JP2007531024A - 投影対物レンズ、マイクロリソグラフィのための投影露光装置及び反射レチクル - Google Patents

Abstract

【課題】 微細にパターン化された機器のマイクロリソグラフィ製造の間、投影対物レンズを用いて超微細構造が費用効果的に製造され得る投影対物レンズを提供する。
【解決手段】 マイクロリソグラフィのための投影対物レンズが、その物表面に配置されたマスクのパターンをその像表面に配置された像視野に縮小結像系で結像するのに役立つ。それが投影対物レンズの光学軸心に沿って配置された多数の光学素子を有し、投影対物レンズが像側開口数ＮＡ＞０．８５及び縮小結像スケール｜ｂ｜＜０．０５となるように、複数の光学素子が構成されて配置されていて、平面状の像視野が、１ｍｍより大きいマイクロリソグラフィに適した最小像視野直径を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、投影対物レンズの物表面に配置されたパターンを、投影対物レンズの像表面に配置された像視野に、縮小結像スケールで結像するための投影対物レンズに関し、このような投影対物レンズを有するマイクロリソグラフィ投影露光装置に関し、このような投影露光装置での使用に適した反射マスクに関する。本発明の好ましい利用分野は、いわゆる“マスクレスリソグラフィ”である。

縮小結像スケールの複数のフォトリソグラフィ投影対物レンズ（複数の縮小対物レンズ）は、半導体コンポーネントや他の微細にパターン化された機器のフォトリソグラフィ製造のために、数十年にわたって使用されている。これらは、通常、マスク（フォトマスク又はレチクル）上のパターンを、感光層で覆われた物品上に超高解像度で縮小スケールで投影するのに役立つ。多くの従来のマスクは、固定的に予め画定されたパターンを保持していて、これは例えば半導体コンポーネントの特定の機能層に対応している。このような固定的に予め画定された複数のパターンを有する複数のマスクは、様々なタイプのマスク、例えばバイナリマスク、多様位相シフトマスク又はハイブリッドマスクを含んでいる。これらは、透過マスク又は反射マスクとして形成されて良い。マスクは、以後レチクルとも呼ばれる。１：４又は１：５の縮小結像スケールβは、一方で従来の投影系において慣例になっている。

従来の投影系は、平面状のマスクを平面状の像視野に結像するように構成されている。従って、像視野曲率を補正（ペッツヴァル補正）するための複数の手段が、複数の投影対物レンズに設けられている。湾曲した基質への投影リソグラフィのため、米国特許ＵＳ ６,４６１,９０８ Ｂ１は、湾曲した基質の形状と同一の形状を有する湾曲したマスクを使用することを提案している。湾曲したマスクは、接触方法で製造される。

米国特許ＵＳ ５,２５７,１３９は、極紫外放射（ＥＵＶ）のための純粋に反射性の縮小対物レンズを開示しており、物表面及び／又は像表面が投影対物レンズに関して凹形に湾曲している。

より微細な構造を生産可能にする目的で、第１に、複数の投影対物レンズの像側開口数（ＮＡ）を一層増加させることが行われている。第２に、更に短い波長、とくに２６０ｎｍより短い波長、例えば２４８ｎｍ、１９３ｎｍ又は１５７ｎｍのＵＶ光が使用されている。マスク上に存在する複数のパターンの複数の特徴寸法を減少させることは、像側に生成された複数の構造の寸法を減少させることにも寄与し得る。もっとも、固定的に予め画定された超微細構造を欠陥無く製造することは、複雑で費用がかかる。例えば「リソグラフィ：前方の道」、Ｄ．Ａ．Ｍａｒｋｌｅ：固体技術、１９９９年２月、ｐ８４以下参照、で説明されるようなマスクレス技術がそれゆえ開発されている。

「マスクレス技術」の用語は、この出願で使用されているように、一般に、固定的に予め画定されたパターンを有する複数のマスクを使用していない又はこのような複数のマスクを専ら使用していないリソグラフィ技術に関連している。

公知の「マスクレス」リソグラフィ技術は、個別に駆動可能な複数の鏡領域を有する複数の反射レチクル（複数の反射マスク）の使用を伴う。マスクのパターンは、こうしてマスクの適切な駆動により変化され得る。結像されるべき複数のパターンは、例えばＵＳ ６,２３８,８５２ Ｂ１の特許に示されるように、変形可能又は移動可能な複数のマイクロ鏡により、生成されて良い。刊行物である「投影ＴＶ用デジタルマイクロ鏡アレイ」、Ｍ．Ａ．Ｍｉｇｎａｒｄ、固体技術、１９９４年７月、ｐｐ．６３−６８は、駆動可能な複数のマイクロ鏡アレイを開示している。投影露光装置で結像されるべき物としてこのような個別に駆動可能な複数の個別鏡のアレイを有する複数の平面鏡設備を使用することは、複数の特許明細書ＵＳ ５，５２３，１９３、ＵＳ ５，６９１，５４１、ＵＳ ６，０６０，２２４、ＵＳ ６，３１２，１３４及びＵＳ ５，８７０，１７６の主題である。そこで説明されている複数の典型的態様での複数の投影対物レンズは、概念的にのみ表されている。

本出願人の国際特許出願ＷＯ ０３／０１６９７７ Ａ２は、純粋に反射性の構成の種々の投影露光装置を示しており、これらは極紫外領域（ＥＵＶ）の投影露光に適しており、駆動可能な複数のマイクロ鏡アレイの形状の複数の反射レチクルを使用している。駆動可能な反射マスクが照明系により斜照明される照明系と、露光されるべき基質上に反射マスクで形成されたパターンの高度縮小像を生成する投影対物レンズの両方が、中心に穴をあけられた複数の凹面鏡の使用により、中心のオブスキュレーションを有する。軸外物視野は、平面状レチクルの斜照明の間、照明される。ＮＡ＝０．６までの像側開口数が、１：１００までの縮小結像スケールで達成される。

本出願人の独国特許出願ＤＥ １００ ０５ １８９ Ａ１（ＵＳ ６，５９６，７１８ Ｂ１に対応する）は、複数の純粋に屈折性又はカタディオプトリック投影対物レンズを有する複数の投影露光装置を開示しており、これらは固定的に予め画定されたパターンを有する平面状反射レチクルを使用している。ビームスプリッタキューブは、複数の縮小対物レンズに設けられていて、そのために１：４の典型的な縮小スケールとＮＡ＞０．５の典型的ＮＡ値が指定され、このビームスプリッタキューブは照明系の照明ビームパスと投影対物レンズの結像ビームパスを重ねるのに役立っている。投影対物レンズ内に横方向に放射される照明光は、ビームスプリッタ表面での反射の後で、反射レチクルに中心で当たる。照明ビームパスと結像ビームパスの両方で利用される複数の光学素子は、ビームスプリッタキューブと反射レチクルの間に位置する。

ビームスプリッタにより光学結像系の結像ビームパス内に照明放射を横方向にカップリングすることは、紫外顕微鏡検査の分野から公知である。米国特許５，９９９，３１０は、物側ＮＡ＝０．９及び１００：１までの可変倍率を有するＵＶ広帯域顕微鏡の例を示している。

米国特許６，４３９，７２６は、照明系の光学軸心が投影対物レンズの光学軸心に関して所定の角度にあるときの、ビデオ投影用に意図された一体型照明系を有する投影対物レンズを示している。投影系への照明光の傾斜されたカップリングは、米国特許４，９６９，７３０に更に開示されている。
米国特許６,４６１,９０８ Ｂ１ 米国特許５,２５７,１３９ 米国特許６,２３８,８５２ Ｂ１ 米国特許５，５２３，１９３ 米国特許５，６９１，５４１ 米国特許６，０６０，２２４ 米国特許６，３１２，１３４ 米国特許５，８７０，１７６ ＷＯ ０３／０１６９７７ Ａ２ ＤＥ １００ ０５ １８９ Ａ１ 米国特許６，５９６，７１８ Ｂ１ 米国特許５，９９９，３１０ 米国特許６，４３９，７２６ 米国特許４，９６９，７３０ 「リソグラフィ：前方の道」、Ｄ．Ａ．Ｍａｒｋｌｅ：固体技術、１９９９年２月、ｐ８４以下参照 「投影ＴＶ用デジタルマイクロ鏡アレイ」、Ｍ．Ａ．Ｍｉｇｎａｒｄ、固体技術、１９９４年７月、ｐｐ．６３−６８

