JP2001141995A - 光学的投影レンズ系 - Google Patents

光学的投影レンズ系

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホトリソグラフィのためのさらに優れた光学
投影レンズ系を提供する。 【解決手段】 伝搬方向において、正の屈折力を有する
第１のレンズグループＧ１と、負の屈折力を有しかつ伝
搬する放射の最小直径を備えたウエストから成る第２の
レンズグループＧ２と、該第２のレンズグループの後に
配置された、正の屈折力を有する別のレンズ配列Ｇ３と
が設けられており、非球面３１を有するレンズが、ウエ
スト３７の前に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源と、マスクホ
ルダと、投影レンズ系とを有する光学的投影系、特に、
集積回路その他の半導体デバイス等の微細構造デバイス
を製造する場合に使用されるホトリソグラフィのための
光学投影系に関する。このようなデバイスの製造時に
は、ホトリソグラフィはイメージをホトグラフィマスク
から半導体ウェハ上の結果的なパターンへ転移する。こ
のようなホトリソグラフィは、通常露光プロセスを含
み、この露光プロセスにおいて半導体ウェハが、マスク
パターンの情報を有する光に曝される。光学投影系は露
光プロセスを行うために使用される。
【０００２】概して、転移されるマスクパターンは極め
て精密であるので、光学投影レンズ系は高い解像度を有
していなければならない。高い解像度は光学投影レンズ
系の大きな開口数を必要とし、露光フィールドにおける
光学投影レンズ系の光学収差もほとんどあってはならな
い。
【０００３】
【従来の技術】例えば幾つかの投影レンズ系がドイツ連
邦共和国特許出願第１９８１８４４４号明細書に提案さ
れている。示された投影レンズ系は６つのレンズグルー
プを有している。第１、第３、第５、第６のレンズグル
ープは正の屈折力を有し、第２、第４のレンズグループ
は、負の屈折力を有する。全ての示された例において高
い解像度を得るために、非球面が第４及び第５のレンズ
グループに設けられている。
【０００４】マイクロリソグラフィの幾つかの純粋に屈
折の投影露光対象物が、ＳＰＩＥ第２３７巻（１９８０
年）の第３１０頁以下に記載されている。平面スタイル
及びディスタゴン（distagon）スタイルの対象物が示さ
れており、対象物の新たなスタイルは、ペッツヴァル修
正のための２つのウエストを有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ホト
リソグラフィのためのさらに優れた光学投影レンズ系を
提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の光学投影レンズ
系は、光の方向で、正の屈折力を有する第１のレンズグ
ループと、負の屈折力を有しかつ最小ビーム高さのビー
ムウエストを形成した第２のレンズグループとを有して
いる。別のレンズ配列が第２のレンズグループに続いて
いる。第１のビームウエストの前に配置された少なくと
も１つのレンズは、非球面を有している。全ての他のグ
ループにおける非球面を有する別のレンズは、所要の材
料量を減じるために及び光学投影レンズ系の長さを減じ
るために役立つ。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
につきさらに詳しく説明する。
【０００８】図１に示された光学投影レンズ系は、３０
のレンズ１〜３０から成っている。この示された投影レ
ンズ系は、ウェハ製造のためのものである。０に位置決
めされたマスク１０３を照明するために、狭い帯域を有
する光源が使用される。この例においては、図示されて
いないエキシマレーザが使用される。図示された投影レ
ンズ系は、０．７の高い開口数と共に、１９３．３ｎｍ
で動作することができる。この投影レンズ系は、λ＝２
４８ｎｍ又はλ＝１５７ｎｍで動作するようにも適応可
能である。
【０００９】この投影レンズ系を備えた投影系では、ウ
ェハに投影されるマスク１０３の縮尺が減じられ、この
場合ウェハは０′に位置決めされている。縮尺減少率は
４であり、０から０′までの距離は１０００ｍｍであ
る。照明されるイメージフィールドは、矩形、例えば７
×２０〜１５×３０ｎｍ2である。
【００１０】本発明は、以下に示される詳細な説明及び
添付の図面から完全に理解されるであろう。
【００１１】伝搬する放射の方向において、この投影レ
