▶ カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-23
(45)【発行日】2023-05-31
(54)【発明の名称】ＥＵＶマイクロリソグラフィ用の結像光学ユニット
(51)【国際特許分類】
G02B 17/06 20060101AFI20230524BHJP
G03F 7/20 20060101ALI20230524BHJP
【ＦＩ】
G02B17/06
G03F7/20 503
G03F7/20 521
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2020560546
(86)(22)【出願日】2019-01-03
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-05-06
(86)【国際出願番号】 EP2019050056
(87)【国際公開番号】W WO2019145125
(87)【国際公開日】2019-08-01
【審査請求日】2021-12-28
(31)【優先権主張番号】102018201170.2
(32)【優先日】2018-01-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】503263355
【氏名又は名称】カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100158469
【弁理士】
【氏名又は名称】大浦 博司
(72)【発明者】
【氏名】ルオフ ヨハネス
(72)【発明者】
【氏名】ホルデラー フーベルト
【審査官】森内 正明
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１７／０８０９３７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１６－５２５７２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１５－５３４１１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１４２３６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－３２９６５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第６０８１５７８（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ９／００ － １７／０８
Ｇ０２Ｂ ２１／０２ － ２１／０４
Ｇ０２Ｂ ２５／００ － ２５／０４
Ｇ０３Ｆ ７／２０ － ７／２４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体平面（６）内の物体視野（５）を像平面（１１）内の像視野（１０）内に結像させ、その際に、結像光（１４）を結像光ビーム経路に沿って案内する、複数のミラー（Ｍ１～Ｍ７；Ｍ１～Ｍ１０；Ｍ１～Ｍ１１）を備える、ＥＵＶマイクロリソグラフィ用の結像光学ユニット（９；２７；３０；３１）であって、
前記ミラー（Ｍ１～Ｍ７；Ｍ１～Ｍ１０；Ｍ１～Ｍ１１）のうちの少なくとも１つが、かすめ入射用のミラー（Ｍ２、Ｍ３、Ｍ５；Ｍ３～Ｍ８、Ｍ３～Ｍ９）として具現化され、
前記結像光ビーム経路の最初のミラー（Ｍ１）が、前記物体平面（６）に対して物体平面ミラー半空間（２０）に配置され、
前記結像光ビーム経路の最後のミラー（Ｍ７；Ｍ１０；Ｍ１１）が、前記像平面（１１）に対して像平面ミラー半空間（２１）に配置され、
前記物体平面ミラー半空間（２０）が、前記物体平面（６）から発する前記物体平面（６）の法線の方向によって指定された物体平面ミラー半空間方向（ｚ）に開き、前記物体平面の法線が前記物体平面ミラー半空間（２０）内に延在し、
前記像平面ミラー半空間（２１）が、前記像平面（１１）から発する前記像平面（１１）の法線の方向によって指定された像平面ミラー半空間方向（ｚ；ＮBE）に開き、前記像平面の法線が前記像平面ミラー半空間（２１）内に延在し、
前記物体平面ミラー半空間方向（ｚ）と前記像平面ミラー半空間方向（ｚ；ＮBE）との間に３０°未満の半空間方向角度（Ｈ）が存在する、
結像光学ユニット（９；２７；３０；３１）。
【請求項2】
前記物体平面（６）が前記像平面（１１）に対して平行に延在す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。
【請求項3】
前記物体視野（５）と前記像視野（１０）との間の空間距離（Ａ）が４００ｍｍよりも大きいことを特徴とする、請求項１または２に記載の結像光学ユニット。
【請求項4】
前記複数のミラーの数は少なくとも５つであり、
前記結像光ビーム経路の前記最後のミラー（Ｍ７）と前記像視野（１０）との間で、結像光ビーム部分（２２）が、前記結像光ビーム経路の前記最初のミラー（Ｍ１）と前記結像光ビーム経路の最後から２番目のミラー（Ｍ６）との間の少なくとも２つのさらなる交差する結像光ビーム部分（２４、２３）と交差することを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の結像光学ユニット。
【請求項5】