本発明の１つの目的は、微細にパターン化された機器のマイクロリソグラフィ製造の間、投影対物レンズを用いて超微細構造が費用効果的に製造され得る投影対物レンズを提供することである。本発明の更なる目的は、マイクロリソグラフィを用いて微細にパターン化された複数の機器の柔軟な製造を可能にする投影対物レンズを提供することである。本発明の更なる目的は、超微細構造を有する微細にパターン化された複数の機器の柔軟な製造を費用効果的に可能にするマイクロリソグラフィ投影露光装置を提供することである。

これらの及び他の目的は、本発明の１つの見地によれば、投影対物レンズの物表面に配置されたパターンを、投影対物レンズの像表面に配置された像視野に、縮小結像スケールで結像するための投影対物レンズを用いて達成される。この投影対物レンズは、投影対物レンズの光学軸心に沿って配置された多数の光学素子を有し、投影対物レンズが像側開口数ＮＡ＞０．８５及び縮小結像スケール｜β｜＜０．０５となるように、複数の光学素子が構成されて配置されていて、像視野が１ｍｍより大きい最小像視野直径を有する。

発明を実施するための形態

次の条件が好ましくは結像スケールβの大きさ｜β｜に当てはまる。つまり、｜β｜＜０．０２、とくに｜β｜≦０．０１であって良い。

マイクロリソグラフィにおいて、大きな最小像視野直径を有する平面状像視野は、典型的には顕微鏡の典型的視野直径よりも少なくとも１０倍大きく、微細にパターン化された機器のための経済的な製造工程に必要な条件である。それらは、とくに視野依存の収差を補正するための特有の構成手段を必要とする。高い像側開口数と大きな縮小スケールの組み合わせは、粗くパターン化されたパターンで比較的費用効果的に提供され得るマスクの場合でも、超微細特徴寸法がシャープな輪郭で露光された物品上に製造されることを可能にする。１００ｎｍ以下の領域となり得る、像側で得られる小さな特徴寸法にも関わらず、これは、比較的単純な構成の投影対物レンズで、例えば１９３ｎｍ以上の操作波長用に構成され得る純粋に屈折性の投影対物レンズで、所望のように達成され得る。加工の点で直ちに制御可能な費用効果的材料が、複数のレンズの製造と複数の光学被覆の製造の両方のため、この波長領域で利用可能であるため、維持できる費用で高い結像品質を有する投影対物レンズを提供できる。

好ましい複数の態様において、最小像視野直径は５ｍｍ以上、とくに、それは１０ｍｍ以上であって良い。この寸法の複数の像視野で、微小パターン化された複数の機器が、ステップアンドリピート方法及びステップアンドスキャン方法の両方で、露光され得る。

本発明による複数の投影対物レンズの複数の態様があり、これらは平面状物表面を有する。これらは、従来の複数の平面状透過マスク又は複数の反射マスク又は複数の位相シフトマスクと連係して使用可能であり、この場合複数のマスクに形成された複数のパターンは大きな縮小のために非常に粗くてよい。これはマスク製造の費用を低減させる。使用可能な複数のマスクの複数のパターンの典型的特徴寸法は、１μｍ又は１０μｍ又はそれを超える大きさのオーダーであって良い。

平面状像表面を有する他の複数の態様において、投影対物レンズの物表面は、曲率を有していて投影対物レンズに関して凹形である。曲率中心はこうして物表面の側に存在し、これは投影対物レンズを向いている。物表面の好ましい曲率半径Ｒは、最大視野直径Ｄｍａｘの系で０．５２５・Ｄｍａｘ＜ＲＯ＜１００・Ｄｍａｘの範囲にあり、構造長Ｌの系で０．５２５・Ｄｍａｘ＜ＲＯ＜１０・Ｌの範囲にある。像表面のみが平面状であって物表面が物側で凹形に湾曲している複数の投影対物レンズにおいて、像側曲率を補正（ペッツヴァル補正）するための複雑な補正手段が、主として又は完全に無しで済まされ得る。例として、ペッツヴァル補正された系で顕著な凸状及びウエスト構造につながるビーム束直径の大きな変化を減少させることが可能である。これは、費用効果的な複数の系の構造を、より少ないレンズ及びより小さい最大レンズ直径で可能にする。もし少なくとも１つの凹面鏡を有する複数のカタディオプトリック系が利用されるなら、後者は中程度の寸法を与えられる。これはペッツヴァル補正への大きな寄与が求められないためである。

とくに好ましい曲率半径を有する投影対物レンズに関して凹形の物表面の曲率は、結像スケール｜β｜＞０．０５、例えば０．１≦｜β｜＜０．０５またはより大きい、例えばβ＝０．２５又はβ＝０．２の、このような複数の投影対物レンズの場合、更に有利かもしれない。

複数の反射レチクルの使用にとくに適合された複数の態様において、投影対物レンズは、投影対物レンズの少なくとも１つの光学素子を備えた物側素子群と、投影対物レンズの少なくとも１つの光学素子を備えた像側素子群を有し、結像ビームパスの投影放射に対して透過性であって投影対物レンズに照明放射をカップリングするのに役立つカップリングイン機器が、物側素子群と像側素子群の間に配置されている。カップリングイン機器により、照明放射は最初に反射レチクル上に方向付けられることが可能であり、これから投影対物レンズの像面の方向に結像するために反射される。反射レチクルの中心の反射光照明が結果として可能である。結像ビームパスと照明ビームパスが、カップリングイン機器により、重ねられ得る。従来の系とは対照的に、照明系と結像光学との間のインターフェースは、もはやマスクが位置する物表面の領域ではなく、むしろ照明系を向いたカップリングイン機器の入口である。

カップリングイン機器は、ビームスプリッタとして構成されていて良く、投影対物レンズの光学軸心に関して傾斜して配向されたビームスプリッタ表面を有して良い。ビームスプリッタキューブ又はビームスプリッタブロックが、とくに偏光選択的ビームスプリッタ表面（偏光ビームスプリッタ）と関連して良い。部分的に透過性の複数の鏡又はビームパスに傾斜して置かれた複数のビームスプリッタ板の使用も可能である。とくに、出願人のＵＳ ６,５９６,７１８ Ｂ１で説明されているような、光をカップリングインするのに適した複数のビームスプリッタ素子の提供がなされて良い。この文献の開示内容は、参照により全体としてこの明細書の主題に含められる。

幾つかの態様において、結像ビームパスの少なくとも１つのくびれが、投影対物レンズの物表面と像表面の間に設けられる。周囲と比較して最小ビーム高さを有する領域が「ウエスト」として以下更に言及される。カップリングイン機器は、好ましくは結像ビームパスのこのようなくびれの領域に取り付けられ、これに応じて小さな寸法を与えられることが可能であり、例えばビームスプリッタブロックの生産時の材料が節約され得るようになっている。照明系を投影対物レンズにカップリングさせるための構造空間要求に関する利点も与えられるかも知れない。更に、比較的小さなビーム直径の出口放射を与える照明形の利用に十分である。

好ましくは、単一のウエストのみが設けられる。純粋に屈折性の複数の回転対称投影対物レンズが、最小ビーム束直径で単一のくびれ領域を有して、とくにコンパクトかつ省材料のやり方で構成され得る。

投影対物レンズのもう１つの変形において、後者は同様に物側素子群と像側素子群を有し、２つの素子群はいずれも投影対物レンズの少なくとも１つの光学素子を含む。適切なカップリングイン機器を用いて、照明放射が物側と像側の素子群の間の投影対物レンズに傾斜して放射され、物側素子群の少なくとも１つの光学素子が、照明ビームパスと結像ビームパスの両方により利用され、こうして照明系の一部と投影対物レンズの一部の両方となる。この態様において、照明系の少なくとも１つの光学素子が、照明系、すなわち投影対物レンズの物側素子群の少なくとも１つの光学素子の光学軸心に関して偏心して配置される。傾斜したカップリングインゆえに、この場合、カップリングイン機器は投影対物レンズの結像ビームパスの外側に存在して良く、非偏光での結像が可能であり、投影対物レンズの透過がカップリングイン機器により損なわれない。

