JP2004514943A

JP2004514943A - １５７ｎｍリソグラフィ用の反射屈折投影系

Info

Publication number: JP2004514943A
Application number: JP2002546891A
Authority: JP
Inventors: ハディマ，ラッセル
Original assignee: カール・ツアイス・エスエムテイ・アーゲー
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2004-05-20
Also published as: US20030197922A1; US7237915B2; WO2002044786A2; US20040160666A1; WO2002044786A3

Abstract

フォトリソグラフィ用の縮小投影反射屈折対物レンズが、少なくとも４枚の偶数枚のミラーＭ１〜Ｍ６を含む第１光学要素群Ｇ１と、第１光学素子群Ｇ１よりも像側にあり、複数のレンズＥ４〜Ｅ１３を含む第２の少なくとも実質上屈折型の光学要素群Ｇ２とを備える。第１光学素子群Ｇ１は、少なくとも実質上０．６５、好ましくは少なくとも０．７０または０．７５の開口数で像を形成する第２光学要素群Ｇ２に対する軸上収差補正を補償する。６枚のミラーの例を示す。

Description

【０００１】
（１．技術分野）
本発明は、フォトリソグラフィ用の投影系に関し、詳細には、１５７ｎｍリソグラフィ用の第１および第２光学結像群を含む反射屈折光学系に関する。
【０００２】
（２．関連技術の考察）
ＤＵＶリソグラフィを１００ｎｍ未満の線幅に拡張するには、１５７ｎｍの波長で、たとえば、０．６５〜０．７５またはそれ以上の大きい開口数をもつ投影系が必要である。光学リソグラフィを真空紫外（ＶＵＶ）に拡張すると、レーザ線幅および材料の有用性にまつわる問題により、１５７ｎｍ用ステップ／リピート装置またはステップ／スキャン装置の商品化開発が実質上遅れかねない。したがって、フッ化カルシウムの使用量を最小限に抑える光学構成を研究することが望ましい。
【０００３】
マイクロリソグラフィ用の縮小投影反射屈折対物レンズ、たとえば、欧州特許出願第０　７７９　５２８　Ａ２号（これをここに参照により合体する）の図３に示されかつそれに関して記載されるものは、純反射型対物レンズの変形として理解されよう。’５２８号出願の図３には、６枚のミラーと３枚のレンズを有する系が示されている。概略的に、各光学面は共通軸に対して対称であり、物体面および像面は、この同じ軸上でそれぞれ対物レンズの上流側と下流側に位置している。’５２８号出願に記載されているように、図２の実施形態の系の開口数は０．５５にすぎず、図３の実施形態の系でも０．６にすぎない。その上、図３に示す６枚のうち１枚を除くすべてのミラーは、回転体から切り取られた切断部分であり、取付けおよび調整面に関する難点が生じる。しかも、図３に示す各レンズは、わずかな影響を及ぼす要素を補正するように働くにすぎない。さらに、’５２８号出願に記載の最も像側にある（光学的に像面に最も近い）ミラーは凹面である。開口数がさらに大きく、取付けおよび調整が簡単に行えるような構造の対物レンズを備えることが望ましい。
【０００４】
’５２８号出願（上記）に記載のものと類似の対物レンズが、米国特許第４，７０１，０３５号に開示されている。これをここに参照により合体する。’０３５号特許の図１２に示す対物レンズは、たとえば、９枚のミラー、２枚のレンズ、および２つの中間像を有する。物体面および像面は、対物レンズのエンベロープ内に位置している。’０３５号特許に記載の対物レンズでは小さい開口数も提示されており、’５２８号出願に関して上記したのと同様な取付けおよび調整の難点がある。’５２８号出願および’０３５号特許では、像領域は軸外の円弧形状である。
【０００５】
軸対称タイプの反射屈折対物レンズが、ドイツ特許出願第１９６　３９　５８６Ａ号（米国特許出願第０９／２６３，７８８号も参照のこと）に開示されている。それぞれの出願をここに参照により合体する。’５８６号出願は、２枚の対向する凹面鏡と、共通軸上に中心がある像領域と、開口の中央遮蔽とを有する対物レンズを開示している。遮蔽されない開口を有する軸対称の対物レンズを有することが望ましいことがここで認識される。別のタイプの縮小投影マイクロリソグラフィ用反射屈折対物レンズは、米国特許第５，０５２，７６３号および欧州特許出願第０　８６９　３８３　Ａ号に記載されているように、単一の凹面鏡とフォールディング・ミラーとを有する。それぞれをここに参照により合体する。
【０００６】
