JP2003188093A - λ＜２００ｎｍ用のマイクロリソグラフィの投影露光装置 - Google Patents
λ＜２００ｎｍ用のマイクロリソグラフィの投影露光装置Info
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低減された波長の利点を実際に活用すること
を可能にする投影露光装置を提供すること。 【解決手段】 マイクロリソグラフィの投影露光装置で
あって、２００ｎｍ以下の波長、および０．３ｐｍより
も短い帯域幅、特に０．２５ｐｍ以下かつ０．１ｐｍ以
上の帯域幅をもつ光源と、ただ１つのレンズ材料をもつ
純粋に屈折式の投影対物レンズとを備えている形式のも
のにおいて、１２ｍｍ以上かつ約２５ｍｍ以下の最大の
像高さと、０．７５以上かつ約０．９５以下の像側の開
口数と、光源の波長のｒｍｓ＜１５‰になるまでの波面
の単色修正部とを含む構成を備えている。
を可能にする投影露光装置を提供すること。 【解決手段】 マイクロリソグラフィの投影露光装置で
あって、２００ｎｍ以下の波長、および０．３ｐｍより
も短い帯域幅、特に０．２５ｐｍ以下かつ０．１ｐｍ以
上の帯域幅をもつ光源と、ただ１つのレンズ材料をもつ
純粋に屈折式の投影対物レンズとを備えている形式のも
のにおいて、１２ｍｍ以上かつ約２５ｍｍ以下の最大の
像高さと、０．７５以上かつ約０．９５以下の像側の開
口数と、光源の波長のｒｍｓ＜１５‰になるまでの波面
の単色修正部とを含む構成を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ただ１つのレンズ
材料をもつ、純粋に屈折式の投影対物レンズを備え、２
００ｎｍ以下の波長と、０．３ｐｍよりも短い帯域幅、
特に０．２ｐｍ以下の帯域幅をもつ光源を備えているマ
イクロリソグラフィの投影露光装置に関する。
材料をもつ、純粋に屈折式の投影対物レンズを備え、２
００ｎｍ以下の波長と、０．３ｐｍよりも短い帯域幅、
特に０．２ｐｍ以下の帯域幅をもつ光源を備えているマ
イクロリソグラフィの投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】このような投影対物レンズは、たとえば
ＥＰ１０３７２６７Ａ１から公知である。同明細書で
は、許容される帯域幅Δλは、対物レンズから像までの
間隔Ｌに比例するＬ／ＮＡ２として定義されている。一
例として、ＮＡ＝０．６、Ｌ＝１０００ｍｍ、倍率β＝
−０．２５、焦点距離は無限、最大の像高さＹ＝１３．
２で、２７枚のレンズをもつ純粋に球面の投影対物レン
ズが挙げられている。
ＥＰ１０３７２６７Ａ１から公知である。同明細書で
は、許容される帯域幅Δλは、対物レンズから像までの
間隔Ｌに比例するＬ／ＮＡ２として定義されている。一
例として、ＮＡ＝０．６、Ｌ＝１０００ｍｍ、倍率β＝
−０．２５、焦点距離は無限、最大の像高さＹ＝１３．
２で、２７枚のレンズをもつ純粋に球面の投影対物レン
ズが挙げられている。
【０００３】１５７ｎｍレーザを用いるリソグラフィ
は、Ｔ．Ｍ．Ｂｌｏｍｓｔｅｉｎ他著の論文Ｊ．Ｖａ
ｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１５（６），Ｎｏｖ．
／Ｄｅｃ．１９９７，ｐ２１１２−２１１６に記載され
ている。
は、Ｔ．Ｍ．Ｂｌｏｍｓｔｅｉｎ他著の論文Ｊ．Ｖａ
ｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１５（６），Ｎｏｖ．
／Ｄｅｃ．１９９７，ｐ２１１２−２１１６に記載され
ている。
【０００４】同論文には、１９３ｎｍの場合に公知とな
っている狭隘化に匹敵するレーザの帯域幅狭隘化をしな
がら、１５７ｎｍで、１材料の純粋に屈折式のリソグラ
フィシステムにするという可能性も記載されている。
っている狭隘化に匹敵するレーザの帯域幅狭隘化をしな
がら、１５７ｎｍで、１材料の純粋に屈折式のリソグラ
フィシステムにするという可能性も記載されている。
【０００５】Ｐｈｉｌ Ｗａｒｅ，Ｃａｎｏｎ Ｓｕｂ
ｍｉｃｒｏｎ Ｆｏｃｕｓ，Ｓｕｍｍｅｒ２０００，ｐ
１７に掲載の論文「Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｔｈｅ ｈｕｒ
ｄｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ １５７ｎｍ ｒａｃｅ」は、
１５７ｎｍ用の投影対物レンズとして知られている候補
について記載している。屈折式の１材料投影対物レンズ
のためには、０．１−０．２ｐｍまで帯域幅を狭隘化す
ることが必要だと考えられている。
ｍｉｃｒｏｎ Ｆｏｃｕｓ，Ｓｕｍｍｅｒ２０００，ｐ
１７に掲載の論文「Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｔｈｅ ｈｕｒ
ｄｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ １５７ｎｍ ｒａｃｅ」は、
１５７ｎｍ用の投影対物レンズとして知られている候補
について記載している。屈折式の１材料投影対物レンズ
のためには、０．１−０．２ｐｍまで帯域幅を狭隘化す
ることが必要だと考えられている。
【０００６】これに対応する照明システムは、たとえば
ＤＥ１９８５５１０６，ＵＳ Ｓｅｒ．Ｎｏ．０９／４
４９４１５から公知である。
ＤＥ１９８５５１０６，ＵＳ Ｓｅｒ．Ｎｏ．０９／４
４９４１５から公知である。
【０００７】波長が１９３ｎｍおよび１５７ｎｍの公知
のレーザは、公知の手段で帯域幅が狭隘化される。この
とき、求められる帯域幅の尺度となるのは、製造コスト
と効率損失の問題である。
のレーザは、公知の手段で帯域幅が狭隘化される。この
