JP2002090626A - 反射屈折投影光学系 - Google Patents
反射屈折投影光学系Info
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70225—Optical aspects of catadioptric systems, i.e. comprising reflective and refractive elements
Abstract
(57)【要約】
【課題】 レチクルの縮小した像を感光性表面に投影す
る際に使用するための反射屈折投影光学系を提供する。 【解決手段】 第１レンズ群；該第１レンズ群に引き続
く第２レンズ群、該第２レンズ群における１つのレンズ
は第１の非球面を有する；前記第２レンズ群に隣接して
配置されたビームスプリッタ；前記ビームスプリッタに
隣接して配置された凹面鏡；前記ビームスプリッタに隣
接し前記凹面鏡の反対側に配置された第３レンズ群より
構成されており、前記第３レンズ群はその内部にフッ化
カルシウムからなるレンズの大部分を有し、それにより
レチクルの縮小された像が感光性表面に投影される。 【効果】 特に半導体製造において使用するために適当
でありかつ特に短い波長で、少ない収差を有する改善さ
れた像を形成する。
る際に使用するための反射屈折投影光学系を提供する。 【解決手段】 第１レンズ群；該第１レンズ群に引き続
く第２レンズ群、該第２レンズ群における１つのレンズ
は第１の非球面を有する；前記第２レンズ群に隣接して
配置されたビームスプリッタ；前記ビームスプリッタに
隣接して配置された凹面鏡；前記ビームスプリッタに隣
接し前記凹面鏡の反対側に配置された第３レンズ群より
構成されており、前記第３レンズ群はその内部にフッ化
カルシウムからなるレンズの大部分を有し、それにより
レチクルの縮小された像が感光性表面に投影される。 【効果】 特に半導体製造において使用するために適当
でありかつ特に短い波長で、少ない収差を有する改善さ
れた像を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に半導体製造
装置において使用される投影光学系、及び特に短波長で
使用される高い開口数を有する反射屈折投影光学系に関
する。
装置において使用される投影光学系、及び特に短波長で
使用される高い開口数を有する反射屈折投影光学系に関
する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造においては、ホトリソグラフ
ィー技術がしばしば使用される。これらのホトリソグラ
フィー技術は、レチクルの像をウェーハ又は感光性基板
に投影することを必要とする。レチクルの像をウェーハ
又は感光性基板に投影するためには、しばしば比較的複
雑な投影光学系が使用される。極めて小さい特徴を極め
て小さい収差で正確に結像することができるように、レ
チクルの極めて高い品質の像を提供する投影光学系が要
求される。投影光学系は、しばしば縮小された像におい
て生じる１未満の倍率を要求する。しばしば、最良の結
像品質を有する像質を有する像野の小さい部分のみが利
用される。しかしながら、処理量を強化しかつ半導体デ
バイスの生産を増大するためにはできるだけ大きな像野
を提供することが望まれる。高い処理量と組み合わせた
減少した特徴寸法に対する強大な要求に伴い、新たなか
つ改良された投影光学系が絶えず必要とされる。半導体
製造工業により要求される常に縮小される特徴寸法のた
めに、高い開口数を有しかつ一層短い波長で操作するよ
うに設計された投影光学系が必要とされる。慣用の光学
的設計は、半導体の製造の要求を満足することができな
い。例えば、先行技術の光学系は、ウイルアムソン（Wi
lliamson）対して１９９０年９月４日に公告された発明
の名称「縮小光学系（Optical Reduction System）」の
米国特許第４,９５３,９６０号明細書に開示されてい
る。この明細書には、２４８ナノメータの波長領域で作
動しかつ０．４５の開口数を有する縮小光学系が開示さ
れている。別の光学系は、シン他（Singh et al.）に１
９９２年２月１８日に公告された名称「高解像力縮小反
射屈折リレーレンズ」の米国特許第５,０８９,９１３号
明細書に開示されており、これは引用することにより本
願発明に組み込まれる。該明細書には、２４８ナノメー
タに制限されたスペクトル波長を有しかつ０．６の開口
数を有する光学系が開示されている。別の投影光学系
は、ウイルアムソンに対して１９９６年７月１６日に公
告された名称「高い開口数を有する反射屈折縮小光学系
（Catadioptric Optical Reduction System With High
Numerical Aperture）」の米国特許第５,５３７,２６０
号明細書に開示されており、これも引用により本願発明
に組み込まれる。該明細書には、３６０〜１９３ナノメ
ータの波長範囲で作動する異なった実施例を有する０．
７の開口数を有する投影光学系が開示されている。前記
光学系は十分に作動したが、慣用の系の特徴寸法よりも
実質的に小さい特徴寸法を再生するために半導体製造で
使用される投影光学系に対する必要性が存在する。
ィー技術がしばしば使用される。これらのホトリソグラ
フィー技術は、レチクルの像をウェーハ又は感光性基板
に投影することを必要とする。レチクルの像をウェーハ
又は感光性基板に投影するためには、しばしば比較的複
雑な投影光学系が使用される。極めて小さい特徴を極め
て小さい収差で正確に結像することができるように、レ
チクルの極めて高い品質の像を提供する投影光学系が要
求される。投影光学系は、しばしば縮小された像におい
て生じる１未満の倍率を要求する。しばしば、最良の結
像品質を有する像質を有する像野の小さい部分のみが利