反射屈折光学系は、特にステップ・アンド・スキャン構成において、いくつかの利点を有すること、また、３６５ｎｍより短い波長用のそのような系を開発することが望ましいことがここで認識される。反射屈折光学系のコンセプトの１つは、平行走査を行うために、光線クリアランス（ｒａｙｃｌｅａｒａｎｃｅ）を提供するとともに系を折り曲げないようにビーム・スプリッタとともに使用するダイソン型の構成に関係するものである。（たとえば、米国特許第５，５３７，２６０号、第５，７４２，４３６号、および第５，８０５，３５７号を参照のこと。これらを参照により合体する。）しかし、これらの系では、開口数が０．６５〜０．７０、さらにそれより大きくなると、ビーム分割要素のサイズが非常に大きくなるという重大な欠点を有しており、（３次元的に）十分な品質を有する光学バルク材料の調達に努力してもそれは極めてハイリスクである。この問題は、波長が１９３ｎｍ未満になると悪化する。リソグラフィ品質を満たすように製造できる材料の選択が極度に限られるからである。
【０００７】
この問題を回避するために、ビーム・スプリッタを使用しない系を開発することが望ましいことがここで認識される。しかし、フォールディング・ミラーの使用に頼って平行走査（たとえば、米国特許第５，８３５，２７５号、および欧州特許第０　８１６　８９２号、これらを参照により合体する）を実現するのではなく、十分に大きい開口数（たとえば、米国特許第４，６８５，７７７号、第５，３２３，２６３号、第５，５１５，２０７号、および第５，８１５，３１０号、これらを参照により合体する）を実現すること、または、完全な同軸構成を実現することは難しく、そのため、系の位置合わせおよび構造上の力学的挙動が複雑になる。さらに、一般にレンズ要素を過剰に使用しない光学設計を用いることが望ましい。光学系の質量を大きく増大させることがあるからである。
【０００８】
国際公開第０１／５１　９７９　Ａ号（米国特許出願第６０／１７６　１９０号および第０９／７６１　５７６２号）および国際公開第０１／５５７６７　Ａ号（米国特許出願第６０／１７６　１９０号および第０９／７５９　８０６号）は、すべて本願の優先権主張日後に本願と同じ権利者が所有し公開したもので、４枚以上のミラーを有する類似の同軸型反射屈折対物レンズを示している。
【０００９】
本願の優先権主張日後に公開された欧州特許第１　０６９　４４８　Ａ１号は、２枚の曲面ミラーと、主ミラーの近くに位置する中間実像とを有する同軸型反射屈折対物レンズを示している。
【００１０】
引用したすべての刊行物は、その全体を参照により本明細書に合体する。光路にビーム・スプリッタまたはフォールディング・ミラーを使用しない深紫外および／または真空紫外リソグラフィ用のコンパクトな同軸型反射屈折投影系を開発することが望ましい。
【００１１】
本発明の目的は、エキシマ・レーザ光源の代表的な帯域で高度に色補正することよって、像側の開口数が大きくなり、取付けおよび調整に関する複雑さが軽減される、縮小投影マイクロリソグラフィ用の対物レンズを提供することである。
【００１２】
（発明の概要）
上記に鑑みて、少なくとも４枚の偶数枚のミラーを含む第１光学要素群と、第１光学要素群よりも像側にあり、像縮小をもたらすための複数のレンズを含む少なくとも実質上屈折型の第２光学要素群とを含む、フォトリソグラフィ用の縮小投影反射屈折対物レンズを提供する。請求項１に従って、第１光学要素群は、第２光学要素群に対する軸上色補正を補償する。その他の変形形態および好ましい実施態様は請求項２〜２６の主題である。
【００１３】
請求項１１による好ましい実施態様は、少なくとも６枚の偶数枚のミラーを含む第１光学要素群と、第１光学要素群よりも像側にあり、像縮小をもたらすための複数のレンズを含む少なくとも実質上屈折型の第２光学要素群とを含む、フォトリソグラフィ用の縮小投影反射屈折対物レンズである。ミラーの数をこのように増やすことにより、補正に関する自由度が増し、強調された（ｓｔｒｅｓｓｅｄ）品質の設計が簡略になる。
【００１４】
（参照による合体）
上記背景技術の項で引用した参照文献と、それに加えて以下の参照文献の引用リストを、図１または２に関して本明細書に詳細に説明する以外の好ましい実施形態の要素または特徴の代替実施形態を開示するものとして、ここで参照により好ましい実施形態の詳細な説明に合体する。これらの参照文献のうち１つまたは２つ以上の組み合わせを参照して、上述の好ましい実施形態の変形を得ることができる。本明細書の背景技術および／または他の場所で引用される、さらなる特許、特許出願、および特許以外の参照文献、ならびにその考察もまた、下記の参照文献に関して記載されるのと同じ効力で、参照により好ましい実施形態の詳細な説明に合体する。
【００１５】