前記交差する結像光ビーム部分のうちの１つ（２４）が、前記結像光ビーム経路の最後から３番目（Ｍ５）と最後から２番目（Ｍ６）のミラーとの間に延在することを特徴とする、請求項４に記載の結像光学ユニット。
【請求項6】
前記交差する結像光ビーム部分のうちの１つ（２３）が、前記結像光ビーム経路の最後から６番目（Ｍ２）と最後から５番目（Ｍ３）のミラーとの間に延在することを特徴とする、請求項４または５に記載の結像光学ユニット。
【請求項7】
前記交差する結像光ビーム部分のうちの１つ（２４ａ）が、前記結像光ビーム経路の最後から４番目（Ｍ４）と最後から３番目（Ｍ５）のミラーとの間に延在することを特徴とする、請求項４に記載の結像光学ユニット。
【請求項8】
前記交差する結像光ビーム部分のうちの１つ（２３ａ）が、前記結像光ビーム経路の最後から５番目（Ｍ３）と最後から４番目（Ｍ４）のミラーとの間に延在することを特徴とする、請求項４または７に記載の結像光学ユニット。
【請求項9】
０．７よりも大きい像側開口数を特徴とする、請求項１～８のいずれか１項に記載の結像光学ユニット。
【請求項10】
前記物体視野（５）を照明／結像光（１４）を用いて照明するための照明光学ユニット（４）を有し、請求項１～９のいずれか１項に記載の結像光学ユニット（９；２７；３０；３１）を有する光学系。
【請求項11】
前記照明光学ユニット（４）が、光源（３）の後に、または前記光源の下流の中間焦点（２６）の後に、前記照明／結像光（１４）を次々に反射する３つ以下のミラー（１６、１８、１９；１６、１８、Ｍ１）を有することを特徴とする、請求項１０に記載の光学系。
【請求項12】
請求項１０または１１に記載の光学系を有し、ＥＵＶ光源（３）を有する投影露光装置（１）。
【請求項13】
マイクロ構造またはナノ構造部品を製造するための方法であって、レチクル（７）を用意するステップと、
感光性コーティングを有するウェーハ（１２）を用意するステップと、
請求項１２に記載の投影露光装置（１）を用いて、前記レチクル（７）の少なくとも１つの部分を前記ウェーハ（１２）上に投影するステップと、
前記ウェーハ（１２）上の露光された前記感光性コーティングを現像するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本特許出願は、独国特許出願１０２０１８２０１１７０．２号の優先権を主張するものであり、その内容が参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本発明は、ＥＵＶマイクロリソグラフィ用の結像光学ユニットに関する。さらに、本発明は、そのような結像光学ユニットを備える光学系、そのような光学系を備える投影露光装置、そのような投影露光装置を用いてマイクロ構造またはナノ構造部品を製造するための方法、および前記方法によって製造されたマイクロ構造またはナノ構造部品に関する。
【背景技術】
【0003】
例として、ＥＵＶマイクロリソグラフィ用の結像光学ユニットは、国際公開第２０１６／１６６０８０号、独国特許出願公開第１０２０１１０７６７５２号、米国特許第６，０８１，５７８号、米国特許第５，３５３，３２２号、および米国特許第９，６７８，４３９号から知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、ＥＵＶマイクロリソグラフィ用の光学系に、可能な限り高いＥＵＶスループットと、同時に、高い結像品質を備えることができる結像光学ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明によると、本目的は、第１に、請求項１に記載の特徴を有する結像光学ユニットによって、第２に、請求項２に記載の特徴を有する結像光学ユニットによって達成される。
【0006】
本発明によると、ＥＵＶ照明および結像光の案内を高いスループットで得ることができ、同時に結像光学ユニットの良好な結像品質を有するように、物体平面ミラー半空間が像平面ミラー半空間と実質的に同じ方向に開く結像光学ユニットを、設計し、物体視野を照明する照明光学ユニットと組み合わせることができることが認識された。組み立てられた結像光学ユニットの場合、半空間は、上に向かって、あるいは下に向かって開くことができる。結像光学ユニットは、反射物体を結像させるように具現化することができる。
【0007】
第１に、物体平面のミラー半空間方向と、第２に、像平面のミラー半空間方向との間の半空間方向角度が３０°未満であるという指定された条件は、第１に物体視野と、第２に像視野との相対位置につながり、結像光は、物体視野から最初のミラーに一方向に放射され、最後のミラーによって実質的に反対方向に像視野へ反射される。したがって、第１に、物体視野、および第２に、像視野は、結像光学ユニットのミラーの配置に関して互いに対向するのではなく、結像光学ユニットのミラーに関して実質的に同じ方向に位置するように配置されている。
【0008】
従来技術の結像光学ユニットでは、例えば、国際公開公報第２０１６／１６６０８０号の図２による結像光学ユニットでは、物体平面ミラー半空間は、この図２の負のｚ方向に開き、像平面ミラー半空間は、この図２の正のｚ方向に開き、そのため、２つの半空間方向の間には正確に１８０°の半空間方向角度が存在する。
【0009】