用される。しかしながら、処理量を強化しかつ半導体デ
バイスの生産を増大するためにはできるだけ大きな像野
を提供することが望まれる。高い処理量と組み合わせた
減少した特徴寸法に対する強大な要求に伴い、新たなか
つ改良された投影光学系が絶えず必要とされる。半導体
製造工業により要求される常に縮小される特徴寸法のた
めに、高い開口数を有しかつ一層短い波長で操作するよ
うに設計された投影光学系が必要とされる。慣用の光学
的設計は、半導体の製造の要求を満足することができな
い。例えば、先行技術の光学系は、ウイルアムソン（Wi
lliamson）対して１９９０年９月４日に公告された発明
の名称「縮小光学系（Optical Reduction System）」の
米国特許第４,９５３,９６０号明細書に開示されてい
る。この明細書には、２４８ナノメータの波長領域で作
動しかつ０．４５の開口数を有する縮小光学系が開示さ
れている。別の光学系は、シン他（Singh et al.）に１
９９２年２月１８日に公告された名称「高解像力縮小反
射屈折リレーレンズ」の米国特許第５,０８９,９１３号
明細書に開示されており、これは引用することにより本
願発明に組み込まれる。該明細書には、２４８ナノメー
タに制限されたスペクトル波長を有しかつ０．６の開口
数を有する光学系が開示されている。別の投影光学系
は、ウイルアムソンに対して１９９６年７月１６日に公
告された名称「高い開口数を有する反射屈折縮小光学系
（Catadioptric Optical Reduction System With High
Numerical Aperture）」の米国特許第５,５３７,２６０
号明細書に開示されており、これも引用により本願発明
に組み込まれる。該明細書には、３６０〜１９３ナノメ
ータの波長範囲で作動する異なった実施例を有する０．
７の開口数を有する投影光学系が開示されている。前記
光学系は十分に作動したが、慣用の系の特徴寸法よりも
実質的に小さい特徴寸法を再生するために半導体製造で
使用される投影光学系に対する必要性が存在する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、慣用の投影光学系よりも高い開口数を有する投影光
学系を提供することである。
は、慣用の投影光学系よりも高い開口数を有する投影光
学系を提供することである。
【０００４】本発明のもう１つの目的は、投影光学系の
レンズ部材を減少させることである。
レンズ部材を減少させることである。
【０００５】なお、本発明のもう１つの目的は、偏光し
た照明によって惹起されるレチクル回折における非対称
を阻止することである。
た照明によって惹起されるレチクル回折における非対称
を阻止することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、性能を改善し
かつレンズ部材の数を減少させる多重の非球面を使用す
る反射屈折光学投影系からなる。ウェーハ又は感光性表
面に最も近いレンズ群においてフッ化カルシウムレンズ
部材が使用されている。レチクルの後方であって、ビー
ムスプリッタの前方に少なくとも１つの非球面を有する
レンズ群の前方に、ゼロ次の１／４波長板が配置されて
いる。ビームスプリッタに隣接しかつレンズ群に対して
垂直な表面に隣接して非球面が配置されている。ビーム
スプリッタに隣接し非球面凹面鏡の反対側に、フッ化カ
ルシウムからなるレンズ部材の大部分を有しかつレチク
ルをウェーハ又は感光性基板に結像する別のレンズ群が
配置されている。０．７５の比較的高い開口数が得ら
れ、かつ１実施例においては１５７ナノメータの波長が
使用される。
かつレンズ部材の数を減少させる多重の非球面を使用す
る反射屈折光学投影系からなる。ウェーハ又は感光性表
面に最も近いレンズ群においてフッ化カルシウムレンズ
部材が使用されている。レチクルの後方であって、ビー
ムスプリッタの前方に少なくとも１つの非球面を有する
レンズ群の前方に、ゼロ次の１／４波長板が配置されて
いる。ビームスプリッタに隣接しかつレンズ群に対して
垂直な表面に隣接して非球面が配置されている。ビーム
スプリッタに隣接し非球面凹面鏡の反対側に、フッ化カ
ルシウムからなるレンズ部材の大部分を有しかつレチク
ルをウェーハ又は感光性基板に結像する別のレンズ群が
配置されている。０．７５の比較的高い開口数が得ら
れ、かつ１実施例においては１５７ナノメータの波長が
使用される。
【０００７】本発明の利点は、減少された収差が生じる
ことである。
ことである。
【０００８】本発明のもう１つの利点は、縮小された特
徴寸法を結像することができることである。
徴寸法を結像することができることである。
【０００９】本発明のなおもう１つの利点は、レチクル
を通過する円偏光した電磁放射線を使用することであ
る。
を通過する円偏光した電磁放射線を使用することであ
る。
【００１０】本発明の特徴は、ウェーハの近くのレンズ
群においてレンズ材料としてフッ化カルシウムを使用す
ることである。
群においてレンズ材料としてフッ化カルシウムを使用す
ることである。
【００１１】本発明のもう１つの特徴は、多重の非球面
レンズ部材を使用することである。
レンズ部材を使用することである。
【００１２】本発明のなおもう１つの特徴は、レチクル
の後方にゼロ次の１／４波長板を配置することである。
の後方にゼロ次の１／４波長板を配置することである。
【００１３】これらの及びその他の目的、利点、及び特
徴は、以下の記載を見れば容易に明らかになるであろ
う。
徴は、以下の記載を見れば容易に明らかになるであろ
う。
【００１４】
【実施例】図１は、本発明の第１実施例を示す。レチク
ル１０は、物体位置に配置され、かつ、ウェーハ又は感
光性表面もしくは基板５０は像位置に配置されている。
レチクル１０と、ウェーハ又は感光性基板５０は、１未