米国特許第５，３２３，２６３号、第５，５１５，２０７号、第５，０５２，７６３号、第５，５３７，２６０号、第４，６８５，７７７号、第５，０７１，２４０号、第５，８１５，３１０号、第５，４０１，９３４号、第４，５９５，２９５号、第４，２３２，９６９号、第５，７４２，４３６号、第５，８０５，３５７号、第５，８３５，２７５号、第４，１７１，８７１号、第５，２４１，４２３号、第５，０８９，９１３号、第５，１５９，１７２号、第５，６０８，５２６号、第５，２１２，５８８号、第５，６８６，７２８号、第５，２２０，５９０号、第５，１５３，８９８号、第５，３５３，３２２号、第５，３１５，６２９号、第５，０６３，５８６号、第５，４１０，４３４号、第５，９５６，１９２号、第５，０７１，２４０号、第５，０７８，５０２号、第６，０１４，２５２号、第５，８０５，３６５号、第６，０３３，０７９号、第４，７０１，０３５号、および第６，１４２，６４１号、ならびにドイツ特許第１９６　３９　５８６　Ａ号、ならびに米国特許出願第０９／２６３，７８８号および第０９／７６１，５６２号、ならびに欧州特許出願第０　８１６　８９２　Ａ１号、第０　７７９　５２８　Ａ２号、第０　８６９　３８３　Ａ号、ならびにＪ．Ｍ．Ｒｏｄｇｅｒｓ，Ｔ．Ｅ．Ｊｅｗｅｌｌの「Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ　Ｒｅｌａｙ　ｆｏｒ　Ｓｏｆｔ　Ｘ−Ｒａｙ　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｌｅｎｓ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，１９９０年、Ｔ．Ｅ．Ｊｅｗｅｌｌの「Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｓｓｕｅｓ　ｉｎ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ　Ｃａｍｅｒａ　ｆｏｒ　ＥＵＶ　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」、ＳＰＩＥ　Ｖｏｌ．２４３７，ｐｐ．３４０−３４７、Ｗ．Ｃ．Ｓｗｅａｔｔの「Ｒｉｎｇ−Ｆｉｅｌｄ　ＥＵＶＬ　Ｃａｍｅｒａ　ｗｉｔｈ　Ｌａｒｇｅ　Ｅｔｅｎｄｕ」、ＯＳＡ　ＴＯＰＳ　ｏｎ　Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ，１９９６年、Ｇ．Ｅ．Ｓｏｍａｒｇｒｅｎの「Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔｉｎｇ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ　ｆｏｒ　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ　Ｏｐｔｉｃｓ」、ＯＳＡ　ＴＯＰＳ　ｏｎ　Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ，１９９６年、およびＤ．Ｗ．Ｓｗｅｅｎｅｙ，Ｒ．Ｈｕｄｙｍａ，Ｈ．Ｎ．Ｃｈａｐｍａｎ，Ｄ．Ｓｈａｆｅｒの「ＥＵＶ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　ａ　１００ｎｍ　ＣＤ　Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ」、ＳＰＩＥ　Ｖｏｌ．３３３１，ｐｐ．２−１０
【００１６】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
本明細書の好ましい実施形態による反射屈折投影系を概略的に図１に示す。この投影系は、２つの独立した光学要素群Ｇ１およびＧ２を備える。図１に示すように、Ｇ１群は、ミラーＭ１〜Ｍ６およびレンズＥ１〜Ｅ３を含む反射屈折要素群である。物体面すなわちマスク面Ｏｂは、図１のＧ１群の左側、すなわち、光学的にＧ１群の前側に配設される。Ｇ２群は、光学的にＧ１群の後側、図１のＧ１群の右側に配設される。像面すなわちウエハ面Ｉｍは、光学的にＧ２群の後側、図１のＧ２群の右側に配設される。
【００１７】
Ｇ１群は、領域の収差を補正し、軸上色収差補正用の共役絞り位置を与えるように機能する。やはり図１に示すように、Ｇ２群は、レンズ要素Ｅ４〜Ｅ１３を含む屈折要素群である。Ｇ２群は、Ｇ１の後側、すなわち、光学的に系の像面により近い場所に置かれる。このＧ２群によって、この系が、０．６５、０．７０、さらには０．７５よりも大きい開口数を実現できる。この反射屈折光学系は、好ましくはビーム・スプリッタもフォールディング・ミラーも使用せずに大きい開口数を実現する。この説明では、図１の好ましい系の性能を検討する。
【００１８】