請求項１に記載の結像光学ユニットでは、かすめ入射用のミラーとしての少なくとも１つのミラーの実施形態により、少なくとも１つのＧＩミラーのより高い反射率のために、低光損失を有する結像光学ユニットを提供することが可能になる。
【0010】
さらに、ＧＩミラーにより、結像光学ユニットの物体視野と像視野とが互いに十分に空間的に離れて存在するように結像光ビーム経路を設計することが可能になる。結像光学ユニットは、２つ以上のＧＩミラーを有することができ、例えば、２つのＧＩミラー、３つのＧＩミラー、４つのＧＩミラー、５つのＧＩミラー、６つのＧＩミラー、またはさらに多くのＧＩミラーを有することができる。
【0011】
物体平面ミラー半空間方向と像平面ミラー半空間方向との間の半空間方向角度は、２０°以下であってもよく、１０°以下であってもよく、５°以下であってもよく、特に、正確に０に等しくてもよい。
【0012】
このような結像光学ユニット用の照明光学ユニットは、対応する光源の構造の結果として、照明光学ユニットの奇数のミラー、特に正確に３つのミラーが好ましいため、少数のミラーで済ませることができる。
【0013】
請求項２に記載の結像光学ユニットは、特に、物体視野に対して実質的に垂直な、物体視野から発する結像光ビーム経路を用いて、すなわち、物体視野の垂直照明を用いて実現することができ、そのため、物体平面の法線に対する角度は、正確に０°である。それに応じた３°未満の小さい入射角での物体視野の照明は、例えば、反射物体の場合であっても、８ｘ以下の絶対的な結像／縮小スケールで、高い像側開口数を容易にする。
【0014】
請求項３に記載の結像光学ユニットの一実施形態では、半空間方向角度は、正確に０である。物体平面は、像平面と一致することができる。
【0015】
請求項４に記載の物体視野と像視野との間の空間距離により、物体視野に配置される物体、例えばレチクルと、像視野に配置される物体、例えば基板、特にウェーハとを調整するための、厳しい要求さえ満たす構成要素の収容が可能になる。このような調整構成要素は、保持および／または変位および／または順応および／または真空構成要素を含むことができる。物体視野と像視野との間の距離は、４５０ｍｍよりも大きくすることができ、５００ｍｍよりも大きくすることができ、さらに大きくすることができる。
【0016】
請求項５～９のいずれか１項に記載の結像光ビーム経路の交差プロファイルは、結像光学ユニットのコンパクトなミラー配置を容易にする。
【0017】
請求項１０に記載の像側開口数は、結像光学ユニットの高分解能を容易にする。像側開口数は、０．７５よりも大きくすることができる。
【0018】
請求項１１に記載の光学系は、結像光学ユニットを参照して上で既に説明されたものに対応する利点を有する。最初のミラーから発する結像ビーム部分の角度が物体平面の法線に対して小さい、すなわち物体視野からの結像光の反射角度が小さい、または垂直でさえある結像光学ユニットを用いる限り、照明または結像光を、基本的な構造が米国特許第９，６７８，４３９号から知られている光学構成要素を使用して物体視野の領域に案内することができる。
【0019】
請求項１２に記載の光学系は、ＥＵＶ照明または結像光の高いスループットを容易にする。
【0020】
請求項１３に記載の投影露光装置、請求項１４に記載の製造方法、および請求項１５に記載のマイクロ構造またはナノ構造部品の利点は、結像光学ユニットおよび光学系を参照して既に上で説明したものに対応する。特に、半導体チップ、例えばメモリチップを製造することができる。
【0021】
本発明の例示的な実施形態は、図面を参照して以下でより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】投影露光装置における照明および結像光のビーム経路を非常に概略的に示す図であり、ＥＵＶ光源とパターニングされる基板としてのウェーハとの間のこのビーム経路における本装置の構成要素がそれぞれの場合で示されている。
【図2】ＥＵＶ光源から発する照明光用のコレクタから開始した後、再度ウェーハに至るまでの、投影露光装置のさらなる実施形態内の結像および照明光のビーム経路を子午断面で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
図１は、マイクロリソグラフィ用の投影露光装置１の構成要素を子午断面で概略的に示す。この点に関しては、独国特許出願公開第１０２０１００４１６２３号および同１０２０１１０８６３４５．１号が参照され、これらは、本明細書においてその全体が本出願の一部をなす。投影露光装置１の照明システム２は、ＥＵＶ光源すなわち放射線源３の他に、物体平面６内の物体視野５を露光するための照明光学ユニット４を備える。ここでは、物体視野５に配置されたレチクル７が露光され、前記レチクルは、マスクとも呼ばれ、断面のみが示されているレチクルホルダ８によって保持され、このレチクルホルダが、レチクル変位駆動装置８ａを介して、特に物体平面６に対して平行に駆動されるように変位可能である。レチクル７は、反射レチクルとして具現化されている。
【0024】
投影光学ユニット９は、物体視野５を像平面１１内の像視野１０内に結像させる働きをする。像平面１１は、物体平面６と一致する。物体視野５と像視野１０との間の空間距離Ａは、４００ｍｍよりも大きい。
【0025】