満の倍率又はほぼ４〜１の縮小比を提供する。図１に示
された実施例は、４０ピコメータのフル-ワイドス-ハー
フ-マキシマム（full-width-half maximum：ＦＷＨＭ）
のスペクトルバンド幅にわたり２４８ナノメータ波長の
電磁放射線を使用する、０．７５の開口数、ウェーハも
しくは感光性基板５０で２６×５ｍｍの視野を有する。
レチクル１０に、第１の１／４波長板１２が引き続いて
いる。１／４波長板１２は、有利にはゼロ次の１／４波
長板である。このゼロ次の１／４波長板１２は、円偏光
した光を使用してレチクルを通過させ、レチクル特徴及
び光偏光ベクトルの相対的配向から生じる回折非対称を
回避することを可能にする。１／４波長板１２には、平
凸レンズ１４が続いている。平凸レンズ１４には、両凹
レンズ１６が続いている。レンズ１６には、両凸レンズ
１８、メニスカスレンズ２０、及び両凸レンズ２２が続
いている。この第１レンズ群に、偏向鏡２４が続いてい
る。偏向鏡２４に、メニスカスレンズ２６が続いてい
る。メニスカスレンズ２６に、非球面レンズ２８が続い
ている。非球面レンズ２８は、球面凹面及び非球面凸面
を有する。非球面レンズ２８に、球面凹面及び非球面凸
面が続いている。非球面レンズ２８に、両凹レンズ３０
が続いている。このレンズ群に引き続きかつ偏向鏡２４
の後方に、ビームスプリッタ３１が配置されている。ビ
ームスプリッタ３１は、部分反射面３２を有する。ビー
ムスプリッタ３１の一方に面に隣接して１／４波長板３
４が配置され、それに非球面凹面鏡３６が引き続いてい
る。１／４波長板３４は、有利にはゼロ次の１／４波長
板である。ビームスプリッタ３１の反対側の表面に隣接
して、もう１つの１／４波長板３８が配置され、それに
両凸レンズ４０、及びメニスカスレンズ４２が続いてい
る。１／４波長板３８は、有利にはまたゼロ次の１／４
波長板である。レンズ４０及びレンズ４２は、フッ化カ
ルシウムからなる。レンズ４２には、シリカからなるメ
ニスカスレンズ４４が続いている。メニスカスレンズ４
４には、メニスカスレンズ４６及びメニスカスレンズ４
８が引き続いている。レンズ４６及び４８は、フッ化カ
ルシウムからなる。レンズ４８には、プレート４９が続
いている。ビームスプリッタ３１とウェーハもしくは感
光性基板５０の間の第３レンズ群は、レンズ４４、１／
４波長板３８及びプレート４９を除き、フッ化カルシウ
ムからなる。この実施例は、ビームスプリッタ３１の後
方のこのレンズ群内のレンズ部材の大部分においてフッ
化カルシウムを使用する。２４８ナノメータの波長で操
作するために設計されたこの実施例は、予め決められた
距離のレチクル１０とウェーハもしくは感光性基板５０
の間の距離を有するパッケージにおいて高い開口数を提
供するという利点を有する。この予め決められた共役距
離は、この実施例を予め決められた同じ距離を有する先
行技術の設計の光学系のための代用品として使用する際
に有利である。
ル１０は、物体位置に配置され、かつ、ウェーハ又は感
光性表面もしくは基板５０は像位置に配置されている。
レチクル１０と、ウェーハ又は感光性基板５０は、１未
満の倍率又はほぼ４〜１の縮小比を提供する。図１に示
された実施例は、４０ピコメータのフル-ワイドス-ハー
フ-マキシマム（full-width-half maximum：ＦＷＨＭ）
のスペクトルバンド幅にわたり２４８ナノメータ波長の
電磁放射線を使用する、０．７５の開口数、ウェーハも
しくは感光性基板５０で２６×５ｍｍの視野を有する。
レチクル１０に、第１の１／４波長板１２が引き続いて
いる。１／４波長板１２は、有利にはゼロ次の１／４波
長板である。このゼロ次の１／４波長板１２は、円偏光
した光を使用してレチクルを通過させ、レチクル特徴及
び光偏光ベクトルの相対的配向から生じる回折非対称を
回避することを可能にする。１／４波長板１２には、平
凸レンズ１４が続いている。平凸レンズ１４には、両凹
レンズ１６が続いている。レンズ１６には、両凸レンズ
１８、メニスカスレンズ２０、及び両凸レンズ２２が続
いている。この第１レンズ群に、偏向鏡２４が続いてい
る。偏向鏡２４に、メニスカスレンズ２６が続いてい
る。メニスカスレンズ２６に、非球面レンズ２８が続い
ている。非球面レンズ２８は、球面凹面及び非球面凸面
を有する。非球面レンズ２８に、球面凹面及び非球面凸
面が続いている。非球面レンズ２８に、両凹レンズ３０
が続いている。このレンズ群に引き続きかつ偏向鏡２４
の後方に、ビームスプリッタ３１が配置されている。ビ
ームスプリッタ３１は、部分反射面３２を有する。ビー
ムスプリッタ３１の一方に面に隣接して１／４波長板３
４が配置され、それに非球面凹面鏡３６が引き続いてい
る。１／４波長板３４は、有利にはゼロ次の１／４波長
板である。ビームスプリッタ３１の反対側の表面に隣接
して、もう１つの１／４波長板３８が配置され、それに
両凸レンズ４０、及びメニスカスレンズ４２が続いてい
る。１／４波長板３８は、有利にはまたゼロ次の１／４
波長板である。レンズ４０及びレンズ４２は、フッ化カ
ルシウムからなる。レンズ４２には、シリカからなるメ
ニスカスレンズ４４が続いている。メニスカスレンズ４
４には、メニスカスレンズ４６及びメニスカスレンズ４
８が引き続いている。レンズ４６及び４８は、フッ化カ
ルシウムからなる。レンズ４８には、プレート４９が続
いている。ビームスプリッタ３１とウェーハもしくは感
光性基板５０の間の第３レンズ群は、レンズ４４、１／
４波長板３８及びプレート４９を除き、フッ化カルシウ
ムからなる。この実施例は、ビームスプリッタ３１の後
方のこのレンズ群内のレンズ部材の大部分においてフッ
化カルシウムを使用する。２４８ナノメータの波長で操
作するために設計されたこの実施例は、予め決められた
距離のレチクル１０とウェーハもしくは感光性基板５０
