍ１からＭ６）と該変位可能ミラーの位置を基準位置に対して可逆に変更するための第１の起動デバイス（ＤＲ１からＤＲ６）とを有する第１のマニピュレータを有し、
    前記動的波面操作系は、前記投影ビーム経路に配置されてミラー面（ＭＳ６）を有する変形可能ミラー（Ｍ６）と該ミラー面の面形状を基準面形状に対して可逆に非点収差的に変更するための起動デバイス（ＤＲ６’）とを有する第２のマニピュレータを有し、
    前記作動方法が、以下の段階：
    制御ユニットに組み込まれた最適化アルゴリズムを有する該制御ユニットによって、予想非点収差に基づいて、対応する動的補正レシピを計算する段階と、
    前記動的補正レシピに基づいて、前記制御ユニットにより、前記第１のマニピュレータの第１の起動デバイス（ＤＲ１からＤＲ６）及び／又は前記第２のマニピュレータの起動デバイス（ＤＲ６’）の動的駆動を走査作動中に制御する段階と、
    を含む、方法。
35. 投影露光装置の作動方法であって、該投影露光装置が請求項２９から請求項３３のいずれか一項に従って設計されていることを特徴とし、
    前記動的波面操作系は、前記投影レンズの非点収差を補正するためのマニピュレータを含み、
    前記作動方法が、以下の段階：
    第１のマスクを前記投影露光装置のマスク保持デバイス内に装着する段階と、
    前記第１のマスクを用いることにより第１の露光過程を実行する段階と、
    前記マスク保持デバイスから前記第１のマスクを装脱する段階と、
    第２のマスクを前記投影露光装置の前記マスク保持デバイス内に装着する段階と、
    前記マスクに対応するマスクデータを制御ユニット内に読み込む段階と、
    前記動的波面操作系の前記マニピュレータを望ましい状態へと調節する段階と、
    前記第２のマスクを用いることにより第２の露光過程を実行する段階と、
    を含む、方法。

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