屈折投影対物レンズの１つの態様において、後者は像表面に続いていて正の屈折力を有する第１レンズ群と、第１レンズ群に続いていて負の屈折力を有する第２レンズ群と、第２レンズ群に続いていて正の屈折力を有する第３レンズ群と、第３レンズ群に続いていて正の屈折力を有する第４レンズ群と、第３レンズ群から第４レンズ群への移行領域に配置された系絞りを有する。最小ビーム束直径を有する単一のくびれ領域が、負の屈折力を有する第２レンズ群の領域に形成される。照明光のためのカップリングイン機器、例えばビームスプリッタは、好ましくはいずれも負の屈折力を有する２つのレンズの間に配置されて良い。他の複数の態様において、照明光の傾斜したカップリングインは、この領域、とくに第２レンズ群の２つの負レンズの間に提供されて良い。正の第１レンズ群により、投影対物レンズが物空間で仮想的にテレセントリックのビームパスを有することが可能である。テレセントリックエラーは、とくに５０ｍｒａｄ未満、好ましくは１０ｍｒａｄ未満、とくに１ｍｒａｄ未満でよい。

他の複数の態様において、正の屈折力を有する入力側第１レンズ群が不要にされて良く、系は負の屈折力を有するレンズ群で始まるようになっている。このような態様は、湾曲したレチクルでの使用にとくに適合されている。この場合、投影対物レンズの物空間のビームパスは、テレセントリック条件から著しく逸脱して良い。とくに、５０ｍｒａｄより大きいテレセントリックエラーが提供されて良い。テレセントリックエラーは、主の結像ビームの光学軸心に関する傾斜角度により本質的に決定され、一般にビーム高さに依存する。

本発明による投影対物レンズの他の複数の態様において、像表面に続いていて負の屈折力を有する第１レンズ群が、物視野の縮小された中間虚像を生成し、続く正の屈折力を有する第２レンズ群が、中間虚像を像表面に縮小結像するのに役立つ。好ましい系は、リトロフォーカスＮ−Ｐタイプの系とみなされて良い。１つの態様において、正の屈折力を有する追加のレンズ群が負の屈折力を有する入力側レンズ群の上流に挿入されるため、物側テレセントリシティが達成される。このタイプの屈折及びカタディオプトリック投影対物レンズの両方が可能である。カタディオプトリック対物レンズの１つの態様において、正の屈折力を有する像側レンズ群は、凹面鏡を有し、これが像面に関して凹形であり、中心開口及び後方反射鏡を有し、これが凹面鏡の反対に存在し、凹面鏡に向けて開口を通過する放射の後方反射のための物側鏡表面を含む。１つの態様においては、後方反射鏡は凸形に湾曲しているが、もう一つの態様においては、平面鏡として具体化される。

本発明は、更に、主放射源からの放射で投影対物レンズの物表面に配置されたパターンを照明するための照明系を有し、かつ、本発明の投影対物レンズを有する、マイクロリソグラフィ用の投影露光装置に関する。

１つの態様において、照明系は、光源に続いていて照明系の少なくとも１つの光学素子を有する入力側素子群と、照明系の少なくとも１つの光学素子を有する出力側素子群を有し、出力側素子群が同時に投影対物レンズの一部である。これは、１又は複数のレンズが、投影対物レンズの結像ビームパスと照明系の照明ビームパスの両方により利用されることを可能にする。この場合、レチクルの中心照明とレチクルの斜照明の両方が、この態様に依存して可能である。中心照明を有する複数の態様において、照明系が、カップリングイン機器と投影対物レンズの物表面の間で、投影対物レンズの光学軸心と一致する光学軸心を有する。代替として、照明系の光学軸心は、投影対物レンズのそれと有限角度を形成して良い（斜照明）。この場合、照明系の出力側素子群の複数の光学素子は、この照明系の光学軸心に関して偏心して配置されて良く、照明系の出射面が照明系の光学軸心に関して傾斜されている。

両方の場合において、少なくとも１つの非球面を有する少なくとも１つの光学素子が、照明放射を投影対物レンズに良好に適合させる目的で、照明系の入力側素子群に便宜上配置されて良い。照明系の開口絞りは、好ましくは入力側素子群の領域に配置される。好ましくは、照明系の像側開口数が投影対物レンズの物側開口数と等しいかこれより大きくなるように、照明系が構成される。結果として、投影対物レンズの瞳孔は十分に照明され得る。

概して、照明放射が、投影対物レンズの物表面に対して本質的に垂直に、本質的に全照明領域にわたって当たるように、照明系の出力側素子群が構成されるのが好都合であり、これが同時に照明系の出射面である。それゆえ、平面状の物表面を有する複数の投影対物レンズの複数の態様において、照明系は好ましくはその出口でテレセントリックのビームパスのために構成される。湾曲した物表面を有する複数の投影対物レンズにおいては、対照的に、照明系の出口放射がテレセントリック条件から大きく逸脱して良い。

本発明は更に、反射レチクルに関し、これはとくに本発明による投影対物レンズと連係した使用のために設けられるが、他の投影対物レンズとも有益に使用され得る。レチクルは、曲率を有していて鏡側で凹形の凹形反射マスクとして構成されて良い。曲率は、関連する投影対物レンズの物表面の曲率に適合される。鏡表面の好ましい曲率半径ＲＯは、最大使用可能鏡直径Ｄｍａｘを有する系で、０．５２５・Ｄｍａｘ＜ＲＯ＜１００・Ｄｍａｘの範囲にある。このような複数の湾曲した反射マスクにより、湾曲した物表面を有する投影対物レンズの製造時の先述の利点（例えば像視野曲率の補正用に設けられた構成手段を減少させること）が十分に利用可能である。

好ましい態様において、反射マスクは個別に駆動可能な複数の個別鏡のアレイ（マイクロ鏡アレイ）を有する鏡設備として構成される。複数の個別鏡の反射率の空間分布の適切な設定は、パターンが様々なやり方で設定されることを可能にし、これは更に大幅に縮小された形で投影対物レンズを通って投影対物レンズの像面に投影される。

複数の個別鏡の反射率は、種々の仕方で設定され得る。傾斜可能な複数の個別鏡を有する複数の態様が好ましく、これは、複数の個別鏡を傾斜させることにより、個別鏡に入射する放射が投影対物レンズに反射される事を可能にし、又は当たる放射が投影対物レンズを過ぎて方向付けられることを可能にする。この目的のため、レチクルから反射された放射を当たる角度に依存して透過又は反射する表面、例えば全反射表面が、投影対物レンズに設けられて良い。

反射マスクは、好ましくは曲率を有していて反射マスクの対称軸心に関して回転対称であり、鏡設備の複数の個別鏡は、対称軸心に関する放射方向に対して垂直に配向された複数の傾斜軸心の周りで、鏡設備の他の複数の個別鏡に対して傾斜され得る。とくに望ましい構成がこの結果として可能である。

光からの有効なマスキングを確実にする目的で、反射マスクの複数の個別鏡は、好ましくは投影対物レンズの物表面の領域の最大開口角度よりも大きい傾斜角度で、反射マスクの対称軸心に関して傾斜され得る。

複数の個別鏡は、好ましくはその領域を本質的に充填するように配置され、この場合複数の個別鏡の間に存在する反射の無い複数の領域が、典型的な数μｍの幅、とくに１μｍ未満の幅を有して良い。

複数の個別鏡の正六角形状が好ましい。これは、一方で領域のほぼ完全な充填を、例えば充填因子＞９５％又は＞９８％又は＞９９％で、可能にする。他方で、このようなハニカム構造が使用されて、多くの異なる方向で、パターンの構造方向に対応する列の複数の個別鏡をいずれも一緒に駆動することにより、パターンの複数のリニア構造素子を生成することが可能である。