の間の距離を有するパッケージにおいて高い開口数を提
供するという利点を有する。この予め決められた共役距
離は、この実施例を予め決められた同じ距離を有する先
行技術の設計の光学系のための代用品として使用する際
に有利である。
【００１５】有利な構成において、図１に示された光学
系は、以下の第１表及び第１Ａ表の構造データに基づき
製造することができる。
系は、以下の第１表及び第１Ａ表の構造データに基づき
製造することができる。
【００１６】
【表１２】
【００１７】
【表１３】
【００１８】非球面定数は、以下の方程式及び第１Ａ表
に基づき提供される：
に基づき提供される：
【００１９】
【数５】
【００２０】
【表１４】
【００２１】図２は、２５ピコメータのフル-ワイドス-
ハーフ-マキシマムのスペクトルバンド幅にわたり１９
３ナノメータ波長の電磁放射線を使用する、０．７５の
開口数、ウェーハでの２６×５ｍｍの視野を有する投影
光学系の第２実施例を示す。レチクル１０に、ゼロ次の
１／４波長板１１２、平凸レンズ１１４、両凹レンズ１
１６、メニスカスレンズ１１８、メニスカスレンズ１２
０及び両凸レンズ１２２が続いている。この第レンズ群
の後方に、偏向鏡１２４が配置されている。偏向鏡１２
４に、メニスカスレンズ１２６、非球面レンズ１２８及
びメニスカスレンズ１３０が続いている。非球面レンズ
１２８は、球面凹面及び非球面凸面を有する。このレン
ズ群に引き続き、偏向鏡１２４の後方に、ビームスプリ
ッタ１３１が配置されている。ビームスプリッタ１３１
は、部分反射面１３２を有する。ビームスプリッタ１３
１の一方の表面に隣接して、第２の１／４波長板１３４
が配置されている。第２の１／４波長板１３４は、有利
にはゼロ次の１／４波長板である。第２のビームスプリ
ッタ１３４には、非球面凹面鏡１３６が引き続いてい
る。ビームスプリッタ１３１の反対側の面に隣接して、
第３の１／４波長板１３８が配置されている。この第３
の１／４波長板も、有利にはゼロ次の１／４波長板であ
る。第３の１／４波長板１３８には、両凸レンズ１４
０、メニスカスレンズ１４２、メニスカスレンズ１４
６、メニスカスレンズ１４８、及びプレート１４９が引
き続いている。レンズ１４０，１４２，１４４，１４６
及び１４８はフッ化カルシウムからなる。プレート１４
９に隣接して、像位置にウェーハ５０が配置される。こ
の実施例においては、第２の１／４波長板１３８とプレ
ート１４９の間にフッ化カルシウムレンズ又は部材を使
用することは、コンパクション及び放射線により誘導さ
れる屈折率の変化を著しく小さくする。このレンズ群
は、比較的小さいビーム寸法及び高いフラックス密度に
基づきコンパクションに一部影響されやすい。この実施
例は、２つの非球面を利用する。非球面の使用は、レン
ズ部材の数が減少されている点で有利である。
ハーフ-マキシマムのスペクトルバンド幅にわたり１９
３ナノメータ波長の電磁放射線を使用する、０．７５の
開口数、ウェーハでの２６×５ｍｍの視野を有する投影
光学系の第２実施例を示す。レチクル１０に、ゼロ次の
１／４波長板１１２、平凸レンズ１１４、両凹レンズ１
１６、メニスカスレンズ１１８、メニスカスレンズ１２
０及び両凸レンズ１２２が続いている。この第レンズ群
の後方に、偏向鏡１２４が配置されている。偏向鏡１２
４に、メニスカスレンズ１２６、非球面レンズ１２８及
びメニスカスレンズ１３０が続いている。非球面レンズ
１２８は、球面凹面及び非球面凸面を有する。このレン
ズ群に引き続き、偏向鏡１２４の後方に、ビームスプリ
ッタ１３１が配置されている。ビームスプリッタ１３１
は、部分反射面１３２を有する。ビームスプリッタ１３
１の一方の表面に隣接して、第２の１／４波長板１３４
が配置されている。第２の１／４波長板１３４は、有利
にはゼロ次の１／４波長板である。第２のビームスプリ
ッタ１３４には、非球面凹面鏡１３６が引き続いてい
る。ビームスプリッタ１３１の反対側の面に隣接して、
第３の１／４波長板１３８が配置されている。この第３
の１／４波長板も、有利にはゼロ次の１／４波長板であ
る。第３の１／４波長板１３８には、両凸レンズ１４
０、メニスカスレンズ１４２、メニスカスレンズ１４
６、メニスカスレンズ１４８、及びプレート１４９が引
き続いている。レンズ１４０，１４２，１４４，１４６
及び１４８はフッ化カルシウムからなる。プレート１４
９に隣接して、像位置にウェーハ５０が配置される。こ
の実施例においては、第２の１／４波長板１３８とプレ
ート１４９の間にフッ化カルシウムレンズ又は部材を使
用することは、コンパクション及び放射線により誘導さ
れる屈折率の変化を著しく小さくする。このレンズ群
は、比較的小さいビーム寸法及び高いフラックス密度に
基づきコンパクションに一部影響されやすい。この実施
例は、２つの非球面を利用する。非球面の使用は、レン
ズ部材の数が減少されている点で有利である。
【００２２】有利な構成において、図２に示された光学
系は、以下の第２表及び第２Ａ表の構造データに基づき
製造することができる。
系は、以下の第２表及び第２Ａ表の構造データに基づき
製造することができる。
【００２３】
【表１５】
【００２４】
【表１６】
【００２５】非球面定数は、以下の方程式及び第２Ａ表
に基づき提供される：
に基づき提供される：
【００２６】
【数６】
【００２７】
【表１７】
【００２８】図３は、本発明の第３実施例を示す。この
実施例は、０．７５の開口数、ウェーハでの２６×５ｍ
ｍの視野を有し、かつ２５ピコメータのフル-ワイドス-
ハーフ-マキシマムのスペクトルバンド幅にわたり１９
３ナノメータ波長の電磁放射線で使用するために設計さ
れている。この第３実施例は、収差を減少させるために
５つの非球面を有する。レチクル１０に隣接し又は引き
続き、１／４波長板２１２が配置されている。１／４波