ンズ系は、レンズ１〜７から成る第１のレンズグループ
Ｇ１と、レンズ８〜１４から成る第２のレンズグループ
と、レンズ１５〜３０から成る別のレンズ配列とから成
っている。第１のレンズグループＧ１は、正の屈折力を
有しており、正の屈折力のレンズ７で終わっている。
【００１２】第２のレンズグループＧ２の第１のレンズ
８は、投影レンズ系１００の第１の膨らみ部の背後の第
１のレンズ８であり、この第１のレンズは、イメージ側
に凹状のレンズ面３１を有している。図示した例におい
ては、この凹状の面３１は非球面形状を有している。こ
の非球面３１は、軌道長さ、すなわち所要のレンズ数を
減じるために役立ち、照明されたイメージフィールド全
体に亘って高いイメージ品質を得るために役立つ。
【００１３】この第２のレンズグループＧ２は、負の屈
折力を有しており、７つのレンズから成る明確に規定さ
れたウエスト（狭窄部）３７を有している。ペッツヴァ
ル修正のために多数のレンズが必要とされる。なぜなら
ば、１つの明確に規定されたウエストしか有していない
からである。レンズグループＧ２の中間における正の屈
折力のレンズ１１の前には、３つの負のレンズ８〜１０
が配置されている。この正のレンズ１１の背後には、さ
らに３つの負のレンズ１２〜１５が設けられている。
【００１４】後続のレンズ配列Ｇ３の第１のレンズ１５
は、正の屈折力を有している。これは、レンズグループ
Ｇ２の中間におけるレンズ１１の背後における、正の屈
折力の第１のレンズ１５である。このレンズ配列Ｇ３
は、正の屈折力を有しており、種々異なる材料から成る
レンズ１５〜３０と開口絞り４１から成っている。
【００１５】特にＣａＦ2レンズ１６，１７，１９，２
１，２２，２９，３０が使用されている。他のレンズは
石英ガラスから成っている。これらのＣａＦ2レンズ
は、特に色収差の修正のために使用される。この系は、
ダブレットＤ１，Ｄ２，Ｄ３を有しており、これらのダ
ブレットは、正の屈折力を有するＣａＦ2レンズの背後
に負の屈折力の石英ガラスレンズが配置されていること
により形成されている。通常２４８ｎｍ系におけるよう
に、色収差の修正が、必要ない場合又は極めて狭いレー
ザ帯域では不可能な場合、ダブレットＤ１〜Ｄ３の代わ
りに単一レンズを使用することができ、これにより、所
要の材料及びレンズを減じるという利点が得られる。
【００１６】極めて浅いウエストがレンズ２０とレンズ
２１との間に見られる。
【００１７】レンズ配列Ｇ３は２３８ｍｍの最大直径を
有している。
【００１８】この具体化のレンズデータが表１に示され
ている。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】非球面は以下によって数学的に示される：
【００２２】
【数１】
【００２３】δ＝１／Ｒ、ここでＲは近軸曲率であり、
Ｐは半径ｈに関するたわみ（sag）である。
【００２４】最大ビーム直径は２３８ｍｍであり軌道長
さは１０００ｍｍであり、ここで開口はＮＡ＝０．７で
ある。これは、レンズ材料に対するコストが減じられた
極めてコンパクトな構成を提供する。
【００２５】ＣａＦ2レンズ１６，１７，１９，２１，
２２の実施は、このコンパクトな具体化の色収差の良好
な修正を提供する。レンズ配列Ｇ３の末端における最後
の２つのＣａＦ2レンズは、圧縮に対する抵抗（resista
nce versus compaction）のために挿入されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】１つの明確に規定されたウエストのみを備え
た、本発明の実施例による光学投影レンズ系を示す、横
断面図である。
【符号の説明】
１〜３０ レンズ、 ３１ 非球面、 ３７ ウエス
ト、 １００ 投影レンズ系、 １０３ マスク、 Ｇ
１ 第１のレンズグループ、 Ｇ２ 第２のレンズグル
ープ、 Ｇ３ レンズ配列

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マイクロリソグラフィのための光学投影
    レンズ系において、 伝搬方向において、 正の屈折力を有する第１のレンズグループと、 負の屈折力を有しかつ伝搬する放射の最小直径を備えた
    ウエストから成る第２のレンズグループと、 該第２のレンズグループの後に配置された、正の屈折力
    を有する別のレンズ配列とが設けられており、 非球面を有するレンズが、ウエストの前に配置されてい