本発明は更に、マイクロリソグラフィ投影露光装置を用いて、複数の感光性基質を露光する方法を含む。この方法において、反射マスクは、複数の個別に駆動可能な個別鏡のアレイを含み、照明系により照明される。この場合、照明放射の複数のビーム束は、鏡設備の複数の個別鏡のところで反射される。制御ユニットは、予め決められたパターンに合わせて、鏡設備の複数の個別鏡を駆動し、複数のビーム束の一部のみが投影対物レンズを通過して感光性基質に至り、感光性基質が予め決められたパターンに合わせて投影対物レンズを透過した複数のビーム束により露光されるようになっている。反射マスクは、好ましくはその鏡側で凹形に湾曲される。

上記の及び更なる特徴は、特許請求の範囲からだけでなく、明細書から及び図面から明らかとなり、この場合、複数の個別の特徴は、それ自体保護可能な複数の有利な態様を表現して良く、いずれの場合もそれら自体又は複数のサブコンビネーションの形で、本発明の態様及び他の複数の分野で実施されて良い。

以下の好ましい複数の態様の説明において、「光学軸心」の語は、複数の球状光学コンポーネントの複数の曲率中心又は複数の非球面素子の複数の対称軸心を通る直線又は一連の複数の直線部分を意味する。光学軸心は、複数の折り畳み鏡（複数の偏向鏡）又は他の複数の反射表面で折り畳まれる。複数の例において、物体は集積回路の層のパターンを有するマスク（レチクル）である。例えば格子の異なるパターンが含められても良い。複数の例において、フォトレジスト層を有する感光性基質として役立つウェーハ上に像が投影される。他の基質、例えば液晶ディスプレイ用の素子又は光学格子用の基質も可能である。

図１は、マイクロリソグラフィ投影露光装置をウェーハステッパ１００の形状で示し、これは大規模集積半導体コンポーネントの製造用に提供される。投影露光装置１００は、１９３ｎｍの操作波長を有するＡｒＦレーザ１０１を光源として有しており、例えば１５７ｎｍのためのＦ_２レーザ、１２６ｎｍのためのＡｒ_２レーザ又は１０６ｎｍのためのＮｅＦレーザを、複数の光源としてのＤＵＶ又はＶＵＶレーザを使用することも可能である。下流の照明系１１０は、主光源１０１からの光から、その球面状に湾曲した出射面１０３に、大きくシャープに境界付けられた非常に均質に照明された照明視野を生成し、これは下流の投影対物レンズ１２０のテレセントリック要件に適合されている。照明系１１０は、照明モード部分の選択用の複数の機器を有し、例えば可変コヒーレンス度を有する従来の照明、環状視野照明と、極性照明、とくに双曲又は四極照明のような双曲照明との間で切り替えられ得る。

凹形球状に湾曲した反射表面１３１を有する反射マスク１３０は、照明系の出射面１０３の領域に配置されていて、反射表面が照明系の出射面１０３と一致するようになっている。反射マスクは、以下において反射レチクルとも呼ばれていて、マスクを保持して取り扱うための機器１４０（レチクルステージ）により保持されている。幾つかの態様において、反射マスクはスキャナ操作のために設定される。

マスク１３０の下流の光路に純粋に屈折性の縮小対物レンズ１２０が続いており、これは、結像スケールβ＝１：１００の場合、反射マスク１３０により形成されたパターンの大幅に縮小された像を、投影対物レンズ１２０の平面状の像面１０４に結像するために構成されている。感光性基質として役立つ半導体ウェーハ１０５が像面１０４の領域に配置されていて、フォトレジスト層で覆われたその平面状の基質表面が、投影対物レンズ１２０の像面１０４と本質的に一致するようになっている。ウェーハは、機器１５０（ウェーハステージ）により保持されていて、これはスキャナ駆動部を有して良い。機器１５０は更に、ｚ方向すなわち投影対物レンズ１２０の光学軸心１２１と平行に、及びこの軸心に垂直なｘ及びｙ方向の両方にウェーハを移動させる目的で、複数のマニピュレータを有する。光学軸心に垂直に延びる少なくとも１つの傾斜軸心を有する傾斜機器が一体化されている。中心コンピュータユニット１４５により、光源１０１、照明系１１０、投影対物レンズ１２０、レチクルステージ１４０、ウェーハステージ１５０及び反射マスク１３０が、駆動可能であり、露光ステップのための露光が最適化されて実行可能になっている。

更なる複数の特有の構成が、図１−４に関してより詳細に説明される。投影対物レンズ１２０は、光学軸心１２１に関して回転対称であり、球状に湾曲した物表面１０３が、くすみ無く、像側開口数ＮＡ＝０．９を与える結像スケール１：１００を有する平面状の像表面１０４に、結像され得るようになっている。この場合、光学軸心１２１に関して中心付けられた物平面は、４ｍｍの像面直径を有する、中心付けられた像面に結像される。物表面１０３は、像面に関して凹形であり、４００ｍｍの曲率半径ＲＯを有し、これは光学軸心１２１に沿って物表面１０３と像表面１０４の間の軸方向距離で与えられる投影対物レンズの構造長Ｌ（Ｌ＝１０００ｍｍ）よりかなり小さい。投影対物レンズ（図２）は、４個のレンズを備えた物側素子群１２５と、１３個のレンズを備えた像側素子群１２６を有し、開口絞りＡは、像側素子群の最大ビーム束直径の領域に配置されていて、厳密なテレセントリシティが像空間に広がるようになっている。対照的に、物空間の結像ビームパスは、テレセントリック条件から逸脱しており、テレセントリックエラーがとくに５０ｍｒａｄよりも大きくなっている。図２で認識できるように、物側ビームガイダンスが設定されており、露光の間に複数のビーム束が物空間で物表面１０３に対して本質的に垂直となるようになっている。複数の物側ビーム角度を正確に設定する目的で、投影対物レンズの入射面が非球面状に形成されていて、この入射面は物表面に直接続いて物表面に関して凸形に湾曲している。残りの複数のレンズ表面は球状であり、これは複数のレンズの生産及び試験を単純化している。投影対物レンズの出射面は、像面１０４の前の有限距離に位置付けられており、像側で凸形に湾曲している。これは、この表面が高い入射角度を負わされた結果として、収差、とくに球面収差の導入を避けることを可能にする。

表１は、構成の詳細を表の形でまとめている。この場合、欄１は屈折表面又は他の何らかの仕方で区別された表面の番号を示し、欄２は表面の半径ｒを（ｍｍで）示し、欄３は表面と次の表面の間の距離ｄを（ｍｍで）示し、欄４は複数の光学コンポーネントの材料を示す。欄５は、複数のレンズの使用可能な自由半径又は自由直径の半分を（ｍｍで）示す。

この態様において、第１レンズの入射面、すなわち物表面に最も近いレンズ表面は、非球面である。表２は、対応する非球面データを示し、非球面は次の式により計算される。

この場合、半径の逆数（１／ｒ）は表面曲率を示し、ｈは表面地点と光学軸心の間の距離（すなわちビーム高さ）を示す。結局、ｐ（ｈ）はいわゆるサジッタ、すなわちｚ方向すなわち光学軸心の方向の表面地点と表面頂点の間の距離を示す。複数の定数Ｋ、Ｃ１、Ｃ２、・・・は表２に再現されている。