レチクル７上の構造は、ここでも同様に概略的に描かれているウェーハホルダ１３によって保持されたウェーハ１２の感光層上に結像され、前記ウェーハが像平面１１内の像視野１０の領域に配置されている。ウェーハは、この場合、ウェーハ変位駆動装置１３ａによって、像平面１１に対して平行に駆動されるように変位可能である。
【0026】
放射線源３は、ＥＵＶ放射線１４を放射するＥＵＶ放射線源である。ＥＵＶ放射線源３の放射される使用放射線の波長は、５ｎｍ～３０ｎｍの範囲にある。リソグラフィで用いられ、適切な光源が利用可能な他の波長も可能であり、放射線源３は、プラズマ源、例えば、ＤＰＰ源またはＬＰＰ源とすることができる。シンクロトロンに基づく放射線源も放射線源３として使用することができる。当業者は、例えば、米国特許第６，８５９，５１５号に、このような放射線源に関する情報を見出すことができる。図１には示されていないコレクタが、ＥＵＶ放射線源３からのＥＵＶ放射線１４を集束させるために設けられている。
【0027】
ＥＵＶ放射線１４は、照明光または照明放射線、および結像光とも呼ばれる。
【0028】
照明光学ユニット４は、ここには図示されていない多数の視野ファセットを有する視野ファセットミラー１６を備える。視野ファセットミラー１６は、物体平面６に対して光学的に共役な照明光学ユニット４の平面内に配置されている。ＥＵＶ放射線１４は、視野ファセットミラー１６から照明光学ユニット４の瞳ファセットミラー１８に反射される。瞳ファセットミラー１８は、ここでも同様に図示されていない多数の瞳ファセットを有する。瞳ファセットミラー１８の助けを借りて、視野ファセットミラー１６の視野ファセットは、互いに重ね合わされて物体視野５に結像される。
【0029】
視野ファセットミラー１６上の各視野ファセットに対して、瞳ファセットミラー１８上に少なくとも１つの関連付けられた瞳ファセットが存在する。光チャネルまたは放射線チャネルがそれぞれの１つの視野ファセットとそれぞれの１つの瞳ファセットとの間に形成される。ファセットミラー１６、１８の少なくとも１つのファセットは、切り替え可能な実施形態を有することができる。特に、これらは、ファセットミラー１６、１８上に傾斜可能に配置することができる。ここで、ファセットのすべてではなく、ファセットの一部のみを、例えば、３０％以下、５０％以下、または７０％以下を傾斜可能に具現化することが可能である。すべてのファセットが傾斜可能な実施形態を有するようにすることも可能である。切り替え可能なファセットは、特に、視野ファセットである。視野ファセットを傾斜させることによって、それぞれの瞳ファセットへの視野ファセットの割り当て、したがって光チャネルの形成を変えることが可能である。それぞれの瞳ファセットへの視野ファセットの特定の割り当ては、照明設定とも呼ばれる。傾斜可能なファセットを有するファセットミラー１６、１８のさらなる詳細に関しては、独国特許出願公開第１０２００８００９６００号を参照されたい。
【0030】
照明光学ユニット４のさらなる詳細に関しては、そのような照明光学ユニットの様々な実施形態を記載した独国特許出願公開第１０２００８００９６００号を同様に参照されたい。
【0031】
照明光学ユニット４は、ＥＵＶ光源３の後に、またはその下流に配置された中間焦点の後に、結像光１４を次々に反射する３つ以下のミラーを有するように具現化することができる。図１による例示的な実施形態では、これらは、ミラー１６、１８、および瞳ファセットミラー１８と物体視野５との間の照明ビーム経路に配置された集光器（コンデンサ）１９である。
【0032】
位置関係の説明を容易にするために、以下ではデカルトｘｙｚ座標系が使用される。図１では、ｘ方向は、図面の平面に垂直であり、そこから外に、すなわち観察者に向かって延在する。ｙ方向は、図１の右に向かって延在する。ｚ方向は、図１の上に向かって延在する。物体平面６および像平面１１は、ｘｙ平面に対して平行に位置する。照明光学ユニット４および投影光学ユニット９のすべての光学構成要素の反射構成要素またはビーム案内構成要素は、物体平面６および像平面１１の上方に、すなわち、正のｚ座標の方向に位置する。
【0033】
物体－像オフセットｄoisは、物体視野５と像視野１０との間の距離Ａの尺度としても使用することができ、前記物体－像オフセットは、中心物体視野点と中心像視野点の投影間の距離をｘｙ平面上に再現する。例として、この物体－像オフセットｄoisが図２にプロットされている。
【0034】
レチクルホルダ８は、投影露光中に、レチクル７を物体平面６内でｙ方向に対して平行な変位方向に変位させることができるように、レチクル変位駆動装置８ａを介して制御されたやり方で変位可能である。それに応じて、ウェーハホルダ１３は、ウェーハ１２が像平面１１内で変位方向に変位可能となるように、ウェーハ変位駆動装置１３ａを介して制御されたやり方で変位可能である。この結果、レチクル７およびウェーハ１２は、物体視野５および像視野１０を通してそれぞれ走査することができる。変位方向ｙは、走査方向とも呼ばれる。レチクル７およびウェーハ１２の走査方向の変位は、好ましくは、互いに同期したやり方で行うことができる。
【0035】
投影光学ユニット９は、複数の投影ミラーＭ１～Ｍ７を備える。投影光学ユニット９は、異なる数の投影ミラーＭｉを有することもでき、特に、少なくとも３つ、より具体的には少なくとも５つの投影ミラーＭ１～Ｍ５を備えることができる。特に、投影光学ユニット９は、少なくとも６、７、または８つの投影ミラーＭ１～Ｍ８を有することができる。
【0036】