すでに述べたように、図１の系は、２つの光学要素群、すなわち、６枚のミラーおよび３枚のレンズ要素を含むＧ１群と、１０枚の個別レンズ要素を含むＧ２群に分かれる。この設計では、この系は単一の共通中心線（対称軸）と完全に同軸であり、軸外領域を使用して必要な光線クリアランスを実現し、それによって、マスク面とウエハ面が平行となり、Ｇ１群がミラーＭ６の背後に約０．８倍の縮小倍率で虚像ＶＩを形成する。Ｇ２群は、この虚像を受け取って、ウエハ上に使用可能な実像を形成する。Ｇ２群が約０．２５倍の縮小倍率で動作することによって、系が所望の０．２０倍の縮小を実現できる。以下の表２に、完全な光学仕様を示し、Ｃｏｄｅ　Ｖフォーマットで光学面の諸特性を記述する。
【００１９】
図１を参照して、好ましい設計では、表１に挙げた性能をどのように実現するかをこれから説明する。色収差を補正するためにＧ２群内に置かれる開口絞りＡＳは、Ｇ１群内の好ましくはミラーＭ２、あるいはその近傍に共役位置を有する。Ｍ２のところで、強い負レンズＥ２／Ｅ３を２回通過する構成で使用して過大に（プラスに）補正された軸上色収差を導入し、これによりＧ２群の強い正の屈折力によって生じた過小に（マイナスに）補正された軸上色収差を相殺または補正する。倍率色収差に関しては、Ｇ２群内に準対称（ｑｕａｓｉ−ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ）に置かれた開口絞りＡＳによって、倍率色収差が、Ｇ２群自体で少なくともほぼ自己補正されることを図１に示す。実際には、数ｐｐｍ（百万分率）の倍率色収差はＧ２群内では許容値内であり得、ミラーＭ２における共役絞り位置近傍の主光線の僅かな非対称性を利用して補正することができる。
【００２０】
Ｇ１とＧ２の間の収差補正のバランスをとることによって、単色収差は、Ｇ２内のレンズ要素が「ストレスのない状態」（ｕｎｓｔｒｅｓｓｅｄ）のままになるようにして補正される。「ストレスのない状態」という用語は、高次の収差補正を行うためにＧ２内で光線を急角度な屈折を用いないことを意味するように使用される。主光線および周辺光線はともにこの挙動を示す。Ｇ２群が「ストレスのない状態」であることは、製造公差および組立公差を詳細に検討する際に有利である。
【００２１】
全体として、図１の系は、６枚のミラーおよび１３枚のレンズ要素をすべて軸Ａに同軸な同軸構成で備えている。この設計は軸外領域を使用して、光線クリアランスを可能にするとともに、マスク面およびウエハ面を平行にすることができる。Ｇ１群のレンズ要素Ｅ１を使用して、マスク面で主光線をテレセントリックにする。Ｇ１群は、ミラーＭ６の背後に虚像を形成し、この虚像が屈折要素群Ｇ２によってリレーされて、ウエハ面に最終像を形成する。
【００２２】
【表１】

【００２３】
表１に、単色ＲＭＳ波面誤差、歪曲（ディストーション）、および色収差、すなわち、ＰＡＣ（近軸軸上色収差）とＰＬＣ（近軸横色収差）が、精密なリソグラフィ用の投影系に要求される残余の小さな値まで低減されていることを示す。さらに、図１の系は、従来型の系と同じかあるいはそれよりも小さい体積内に収容することができ、望むなら、従来型の装置の設置面積を維持することができる。
【００２４】
【表２】

【００２５】
本明細書の第２の好ましい実施形態による反射屈折投影系を概略的に図２に示す。この投影系は、２つの独立した光学要素群Ｇ１’およびＧ２’を備える。図２に示すように、Ｇ１’群は、ミラーＭ１’〜Ｍ６’およびレンズＥ１’〜Ｅ３’を含む反射屈折要素群である。物体面すなわちマスク面Ｏｂ’は、図２のＧ１’群の左側、すなわち、光学的にＧ１’群の前側に配設される。Ｇ２’群は、光学的にＧ１’群の後側、図２のＧ１’の右側に配設される。像面すなわちウエハ面Ｉｍ’は、光学的にＧ２’群の後側、図２のＧ２’群の右側に配設される。
【００２６】
Ｇ１’群は、領域の収差を補正し、軸上色収差補正用の共役絞りＣＳ’の位置をもたらすように機能する。やはり図２に示すように、Ｇ２’群は、レンズ要素Ｅ４’〜Ｅ１３’を含む屈折要素群である。Ｇ２’群は、Ｇ１’の後側、すなわち、光学的に系の像面Ｉｍ’により近い場所に置かれ、このＧ２’群によって、この系が、０．６５、０．７０、さらには０．７５よりも大きい開口数を実現できる。この反射屈折光学系は、好ましくはビーム・スプリッタもフォールディング・ミラーも使用せずに大きい開口数を実現する。この説明では、図２の第２の好ましい実施形態の性能を検討する。
【００２７】
図１の第１実施形態は、個別の結像要素群において倍率色収差を独立に補正することを特徴とする。この特徴が、絞り位置、要素の屈折力、および要素の形状の点で、その光学構造に影響を及ぼした。この第２実施形態では、倍率色の独立補正という特徴は含まず、前後の要素群の間で倍率色のバランスをとる。
【００２８】