投影対物レンズは、適切に湾曲した複数のマスクを像面に結像するのに通常利用され得る。示された態様は、凹形に湾曲した鏡表面を有する複数の反射レチクル（複数の反射マスク）の使用にとくに適合されている。この目的のため、ビームスプリッタキューブ１６０の形状のカップリングイン機器が物側素子群１２５と像側素子群１２６の間の投影対物レンズに一体化されていて、このビームスプリッタキューブにより、照明光が投影対物レンズに中心でカップリングされ得る。ビームスプリッタ１６０は、照明系１１０と投影対物レンズ１２０の間のインターフェースとして役立つ。この場合、照明系１１０は、入射側素子群１３５と、投影対物レンズの物側素子群１２５で形成された出射側素子群に細分され得る。ビームスプリッタキューブ１６０は、これらの素子群の間に配置される。こうして達成され得ることは、複数のレンズ、すなわちレンズ群１２５のそれらが、照明系の照明ビームパスと投影対物レンズの結像ビームパスの両方により、利用されることである。カップリングイン機器１６０は、偏光選択的有効平面状ビームスプリッタ表面１６１を有する偏光ビームスプリッタキューブとして形成され、そこで照明系の光学軸心１１１が折り畳まれ、ビームスプリッタ表面１６１と物表面１０３の間に位置するその部分が投影対物レンズの光学軸心１２１の対応部分と一致するようになっている。物視野の中心照明がこの結果として可能である。

ビームスプリッタキューブ１６０に入射する照明光が、折り畳まれた光学軸心１１１でスパンされた入射面に関してｓ偏光とされるように、照明系が構成される。結果として、照明光はビームスプリッタ表面１６１から反射レチクル又は表面１０３の方向に最初に反射される。ビームスプリッタキューブ１６０と物表面１０３又は反射レチクルの間に配置されるのは、λ／４板の効果を有する遅延機器１２７であり、これはビームスプリッタ表面１６１と反射レチクルの間の照明ビームパスで一度通過され、レチクルが円偏光で照明されるようになっている。像面１０４の方向に反射された光は、もう一度λ／４板１２７を通過し、それがビームスプリッタ表面１６１に関してｐ偏光とされ、２回目にそれはビームスプリッタキューブに入射し、こうして損失無く大部分ビームスプリッタ表面で透過されるようになっている。こうして、偏光ビームスプリッタキューブ、λ／４板１２７の２度の通過及び反射レチクルでの複数の反射の組み合わせで、照明ビームパスの、及び結像ビームパスの分離が存在する。

図２は、ビームスプリッタキューブ１６０が結像ビームパスの最小ビーム束直径の領域に配置されることを明らかにしている。これは、高品質で費用効果的に設けられ得る複数の小さな体積ビームスプリッタ素子を利用可能にする。

照明系の開口絞りＡ’は、入射側群１３５に配置されている。こうして照明系の像側（出力側）開口を設定可能であり、これは好ましくは投影対物レンズの物側開口より大きいか又はこれと等しい。入射側群１３５の複数のレンズは、複数の非球面レンズ表面を有する。照明系の詳細が、表３及び４に示されている。

図３は、凹形に湾曲した鏡表面を有する反射レチクル１３０の好ましい態様を概略的に示し、図３（ａ）は軸方向平面図を示し、図３（ｂ）は軸方向断面図を示し、図３（ｃ）は複数の傾斜可能な鏡素子の複数の傾斜軸心の図を拡大した詳細図で示す。反射マスクの巨視的に凹形に反対に湾曲した反射表面１３１は、多数の六角形鏡素子（個別鏡１３２、１３３）で形成されていて、これらは、その領域を本質的に充填していて互いに関して数μｍのオーダーの最小の横方向距離を有するように配置されていて、それらが接触を起こすことなく互いに関して相対的に移動可能になっている。六角形状は、最適な充填を可能にする。各鏡素子は、凹面鏡１３０の対称軸心１３６に垂直に交わる傾斜軸心１３５の周りで傾斜され得るようになっていて、それぞれの鏡素子の表面への法線が、その傾斜軸心の周りでの鏡の回転移動の間、鏡設備１３０の対称軸心１３６をも含む面にある（図３ｂ）。各鏡素子は、３つの安定位置を有する。１つの位置（反射位置）において、鏡表面の表面への法線が、巨視的に湾曲した鏡表面１３１への法線の方向を示していて、湾曲した表面１３１に本質的に垂直に当たる光がそれ自身により大部分反射されて戻されるようになっている。第２位置（偏光位置）において、複数のビームが大きな角度で反射されていて、それらは投影対物レンズの複数のレンズを通り過ぎて複数の光トラップ１３７（図４）で吸収され得るようになっている。この場合、傾斜により得られることが可能な複数の鏡素子の入射角度は、好ましくは物空間の投影対物レンズの開口角度よりも大きい。結果として、放射の完全なカップリングアウトが偏向位置で可能である。

投影露光装置の操作の間、照明光は投影対物レンズに関して横方向にカップリングされていて、湾曲した反射マスク１３０のマイクロ鏡アレイに当たる。この場合、複数のビーム束はミラー配置の複数のミラー素子（複数のマイクロ鏡）で反射される。コンピュータユニット１４５は、複数の別個の鏡を駆動し、これらの複数の鏡素子が所望のマスクパターンの暗部領域に対応していて反射位置から偏向位置に傾斜されるようになっていて、反射された光が投影対物レンズにカップリングしないようになっている。複数のビーム束の残りの部分は、複数の非傾斜の鏡素子で反射され、そこに取り付けられた感光性基質を露光する目的で、複数の傾斜及び非傾斜個別鏡により予め決められるパターンに合わせて、投影対物レンズを通過してその像面に至る。この場合、マイクロ鏡アレイの複数の個別マイクロ鏡は、偏向位置ではなくむしろ反射位置にあり、投影対物レンズの１：１００の結像比で、感光性基質上に結像されている。複数の六角形個別鏡の典型的な最大直径が１０μｍであるとすると、１００ｎｍの大きさのオーダーの複数のマイクロ鏡の複数の像がこのようにして生じ、１００ｎｍ未満の大きさのオーダーの複数の構造が、回折−監視されたウェーハへの投影で生成され得るようになっている。

示された態様は、ウェーハステッパのために構成されている。本発明の他の複数の態様において、複数の反射マスクがスキャナ操作のために更に装備され又は駆動されて良い。１つの態様において、反射マスクは、反射表面の曲率中心を通る回転軸心の周りで回転され得るように載置され、設定されたスキャン方向に対して垂直に配向されている。スキャン操作の間、マスクはこの軸心の周りで回転され、これに同期してウェーハステージのスキャナ駆動部がスキャン方向にウェーハを移動させる。もう一つの態様においては、反射マスクは全体として動かないが、複数の個別鏡の傾斜は電子駆動部により制御可能であり、予め決められたパターンが全鏡表面にわたって次第に「移住」するようになっていて、新しいパターンが複数の個別鏡の周期的な切り替えの結果として生じる前に、複数の個別鏡の傾斜により画定されるパターンで瞬時の露光をいずれにおいても可能にする目的で、照明が対応して時刻計測され、この新しいパターンが基質に再び移行される。複数の反射マスクの対応するスキャン操作が、ＵＳ ６,３１２,１３４の特許に説明されていて、その開示内容は、この明細書に含められる。

図５は、屈折投影対物レンズ２２０の第２の態様を示し、これは１９３ｎｍのために構成されていて、偏光ビームスプリッタにより照明放射を中心にカップリングインするための照明系２１０が割り当てられている。同一の又は対応する複数の特徴又は複数の特徴の複数の群が、図２と同じ参照符号により１００だけ増加されて示されている。投影対物レンズの詳細が表５に示されており、照明系の詳細が表６に示されている。全系の全てのレンズが球状であり、合成石英ガラス（ｎ １．５６）からなり、その結果として生産が比較的簡単で費用効果的になる。結像スケールβ＝０．０１が与えられるとすると、像側開口数ＮＡ＝０．９が２ｍｍの像視野直径で達成される。投影対物レンズは、平面状の物表面２０３に配置された平面状マスクの像を、同様な平面状の像面２０４上に結像するために構成されている。