とき、求められる帯域幅の尺度となるのは、製造コスト
と効率損失の問題である。
【０００８】２４８ｎｍ用の純粋な水晶ガラス対物レン
ズ、およびアクロマチック化された１９３ｎｍ対物レン
ズでは、０．７から０．９の開口数が技術水準となって
いる。波長の低減によって可能な解像度の改善は、この
ように高い像側の開口数を採用した場合にしか活用する
ことができない。
ズ、およびアクロマチック化された１９３ｎｍ対物レン
ズでは、０．７から０．９の開口数が技術水準となって
いる。波長の低減によって可能な解像度の改善は、この
ように高い像側の開口数を採用した場合にしか活用する
ことができない。
【０００９】
【特許文献１】 ＥＰ１０３７２６７Ａ１
【特許文献２】 ＤＥ１９８５５１０６
【特許文献３】 ＵＳ Ｓｅｒ．Ｎｏ．０９／４４９４
１５
１５
【非特許文献１】 Ｔ．Ｍ．Ｂｌｏｍｓｔｅｉｎ他著の
論文Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１５
（６），Ｎｏｖ．／Ｄｅｃ．１９９７，ｐ２１１２−２
１１６
論文Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１５
（６），Ｎｏｖ．／Ｄｅｃ．１９９７，ｐ２１１２−２
１１６
【非特許文献２】 Ｐｈｉｌ Ｗａｒｅ，Ｃａｎｏｎ
ＳｕｂｍｉｃｒｏｎＦｏｃｕｓ，Ｓｕｍｍｅｒ２００
０，ｐ１７に掲載の論文「Ｃｌｅａｎｉｎｇｔｈｅ ｈ
ｕｒｄｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ １５７ｎｍ ｒａｃｅ」
ＳｕｂｍｉｃｒｏｎＦｏｃｕｓ，Ｓｕｍｍｅｒ２００
０，ｐ１７に掲載の論文「Ｃｌｅａｎｉｎｇｔｈｅ ｈ
ｕｒｄｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ １５７ｎｍ ｒａｃｅ」
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、低減
された波長の利点を実際に活用することを可能にする、
当分野に属する投影露光装置を提供することである。
された波長の利点を実際に活用することを可能にする、
当分野に属する投影露光装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この課題は、最大の像高
さが１２ｍｍから約２５ｍｍ、像側の開口数が０．７５
から約０．９５であり、光源の波長がｒｍｓ＜１５‰に
なるまで像平面で波面の単色修正が行われる当分野に属
する投影露光装置において、これよりも波長が長い場
合、ないしアクロマチック化された１９３ｎｍのシステ
ムの場合に達成される値に比べて削減がなされないこと
によって解決される。
さが１２ｍｍから約２５ｍｍ、像側の開口数が０．７５
から約０．９５であり、光源の波長がｒｍｓ＜１５‰に
なるまで像平面で波面の単色修正が行われる当分野に属
する投影露光装置において、これよりも波長が長い場
合、ないしアクロマチック化された１９３ｎｍのシステ
ムの場合に達成される値に比べて削減がなされないこと
によって解決される。
【００１２】像高さに表れている広い像フィールドは、
適切な収量と、構造上の要求事項がそれほど厳しくない
他の機械の露光フィールドへ適合できるようにする。そ
もそも高い開口数によってしか、１９３ｎｍに対する解
像度利得を１５７ｎｍについて得ることはできない。達
成可能な解像度は、波長を像側の開口数で割った商に比
例する。この商は、１９３ｎｍと０．９については２１
４ｎｍであり、１５７ｎｍと０．６については２６１と
明らかに大きく、１５７ｎｍと０．７５については２０
９ｎｍとほぼ同じ大きさである。したがって、１５７ｎ
ｍの波長について上に挙げた開口数の領域については改
善された解像度が可能となる。請求項に記載されている
範囲内でこれを超える波長については、特に１９３ｎｍ
の波長については、従来技術に基づく品質が維持され
る。
適切な収量と、構造上の要求事項がそれほど厳しくない
他の機械の露光フィールドへ適合できるようにする。そ
もそも高い開口数によってしか、１９３ｎｍに対する解
像度利得を１５７ｎｍについて得ることはできない。達
成可能な解像度は、波長を像側の開口数で割った商に比
例する。この商は、１９３ｎｍと０．９については２１
４ｎｍであり、１５７ｎｍと０．６については２６１と
明らかに大きく、１５７ｎｍと０．７５については２０
９ｎｍとほぼ同じ大きさである。したがって、１５７ｎ
ｍの波長について上に挙げた開口数の領域については改
善された解像度が可能となる。請求項に記載されている
範囲内でこれを超える波長については、特に１９３ｎｍ
の波長については、従来技術に基づく品質が維持され
る。
【００１３】波面収差を含む投影対物レンズが、像平面
でｒｍｓ＜１５‰になるまで単色で高価値に修正される
ことは、短い波長および大きな開口数によって可能とな
る高い解像度が、実際に広い像フィールドにわたって有
用であり、形状に忠実な結像が行われることを保証す
る。比較として、波長を両側の開口数で割った商の大き
さの像収差を含むシステム、つまり最大で１００倍だけ
大きい収差を含むシステムも光学系では通常であり、ま
だ回折限界であるとみなされる。
でｒｍｓ＜１５‰になるまで単色で高価値に修正される
ことは、短い波長および大きな開口数によって可能とな
る高い解像度が、実際に広い像フィールドにわたって有
用であり、形状に忠実な結像が行われることを保証す
る。比較として、波長を両側の開口数で割った商の大き
さの像収差を含むシステム、つまり最大で１００倍だけ
大きい収差を含むシステムも光学系では通常であり、ま
だ回折限界であるとみなされる。
【００１４】有利な実施態様は従属請求項の対象となっ