Ｇ１’群は、領域の収差を補正し、軸上色収差を補正するための共役絞り位置をもたらすように機能する反射屈折要素群である。Ｇ２’群は、Ｇ１’の後側に置かれる屈折要素群であり、このＧ２’群によって、この系が、０．６５、好ましくは少なくとも０．７０または０．７５、さらには０．８０またはそれ以上の開口数（ＮＡ）を実現できる。たとえば、有利には０．０１１５λにすぎないＲＭＳ波面誤差をもちながら、ＮＡが０．７９になるように、好ましい実施形態による系を構成することができる。すなわち、ＲＭＳ波面誤差を０．０２λ未満、さらには０．０１５λ未満に維持しながら、ＮＡが０．７５より大きくなるように系を構成することができる。
【００２９】
図２に示す系は、上記のように、２つの独立した群を有する。Ｇ１’群は、少なくとも４枚の偶数枚のミラー、好ましくは６枚のミラーＭ１’〜Ｍ６’を備える。Ｇ１’群はさらに、３枚のレンズ要素Ｅ１’〜Ｅ３’を備えることが好ましい。図２に示すように、Ｇ２’群は、１０枚の個別レンズ要素Ｅ４’〜Ｅ１３’からなるレンズ筒を備える。この設計は、図２に示す２つの光学要素群Ｇ１’およびＧ２’がそれぞれ、系の単一の中心線を共有する同軸構成である。この設計は、軸外領域を使用して、Ｇ１’群内で光線クリアランスを実現する。Ｇ２’群は屈折型なので、光線クリアランスの問題はなくなり、大きい開口数の系が可能になる。このコンセプトにより、平行構成でのマスクおよびウエハの走査が制限されないようにもできる。
【００３０】
図２のＧ１’群は、ミラーＭ６’の背後に約０．８倍の縮小倍率で、縮小された虚像ＶＩ’を形成する。Ｇ２’群は、この虚像ＶＩ’をリレーして、ウエハ上に使用可能な実像Ｉｍ’を形成する。Ｇ２’群は、約０．２５倍の縮小倍率で動作し、それによって、系が０．２０倍の縮小を実現できる。以下の表５に、完全な光学仕様を示し、Ｃｏｄｅ　Ｖフォーマットで光学面の諸特性を記述する。
【００３１】
色収差を補正するために、Ｇ２’群内に置かれる開口絞りＡＳ’は、Ｇ１’群内のミラーＭ１’とＭ２’の間に共役絞りＣＳ’の位置を有する。これにより、（レチクル（Ｏｂ’）における領域高さが正であるのに対して）要素Ｅ２’およびＥ３’における主光線高さを負にすることができる。この主光線高さと、周辺光線の符号およびＥ２’／Ｅ３’対の負の屈折力とがあいまって、Ｇ２’群からの倍率色の寄与を実質上相殺するように寄与する倍率色収差がもたらされる。スペクトル帯域幅を０．５ｐｍと仮定すると、この特定の実施形態では、Ｇ２’群からの近軸倍率色の寄与は約−３５ｐｐｍであるが、Ｅ２’／Ｅ３’からの近軸倍率色の寄与が約３５ｐｐｍであり、その結果、合計が約０ｐｐｍとなり有利である。主要な結果は、Ｇ２’群内のレンズの屈折力配分および形状が、非常に有利な形となっていることである。
【００３２】
図２に、好ましい実施形態の光線追跡図も具体的に示す。図示の系は、同軸に構成された６枚のミラーＭ１’〜Ｍ６’および１３枚のレンズ要素Ｅ１’〜Ｅ１３’を備える。この設計は、軸外領域（輪帯領域、矩形スリット領域など）を使用して、光線クリアランスを実現するとともに、マスク面Ｏｂ’およびウエハ面Ｉｍ’が平行になるようにする。下記により詳細に説明するように、要素Ｅ１’を好ましい形で使用して、マスク面Ｏｂ’における主光線をテレセントリックにすると有利である。Ｇ１’群はミラーＭ６’の背後に虚像ＶＩ’を形成し、この虚像は屈折要素群Ｇ２’によってリレーされ、ウエハ面Ｉｍ’に最終像を形成する。図２に示すように、Ｇ１’群のミラーＭ４’とＭ５’の間に中間実像Ｉｍｉ’も形成される。
【００３３】
ミラーＭ２’のところで、負レンズＥ２’／Ｅ３’を２回通過する構成で使用して過大に（プラスに）補正された軸上色収差を導入し、それによりＧ２’群の強い正の屈折力によって生じた過小に（マイナスに）補正された軸上色収差を補正する。単色収差は、Ｇ１’群とＧ２’群の間でバランスをとることによって補正される。さらに、第１実施形態の場合と同様に、Ｇ２’群のレンズ要素Ｅ４’〜Ｅ１３’を「ストレスのない状態」のままにしておくようにして補正することもできる。
【００３４】
レンズ要素Ｅ１’は、マスク面Ｏｂ’においてテレセントリックな状態をもたらす。マスク近傍に正の屈折力を持たせて、ミラーＭ１’上の主光線高を減少させると有利である。レンズ要素Ｅ１’は、ミラーＭ２’の基材と干渉するように思われる。このコンセプトを実現するために、Ｅ１’の軸外の小さな区域だけを使用することが好ましい。これは、完全な形のＥ１’の一部を区域に分けて投影系の小系を多数作り、さらに、１つの系に必要なブランク・マス（ｂｌａｎｋｍａｓｓ）を減少することを意味している。
【００３５】
レンズＥ１’とミラーＭ２’の基材が明らかに干渉することを解決する別のオプションは、ミラーＭ１’とＭ２’の間、レンズ要素Ｅ２’／Ｅ３’群の近傍のどこかにレンズＥ１’を配置することである。このようにして、完全な形のレンズを使用できるはずである。
