JP2001085322A - 反射縮小投影光学系 - Google Patents

反射縮小投影光学系

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JP2001085322A
JP2001085322A JP2000201939A JP2000201939A JP2001085322A JP 2001085322 A JP2001085322 A JP 2001085322A JP 2000201939 A JP2000201939 A JP 2000201939A JP 2000201939 A JP2000201939 A JP 2000201939A JP 2001085322 A JP2001085322 A JP 2001085322A
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mirror
projection optical
reduction projection
reflecting
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Kiyoto Majima
清人 真島
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70233Optical aspects of catoptric systems, i.e. comprising only reflective elements, e.g. extreme ultraviolet [EUV] projection systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】NAの大きなX線リソグラフィー用反射縮小投
影光学系を提供する。 【解決手段】少なくとも5枚の非球面反射鏡及び所定の
形状の反射鏡で構成され、物体Oからの光束を1回のみ
の結像によって像面I上に縮小結像させることを特徴と
する反射縮小投影光学系を提供する。また、入射角度の
差が8.8°以内になるような反射鏡を用い、投影光学
系を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、反射縮小投影光学
系に関し、特に、X線リソグラフィー用の反射縮小投影
光学系に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のX線リソグラフィー用反射縮小投
影光学系は、特開平5−36588号公報に開示された
もののように、非球面反射鏡を4枚用いることが考えら
れていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平5−3
6588号公報に開示された光学系では、開口数(以
下、NAとする)を大きくすることが出来ないという欠
点があった。本発明は、この問題点に鑑み、NAの大き
なX線リソグラフィー用反射縮小投影光学系を提供する
ことを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、少なくとも5枚の非球面反射鏡及び所定
の形状の反射鏡で構成され、物体Oからの光束を1回の
みの結像によって像面I上に縮小結像させることを特徴
とする反射縮小投影光学系を提供する。
【0005】このとき、反射縮小投影光学系は、物体O
側から順に、第1の凸面鏡M1、第1の凹面鏡M2、所
定の形状の反射鏡M3、第2の凹面鏡M4、第2の凸面
鏡M5及び第3の凹面鏡M6で構成されることが好まし
い。また、反射縮小投影光学系は、第2の凸面鏡M5上
に開口絞りSが配置され、像面I側でテレセントリック
な光学系であることが更に好ましい。更に、第1の凸面
鏡M1の焦点距離の逆数をp1とし、第1の凹面鏡M2
の焦点距離の逆数をp2とし、所定の形状の反射鏡M3
の焦点距離の逆数をp3とし、第2の凹面鏡M4の焦点
距離の逆数をp4とし、第2の凸面鏡M5の焦点距離の
逆数をp5とし、第3の凹面鏡M6の焦点距離の逆数を
p6としたとき、以下の条件(1)を満足することが好
ましい。
【0006】 -0.005<p1+p2+p3+p4+p5+p6<0.005 (1) また、本発明は、上記目的を達成するために、複数の反
射鏡で構成され、物体からの光束を像面上に結像させる
反射投影光学系において、前記複数の反射鏡のうち、前
記像面から光路にさかのぼって配置された3枚の反射鏡