投影系は、物平面に直接続いていて正の屈折力を有する第１レンズ群２３１と、この第１レンズ群に直接続いていて負の屈折力を有する第２レンズ群２３２と、この第２レンズ群に直接続いていて正の屈折力を有する第３レンズ群２３３と、この第３レンズ群に直接続いていて正の屈折力を有する第４レンズ群２３４と、最大ビーム束直径の位置の近傍で第３レンズ群２３３と第４レンズ群２３４の間の移行領域に配置された開口絞りＡを有する。これは、負の群２３２の領域でビーム束直径の単一のくびれを備えた、いわゆる単一ウエスト系という結果となる。最小ビーム束直径を有するこの領域で、小さな容積の偏光ビームスプリッタキューブ２６０は、いずれも負の屈折力を有する２つの両凹のレンズの間に配置され、このキューブの平面状偏光ビームスプリッタ表面２６１が投影対物レンズの光学軸心２２１と照明系の光学軸心２１１の両方に関して４５°の角度にある。λ／４遅延機器（板２２７）が偏光ビームスプリッタ表面２６１と物平面２０１の間に配置されている。偏光で操作され得る投影系の操作手順が、図２からの系のそれに対応しており、その理由のためその説明が参照される。

図２による態様とは対照的に、ここでは入力側の正の群２３１は、物空間のビームパスが仮想的にテレセントリック（テレセントリックエラー＜１ｍｒａｄ）であることを確実にし、照明放射又はその複数の主要ビームが物の全面にわたる平面状マスクに垂直に入射するようになっている。像側テレセントリシティが同様に与えられる。

図６におけるレンズ断面は、割り当てられた照明系３１０を有する屈折投影対物レンズ３２０の第３態様を示す。同一又は対応する複数の特徴又は複数の特徴の複数の群が、図３と同じ参照符号により１００だけ増加されて示されている。複数の球面石英ガラスレンズで専ら構成された投影対物レンズの詳細が表７に示されており、２つの非球面を有する照明系のそれが表８に示されており、複数の非球面定数が表９に示されている。１９３ｎｍの操作波長及び結像スケールβ＝０．０１が与えられるとすると、系は２ｍｍの像視野直径で像側開口数ＮＡ＝０．９を達成する。それは像側焦点距離ｆ’＞２５０ｍｍを有する。これはテレセントリックのゾーンエラーを制限するのに好適である。

図５による態様とは対照的に、投影系３１０、３２０が照明放射を投影対物レンズに傾斜してカップリングさせるために構成されている。この目的のため、平面状の偏向鏡３６０が照明系３１０に設けられていて、この偏向鏡は、複数の入射側素子により画定される照明系の光学軸心の一部に関して４５°の角度にある。照明系のこの入力側素子群３３５は、投影対物レンズに関して側部アームに配置されていて、これは投影対物レンズの光学軸心３２１に関してほぼ１０から１５°だけ傾斜されている。照明系の光学軸心の出射側部分は、偏向鏡３６０のところで入力側部分３１１’の折り畳みの結果として生じており、こうしてほぼ１５°の鋭角を投影対物レンズの光学軸心３２１で形成し、同時に照明系の出射面である投影対物レンズの平面状の像表面３０３は、この光学軸心に関して斜めに傾斜されている。この照明系３１０の場合、偏向鏡３６０と表面３０３の間に配置された照明系の出射側素子群の複数のレンズが、この系の光学軸心に関して偏心して配置されている。物平面３０３に配置されるべき反射レチクルは、そのため斜照明される。投影対物レンズの結像ビームパスの外側にカップリングイン機器３６０を配置することにより、投影装置が非偏光で操作され得る。照明放射のカップリングイン角度が投影対物レンズの光学軸心に関して可能な限り小さく保たれる目的で、偏向鏡３６０は負の群３３２の最小直径を有する負レンズの直近に配置される。それゆえ、この場合も同様に、照明放射がそのくびれ領域にカップリングインされ、そこに最小ビーム束直径が投影対物レンズ内に存在する。小さなカップリングイン角度がこの結果として可能である。

大幅に縮小する結像スケールβ＝０．０１と大きな像側開口数ＮＡ＝０．９とマイクロリソグラフィに十分な像視野直径とを有する複数の投影対物レンズの更なる複数の態様が、図７から１０に示されている。全ての態様が像空間での厳密なテレセントリシティにより区別されていて、この場合厳密なテレセントリシティは、同様に物側に存在して良いが必須ではない。物側操作距離＞２００ｍｍと像側操作距離＞５ｍｍが、１０００ｍｍの構造長Ｌ（物表面と像表面の間の軸方向距離）で全ての系について達成される。複数の例示的な系が、いずれの場合も１９３ｎｍの操作波長のために構成されるが、他の波長、例えば１５７ｎｍ又は２４８ｎｍ用の僅かな修正により更に修正され得る。

図７による態様の系の詳細が表１０に示されており、図８による態様のそれが表１１及び１２に示されており、図９による態様のそれが表１３及び１４に示されており、図１０による態様のそれが表１５に示されている。

複数の投影対物レンズは、複数の可能な基本形状を表現しており、これらは図１−４のそれと同様に、照明系に有利に割り当てられ得る。

複数の系が、第１の負レンズ群（Ｎ）と後者に続く正レンズ群（Ｐ）を有し、正レンズ群は好ましくは２つの正レンズ群を有し、それらの間に開口絞りＡが位置付けられていて、厳密にテレセントリックのビームパスが像空間に広がるようになっている。

機能的には、第１負レンズ群は、以後「負前方素子」とも呼ばれるが、物を仮想的に縮小された形で結像する。正の第２レンズ群は、以後「正後方素子」とも呼ばれるが、更に中間虚像を縮小し、それを実の形で像面上に結像する。

物空間でのテレセントリックのビームパスが、系の構成から独立して、原則として追加の正前方素子（対物レンズの入口での追加の正レンズ群）の使用により、達成される。複数のビーム束の不可欠な高拡大が、負の屈折力を有する複数のレンズ又は複数の鏡設備により、いずれも屈折光学的に確実にされる。この場合、実の中間像の生成もまた提供されて良い（図９）。複数の系のウエスト構造は、あいまいでなく、負前方素子と正後方素子の間の１つのウエスト部分であり、構造長が減少されるにつれてその厚さが増大する。

一般的な用語で上で説明された構造は、４つの例示的な態様で実際に説明される（図７から１０）。

１つの態様において（図７）、系は、負前方素子Ｇ１と２つの正レンズ群Ｇ２１及びＧ２２から形成された正後方素子Ｇ２を有する。前方素子は、主として歪に影響を与えるが、系の非点収差にも重要な影響を与え、連続的に交替する効果：Ｌ１（Ｐ）−Ｌ２（Ｎ）−Ｌ３（Ｐ）−Ｌ４（Ｎ）を有する４つのレンズを含む。続く３つの負レンズＬ５、Ｌ６及びＬ７は、この第１の態様において純粋に屈折光学的に、ビーム束の拡大に実質的に寄与している。所望の開口数が与えられるとすると、複数のビーム束のくびれは屈折第２レンズ群Ｇ２２により行われる。球面収差の大幅な下方補正は、負メニスカスレンズＬ１０及びＬ１５により主として補償される。負メニスカスレンズＬ１５は、最終レンズ群（Ｇ２２）の厳密な負コマ収差を補正する。系は１８個の球面レンズで全視野にわたって良好に補正される。波面収差の最大ＲＭＳ値は、１９３ｎｍの波長と０．９の開口数ＮＡで２７ｍλを下回る。

図８による態様の構造は、図７におけるそれとかなり異なる。ビーム束を拡大するための複数の負レンズと後方素子の実際上完全な第１レンズ群が、ここではカセグレンタイプの鏡系により置き換えられている。所望の開口数のための複数のビーム束のくびれは、屈折第２レンズ群Ｇ２２により達成される。前方負レンズ素子は、１つの正レンズＬ１と、２つの連続する負レンズＬ２及びＬ３を有し、主として歪を補正する。第１レンズＬ１及び第１鏡Ｓ１により導入される負の非点収差は、負レンズＬ２及びＬ３のそれにより実質的に補償され、第１鏡の非球面寄与により実質的に補償される。球面収差の粗い補正は、負メニスカスレンズＬ９により達成される。結像エラーの微細な補正の実質的な比率は、２つの非球面鏡Ｓ１及びＳ２により達成される。その結果は、コンパクトな（１０個の球面レンズ及び２つの非球面鏡）高開口（ＮＡ ０．９）投影対物レンズであり、１９３ｎｍの波長で全視野（１４ｍλを下回る波面収差のＲＭＳ）にわたって優れた補正を有する。系の口径食は２５％である。