【００３６】
【表３】

【００３７】
表３に、好ましい実施形態による系の設計性能をまとめる。この系では、ＮＡを０．７５として領域全体にわたって単色で評価すると、合成ＲＭＳ波面誤差が０．００６λになる。歪曲は、領域のすべての点において２ｎｍ未満であり、ＰＬＣ（倍率色）は１ｎｍよりも良好に補正されている。ＰＡＣ（軸上色）も小さく、望むなら、当業者には理解されるように、さらに低減できるはずである。この設計は「収差ゼロ」状態に近く、有利である。
【００３８】
【表４】

【００３９】
ＩＣの製造に関する所望の寸法仕様値が微細化するにしたがい、好ましい実施形態により開口数を有利に変えることができる。表４に、図１の設計が、開口数が大きくなるにしたがってどのように変えることができるかを示す。開口に応じて適切に変わらないような極小値が出ないようにすることが好ましい。そうしないと、開口数の増加を実現するために追加の再設計が必要になるはずだからである。図１に示す好ましい実施形態の開口の変化を上記表４に示す。定性的には、この表から、本明細書の好ましい実施形態では、開口数に応じて適切に変わることが明らかである。たとえば、ＮＡを０．７５から０．７９に変えると、合成ＲＭＳは、０．００５８λから０．０１１５λに、たかだか０．００５λだけ増加するにすぎない。この結果は、好ましい実施形態による系では、０．８０よりも大きい開口数まで変えることができることを示している。
【００４０】
【表５】

【００４１】
ここで行った光学設計の説明は、ＤＵＶまたはＶＵＶフォトリソグラフィ用の有利な反射屈折投影系を示している。好ましい実施形態は１５７ｎｍ用の装置に使用するように設計されているが、基本のコンセプトには波長の制限がなく、適切な屈折性材料があれば、それよりも短くても長くてもよい。本明細書による好ましい系の特徴の一部を以下にまとめる。
【００４２】
（構成）
好ましい光学系は反射屈折型であり、Ｇ１群およびＧ２群の２つの光学要素群を備え、Ｇ１群が縮小された虚像をＧ２群に渡すように構成されている。Ｇ２群の機能は、この虚像をウエハ面に位置する実像にリレーすることである。Ｇ１群は、少なくとも４枚、好ましくは４枚または６枚の偶数枚のミラーを、マスクでテレセントリックとしかつ軸上色収差を補正することができるように主に機能するレンズ要素と組み合わせて備えることが好ましい。好ましい実施形態では、開口絞りの像は、ミラーＭ２にごく近接して位置する。
【００４３】
Ｇ２群は、系の縮小の大部分と、像のところでそれに対応する大きい開口数（０．６５、０．７０、さらには０．７５よりも大きい）とをもたらす完全屈折型であることが好ましい。Ｇ２群は、像空間においてテレセントリックな最終像も作る。Ｇ１群は、高次の領域収差を補正するように機能して、有利にはＧ２群内にあるレンズ要素を大きく緩和させることができる。Ｇ１群およびＧ２群はともに、表２に記した非球面を使用する。同じことが、第２の好ましい実施形態についてもあてはまる。
【００４４】
（対称性）
本明細書の好ましい光学設計は同軸構成であり、それぞれの光学要素は、共通の中心線に対して回転対称である。好ましい系では、光学−機械的軸を折り曲げるためのフォールディング・ミラー、プリズム、またはビーム・スプリッタを使用しないのが有利である。これにより、構成をコンパクトにできるとともに、タイムリーな調達が難しいことがある大きなバルク屈折性材料が不要になる。
【００４５】
（平行走査）
本明細書の好ましい光学系は、平行なマスク面およびウエハ面を実現し、ステップ・アンド・スキャン型のリソグラフィ構成において制限のない走査を可能にする。
【００４６】
（色収差補正）
本明細書に記載の反射屈折型構成においては、単一の光学材料を使用して、色収差補正を実現することが好ましい。倍率色収差は、Ｇ２群内に配置された主開口絞りの両側で屈折力のバランスをとることによって、Ｇ２群内で少なくとも実質上自己補正される。軸上色収差の補正は、Ｇ１群内のミラーＭ２に配置された負レンズ群Ｅ２／Ｅ３を使用し、Ｇ２によって生成される色収差に対して大きさがほぼ等しく符号が反対である軸上色収差の寄与を与えることによってなされる。このような高い水準の軸上色収差補正を行うことにより、０．１〜０．２ｐｍ程度の線幅をもつ高純度スペクトル・レーザ露光源の必要性が緩和される。
【００４７】
本明細書による好ましい系の追加の特徴の一部を以下に記す。この好ましい系は、第１および第２光学要素群すなわちＧ１群およびＧ２群を備え、１５７ｎｍ、１９３ｎｍ、または２４８ｎｍ、あるいは他の露光放射を使用するフォトリソグラフィ用途の結像系である。第１光学要素群すなわちＧ１群は、好ましくは６枚のミラーを備える反射要素群または反射屈折要素群である。Ｇ１群は、１つまたは複数のレンズ要素も備え、たとえば、主光線をマスク面においてテレセントリックとして、軸上色収差を補正することが好ましい。