長板２１２に、平凸レンズ２１４，及び非球面レンズ２
１６が続いている。非球面レンズ２１６は、凹面及び非
球面を有する。非球面レンズ２１６に引き続き、両凸レ
ンズ２１８、メニスカスレンズ２２０及び両凸レンズ２
２２が配置されている。この第１レンズ群に偏光鏡２２
４が引き続いている。偏光鏡２２４に引き続き、メニス
カスレンズ２２６及び非球面レンズ２２８が存在する。
非球面レンズ２２８は非球面凹面及び非球面凸面を有す
る。非球面レンズ２２８に、メニスカスレンズ２３０が
引き続いている。偏光鏡２２４の後方のこのレンズ群
に、ビームスプリッタ２３１が引き続いている。ビーム
スプリッタ２３１は、部分反射性面２３２を有する。ビ
ームスプリッタ２３１に１つの側面に隣接して、第２の
１／４波長板２３４が存在する。第２の１／４波長板２
３４に引き続き非球面凹面鏡２３６が存在する。ビーム
スプリッタ２３１の反対側の面に隣接して、第３の１／
４波長板２３８が存在し、それに両凸レンズ２４０、メ
ニスカスレンズ２４２、非球面レンズ２４４が引き続い
ている。非球面レンズ２４４は、非球面凹面を有する。
非球面レンズ２４４に引き続き、非球面レンズ２４６が
存在する。非球面レンズ２４６は、メニスカスレンズ２
４８に隣接して配置されている。レンズ２４０，２４
２，２４４，及び２４６及び２４８は、フッ化カルシウ
ムからなる。レンズ２４８に隣接して、プレート２４９
が存在する。プレート２４９に引き続いた像面に、ウェ
ーハ５０が配置される。この実施例、第３実施例では、
５つの非球面が使用されている。その第１の非球面はレ
チクル１０と偏光鏡２２４の間のレンズ群内の非球面レ
ンズ２１６、第２は偏光鏡２２４とビームスプリッタ２
３１の間のレンズ群内にある非球面レンズ２２８にあ
る。第３の非球面は、凹面鏡２３６に配置されている。
第４の非球面は非球面レンズ２４４に配置され、第５の
非球面はレンズ２４６に配置されており、それらの両者
はビームスプリッタ２３１とウェーハもしくは感光性基
板５０の間のレンズ群内にある。この本発明の第３実施
例における５つの非球面の使用は、収差を著しく減少さ
せる。
実施例は、０．７５の開口数、ウェーハでの２６×５ｍ
ｍの視野を有し、かつ２５ピコメータのフル-ワイドス-
ハーフ-マキシマムのスペクトルバンド幅にわたり１９
３ナノメータ波長の電磁放射線で使用するために設計さ
れている。この第３実施例は、収差を減少させるために
５つの非球面を有する。レチクル１０に隣接し又は引き
続き、１／４波長板２１２が配置されている。１／４波
長板２１２に、平凸レンズ２１４，及び非球面レンズ２
１６が続いている。非球面レンズ２１６は、凹面及び非
球面を有する。非球面レンズ２１６に引き続き、両凸レ
ンズ２１８、メニスカスレンズ２２０及び両凸レンズ２
２２が配置されている。この第１レンズ群に偏光鏡２２
４が引き続いている。偏光鏡２２４に引き続き、メニス
カスレンズ２２６及び非球面レンズ２２８が存在する。
非球面レンズ２２８は非球面凹面及び非球面凸面を有す
る。非球面レンズ２２８に、メニスカスレンズ２３０が
引き続いている。偏光鏡２２４の後方のこのレンズ群
に、ビームスプリッタ２３１が引き続いている。ビーム
スプリッタ２３１は、部分反射性面２３２を有する。ビ
ームスプリッタ２３１に１つの側面に隣接して、第２の
１／４波長板２３４が存在する。第２の１／４波長板２
３４に引き続き非球面凹面鏡２３６が存在する。ビーム
スプリッタ２３１の反対側の面に隣接して、第３の１／
４波長板２３８が存在し、それに両凸レンズ２４０、メ
ニスカスレンズ２４２、非球面レンズ２４４が引き続い
ている。非球面レンズ２４４は、非球面凹面を有する。
非球面レンズ２４４に引き続き、非球面レンズ２４６が
存在する。非球面レンズ２４６は、メニスカスレンズ２
４８に隣接して配置されている。レンズ２４０，２４
２，２４４，及び２４６及び２４８は、フッ化カルシウ
ムからなる。レンズ２４８に隣接して、プレート２４９
が存在する。プレート２４９に引き続いた像面に、ウェ
ーハ５０が配置される。この実施例、第３実施例では、
５つの非球面が使用されている。その第１の非球面はレ
チクル１０と偏光鏡２２４の間のレンズ群内の非球面レ
ンズ２１６、第２は偏光鏡２２４とビームスプリッタ２
３１の間のレンズ群内にある非球面レンズ２２８にあ
る。第３の非球面は、凹面鏡２３６に配置されている。
第４の非球面は非球面レンズ２４４に配置され、第５の
非球面はレンズ２４６に配置されており、それらの両者
はビームスプリッタ２３１とウェーハもしくは感光性基
板５０の間のレンズ群内にある。この本発明の第３実施
例における５つの非球面の使用は、収差を著しく減少さ
せる。
【００２９】有利な構成においては、図３に示された光
学系は、以下の第３表及び３Ａの構造データに基づき製
造することができる：
学系は、以下の第３表及び３Ａの構造データに基づき製
造することができる：
【００３０】
【表１８】
【００３１】
【表１９】
【００３２】非球面定数は、以下の方程式及び第３Ａ表
に基づき与えられる：
に基づき与えられる：
【００３３】
【数７】
【００３４】
【表２０】
【００３５】第４表は、図２及び図３に示された本発明
の実施例のための像高さの関数として波面収差を示す。
波形もしくは線５２は、２つの非球面を有する図２に示
された実施例のための像高さの関数としての収差を示
す。波形もしくは破線５４は、図３に示された５つの非
球面を有する実施例の像高さの関数としての波面収差を
示す。図４によって容易に認識することができるよう
に、波面収差は５つの非球面を有する実施例においては
著しく減少される。
の実施例のための像高さの関数として波面収差を示す。
波形もしくは線５２は、２つの非球面を有する図２に示
された実施例のための像高さの関数としての収差を示