図９による態様は、更に上記された構成原理に向けられている。この場合、開口は全レンズ系で小さく保たれた。開口数を達成する目的での複数のビーム束の拡大及びくびれは、ここで２つの鏡Ｓ１及びＳ２から形成された素子により行われる。後者は実際に「開口増大アドオン」ＡＰを形成し、これは実の中間像ＩＭＩを像面に結像して像視野曲率の補正を行う。

中間像を生成する系の屈折部分は、４つのレンズ：Ｌ１（Ｎ）、Ｌ２（Ｐ）、Ｌ３（Ｎ）及びＬ４（Ｎ）を有する前方負レンズ素子Ｇ１と、いずれも４つのレンズから形成される２つの正レンズ群Ｇ２１及びＧ２２を有する正後方レンズ素子Ｇ２から形成されていて、これは、小さい開口数が与えられるとすると、中間像を提供し、これは収差が無いわけではないが、実の粗く補正された中間像である。補正における複数の系素子の複数の役割が保たれている。良好な補正が非球面鏡Ｓ２で行われる。この補正は、全視野にわたって優れており、波面収差の最大ＲＭＳ値は６ｍλを下回る。操作距離は、５ｍｍであり、オブスキュレーションにより本質的に制限される。

図１０による態様は、二重テレセントリック系である。２つの正レンズＬ１及びＬ２からなる第１正レンズ素子Ｇ１が導入されたことで、系は無焦点となるが有限の頂点焦点距離のために補正される。系のウエストは、この場合構造長により明確に決定される。物空間の厳密なテレセントリシティは、非球面無しで、全視野に渡って満たされ、２０μｒａｄより小さく、像空間で１０μｒａｄよりも小さい。負レンズＬ３、Ｌ４及びＬ５から形成された第２負レンズ素子Ｇ２１は、第１正レンズ素子Ｇ１により導入された負の歪を相殺する。他の複数の系素子はいずれも特定の補正の仕事を行う。この系は、複数の非球面を使用することなく、２５．６ｍλの波面収差という最大ＲＭＳ値で、全視野にわたって良好に補正される。

上記された複数の原理を考慮すると、高開口及び非常に大きな結像スケールを有する複数の投影対物レンズがこうして可能であり、とくに１／２００≦β≦１／５０が有効である。投影対物レンズは、好ましくは３つのレンズ群ＬＧ１、ＬＧ２及びＬＧ３を有し、ＬＧ１は負の屈折力を有し、ＬＧ２は正の屈折力を有し、ＬＧ３は正の屈折力を有し、開口絞りはＬＧ２及びＬＧ３の間に位置していて、最小ビーム高さはＬＧ１及びＬＧ２の間に存在する（単一ウエスト系）。

言うまでも無く、上記された全ての系は完全系、すなわち実物（例えばフォトリソグラフィマスク）の実像を（例えばウェーハに）形成するための系であって良い。もっとも、系はより大きな系の副系として利用されても良い。こうして、例として、上記された複数の系の１つの「物」が、物平面の上流の結像系（リレー系）により生成される像であって良い。同様に、上記された複数の系の１つにより形成された像は、像面の下流の系（リレー系）のための物として役立って良い。

本発明による投影露光装置の態様を示し、そこで湾曲した反射マスクが使用されている。 屈折縮小対物レンズの態様のレンズ断面を示し、照明光が湾曲した物表面と像面の間のビームスプリッタを介してカップリングインされている。 多くの個別に傾斜可能な複数の個別鏡を有する湾曲した反射マスクの異なる図を示す。 図２による投影対物レンズの詳細を示し、照明光の一部が湾曲した反射マスクによりマスクされている。 照明光の中心カップリングインで屈折縮小対物レンズの第２態様のレンズ断面を示す。 照明光の偏心カップリングインで縮小対物レンズの第３態様を示す。 屈折縮小対物レンズの第４態様のレンズ断面を示す。 カタディオプトリック縮小対物レンズの第１態様のレンズ断面を示す。 カタディオプトリック縮小対物レンズの第２態様のレンズ断面を示す。 屈折縮小対物レンズの第５態様のレンズ断面を示す。

Claims (48)