ている。これには特に請求項２に記載の好適な照明シス
テムも含まれる。この照明システムは、本発明の投影露
光装置による構造固有の最善な解像度を可能にする。こ
のような照明システムがなければ、１５７ｎｍ用または
１９３ｎｍ用の投影露光装置には、多くの種類の構造の
従来の投影露光装置に比べて解像度の利点がない。
ている。これには特に請求項２に記載の好適な照明シス
テムも含まれる。この照明システムは、本発明の投影露
光装置による構造固有の最善な解像度を可能にする。こ
のような照明システムがなければ、１５７ｎｍ用または
１９３ｎｍ用の投影露光装置には、多くの種類の構造の
従来の投影露光装置に比べて解像度の利点がない。
【００１５】請求項３から７に記載されている非球面の
レンズ面の採用は、レンズ材料中の光路をもっとも節約
して利用しながら（特にＣａＦ２の比較的高い吸収性と
高いコストの面から重要）、かつ少ないレンズ数／面数
（製造コストと反射損失の面から重要）で請求項１の高
度なパラメータを実現するための有利な手段である。
レンズ面の採用は、レンズ材料中の光路をもっとも節約
して利用しながら（特にＣａＦ２の比較的高い吸収性と
高いコストの面から重要）、かつ少ないレンズ数／面数
（製造コストと反射損失の面から重要）で請求項１の高
度なパラメータを実現するための有利な手段である。
【００１６】選択されるレンズ材料は請求項８によれば
特に１５７ｎｍについてはフッ化物であり、この場合、
特にフッ化カルシウム、あるいはたとえばフッ化バリウ
ムやフッ化リチウムである。フッ化物は特に単結晶とし
て利用され、２００ｎｍ以下の波長領域で最高の透過性
をもつ種類の材料として適している。その他、特に１９
３ｎｍの場合には水晶ガラスや、これよりも低い波長の
場合にはフッ素ドーピングされた水晶ガラスも周知のと
おり適している。
特に１５７ｎｍについてはフッ化物であり、この場合、
特にフッ化カルシウム、あるいはたとえばフッ化バリウ
ムやフッ化リチウムである。フッ化物は特に単結晶とし
て利用され、２００ｎｍ以下の波長領域で最高の透過性
をもつ種類の材料として適している。その他、特に１９
３ｎｍの場合には水晶ガラスや、これよりも低い波長の
場合にはフッ素ドーピングされた水晶ガラスも周知のと
おり適している。
【００１７】請求項９には、色収差が単色収差の範囲内
にとどまっているので解像度が有意に損なわれない、格
別に有利な状況が記載されている。このことは、所与の
分散を有しているレンズ材料で、光源の帯域幅の低減
と、投影対物レンズのデザイン最適化とを組み合わせる
ことによって実現される。
にとどまっているので解像度が有意に損なわれない、格
別に有利な状況が記載されている。このことは、所与の
分散を有しているレンズ材料で、光源の帯域幅の低減
と、投影対物レンズのデザイン最適化とを組み合わせる
ことによって実現される。
【００１８】
【発明の実施の形態】図面に示されている実施例を参照
しながら、本発明について詳しく説明する。図１に示す
投影露光装置は、２００ｎｍ以下の波長、特に１９３ｎ
ｍのＡｒＦレーザ１１または１５７ｎｍのＦ２レーザ１
１と、レーザ共振器に統合されていてよい、０．３ｐｍ
以下の帯域幅、特に０．２５ｐｍ以下の帯域幅のための
帯域幅狭隘化のための装置１２とを備える光源１を含ん
でいる。０．１ｐｐｍ以下への極端な狭隘化は必要な
い。
しながら、本発明について詳しく説明する。図１に示す
投影露光装置は、２００ｎｍ以下の波長、特に１９３ｎ
ｍのＡｒＦレーザ１１または１５７ｎｍのＦ２レーザ１
１と、レーザ共振器に統合されていてよい、０．３ｐｍ
以下の帯域幅、特に０．２５ｐｍ以下の帯域幅のための
帯域幅狭隘化のための装置１２とを備える光源１を含ん
でいる。０．１ｐｐｍ以下への極端な狭隘化は必要な
い。
【００１９】許容される帯域幅は、制限をする縦色収差
ＣＨＬがレイリー単位ＲＥの半分より小さくなるのが望
ましいという要求、すなわちＣＨＬ（Δλ）＜１／２
（λ／ＮＡ２）から導き出される。帯域幅Δλは、ＣＨ
Ｌ（Δλ）と、１ｎｍに標準化された対物レンズデザイ
ンの縦色収差ＣＨＬ（／ｎｍ）との商から算出される。
すなわち、
ＣＨＬがレイリー単位ＲＥの半分より小さくなるのが望
ましいという要求、すなわちＣＨＬ（Δλ）＜１／２
（λ／ＮＡ２）から導き出される。帯域幅Δλは、ＣＨ
Ｌ（Δλ）と、１ｎｍに標準化された対物レンズデザイ
ンの縦色収差ＣＨＬ（／ｎｍ）との商から算出される。
すなわち、
【数１】
【００２０】レーザビームラインである結合部２を介し
て、紫外線光が照明システム３に供給される。レーザ光
を用いた最善の投影マイクロリソグラフィを可能にする
ため、この照明システム３は、発散を増大させる手段３
１、特に、回折マイクロレンズまたは反射マイクロレン
ズ、もしくは拡散レンズを備える１つまたは複数のスク
リーニングされる光学素子を含んでいる。さらに、照明
の空間コヒーレントと照明の種類を調整する装置が組み
込まれており、これはさまざまなオプションを備えてお
り、たとえばアニュラー式の双極照明または四重極照明
や、有利にはズーム・アキシコングループ３２、または
可能な限り少ない光をフェードアウトさせるその他の変
形手段を備えている。
て、紫外線光が照明システム３に供給される。レーザ光
を用いた最善の投影マイクロリソグラフィを可能にする
ため、この照明システム３は、発散を増大させる手段３
１、特に、回折マイクロレンズまたは反射マイクロレン
ズ、もしくは拡散レンズを備える１つまたは複数のスク
リーニングされる光学素子を含んでいる。さらに、照明
の空間コヒーレントと照明の種類を調整する装置が組み
込まれており、これはさまざまなオプションを備えてお
り、たとえばアニュラー式の双極照明または四重極照明
や、有利にはズーム・アキシコングループ３２、または