す。波形もしくは破線５４は、図３に示された５つの非
球面を有する実施例の像高さの関数としての波面収差を
示す。図４によって容易に認識することができるよう
に、波面収差は５つの非球面を有する実施例においては
著しく減少される。
【００３６】図５は、０．７５の開口数、ウェーハで２
６×５ｍｍの視野を有し、かつ１．５ピコメータのフル
-ワイドス-ハーフ-マキシマムのスペクトルバンド幅に
わたり１５７ナノメータ波長の電磁放射線で使用するた
めに設計されている本発明び第４実施例を示す。この実
施例は２つの非球面を使用しかつ全体がフッ化カルシウ
ムから形成されている。レチクル１０に引き続いて、１
／４波長板３１２、平凸レンズ３１４、両凹レンズ３１
６，両凸レンズ３１８、メニスカスレンズ３２０、及び
両凸面レンズ３２２が存在する。このレンズ群に、偏光
鏡３２４が引き続いている。偏光鏡３２４に引き続き、
メニスカスレンズ３２６，非球面レンズ３２８、及びメ
ニスカスレンズ３３０が存在する。非球面レンズ３２８
は、非球面凹面を有する。偏光鏡３２４の後方のこのレ
ンズ群に引き続き、ビームスプリッタ３３１が存在す
る。ビームスプリッタ３３１は、部分反射面３３２を有
する。ビームスプリッタ３３１の一方の面に隣接して、
第２の１／４波長板３３４が存在する。該第２の１／４
波長板に引き続き、非球面凹面鏡３３６が存在する。ビ
ームスプリッタ３３１の、第２の１／４波長板３３４の
反対側の面に隣接して第３の１／４波長板３３８が配置
されている。該１／４波長板３３８に引き続き、両凸面
レンズ３４０、メニスカスレンズ３４２、メニスカスレ
ンズ３４４、メニスカスレンズ３４６及びメニスカスレ
ンズ３４８が存在する。メニスカスレンズ３４８に隣接
して、プレート３４９が配置されている。フレート３４
９は、ウェーハもしくは感光性基板５０が配置された像
面に隣接している。
６×５ｍｍの視野を有し、かつ１．５ピコメータのフル
-ワイドス-ハーフ-マキシマムのスペクトルバンド幅に
わたり１５７ナノメータ波長の電磁放射線で使用するた
めに設計されている本発明び第４実施例を示す。この実
施例は２つの非球面を使用しかつ全体がフッ化カルシウ
ムから形成されている。レチクル１０に引き続いて、１
／４波長板３１２、平凸レンズ３１４、両凹レンズ３１
６，両凸レンズ３１８、メニスカスレンズ３２０、及び
両凸面レンズ３２２が存在する。このレンズ群に、偏光
鏡３２４が引き続いている。偏光鏡３２４に引き続き、
メニスカスレンズ３２６，非球面レンズ３２８、及びメ
ニスカスレンズ３３０が存在する。非球面レンズ３２８
は、非球面凹面を有する。偏光鏡３２４の後方のこのレ
ンズ群に引き続き、ビームスプリッタ３３１が存在す
る。ビームスプリッタ３３１は、部分反射面３３２を有
する。ビームスプリッタ３３１の一方の面に隣接して、
第２の１／４波長板３３４が存在する。該第２の１／４
波長板に引き続き、非球面凹面鏡３３６が存在する。ビ
ームスプリッタ３３１の、第２の１／４波長板３３４の
反対側の面に隣接して第３の１／４波長板３３８が配置
されている。該１／４波長板３３８に引き続き、両凸面
レンズ３４０、メニスカスレンズ３４２、メニスカスレ
ンズ３４４、メニスカスレンズ３４６及びメニスカスレ
ンズ３４８が存在する。メニスカスレンズ３４８に隣接
して、プレート３４９が配置されている。フレート３４
９は、ウェーハもしくは感光性基板５０が配置された像
面に隣接している。
【００３７】図５に示された、光学系の有利な構成は、
以下の第４表及び第４Ａ表の構造データに基づき製造す
ることができる：
以下の第４表及び第４Ａ表の構造データに基づき製造す
ることができる：
【００３８】
【表２１】
【００３９】非球面定数は、以下の方程式及び第４Ａ表
に基づき与えられる：
に基づき与えられる：
【００４０】
【数８】
【００４１】
【表２２】
【００４２】従って、本発明の実施例の全ては、レチク
ル１０の長い共役端部からウェーハもしくは感光性基板
５０の短い共役端部に向かって、レチクル１０に引き続
く１／４波長板、及び１／４波長板と第１の偏光鏡の間
の第１レンズ群、及び偏光鏡とビームスプリッタの間の
第２レンズ群を提供する。それぞれの実施例において、
偏光鏡２４，１２４，２２４，及び３２４の前方のレン
ズ群は第１レンズ群と見なすことができ、かつ偏光鏡２
４，１２４，２２４，及び３２４とビームスプリッタ３
１，１３１，２３１，及び３３１の間のレンズ群は第２
レンズ群と見なすことができる。選択的に、この第１及
び第２レンズ群は、単レンズ群と見なすことができる。
ビームスプリッタ上の部分反射面は、電磁放射線を第２
の１／４波長板そして非球面レンズ凹面鏡に反射し、該
非球面レンズ凹面鏡は電磁放射線を反対向きにビームス
プリッタを通過させかつ部分反射面を通過させて第３の
１／４波長板に向けてかつ第３レンズ群を通過させて感
光性基板もしくはウェーハ５０に反射する。実施例の全
てはレチクルに続く１／４波長板を備えかつ偏光鏡とビ
ームスプリッタキューーブの間に非球面を有するレンズ
を有し、かつビームスプリッタキューブと感光性基板の
間にレンズ部材を有し、それらの大部分はフッ化カルシ
ウムから形成されている。従って、本発明は、１５７ナ
ノメータ程度の波長で十分に形成する改良された像特徴
を有する比較的高い開口数を有する投影光学系を提供す
る。従って、本発明は光学技術を進歩させかつ半導体デ
バイスの製造を著しく容易にする。
ル１０の長い共役端部からウェーハもしくは感光性基板
５０の短い共役端部に向かって、レチクル１０に引き続
く１／４波長板、及び１／４波長板と第１の偏光鏡の間
の第１レンズ群、及び偏光鏡とビームスプリッタの間の
第２レンズ群を提供する。それぞれの実施例において、
偏光鏡２４，１２４，２２４，及び３２４の前方のレン
ズ群は第１レンズ群と見なすことができ、かつ偏光鏡２