1. 投影対物レンズの物表面に配置されたパターンを、投影対物レンズの像表面に配置された像視野に、縮小結像スケールで結像するための投影対物レンズであって、
   投影対物レンズの光学軸心に沿って配置された多数の光学素子を有し、
   投影対物レンズが像側開口数ＮＡ＞０．８５及び縮小結像スケール｜β｜＜０．０５となるように、複数の光学素子が構成されて配置されていて、像視野が１ｍｍより大きい最小像視野直径を有する、投影対物レンズ。
2. 像表面が平面状であり、投影対物レンズの物表面が曲率を有していて投影対物レンズに関して凹形である、請求項１に記載の投影対物レンズ。
3. 物表面が、曲率を有していて投影対物レンズに関して凹形であり、投影対物レンズの構造長Ｌよりも小さい曲率半径ＲＯを有する、請求項１に記載の投影対物レンズ。
4. 最大物視野直径がＤｍａｘであり、構造長がＬであり、物表面が曲率を有していて投影対物レンズに関して凹形であり、このために以下の複数の条件：
   （１） ０．５２５・Ｄｍａｘ＜ＲＯ＜１００・Ｄｍａｘ
   （２） ０．５２５・Ｄｍａｘ＜ＲＯ＜１０・Ｌ
   の少なくとも１つが当てはまる曲率半径ＲＯを有する、請求項１に記載の投影対物レンズ。
5. 投影対物レンズが、投影対物レンズの少なくとも１つの光学素子を備えた物側素子群と、投影対物レンズの少なくとも１つの光学素子を備えた像側素子群を有し、結像ビームパスの投影放射に対して透過性であって照明放射を投影対物レンズにカップリングさせるのに役立つカップリングイン機器が、物側素子群と像側素子群の間に配置されている、請求項１に記載の投影対物レンズ。
6. カップリングイン機器が、ビームスプリッタとして構成されていて、投影対物レンズの光学軸心に関して傾斜して配向されたビームスプリッタ表面を有する、請求項５に記載の投影対物レンズ。
7. カップリングイン機器が、偏光ビームスプリッタとして構成されていて、投影対物レンズの光学軸心に関して傾斜して配向された偏光選択的ビームスプリッタ表面を有する、請求項５に記載の投影対物レンズ。
8. 結像ビームパスのくびれが物表面と像表面の間に設けられていて、結像ビームパスの投影放射に対して透過性であって照明放射を投影対物レンズにカップリングさせるのに役立つカップリングイン機器が、くびれの領域に配置されている、請求項１に記載の投影対物レンズ。
9. 投影対物レンズが屈折投影対物レンズとして構成されていて、この場合に、結像ビームパスの単一のくびれが、物表面と像表面の間に設けられている、請求項１に記載の投影対物レンズ。
10. 投影対物レンズが、投影対物レンズの少なくとも１つの光学素子を備えた物側素子群と、投影対物レンズの少なくとも１つの光学素子を備えた像側素子群を含んでいて、物側及び像側素子群の間で照明放射を傾斜してカップリングインするためのカップリングイン機器が、投影対物レンズに割り当てられている、請求項１に記載の投影対物レンズ。
11. 像表面に直接続いていて正の屈折力を有する第１レンズ群と、
    第１レンズ群に直接続いていて負の屈折力を有する第２レンズ群と、
    第２レンズ群に直接続いていて正の屈折力を有する第３レンズ群と、
    第３レンズ群に直接続いていて正の屈折力を有する第４レンズ群と、
    第３レンズ群から第４レンズ群への移行領域に配置された系絞りと、
    負の屈折力を有する第２レンズ群の領域に形成されていて最小ビーム束直径を有するくびれ領域と、
    を有する、請求項１に記載の投影対物レンズ。
12. 投影対物レンズが、物空間で本質的にテレセントリックのビームパスを有する、請求項１１に記載の投影対物レンズ。
13. テレセントリックエラーが、５０ｍｒａｄ未満、好ましくは１０ｍｒａｄ未満、とくに１ｍｒａｄ未満である、請求項１２に記載の投影対物レンズ。
14. 像表面に直接続いていて負の屈折力を有する第１レンズ群と、
    第１レンズ群に直接続いていて正の屈折力を有する第２レンズ群と、
    第２レンズ群に直接続いていて正の屈折力を有する第３レンズ群と、
    第２レンズ群から第３レンズ群への移行領域に配置された系絞りと、
    負の屈折力を有する第１レンズ群の領域に形成されていて最小ビーム束直径を有するくびれ領域と、
    を有する、請求項１に記載の投影対物レンズ。
15. 投影対物レンズが、物空間で非テレセントリックのビームパスを有する、請求項１４に記載の投影対物レンズ。
16. 物空間のテレセントリックエラーが、５０ｍｒａｄよりも大きい、請求項１５に記載の投影対物レンズ。
17. 照明光のためのカップリングイン機器が、各々負の屈折力を有する２つのレンズの間のくびれ領域に配置されている、請求項１４に記載の投影対物レンズ。
18. 照明光のための傾斜したカップリングインが、各々負の屈折力を有する２つのレンズの間のくびれ領域で提供されている、請求項１に記載の投影対物レンズ。
19. 像表面に直接続いていて負の屈折力を有する第１レンズ群が、物視野の縮小された中間虚像を生成し、
    第１レンズ群に直接続いていて正の屈折力を有する第２レンズ群が、像表面に中間虚像を縮小結像する、請求項１に記載の投影対物レンズ。
20. 正の屈折力を有する追加のレンズ群が、負の屈折力を有する第１レンズ群の上流に挿入されている、請求項１９に記載の投影対物レンズ。
21. 投影対物レンズが、純粋に屈折性である、請求項１９に記載の投影対物レンズ。
22. 投影対物レンズがカタディオプトリック投影対物レンズであり、正の屈折力を有する第２レンズ群が、凹面鏡を有し、これが像面に関して凹形であり、中央開口及び後方反射鏡を有し、これが凹面鏡の反対に存在し、凹面鏡に向けて開口を通過する放射の後方反射のための物側鏡表面を有する、請求項１９に記載の投影対物レンズ。
23. 後方反射鏡が凸形に湾曲している、請求項２２に記載の投影対物レンズ。
24. 後方反射鏡が、平面鏡として具体化されている、請求項２２に記載の投影対物レンズ。
25. 主放射源からの放射で投影対物レンズの物表面に配置されたパターンを照明するための照明系を有するマイクロリソグラフィ用の投影露光装置であって、請求項１に記載の投影対物レンズを有する、投影露光装置。
26. 照明系が、放射源に続いていて照明系の少なくとも１つの光学素子を有する入力側素子群と、照明系の少なくとも１つの光学素子を有する出力側素子群を含み、出力側素子群が投影対物レンズの一部として構成されている、請求項２５に記載の投影露光装置。
27. 照明系が、カップリングイン機器と投影対物レンズの物表面の間で、投影対物レンズの光学軸心と一致する光学軸心を有する、請求項２５に記載の投影露光装置。
28. 照明系が、カップリングイン機器と投影対物レンズの物表面の間で、投影対物レンズの光学軸心と有限角度を形成する光学軸心を有し、照明系の出力側素子群の複数の光学素子が、照明系の光学軸心に関して偏心して配置されている、請求項２５に記載の投影露光装置。
29. 照明系の出射面が、照明系の光学軸心に関して傾斜されている、請求項２８に記載の投影露光装置。
30. 少なくとも１つの非球面を有する少なくとも１つの光学素子が、照明系の入力側素子群に配置されている、請求項２６に記載の投影露光装置。
31. 照明放射が、投影対物レンズの物表面に対して本質的に垂直に、本質的に全照明領域にわたって当たるように、照明系の出力側素子群が構成されていて、これが同時に照明系の出射面である、請求項２６に記載の投影露光装置。
32. 投影対物レンズが平面状の物表面を有し、照明系がその出射面でテレセントリックのビームパスのために構成されている、請求項２５に記載の投影露光装置。
33. 投影対物レンズが、曲率を有する湾曲した物表面を有していて投影対物レンズに関して凹形であり、照明系がその出射面で非テレセントリックのビームパスのために構成されている、請求項２５に記載の投影露光装置。
34. 照明系の開口絞りが、照明系の入力側素子群に配置されている、請求項２６に記載の投影露光装置。
35. 照明系の像側開口数が、投影対物レンズの物側開口数よりも大きいか又はこれと等しいように、照明系が構成されている、請求項２５に記載の投影露光装置。
36. マイクロリソグラフィのためのマスクであって、曲率を有していて鏡側で凹形の凹形反射マスクとして構成されている、マスク。
37. 反射マスクの最大使用可能鏡直径がＤｍａｘであり、鏡表面が曲率を有していて次の条件：０．５２５・Ｄｍａｘ＜ＲＯ＜１００・Ｄｍａｘに当てはまる曲率半径ＲＯを有する、請求項３６に記載のマスク。
38. 反射マスクが、個別に駆動可能な複数の個別鏡のアレイを有する鏡設備として構成されている、請求項３６に記載のマスク。
39. 複数の個別鏡が、複数の傾斜可能な個別鏡として構成されていて、複数の個別鏡を傾斜させることにより、個別鏡に入射する放射が選択的に投影対物レンズの結像ビームパスへ反射され得るか又は結像ビームパスを過ぎて方向付けられ得るようになっている、請求項３８に記載のマスク。
40. 反射マスクが、曲率を有していて反射マスクの対称軸心に関して回転対称であり、鏡設備の複数の個別鏡が、対称軸心に関する複数の放射方向に対して垂直に配向された複数の傾斜軸心の周りで、鏡設備の他の複数の個別鏡に対して傾斜され得る、請求項３９に記載のマスク。
41. 反射マスクの複数の個別鏡が、投影対物レンズの物表面の領域での最大開口角度よりも大きな傾斜角度だけ、反射マスクの対称軸心に関して傾斜され得る、請求項４０に記載のマスク。
42. 複数の個別鏡が、その領域を本質的に充填するように配置されている、請求項３８に記載のマスク。
43. 複数の個別鏡が正六角形状である、請求項３８に記載のマスク。
44. マイクロリソグラフィ投影露光装置により感光性基質を露光する方法であって、
    個別に駆動可能な複数の個別鏡のアレイを備えた鏡設備を有する反射マスクを、照明系により照明するステップと、
    鏡設備の複数の個別鏡で照明放射の複数のビーム束を反射するステップと、
    複数のビーム束の一部のみが投影対物レンズを通過して感光性基質上に到達するように、鏡設備の複数の個別鏡を予め決められたパターンに合わせて駆動するステップを含み、予め決められたパターンに合わせて投影対物レンズを透過した複数のビーム束により感光性基質が露光されるようになっている、方法。
45. 鏡設備が、曲率を有していて投影対物レンズに関して凹形である、請求項４４に記載の方法。
46. 反射マスクが、投影対物レンズの物側部分を通って照明される、請求項４４に記載の方法。
47. 投影対物レンズの物表面に配置されたパターンを、投影対物レンズの像表面に配置された像視野に、縮小結像スケールで結像するための投影対物レンズであって、
    投影対物レンズの光学軸心に沿って配置された多数の光学素子を有し、
    投影対物レンズが像側開口数ＮＡ＞０．８５となるように、複数の光学素子が構成されて配置されていて、像表面が平面状であり、かつ、投影対物レンズの物表面が曲率を有していて投影対物レンズに関して凹形である、投影対物レンズ。
48. 最大物視野直径がＤｍａｘであり、構造長がＬであり、物表面が曲率を有していて投影対物レンズに関して凹形であり、このために以下の複数の条件：
    （１） ０．５２５・Ｄｍａｘ＜ＲＯ＜１００・Ｄｍａｘ
    （２） ０．５２５・Ｄｍａｘ＜ＲＯ＜１０・Ｌ
    の少なくとも１つが当てはまる曲率半径ＲＯを有する、請求項４７に記載の投影対物レンズ。

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