可能な限り少ない光をフェードアウトさせるその他の変
形手段を備えている。
【００２１】ホモジナイザー／光混合器／インテグレー
タ、特にハネカムコンデンサ３３または（フッ化物結晶
からなる）ガラスロッドまたはこれと等価な鏡箱が後続
している。この鏡箱は透過性材料の短い経路で使うよう
に設計されたものである。
タ、特にハネカムコンデンサ３３または（フッ化物結晶
からなる）ガラスロッドまたはこれと等価な鏡箱が後続
している。この鏡箱は透過性材料の短い経路で使うよう
に設計されたものである。
【００２２】対物レンズ３４は、最高度の光強度の均一
性で、レチクルマスク（ＲＥＭＡ）３５の鮮鋭な結像を
レチクル（マスク、構造原画）４の上に生成する。
性で、レチクルマスク（ＲＥＭＡ）３５の鮮鋭な結像を
レチクル（マスク、構造原画）４の上に生成する。
【００２３】レチクル４の照明は、有利には、後で実施
例を参照して詳しく説明する投影対物レンズ５のテレセ
ントリック特性に合わせて微調整をしながら、テレセン
トリックに行われる。
例を参照して詳しく説明する投影対物レンズ５のテレセ
ントリック特性に合わせて微調整をしながら、テレセン
トリックに行われる。
【００２４】投影対物レンズの下には露光されるべき基
板６が配置されており、すなわち通常であれば超小型電
子コンポーネントを製造するためのウェーハが配置され
ており、あるいは、たとえば微小光学部材やミクロ機械
部材のようなその他のミクロ構造化された部材も可能で
ある。
板６が配置されており、すなわち通常であれば超小型電
子コンポーネントを製造するためのウェーハが配置され
ており、あるいは、たとえば微小光学部材やミクロ機械
部材のようなその他のミクロ構造化された部材も可能で
ある。
【００２５】レチクル４と基板６は、投影対物レンズ５
および照明システム３に対して高度に正確に位置決めさ
れ、ステップアンドリピートまたはステップアンドスキ
ャンまたはスティッチングで正確に動かされる。
および照明システム３に対して高度に正確に位置決めさ
れ、ステップアンドリピートまたはステップアンドスキ
ャンまたはスティッチングで正確に動かされる。
【００２６】波長が２００ｎｍ以下の紫外線光は吸収度
が高いため、光路は、水蒸気のように吸収性の強い物質
が存在しないように保たれる。紫外線出力が高いので、
光化学腐蝕を防ぐため、雰囲気には特にＯ２が存在しな
いように保たれる。したがって、光学系の領域で特殊雰
囲気を維持するための措置が必要である。窒素やヘリウ
ムが好適な気体であり、そのほか真空も有利である。
が高いため、光路は、水蒸気のように吸収性の強い物質
が存在しないように保たれる。紫外線出力が高いので、
光化学腐蝕を防ぐため、雰囲気には特にＯ２が存在しな
いように保たれる。したがって、光学系の領域で特殊雰
囲気を維持するための措置が必要である。窒素やヘリウ
ムが好適な気体であり、そのほか真空も有利である。
【００２７】投影対物レンズ５に関しては、以後の詳細
な実施例の中では、ただ１つのレンズ材料からなる純粋
な屈折対物レンズについて説明する。
な実施例の中では、ただ１つのレンズ材料からなる純粋
な屈折対物レンズについて説明する。
【００２８】図２と表１に示す実施例は次の数値を有し
ている： 結像縮尺：β＝−１／４ 像側の開口数：ＮＡ＝０．７５ 像フィールド：１７×６ｍｍ２（スティッチングの場
合） 全長（物体平面−像平面の間隔）：１０００ｍｍ 動作波長（Ｆ２レーザ）：１５７ｎｍ 単色波面収差のｒｍｓ、そのうち像フィールド全体にわ
たっての最大値：１０ｍλ（１，５７ｎｍ） 縦色収差ＣＨＬ（１ｎｍ）：０．６４ｐｍ／ｎｍ 利用可能なレーザ帯域幅：０．２２ｐｍ 解像度：〜１００ｎｍ 最大のレンズ直径：２２５ｎｍ
ている： 結像縮尺：β＝−１／４ 像側の開口数：ＮＡ＝０．７５ 像フィールド：１７×６ｍｍ２（スティッチングの場
合） 全長（物体平面−像平面の間隔）：１０００ｍｍ 動作波長（Ｆ２レーザ）：１５７ｎｍ 単色波面収差のｒｍｓ、そのうち像フィールド全体にわ
たっての最大値：１０ｍλ（１，５７ｎｍ） 縦色収差ＣＨＬ（１ｎｍ）：０．６４ｐｍ／ｎｍ 利用可能なレーザ帯域幅：０．２２ｐｍ 解像度：〜１００ｎｍ 最大のレンズ直径：２２５ｎｍ
【００２９】前掲の解像度ｒｅｓは、式ｒｅｓ＝Ｋ１λ
／ＮＡに基づいてＫ１（プロセスパラメータ）＝０．５
で算出したものである。
／ＮＡに基づいてＫ１（プロセスパラメータ）＝０．５
で算出したものである。
【００３０】対物レンズ５は、物体平面Ｏｂと像平面Ｉ
ｍの間に、レンズ１０１から１２８および平面平行な終
端プレート１２９を有しており、これらはすべてＣａＦ
２単結晶でできている。この対物レンズは、それぞれ複
数の負のレンズ（１０１，１０７−１０９および１１４
−１１７）を含む２つのビーム凹部を備えている、マイ
クロリソグラフィ投影対物レンズについて公知の基本形
状を有している。物体側では両凹レンズ１０１が、十分
に広い作業間隔の後にレンズ列を開始させている。
ｍの間に、レンズ１０１から１２８および平面平行な終
端プレート１２９を有しており、これらはすべてＣａＦ
２単結晶でできている。この対物レンズは、それぞれ複
数の負のレンズ（１０１，１０７−１０９および１１４
−１１７）を含む２つのビーム凹部を備えている、マイ
クロリソグラフィ投影対物レンズについて公知の基本形
状を有している。物体側では両凹レンズ１０１が、十分
に広い作業間隔の後にレンズ列を開始させている。
【００３１】システム開口ＡＳは、負のメニスカスレン
ズ（１２３）によって特徴付けられる、長く延びる第３
の凸部の領域に位置している。
ズ（１２３）によって特徴付けられる、長く延びる第３
の凸部の領域に位置している。
【００３２】レンズ１０５，１０９，１２７の非球面