投影光学ユニット９のミラーＭ１～Ｍ７は、物体視野５を像視野１０に結像させ、結像光１４を図１の番号順に結像ビーム経路に沿って案内する。
【0037】
ミラーＭ１、Ｍ４、Ｍ６、およびＭ７は、急峻な入射角を有するミラー（垂直入射ミラー；ＮＩミラー）として具現化されており、結像ビーム経路における中心視野点の主光線のこれらのＮＩミラー上の入射角は、４５°未満である。したがって、全体として、投影光学ユニット９は、４つのそのようなＮＩミラーを有する。異なる数のＮＩミラー、例えば、２つのＮＩミラー、３つのＮＩミラー、５つのＮＩミラー、またはさらに多数のＮＩミラーも可能である。入射角は、特に、３０°未満であってもよい。
【0038】
投影光学ユニット９のビーム経路の最後のミラーＭ７によって指定される像側開口数は、図１では縮尺どおりに再現されておらず、図１に示されているものよりも大幅に大きい。この像側開口数は、少なくとも０．４とすることができ、さらに大きくすることができ、例えば、少なくとも０．５、少なくとも０．５５、または少なくとも０．６とすることができる。
【0039】
投影光学ユニット９のミラーＭ２、Ｍ３、Ｍ５は、かすめ入射用のミラー（かすめ入射ミラー；ＧＩミラー）として具現化されている。結像ビーム経路における中心視野点の主光線の入射角は、これらのＧＩミラーの場合、４５°よりも大きく、特に、６０°よりも大きくすることができる。したがって、投影光学ユニット９は、合計３つのＧＩミラーを有する。投影光学ユニット９は、異なる数のＧＩミラー、例えば、１つのＧＩミラー、２つのＧＩミラー、４つのＧＩミラー、５つのＧＩミラー、６つのＧＩミラー、またはさらに多数のＧＩミラーを有することもできる。
【0040】
【0041】
投影光学ユニット９の結像光ビーム経路における最初のミラーＭ１は、物体平面６に対して物体平面ミラー半空間２０に配置されている。したがって、物体平面ミラー半空間２０は、図１のｘｙｚ座標系の正のｚ座標の空間を占有する。
【0042】
投影光学ユニット９の最後のミラーＭ７は、像平面１１に対して像平面ミラー半空間２１の結像光ビーム経路に配置され、前記像平面ミラー半空間は、物体平面６が像平面１１と一致し、ミラーＭ７がミラーＭ１と物体平面６および像平面１１の同じ側に配置されているため、図１による投影露光装置１の実施形態における物体平面半空間２０と同一である。
【0043】
物体平面ミラー半空間２０が開く物体平面ミラー半空間方向は、物体平面６から発する物体平面の法線の方向によって指定され、物体平面の法線が物体平面ミラー半空間２０内に延在する。図１による例示的な実施形態では、この法線は、ｚ方向に延在し、その結果として、物体平面ミラー半空間方向が指定される。それに応じて、像平面ミラー半空間２１は、像平面１１から発する像平面の法線の方向によって指定される照明平面ミラー半空間方向に開き、像平面の法線が像平面ミラー半空間２１内に延在する。図１による実施形態では、物体平面６と像平面１１が一致しているという事実のために、像平面ミラー半空間方向は、再びｚ軸の方向によって指定される。
【0044】
物体平面ミラー半空間方向および像平面ミラー半空間方向は、それらの間に３０°未満の半空間方向角度を含む。図１による例示的な実施形態では、物体平面ミラー半空間方向および像平面ミラー半空間方向は、両方とも正確にｚ方向に延在しているため、この半空間方向角度は正確に０である。
【0045】
２つのミラー半空間２０、２１が全く同じ方向に開いているか、または互いに対して３０°未満の角度を有する方向に開いているという事実のために明らかになることは、マスク７から見ておよび／またはウェーハ１２から見て、照明光学ユニット４および投影光学ユニット９のすべての光学構成要素、またはそれらの大部分は、物体平面６および像平面１１の同じ側に配置されているということである。従来技術の投影光学ユニットの多くの構成とは異なり、投影光学ユニット９の構成要素、すなわちミラーＭｉは、物体平面６と像平面１１との間に位置していない。
【0046】
両方の半空間２０、２１は、投影光学ユニット９が組み立てられると、上に向かって開く。あるいは半空間２０、２１の両方が下に向かって開くように、照明光学ユニット４および投影光学ユニット９を有する光学系を組み立てることが可能であり、そのため、この光学系は、図１による構成と比較して上下逆さまに組み立てられる。
【0047】
図１による投影光学ユニット９では、実線の結像光ビーム経路は、結像光ビーム経路の最後のミラーＭ７と像視野１０との間で、結像光ビーム部分２２が、結像光ビーム経路の最初のミラーＭ１と結像光ビーム経路の最後から２番目のミラーＭ６との間の少なくとも２つのさらなる交差する結像光ビーム部分と交差するように延在する。
【0048】
図１に実線を用いて示す投影光学ユニット９の結像光ビーム経路において、結像光ビーム部分２２は、第１に、結像光ビーム経路の２番目のミラーＭ２と３番目のミラーＭ３との間、すなわち、結像光ビーム経路の最後から６番目と最後から５番目のミラーとの間の交差する結像光ビーム部分２３と交差し、第２に、ミラーＭ５とミラーＭ６との間、すなわち、結像光ビーム経路の最後から３番目と最後から２番目のミラーとの間の交差する結像光ビーム部分２４と交差する。結像光ビーム部分２２と２３との間の交点Ｋ１は、結像光ビーム部分２２と２４との間の交点Ｋ２よりも像平面１１に近い位置にある。したがって、ミラーＭ７での結像光１４の反射の後に、結像光１４が物体視野１０内のウェーハ１２に当たる前に、結像光ビーム経路において交点Ｋ１の前に交点Ｋ２を通過する。