    ることを特徴とする、マイクロリソグラフィのための光
    学投影レンズ系。
  2. 【請求項２】 マイクロリソグラフィのための光学投影
    レンズ系において、伝搬方向において、 正の屈折力を有する第１のレンズグループと、 負の屈折力を有しかつ伝搬する放射の最小直径を備えた
    ウエストから成る第２のレンズグループと、 該第２のレンズグループの後に配置された、正の屈折力
    を有する別のレンズ配列とが設けられており、 前記投影レンズ系が、１つのみの明確に規定されたウエ
    ストのみを有しており、少なくとも１つのレンズが、非
    球面を有していることを特徴とする、マイクロリソグラ
    フィのための光学投影レンズ系。
  3. 【請求項３】 マイクロリソグラフィのための光学投影
    レンズ系において、伝搬方向において、 正の屈折力を有する第１のレンズグループと、 負の屈折力を有しかつ伝搬する放射の最小直径を備えた
    ウエストから成る第２のレンズグループと、 該第２のレンズグループの後に配置された、正の屈折力
    を有する別のレンズ配列とが設けられており、 前記投影レンズ系が、１つのみの明確に規定されたウエ
    ストのみを有しており、開口数が０．６５よりも大きい
    ことを特徴とする、マイクロリソグラフィのための光学
    投影レンズ系。
  4. 【請求項４】 前記第２のレンズグループのみが、非球
    面を有している、請求項１から３までのいずれか１項記
    載の光学投影レンズ系。
  5. 【請求項５】 前記レンズ配列が、第２の浅いウエスト
    を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載
    の光学投影レンズ系。
  6. 【請求項６】 前記非球面を有するレンズが、メニスカ
    ス状のレンズである、請求項１から３までのいずれか１
    項記載の光学投影レンズ系。
  7. 【請求項７】 少なくとも第２の材料が、色収差修正の
    ために使用される、請求項１から６までのいずれか１項
    記載の光学投影レンズ系。
  8. 【請求項８】 第１の材料が石英ガラスであり、第２の
    材料がフッ化物である、請求項１から７までのいずれか
    １項記載の光学投影レンズ系。
  9. 【請求項９】 前記第２の材料が、開口絞りの近傍にお
    いて正のレンズエレメントにおいて使用されている、請
    求項１から８までのいずれか１項記載の光学投影レンズ
    系。
  10. 【請求項１０】 ＣａＦ2が、１９３ｎｍのために使用
    される第２の材料である、請求項１から９までのいずれ
    か１項記載の光学投影レンズ系。
  11. 【請求項１１】 開口絞りの前における、レンズ配列の
    レンズのうち少なくとも２つが、ＣａＦ2から成ってい
    る、請求項１から３までのいずれか１項記載の光学投影
    レンズ系。
  12. 【請求項１２】 投影レンズ系のイメージ側における開
    口数が、０．６５よりも大きい、請求項１から１１まで
    のいずれか１項記載の光学投影レンズ系。
  13. 【請求項１３】 少なくとも３つのＣａＦ2レンズが、
    ２重凸レンズから成っている、請求項１から１２までの
    いずれか１項記載の光学投影レンズ系。
  14. 【請求項１４】 最後のレンズエレメントが、ＣａＦ2
    レンズである、請求項１から１３までのいずれか１項記
    載の光学投影レンズ系。
  15. 【請求項１５】 エキシマレーザが、２５０ｎｍ以下の
    波長の放射を発する光源として使用される、請求項１か
    ら１４までのいずれか１項記載の光学投影レンズ系。
  16. 【請求項１６】 光学投影レンズ系が、２つのみの膨ら
    み部から成っている、請求項１から１５までのいずれか
    １項記載の光学投影レンズ系。
  17. 【請求項１７】 微細構造デバイスを製造するためのプ
    ロセスであって、 感光層を有するウェハを、請求項１から１４までのいず
    れか１項記載の光学投影レンズ系を使用して及びデバイ
    スの構造を規定するためのマスクを使用して、ＵＶ光に
    よって露光し、 感光層を、微細構造デバイスを得るために現像すること
    を特徴とする、微細構造デバイスを製造するためのプロ
    セス。
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