は、制限されたレンズ数によって高い結像品質が得られ
るという意味で、修正の自由度を高めるものである。
は、制限されたレンズ数によって高い結像品質が得られ
るという意味で、修正の自由度を高めるものである。
【００３３】第１の凸部および第１の凹部の領域にある
２つの非球面は像の方を向いており、対物レンズの像側
の最後の非球面は、像と反対の方を向いている。すべて
の非球面は、いくらか簡単に製造および検査することが
できる凸面上にある。
２つの非球面は像の方を向いており、対物レンズの像側
の最後の非球面は、像と反対の方を向いている。すべて
の非球面は、いくらか簡単に製造および検査することが
できる凸面上にある。
【００３４】システム開口ＡＳの付近には非球面はな
い。
い。
【００３５】当然ながら、これよりも多い非球面も有益
である。ただし、製造および検査に著しく高いコストが
かかるので、常にできるだけ少数の非球面を用いるよう
にする。
である。ただし、製造および検査に著しく高いコストが
かかるので、常にできるだけ少数の非球面を用いるよう
にする。
【００３６】図３および表２に示す第２実施例は、古典
的なステップアンドスキャン法にいっそう適している広
くなった像フィールドで、同一の品質を備えている。
的なステップアンドスキャン法にいっそう適している広
くなった像フィールドで、同一の品質を備えている。
【００３７】実施例は次の数値を有している：
結像縮尺：β＝−１／４
像側の開口数：ＮＡ＝０．７５
像フィールド：２６×８ｍｍ２
全長（物体平面−像平面の間隔）：１０００ｍｍ
動作波長（Ｆ２レーザ）：１５７ｎｍ
単色波面収差のｒｍｓ、そのうち像フィールド全体にわ
たっての最大値：１１ｍλ 縦色収差ＣＨＬ（１ｎｍ）：０．７２μｍ／ｎｍ 利用可能なレーザ帯域幅：０．１９ｐｍ 解像度：≫１００ｎｍ 最大のレンズ直径：２３５ｎｍ
たっての最大値：１１ｍλ 縦色収差ＣＨＬ（１ｎｍ）：０．７２μｍ／ｎｍ 利用可能なレーザ帯域幅：０．１９ｐｍ 解像度：≫１００ｎｍ 最大のレンズ直径：２３５ｎｍ
【００３８】図４および表３に示す第３実施例は、物体
Ｏｂと像平面Ｉｍの間で２／３に低減された構造長さを
備えるスティッチング対物レンズである。その結果、レ
ンズ内での距離が短くなることによって吸収損失が相応
に少なくなり、ＣａＦ２材料の使用量が容積の半分以下
まで減り、このことは著しい低価格化をもたらす。
Ｏｂと像平面Ｉｍの間で２／３に低減された構造長さを
備えるスティッチング対物レンズである。その結果、レ
ンズ内での距離が短くなることによって吸収損失が相応
に少なくなり、ＣａＦ２材料の使用量が容積の半分以下
まで減り、このことは著しい低価格化をもたらす。
【００３９】このような方策によっても、その他の点で
は同価値の特性ないし改善された特性を備える、次のよ
うな投影対物レンズが得られる： 結像縮尺：β＝−１／４ 像側の開口数：ＮＡ＝０．７５ 像フィールド：１７×６ｍｍ２ 全長（物体平面−像平面の間隔）：６６３ｍｍ 動作波長（Ｆ２レーザ）：１５７ｎｍ 単色波面収差のｒｍｓ、そのうち像フィールド全体にわ
たっての最大値：７ｍλ
は同価値の特性ないし改善された特性を備える、次のよ
うな投影対物レンズが得られる： 結像縮尺：β＝−１／４ 像側の開口数：ＮＡ＝０．７５ 像フィールド：１７×６ｍｍ２ 全長（物体平面−像平面の間隔）：６６３ｍｍ 動作波長（Ｆ２レーザ）：１５７ｎｍ 単色波面収差のｒｍｓ、そのうち像フィールド全体にわ
たっての最大値：７ｍλ
【００４０】第２実施例および第３実施例のレンズ断面
図は、大きな類似性を示している。第３実施例は、縮尺
どおりの縮小によって第２実施例からきわめて近似的に
導き出すことができる。第２の凸部の領域で、自由なド
リフト区間が広いことが特徴である。それ以外の点で
は、第１実施例でも存在していた特徴が同じように見ら
れる。
図は、大きな類似性を示している。第３実施例は、縮尺
どおりの縮小によって第２実施例からきわめて近似的に
導き出すことができる。第２の凸部の領域で、自由なド
リフト区間が広いことが特徴である。それ以外の点で
は、第１実施例でも存在していた特徴が同じように見ら
れる。
【００４１】全体として本発明は、２つのレンズ材料に
よってアクロマチック化されているのでない純粋な屈折
式の投影対物レンズによっても、普及しているレーザ帯
域幅である１５７ｎｍおよび１９３ｎｍだけですませら
れることを示している。このことは、短い波長の有効利
用のために必要な高い像側の開口数についても当てはま
る。さまざまな照明モードを準備する所要のフレキシビ
リティを備える好適な照明システムが設けられる。像フ
ィールドの縮小化（スティッチング）は、特に高価なレ
ンズ材料の利用に関して構造を緩和する。
よってアクロマチック化されているのでない純粋な屈折
式の投影対物レンズによっても、普及しているレーザ帯
域幅である１５７ｎｍおよび１９３ｎｍだけですませら
れることを示している。このことは、短い波長の有効利
用のために必要な高い像側の開口数についても当てはま
る。さまざまな照明モードを準備する所要のフレキシビ
リティを備える好適な照明システムが設けられる。像フ
ィールドの縮小化（スティッチング）は、特に高価なレ
ンズ材料の利用に関して構造を緩和する。
【００４２】本実施形態マイクロリソグラフィの投影露
光装置は、２００ｎｍ以下の波長、および０．３ｐｍよ
りも短い帯域幅、特に０．２５ｐｍ以下かつ０．１ｐｍ
以上の帯域幅をもつ光源を有し、ただ１つのレンズ材料
をもつ純粋に屈折式の投影対物レンズとを備えている形
式のものであって、１２ｍｍから約２５ｍｍの最大の像
高さと、０．７５から約０．９５の像側の開口数と、光
源の波長のｒｍｓ＜１５‰になるまでの波面の単色修正
部とを含む構成を備えている。
光装置は、２００ｎｍ以下の波長、および０．３ｐｍよ