【0049】
破線を用いて、図１は、正のｙ方向に変位させた最後のミラーＭ７を有する投影光学ユニット９の変形形態を示す。これにより、それに応じて変位した結像光ビーム経路が生じ、結像光ビーム部分２２は、交点Ｋ１ａおよびＫ２ａにおいて、結像ビーム経路の最後から５番目のミラーＭ３と最後から４番目のミラーＭ４との間の交差する結像光ビーム部分２３ａと交差し、結像光ビーム経路の最後から４番目のミラーＭ４と最後から３番目のミラーＭ５との間のさらなる交差する結像光ビーム部分２４ａと交差する。
【0050】
図２に基づいて、光学系を有する投影露光装置のさらなる実施形態を以下に説明し、前記光学系は、図１による光学系の代わりに使用することができる。図１を参照して既に上で説明したものに対応する構成要素および機能は、特に、同じ参照符号によって表され、再度論じられない。
【0051】
図２による光学系を有する投影露光装置では、照明光学ユニット４は、最初に、図２に示されていない光源３から発する照明または結像光１４を集めるコレクタ２５を有する。コレクタ２５での反射の後に、結像光１４は、最初に中間焦点２６を通過し、続いて、視野ファセットミラー１６に当たる。
【0052】
図２による光学系では、照明光学ユニット４の瞳ファセットミラー１８は、投影光学ユニット９の代わりに使用される投影光学ユニット２７のミラーＭ２を同時に表している。瞳ファセットミラーが投影光学ユニットの２番目のミラーを同時に表す光学系のこのような概念は、米国特許第９，６７８，４３９号から知られている。
【0053】
これにより、米国特許第９，６７８，４３９号に記載されているように、０°のＥＵＶ放射線１４の中心視野点の主光線の入射角ＣＲＡ（主光線角度）、すなわち物体視野５の、したがってレチクル７の垂直照明を保証することが可能になる。
【0054】
瞳ファセットミラー１８での反射の後に、照明および結像光１４は、投影光学ユニット２７のミラーＭ１を介して物体視野５に案内され、上述したように、ＣＲＡ＝０°で物体視野５に衝突する。続いて、結像光１４は、投影光学ユニット２７のミラーＭｉを介してその番号順に像視野１０まで案内される。投射光学ユニット２７は、合計１１個のミラーＭ１～Ｍ４、Ｍ５ａ、Ｍ５ｂ、Ｍ６～Ｍ１０を有する。ミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ９、およびＭ１０は、ＮＩミラーとして具現化されている。ミラーＭ３、Ｍ４、Ｍ５ａ、Ｍ５ｂ、Ｍ６、Ｍ７、およびＭ８は、ＧＩミラーとして具現化されている。結像開口数を指定する最後のミラーＭ１０は、掩蔽ミラー（ｏｂｓｃｕｒｅｄ ｍｉｒｒｏｒ）として具現化され、ミラーＭ８とＭ９との間の結像光ビーム部分に結像光１４用の通過開口部２８を有する。投影光学ユニット２７の最後から２番目のミラーＭ９は、結像光１４用の通過開口部なしで具現化されている。
【0055】
中心物体視野点を通って延在するｘｚ平面との関係で、ミラーＭ２は、このｘｚ平面によって画定される半空間の一方に位置し、ミラーＭ３～Ｍ１０は、中心物体視野点を通って延在するこのｘｚ平面によって指定されるもう一方の半空間に位置する。したがって、図２による構成では、ミラーＭ２のみが物体視野５の左側に位置し、ミラーＭ３～Ｍ１０は、物体視野５の右側に位置する。
【0056】
ミラーＭ１は、物体平面ミラー半空間２０に配置されている。ミラーＭ１０、すなわち投影光学ユニット２７の結像光ビーム経路の最後のミラーは、像平面ミラー半空間２１に配置されている。２つのミラー半空間２０、２１は、再び同じ方向、具体的にはｘｚ方向に開いている。
【0057】
物体平面６は、像平面１１に対して平行に位置し、そこから正のｚ方向に間隔を置いて配置されている。したがって、投影光学ユニット２７では、物体平面ミラー半空間方向と像平面ミラー半空間方向とが同じ方向に延在している。それに応じて、半空間方向角度は、再び０°である。
【0058】
物体平面６と像平面１１との間の間隔のために、ミラーＭ９およびＭ１０は、物体平面ミラー半空間２０に位置しない。
【0059】
投影光学ユニット２７の結像光ビーム経路における物体視野５と最初のミラーＭ１との間の結像光ビーム部分２９は、物体平面６の法線に対してＣＲＡ＝０°の角度で延在する。３°未満の他の角度ＣＲＡも、図２による光学系の配置で可能である。したがって、物体視野５での反射の範囲内で、照明および結像光１４は、反射されてそれ自体に戻る必要はない。
【0060】
物体平面６と像平面１１との間の距離ＺEは、図２による投影露光装置の光学系の反射面間の最大ｚ距離ＺMの１０％を上回ることができる。図２による実施形態では、距離ＺMは、第１に、視野ファセットミラー１６の反射面と、第２に、投影光学ユニット２７の最後から２番目のミラーＭ９との間の最大距離によって指定される。図２による実施形態では、比ＺEは、約５０％である。１０％～５０％の範囲の他の距離比ＺE／ＺM、例えば、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、またはそれ以外の５０％よりも大きい距離比ＺE／ＺMも可能である。
【0061】