は以下の条件を満足することを特徴とする反射投影光学
系を提供する。
【0007】 0°≦Umax−Umin≦8.8° (2) 但し、Umaxは、反射鏡に最も大きな入射角度で入射す
る光線の入射角であり、Uminは、反射鏡に最も小さな
入射角度で入射する光線の入射角である。また更に、本
発明は、上記目的を達成するために、以下の条件を満足
する反射鏡のみによって構成されることを特徴とする反
射投影光学系を提供する。
【0008】 0°≦Umax−Umin≦8.8° (2) 但し、Umaxは、反射鏡に最も大きな入射角度で入射す
る光線の入射角であり、Uminは、反射鏡に最も小さな
入射角度で入射する光線の入射角である。このとき、投
影光学系は、少なくとも5枚の非球面反射鏡及び所定の
形状の反射鏡を含むことが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】上述の様に、本発明による反射縮
小投影光学系は、計6枚の反射鏡によって構成される。
この様な構成とすることで、設計自由度を増加させ、諸
収差を低減し、結果として、NAを大きくすることが可
能になる。また、計6枚の反射鏡なので、物体と像面と
が光学系に対して反対側に配置されるようになり、物体
と像面との機械的干渉をさけることができるようにな
る。更に、1回のみの結像を行うことで(つまり、中間
像を形成しないことで)、光学系の全長を小さくでき
る。ここで、製造及び調整を容易をするためには、反射
鏡1枚を平面鏡とすることが好ましい。
【0010】また、最良の性能を得るためには、物体O
側から順に、第1の凸面鏡M1、第1の凹面鏡M2、所
定の形状の反射鏡M3、第2の凹面鏡M4、第2の凸面
鏡M5及び第3の凹面鏡M6で構成することが良い。こ
こで、第2の凸面鏡M5上に開口絞りSが配置すること
で、開口絞りと光線との機械的干渉を避けることができ
るようになる。像面I側でテレセントリックな光学系と
することで、像面上に配置されたウェハ等が多少光軸方
向に移動しても(つまり、焦点位置がずれても)、像の
大きさを不変にすることができる。
【0011】また、条件(1)は平坦な像面を得るため
の条件であり、条件(1)の値を0に近づけることで、
良像として使用できる輪帯幅を増大させることができ
る。条件(1)の範囲を越えてしまうと、平坦な像面が
得られなくなる。また、本発明では、反射鏡について条
件(2)を設定している。この条件は、反射鏡での反射
光に位相ずれが起こらないようにするための条件であ
る。もし、1つの反射鏡の全ての位置で入射光線の入射
角が等しければ、反射鏡の全ての位置での反射光の位相
は同じになるので、位相ずれは起こらない。これは、つ
まり、条件(2)の下限値であり、Umax−Umin=0°
のときである。実際には、光学設計上の要求或いは薄膜
の許容範囲から、1つの反射鏡の各位置での入射光線の
入射角は、少しばらついていても良い。この入射角のば
らつきの許容範囲は、Umax−Umin の値で、8.8°
以内であることが望ましい。もし、この入射角のばらつ
きの許容範囲を越えると、位相ずれが目立つようにな
り、像が乱る。ひどいときには、全く像にならなかった
り、像の位置がシフトするような現象を起こしたりす
る。
【0012】尚、条件(2)の上限を7.5°にすると
更に良い結果が得られ、6°にするとかなり良い結果が
得られる。また、条件(2)は、なるべくなら全ての反
射鏡で満足することが望ましい。しかし、特に、像面側
に配置された反射鏡で満足することが望ましい。これ
は、同じ入射角のばらつきであっても、像面側に配置さ
れた反射鏡の方が、物体側に配置された反射鏡よりも、
像の乱れに対し影響が大きいからである。このとき、像
面から光路にさかのぼって配置された3番目までの反射
鏡が条件(2)を満足することが望ましい。ここで、面
から光路にさかのぼって配置された3番目までの反射鏡
とは、光路順に、像面に3番目に近い反射鏡、像面に2
番目に近い反射鏡及び最も像面に近い反射鏡のことを指
す。
【0013】
【実施例】以下に実施例を示す。以下に示す各実施例
は、物体側から順に、第1の凸面鏡M1、第1の凹面鏡
M2、所定の形状の反射鏡M3、第2の凹面鏡M4、第
2の凸面鏡M5及び第3の凹面鏡M6で構成され、第2
の凸面鏡M5上に開口絞りSが配置されている。また、
倍率は1/4倍であり、像高Y=30〜31の円弧領域
を露光領域として用いる。非球面形状Z(y)を表す式