【００４８】
第２光学要素群すなわちＧ２群は、像を縮小してウエハ面に投影するいくつかのレンズ要素からなる屈折要素群である。Ｇ２群は、投影光線の光路が、各レンズ要素においてなだらかに、たとえば、図１に示すように、４５°未満、好ましくは３０°未満、さらに好ましくは２０°未満で方向を変えるような緩和された要素群（ｒｅｌａｘｅｄｇｒｏｕｐ）であることが好ましい。この好ましい系は、像の縮小を行う１枚の反射構成要素を有するダイソン型の系とは対照的である。ダイソン型の系とは異なり、この好ましい系は、縮小を行う屈折型の第２群（Ｇ２群）を有する一方で、反射型または反射屈折型の第１群（Ｇ１群）が、Ｇ２群によって縮小される虚像を形成するとともに、Ｇ２群に対する収差補償を提供する。
【００４９】
本明細書の好ましい結像系の第１および第２群すなわちＧ１およびＧ２群はそれぞれ、平行走査と、対称で同軸な光学設計を可能にする。絞りを、Ｇ１群の第２ミラーＭ２またはその近傍と、Ｇ２群内に配置することが好ましい。あるいは、第１の絞りを第２ミラーから離して、収差補正を強めることもできる。
【００５０】
倍率色については、Ｇ２群が独立に補正し、軸上色については、第１群の屈折構成要素が第２群の屈折構成要素を補償することが好ましい。有利には、この系は、合計が１５枚またはそれよりも少ない数のレンズ要素を備えることが好ましく、Ｇ２群は１０枚またはそれよりも少ない数のレンズ要素を有することが好ましい。たとえば、図１の系には、Ｇ２群内に１０枚のレンズ要素、Ｅ４〜Ｅ１３と、Ｇ１群内に３枚の追加のレンズ要素がある。
【００５１】
Ｇ１群内の６番目すなわち最後のミラーは、凸面鏡とすることが好ましく、虚像が６番目のミラーの背後に形成されることが好ましい。Ｇ２群は、ウエハ面に実像を形成する。
【００５２】
１５７ｎｍの露光放射とともに使用するとき、結像系のすべての屈折要素、たとえば、図１の好ましい系のレンズ要素、Ｅ１〜Ｅ１３を、ＣａＦ２などのＶＵＶを通す材料から作ることが好ましい。あるいは、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２、またはＬｉＦなどの材料を使用することもできる。
【００５３】
本発明の例示の図面および特定の実施形態を説明し図示してきたが、本発明の範囲は、論じた特定の実施形態に限られるものではないことが理解されよう。すなわち、これらの実施形態は、限定的ではなく例示的なものとみなされるものとし、頭記の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲およびその均等物から逸脱することなく、それらの実施形態に変更が加えられることが、当業者には理解されよう。その上、頭記の様々な請求項の特徴を、さらに本発明にしたがって、様々なやり方で組み合わせることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
第１の好ましい実施形態による１５７ｎｍフォトリソグラフィ用の投影対物レンズのレンズの断面を示す図である。
【図２】
第２の好ましい実施形態のレンズの断面を示す図である。

Claims

少なくとも４枚の偶数枚のミラー（Ｍ１〜Ｍ６）を含む第１光学要素群（Ｇ１）と、前記第１光学要素群よりも像側にあり、複数のレンズ（Ｅ４〜Ｅ１３）を含む少なくとも実質上屈折型の第２光学要素群（Ｇ２）とを備え、ビーム経路を伴うフォトリソグラフィ用の縮小投影反射屈折対物レンズであって、前記第１光学要素群（Ｇ１）が前記第２光学要素群（Ｇ２）に対する軸上色補正を補償する、対物レンズ。
前記像が、少なくとも実質上０．６５、好ましくは０．７０、より好ましくは０．７５以上の開口数で形成される請求項１に記載の対物レンズ。
前記第１光学要素群が中間虚像（ＶＦ）を生成する請求項１または２に記載の対物レンズ。
前記第１光学要素群（Ｇ１）の前記少なくとも４枚のミラー（Ｍ１〜Ｍ６）が、対物レンズのビーム経路中で最も像側に配置された凸面鏡（Ｍ６）であり、前記第２光学要素群（Ｇ２）が前記凸面鏡（Ｍ６）からビームを受け取る請求項１、２、または３に記載の対物レンズ。
前記対物レンズの各ミラーＭ１〜Ｍ６の光学面が、少なくとも回転面の部分であり、それぞれが共通の対称軸（Ａ）を有する請求項１、２、３、または４に記載の対物レンズ。
前記第２光学要素群が、倍率収差補正を独立に補償するように構成される、前記請求項の少なくとも一項に記載の対物レンズ。
中間虚像（ＶＩ）を生成する少なくとも４枚の偶数枚のミラー（Ｍ１〜Ｍ６）を含む第１光学要素群（Ｇ１）と、前記第１光学要素群（Ｇ１）よりも像側にあり、虚像（ＶＩ）を受け取って像縮小を行う、複数のレンズ（Ｅ４〜Ｅ１３）を含む少なくとも実質上屈折型の第２光学要素群（Ｇ２）とを備える、フォトリソグラフィ用の縮小投影反射屈折対物レンズであって、前記第１光学要素群（Ｇ１）が前記第２光学要素群（Ｇ２）に対する軸上色補正を補償する、対物レンズ。