りも短い帯域幅、特に０．２５ｐｍ以下かつ０．１ｐｍ
以上の帯域幅をもつ光源を有し、ただ１つのレンズ材料
をもつ純粋に屈折式の投影対物レンズとを備えている形
式のものであって、１２ｍｍから約２５ｍｍの最大の像
高さと、０．７５から約０．９５の像側の開口数と、光
源の波長のｒｍｓ＜１５‰になるまでの波面の単色修正
部とを含む構成を備えている。
【００４３】また、本実施形態は、光伝導係値の増大
部、均一化部、特に環状開口を含む可変な照明開口、双
極照明および四重極照明、および可変なコヒーレントを
含んでいる照明システムが設けられている。さらに、投
影対物レンズは少なくとも１つの非球面を有している。
部、均一化部、特に環状開口を含む可変な照明開口、双
極照明および四重極照明、および可変なコヒーレントを
含んでいる照明システムが設けられている。さらに、投
影対物レンズは少なくとも１つの非球面を有している。
【００４４】さらに、第２および第４のレンズグループ
が負の屈折力を有している５つのレンズグループを含む
投影対物レンズを備えており、第１のレンズグループ
（ＬＧ１）が少なくとも１つの非球面を有している。ま
た、第３のレンズグループ（ＬＧ３）が少なくとも１つ
の非球面を有している。第５のレンズグループ（ＬＧ
５）の負のレンズが非球面を有していてもよい。その複
数の非球面は凸面である。
が負の屈折力を有している５つのレンズグループを含む
投影対物レンズを備えており、第１のレンズグループ
（ＬＧ１）が少なくとも１つの非球面を有している。ま
た、第３のレンズグループ（ＬＧ３）が少なくとも１つ
の非球面を有している。第５のレンズグループ（ＬＧ
５）の負のレンズが非球面を有していてもよい。その複
数の非球面は凸面である。
【００４５】レンズ材料はフッ化物で、特にＣａＦ２，
ＢａＦ２またはＬｉＦであることが望ましい。
ＢａＦ２またはＬｉＦであることが望ましい。
【００４６】投影対物レンズの縦色収差ＣＨＬ（単位ｎ
ｍ／ｐｍ）は光源の光の波長の５‰よりも小さい。ま
た、光源の波長は約１５７ｎｍであることが望ましい。
ｍ／ｐｍ）は光源の光の波長の５‰よりも小さい。ま
た、光源の波長は約１５７ｎｍであることが望ましい。
【００４７】
【表１】
【表２】
【表３】
【図１】投影露光装置の全体的構成を示す模式的な概要
図である。
図である。
【図２】対物レンズの実施例を示すレンズ断面図であ
る。
る。
【図３】対物レンズの第２実施例を示すレンズ断面図で
ある。
ある。
【図４】対物レンズの第３実施例を示すレンズ断面図で
ある。
ある。
１ 光源
１１ レーザ
１２ 帯域幅狭隘化部
２ 結合部／レーザビームライン
３ 照明システム
３１ 発散増大部
３２ 照明種類＋コヒーレント係数（ズームアキシコ
ン） ３３ インテグレータ／光交換器 ３４ 適合化光学系（ＲＥＭＡ）−対物レンズ ４ レチクル ５ 投影対物レンズ ６ ウェーハ
ン） ３３ インテグレータ／光交換器 ３４ 適合化光学系（ＲＥＭＡ）−対物レンズ ４ レチクル ５ 投影対物レンズ ６ ウェーハ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ヴィルヘルム・ウルリッヒ
ドイツ連邦共和国・73434・アーレン・レ
ーダーアッカリンク・44
Ｆターム(参考） 2H087 KA21 NA04 PA15 PA17 PB20
QA03 QA06 QA07 QA19 QA21
QA25 QA32 QA42 QA45 RA04
RA05 RA12 RA13 RA32 RA42
UA02 UA04
2H097 CA13 GB01 LA10
5F046 CA03 CB12 CB23 CB25
Claims (10)
- 【請求項１】 マイクロリソグラフィの投影露光装置で
あって、 ２００ｎｍ以下の波長、および０．３ｐｍよりも短い帯
域幅、特に０．２５ｐｍ以下かつ０．１ｐｍ以上の帯域
幅をもつ光源と、 ただ１つのレンズ材料をもつ純粋に屈折式の投影対物レ
ンズとを備えている形式のものにおいて、 １２ｍｍから約２５ｍｍの最大の像高さと、 ０．７５から約０．９５の像側の開口数と、 光源の波長のｒｍｓ＜１５‰になるまでの波面の単色修
正部とを含む構成を備えていることを特徴とするマイク
ロリソグラフィの投影露光装置。 - 【請求項２】 光伝導係値の増大部、均一化部、特に環
状開口を含む可変な照明開口、双極照明および四重極照
明、および可変なコヒーレントを含んでいる照明システ
ムが設けられている請求項１に記載のマイクロリソグラ
フィの投影露光装置。 - 【請求項３】 投影対物レンズが少なくとも１つの非球
面を有している請求項１または２に記載の投影露光装
置。 - 【請求項４】 第２および第４のレンズグループが負の
屈折力を有している５つのレンズグループを含む投影対
物レンズを備えている請求項３に記載の投影露光装置に
おいて、第１のレンズグループ（ＬＧ１）が少なくとも
１つの非球面を有している投影露光装置。 - 【請求項５】 第２および第４のレンズグループが負の
屈折力を有している５つのレンズグループを含む投影対
物レンズを備えている請求項３または４に記載の投影露
光装置において、第３のレンズグループ（ＬＧ３）が少
なくとも１つの非球面を有している投影露光装置。 - 【請求項６】 第２および第４のレンズグループが負の
屈折力を有している５つのレンズグループを含む投影対
物レンズを備えている請求項３から５までの少なくとも
１項に記載の投影露光装置において、第５のレンズグル
ープ（ＬＧ５）の負のレンズが非球面を有している投影
露光装置。 - 【請求項７】 第２および第４のレンズグループが負の
屈折力を有している５つのレンズグループを含む投影対
物レンズを備えている請求項３から６までの少なくとも