は、 Z(y)=y2 /r[1+{1−(1+κ)y2
2 1/2 ]+Ay4 +By6 +Cy8 +Dy10 である。ここで、rは頂点曲率半径であり、yは光軸か
らの距離であり、κは円錐定数であり、A、B、C及び
Dは非球面定数である。
【0014】各実施例の反射縮小投影光学系は、13n
mの波長を使用しており、物体としてレチクル、像面上
にウェハを配置する。また、鏡面は、Mo/Si多層膜
又はMo/SiC多層膜によって形成されている。尚、
各実施例の表中、rは曲率半径を表し、dは面間隔を表
しており、横収差図中、Yは像高を表している。 〔第1実施例〕以下の表1に諸元を示し、図1に構成を
示し、図4に横収差を示す。
【0015】
【表1】 像面側NA=0.14 レチクル面−第1面光軸上間隔=247.311 最終面−ウェハ面光軸上間隔=100.977 p1+p2+p3+p4+p5+p6=0.000144 r d 1 259.702 -131.142 M1 2 373.476 299.090 M2 3 -9419.368 -82.804 M3 4 629.595 93.183 M4 5 120.356 -61.356 M5 S 6 127.238 M6 κ A B C D 1 -1.658 0.765*10 -8 0.208*10 -13 0.108*10 -17 0.270*10 -21 2 0.058 -0.162*10 -9 0.138*10 -14 -0.374*10 -19 0.151*10 -2 3 3 -7716.247 0.763*10 -9 -0.322*10 -13 0.405*10 -17 -0.750*10 - 22 4 -5.725 -0.523*10 -8 -0.186*10 -12 0.166*10 -16 -0.991*10 - 21 5 0.176 0.363*10 -7 0.854*10 -11 0.234*10 -13 -0.128*10 -1 5 6 0.081 0.891*10 -8 0.899*10 -12 0.255*10 -16 0.126*10 -19 〔第2実施例〕以下の表2に諸元を示し、図2に構成を
示し、図5に横収差を示す。
【0016】
【表2】 像面側NA=0.14 レチクル面−第1面光軸上間隔=264.523 最終面−ウェハ面光軸上間隔=103.953 p1+p2+p3+p4+p5+p6=0.000155 r d 1 266.530 -130.616 M1 2 387.461 306.752 M2 3 ∞ -74.623 M3 4 648.429 121.654 M4 5 126.168 -63.334 M5 S 6 131.026 M6 κ A B C D 1 -1.891 0.836*10 -8 0.136*10 -12 -0.764*10 -18 0.199*10 -21 2 0.006 -0.142*10 -9 0.484*10 -14 -0.196*10 -19 0.927*10 -24 3 / 0.0 0.0 0.0 0.0 4 -4.335 -0.459*10 -8 -0.502*10 -13 -0.241*10 -17 0.653*10 -2 3 5 0.096 0.391*10 -7 0.783*10 -11 -0.284*10 -14 0.226*10 -16 6 0.054 0.970*10 -8 0.873*10 -12 0.278*10 -16 0.951*10 -20 〔第3実施例〕以下の表3に諸元を示し、図3に構成を
示し、図6に横収差を示す。
【0017】
【表3】 像面側NA=0.20 レチクル面−第1面光軸上間隔=230.466 最終面−ウェハ面光軸上間隔=118.573 p1+p2+p3+p4+p5+p6=-0.000003 r d 1 240.277 -133.431 M1 2 369.640 358.156 M2 3 -13255.008 -84.394 M3 4 1070.550 96.654 M4 5 155.741 -70.913 M5 S 6 145.638 M6 κ A B C D 1 -1.448 0.781*10 -8 0.435*10 -13 0.131*10 -17 0.583*10 -22 2 0.049 -0.251*10 -9 0.816*10 -15 -0.260*10 -19 0.348*10 -24 3 8612.925 0.292*10 -8 -0.257*10 -13 0.203*10 -17 0.130*10 -23 4 -6.705 -0.736*10 -8 -0.233*10 -12 0.128*10 -16 -0.117*10 -2 0 5 -1.781 0.995*10 -7 0.510*10 -11 0.605*10 -15 -0.951*10 -19 6 0.129 0.434*10 -8 0.341*10 -12 0.149*10 -16 0.228*10 -20 以下に、各実施例での条件(2)の対応値を示す。