図３に基づいて、図１による投影露光装置１の代わりに使用することができる投影露光装置用の光学系のさらなる実施形態を以下に説明する。図１および図２を参照して既に上で説明したものに対応する構成要素および機能は、同じ参照符号を有し、再度詳細には論じられない。
【0062】
【0063】
図３による光学系では、瞳ファセットミラー１８とミラーＭ２は、一致していないが、図１による実施形態に関連して上で説明したものに匹敵する２つの別個の構成要素である。瞳ファセットミラー１８の後、図３による光学系の照明光学ユニット４は、図１による実施形態に従って、照明光ビーム経路に集光器１９を依然として有する。
【0064】
物体平面上の異なる主光線角度ＣＲＡは別として、図３による光学系の投影光学ユニット３０は、図２による投影光学ユニット２７に対応する。これにより、像平面１１が、この入射角ＣＲＡの差によって、物体平面６に対して傾けられることになる。したがって、図３による光学系では、像平面１１は、もはや物体平面６に対して平行ではなく、それに応じて、物体平面６が平行であるｘｙ平面に対して平行ではない。物体平面６に対する像平面１１のこの傾きにもかかわらず、最初のミラーＭ１は、物体平面半空間２０に位置し、投影光学ユニット３０の最後のミラーＭ１０は、像平面ミラー半空間２１に位置する。
【0065】
物体平面ミラー半空間２０が開く物体平面ミラー半空間方向は、再びｚ方向によって指定される。像平面ミラー半空間２１が開く像平面ミラー半空間方向は、図３による光学系の場合、像平面１１から発する法線ＮBEの方向によって指定され、像平面の法線が像平面ミラー半空間２１内に延在する。物体平面ミラー半空間方向、すなわちｚ方向と、像平面ミラー半空間方向、すなわち法線ＮBEの方向との間に半空間方向角度Ｈが存在し、前記半空間方向角度は、図３による光学系では８°である。０°～３０°の範囲にある他のそのような半空間方向角度も可能である。
【0066】
最後のミラーＭ１０によってそれぞれ指定された投影光学ユニット２７および３０の像側開口数は、０．６よりも大きくすることができ、特に、少なくとも０．７、少なくとも０．７５とすることができ、またはさらに大きくすることができる。
【0067】
ミラーＭ１～Ｍ１０はそれぞれ、反射率最適化コーティングを有することができ、これは、単層または多層のコーティングとして具現化することができる。対応する多層コーティングは、２つの異なるコーティング材料、例えばモリブデンおよびシリコンからなる複数の交互二重層を有することができる。単層コーティングは、例えば、ルテニウムコーティングとして具現化することができる。
【0068】
図４に基づいて、図１～図３による投影露光装置の投影光学ユニット９、２７、および３０の代わりに使用することができる結像光学ユニットすなわち投影光学ユニット３１のさらなる実施形態を以下に説明する。図１～図３を参照して既に上で説明したものに対応する構成要素および機能は、同じ参照符号を有し、再度詳細には論じられない。
【0069】
図４によるこの説明図は、ｙ方向に間隔を置いて配置された３つの視野点から発する個々のビームの進路を示し、投影光学ユニット３１の瞳の中心を通って延在する主光線の進路と、２つの周辺光線の進路とがそれぞれの場合で示されている。
【0070】
投影光学ユニット３１は、物体視野５を像視野１０に結像させるためのＭ１～Ｍ１１によって番号付けされた１１個のミラーも有する。
【0071】
図２による実施形態と同様に、投影光学ユニット３１においても、結像光１４の中心視野点の主光線の入射角ＣＲＡは、０°であり、すなわち、物体視野５の、したがってレチクル７の垂直照明が存在する。
【0072】
投影光学ユニット３１は、結像ビーム経路の最後のミラーＭ１１によって提供される０．５５の像側開口数を有する。投影光学ユニット３１は、１３．５ｎｍの結像光１４の設計波長用に設計されている。像視野は、ｘ方向に２６ｍｍ、ｙ方向に１．２ｍｍの範囲を有する。像視野１０は、平坦であり、すなわち、像面湾曲がない。
【0073】
結像光学ユニット３１は、４ｘの縮小係数を有する。
【0074】
波面誤差（ｒｍｓ）は、１５ｍλである。結像光学ユニット３１は、物体側および像側の両方でテレセントリックである。
【0075】
瞳面の通過開口部２８によるエッジ部の開孔境界および掩蔽（ｏｂｓｃｕｒａｔｉｏｎ）の両方を画定する絞り、したがって、開孔絞りおよび掩蔽絞りとして同時に役割を果たす絞りは、結像光１４の結像ビーム経路の２番目のミラーＭ２上に直接位置する。
【0076】
ミラーＭ１～Ｍ１１は、回転対称関数によって記述することができない自由曲面として具現化されている。ミラーＭ１～Ｍ１１のうちの少なくとも１つが回転対称非球面として具現化されている投影光学ユニット７の他の実施形態も可能である。そのような回転対称非球面のための非球面方程式は、独国特許出願公開第１０２０１００２９０５０号から知られている。ミラーＭ１～Ｍ１１のすべてのミラーをそのような非球面として具現化することも可能である。
【0077】
自由曲面は、以下の自由曲面方程式（式１）によって記述することができる。
(1)
【数1】
【0078】
以下は、この式（１）のパラメータに適用される。
【0079】
Ｚは、点ｘ、ｙにおける自由曲面の矢状方向（サジタル）高さであり、ここで、ｘ2＋ｙ2＝ｒ2である。ここで、ｒは、自由曲面方程式の基準軸（ｘ＝０；ｙ＝０）からの距離である。
【0080】