４，１２４，２２４，及び３２４とビームスプリッタ３
１，１３１，２３１，及び３３１の間のレンズ群は第２
レンズ群と見なすことができる。選択的に、この第１及
び第２レンズ群は、単レンズ群と見なすことができる。
ビームスプリッタ上の部分反射面は、電磁放射線を第２
の１／４波長板そして非球面レンズ凹面鏡に反射し、該
非球面レンズ凹面鏡は電磁放射線を反対向きにビームス
プリッタを通過させかつ部分反射面を通過させて第３の
１／４波長板に向けてかつ第３レンズ群を通過させて感
光性基板もしくはウェーハ５０に反射する。実施例の全
てはレチクルに続く１／４波長板を備えかつ偏光鏡とビ
ームスプリッタキューーブの間に非球面を有するレンズ
を有し、かつビームスプリッタキューブと感光性基板の
間にレンズ部材を有し、それらの大部分はフッ化カルシ
ウムから形成されている。従って、本発明は、１５７ナ
ノメータ程度の波長で十分に形成する改良された像特徴
を有する比較的高い開口数を有する投影光学系を提供す
る。従って、本発明は光学技術を進歩させかつ半導体デ
バイスの製造を著しく容易にする。
【００４３】有利な実施例を示しかつ説明してきたが、
当業者にとっては本発明の思想及び範囲から逸脱するこ
となく様々な変更を行うことができることは認識される
べきである。
当業者にとっては本発明の思想及び範囲から逸脱するこ
となく様々な変更を行うことができることは認識される
べきである。
【図１】２４８ナノメータの波長の電磁放射線で使用す
るために設計された本発明の１実施例の略示図である。
るために設計された本発明の１実施例の略示図である。
【図２】１９３ナノメータの波長の電磁放射線で使用す
るために設計されかつ２つの非球面を有する本発明の第
２実施例の略示図である。
るために設計されかつ２つの非球面を有する本発明の第
２実施例の略示図である。
【図３】１９３ナノメータの波長の電磁放射線で使用す
るために設計されかつ５つの非球面を有する本発明の第
３実施例の略示図である。
るために設計されかつ５つの非球面を有する本発明の第
３実施例の略示図である。
【図４】図２に示された実施例と図３に示された実施例
の像高さの関数として波面収差を比較するグラフであ
る。
の像高さの関数として波面収差を比較するグラフであ
る。
【図５】１９３ナノメータの波長の電磁放射線で使用す
るために設計されかつフッ化カルシウム材料を使用した
本発明の第４実施例の略示図である。
るために設計されかつフッ化カルシウム材料を使用した
本発明の第４実施例の略示図である。
１０ レチクル、 ５０ ウェーハもしくは感光性基
板、 １２ 第１の１／４波長板、 １４ 平凸レン
ズ、 １６ レンズ、 １８，２２，４０ 両凸レン
ズ、 ２０，２６，４２，４４，４６，４８ メニスカ
スレンズ、 ２４ 偏光鏡、 ２８ 非球面レンズ、
３０ 両凹レンズ、 ３１ ビームスプリッタ、 ３２
部分反射面、 ３４，３８ １／４波長板、 ３６
非球面凹面鏡、４９ プレート
板、 １２ 第１の１／４波長板、 １４ 平凸レン
ズ、 １６ レンズ、 １８，２２，４０ 両凸レン
ズ、 ２０，２６，４２，４４，４６，４８ メニスカ
スレンズ、 ２４ 偏光鏡、 ２８ 非球面レンズ、
３０ 両凹レンズ、 ３１ ビームスプリッタ、 ３２
部分反射面、 ３４，３８ １／４波長板、 ３６
非球面凹面鏡、４９ プレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 BA03 BA06 BB61 BC21 2H087 KA21 RA00 RA05 RA12 RA13 TA01 TA05 UA03 UA04 5F046 BA03 CB02 CB03 CB07 CB11 CB25
Claims (19)
- 【請求項１】 レチクルの縮小した像を感光性表面に投
影する際に使用するための反射屈折投影光学系におい
て、第１レンズ群；該第１レンズ群に引き続く第２レン
ズ群、該第２レンズ群における１つのレンズは第１の非
球面を有する；前記第２レンズ群に隣接して配置された
ビームスプリッタ；前記ビームスプリッタに隣接して配
置された凹面鏡；前記ビームスプリッタに隣接し前記凹
面鏡の反対側に配置された第３レンズ群、該第３レンズ
群はその内部にフッ化カルシウムからなるレンズの大部
分を有する；により構成されており、それによりレチク
ルの縮小された像が感光性表面に投影されることを特徴
とする反射屈折投影光学系。 - 【請求項２】 さらに、前記第１レンズ群と前記第２レ
ンズ群の間に配置された偏向鏡を有する請求項１記載の
反射屈折投影光学系。 - 【請求項３】 前記第１レンズ群が第２の非球面を有す
るレンズを有する請求項１記載の反射屈折投影光学系。 - 【請求項４】 前記第３レンズ群が第３の非球面を有す
るレンズを有する請求項３記載の反射屈折投影光学系。 - 【請求項５】 さらに、レチクルと前記第１レンズ群の
間に配置された第１の１／４波長板を有し、それにより
円偏光された光がレチクルを通過して、レチクル特徴及
び光偏光ベクトルの相対的配向から生じる回折非対称を
回避できる請求項１記載の反射屈折投影光学系。 - 【請求項６】 さらに、前記ビームスプリッタと前記凹
面鏡の間に配置された第２の１／４波長板；及び前記ビ
ームスプリッタと前記第３レンズ群の間に配置された第
３の１／４波長板を有する請求項５記載の反射屈折投影
光学系。 - 【請求項７】 前記第１、第２及び第３の１／４波長板
がゼロ次の１／４波長板である請求項６記載の反射屈折
投影光学系。 - 【請求項８】 前記第１レンズ群及び第２レンズ群がフ
ッ化カルシウムからなる請求項１記載の反射屈折投影光
学系。 - 【請求項９】 前記凹面鏡が非球面を有する請求項１記
載の反射屈折投影光学系。 - 【請求項１０】 長い共役端部から短い共役端部に向か