１項に記載の投影露光装置において、複数の非球面が凸
面である投影露光装置。 - 【請求項８】 レンズ材料がフッ化物であり、特にＣａ
Ｆ２，ＢａＦ２またはＬｉＦである請求項１から７まで
の少なくとも１項に記載の投影露光装置。 - 【請求項９】 投影対物レンズの縦色収差ＣＨＬ（単位
ｎｍ／ｐｍ）が光源の光の波長の５‰よりも小さい請求
項１から８までの少なくとも１項に記載の投影露光装
置。 - 【請求項１０】 光源の波長が約１５７ｎｍである請求
項１から９までの少なくとも１項に記載の投影露光装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10151309.7 | 2001-10-17 | ||
| DE10151309A DE10151309A1 (de) | 2001-10-17 | 2001-10-17 | Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie für Lambda <200 nm |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003188093A true JP2003188093A (ja) | 2003-07-04 |
| JP2003188093A5 JP2003188093A5 (ja) | 2005-11-24 |
Family
ID=7702835
Family Applications (1)
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| JP2002301360A Pending JP2003188093A (ja) | 2001-10-17 | 2002-10-16 | λ＜２００ｎｍ用のマイクロリソグラフィの投影露光装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1304594A3 (ja) |
| JP (1) | JP2003188093A (ja) |
| DE (1) | DE10151309A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008539569A (ja) * | 2005-04-26 | 2008-11-13 | カール・ツアイス・エスエムテイ・アーゲー | マイクロリソグラフィ露光装置のための照明システム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1094350A3 (en) | 1999-10-21 | 2001-08-16 | Carl Zeiss | Optical projection lens system |
| US7203007B2 (en) * | 2000-05-04 | 2007-04-10 | Carl Zeiss Smt Ag | Projection exposure machine comprising a projection lens |
| JP2005017734A (ja) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Nikon Corp | 投影光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 |
| US8208198B2 (en) | 2004-01-14 | 2012-06-26 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Catadioptric projection objective |
| US6906866B2 (en) * | 2003-10-15 | 2005-06-14 | Carl Zeiss Smt Ag | Compact 1½-waist system for sub 100 nm ArF lithography |
| US7070301B2 (en) * | 2003-11-04 | 2006-07-04 | 3M Innovative Properties Company | Side reflector for illumination using light emitting diode |
| US7090357B2 (en) * | 2003-12-23 | 2006-08-15 | 3M Innovative Properties Company | Combined light source for projection display |
| US20080151365A1 (en) | 2004-01-14 | 2008-06-26 | Carl Zeiss Smt Ag | Catadioptric projection objective |
| US7427146B2 (en) * | 2004-02-11 | 2008-09-23 | 3M Innovative Properties Company | Light-collecting illumination system |
| US7246923B2 (en) * | 2004-02-11 | 2007-07-24 | 3M Innovative Properties Company | Reshaping light source modules and illumination systems using the same |
| US7300177B2 (en) * | 2004-02-11 | 2007-11-27 | 3M Innovative Properties | Illumination system having a plurality of light source modules disposed in an array with a non-radially symmetrical aperture |