前記第２光学要素群（Ｇ２）が、倍率色補正を独立に補償するように構成される請求項７に記載の対物レンズ。
最も像側に凸面鏡（Ｍ６）を含む少なくとも４枚の偶数枚のミラー（Ｍ１〜Ｍ６）を含む第１光学要素群（Ｇ１）と、前記第１光学要素群よりも像側にあり、第１光学要素群（Ｇ１）の最も像側の凸面鏡（Ｍ６）からビームを受け取り、像縮小を行う複数のレンズ（Ｅ４〜Ｅ１３）を含む少なくとも実質上屈折型の第２光学要素群（Ｇ２）とを備える、フォトリソグラフィ用の縮小投影反射屈折対物レンズであって、前記第１光学要素群（Ｇ１）が前記第２光学要素群（Ｇ２）に対する軸上色補正を補償する、対物レンズ。
前記第２光学要素群（Ｇ２）が、倍率色補正を独立に補償するように構成される請求項９に記載の対物レンズ。
少なくとも６枚の偶数枚のミラー（Ｍ１〜Ｍ６）を含む第１光学要素群（Ｇ１）と、前記第１光学要素群（Ｇ１）よりも像側にあり、像縮小を行う複数のレンズ（Ｅ４〜Ｅ１３）を含む少なくとも実質上屈折型の第２光学要素群とを備える、フォトリソグラフィ用の縮小投影反射屈折対物レンズ。
前記像が、少なくとも実質上０．６５、好ましくは０．７０、より好ましくは０．７５以上の開口数で形成される請求項１１に記載の対物レンズ。
前記第１光学要素群（Ｇ１）が中間虚像（ＶＩ）を生成する請求項１１または１２に記載の対物レンズ。
前記第１光学要素群（Ｇ１）の前記少なくとも６枚のミラー（Ｍ１〜Ｍ６）が、最も像側に凸面鏡（Ｍ６）を備え、前記第２光学要素群（Ｇ２）が前記最も像側の凸面鏡（Ｍ６）からビームを受け取る請求項１１、１２、または１３に記載の対物レンズ。
前記対物レンズの各ミラーの光学面が、少なくとも回転面の部分であり、それぞれが共通の対称軸（Ａ）を有する請求項１１ないし１４の少なくとも一項に記載の対物レンズ。
前記第２光学要素群（Ｇ２）が、倍率色補正を独立に補償するように構成される請求項１１ないし１５の少なくとも一項に記載の対物レンズ。
遮蔽されない系の開口（ＡＳ）をさらに備える、前記請求項の少なくとも一項に記載の対物レンズ。
前記遮蔽されない開口（ＡＳ）が、前記第２光学要素群（Ｇ２）内に配置される請求項１７に記載の対物レンズ。
さらに平面フォールディング・ミラーをまったくもたない、前記請求項の少なくとも一項に記載の対物レンズ。
前記第１光学要素群（Ｇ１）に入射する光ビームが、前記第１光学要素群（Ｇ１）の最も像側のミラー（Ｍ６）を通った後に発散する、前記請求項の少なくとも一項に記載の対物レンズ。
さらに、前記第１光学要素群（Ｇ１）および第２光学要素群（Ｇ２）の各光学要素（Ｍ１〜Ｍ６、Ｅ１〜Ｅ１３）の曲率の平行対称軸（Ａ）を備える遮蔽されない系であり、３枚（Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５）以下の前記光学要素が、実質上回転対称でない形で偏倚するように切断される、前記請求項の少なくとも一項に記載の対物レンズ。
中間実像（ＩＭＩ）を生成する第１反射屈折要素副群（Ｅ１〜Ｍ４）と、虚像（ＶＩ）を生成する反射構成要素を含む第２副群（Ｍ５、Ｍ６）と、実像を生成する前記少なくとも実質上屈折型の第２群（Ｇ２）とを、前記第１光学要素群（Ｇ１）の前側にある前記対物レンズの物体（Ｏｂ）側から、前記第２光学要素群（Ｇ２）の後側にある前記対物レンズの像（Ｉｍ）側に向かう光学方向に順に備える、前記請求項の少なくとも一項に記載の対物レンズ。
第１フィールド・レンズ副群（Ｅ１）と、１つまたは複数の負レンズ（Ｅ２、Ｅ３）および凹面鏡（Ｍ２）を備え、軸上色収差を生成する第２反射屈折要素副群と、奇数枚の反射構成要素（Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６）を含む第３副群と、第４正レンズ群（Ｇ２）とを、前記第１光学要素群（Ｇ１）の前側にある前記対物レンズの物体側から、前記第２光学要素群（Ｇ２）の後側にある前記対物レンズの像（Ｉｍ）側に向かう光学方向に順に備える、前記請求項の少なくとも一項に記載の対物レンズ。
前記第２光学要素群（Ｇ２）が複数のレンズ（Ｅ４〜Ｅ１３）を備え、前記複数のレンズの各レンズ上に入射するビーム径が、前記各レンズ（Ｅ４〜Ｅ１３）の径の少なくとも半分である、前記請求項の少なくとも一項に記載の対物レンズ。
前記対物レンズが両側テレセントリックである、前記請求項の少なくとも一項に記載の対物レンズ。
投影光線の光路が、前記第２光学要素群の各レンズ要素（Ｅ４〜Ｅ１３）においてほぼ２０°未満の角度で方向変更される、前記請求項の少なくとも一項に記載の対物レンズ。