【0018】
【表4】
【0019】
【発明の効果】以上の様に、本発明によって、NAの大
きなX線リソグラフィー用反射縮小投影光学系を提供す
ることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明による第1実施例の光学系の構
成を示した図である。
【図2】図2は、本発明による第2実施例の光学系の構
成を示した図である。
【図3】図3は、本発明による第3実施例の光学系の構
成を示した図である。
【図4】図4は、第1実施例の光学系の横収差図であ
る。
【図5】図5は、第2実施例の光学系の横収差図であ
る。
【図6】図6は、第3実施例の光学系の横収差図であ
る。
【符号の説明】
M1 第1の凸面鏡 M2 第1の凹面鏡 M3 所定の形状の反射鏡 M4 第2の凹面鏡 M5 第2の凸面鏡 M6 第3の凹面鏡 S 開口絞り O 物体 I 像面

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも5枚の非球面反射鏡及び所定の
    形状の反射鏡で構成され、物体からの光束を1回のみの
    結像によって像面上に縮小結像させることを特徴とする
    反射縮小投影光学系。
  2. 【請求項2】前記反射縮小投影光学系は、前記物体側か
    ら順に、第1の凸面鏡、第1の凹面鏡、前記所定の形状
    の反射鏡、第2の凹面鏡、第2の凸面鏡及び第3の凹面
    鏡で構成されることを特徴とする請求項1記載の反射縮
    小投影光学系。
  3. 【請求項3】前記第2の凸面鏡上に、開口絞りが配置さ
    れていることを特徴とする請求項2記載の反射縮小投影
    光学系。
  4. 【請求項4】前記像面側で、テレセントリックな光学系
    であることを特徴とする請求項1乃至3記載の反射縮小
    投影光学系。
  5. 【請求項5】前記第1の凸面鏡の焦点距離の逆数をp1
    とし、前記第1の凹面鏡の焦点距離の逆数をp2とし、
    前記所定の形状の反射鏡の焦点距離の逆数をp3とし、
    前記第2の凹面鏡の焦点距離の逆数をp4とし、前記第
    2の凸面鏡の焦点距離の逆数をp5とし、前記第3の凹
    面鏡の焦点距離の逆数をp6としたとき、以下の条件を
    満足することを特徴とする請求項2乃至4記載の反射縮
    小投影光学系。 -0.005<p1+p2+p3+p4+p5+p6<0.005
  6. 【請求項6】複数の反射鏡で構成され、物体からの光束
    を像面上に結像させる反射投影光学系において、前記複
    数の反射鏡のうち、前記像面から光路にさかのぼって配
    置された3枚の反射鏡は以下の条件を満足することを特
    徴とする反射投影光学系。 0°≦Umax−Umin≦8.8°但し、Umaxは、反射鏡
    に最も大きな入射角度で入射する光線の入射角であり、
    Uminは、反射鏡に最も小さな入射角度で入射する光線
    の入射角である。
  7. 【請求項7】前記投影光学系は、少なくとも5枚の非球
    面反射鏡及び所定の形状の反射鏡を含むことを特徴とす
    る請求項6記載の反射投影光学系。
  8. 【請求項8】以下の条件を満足する反射鏡のみによって
    構成されることを特徴とする反射投影光学系。 0°≦Umax−Umin≦8.8° 但し、Umaxは、反射鏡に最も大きな入射角度で入射す
    る光線の入射角であり、Uminは、反射鏡に最も小さな
    入射角度で入射する光線の入射角である。
  9. 【請求項9】前記投影光学系は、少なくとも5枚の非球
    面反射鏡及び所定の形状の反射鏡を含むことを特徴とす
    る請求項8記載の反射投影光学系。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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