| US7101050B2 (en) * | 2004-05-14 | 2006-09-05 | 3M Innovative Properties Company | Illumination system with non-radially symmetrical aperture |
| KR20170129271A (ko) | 2004-05-17 | 2017-11-24 | 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 | 중간이미지를 갖는 카타디옵트릭 투사 대물렌즈 |
| US7390097B2 (en) * | 2004-08-23 | 2008-06-24 | 3M Innovative Properties Company | Multiple channel illumination system |
| DE102004063314A1 (de) | 2004-12-23 | 2006-07-13 | Carl Zeiss Smt Ag | Filtereinrichtung für die Kompensation einer asymmetrischen Pupillenausleuchtung |
| US7996805B2 (en) | 2008-01-08 | 2011-08-09 | National Semiconductor Corporation | Method of stitching scan flipflops together to form a scan chain with a reduced wire length |
| CN102981249B (zh) * | 2012-09-21 | 2015-01-28 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种投影光学系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3500745B2 (ja) * | 1994-12-14 | 2004-02-23 | 株式会社ニコン | 投影光学系、投影露光装置及び投影露光方法 |
| JP3624973B2 (ja) * | 1995-10-12 | 2005-03-02 | 株式会社ニコン | 投影光学系 |
| KR20010031779A (ko) | 1997-11-07 | 2001-04-16 | 오노 시게오 | 투영 노광 장치, 투영 노광 방법 및 그 장치의 제조 방법 |
| DE19942281A1 (de) * | 1999-05-14 | 2000-11-16 | Zeiss Carl Fa | Projektionsobjektiv |
| DE19855106A1 (de) | 1998-11-30 | 2000-05-31 | Zeiss Carl Fa | Beleuchtungssystem für die VUV-Mikrolithographie |
| DE19855157A1 (de) * | 1998-11-30 | 2000-05-31 | Zeiss Carl Fa | Projektionsobjektiv |
| WO2001023935A1 (fr) * | 1999-09-29 | 2001-04-05 | Nikon Corporation | Procede et dispositif d'exposition par projection, et systeme optique de projection |
| EP1242843B1 (de) * | 1999-12-29 | 2006-03-22 | Carl Zeiss SMT AG | Projektionsobjektiv mit benachbart angeordneten asphärischen linsenoberflächen |
-
2001
- 2001-10-17 DE DE10151309A patent/DE10151309A1/de not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-09-18 EP EP02020850A patent/EP1304594A3/de not_active Withdrawn
- 2002-10-16 JP JP2002301360A patent/JP2003188093A/ja active Pending
- 2002-10-17 US US10/271,775 patent/US6788471B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2008539569A (ja) * | 2005-04-26 | 2008-11-13 | カール・ツアイス・エスエムテイ・アーゲー | マイクロリソグラフィ露光装置のための照明システム |
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| US6788471B2 (en) | 2004-09-07 |
| EP1304594A3 (de) | 2004-11-10 |
| US20030086183A1 (en) | 2003-05-08 |
| DE10151309A1 (de) | 2003-05-08 |
| EP1304594A2 (de) | 2003-04-23 |
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