う反射屈折縮小投影光学系において、異なった相対的配
向を有する複数のレチクル特徴を有するレチクル；前記
レチクルに隣接して配置された第１の１／４波長板；第
１レンズ群；ビームスプリッタ；前記ビームスプリッタ
に隣接して配置された凹面鏡；及び前記ビームスプリッ
タに隣接して配置された第２レンズ群からなり、それに
より円偏光された光が前記レチクル通過して前記レチク
ル特徴の異なった相対的配向から生じる回折非対称を回
避することができることを特徴とする反射屈折投影光学
系。 - 【請求項１１】 さらに、前記ビームスプリッタと前記
凹面鏡の間に配置された第２の１／４波長板；及び前記
第２の１／４波長板の反対側の前記ビームスプリッタと
前記第２レンズ群の間に配置された第３の１／４波長板
を有する請求項１０記載の反射屈折縮小投影光学系。 - 【請求項１２】 前記第１、第２及び第３の１／４波長
板がゼロ次の１／４波長板である請求項１１記載の反射
屈折投影光学系。 - 【請求項１３】 前記第１レンズ群内の少なくとも１つ
のレンズが非球面を有する請求項１０記載の反射屈折投
影光学系。 - 【請求項１４】 前記第２レンズ群がその中にフッ化カ
ルシウムからなるレンズの大部分を有する請求項１０記
載の反射屈折投影光学系。 - 【請求項１５】 長い共役端部から短い共役端部に向か
う反射屈折縮小投影光学系において、異なった相対的配
向を有する複数のレチクル特徴を有するレチクル；前記
レチクルに隣接して配置された第１の１／４波長板、そ
れにより円偏光された光が前記レチクル通過して前記レ
チクル特徴の異なった相対的配向から生じる回折非対称
を回避することができる；前記第１の１／４波長板に隣
接して配置された第１レンズ群、該レンズ群内の少なく
とも１つは第１の非球面を有する；前記第１レンズ群に
隣接して配置された偏向鏡；前記第１レンズ群及び前記
偏向鏡に引き続く第２レンズ群、該第２レンズ群内の少
なくとも１つのレンズは第２の非球面を有する；前記第
２レンズ群に隣接して配置されたビームスプリッタ；前
記ビームスプリッタに隣接して配置された凹面鏡；前記
ビームスプリッタと前記凹面鏡の間に配置された第２の
１／４波長板；前記ビームスプリッタに隣接し前記凹面
鏡の反対側に配置された第３レンズ群、該第３レンズ群
はその中に付着フッ化カルシウムからなるレンズの大部
分を有し、前記第３レンズ群内の少なくとも１つのレン
ズは第３の非球面表面を有する；及び前記ビームスプリ
ッタと前記第３レンズ群の間に配置された第３の１／４
波長板からなり、それによりレチクルの縮小された像が
感光性表面に投影されることを特徴とする反射屈折縮小
投影光学系。 - 【請求項１６】 ほぼ以下の第１表に記載の構造データ
に基づく構造からなり： 【表１】 【表２】 かつ非球面定数Ａ（１）及びＡ（２）が以下の方程式及
び第１Ａ表に基づき設けられており： 【数１】 【表３】 それにより像野が形成されることを特徴とする縮小光学
系。 - 【請求項１７】 ほぼ以下の第２表に記載の構造データ
に基づく構造からなり： 【表４】 【表５】 かつ非球面定数Ａ（１）及びＡ（２）が以下の方程式及
び第２Ａ表に基づき設けられており： 【数２】 【表６】 それにより像野が形成されることを特徴とする縮小光学
系。 - 【請求項１８】 ほぼ以下の第３表に記載の構造データ
に基づく構造からなり： 【表７】 【表８】 かつ非球面定数Ａ（１），Ａ（２），Ａ（３），Ａ
（４）及びＡ（５）が以下の方程式及び第３Ａ表に基づ
き設けられており： 【数３】 【表９】 それにより像野が形成されることを特徴とする縮小光学
系。 - 【請求項１９】 ほぼ以下の第１表に記載の構造データ
に基づく構造からなり： 【表１０】 かつ非球面定数Ａ（１）及びＡ（２）が以下の方程式及
び第４Ａ表に基づき設けられており： 【数４】 【表１１】 それにより像野が形成されることを特徴とする縮小光学
系。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/620886 | 2000-07-21 | ||
| US09/620,886 US6486940B1 (en) | 2000-07-21 | 2000-07-21 | High numerical aperture catadioptric lens |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002090626A true JP2002090626A (ja) | 2002-03-27 |
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| JP4236397B2 JP4236397B2 (ja) | 2009-03-11 |
Family
ID=24487824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6486940B1 (ja) |
| EP (2) | EP1174749B1 (ja) |
| JP (1) | JP4236397B2 (ja) |
| KR (1) | KR100751446B1 (ja) |
| CA (1) | CA2352088A1 (ja) |
| DE (1) | DE60131603T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100991584B1 (ko) | 2004-04-08 | 2010-11-04 | 칼 짜이스 에스엠티 아게 | 반사굴절식 투영 대물렌즈 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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