自由曲面方程式（１）において、Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3・・・は、自由曲面をｘおよびｙのべき乗で級数展開した係数を表す。
【0081】
円錐形底面積の場合、ｃx，ｃyは、対応する非球面の頂点曲率に対応する定数である。したがって、ｃx＝１／Ｒxおよびｃy＝１／Ｒyが適用される。ｋxおよびｋyはそれぞれ、対応する非球面の円錐定数に対応する。したがって、式（１）は、双円錐形（ｂｉｃｏｎｉｃａｌ）自由曲面を記述する。
【0082】
代替の可能な自由曲面は、回転対称の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投影露光装置の投影光学ユニットのミラーの反射面用のそのような自由曲面は、米国特許出願公開第２００７－００５８２６９号から知られている。
【0083】
あるいは、自由曲面は、２次元のスプライン曲面を用いて記述することもできる。これに対する例は、ベジェ曲線または非一様有理ベーススプライン（ＮＵＲＢＳ：ｎｏｎ－ｕｎｉｆｏｒｍ ｒａｔｉｏｎａｌ ｂａｓｉｓ ｓｐｌｉｎｅ）である。例として、２次元スプライン曲面は、ｘｙ平面内の点のグリッドと関連付けられたｚ値によって、またはこれらの点とそれに関連付けられた勾配によって記述することができる。スプライン曲面のそれぞれのタイプに応じて、完全な表面は、例えば、連続性および微分可能性に関して特定の特性を有する多項式または関数を使用して、グリッド点間の補間によって得られる。これに対する例は、分析関数である。
【0084】
投影光学ユニット３１のミラーＭ１～Ｍ１１の反射面の光学設計データは、以下の表から収集することができる。これらの光学設計データは、いずれの場合も像平面１１から始まっており、すなわち、像平面１１と物体平面６との間の結像光１４の逆伝播方向のそれぞれの投影光学ユニットを記述している。
【0085】
これらの表のうちの最初の表は、投影光学ユニット３１の設計データの概要を提供し、開口数ＮＡ、結像光１４に対する計算された設計波長、ｘ方向およびｙ方向の像視野１０の寸法、ならびに像視野曲率を要約している。この曲率は、視野の曲率半径の逆数として定義されている。
【0086】
これらの表のうちの２番目の表は、光学構成要素の光学面の頂点半径（Ｒａｄｉｕｓ＿ｘ＝Ｒx、Ｒａｄｉｕｓ＿ｙ＝Ｒy）および屈折力値（Ｐｏｗｅｒ＿ｘ、Ｐｏｗｅｒ＿ｙ）を示す。負の半径値は、それぞれの曲率の方向（ｘ、ｙ）を有する頂点の表面法線によって張られた（ｓｐａｎｎｅｄ）、考慮された平面（ｘｚ、ｙｚ）とそれぞれの表面との交差部分において、入射照明光１４に向かって凹状の曲線を表す。２つの半径Ｒａｄｉｕｓ＿ｘ、Ｒａｄｉｕｓ＿ｙは、明示的に異なる符号を有することができる。
【0087】
各光学面の頂点は、対称面ｘ＝０、すなわち図４の図面の平面（子午面）に沿って物体視野中心から像視野１１に進む案内光線の入射点として定義される。
【0088】
頂点での屈折力Ｐｏｗｅｒ＿ｘ（Ｐx）、Ｐｏｗｅｒ＿ｙ（Ｐy）は、以下のように定義される。
【数2】
【数3】
【0089】
ここで、ＡＯＩは、表面法線に対する案内光線の入射角を表す。
【0090】
３番目の表は、ミラーＭ１～Ｍ１１に対して、円錐定数ｋxおよびｋy、頂点半径Ｒx（＝Ｒａｄｉｕｓ＿ｘ）、ならびに自由曲面係数Ｃnをｍｍ単位で示す。表に示されていない係数Ｃnは、いずれの場合も値０を有する。
【0091】
４番目の表はまた、それぞれのミラーを、基準面から始まって、ｙ方向に偏心（ＤＣＹ）させ、ｚ方向に変位（ＤＣＺ）させ、傾斜（ＴＬＡ、ＴＬＢ、ＴＬＣ）させた大きさを示す。これは、自由曲面設計方法の場合の平行移動および傾斜に相当する。ここで、変位は、ｙ方向およびｚ方向にｍｍ単位で行われ、傾斜は、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸を中心に行われる。この場合、回転角度は、度で指定されている。偏心が最初に行われ、続いて傾斜が行われる。偏心中の基準面は、いずれの場合も指定された光学設計データの最初の面である。ｙ方向およびｚ方向の偏心は、物体視野５に対しても指定されている。
【0092】
【0093】
【0094】
【0095】
【0096】
【0097】
【0098】
【0099】
【0100】
結像光学ユニット９、２７、３０、３１は、４ｘ、６ｘ、または８ｘの縮小係数を有することができる。ｘｚ次元の縮小係数がｙｚ次元のものとは異なる、結像光学ユニットのアナモルフィック設計も可能である。
【0101】
投影露光装置１の使用中に、レチクル７と、照明光１４に対して感光性のあるコーティングを担持するウェーハ１２と、が用意される。続いて、レチクル７の少なくとも一部が、投影露光装置１を用いてウェーハ１２上に投影される。ここで、レチクル７は、ＥＵＶ放射線１４の主光線が最大で６°、特に最大で３°、特に最大で１°、特に０°の入射角ＣＲＡでレチクル７に入射するように、ＥＵＶ放射線１４によって照明される。特に、主光線の入射角ＣＲＡは、物体側開口数（ＮＡＯ）よりも小さく、ＣＲＡ＜ａｒｃｓｉｎ（ＮＡＯ）である。
【0102】
最後に、照明光で露光されたウェーハ１２上の感光層が現像される。このようにして、マイクロ構造またはナノ構造部品、特に半導体チップが製造される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】